Agrégateur de flux

Berriki argitaratutako bi lanetan, UPV/EHUko Geologia Saileko bi taldek itsas sedimentuetan dauden organismo mikroskopokoen analisiaren moldakortasuna frogatu dute. Batetik, ikusi dute Bizkaiko Golkoari buruzko informazio ozeanografiko berria ematen dutela. Bestetik, Armintzako flysch beltz deritzona sortu zen garaiko (113 eta 94 milioi urte bitarteko sedimentuak) itsas baldintzak ondorioztatu ahal izan dituzte.

Harea – Itsas Bazterreko Geologia eta Kretazeo eta Paleogenoaren ikerketa-taldeek, biak ere UPV/EHUko Geologia Sailekoek, bi ikerketa argitaratu dituzte. Horietan informazio ozeanografiko berria eta iraganekoa (Kretazeokoa) atera dute euskal kostaldetik, sedimentuetan dagoen mikrofaunaren analisian oinarrituta. Bi argitalpen horiek “oraina iraganaren gakoa dela” dioen geologiaren printzipioaren adibide argia dira. Hau da, “gaur egungo organismoak sakon aztertu ditugu eta, informazio horrekin, iraganean izan ziren baldintzak estrapolatu ditugu erregistro fosila aztertuz”, azaldu du Ana Pascualek, Itsas Bazterreko Geologiaren taldeko ikertzaileak, zeinak bi azterketetan parte hartu baitu.

Irudia: lan horien bi azterketa-eremuak jasotzen dituen irudia: Armintzako flysch beltza eta Kantauri itsasoko kosta. (Iturria: UPV/EHUko prentsa bulegoa).

“30 urte inguru daramatzagu mikropaleontologian lanean, sedimentuetan dagoen mikrofaunaren zati bat aztertzen, iraganeko baldintza ozeanografikoak zehazteko (sakonera, itsas hondoaren oxigenazioa, ur-masen eragina eta abar). Bi organismo-talderekin lan egin izan dugu beti: ostrakodoekin, hots, krustazeo oso txikiekin (askotan mikroskopikoak); eta foraminifero bentonikoekin, hau da, oskol bat jariatzen duten eta itsas hondoan bizi diren protista edo organismo zelulabakarrekin”, zehaztu du ikertzaileak. Gaur egungo zenbait ozeano-gertakizun ere aztertu dituzte, organismo horiek ikertuz; izan ere, leku batean gertatzen diren baldintzen arabera, aldatu egiten da itsas organismoen talde ugari horiek osatzen dituzten espezieen osaera eta banaketa.

Baina, analisi honetarako, foraminifero planktonikoak ere barne hartzea erabaki zuten. Horiek ur-masetan bizi dira, planktonaren zati gisa, eta itsaslasterrekin desplazatzen dira. Honela dio Pascual doktoreak: “foraminifero horiekin lan egiten genuen lehen aldia zenez, gure helburu bakarra gaur egungo espezieen biodibertsitatea, osaera eta banaketa ezagutzea zen, eta ikustea ea egungo organismoei buruzko ezagutza horrek etorkizuneko berreraikuntza paleoklimatiko eta paleoklimografikoak egiteko balioko ote zuen”. Horretarako, aurreko azterketa batetik kontserbatuta zeuzkaten sedimentu berrien lagin batzuetan zeuden foraminifero planktonikoak aztertu zituzten.

Lortutako emaitzek, ordea, informazio gehigarria eman zieten, ikusi baitzuten foraminifero planktonikoen multzoak “gaur egun euskal plataforma kontinentalera iristen diren itsaslasterren eta ur-masen adierazle onak direla”, dio Pascualek. Adibidez, ikusi zuten euskal plataformaren ekialdeko ertzean foraminifero planktonikoak metatzen direla, eta hori bat datorrela euskal kostaldeko ur-azaleko itsaslaster orokorrarekin (urte ia osoan ekialderantz doa). Ur subtropikaletako eta eremu subpolarretako espezie tipikoen presentziak halaber adierazten du Bizkaiko Golkoan zenbait itsaslaster sartzen direla, egungo arrantzarako hain garrantzitsuak diren upwelling (ur-masa sakonen igoera) tipokoak barne.

Armintzako flysch beltzeko paleoingurunea berreraikitzea

Lehen esan bezala, foraminifero planktoniko eta bentonikoak eta ostrakodoak ezagutzeak balio izan die UPV/EHUko bi geologia-talde horiei gaur egun Armintzako flysch beltza deritzona sorrarazi zuten sedimentuak metatu zirenean zegoen giroa edo ozeano-baldintzak berreraikitzeko, duela 113 milioi urte hasi zen Behe Kretazeokoak (Albiarra) eta duela 94 milioi urteko Goi Kretazeoaren hurrengo aldikoak (Zenomaniarra).

Flysch guztiak bezalaxe, Armintzakoa ere jatorri sedimentarioko eraketa geologiko bat da, arroka-geruza gogorrak eta material bigunagoen geruzak txandakatzen dituena, halako moldez non liburu baten orriak balira bezala agertzen baitira. Armintzako flyscharen berezitasuna da sedimentu iluna dela. Kretazeoaren eta Paleogenoaren ikerketa-taldeko Luis Miguel Agirrezabala doktoreak zehaztu nahi izan zuen zer baldintzak eragin zuten ezaugarri hori: “oro har, oxigenorik ez duten inguruneekin lotzen da eta zerk eragiten duen metatzen den eta kolore ilun hori hartzen duen materia organikoa”, azaldu du ikertzaileak.

Foraminifero planktoniko eta bentonikoen proportzio eta osaera handia oinarri hartuta, kalkulatu dute garai hartan itsasoaren sakonera 600 metro ingurukoa zela. Flysch beltzeko sedimentuak aberatsak dira materia organikotan, eta organismo gehienak (% 90 baino gehiago) foraminifero planktonikoak dira. “Horrek esan nahi du sedimentu horiek metatu ziren garaian ur-masa oxigenatu bat egon zela azalean, oso oxigeno-maila txikiko ur-masa geldi sakonago baten gainean. Baina, hurrengo fasean, organismo bentonikoen ugaritzea hautematen da, eta ur sakonagoetakoak diren foraminifero planktonikoak agertzen dira. Horrek esan nahi du urak geldirik egoteari utzi ziola, nahiz eta hondoan nolabaiteko oxigeno-eskasia egon. Artikulu honek flysch beltzaren eraketari buruzko informazio garrantzitsua ematen du; izan ere, orain arte, inoiz ez da eraketa horren ingurumen-azterketarik egin”, ondorioztatzen du Pascualek.

Iturria:

UPV/EHU prentsa bulegoa: Euskal kostaldeko zenbait ozeano-gertakizun deskribatu dituzte, organismo mikroskopikoak aztertuz

Erreferentzia bibliografikoak:

Martínez-García, Blanca; Pascual, Ana; Rodríguez-Lázaro, Julio; Bodego, Arantxa (2023). Distribution of recent planktonic foraminifera in surface sediments of the Basque shelf (S Bay of Biscay): Oceanographic implications. Continental Shelf Research, 263. DOI: 10.1016/j.csr.2023.105011

Agirrezabala, L.M.; Malaxetxebarria, A.; Pascual, A.; Rodríguez-Lázaro, J. (2023). Deep-sea paleoenvironmental evolution in the mid-Cretaceous of the Basque Pyrenees based on microfaunal analysis (Armintza section). Continental Shelf Research, 260. DOI: 10.1016/j.csr.2023.105001

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aplaudir

Aplaudir. 1. Palmotear en señal de aprobación o entusiasmo. 2. Celebrar a alguien o algo con palabras u otras demostraciones.

Diccionario RAE.

Quiero medir por dónde deben ir mis pasos, condicionar cuál debe ser mi actitud, presentarme ante vosotros resistiendo hasta donde deba resistir los impulsos arrebatadores de vuestros aplausos, obedeciendo al mandato de mi conciencia.

Conferencia de Don Niceto Alcalá Zamora pronunciada en el Teatro de Apolo, de Valencia el día 13 de abril de 1930.

Doña Elena llegó sobre las 21.40 horas a la plaza de toros acompañada de su prima. Ambas entraron en el coliseo con discreción, pero la nube de fotógrafos y cámaras de televisión que las rodeaba advirtieron a los aficionados, que se encontraban en la plaza y que al reconocerla rompieron en un aplauso.

Entrada de Doña Elena en la Plaza de Toros de Palma el 13 de agosto de 2010.

Por su complejidad, utilidad y ubicuidad en contextos sociales y culturas, el interés por los aplausos podría extenderse a politólogos, historiadores, sociólogos, musicólogos, psicólogos, etólogos y todo observador humano curioso.

Alan Crawley, 2023.

Foto: Valentin Lacoste / Unsplash

Hace unas semanas, en la retransmisión de las etapas del Tour de Francia o de la Vuelta a España y en los debates de investidura en el Congreso de Diputados, había multitud de personas aplaudiendo a ciclistas y diputados. Aplaudían todos, desde los bebés colocados en hombros de sus padres hasta los ancianos en silla de ruedas, incluso, y mucho, lo hacían los diputados cuando discurseaba su líder. Y, sin embargo, son escasos los estudios científicos y las hipótesis sobre el origen, función e intención de los aplausos, de la acción de aplaudir, del palmoteo en señal de aprobación o, incluso, de entusiasmo, como lo describe el Diccionario. Hoy los aplausos suceden a diario en miles de eventos, desde cumpleaños hasta actos políticos.

El aplauso, en general, es un refuerzo de la identidad de grupo, esencial en la conducta de la especie humana. Con ello se consolida el grupo, hacia su interior, y se evidencia su separación de otros grupos, hacia el exterior. Pero el aplauso requiere coordinación y es interesante conocer como se consigue.

La importancia del aplauso como señal de aprobación o reconocimiento es algo conocido desde la antigüedad. Por ejemplo, se cuenta que el emperador Nerón pagó a 5000 caballeros y soldados, los llamados Augustiani, para vitorear sus apariciones públicas con aplausos. Los directores de teatro y los empresarios descubrieron que podían hacer lo mismo en sus eventos, contratando gente para aplaudir; era y es la claque. En el siglo pasado, la televisión y los medios encontraron que podían copiar esta estrategia con la risa enlatada o, si se quiere, con el aplauso enlatado. Así incluso los políticos dan la apariencia de que más personas asistieron a sus mítines. Otra función social conjunta de los aplausos colectivos es habitual cuando un equipo de fútbol sale al campo de juego y el público recibe a los jugadores con cánticos, estruendo y aplausos. Aplaudir cumple dos funciones: expresar apoyo al equipo e intimidar al rival. 

En fin, como escribe Alan Crowley, de la Universidad del Salvador en Buenos Aires, hoy en día, hay muchas preguntas sin resolver y grandes lagunas en el conocimiento como para afirmar que el comportamiento de los aplausos está poco estudiado, que la razón de los evidentes y extendidos aplausos en la especie humana es poco conocida.

Una definición de aplaudir

En primer lugar, la definición de aplauso. Para Alan Crowley, después de revisar la bibliografía, considera que no es fácil llegar a una conclusión. Este autor, después de debates y dudas, nos ofrece una definición realmente extensa y detallada:

Aplaudir es una acción corporal universal realizada conscientemente en la que los dos movimientos primarios son 1) el movimiento lateral hacia adentro de los antebrazos en el eje transversal, generalmente, hacia el centro del eje sagital y 2) la connivencia entre las manos abiertas izquierda y derecha contra cada una de ellas en una posición frecuente prototípica, con variaciones en las opciones de mano, brazo y postura, que produce a partir del golpe un sonido acústico humano ampliamente reconocible. El objetivo mecánico de tal acción es comprimir y explotar una pequeña burbuja de aire entre las palmas de las manos. Se realiza con una posterior repetición constante de la misma acción en la mayoría de los casos, siguiendo un ritmo relativamente estable con tendencia a aumentar o disminuir la cantidad de palmadas por minuto. Una cosa más es que los aplausos generalmente se realizan con la intención de comunicar algo.

Una definición compleja que merece meditación, debate y conclusiones. Además, hay que añadir que una persona puede aplaudir pero solo se convierte en aplauso cuando varias lo hacen repetidamente y al mismo tiempo.

Así, por ejemplo, el grupo de Z. Neda, desde la Universidad Babes-Bolyai de Cluj-Napoca, en Rumania, escribe que una audiencia expresa aprecio por una buena actuación por la fuerza y ​​la naturaleza de sus aplausos. El estruendo de los primeros aplausos a menudo se convierte repentinamente en aplausos sincronizados, y esta sincronización puede desaparecer y reaparecer varias veces durante los aplausos. Primero, los aplausos iniciales no están sincronizados, pero se sincronizan eliminando, cada participante, el segundo golpe del aplauso. El fenómeno es una expresión de auto organización social que muestra un ejemplo a escala de la especie humana de los procesos de sincronización que ocurren en numerosos sistemas naturales, que van desde las luciérnagas asiáticas hasta las reacciones químicas oscilantes.

Por otra parte, es curioso, según los autores, que la sincronización es más habitual en los aplaudidores de Europa oriental mientras que solo se da esporádicamente en Europa occidental o en Norteamérica.

Es evidente que los políticos, o los actores, buscan el aplauso de su audiencia durante sus discursos. Peter Bull, de la Universidad de York, en Inglaterra, publicó una revisión de lo publicado sobre este tema hasta 2006. La primera conclusión es que se sobreestiman los trucos de los oradores para provocar el aplauso de sus seguidores. Y, por el contrario, hay otros dispositivos poco estudiados como, por ejemplo, los aplausos que no están sincronizados con el texto del discurso, el conocimiento previo por la audiencia del contenido del discurso, y, también, los aplausos no invitados, no preparados de antemano.

La falta de relación entre discurso y aplauso provoca que solo el 61% de los aplausos están verdaderamente sincronizados. Hay cuatro incidentes principales detrás de esta no sincronización: aplausos aislados y no del grupo, aplausos retrasados respecto del texto del discurso, aplausos que interrumpen al político y aplausos interrumpidos por el propio orador.

Para Crowley, aplaudir puede tener motivaciones muy antiguas en la historia de Homo sapiens:

1. Redirigir la atención de los compañeros hacia un evento o hacia el individuo mismo,

2. Señalar afiliación o no a través de momentos de entusiasmo que invitan a un encuentro lúdico,

3. Amenaza con códigos visuales y auditivos,

4. Mensaje afectivo,

5. Crear pertenencia colectiva al grupo con sincronización de conductas.

Y desde el significado cultural, el aplauso puede funcionar para:

1. Aprobación, con aplausos

2. Celebración, generalmente con aplausos

3. Apoyo, con aplausos

4. Cooperación, generalmente con aplausos

5. Intimidación, con aplausos

En conclusión, escribe Alan Crawley, aplaudir es una conducta con muchas variantes según los mensajes que se transmiten y según las formas de hacerlo. Aplaudir es una conducta típica que incluye significados positivos de apoyo y aprobación. El tipo de mensajes enviados con los aplausos quizá dependa de diferencias en la conducta de cada persona. Los aplausos se pueden realizar de diferentes maneras y con diferentes propósitos y significados y, por ello, los mensajes que se envían contienen mensajes no verbales polisémicos y multipropósito. Las funciones que cumple el aplauso podían ser una o varias de las siguientes: 1) atraer o redirigir la atención, 2) ser una invitación lúdica a participar en el juego, o 3) es amenaza visual y acústica ante cualquier alarma. Estas tres funciones se cumplen al menos en parte con los aplausos, tal como los utilizamos en este siglo en la mayoría de las situaciones sociales. Pero parece que el mensaje de aprobación del aplauso es la función principal del aplauso en nuestra cultura.

Aprender a aplaudir

Todo lo anterior plantea una pregunta interesante: quizá aplaudir no sea un comportamiento innato sino adquirido durante el desarrollo. Si es así, ¿cuándo y cómo aprenden los humanos a aplaudir?  ¿Aprendimos a aplaudir o es un legado biológico? Posiblemente, los humanos aprendan primero a aplaudir, y solo después del desarrollo de habilidades cognitivas específicas puedan usar el aplauso como tal, como aplauso.

Si el aplauso se adquiere durante la ontogenia, debe tener un origen accesible a toda la humanidad y ser fácil de aprender para justificar su distribución mundial. El Homo sapiens ha desarrollado una serie de patrones de conducta universales, como reír, bostezar y sonreír, presentes en las culturas más heterogéneas, todos los cuales tienen un repertorio con diferentes significados que pueden transmitir. Sin embargo, tienden a ocurrir transculturalmente con mayor frecuencia, en relación con un conjunto concreto de situaciones y significados. La cuestión es si el aplauso puede ser una conducta en esta misma categoría.

Para el inicio del aplauso solo se necesita que una persona comience a aplaudir para que este comportamiento sea adoptado y replicado por todos los demás. El hecho de que un solo individuo pueda provocar espontáneamente un acto cooperativo transitorio entre pocas o, incluso, miles de personas merece destacarse como una de las pocas conductas de nuestra especie que se copia e imita con tanta rapidez y participación. Quizá al ser un acto poco representativo de la identidad de cada individuo, puede aumentar la probabilidad de realizarlo con anonimato y, por tanto, es más fácil de utilizar para rituales sociales colectivos.

En el estudio de Paula Fitzpatrick y sus colegas, de la Universidad de Connecticut en Storrs, se muestra que los niños aprenden a aplaudir tarde durante el primer año de vida aunque no tienen la coordinación necesaria para producir una secuencia estable y predecible de palmadas, característica de la sincronía del aplauso. El grupo estudiado lo forman 20 niños de 3 a 7 años de edad. Parece que aplaudir es más difícil de aprender que otras actividades corporales básicas. El control motor óptimo necesario para producir un aplauso constante se desarrolla solo a partir de los siete años. Quizá el niño descubre el aplauso al chocar las palmas y se ayuda de la imitación de lo que observa en personas de más edad. Y, finalmente, se entrenará para conseguir un aplauso específico para conseguir un palmoteo concreto.

La hipótesis más aceptada es la que dice que aplaudir era un vehículo de comunicación cuando los ancestros de los primates carecían de aparatos vocales adecuados para producir el lenguaje en un momento dado de la evolución, pero tenían los músculos y la capacidad motora y estructural indispensables para producir palmas. Aplaudir es un modo de comunicación compartido con otros primates como, por ejemplo, los gorilas, tal como describen Ammie Kalan y Hugo Rainey, de la Universidad Brookes de Oxford y de la Sociedad de Conservación de la Vida Salvaje de Brazzaville, en la República del Congo, y es probable que la especie humana haya heredado esta conducta de algún predecesor primate. Para Kalan y Rainey, en los gorilas de Likouala, en el nordeste del Congo, aplaude una hembra adulta, da dos palmadas cada vez y parece un comportamiento que mantiene y refuerza la cohesión del grupo durante alguna amenaza. También se han detectado palmas en chimpancés de Guinea, en las montañas Nimba, para difundir alguna alarma en el grupo. Por otra parte, también las focas, otro grupo de mamíferos, aplauden con sus extremidades anteriores.

Todo lo anterior sobre la evolución del aplauso son especulaciones ya que las palmas son la señal no vocal con mayor volumen acústico y consiguen una capacidad muy eficaz de proyección de volumen. Esta es una acción simple, rápida y efectiva. Sin embargo, por ello mismo, su origen es borroso y siempre en debate. 

La biología es la causa y el origen de muchos de nuestros comportamientos como especie. Cada gesto, expresión, postura o sonido que emitimos los humanos desde el principio hasta el final de nuestra vida está diseñado, influenciado, limitado y adquirido por nuestra biología y también moldeado por la cultura e individualidad humanas. 

Los que hayan obtenido como producto de sus acciones, logros o reputación, y los aplausos de sus compañeros habrán experimentado satisfacción y disfrute. Dado que los aplausos provocan en la persona bienestar en la mayoría de los casos, es probable que los humanos hayan repetido conductas que impulsaron el aplauso de los demás hacia ellos. Quizás una parte de las conductas en los adultos venga de buscar la aprobación no verbal con el aplauso por parte de las personas influyentes más cercanas. Por ejemplo, después de completar una tarea, el niño que recibió una serie de aplausos puede intentar repetir ese comportamiento en el futuro para revivir el refuerzo positivo. En función del nivel de positividad experimentado tras la realización de la acción, el organismo tiende a repetir o no la acción. 

Así, el lector puede deducir sus propias conclusiones hasta que no quede duda sobre el verdadero origen del aplauso. En la ciencia encontrará respuesta, pero mientras tanto, el conocimiento imperfecto es mejor que ninguno para navegar en las aguas de nuestro entorno social. Siempre es mejor tener una teoría para comprender un comportamiento de uso frecuente y ampliamente transcultural en lugar de no tener nada.

Referencias:

Bull, P. 2006. Invited and uninvited applause in political speeches. British Journal of Social Psychology 45: 563-578.

Bull, P. & M. Noordhuizen. 2000. The mistiming of applause in political speeches. Journal of Language and Social Psychology 19: 275-294.

Crawley, A. 2023. Clap, clap, clap – Unsystematic review essay on clapping and applause. Integrative Psychological and Behavioral Science doi: 10.1007/s12124-023-09786-9.

Fitzpatrick, P. et al. 1996. Dynamical patterns in the development of clapping. Child Development 67: 2691-2708-

Kalan, A. K. & H.J. Rainey. 2009. Hand-clapping as a communicative gesture by wild female swamp gorillas. Primates 50: 273-275.

Mouratidis, J. 1985. Nero: The artist, the athlete and his downfall. Journal of Sport History 12: 5-20.

Neda, Z. et al. 2000. The sound of many hands clapping. Nature 403: 849-850.

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 Aplaudir se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Irati Diez Virto

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

Medikuntza

Ikerketa berri baten arabera, klimaterioa ez da oraindik ondo ulertzen, eta gehiago ikertu behar da arta klinikoa hobetzeko. Beroaldietarako ebidentzia zientifikoa duen tratamendu bakarra hormonala da: estrogenoak arautzen dira klimaterio aurreko kopurura. Baina sintomak modu alternatiboetan ere lausotu daitezke, hala nola, elikadura zainduz eta ariketa fisikoa eginez. Azalpenak Berrian: Zientzian nahasitako klimaterioa.

Stockholmeko Karolinska Institutuak 2023ko Nobel Sariak iragarri ditu, eta Medikuntza edo Fisiologiako 2023ko Nobela Katalin Karikók eta Drew Weissmanek jasoko dute. Bi zientzialari horiek funtsezko aurrerapenak egin dituzte mRNA-txertoak garapenean, eta Karikó sari hori jasoko duen 13. emakumea izango da. Bikoteak 2005ean egin zuen funtsezko aurkikuntza batek berebiziko garrantzia izan zuen haien ibilbidean. Izan ere, ohartu ziren  mRNA sortzen zuen hantura uridina baseak eragiten zuela, eta hura eraldatuz gero, ez zela hanturarik sortzen. Datuak Elhuyar aldizkarian eta Berrian.

Fisika

Nobel sariekin jarraituz, fisikakoa Pierre Agostinik, Ferenc Krauszek eta Anne L’Huillierrek jasoko dute. Kasu honetan, haien ekarpen nagusia elektroien dinamika ikertzeko, attosegundotako argi-pultsuak sortzeko metodo esperimentala garatzea izan da. Hain zuzen, attosegundotan neur daitezkeen argi-pultsoak sortzeko esperimentuak egin dituzte. Argi-pultso horien bidez, atomoetan eta molekuletan gertatzen diren prozesuen irudiak lor daitezke, eta horrek eskala hain txikietan gertatzen den dinamika ikertzea ahalbidetu du. L’Huillier sari hori jasoko duen bosgarren emakumea izango da. Azalpenak Elhuyar aldizkarian eta Berrian.

Sara Fernández Uria fisikaria da eta Fisika eta Ingeniaritza Elektronikoko Gradu bikoitza egin zuen UPV/EHUn. Eskolan gehien gustatzen zitzaizkion irakasgaiak matematika eta fisika ziren, baina, dioenez, genero-arrakala handia dago fisikan, eta oso lotuta dago jenioaren mitoarekin. Honegatik guztiagatik, Sarak dio fisika gizartetik asko aldentzen dela. Fernándezek grabitazio kuantikoaren arloan ikertzen du, eta horretan sakontzen jarraitu nahiko lukeela dio. Alabaina, zaila ikusten du, bere esanetan ikertzailearen bizimodua oso prekarizatua baitago. Azalpen gehiago Berrian: Sara Fernández Uria, fisikaria: “Fisikari izateko ez dago jenioa izan beharrik, eta ez da bokazio berezirik behar”.

Kimika

Kimikaren alorrean, berriz, Moungi G. Bawendik, Louis E. Brusek eta Alexei I. Ekimovek jasoko dute Kimikako 2023ko Nobel Saria. Hiru ikertzaile hauek puntu kuantikoak aurkitu eta sintetizatzea lortu dute, eta aurrerapen horrek dagoeneko aplikazio ugari ditu; besteak beste, telebista eta ordenagailuen monitoreetan edota kirurgiako tresnetan. Bakoitzaren ekarpenak laburbilduz, Ekimovek koloretako kristalak lortu zituen neurriaren araberako ezaugarri kuantikoekin. Brisek neurriaren araberako ezaugarri kuantikoak frogatu zituen, eta Bawendik partikula ia perfektuak lortzeko metodoa garatu zuen. Informazio gehiago Elhuyar aldizkarian eta Berrian.

Pneumatiko-etxeak pneumatikoak modu jasangarriagoan ekoizteko eta birziklatzeko ahaleginak egiten ari dira. Kautxu naturala lortzeko kautxu-plantazioek oihan-galtzea eragiten dute, eta ondorengo garraioa ere kontutan izan behar da. Hala, Europan eta Estatu Batuetan hazi daitezkeen landare bila ibili dira, eta bi topatu dituzte: Guayulea eta Txikori belar errusiarra. Pneumatiko-hondakin guztiak behar den bezala kudeatzea ere garrantzitsua da jasangarritasunerako. Pneumatikoak birziklatzeko bi bide daude, eta berreskurapena ere erabiltzen da produktu kimiko erabilgarriak sortzeko. Informazio gehiago Zientzia Kaieran.

Argitalpenak

Aranzadi zientzia elkarteak “Euskadiko hegazti habiagileen atlasa” argitaratu du. Bertan, Arabako, Bizkaiko eta Gipuzkoako hegazti ugaltzaileen inguruko informazioa txertatu dute. Sei urte iraun duen ikerlanaren emaitza da, hirurogei ornitologok baino gehiagok hartu dute parte. Ikerketaren emaitzen arabera, 180 hegazti espezie ugaltzen direla Euskal autonomia erkidegoan, eta horien artean, bost espezie exotiko. Populazio estimazioak ere egin dituzte atlaserako, lehen aldiz euskal ornitologiaren historian. Datuak Berrian: Habietan umatu dena.

Iridioaren mintzoa: Meteoritoa eta dinosauroen akabantza (2021) Kepa Altonaga zoologoak idatzitako saiakera-liburua da. Dinosauroen desagerpenaren bueltan 1980an plazaratu zen hipotesi ausart bat hartzen du abiapuntu liburuak. Luis Alvarez eta Walter Alvarez zientzialariek meteorito-inpaktuaren hipotesia argitaratu zuten urte hartan. Paleontologoen iritzi orokorra beste bat zen: dinosauroak ordurako suntsituak zeudela pentsatzen zen, milioika urteko gainbehera gradual baten ondorioz. Informazio gehiago Zientzia Kaieran irakur daiteke.

Zoologia

Gaur egun Kolonbian dauden hipopotamoak Pablo Escobar narkotrafikatzaileak eraman zituen bertara. Escobarrek etxalde bat sortu zuen herrialde erdialdeko eremu basati batean, eta zoologiko bat sortu zuen bertan. Guztira mila eta berrehun animalia inguru zituen bertan, haien artean hipopotamoak. Pablo Escobar hil ondoren, animalia batzuk etxaldean gelditu ziren, eta geroztik, bertako hipopotamoak izugarri ugaldu dira, eta zabaldu egin dira ibaia jarraituz. Animalia hauek inbaditzaileak dira Kolonbian, eta ondorio ekologiko, sozial eta ekonomikoak eragiten ari dira. Datuak Zientzia Kaieran: Escobar narkoaren hipopotamoak.

Ingurumena

Plastiko konpostagarrizko poltsak ohikoak baino toxikoagoak dira. Hiru plastiko moten toxikotasuna neurtu eta alderatu dute: plastiko konpostagarria, lehen erabilera zuen plastikoa, eta plastiko birziklatua. Neurketak in vitro egin dituzte, zebra-arrainen zelula-lerroetan, zehazki. Ondorioztatu dutenez, poltsa biodegradagarria egiteko eransten diren gehigarri kimikoak bereziki toxikoak dira, eta plastiko birziklatuzko poltsak ere ohikoak baino toxikoagoak dira. Informazio gehiago Berrian eta Elhuyar aldizkarian.

Adimen artifiziala

Adimen artifizialeko ikertzaileak datu sintetikoak erabiltzen ari dira adimen artifizialeko sistemak entrenatzeko. Izan ere, datua errealak lortzea zaila da, garestiak, pribatuak edota urriak baitira. Horren adibide dira aurpegiak. Aurpegi ezagutzako sistemak entrenatu egin behar dira, eta horretarako, Microsofteko Mixed Reality & AI Lab taldeko ikertzaileek 100.000 aurpegi sintetikoko bilduma bat atera dute. Hala, irudietako pertsonen pribatutasunari buruzko arazoak gainditzea lortu dute. AArako datu sintetikoak sortzearen esparrua geroz eta garrantzia gehiago hartzen ari da. Datu guztiak Zientzia Kaieran.

Astrofisika

Jocelyn Bell Burnell astrofisikariak pulsarrak deskubritu zituen 1967an. Hauen inguruko hitzaldia eskaini zuen asteartean Donostian, IPESek antolatutako Passion for Knowledge jaialdian. Cambridgen ikaslea zela quasarrak ikertzen hasi zen Burnell, galaxietako erdigunetik irrati uhinak igortzen dituzten objektu handiak. Horretan ari zela topatu zuen lehen aldiz pultsar baten seinalea. Antony Hewishek eta Martin Rylek Fisikako Nobel saria irabazi zuten 1974an pulsarren aurkikuntzarengatik, baina Burnell kanpo geratu zen. Ikertzaile honen inguruko informazio gehiago Berrian irakur daiteke.

Egileaz:

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

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constante cosmológica

Hasta cuando se equivocaba, Einstein acertaba. En 1917, época en la que se daba por hecho que el universo era estacionario, las ecuaciones de Einstein predecían un universo dinámico. Convencido de que no podía ser así, añadió a la ecuación un elemento: la constante cosmológica. Años después tuvo que admitir que esta fue un error cuando tras varias observaciones astronómicas se confirmó que, efectivamente, el universo se expandía. Hoy sabemos que el universo se está expandiendo de forma acelerada. Y la culpable de esa aceleración es lo que llamamos energía oscura que, curiosamente, se comporta igual que la constante cosmológica.

Los vídeos de ¡UPS¡ presentan de forma breve y amena errores de la nuestra historia científica y tecnológica. Los vídeos, realizados para la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU, se han emitido en el programa de ciencia Órbita Laika (@orbitalaika_tve), en la 2 de RTVE.

Producción ejecutiva: Blanca Baena

Guion: José Antonio Pérez Ledo

Grafismo: Cristina Serrano

Música: Israel Santamaría

Producción: Olatz Vitorica

Doblaje: K 2000

Locución: José Antonio Pérez Ledo

El artículo ¡Ups! La constante cosmológica se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Nahiz eta bi hizkuntza arin eta erraz hitz egin, horrek ez du esan nahi emozioak berdin adierazten ditugunik bietan. Anna Hatzidaki eta Mikel Santesteban: Emotional language use and bilingualism

James Webb espazio-teleskopioa agindutakoa betetzen ari da: unibertso goiztiarreko gauza askori buruz genituen ideiak aldarazten ari zaigu. Hona adibide bikaina: Galaxies from the early Universe are more like our own Milky Way than previously thought

Galaxiekin jarraituz, lasai-lasai uzten badituzte, beren erritmoan, presarik gabe, sortzen direla baieztatzen da. The quiet life of galaxies in cosmic voids Tomas Ruiz-Larak idatzia, Nature aldizkarian argitaratutako paperaren egileetako batek.

Fenomeno kuantikoak arraroak dira, arraroak eta bizarroak ere bai. Batzuk enigma bat dira, eta DIPCko jendeak zentzua aurkitu nahi die: The enigmatic charge order of kagome (Cs,Rb)V3Sb5

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

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reciclaje

Fuente: UC Regents Davis campus – http://brainmaps.org / Wikimedia Commons

Las células que componen nuestro cerebro son como pequeñas ciudades. En su interior hay una base, el núcleo, donde están codificadas la identidad y función de la célula en forma de genes y elementos regulatorios.

La información de este núcleo y los estímulos externos determinarán si la célula será una neurona, encargada de transmitir información nerviosa, o pertenecerá al linaje glial, el que se ocupa de acondicionar, facilitar y optimizar el trabajo neuronal. En cualquier caso, los datos codificados en el núcleo determinarán no solo el linaje, sino también el aspecto y la función de la célula.

El producto final de un gen es la proteína, el “ladrillo” básico de la vida. Existe una gran diversidad de proteínas en la célula, y su síntesis y procesamiento dependerá de su destino y ocupación final. Algunas llevarán a cabo una función de soporte estructural en las murallas o membranas celulares; otras participarán en la comunicación entre células, recibiendo, amplificando y enviando señales; y finalmente, algunas se especializarán en el plegamiento, transporte o ruptura de otras proteínas.

Por tanto, las proteínas no solo son las protagonistas principales de la actividad en la ciudad celular, sino también las dianas a intervenir con fármacos en caso de trastorno o enfermedad.

Reciclaje y renovación

El código proteico no es estático, es decir, las proteínas y las estructuras formadas con ellas, como las organelas celulares –mitocondrias, ribosomas, citoplasma…–, no se mantienen durante toda la vida de la célula. Al contrario, ambas se renuevan de forma gradual, como parte del mantenimiento de la maquinaria celular.

Tal renovación es posible debido al envío de estructuras macromoleculares al lisosoma –la “trituradora celular”– mediante un proceso denominado autofagia, palabra que significa “comerse a uno mismo”. Los lisosomas están equipados con ácidos y proteínas que destruyen todo tipo de macromoléculas –moléculas de gran tamaño– celulares, incluyendo grasas, azúcares, material genético y otras proteínas.

Este mecanismo, por tanto, permite la síntesis de nuevas proteínas tras su reciclaje. Por eso es clave en los procesos de mantenimiento y renovación celular en todas las etapas de vida del cerebro.

Problemas con el servicio de calidad

Cuando la trituradora celular falla, se acumulan las proteínas dañadas y otros desechos celulares. Es el desencadenante de las enfermedades de almacenamiento lisosomal, patologías raras que se transmiten por herencia genética. Debido a la importancia de la renovación celular desde edades tempranas, estas dolencias normalmente se manifiestan en la niñez.

Los organismos afectados pierden la capacidad de romper algún tipo de componente celular, normalmente proteínas y grasas con componentes azucarados, lo que facilita su acumulación en los compartimentos de los lisosomas. En consecuencia, se pierde la capacidad de renovación, lo que crea desorden y enfermedad.

Entre las patologías de almacenamiento lisosomal, la enfermedad de Gaucher es la más frecuente. Se hereda por mutaciones (presentes en ambos progenitores) en el gen con las instrucciones para producir la proteína glucocerebrosidasa (GBA). Esto causa una reducción significativa o una falta de actividad de la GBA, que se encarga de destruir grasas azucaradas.

En algunos casos, los desechos de grasa y azúcar se acumulan en células nerviosas, lo que produce un deterioro de las funciones cognitivas, motoras y autónomas (respiración, presión arterial…) cerebrales. Esto se debe principalmente a alteraciones en las conexiones locales o sinapsis neuronales, así como en las estructuras lipídicas que aíslan las prolongaciones neuronales y permiten la transmisión de alta velocidad. Son procesos que dependen del óptimo funcionamiento de las vías de renovación autofágicas y lisosomales.

Una nueva esperanza para el párkinson

En los últimos años se ha descrito una conexión entre la enfermedad de Gaucher y la enfermedad de Parkinson. La mutación de una única copia del gen GBA no es suficiente para producir la primera, pero es el factor de riesgo genético más importante de sufrir párkinson.

Se estima que esta enfermedad afecta a más de 8,5 millones de personas en el mundo, lo que la convierte en el trastorno de movimiento más frecuente. Se desconoce la causa del 85 % de los casos, con la edad como principal factor de riesgo junto con otros factores desencadenantes genéticos y/o ambientales.

Los síntomas motores (temblor, rigidez, dificultades para iniciar movimientos…) son los más frecuentes, pero también puede afectar a funciones cognitivas y autónomas cerebrales, al igual que las enfermedades de almacenamiento lisosomal.

Entre los factores de riesgo genético que contribuyen de forma significativa al desarrollo del párkinson no solo se encuentra, como hemos señalado, la mutación del gen que codifica la proteína GBA, sino también otros genes relacionados con la regulación de las redes autofágicas y lisosomales. Esto refuerza la evidencia de que la alteración de esas vías contribuye a los déficits neurológicos causados por el párkinson esporádico.

La restauración de la función de proteínas relacionadas con la regulación de la trituradora cerebral –y más en concreto la GBA– podrían modificar el inicio y/o la progresión tanto del párkinson como de la enfermedad de Gaucher.

Y aquí podría venir en ayuda el ambroxol, un fármaco mucolítico clásico con capacidad de replegar la proteína GBA mutante. Diferentes investigaciones han mostrado que el ambroxol puede aumentar la actividad destructora de grasas azucaradas por la GBA, mejorando el flujo del tráfico de las redes autofágicas y lisosomales.

Ahora mismo se están haciendo ensayos clínicos para evaluar la eficacia del ambroxol, y en los próximos años sabremos si este esfuerzo de investigación mejorará la calidad de vida de los pacientes y sus familias.

Sobre la autora: Ainhoa Plaza Zabala, Profesora e Investigadora en Biomedicina, Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Artículo original.

El artículo Renovarse o morir: cuando se atasca el sistema de reciclaje cerebral se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Ana Galarraga/Elhuyar Zientzia

Sara Fernández Uria googleatuz gero, ez da gauza askorik agertzen. Fernández ez da harritu horregatik: “Azken finean, ez ditut hainbeste lan argitaratuta”, onartu du. Baina, bere izenaz harago, ukaezina da emakume fisikariek pairatzen duten diskriminazioa, eta halaxe aipatu du Fernándezek ere: “Egia da, emakume fisikari gutxi egoteaz gain, daudenak ere ez direla ezagunak; horregatik, ziur Googlen informazio asko falta dela horren inguruan. Ea konpontzen dugun!”.

Berez, “apur bat nahi gabe” hasi zen fisika ikasten unibertsitatean. Betitik gustatu izan zaizkio matematika, natura, teknologia… eta ingeniaritzaren bat egiteko asmoa zuen hasieran. Baina, justu unibertsitatean hasi behar zuenean, Fisika eta Ingeniaritza Elektronikoko Gradu bikoitza sortu zuten, eta, berria zenez, hura aukeratu zen.

Irudia: Sara Fernández Uria fisikaria.

“Jada lehenengo urtean konturatu nintzen benetan gustatzen zitzaidana fisika zela. Orain, denborarekin, akordatu naiz eskolan gehien gustatzen zitzaizkidanak matematika eta fisika zirela. Baina ez dakit ez ote zitzaidan iruditzen oso-oso zaila, ez nintzela gai izango hori egiteko, eta horregatik ez nintzela ausartu. Eta uste dut lehen aipatu dugun genero-arrakala fisikan, oso lotuta dagoela horrekin, jenioaren mitoarekin. Gizarteak duen ideia da fisikari izateko gaitasun bereziak izan behar dituzula, ez dela nahikoa lan asko egitea, eta, neskok jasotzen dugun hezkuntzarekin batera, horrek zaildu egiten du 16-17 urteko neska batek fisika aukeratzea”.

Hain mitifikatuta egoteak, gainera, fisika gizartetik ere urruntzen duela uste du Fernándezek. Berak, hala ere, aurrera egin zuen, eta ohartu zen karrerako jendea bera bezalakoa zela. Gainera, oso giro ona zuten, eta asko laguntzen zioten elkarri.

Eta horrela iritsi zen kosmologiara. “Gehiegi pentsatu gabe izan zen. Karreran zehar argi neukan fisika teorikoa zela gehien gustatzen zitzaidana, eta, gradu amaierako lana aukeratzean, hitz egin nuen irakasle batekin (orain nire tesi-zuzendaria dena), berak eman zigulako ikasgai oso teoriko bat, baina, berez, ez nuen ideia askorik kosmologiaz. Lan hori asko gustatu zitzaidan, eta doktoretza-tesia egitea proposatu zidan. Horrela izan zen”.

Horren harira, Fernándezek argi utzi nahi du bokazioa ez dela guztiz beharrezkoa fisikaria izateko. Ez du ukatzen batzuek bokazio handia dutenik, baina, gaztea zenean, asko estutzen zen horrekin, uste zuelako pasio edo bokazio berezia izan behar zuela. “Eta gertatzen dena da ez dugula aukerarik gustatzen zaiguna ezagutzeko eta denbora behar dela jakiteko zer nahi dugun egin. Joan behar gara gauzak probatzen, eta hori izan da nire kasua, adibidez; horrela iritsi naiz aurrena fisikara, eta gero kosmologiara”.

Grabitazio kuantikoaren munduan

Zehazki, grabitazio kuantikoaren arloan ikertzen du. Azaldu duenez, grabitazioa eta fisika kuantikoa uztartzean datza. “Grabitazioa, batez ere, eskala handiko fisika azaltzeko erabiltzen dugu, adibidez, planeten higidura; eta mekanika kuantikoa, berriz, eskala txikikoa deskribatzeko, adibidez, nola higitzen den elektroi bat”.

Biek bat egiten duten fenomeno baten adibidea jarri du: zulo beltzak. “Zulo beltzek masa handia dute, eta, orduan, grabitate-eremu oso bortitza sortzen dute. Baina, aldi berean, bolumen oso txikia hartzen dutenez, mekanika kuantikoa ere behar dugu”. Gaur egun, ordea, fisikariek ez dute modurik bi teoria horiek batzeko. Bere gaia askoz ere espezifikoagoa bada ere, arlo horretan dabil ikertzen Fernández.

Aurrerantzean, horretan sakontzen jarraitu nahiko balu ere, oso zaila ikusten du, ikertzailearen bizimodua oso prekarizatua baita. Hortaz, doktoretza-ondorengoa egin nahiko lukeen arren, ez daki aurrera egitea lortuko ote duen. “Nire ametsa unibertsitatean plaza bat lortzea izango litzateke, eta irakasle izatea, klaseak ematen baititut, eta asko gustatzen baitzait. Baina zaila da, oso zaila”, berretsi du.

Fitxa biografikoa:

Sara Fernández Uria 1996an jaio zen Bilbon. EHUn Fisika eta Ingeniaritza Elektronikoko Gradu bikoitza egin ostean, fisika teorikoan ikertzea erabaki zuen, eta, horretarako, Fisika eta Matematikako masterra egin zuen Granadan. Egun, doktorego tesia egiten ari da Leioako Zientzia eta Teknologia Fakultatean, grabitazio eta kosmologia kuantikoaren inguruan. Iaz, egonaldia egin zuen AEBko Penn State Unibertsitatean, ikerkuntza-lerro horretan sakontzeko.

Egileaz:

Ana Galarraga Aiestaran (@Anagalarraga1) zientzia-komunikatzailea da eta Elhuyar aldizkariko zuzendarikidea.

Elhuyar aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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no lineal

Aunque el origen de la Dinámica se fundó a partir de los experimentos de Mecánica efectuados por Galileo Galilei, el cálculo infinitesimal -inventado por Isaac Newton y Gottfried Leibniz- permitió describir matemáticamente la evolución general de algunas de las más relevantes magnitudes de todas las ciencias. Las maravillosas ecuaciones diferenciales nos permiten describir, predecir e incluso controlar la dinámica de sistemas no sólo basados en las leyes de la mecánica clásica o relativista, el electromagnetismo o la mecánica cuántica, sino en todas las ciencias naturales y sociales, así como en todas las ingenierías.

El gran Henri Poincaré estableció a finales del siglo XIX las propiedades cualitativas de la teoría de ecuaciones diferenciales, con la Mecánica Celeste [1] como ejemplo de aplicación, pero más allá de esto, estableció su teoría matemática generalizada para fundar la Ciencia General de la Dinámica de Sistemas, aplicable a modelar, predecir su evolución en el tiempo y caracterizar las propiedades esenciales de cualquier efecto medible en cualquier tipo de realidad científica.

El mundo a nuestro alrededor es mayormente no lineal. Foto: Jorge Fernández Salas / UnsplashEl principio de superposición

La mayoría de los científicos naturales o sociales, muy a menudo consideramos verdadera la hipótesis de que la respuesta neta causada en un sistema por dos o más estímulos es la suma de las respuestas que habría causado cada estímulo por separado. Esto es el Principio de Superposición, que parece ser una cuestión casi de sentido común, y que muchas veces la asumimos sin demasiadas cautelas.

Una función matemática que satisface el principio de superposición se denomina función lineal. Estas funciones lineales, muy utilizadas con gran generalidad en todas las ciencias, incorporan dos propiedades matemáticas muy útiles como la aditividad y la homogeneidad, y nos permiten un análisis e interpretación muy profunda -y bastante sencilla- de leyes que establezcamos, experimentos que realicemos, generalizaciones que propongamos o conclusiones que extraigamos de una investigación.

El principio de superposición se aplica a cualquier sistema lineal, descrito mediante ecuaciones algebraicas o ecuaciones diferenciales lineales. Los estímulos sobre un sistema y las respuestas de éste pueden ser números, funciones, vectores, campos vectoriales, señales variables en el tiempo o cualquier otro objeto que cumpla ciertos axiomas muy comunes. Los Sistemas Lineales son una de las maneras más utilizadas para describir la realidad, aún estudiando situaciones complejas, como aquellas basadas en las leyes de Newton, las ecuaciones de Maxwell, la ecuación de Schrödinger o modelos en econometría, ecología, o cualquier tipo de ciencia para la que tratamos de expresar matemáticamente su funcionamiento. Una ventaja que tenemos es que, cuando escribimos un estímulo muy general en un sistema lineal como la superposición de estímulos de una forma específica y simple, a menudo la respuesta global resulta más fácil de calcular y predecir.

Modelos lineales ordinarios o extraordinarios

Muchos sistemas dinámicos, basados en algunas de las leyes más valiosas de la historia de la ciencia, se pueden expresar mediante ecuaciones diferenciales ordinarias lineales con coeficientes constantes. Los matemáticos han suministrado para este tipo de sistemas -llamados autónomos- un verdadero arsenal de medios para resolverlos analíticamente, por muy complejos éstos sean. Por ejemplo, la conocida Transformada de Laplace reduce un complejo sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias lineales en un sistema de ecuaciones algebraicas, mucho más fácil de solucionar. Ello además nos permite nos solo conocer al dedillo la evolución en el tiempo del sistema dinámico que hemos resuelto, sino también descubrir sus sorprendentes propiedades en el dominio de la frecuencia, extrayendo nuevo conocimiento que no pensábamos obtener de la mera integración de una sencilla ecuación diferencial.

Las ecuaciones diferenciales ordinarias son un caso particular de las ecuaciones en derivadas parciales, muy comunes también para describir la dinámica en todas las ciencias, y que, en contraposición con las anteriores más sencillas descripciones ordinarias, podemos denominar modelos extraordinarios. Aunque su resolución en este caso es algo más compleja, las ecuaciones diferenciales lineales, sean ordinarias o no, permitieron a los físicos expresar asuntos clave como la dinámica de los planetas, todo el electromagnetismo o la dualidad onda-corpúsculo, entre muchas otras cuestiones. Hoy día científicos e ingenieros de toda especie establecen modelos dinámicos para explicar por qué ocurre la realidad experimentada en su propio ámbito.

La realidad es no lineal

Muy pocos científicos utilizan ecuaciones diferenciales no lineales. Sentimos una cierta reacción alérgica a su empleo, quizás por la dificultad de resolver la matemática de estas ecuaciones o quizás por abandonar el principio de superposición que tanto apreciamos. En la teoría general de relatividad de Albert Einstein, las ecuaciones son no lineales, y su resolución casi siempre implican métodos matemáticos de linealización o de perturbaciones. Incluso para sistemas mucho más sencillos, descritos en simples ecuaciones diferenciales ordinarias no lineales, nuestra tendencia es linealizar el sistema en torno a unas ciertas condiciones y resolver ecuaciones lineales, para tratar de extraer información -al menos parcial- de la realidad que hemos modelado.

La cuestión es que la realidad es no lineal, y nuestras ecuaciones lineales pueden modelar bastante bien las cosas, pero en ocasiones ocurren fenómenos muy imprevisibles y no intuitivos, tanto en las ciencias naturales como en las ciencias sociales o en las ingenierías. Estos fenómenos no se producen en los modelos lineales, y son por tanto exclusivos de los sistemas no lineales.

Múltiples puntos de equilibrio

Los puntos de equilibrio son las soluciones constantes en una ecuación diferencial. En sistemas lineales autónomos, el modelo tiende a un único punto de equilibrio. Uno de los ejemplos más sencillos podemos encontrarlo en la aproximada ley de enfriamiento de Newton: una simple ecuación diferencial lineal de primer orden que explica la transferencia de calor entre dos cuerpos partiendo de diferentes temperaturas. El punto de equilibrio es único y establece igualdad de temperaturas entre ambos cuerpos.

Si a esta sencilla ecuación diferencial añadimos un simple término cuadrático nos encontramos con un básico sistema no lineal, cuya resolución numérica puede observarse en la Figura 1.

Figura 1: Dos puntos de equilibrio en una simple ecuación diferencial ordinaria autónoma no lineal de primer orden: punto de equilibrio estable en 0 y punto de equilibrio inestable en 1. Ecuación =-x+x2 . Fuente: [2] Cap. 1, pp.: 5-6.

Vemos que linealizando el sistema en torno a la temperatura 0, la solución (trayectorias azules) tienden al punto de equilibrio previsto por la ley de enfriamiento de Newton, si partimos de las inmediaciones en torno a la cual hemos linealizado. Pero si resolvemos el sistema no lineal completo, descubrimos que partir de otras condiciones iniciales nos puede dar lugar a otras soluciones radicalmente diferentes causadas por un segundo punto de equilibrio en 1. Cualquier perturbación partiendo de esta segunda temperatura hace que el sistema abandone la situación y, o bien tienda al anterior equilibrio 0 (trayectoria verde), o bien la temperatura crezca sin límite (trayectoria roja).

Ciclos límite

Los sistemas no lineales pueden oscilar sin excitación externa, con amplitud y frecuencia fijas. Las oscilaciones lineales como por ejemplo las de un péndulo linealizado en torno a la vertical, puede cambiar la amplitud de sus oscilaciones (por ejemplo, empujando más o menos un columpio). Balthasar Van der Pol, hacia 1920, añadió un término no lineal a la ecuación diferencial lineal del péndulo, haciendo depender su coeficiente de amortiguamiento con su posición. Se trata entonces de una sencilla ecuación diferencial ordinaria no lineal de segundo orden.

En sistemas dinámicos de orden dos o superior, se emplea muchas veces el espacio de fases para representar los grados de libertad del sistema. En la Figura 2 se muestra la solución de la ecuación de Van der Pol con dos condiciones iniciales diferentes.

Figura 2: Ciclo límite estable en la ecuación de Van der Pol: solución representada en el plano de fase (posición-velocidad). Ecuación +(x2-1)+x=0 . Fuente [2] Cap 5, pp: 95-99.

Partiendo de posición y velocidad pequeñas (trayectoria azul inicialmente cerca de cero en la Figura 2), el sistema amplifica su oscilación sin excitación externa y tiende a cierta frecuencia y amplitud fijas (ciclo cerrado azul). Partiendo de posición y velocidad amplias (trayectoria roja) el sistema pierde energía y al final tiende a oscilar exactamente igual. En el plano fásico observamos el ciclo cerrado, llamado ciclo límite, efecto causado por la no linealidad añadida por Van der Pol. Ante cualquier perturbación creciente o decreciente que sufra la posición o velocidad de este especial péndulo no lineal, el dispositivo corregirá la situación y volverá a oscilar a la misma frecuencia y amplitud propias. Se trata de un sorprendente ciclo límite estable, exclusivo de los sistemas no lineales, y que nos lleva a un nuevo concepto de región de equilibrio estable, generalización del concepto de punto de equilibrio estable que hemos descrito arriba.

Caos

En sistemas dinámicos lineales estables, la ligera modificación de sus condiciones iniciales da lugar a ligeros cambios en su respuesta. Sin embargo, en sencillos sistemas no lineales se puede observar una extrema sensibilidad a las condiciones iniciales, propiedad exclusiva de la no linealidad, y que se denomina caos.

En la Figura 3 se muestran las soluciones de una ecuación diferencial ordinaria no lineal de segundo orden que modela un sistema mecánico con deflexiones elásticas no lineales y forzado con un coeficiente no constante ([2] p.7).

Figura 3: Evolución imprevisible de dos trayectorias en un simple sistema no lineal de segundo orden con dos condiciones iniciales casi idénticas. Ecuación +0,1+x5=6sen t. Fuente: [2] Cap. 1, pp.: 7-8.

Puede observarse que, ante condiciones iniciales casi idénticas, las dos trayectorias del sistema (azul y roja) son al principio iguales, pero en pocos instantes se produce una bifurcación radical en el comportamiento del sistema. Nuestro modelo es totalmente determinista, su ecuación puede ser exacta, pero su comportamiento es imprevisible: muy parecido a la imposible previsión del tiempo atmosférico que conocemos. Este ejemplo es aún más sencillo que el famoso modelo de dinámica atmosférica que presentó el conocido matemático y meteorólogo Edward Lorenz. En la Figura 4 se muestra una implementación física del atractor de Lorenz y su medida caótica en el laboratorio.

Figura 4: Circuito electrónico que satisface el modelo del famoso atractor de Lorenz y medida de su respuesta caótica en el plano fásico. Fuente: Dept. de Electricidad y Electrónica UPV/EHU

 

La dinámica de la naturaleza y las sociedades es inherentemente no lineal. Los sistemas lineales deben entenderse como caso particular de los más generales sistemas no lineales. Los fenómenos impredecibles, anti-intuitivos o sorprendentes los podemos modelar, explicar, predecir, experimentar y controlar en el laboratorio, así como tratar de contribuir a descubrir o solucionar los enigmas de lo que llamamos realidad.

Referencias

[1] Henri Poincaré (1892-1893-1899) Les méthodes nouvelles de la mécanique céleste TOME I, II et III (PDF). Gauthier-Villars et fils, Paris

[2] Victor Etxebarria (1999) Sistemas de control no lineal y robótica. Servicio Editorial de la UPV/EHU, ISBN 8483731924 – 9788483731925, Bilbao

Sobre el autor: Victor Etxebarria Ecenarro es Catedrático de Ingeniería de Sistemas y Automática en la Universidad del País Vasco (UPV/EHU)

El artículo La realidad resulta enigmática porque es no lineal se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Iridioaren mintzoa: Meteoritoa eta dinosauroen akabantza (2021) Kepa Altonaga zoologoak idatzitako saiakera-liburua da. Idatziak 65 milioi urte atzera egiten du, azken dinosauroen desagerpena eman zen unera, 1980an desagertze honen bueltan plazaratu zen hipotesi ausart bat abiapuntu hartuta.

Irudia: Iridioaren mintzoa. Meteoritoa eta dinosauroen akabantza liburuaren azala. (Iturria: Pamiela argitaletxea)

Biologian doktorea da Kepa Altonaga, EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko irakaslea eta ibilbide honek inguruari so egiteko modu propio bat eskaini dio. Hori erakusten du Iridioaren mintzoa: Meteoritoa eta dinosauroen akabantza liburuan. Dinosauroen desagerpena ekarri zuen meteoritoa baliatu du literatura eta zientzia uztartzeko izaera anitzeko aktoreak elkartuz. Horrela, esaterako, Nikolas Alzola Bitaño idazlea, Luis Alvarez fisikaria (1968. urteko Fisikako Nobel sariduna) eta Walter Alvarez geofisikariaren figurak ehotzen ditu eszenatoki berean, dinosauroen suntsipenari buruzko film berri bati ekiteko.

Aixerrotako amilburuetatik hasita, hara eta hona eramaten gaitu denboran eta espazioan. Atzera-aurre honetan epizentroa 1980. urtea litzateke, non Luis Alvarez eta Walter Alvarez zientzialariek meteorito-inpaktuaren hipotesia argitaratu zuten. Hipotesi honen arabera meteorito batek desagerrarazi omen zituen dinosauroak orain dela 65 milioi urte, eztabaida zientifiko sutsuak sortaraziz planteamenduak.

Iridio elementu kimikoaren kontzentrazio anomalo batean oinarrituta dago hipotesia eta oso sinplea da ulertzeko. Puntu bi ditu. Lehenaren arabera, meteorito gigaerraldoi batek jo zuen Lurra. Bigarrenak dioenez, inpaktu osteko ingurune-baldintza gaiztoek eragin zuten suntsipen masiboa bat-batean. Paleontologoen iritziz ostera, dinosauroak ordurako suntsituak zeuden, milioika urteko gainbehera gradual baten ondotik.

Iridioaren mintzoa: Meteoritoa eta dinosauroen akabantza lana handik eta hemendik ibiliko da suspensea bidelagun duela, hainbat urrutiko pasarte bitxi hartuz, puzzle zirraragarri bat osatzeko.

Argitalpenaren fitxa:

• Izenburua: Iridioaren mintzoa. Meteoritoa eta dinosauroen akabantza
• Egilea: Kepa Altonaga Sustatxa
• ISBN: 978-84-91722-23-6
• Hizkuntza: Euskara
• Urtea: 2021
• Orrialdeak: 128 or.

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En una reciente entrada de la sección Matemoción del Cuaderno de Cultura Científica, titulada Los cuadrados de MacMahon, estuvimos hablando de un interesante rompecabezas geométrico, cuyo nombre es precisamente el título de la misma. En esta entrada vamos a ir un poco más allá y con los cuadrados de ese juego de ingenio construiremos cubos que nos permitirán crear un nuevo rompecabezas, conocido primero con el nombre de “el rompecabezas de Nelson”, y después como “el rompecabezas de los cuatro cubos”.

El rompecabezas de Nelson, con la firma de su creador Scott Nelson, comercializado en Japón por el inventor, coleccionista y comunicador de rompecabezas matemáticos y juegos de ingenio japonés Nob Yoshigahara (1936-2004). Imagen de la colección online de rompecabezas mecánicos de Jerry Slocum, cortesía de la Biblioteca Lilly de la Universidad de Indiana.Los cuadrados de MacMahon

En primer lugar, recordemos el rompecabezas de los cuadrados de MacMahon, y más concretamente, las piezas con las que se juega al mismo. Percy Alexander MacMahon (1854–1929), que fue un militar y matemático británico, se planteó de cuántas formas distintas, salvo rotaciones, se puede colorear el cuadrado dividido en cuatro partes iguales por sus dos diagonales utilizando tres colores distintos y observó que es posible hacerlo de 24 maneras distintas. A partir de esta información, creó el rompecabezas que lleva su nombre, cuyas piezas, que vemos en la siguiente imagen (con los colores verde, azul y amarillo), son la realización de las 24 formas de colorear el cuadrado dividido en cuatro partes iguales por sus dos diagonales utilizando tres colores distintos.

Las 24 fichas que componen el rompecabezas de “los cuadrados de MacMahon”

 

El rompecabezas consiste en construir un rectángulo de 4 filas y 6 columnas con las 24 fichas del mismo (si deseas imprimirlas te dejamos aquí el PDF con las 24 fichas), de manera que cuando dos fichas tienen un lado en común el color de las regiones triangulares que comparten ese lado, en los dos cuadrados, tienen que tener el mismo color y, además, todo el perímetro, es decir, todas las regiones triangulares que forman el perímetro del rectángulo, tiene que ser de un mismo color, ya sea este, verde, azul o amarillo (para más información sobre este juego de ingenio puede leerse la entrada Los cuadrados de MacMahon).

Con las 24 fichas se puede jugar al rompecabezas de MacMahon, pero también se pueden plantear otros juegos relacionados con el mismo. Por ejemplo, los miembros del Grupo Alquerque de Sevilla, los matemáticos Juan Antonio Hans Martín, José Muñoz Santonja y Antonio Fernández-Aliseda Redondo, plantearon diferentes retos, con diferentes niveles de dificultad, aunque más sencillos que el original (en los mismos solo se pide que se cumpla la primera condición, esto es, cuando dos fichas son adyacentes tienen el mismo color en las regiones de contacto) en su artículo «MacMahon y las matemáticas en colores», publicado en la revista SUMA. Estos problemas serían los siguientes:

A) de las 24 fichas del rompecabezas, separar las 9 que tienen los tres colores y con ellas formar un cuadrado de lado 3, es decir, con tres filas y tres columnas;

Ejemplo de cuadrado de lado 3 formado por las 9 fichas que tienen los tres colores

 

B) con las 12 fichas que tienen sólo 2 colores construir un rectángulo 3 x 4, tres filas y cuatro columnas;

C) con las 12 fichas complementarias de las anteriores, luego las que tienen 1 o 3 colores, componer también un rectángulo 3 x 4;

D) con las 15 fichas que tienen 1 o 2 colores, construir un rectángulo 3 x 5;

E) con las 15 fichas anteriores (que tienen 1 o 2 colores) y otra cualquiera de las que tienen 3 colores, formar un rectángulo de lado 4, luego con cuatro filas y cuatro columnas;

F) dividiendo primero las 24 fichas en dos grupos de 12 fichas, componer dos rectángulos 3 x 4;

G) con todas las 24 fichas construir rectángulos de tamaños 2 x 12, 3 x 8 y 4 x 6 (si a estos últimos les añadimos la condición del perímetro tenemos el rompecabezas de MacMahon, aunque en los dos tamaños anteriores esta condición nos lleva a que no existan soluciones);

H) con todas las 24 fichas construir rectángulos huecos de tamaños 3 x 11, 4 x 10, 5 x 9, 6 x 8 y 7 x 7 (todos ellos de perímetro igual a 24, que son las piezas que tenemos para construirlos).

Ejemplo de cuadrado hueco de lado 7 formado por las 24 fichas

 

Los cubos de Nelson

El matemático, programador informático y diseñador de juegos de ingenio estadounidense Harry Lewis Nelson (1932), quien diseñó un juego basado en los cuadrados de MacMahon denominado Pohaku (véanse las siguientes imágenes), planteó la cuestión de si sería posible utilizar las 24 piezas cuadradas de MacMahon como las caras de cuatro cubos (como hay 6 caras por cubo, son 24 caras en total) de manera que, si dos caras comparten una arista, el color de las regiones triangulares de contacto sean del mismo color.

Portada del juego Pohaku, inventado por el matemático estadounidense Harry L. Nelson y comercializado por Penny Norman, que consistía en 5 juegos, para jugar entre dos personas, que utilizaban los 24 cuadrados de MacMahon, denominados Domino Pohaku, Standard Pohaku, 5 x 5 Pohaku y Toroidal Pohaku. Imagen de eBay

 

Reglas de los juegos Domino Pohaku, Standard Pohaku, 5 x 5 Pohaku y Toroidal Pohaku. Imagen de eBay

 

La cuestión planteada por el matemático fue resuelta por su hijo Scott Nelson en 1970, cuando tenía tan solo 9 años y fue el nacimiento de un nuevo rompecabezas. En la siguiente imagen se muestran los cuatro cubos, cumpliendo las condiciones de Harry Nelson, al desplegar en el plano las seis caras de los mismos.

¿En qué consiste el rompecabezas de Nelson? Se trata de crear formas tridimensionales con los cuatro cubos, como una fila de cuatro cubos o los cuatro cubos juntos formando una estructura cuadrada (véase la siguiente imagen), de manera que en las caras visibles se cumpla la condición de que las caras adyacentes tengan el mismo color en las regiones de contacto.

Por ejemplo, las soluciones a las dos figuras anteriores son las siguientes.

Las formas tridimensionales que aparecían en el juego comercial, divididas por nivel de dificultad, eran las siguientes. Nivel para principiantes:

Nivel intermedio:

Nivel experto:

Como cada vez que hablamos de rompecabezas, mi consejo es que construyáis los cuatro cubos de Nelson, cuyas caras son los 24 cuadrados de MacMahon, y disfrutéis del juego.

El rompecabezas de Nelson fue comercializado como el rompecabezas de los cuatro cubos por la empresa Binary Arts, que hoy es ThinkFun. Imagen de la colección online de rompecabezas mecánicos de Jerry Slocum, cortesía de la Biblioteca Lilly de la Universidad de Indiana

Bibliografía

1.- Percy A. MacMahon, New Mathematical Pastimes, Cambridge University Press, 1921 (puede obtenerse una copia en pdf a través de la biblioteca digital Internet Archive [archive.org]).

2.- Martin Gardner, Nuevos pasatiempos matemáticos, Alianza editorial, 2018.

3.- Juan Antonio Hans Martín, José Muñoz Santonja y Antonio Fernández-Aliseda Redondo, MacMahon y las matemáticas en colores, SUMA 63, pp. 51-57, 2010.

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 rompecabezas de los cuatro cubos de Nelson se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Eduardo Angulo

Munduko animalia espezie inbaditzailerik handiena da, Kaliforniako San Diego de La Jolla Unibertsitateko Jonathan Shurinek eta bere lankideek idatzi duten bezala. Hiru eta bost metro artean neurtzen du burutik isatsaren muturrera, eta metro eta erdiko altuera du sorbaldetaraino. Batez besteko pisua 1.500 eta 1.800 kilo artekoa da, baina 3.000 kilora artekoa ere izan daiteke. Hipopotamo arrunta da, Hippopotamus amphibius izen zientifikoa duena. Saharaz hegoaldeko Afrikan bizi da, Hegoafrikaraino, eta espezie inbaditzailea da Kolonbian, Pablo Escobar narkotrafikatzaile ospetsuaren kapritxoengatik.

Ángel León Panal biologoak 2021ean argitaratu zuen Historia de las especies invasoras liburuaren azala eta lehen kapitulua Kolonbiako hipopotamoei eta Pablo Escobar narkoari eskainita daude. Pablo Escobarrek Medellingo kartela zuzentzen zuen 1978an. Magdalena ibaiaren haraneko erdiko bidea bisitatzen zuen, Kolonbia erdialdean. Gune hartan, oihana, ura eta mendia zituzten hainbat lursail erosi zituen, eta Nápoles etxaldea sortu zuen, Puerto Triunfo udalerrian, Antioquia departamenduan, eta hala deitu zion Napolesen jaio zen eta miresten zuen Al Caponeren omenez.

1. irudia: Hipopotamo arrunta Saharaz hegoaldeko Afrikan bizi da, Hegoafrikaraino, eta espezie inbaditzailea da Kolonbian, Pablo Escobar narkotrafikatzaile ospetsuaren kapritxoengatik. (Argazkia: Timon Cornelissen – domeinu publikoko argazkia. Iturria: Pexels.com)

Etxaldean haren automobil bilduma erakusten zuen eta hainbat kirol egiten zituen; tartean, tenisa. Baina gunerik erakargarriena zoologikoa zen. Kolonbiako inguru hartako klimara egokituko ziren espezieei buruzko informazioa bildu zuen eta, Estatu Batuetako bitartekarien bidez, besteak beste zebrak, elefanteak, errinozeroak, jirafak, hipopotamoak eta pixkanaka etxaldera iristen ziren espezie gehiago erosi zituen. Guztira mila eta berrehun animalia inguru izan ziren.

Lehenengo hipopotamoak lau izan ziren, hiru eme eta ar bat, 1981ean, eta laster seira iritsi ziren beste ale batzuk erosita (baliteke, ez dago argi, bi eta sei ale artean ziren hasierako taldekoak). Pablo Escobar 44 urterekin hil zen, 1993an, Kolonbiako poliziak tiroz josita; orduan, hipopotamoak eta beste animalia batzuk Nápoles etxaldean geratu ziren. Hipopotamo asko ziren, eta 2016an 30 ale zeuden; 2020rako, 60 eta 80 banako artean zeudela kalkulatu zen. Batez beste, 40 urte inguru bizi dira basa-egoeran, eta emeek 25 bat kume izaten dituzte. Etorkizunerako proiekzioen arabera, 2040rako, 800-1400 banako izango dira Kolonbian.

Duela aste batzuk Floridako Unibertsitateko (Gainesville) Amanda Subaluskyk eta bere kideek argitaratutako azken aurreikuspenen arabera, hipopotamoen populazioaren hazkundea % 9,6koa da urtean; hau da, 230 banako egongo dira 2032an. Mexiko Hiriko Zientzia eta Teknologiako Kontseilu Nazionaleko D.N. Castelblanco-Martínezen eta bere taldearen arabera, populazioaren hazkundearen kalkulua 800 banakora ere irits liteke 2034an. Datu horiek guztiek diotenez, Kolonbiako Gobernuak hartzen duen kontrol-estrategiaren arabera, 50-100 urtez daude hipopotamoak herrialdean.

Ondorioz, Afrikatik kanpo aurki daitekeen hipopotamo-talde basati eta bideragarri bakarra da.

Ale batzuek Náploles etxaldetik alde egin zuten eta Magdalena ibaitik iparralderantz jarraitu zuten, oraingoz eta datuak baieztatuta, finkatik 150 kilometro ingurura arte, iparralderago dauden aipamenak 400 kilometro ingurura daudela dirudien arren. Ibai bazterretako biztanleentzat kontu zaila da, hipopotamoak oldarkorrak eta arriskutsuak baitira. Afrikan, lehoiek, elefanteek, bufaloek eta errinozeroek (horiek guztiek batera) baino heriotza gehiago eragiten dituzte urtean, Ángel León Panalek idatzi duen bezala. Gainera, tuberkulosia, bruzelosia, leptospirosia, antraxa, salmonellosia eta beste gaixotasun batzuk transmiti ditzakete.

Ekosistemen ingeniariak

Hipopotamoak ekosistemen ingeniariak dira, bizilekutzat dituzten habitatak alda baititzakete. Belarjaleak dira, eta mantenugaiak garraiatzen dituzte elikatzen diren landareetatik gorozkiak askatzen dituzten ur eremuetaraino. Tona bat karbono eta bestelako konposatu, urteko eta banakoko. Bizi diren uretako ekosistemetan, eutrofizazioa eragin dezakete mantenugai gehiegi daudelako, gorozkien osagaiak metatzen direlako. Jonathan Shurinen eta bere kideen laburpenaren arabera, hipopotamoek materia organikoa eta mantenugaiak inportatzen dizkiote uretako habitatari, eta horrek eragin nabarmena du ekosistemaren metabolismoan eta komunitatearen egituran.

Bide batez, 2012tik, eta epailearen aginduz, debekatuta dago hipopotamoak ehizatzea Kolonbian. 2014an, gobernuak hipopotamoak kontserbatzea erabaki zuen, haien ugalketa kontrolatu zuen eta ale batzuk esportatu zituen beste herrialde batzuetako zoologikoetara, hala nola Ekuadorrera eta Uruguaira. Hala ere, 2021ean, Natura Kontserbatzeko Nazioarteko Batasunak esku hartzeko gutun bat bidali zion Kolonbiako Gobernuari, hipopotamoen populazioa ezabatzeko programa bat has zezan gomendatzeko. Eta, kontrako zentzuan, hipopotamoa espezie inbaditzaile deklaratu zuen legez 2022ko martxoaren 24an; orain dela urtebete eta gutxi, bada.

Kolonbiako hipopotamoen populazioaren kontrolak hainbat arazo sortu ditu. 2018an, Lasallista Unibertsitate Korporazioko Santiago Monsalve eta Durhamgo Unibertsitateko Alejandro Ramírezek metodoak berrikusi zituzten. Emeentzako antisorgailuak eta arren kastrazio kimikoa proposatu ditu. Baina haren eraginkortasunari buruzko datuak falta dira. Badirudi metodo horietako batek ere ez duela funtzionatuko aplikatzea proposatzen den moduan, D.N. Castelblanco-Martínezen eta bere taldearen arabera. Teknika horiek aplikatzeko, hipopotamoen oldarkortasuna kontrolatu behar da. Hori gutxi aztertu da eta saihesteko zaila da, haien tamainagatik eta pisuagatik. Populazioak ere gora egin du, eta zoologikoei ematea ezinezkoa da honezkero. Banakoak ehizatzearen eta desagerraraztearen harira, asko eztabaidatu da GKE-ekin eta, oro har, gizartearekin, eta, beraz, oraingoz alde batera utzi da.

Hipopotamoen kontserbazio errukiorra ez da aukera bat

Yale Unibertsitateko Amanda Subalusky eta bere lankideek 2021ean argitaratutako iruzkinek azken laburpen gisa balio dute. Hipopotamoa ekosistemen ingeniaria da, eta ondorio sakonak izan ditzake lehorreko eta uretako inguruneetan, eta Magdalena ibaiaren arroko jatorrizko biodibertsitateari eragin diezaioke. Hipopotamoak, gainera, erasokorrak dira eta mehatxu bat dira Magdalena ibaiaren eskualdeko biztanleentzat, nahiz eta, bestalde, turismoagatik onura ekonomikoak ere sor ditzaketen. Hala ere, ikerketa gehiago behar da hipopotamoen populazioaren tamaina eta banaketa kuantifikatzeko eta eragin ditzaketen ondorio ekologiko, sozial eta ekonomikoak aurreikusteko. Baina ezagutza kezka sozial eta kulturalak kontuan hartzearekin orekatu behar da, espezie inbaditzaile bat sartzeko kudeaketa estrategia egokiak garatze aldera.

Gainera, espezie inbaditzaile bat kudeatzeko moduari buruzko eztabaida honetan, Kolonbia, neurri handi batean, negazionismo zientifikoaren mende dago: eztabaida publikoetan parte hartzen duten hainbat pertsonak zientzialarien lana eta iritziak desitxuratzen dituzte eta haien etika eta arrazoiak zalantzan jartzen dituzte. Zientzian oinarritutako ekintzaren beharra eta horren gaineko konfiantza nabarmentzen dute, kezka etikoei buruzko eztabaidetan parte hartzea proposatzen dute, eta dilema faltsuak gainditu behar dituzte, askotan gutxi argudiatzen direnak. “Kontserbazio errukiorra”, espezie exotiko karismatiko bateko banakoen eskubideak eta interesak baloratzen dituena, ezin da nagusitu (1) bertako espezieen banakoen eskubide eta interesen gainetik, eta (2) bertako espezieen populazioen, ekosistemen eta zerbitzuen kontserbazioaren gainetik. Bogotako Javeriana Unibertsitateko eta Andeetako Unibertsitateko Sebastián Restrepok eta Carlos Daniel Cadenasek proposatzen duten bezala, Kolonbiako ingurumen agintariek ekintza erabakigarririk ez badute egiten askotariko neurriekin –tartean, hilketa selektiboa, animalien ongizatearen estandar humanitarioen arabera–, hipopotamoen populazioak giza komunitate kalteberei eta bertako espezieei eusten dieten ekosistemen kontura hedatzen jarraituko dute.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Castaño, José Alejandro (2008). Dos hipopótamos tristes. Letras Libres. or. 22-25.
• Castelblanco-Martínez, D.N. et al. (2021). A hippo in the room: Predicting the persistence and dispersion of an invasive mega-vertebrate in Colombia, South America. Biological Conservation 253, 108923. DOI: 10.1016/j.biocon.2020.108923
  
• Dembitzer, Jacob (2018). The case for hippos in Colombia. Israel Journal of Ecology & Evolution, 63. DOI: 10.1163/22244662-06303002
• León Panal, Ángel (2021). Historia de las especies invasoras. Guadalmazán.
• Monsalve Buriticá, Santiago; Ramírez Guerra, Alejandro (2018). Estado actual de los hipopótamos (Hippopotamus amphibius) en Colombia: 2018. CES Medicina Veterinaria y Zootecnia 13, 338-346. DOI: 10.21615/cesmvz.13.3.4
• Restrepo, Sebastián; Cadena, Carlos Daniel (2021). Science denialism limits management of invasive hippos in Colombia. Frontiers in Ecology and the Environment 19, 323-325. DOI: 10.1002/fee.2373
  
• Shurin, Jonathan B. et al. (2020). Ecosystem effects of the world’s largest invasive animal. Ecology e02991. DOI: 10.1002/ecy.2991
  
• Subalusky, Amanda L. et al. (2019). Potential ecological and socio-economic effects of a novel megaherbivore introduction: the hippopotamus in Colombia. Oryx 55, 1-9. DOI: 10.1017/S0030605318001588
  
• Subalusky, Amanda L. et al. (2023). Rapid population growth and high management costs have created a narrow window for control of introduced hippos in Colombia. Scientific Reports 13, 6193. DOI: 10.1038/s41598-023-33028-y
  

Iturriak:

• Resolución nº 0346, de 24 marzo 2022 del El Ministro de Ambiente y Desarrollo Sostenible (Colombia), por la cual se modifica el artículo 1º de la Resolución Nº 848 de 2008, adicionando la especie Hippopotamus amphibius (Hipopótamo común) y se toman otras determinaciones.
• Wikipedia.  Hippopotamus amphibius. 2023ko maiatzak 12an.

Egileaz:

Eduardo Angulo Biologian doktorea da, UPV/EHUko Zelula Biologiako irakasle erretiratua eta zientzia-dibulgatzailea. La biología estupenda blogaren egilea da.

Jatorrizko artikulua Cuaderno de Cultura Científica blogean argitaratu zen 2023ko uztailaren 18an: Los invasores: Los hipopótamos del narco Escobar.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Ilustración del modelo de disco de acreción inclinado. El eje de giro del agujero negro se alinea verticalmente y la dirección del chorro es casi perpendicular al disco. La desalineación entre el eje de giro del agujero negro y el eje de rotación del disco provocará la precesión (balanceo) del disco y del chorro. Fuente: Yuzhu Cui et al. 2023 / Intouchable Lab@Openverse / Zhejiang Lab

Un equipo científico internacional, con participación del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), ha analizado datos de 23 años del centro de la galaxia Messier 87 (M87), que alberga un agujero negro supermasivo (6.500 millones de veces más masivo que el Sol), el primero del que se obtuvo una imagen.

Los resultados revelan que el chorro que emerge del agujero negro a altísima velocidad oscila hacia arriba y hacia abajo con una amplitud de unos 10 grados, lo que a su vez confirma que el agujero negro se halla en rotación.

Los agujeros negros absorben grandes cantidades de material debido a su fuerza de gravedad, tan potente que ni siquiera la luz escapa de ellos, e impulsan un flujo de plasma en forma de chorro que se mueve casi a la velocidad de la luz y abarca enormes distancias. La galaxia M87, por ejemplo, presenta un chorro que emerge de sus regiones centrales y se extiende mucho más allá del tamaño de la propia galaxia.

Sin embargo, el mecanismo de transferencia de energía entre los agujeros negros supermasivos, los discos de acreción y los chorros aún se desconoce. La teoría predominante sugiere que se puede extraer energía de un agujero negro en rotación, permitiendo que parte del material que rodea el agujero negro sea expulsado a gran velocidad. A pesar de ello, la rotación de los agujeros negros supermasivos, un factor crucial en este proceso y el parámetro fundamental, además de la masa del agujero negro, nunca se ha observado directamente.

Un chorro en precesión

El análisis del equipo de investigación, que incluye una comparación con una simulación teórica, indica que el eje de rotación del disco de acreción se desalinea con el eje de giro del agujero negro, lo que genera un chorro en precesión (como el balanceo de una peonza).

La detección de esta precesión constituye una evidencia inequívoca de que el agujero negro supermasivo de M87 se halla, en efecto, girando, lo que abre nuevas dimensiones en nuestra comprensión de la naturaleza de estos objetos.

La desalineación entre el agujero negro y el disco es relativamente pequeña y el período de precesión es de alrededor de once años, por lo que un análisis exhaustivo de los datos de alta resolución de la estructura de M87 acumulados durante dos décadas han sido suficientes para poder detectarla

Pero, ¿qué fuerza puede alterar la dirección de un chorro tan poderoso? La respuesta podría hallarse en el comportamiento del disco de acreción: a medida que los materiales que caen orbitan alrededor del agujero negro, forman una estructura de disco antes de girar gradualmente en espiral hasta que son absorbidos por el agujero negro. Pero si el agujero negro gira, ello ejerce un impacto significativo en el espacio-tiempo circundante, provocando que los objetos cercanos sean arrastrados a lo largo de su eje de rotación, es decir, produciendo el “arrastre de marco” (frame dragging) predicho por la Relatividad General de Einstein.

Si bien este estudio arroja luz sobre cómo funciona un agujero negro supermasivo, también abre grandes incógnitas. La estructura del disco y el valor exacto del giro del agujero negro supermasivo M87* son aún inciertos, y este trabajo predice que existen más factores que intervienen en esta configuración, lo que añade nuevos desafíos a la investigación.

Referencia:

Cui, Y., Hada, K., Kawashima, T. et al.  (2023) Precessing jet nozzle connecting to a spinning black hole in M87  Nature doi: 10.1038/s41586-023-06479-6

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por IAA-CSIC

El artículo Primera observación de la rotación de un agujero negro supermasivo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Ainara Sangroniz, Leire Sangroniz

Azken urteotan pneumatiko-hondakinek gizartearen arreta bereganatu dute, zabortegietan pilatzen baitira eta ingurumena kutsatzen baitute. Bereziki aipagarria da Seseñako legez kanpoko pneumatiko-hondakinen biltegiaren sutea, 2016an gertatua. Bertan 70-90 mila tona pneumatiko zeuden eta, sortu zen sutearen ondorioz, lekuz aldatu behar izan zen inguruko biztanleria. Mota hauetako gertakariek agerian utzi dute beharrezkoa dela pneumatiko-hondakinak modu egokian kudeatzea.

Pneumatikoen konposatpnu nagusia kautxua da. Kautxua polimero bat da; polimeroak etengabe errepikatzen diren unitatez osatutako molekula handiak dira. Pneumatikoak egiteko bi kautxu mota erabiltzen dira: naturala eta sintetikoa. Naturala oso iraunkorra da eta pneumatikoaren karkasan erabiltzen da. Kautxu sintetikoa aldiz, errepideari ondo heltzeko diseinatzen da eta kanpoko aldean erabiltzen da. Horretaz gain, beste osagai batzuk gehitzen dira: karbono beltza eta silika (betegarri gisa jokatzen dutenak), antioxidatzaileak, oihal, beira eta altzairuzko zuntzak (egonkortasuna eta zurruntasuna ematen baitute) etab. Lortu nahi den pneumatiko motaren arabera aldatu egiten da osaera.

1. irudia: autoen industriaren hazkundeak nabarmen areagotu zuen kautxuaren eskaera. (Argazkia: Magda Ehlers – domeinu publikoko irudia. Iturria: Pexels.com)

Kautxu naturala, nagusiki, Hevea brasiliensis zuhaitzetik lortzen da, jatorriz Amazonian hazten dena. Zuhaitzaren enborrean ebakidurak eginez latexa ateratzen da, kolore zuria daukan likidoa. Latexak kautxua dauka (%35), kasu honetan nagusiki cis-1,4-poliisoprenoa, beste zenbait osagairekin batera: proteina, gantz-azidoak, erretxinak eta ura.

Kautxua aspalditik da ezaguna. Hain zuzen ere, XV. mendean Kolon Ameriketara joan zenean, Haitiko biztanleek kautxuz egindako baloi batekin jolasten zutela ikusi zuen. Badirudi kautxuaren propietate fisiko kaskarrak zirela-eta hasiera batean haren aplikazioak mugatuak zirela. XIX. Mendean, ordea, benetako iraultza etorri zen Charles Goodyear-ek bulkanizazioa aurkitu zuenean, kautxuari sufrea gehitu eta tenperaturaren eragina aztertzen ari zela. Esperimentua ahaztu eta lagina estufa bero baten gainean utzi zuen gau osoan. Hurrengo egunean materialak propietate hobeak zituela ikusi zuen bulkanizazio prozesua dela-eta: erreakzio kimiko bat gertatu zen non kautxuaren molekula erraldoiek sare bat osatzen duten beren artean lotuz. Honela propietate hobeak ditu materialak: egonkorra da disolbatzaileen eta tenperatura-aldaketen aurrean eta propietate mekaniko hobeak ditu.

Autoen industriaren hazkundeak nabarmen areagotu zuen kautxuaren eskaera. XIX. mende amaieran Hevea haziak Asian landatu zituzten, eta modu honetan munduko kautxu ekoizle nagusia bihurtu zen kontinente hura. XX. Mende hasieran II. Mundu gerrak eragindako kautxu eskasia zela eta, hura ordezkatuko zuen kautxu sintetikoa aurkitzeko lana hasi zen. Bi urte baino gutxiagoan gai ziren kautxu sintetikoa eskala handian ekoizteko. Hala ere, kautxu naturalak eta sintetikoak propietate desberdinak dituzte; hori dela eta, aplikazioaren arabera bata edo bestea erabiltzen da.

Azken urteotan pneumatiko-etxeak kautxu naturala modu jasangarriagoan ekoizteko ahaleginak egiten ari dira. Kautxu-plantazioek oihan-galtzea eragiten dute eta gainera kautxua Asiatik Europara garraiatzea ez da jasangarria; ondorioz, beste aukera batzuk aztertu dira. Zientzialariak kautxua ekoizten duten landareak bilatzen ari dira Europan eta Estatu Batuetan hazi daitezkeenak. 2.500 landare espeziek ekoitzi dezakete kautxua, baina horietatik oso gutxi dira gai Heveatik eratorritako kautxua ordezkatzeko. Bi dira interes gehien piztu duten aukerak: guayulea eta txikori belar errusiarra.

Guayulea oso ingurune gogorretan hazi daiteke, ez dauzka latexarekiko alergiekin lotuta dauden proteinak, eta propietate fisiko onak ditu. Dagoeneko etxe batek komertzializatu du landare honetatik datorren kautxua; esaterako, neoprenoak egiteko erabili da. Gaztela-Mantxan 2017tik guayule plantazio bat dago martxan landare honen barietate ugariak ikertzeko.

2. irudia: guayulea oso ingurune gogorretan hazi daiteke, ez dauzka latexarekiko alergiekin lotuta dauden proteinak, eta propietate fisiko onak ditu. (Argazkia: domeinu publikoko irudia. Iturria: Wikimedia Commons)

Txikori belar errusiarra, berriz, egokiagoa da abrasio handia jasaten den aplikazioetan, esaterako pneumatikoetan. Landare hau klima epeletan hazten da. Dagoeneko landare hauetatik lortutako bizikleta-pneumatikoak komertzializatu ditu etxe batek eta lehenengo saiakerak egin ditu autoentzako pneumatiko bat egiteko.

Kautxu jasangarriagoa lortzeaz gain, ahalegin handiak egin dira pneumatiko-hondakin guztiak behar den bezala kudeatzeko. Hain zuzen ere, erabilitako pneumatikoen % 94 jaso eta kudeatzen da Europan. Erabilitako pneumatiko-hondakinek bi aukera dituzte: birziklapena eta berreskurapena.

Pneumatikoak birziklatzeko bi bide daude: gehien erabiltzen dena xehatzea da; kautxu hautsa lortzen da horrela. Lehen aipatu den bezala, pneumatikoak askotariko materialez osatuta daude: kautxua, oihala, metala etab. eta haiek banatzea oso garrantzitsua da amaierako produktuaren kalitatea bermatzeko. Lortutako hauts hau aplikazio askotan erabiltzen da: oinetakoen zoletan, koltxoietan, umeen parkeetan erabiltzen den zoruetan, gehigarri gisa asfaltoan, zementuan etab.

Beste birziklapen metodo bat desbulkanizazioa da. Goian aipatu den bezala, kautxuak propietate egokiak izan ditzan lortzeko, bulkanizatu egiten da sufrea gehituz, hiru dimentsiotako sare bat osa dezan. Desbulkanizazioan sufre-loturak hautsi egiten dira eta sarea hautsi egiten da horrela, modu horretan berreskuratu egiten da hasierako kautxua. Kautxu hau berriz erabil daiteke pneumatiko eta produktu berriak egiteko. Teknika honen desabantaila nagusia selektibitate eza da: sufre-loturaz gain kautxuan dauden beste loturak ere hausten dira. Ondorioz, amaierako materialak propietate kaxkarragoak ditu eta murritzagoak izango dira dituen aplikazioak.

Birziklatzen ez diren pneumatiko-hondakinak berreskuratu egiten dira. Metodo honetan, pirolisi, gasifikazio edo errauste bidez kautxu hondakinetatik abiatuz produktu kimiko erabilgarriak lortzen dira: erregaia eta energia. Teknika hauek egokiak dira oso kaltetuta dauden pneumatikoen kasuan.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Araujo-Morera, Javier; Verdejo, Raquel; López-Manchado, Miguel Angel; Hernández Santana, Marianella (2021). Sustainable mobility: The route of tires through the circular economy model. Waste Management, 126, 309-322. DOI: 10.1016/j.wasman.2021.03.025
• Xiao, Zheng; Pramanik, Alokesh; Basak, Arun Kumar; Prakash, Chander; Shankar, Subramanian (2022). Material recovery and recycling of waste tyres: A review. Cleaner Materials, 5, 100115. DOI: 10.1016/j.clema.2022.100115
• Chapman, K. (2021, urtarrila) How rubber is bouncing back. Chemistry world. https://www.chemistryworld.com/features/how-rubber-is-bouncing-back/4012952.article
• Scott, A. (2023, maiatza) Can tires turn green? Chemical and Engineering News. https://cen.acs.org/environment/sustainable-tire-market/101/i17

Egileez:

Leire Sangroniz Kimikan doktorea da eta UPV/EHUko Kimika Fakultatearen PMAS Saileko (Polimero eta Material Aurreratuak: Fisika, Kimika eta Teknologia Saila) ikertzailea Polymaten eta Ainara Sangroniz Kimikan doktorea da eta UPV/EHUko Kimika Fakultateko irakaslea Polymaten.

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En al menos tres ocasiones, en Planeta B hemos hablado sobre Europa, uno de los satélites más interesantes de Júpiter: “La evolución del interior de la luna Europa”, “Una tectónica de placas más allá de la Tierra” y “¿Y si pudiésemos llegar al océano de Europa sin necesidad de atravesar toda la corteza?”.

Y es que cuando lo miramos de cerca, su superficie atestigua una historia reciente de actividad geológica, quizás no solo pretérita, sino también en la actualidad, con la posible existencia de procesos que siguen rejuveneciendo el aspecto de este satélite. Además de esa juventud que aparenta en términos geológicos, el Hubble descubrió hace una década la posible existencia de penachos de agua que surgen de su superficie, lo que sería otra prueba a favor de ser un mundo activo, aunque estos serían bastante elusivos.

Los penachos de vapor de agua en Europa tal y como los detectó el telescopio espacial Hubble, abajo a la izquierda, anotados por la palabra “Plumes”. Imagen cortesía de la NASA, ESA, W. Sparks (STScI) y USGS Astrogeology Science Center.

¿De dónde procede toda esta actividad geológica que observamos? Lo más probable es que el responsable directo sea un océano de agua líquida bastante salado -valga la redundancia- que a su vez está en contacto también con el núcleo rocoso del satélite, de donde procedería la energía para mantener líquido el océano. Este último serviría como una cinta transportadora de materia y energía desde el interior de Europa hacia el exterior, provocando esos cambios que observamos en su superficie.

Una manera indirecta de conocer con mayor grado de detalle la composición química del agua de ese posible océano sería si estuviese de algún modo conectado al exterior, ya que, de momento, carecemos de la tecnología para poder llegar hasta este, que requeriría una sonda capaz de atravesar varios kilómetros de hielo hasta llegar al agua.

Saber qué elementos y compuestos existen en el océano nos abre una puerta a saber si es un océano habitable -habitable para nuestros estándares- puesto que la existencia y abundancia de determinados elementos y compuestos puede ser crucial para el desarrollo de la vida. Por supuesto, esto no quiere decir que haya vida o se pueda haber desarrollado, pero si nos puede indicar si es un lugar hospitalario.

Los lugares más prometedores para “saborear” -me van a permitir que me tome una licencia literaria- este océano serían los penachos de vapor de agua (muestreándolos desde la órbita, por ejemplo- y por supuesto las zonas donde pueda existir actividad geológica reciente en Europa, ya que a través de las fisuras generadas como resultado de la dinámica del satélite podría haberse transportado material desde el océano hasta el exterior. Sería una manera indirecta, pero válida mientras no tengamos una tecnología capaz de llegar al océano.

Pero bueno, ¿qué se ha descubierto ahora que ha generado tanto revuelo? Lo cierto es que descubrir -gracias a Jesús Martínez-Frías por su corrección- no se ha descubierto nada en el sentido más estricto de la palabra, sino que se ha podido identificar mejor en que regiones de la superficie de Europa podemos encontrar dióxido de carbono, algo que ya contaba con detecciones previas como podemos leer en Hansen et al. (2008) y McCord et al. (1998).

El dióxido de carbono no es un compuesto que pueda ser estable a lo largo del tiempo geológico en las condiciones de presión y temperatura existentes en la superficie de Europa, por lo que cualquier cantidad de este que quede expuesta, debería de sublimarse y formar parte de la tenue atmósfera del satélite o escaparse al espacio, sin embargo, tanto las observaciones realizadas por la misión Galileo como con el telescopio espacial James Webb han sido capaces de detectar este compuesto en la superficie.

La diferencia entre el descubrimiento original del dióxido de carbono y los datos aportados en el reciente estudio publicado en Science por Trumbo et al. (2023) es principalmente una mejor localización espacial, así como aportar un contexto para su origen, ya que los datos de la Galileo tenían muy poca resolución en comparación con los del James Webb, que ha permitido adscribir la presencia de este compuesto en regiones muy concretas del satélite de Júpiter.

Lo cierto es que el dióxido de carbono no es un compuesto muy raro, y se había detectado previamente en otros lugares del sistema joviano así como en los satélites de Saturno, pero no con una asociación directa a zonas jóvenes de su superficie. Se sospecha que en algunos de estos casos la presencia de este dióxido de carbono podría deberse a factores externos como, por ejemplo, la aportación de compuestos orgánicos por parte de meteoritos o zonas ya ricas en compuestos orgánicos que sufren procesos de degradación a causa de la intensa radiación.

El caso de Europa es diferente, y las concentraciones de dióxido de carbono se encuentran fuertemente asociadas a regiones jóvenes con terreno de tipo chaos -los chaos, explicado de una manera sencilla, son zonas de la superficie de los planetas donde el terreno parece estar agrietado y desordenado- como son Tara Regio y Powys Regio. En el resto de satélites donde se ha detectado, el dióxido de carbono estaba asociado a zonas más oscuras ricas en compuestos orgánicos, cráteres de impacto o las zonas más afectadas por la radiación.

Un detalle de la zona de Tara Regio capturado por la sonda Galileo en septiembre de 1998 a una resolución de 220 metros por píxel. Se aprecia perfectamente la existencia de juegos de grietas, crestas y una forma como de puzle desordenado. Cortesía de NASA/JPL/USGS.

Esto nos lleva a la siguiente cuestión. Entonces, ¿de dónde sale el dióxido de carbono? Si en los párrafos anteriores hablábamos del posible origen exógeno -impactos de meteoritos y la degradación de los compuestos orgánicos-, ahora nos toca hablar del origen endógeno de este compuesto. Lo normal es que para que sea estable bajo las condiciones actuales, debe de encontrarse atrapado en el hielo.

Los científicos han estudiado otras posibilidades, como que el dióxido de carbono observado procediese de compuestos orgánicos o de minerales del grupo de los carbonatos, pero no se observan en los espectros señales que hagan pensar en estas dos últimas fuentes -sumada a la radiación- podrían ser una forma plausible de formar las concentraciones de dióxido de carbono encontrados tanto en la asociación a estas regiones jóvenes como en sus proporciones.

Así que solo nos queda una posibilidad, y es que el dióxido de carbono proceda directamente del interior de Europa como dióxido de carbono o como alguna otra molécula precursora de este compuesto desde el océano que hay bajo su superficie. Llegaría a la superficie durante la formación de estas zonas más jóvenes a través del ascenso de materiales del océano -ya sea en estado líquido o como masas de hielo con un comportamiento plástico-, por el colapso del hielo sobre zonas donde exista agua líquida bajo la superficie o por el ascenso de líquidos a través de grietas en la corteza.

Pero todavía hay más: y es que para que observemos las concentraciones de dióxido de carbono que vemos en la superficie, debe de haber un mecanismo continuo que vaya reponiendo este dióxido de carbono que se escapa a la atmósfera o bien la llegada de este compuesto a la superficie ha debido ocurrir en un lapso de tiempo muy reciente a escala geológica.

A la izquierda, una imagen de Europa tomada por el JWST. A la derecha, los mapas de concentración de CO2. Cortesía de NASA, ESA, CSA, G. Villanueva (NASA/GSFC), S. Trumbo (Cornell Univ.) y A. Pagan (STScI).

Las implicaciones de estos resultados de cara a la astrobiología son muy importantes: el primero, que el carbono, que es un elemento que es necesario para la vida tal y como la conocemos, se encuentra presente en el océano de Europa, y también que este océano tendría unas condiciones ligeramente oxidantes, lo que coincidiría con una entrada al océano de compuestos oxidantes que se producen en la superficie a causa de la intensa radiación, completando también la cinta transportadora de materia desde la superficie hacia el océano y no solo desde dentro hacia afuera.

Un océano reductor, desde nuestro punto de vista, podría ser menos hospitalario para la vida, porque aunque haya organismos como los anaeróbicos que, capaces de realizar la respiración anaeróbica usando moléculas diferentes al oxígeno, o los quimioautótrofos, capaces de extraer su energía de compuestos inorgánicos, en nuestro planeta sabemos que la falta de oxígeno reduce las posibilidades de formas de vida más complejas.

Todos estos estudios son muy interesantes, ya que podrán servir de base a las futuras investigaciones de la sonda europea JUICE, que ya se dirige al sistema joviano, y la Europa Clipper de la NASA que, si todo va bien, despegará en octubre de 2024, desde donde poder verificar estas observaciones eso sí, desde mucho más cerca y aportarnos nuevos detalles de este cuerpo tan interesante.

Bibliografía:

Hansen, G. B., & McCord, T. B. (2008). Widespread CO2 and other non-ice compounds on the anti-Jovian and trailing sides of Europa from Galileo/NIMS observations. Geophysical Research Letters, 35(1), L01202. doi: 10.1029/2007GL031748

McCord, T. B., Hansen, G. B., Clark, R. N., Martin, P. D., Hibbitts, C. A., Fanale, F. P., Granahan, J. C., Segura, M., Matson, D. L., Johnson, T. V., Carlson, R. W., Smythe, W. D., & Danielson, G. E. (1998). Non‐water‐ice constituents in the surface material of the icy Galilean satellites from the Galileo near‐infrared mapping spectrometer investigation. Journal of Geophysical Research: Planets, 103(E4), 8603-8626. doi: 10.1029/98JE00788

Trumbo, S. K., & Brown, M. E. (2023). The distribution of CO 2 on Europa indicates an internal source of carbon. Science, 381(6664), 1308-1311. doi: 10.1126/science.adg4155

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

El artículo La importancia del dióxido de carbono en la dinámica geológica de Europa se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Datu errealak lortzea zaila izan daiteke; beraz, ikertzaileak datu sintetikoak erabiltzen ari dira adimen artifizialeko sistemak entrenatzeko.

Egun eguzkitsu batean, 1987. urtearen amaieran, Chevrolet kamioneta bat Pittsburgheko Carnegie Mellon Unibertsitateko campusean bihurgunez betetako baso bide batetik ibili zen. Navlab izeneko ibilgailu erraldoia ez zen nabarmentzen bere edertasunagatik edo abiaduragatik, garunagatik baizik: ibilgailu autonomo baten bertsio esperimentala zen, karga eremuan lau ordenagailu boteretsuk (garai hartarako) gidatua.

1. irudia: sare neuronalak entrenatzeko, ikertzaileek gero eta gehiago erabiltzen dituzte datu sintetikoak, datu naturalak osatu edo ordezteko. (Iluztrazioa: Kristina Armitage. Iturria: Quanta Magazine)

Hasieran, Navlabez arduratzen ziren ingeniariak ibilgailua kontrolatzen saiatu ziren nabigazio algoritmo batekin, baina, aurreko ikertzaile askori bezala, zaila egin zitzaien gidatzeko baldintza sorta zabala jarraibide multzo bakar batean biltzea. Beraz, berriro saiatu ziren, oraingoan ikaskuntza automatiko izeneko adimen artifizialeko ikuspegia erabiliz: kamionetak bere kabuz gidatzen ikasiko zuen. Dean Pomerleau graduondoko ikasleak sare neuronal artifizial bat eraiki zuen, prozesamendu logikoko unitate txikiz egina. Unitate horiek garuneko zelula gisa funtzionatuko zuten, eta errepideen argazkiekin entrenatzen hasi zen, hainbat egoeratan. Baina gidatze egoeren aukera zabala barne hartzeko behar adina argazki ateratzea zailegia izan zen talde txikiarentzat; horregatik, Pomerleauk errepideen 1.200 irudi sintetiko sortu zituen ordenagailu batean, eta horiek erabili zituen sistema entrenatzeko. Makina autodidaktak ikertzaileei bururatutako beste edozein gauzak bezain ondo gidatzen zuen.

Navlabek ez zuen aurrerapen handirik ekarri gidatze autonomoan, baina proiektuak erakutsi zuen datu sintetikoek ahalmen handia zutela AAko sistemak entrenatzeko. Ikaskuntza automatikoak, hurrengo hamarkadetan hobera egin ahala, entrenamendu datuekiko ezin asezko apetitua garatu zuen. Baina datuak lortzea zaila da: garestiak, pribatuak edo urriak izan daitezke. Ondorioz, sare neuronalak entrenatzeko, ikertzaileek gero eta gehiago erabiltzen dituzte datu sintetikoak, datu naturalak osatu edo ordezteko. “Ikaskuntza automatikoa denbora luzez aritu da borrokan datuen arazoarekin”, dio Sergey Nikolenko Synthesis AI enpresako AA zuzendariak. Enpresa horrek datu sintetikoak sortzen ditu, bezeroei AAko eredu hobeak sortzen laguntzeko. “Datu sintetikoak dira arazo hau konpontzeko modu itxaropentsuenetako bat”.

Zorionez, ikaskuntza automatikoa sofistikatuagoa bihurtu den heinean, gauza bera gertatu da datu sintetiko erabilgarriak sortzeko tresnekin.

Eremu horretan, datu sintetikoak erabilgarriak dira aurpegi ezagutzari buruzko kezkak aztertzeko. Aurpegi ezagutzako sistema asko benetako aurpegien irudi liburutegi handiekin entrenatuta daude, eta irudietako pertsonen pribatutasunari buruzko arazoak sortzen ditu horrek. Alborapena ere arazo bat da, gizatalde batzuk gainordezkatuta edo azpiordezkatuta baitaude liburutegi horietan. Microsofteko Mixed Reality & AI Lab taldeko ikertzaileek kezka horiei heldu diete, eta 100.000 aurpegi sintetikoko bilduma bat atera dute AAko sistemak entrenatzeko. Aurpegi horiek haien aurpegia eskaneatzeko baimena eman zieten 500 pertsonarengandik abiatuta sortzen dira.

Microsoften sistemak hasierako multzoko aurpegietako elementuak hartzen ditu konbinazio berriak eta bakarrak sortzeko, eta, ondoren, estilo bisuala gehitzen du, makillajea eta ilea bezalako xehetasunak adibidez. Ikertzaileek diote beren datu multzoak etnia, adin eta estilo ugari biltzen dituela. “Beti dago giza aniztasun handia. Uste eta espero dugu aniztasun hori islatzea”, azaldu du Tadas Baltrušaitisek, proiektuan lan egiten duen Microsofteko ikertzaile batek.

Aurpegi sintetikoen beste abantaila bat da ordenagailuak aurpegi bakoitzeko zati bakoitza etiketa dezakeela, eta horrek sare neuronalei azkarrago ikasten laguntzen diela. Aldiz, argazki errealak eskuz etiketatu behar dira, eta horrek askoz denbora gehiago darama, eta inoiz ez da hain sendoa edo zehatza izaten.

Emaitzak ez dira fotorrealistak, aurpegiek Pixarren film bateko pertsonaien antz apur bat dute, baina Microsoftek aurpegi ezagutzako sareak entrenatzeko erabili ditu, eta sare horien zehaztasuna milioika aurpegi errealekin entrenatutako sareenaren antzekoa da.

2. irudia: Microsofteko talde batek, datu errealen multzo bat erabiliz, aurpegi horiek eta beste milaka aurpegi gehiago sortu zituen. Aurpegi sintetikoek karikaturazkoak dirudite, baina sare neuronalak benetako argazkien zehaztasun berarekin entrenatzen lagun dezakete, pribatutasunari eta aniztasunari buruzko kezka gutxiagorekin. (Iturria: Microsoft)

Ordenagailuek datu sintetiko erabilgarriak sortzeko duten gaitasuna ere hobetu egin da berriki, neurri batean GPU hobeengatik (irudi errealistagoak sor ditzakeen prozesamendu grafikorako diseinatutako txip mota bat). Erroll Wood, gaur egun Googlen lan egiten duen eta aurpegi sintetikoak sortzen lagundu zuen ikertzaileetako bat da, GPUetan oinarritu zen jarraipen okularreko proiektu baterako. Jarraipen okularra egitea lan zaila da ordenagailuentzat; izan ere, eskatzen du itxura desberdineko begien mugimendurik txikienak ere jarraitzea, argiztapen baldintza askotarikoetan, baita begi globoa ia ikusten ez den muturreko angeluetan ere. Normalean giza begien milaka argazki beharko lirateke makina batek ikas dezan pertsona bat nora begira dagoen, eta argazki horiek lortzeko zailak eta izugarriki garestiak dira.

Wooden taldeak frogatu zuen ordenagailu batek, GPU batean oinarrituz eta Unity (bideojokoak ekoizteko software pakete bat) exekutatuz, beharrezko diren irudiak sor zitzakeela, irudi digitalen erreflexu zehatzak barne, giza begi kurbatu eta heze bat islatuz. GPU sistemak 23 milisegundo baino ez zituen behar izan argazki bakoitza sortzeko. (Izan ere, irudi bakoitzak 3,6 milisegundo soilik behar izan zituen sortzeko; gainerako denboran sistema irudia gordetzen aritu zen). Ikertzaileek milioi bat irudi okular sortu zituzten, eta sare neuronal bat entrenatzeko erabili zituzten. Sare horrek ondo funtzionatu zuen, sare hori bera giza begien argazki errealekin entrenatu zutenean bezain ondo, baina merkeago eta lasterrago. Microsoften aurpegi sintetikoekin bezala, jarraipen okularra egiteko sareak ordenagailuak entrenamendurako irudietako pixelei etiketa perfektuak aplikatzeko duen gaitasuna baliatu zuen.

Ikertzaileak ere AAko azken sistemak erabiltzen ari dira, AAko sistemak entrenatzeko beharrezko diren datuak sortzeko. Medikuntzan, adibidez, aspalditik dute helburutzat sare neuronal bat sortzea, irudi erradiologikoak giza erradiologoek bezain ondo interpreta ditzakeena. Baina zaila da sistema horiek entrenatzeko beharrezko diren datuak lortzea, erradiografiak eta paziente errealen tomografia konputarizatuak osasun informazio pribatua baitira. Oso neketsua da eredu zehatz bat entrenatzeko behar diren milaka edo milioika irudiak eskuratzea.

Urte honen hasieran, Hazrat Alik, Pakistango COMSATS Unibertsitateko zientzialari informatikoak, DALL·E 2 hedapen eredu ezagunarekin egindako lehen esperimentuak deskribatu zituen, X izpien irudi errealistak eta biriken tomografia konputarizatua sortzeko, biriketako gaixotasun espezifikoen irudikapenak barne. Irudi horiek erabil daitezke sare neuronal bat entrenatzeko, tumoreak eta beste anomalia batzuk detekta ditzan. Espero du urtebete barru hedapen ereduek erreferentzia puntu berri bat ezartzea AAko erradiologiako tresnetarako. “Behin erresonantzia magnetikoak, ordenagailu bidezko tomografiak eta, agian, ultrasoinu errealistagoak sintetizatu ahal ditugunean, horrek ikerketa bizkortuko du, eta, azken batean, transferentzia klinikoa ere bai, pazienteen pribatutasunari eta datu trukeari buruzko kezkarik sortu gabe”.

CMUko campusean Navlabek lotsati aurrera egiten zuen bitartean, ziurrenik ikusleek ez zuten pentsatuko teknologia garrantzitsu baten sorrera ikusten ari zirenik. Baina bidaia motel hori lagungarria izan zen munduari datu sintetikoak aurkezteko, adimen artifizialaren garapenean funtsezko zeregina hartu baitute. Eta eginkizun hori zinez funtsezkoa izan daiteke etorkizunean. “Datu sintetikoak geratzeko iritsi dira”, dio Marina Ivasic-Kos, Kroaziako Rijeka Unibertsitateko ikaskuntza automatikoko ikertzaileak. “Azken urratsa da datu sintetikoek benetako datuak erabat ordezkatzea”.

Jatorrizko artikulua:

Amos Zeeberg (2023). Neural Networks Need Data to Learn. Even If It’s Fake, Quanta Magazine, 2023ko ekainaren 16an. Quanta Magazine aldizkariaren baimenarekin berrinprimatua.

Itzulpena:

UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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José Manuel González Gamarro

La música, ese hecho cultural transversal a lo largo del planeta, esa gran invención humana que casi empuja a caer irremediablemente en lo interdisciplinar, ha sido estudiada de forma poliédrica. La extensísima literatura que aborda la investigación sobre música tiene casi tantos enfoques como disciplinas del conocimiento existen. Uno de los puntos que más consenso encuentra la investigación es el beneficio que aporta escucharla, estudiarla y/o practicarla. Hay quien, interesadamente sesgado, no duda en atribuirle propiedades casi mágicas con discursos grandilocuentes y atractivos titulares de prensa: «Quítele la pantalla y dele un instrumento musical a su hija o hijo», «La música te hace más inteligente», «¿Quiere envejecer mejor? Practique música», etc. Incluso el refranero popular nos dice que quien canta su mal espanta, pero, como todo en la vida, cabe un gran «depende» en todas estas afirmaciones.

Foto: Manuel Nägeli / UnsplashEfectos negativos de la música

Todos los estudios en pos de los beneficios causados por la música o cómo ésta mejora la sociedad, tienen una consecuencia evidente: el número de estudios de los efectos negativos de la música es mucho menor y solo han suscitado interés en los últimos años. Uno de estos efectos “negativos” puede ser el aburrimiento. Este aburrimiento no siempre se puede considerar negativo ya que algunos autores1 lo consideran como una retroalimentación que provoca un cambio de tarea, por lo que cumple una función importante. Este estado emocional puede ocurrir cuando se interactúa con el arte. De hecho, ocurre con más frecuencia de la que se puede imaginar en un primer momento. Es por esto que un reciente estudio2 dirigido por la investigadora del Instituo Max Planck de Estética Empírica, Julia Merrill ha abordado esta cuestión, poniendo el foco de atención en investigar la prevalencia y las situaciones de aburrimiento al interactuar con la música. Aunque el estudio no es concluyente, aborda cuestiones poco exploradas, como qué características puede tener una música aburrida (por más que esto dependa del juicio del oyente), qué emociones se asocian a esta supuesta música aburrida, la importancia del contexto en la escucha musical, los rasgos de la personalidad del oyente o un constructo que se denomina “sofisticación musical” medida con una escala llamada Gold-MSI3 donde se autoevalúa el compromiso activo con la música, habilidades de percepción musical y la percepción de emociones al oír música.

Para arrojar luz sobre todas estas cuestiones, en el Instituto Max Planck se llevaron a cabo dos estudios diferentes y complementarios, atendiendo a métodos cualitativos y cuantitativos. Para el estudio cualitativo se formularon preguntas abiertas a 266 participantes sobre las situaciones en las que experimentaron aburrimiento al escuchar música atendiendo a la ubicación, el entorno, si estaban solos o acompañados, el tipo de música o la duración de ésta. También se formularon preguntas relativas a los sentimientos y emociones evocados al aburrirse y cómo reaccionaron ante esto. Otra de esas preguntas abiertas abordaba la cuestión de la definición de la música aburrida, es decir, qué características tiene la música con la que la gente se aburre. Para el estudio cuantitativo se usaron 719 participantes donde respondieron a una encuesta con tres preguntas: ¿Con qué frecuencia te aburres cuando escuchas música?, ¿con qué intensidad te aburres cuando escuchas música? y ¿Con qué frecuencia utilizas música para afrontar el aburrimiento? Usando en las respuestas una escala del 1 al 7, siendo el 1 nunca y el 7 siempre. Además, se realizó una lista con 14 estilos musicales que también fueron calificados desde el 1 (muy interesante) hasta el 7 (muy aburrido). A partir de estos datos se escogió el estilo más aburrido y uno ligeramente aburrido y se volvió a pedir a los participantes que valoraran estos dos estilos en la escala de 1 a 7, para a continuación presentar 16 razones por las que la música es aburrida con una escala de 5 puntos. A todos estos datos se le añaden los recopilados por la escala, anteriormente mencionada, Gold-MSI que mide la sofisticación musical de cada participante.

Aburrimiento musical

Los resultados del estudio cualitativo aportaron datos que revelan que, además de experimentar aburrimiento musical en situaciones con cierta monotonía como viajar en coche, en bus, etc. o no tener el control sobre qué música escuchar (bares, radio, etc.), también se experimenta aburrimiento cuando se está solo y la escucha es concentrada. El juicio estético influye de manera determinante cuando no se ajusta a las expectativas del oyente o bien la música no encaja con el estado de ánimo durante la escucha. Las estrategias para evitar el aburrimiento causado por la música dependen de las posibilidades del contexto de la escucha, dependiendo si se puede evitar la situación (salirse de un concierto o cambiar de música) o eso no es posible (ignorar la música o distraerse con otro estímulo). Uno de los resultados que arroja el estudio cuantitativo es el porcentaje de personas que experimentan aburrimiento al escuchar música. Aunque hay un porcentaje muy elevado (76,5 %) de personas que nunca o rara vez experimenta aburrimiento en la escucha, el porcentaje de personas que se aburren en diferentes grados de intensidad y frecuencia no es nada desdeñable.

En cuanto a las características musicales, el aburrimiento ocurre cuando existen ciertos aspectos generales de la música, como la repetición, la monotonía o las letras de las canciones, con una interesante relación entre aburrimiento y significado. Sin embargo, no solo la baja excitación y la subestimulación lo provocan, sino también la sobreestimualción y la alta excitación. La música con un mayor índice de complejidad, con mayor número de disonancias o caótica resulta aburrida por una sobreabundancia de características musicales muy intensa que provocan disgusto. Otra cuestión es que la música que no nos gusta la etiquetemos como aburrida y la identifiquemos como tal antes de su escucha. El gusto musical tiene mucho de vínculo y no tanto de observación y análisis, donde las cuestiones identitarias son un punto clave.

Experiencia estética fracasada

La finalidad de la escucha musical, en numerosas ocasiones, es, precisamente, la de acabar con el aburrimiento o provocar en nosotros mismos emociones satisfactorias. Por lo tanto, según los autores del estudio se puede afirmar que, si la música nos provoca aburrimiento, es una experiencia estética fracasada con respecto al éxito de esta experiencia, que se produciría cuando hay un equilibrio entre el agrado, el placer, la excitación, la complejidad y la familiaridad. Sin embargo, este “fracaso” también puede significar éxito, puesto que existe el arte (y por lo tanto la música) deliberadamente aburrido4, es decir, algo creado con la firme intención de aburrir y motivado por diferentes razones.

Por otro lado, juzgar cualquier música como aburrida es controvertido, puesto que puede ser contraproducente tanto para el autor de la música como para la persona que la juzga. Se puede entender que una música es aburrida porque la compositora o compositor no ha sido capaz de crear algo emocionalmente satisfactorio, pero también puede ser negativo para quien juzga, por entenderse que no tiene la suficiente formación o sofisticación para comprender cierta música o sentir emociones satisfactorias al escucharla.

Es de suponer que la música con menos índice de aburrimiento, por decirlo de alguna manera, tendrá un mayor éxito en la sociedad. Sin embargo, como ya se ha advertido, el aburrimiento puede ser una consecuencia de escuchar música con unas ciertas características como una predisposición guiada por nuestro prejuicio y preferencia. Es por ello que también existen investigaciones5 que van más allá, buscando la sincronía neuronal en diferentes individuos al someterse a la escucha, con resultados que indican que a mayor sincronía, mayor éxito musical. Sea como fuere el aburrimiento musical y el fracaso de la escucha para evitarlo dependen en gran medida del concepto (filosófico) de belleza, que se podría establecer en la música como una relación compleja entre uniformidad y variedad. La investigación deberá seguir avanzando para tener una mayor comprensión de todos los factores que componen esta relación adversa con la música. Veremos.

Referencias:

1 Fahlman S. A., Mercer-Lynn K. B., Flora D. B., Eastwood J. D. (2013). Development and validation of the multidimensional state boredom scale. Assessment, 20(1), 68–85. https://doi.org/10.1177/1073191111421303

2 Merrill, J., & Niedecken, T. (2023). Music and Boredom: A First Insight Into an Unexplored Relationship. Music & Science, 6. https://doi.org/10.1177/20592043231181215

3 Müllensiefen D., Gingras B., Musil J., Stewart L. (2014). The musicality of non-musicians: An index for assessing musical sophistication in the general population. PLoS ONE, 9(2), 1–23. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0089642

4 Elpidorou A., Gibson J. (2022). Really boring art. Ergo an Open Access Journal of Philosophy, 8(0). https://doi.org/10.3998/ergo.2231

5 Leeuwis, N., Pistone, D., Flick, N., & van Bommel, T. (2021). A sound prediction: EEG-based neural synchrony predicts online music streams. Frontiers in psychology, 12, 672980. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2021.672980

Sobre el autor: José Manuel González Gamarro es profesor de guitarra e investigador para la Asociación para el Estudio de la Guitarra del Real Conservatorio Superior de Música “Victoria Eugenia” de Granada.

El artículo Aburrimiento musical se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Irati Diez Virto

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

Biologia

Landare erreinuan albo-organoen (hostoen eta loreen) antolaketa-eredu gutxi daude, eta ohikoena Fibonacci espirala da. Ikerketa berri batek eredu horren jatorria hobeto ezagutu nahi izan du, eta Asteroxylon mackiei landare fosilaren filotaxia aztertu dute horretarako. Espezie hori landare hostodunetan lehenetako bat da, eta ikertzaileek ikusi zutenez, landare fosil horrek ez zuen Finonacci eredu-filotaktikoa jarraitzen. A. mackiei espezieak, besta batzuen artean, filotaxia-espirala zuen, eta adituen esanetan, eredu filotaktiko hori zaila da aurkitzen iraungi gabeko landare espezieetan. Informazio gehiago Zientzia Kaieran.

Meteorologia

Maialen Martija Euskalmeteko meteorologoak eta Tecnaliako ikertzaileak ‘El Niño’ fenomenoak Euskal Herrian dituen ondorioak ikertu ditu. 2023ko udan El Niño sasoian sartu gara, eta hori klima-krisiari gehituta, hurrengo urteak oso-oso beroak izango direla dio Martijak. Izan ere, El Niño sasoian munduko tenperatura ohikoa baino altuagoa izaten da oro har, Ozeano Barekoa ere hala delako. Horrek Europa mendebaldean trumoi hodeiak azkarrago garatzea eta euri gehiago egitea eragiten du. Gai honen inguruko datu gehiago Berriako ‘El Niño’, eta tenperaturak goia jo duen urtea eta «Klima krisiari ‘El Niño’ gehituta, hurrengo urteak oso-oso beroak izango dira» artikuluetan topatu daitezke.

Osasuna

EHUk Arabako Ospitale Psikiatrikoarekin eta Deustuko Unibertsitatearekin elkarlanean egindako ikerketa baten arabera, ariketa fisikoak eskizofreniaren sintomak arintzen laguntzen du. Ariketa fisikoaren programa bat ezarri zuten ospitalean, eta pazienteen alderdi fisikoa, bizi-kalitatea eta loa aztertu zituzten, besteak beste. Jaso zituzten emaitzen arabera, pazienteek onura fisikoak, psikologikoak, sozialak hauteman zituzten ariketa fisikoaren programan parte hartu ondoren. Datuak Berrian: «Ezinbestekoa litzateke gimnasio bat ospitale guztietan».

Medikuntza

UPV/EHUko talde batek bakterio baten zenbait ezaugarri aldatzea lortu du erresonantzia magnetikoetan erabili ahal izateko. Magnetospirillum gryphiswaldense bakterioa erabili dute, eta bere hazkuntza-inguruneari terbioa eta gadolinioa gehitu dizkiote. Lehenengo elementuarekin bakterioa fluoreszentea bihurtu dute, eta bigarrenarekin, berriz, kontraste bikoitzeko agente bihurtu dute erresonantzia magnetikoetarako. Bi ezaugarri hauek bakterioa oso interesgarria egiten dute esparru klinikorako. Azalpen guztiak Zientzia Kaieran.

Ikerketa berri baten arabera, emakumeentzat zailagoa da minbizia prebenitzea, garaiz detektatzea eta ongi artatuak izatea. Izan ere, genero desberdintasunak emakumeek minbizia izateko arrisku-faktoreak saihestea zailtzen du eta oztopatu egiten du diagnosi egokia eta kalitatezko arreta izatea. Bestalde, argitu dute fokua emakumeen minbizian jartzen bada ere, bestelako minbiziek ere arreta merezi dutela. Informazio gehiago Elhuyar aldizkarian.

Alzheimerra ikertzeko beste bide batzuk proposatu nahi ditu Amaia Arranzek, Achucarro neurozientzien ikerketa zentroko Ikerbasqueko ikertzaileak. Duela gutxi argitaratu den nazioarteko ikerketa batean parte hartu da Arranzek, eta lanari esker gaitza tratatzeko botika gehiago sortuko direla espero du. Izan ere, neuronen heriotzaren atzean dagoen mekanismo bat deskribatu dute. Alzheimerra modelatzen duten saguen garunetan zelula-heriotza nekroptosia bidez gertatzen dela ikusi dute, MEG3 proteina areagotzen denean gertatzen dena. Azalpeak Berrian.

Fisika

Antimateriari materiari bezalaxe eragiten dio grabitateak. Hala ondorioztatu dute antihidrogeno-atomoekin egindako esperimentu batean. Albert Einsteinek erlatibitate orokorraren teorian dagoeneko iragarri zuen emaitza hori, baina kontrako emaitzak hainbat problema kosmiko azaltzen lagun zezakeen. Orain arte ez zen inoiz behatu grabitatearen eta antimateriaren arteko elkarrekintza, baina hainbat neurketa eta simulazio egin ostean kalkulatu dute oso litekeena dela grabitateak materiari eragiten dion azelerazio bera eragitea antimateriari ere. Datuak Elhuyar aldizkarian.

Astronomia

Europa ilargian dagoen karbono dioxidoa barneko ozeanoan sortu zela ondorioztatu dute. Satelite horretan karbono dioxidoaren kartografia egin dute, eta ikusi dute, molekula hori ugaria del lekuan material gazteak direla nagusi. Horrek pentsarazi die karbonoa azpiko ozeanoa izan daitekeela. Bestalde, karbono dioxidozko izotzaren lau ezaugarri espektral eta isotopoak aztertu dituzte, eta emaitzek erakutsi dute karbonoa barnetik atera zela. Azalpenak Elhuyar aldizkarian.

InSight misioari eta beste batzuei esker, Marteren barnealdearen inguruko ezagutza asko lortzen ari gara. SEIS instrumentuaren bitartez eta hainbat neurketa eginda, ondorioztatu da burdina izateaz gain Marteren nukleoaren % 20 inguru elementu arinak direla. Bestalde, RISE instrumentuak bidalitako datuen arabera, planeta gorriaren nukleoak 1835±55 kilometro inguruko erradioa du, eta guztiz likidoa izan daiteke. Azkenik, badirudi Marteren egunak laburtzeko joera txiki bat dutela, baina ez da horren jatorria ezagutzen. Informazio gehiago Zientzia Kaieran.

Aurreko igandean OSIRIS-REx misioak jasotako laginak Lurrera iritsi ziren. Misio horrek Bennu asteroideko harriak eta hautsak jaso eta Lurrera ekartzea lortu du, eta 233 zientzialariren artean banatuko dituzte. Lagin horiekin Lurra nola osatu zen ulertzeko, eta planetan bizia nola agertu zen azaltzeko aurrerapausoak ematea espero da. Izan ere, teoria batzuen arabera, litekeena da Lurrera molekula organikoak meteoritoek ekarri izana. Kalkulatzen da jasotako material horrek 4.5 mila miloi urte izan ditzakela, eta material horren artean, molekula organikoak topatzea espero da. Datuak Berrian.

Teknologia

Pantailen argi urdinetik begiak babesteko betaurrekoek ez dute frogatu begietako nekearen aurkako propietaterik, ezta loaren kalitatearen aldeko propietaterik ere. Melbourneko Unibertsitateko ikerketa-talde batek literatura zientifikoaren azterketa egin du, eta betaurreko normalak dituztenak argi urdinetik babesten zituztenekin alderatu dituzte. 2009 eta 2021 bitartean egindako hamazazpi saiakuntza berrikusi dituzte, eta haietan ez dira aurkezten nahikoa ebidentzia zientifiko betaurreko horien saltzaileek baieztatzen dituzten onurak justifikatzeko. Informazio gehiago Berrian.

Argitalpenak

Zientziaren argi-itzalak liburua, Agustin Arrieta Urtizberea idatzi zuen 2017an. Bertan, Arrietak hausnarketa egiten du gizarteak zientziaz duen irudiaren inguruan. Bere iritziz, batzuetan zientzia balio sozial, politiko, ekonomiko edo etikoen eraginetatik kanpo dagoen esparru gisa irudikatzen da. Besteetan, aldiz, negoziazio politiko-ekonomikoaren emaitza modura. Hala, zientziak gizartean duen garrantzia azpimarratu nahi izan zuen Arrietak. Liburu honen inguruko informazio gehiago Zientzia Kaieran topatu daiteke, ZIO Bildumarekin elkarlanean egindako atalean.

Egileaz:

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

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Aunque a día de hoy sabemos que la fiebre amarilla es una enfermedad vírica aguda y hemorrágica, ocasionada por arbovirus del género Flavivirus y transmitida por mosquitos infectados de los géneros Aedes y Haemogogus, no siempre ha sido así. Esta enfermedad acabó con el 10% de la población de Filadelfia en 1793. Tras aquello, el médico Stubbins Ffirth empezó a buscar la causa de la fiebre amarilla. Imprudentemente experimentó consigo mismo y después de restregarse los vómitos de enfermos e incluso bebérselos y no contagiarse, publicó en una tesis titulada ‘A Treatise on Malignant Fever’ en la que expuso que definitivamente la enfermedad no era contagiosa, un dato erróneo como sabemos actualmente.

Los vídeos de ¡UPS¡ presentan de forma breve y amena errores de la nuestra historia científica y tecnológica. Los vídeos, realizados para la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU, se han emitido en el programa de ciencia Órbita Laika (@orbitalaika_tve), en la 2 de RTVE.

Producción ejecutiva: Blanca Baena

Guion: José Antonio Pérez Ledo

Grafismo: Cristina Serrano

Música: Israel Santamaría

Producción: Olatz Vitorica

Doblaje: K 2000

Locución: José Antonio Pérez Ledo

Edición realizada por César Tomé López

El artículo ¡Ups! La fiebre amarilla se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Inoiz ez da berandu musika ikasteko, Rosa García-Verdugok Learning music in old age may prevent grey matter loss lanean azaltzen duen bezala.

Nonahi dauden arren, ez pentsa zehatz-mehatz dakigunik nola funtzionatzen duen ion litio bateria batek. Orain, adimen artifizialak elektrodoetan nanopartikulekin zer gertatzen den ikusteko aukera ematen du. How a lithium-ion battery electrode really works

Ikasteko eta baliabide naturalen erabilera jasangarriak txertatzea: Sustainable use of natural resources in Pantanal communities, Rafael Morais Chiaravalloti.

Ziur koloretako hidrogenoaren inguruan entzun duzula, batez ere hidrogeno berdea. Eskala handian modu ekonomikoan ekoizteko behar diren katalizatzaileak oraindik ez daudela prest da normalean kontatzen ez dena. Eskerrak DIPCko jendea horretan ari den: Highly efficient, durable, and economically competitive hydrogen evolution electrocatalyst.

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

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Una reciente colaboración entre el Instituto de Biomedicina de Sevilla con la Universidad del País Vasco, el Instituto Biofisika, el Donostia International Physics Center y otros prestigiosos centros nacionales e internacionales, han dado como resultado CartoCell, una herramienta de análisis de imágenes en 3D de alto contenido que revela patrones de morfología celular escondidos. Este software, de código abierto, tiene un gran potencial de aplicación tanto en ciencia básica, con la que ya ha sido probado, como para el desarrollo clínico y médico.

CartoCell es una red neuronal artificial que procesa de forma automática epitelios en 3D, esto es, permite la reconstrucción automática en 3D de imágenes obtenidas por microscopía.En busca de patrones ocultos

Los animales y plantas, además de otras estructuras de la naturaleza, presentan patrones que podemos detectar fácilmente: las rayas de las cebras, los polígonos de la jirafa o en las conchas de las tortugas, por ejemplo. Todos estos patrones tienen en común que son macroscópicos. Sin embargo, este mismo fenómeno se da a nivel microscópico, en los tejidos. “Estos patrones también aparecen durante el desarrollo embrionario”, explica Luis M. Escudero, uno de los autores e investigador del Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBiS) y profesor de la Universidad de Sevilla. “Por ejemplo, hay genes que se expresan en patrones alternos de rayas y que son fundamentales para establecer los segmentos de los insectos”. Muchos de dichos patrones son ya conocidos y muy estudiados, sin embargo, queda mucho por descubrir.

“En nuestro trabajo hemos encontrado patrones que aún estaban escondidos…. Y que solo han podido ser desvelados al usar herramientas de inteligencia artificial para el análisis de imágenes microscópicas de tejidos. Vemos que, incluso en estructuras muy simples, ya hay asimetrías en la morfología de las células. Esta es la forma en que comienza la morfogénesis”. La morfogénesis se refiere al proceso biológico que causa que un organismo desarrolle su forma y estructura. Es una de las etapas fundamentales durante el desarrollo embrionario y se refiere a la organización y distribución espacial de las células diferenciadas para formar estructuras específicas y eventualmente órganos completos.

CartoCell, una herramienta para cartografiar los tejidos epiteliales

“CartoCell es una herramienta software que permite procesar de manera rápida y automática una gran cantidad de imágenes 3D obtenidas en el microscopio para la reconstrucción y el análisis de tejidos epiteliales a nivel celular”, prosigue el Dr. Escudero. En otras palabras, esta herramienta digital es capaz de trabajar de forma automática muchísima información, especializándose en buscar patrones, formas, distribuciones y estructuras en los tejidos a partir de imágenes.

Según aclara, CartoCell utiliza la potencia de las redes neuronales, específicamente una red neuronal artificial diseñada para optimizar la identificación de células tridimensionales en imágenes de microscopía. La principal ventaja de CartoCell es que puede identificar y estudiar la forma y distribución espacial de cada célula en el tejido epitelial, permitiendo descubrir patrones asociados a diferentes tipos de tejidos.

“Cada célula del tejido es reconstruida con una gran fidelidad, gracias a lo cual podemos estudiar tanto su forma como su distribución espacial. De este modo, CartoCell nos permite descubrir patrones asociados a los diferentes tipos de tejidos y células, así como estudiar sus reglas de empaquetamiento”. De momento, el software ha sido usado para estudios de ciencia básica, permitiendo cartografiar la morfología de las células con imágenes de diferentes tipos de tejidos. “De este modo, hemos podido encontrar patrones ocultos de una manera sencilla y muy visual”, continúa el investigador, “lo que es fundamental para estudiar la organización de tejidos epiteliales donde las células presentan un contacto estrecho”.

Pero, además de los patrones ocultos, y de la investigación biológica de tejidos, CartoCell también muestra un gran potencial de aplicación clínica. “En el ámbito biomédico, la posibilidad de analizar una gran cantidad de muestras de manera rápida y fiable, como hace CartoCell, es ideal para evaluar la reproducibilidad de cultivos de organoides [pequeños tejidos creados para simular un pequeño órgano] epiteliales y realizar comparativas detalladas entre condiciones normales y patológicas. Por poner un ejemplo sencillo”, continúa el investigador, “el testeo del efecto de fármacos en tejidos animales o humanos podría beneficiarse de nuestro método. Nuestro avanzado análisis de imágenes podría detectar cambios sutiles a nivel celular, que a la larga pueden ser importantes, del efecto de cada fármaco contra una determinada enfermedad”.

Redes neuronales y código abierto en su núcleo

El corazón de CartoCell es una red neuronal artificial. La arquitectura de la red fue diseñada partiendo de otros modelos desarrollados anteriormente por el grupo de investigación en visión artificial para bioimagen del Instituto Biofisika y el Donostia International Physics Center (DIPC), en el País Vasco, que participa en el proyecto. “Estos modelos ya habían demostrado gran versatilidad y robustez para problemas similares en imagen de microscopía de diferentes modalidades (microscopía electrónica y microscopía confocal, entre otras)”, explica el doctor Ignacio Arganda, líder de dicho grupo e investigador Ikerbasque afiliado también a la Facultad de Informática de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU). “En concreto, la arquitectura y las imágenes de salida que genera fueron adaptadas para optimizar la identificación de células tridimensionales adquiridas mediante técnicas de microscopía”.

“Como toda red neuronal artificial”, continúa, “la nuestra necesita del conocido como conjunto de entrenamiento para aprender a realizar la tarea que le propongamos. En nuestro caso, dicha tarea se trata de la identificación (o “segmentación”) de células epiteliales en imágenes tridimensionales”. Normalmente, para que una red neuronal sea capaz de generalizar y realizar esta tarea con precisión, necesita un conjunto de datos muy grande y heterogéneo. Construir dicho conjunto requiere muchísimo trabajo manual, ya que habría que “pintar” una a una todas las células de las imágenes 3D de entrenamiento.

“Sin embargo”, aclara el experto, “CartoCell utiliza un conjunto de entrenamiento inicial de epitelios pintados muy pequeño. Con ese conjunto, entrenamos nuestra red neuronal una primera vez, e intentamos que prediga las identidades celulares en muchas otras imágenes de epitelios. Como es esperado, el resultado no es el ideal, pues muchas identidades no están completas, y quedan huecos entre las células. Para solucionarlo, empleamos un algoritmo de Voronoi que rellena los espacios vacíos entre las células identificadas, consiguiendo así que contacten entre ellas».

“Estas etiquetas celulares transformadas son las que llamamos weak labels [etiquetas débiles], y las utilizamos como nuestro nuevo conjunto de entrenamiento. Aunque estas etiquetas no son totalmente perfectas, capturan de una forma bastante realista la morfología celular (dado que las células epiteliales comparten algunas características de organización con los patrones de Voronoi). Además, al ser muchas y muy heterogéneas, ayudan a mejorar el proceso de re-entrenamiento de la red. Este paso es clave en CartoCell, ya que nos permite conseguir muy buenos resultados en segmentación sin tener que emplear un tiempo excesivo en etiquetar manualmente un conjunto de entrenamiento grande”, completa el investigador.

Una de las características de CartoCell es su versatilidad, según defiende el Dr. Pedro Gómez-Gálvez, autor también del trabajo y actualmente en el Departamento de Fisiología, Desarrollo y Neurociencia de la Universidad de Cambridge (Reino Unido). En concreto, su red neuronal se podría sustituir por cualquier modelo de segmentación del estado del arte (redes neuronales convolucionales 3D o cualquiera de sus variantes), siempre y cuando se utilice el concepto de etiquetado ligero o “weak labels” anteriormente descrito para mejorar el conjunto de entrenamiento. “De hecho, en nuestro artículo probamos con varias arquitecturas de red modernas y, con todas, los resultados fueron muy buenos tras el etiquetado ligero siguiendo el algoritmo de Voronoi”, confirma Gómez-Galvez.

Además, CartoCell es una herramienta de código abierto, lo que brinda la oportunidad a otros expertos de utilizar, mejorar o adaptar libremente su uso. “Todas las personas que hemos participado en la creación de CartoCell creemos firmemente en la idea de ciencia abierta. Consecuentemente, CartoCell ha sido implementado desde el primer día como código abierto, y siempre ha estado disponible para la comunidad. En ese sentido, nuestra intención ha sido crear una herramienta accesible, fácil de instalar y utilizar por personas no expertas, pero también adaptable y ampliable para quien quiera desarrollar nuevas soluciones sobre ella”, concluye.

Referencia:

Jesus A. Andres-San Roman, Carmen Gordillo-Vazquez, Daniel Franco-Barranco, Laura Morato, Cecilia H. Fernández-Espartero, Gabriel Baonza, Antonio Tagua, Pablo Vicente-Munuera, Ana M. Palacios, María P. Gavilán, Fernando Martín-Belmonte, Valentina Annese, Pedro Gómez-Gálvez, Ignacio Arganda-Carreras, Luis M. Escudero (2023) CartoCell, a high-content pipeline for 3D image analysis, unveils cell morphology patterns in epithelia Cell Reports Methods doi: 10.1016/j.crmeth.2023.100597

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

El artículo CartoCell o cómo detectar patrones ocultos en tejidos celulares se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.