Agrégateur de flux

“El mito de Arquímedes” de Eneko Amezaga Angulo recibió la mención especial del jurado en la 6ª edición de los premios On zientzia. En el siglo XXI, un Arquímedes moderno muy peculiar revivirá uno de los mitos que hizo pasar a la historia al personaje.

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

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

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

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

Edición realizada por César Tomé López

El artículo El mito de Arquímedes, mención especial del jurado “On zientzia” se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Los humanos estamos equipados con un sistema interno de recompensa que nos premia cuando comprendemos algo. Es ese momento de placer que sentimos al entender un chiste, al resolver un problema matemático, al ensamblar un rompecabezas; es la razón de que nos apasionen las narraciones, las historias con sorpresa, los cuentos de terror. A lo largo de nuestra evolución se han reproducido más aquellos de nosotros que disfrutaban conectando causas con consecuencias, resolviendo problemas teóricos o prácticos o buscando nuevos métodos para hacer las cosas; en nuestro cerebro la innovación es recompensada con el mismo tipo de premio biológico con el que se recompensa comer o practicar el sexo. Como demuestran nuestras galerías de juegos, nuestras bibliotecas y nuestras colecciones cinematográficas somos sobre todo monos curiosos, y lo somos porque estamos hechos así; porque descubrir nos proporciona placer interior.

De esta realidad pueden sacarse dos conclusiones interesantes y valiosas para comprendernos mejor a nosotros mismos y para juzgar de modo más eficaz el papel de la ciencia en nuestra vida social. Por una parte la curiosidad sistemática sobre el funcionamiento del cosmos que nos rodea es algo profunda, quintaesencialmente humano; tanto que se podría considerar que menos investigación y menos conocimiento son una afrenta básica a la esencia misma de nuestra Humanidad. Las sociedades que recortan en esto no sólo están perjudicando sus propios intereses económicos y estratégicos a largo plazo, sino que también están deteriorando el espíritu de sus ciudadanos. No es sólo mal negocio: es mala gestión política y un deterioro del alma de la nación.

Quizá más interesante sea el papel del conocimiento en la satisfacción interna de cada uno como justificación para dedicar el tiempo y el esfuerzo necesarios. Es un tópico afirmar que cuando nuestra vida se acaba no podemos llevarnos con nosotros el dinero, ni las fincas, ni los títulos, ni los oropeles; que las riquezas materiales e incluso sociales jamás han conseguido garantizar la permanencia de ningún ser humano. Reyes, faraones, Incas y Emperadores murieron y desaparecieron por muchos monumentos, pirámides o imperios que construyeran sin que sus esfuerzos les proporcionaran ni un sólo día más de vida; a menudo lo contrario. El éxito económico y social no ser puede acarrear al más allá; tan sólo disfrutar en el acá, y a menudo con limitaciones y contraindicaciones.

El conocimiento tampoco se puede transportar allende la muerte, pero en cambio produce un bienestar real y patente gracias a los vericuetos de nuestra evolución; algo palpable y real. Saber más no sólo es vivir mejor en el sentido material, sino en el espiritual, dado que nuestra estructura básica interna nos recompensa por conocer. Dedicarse a aumentar el saber humano puede ofrecer el mismo tipo de recompensas sociales que otras actividades, pero además incluye de fábrica un sentimiento de satisfacción interior que estamos biológicamente determinados a sentir. También, es necesario decirlo, una cierta y exquisita forma de frustración que proviene de la ausencia de explicaciones cuando algo no se comprende, cuando la conexión entre efectos y causas no es clara, cuando el experimento o el instrumental fallan o se revelan insuficientes. La contraparte del placer de conocer es la frustración de fracasar en el conocimiento, y cualquier científico en activo debe familiarizarse en profundidad con esa sensación porque la sentirá a menudo a lo largo de su carrera.

Pero si tiene suerte también sentirá el inenarrable placer del descubrimiento, aunque sea menor; el súbito destello de comprensión, la repentina confirmación de teorías y años de trabajo, ese momento glorioso en el que se convierte en la primera persona de la historia en entender un poco más, en empujar un poco más allá el límite del conocimiento humano. Puede que esto venga acompañado de honores, premios y proyectos, o puede que sea arrinconado, olvidado, considerado secundario; tal vez incluso falseado. Aunque una cosa es real: la verdadera razón por la que se practica ciencia es la caza de esa elusiva sensación. Porque los premios, los proyectos y los honores no pueden competir con esa satisfacción interior: la verdadera razón del querer saber.

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

El artículo La razón del querer saber se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Juan Ignacio Pérez eta Miren Bego Urrutia Defentsak eta erasoak

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Behin, edanda zegoen Estatu Batuetako Oregongo 29 urteko gazte batek, Taricha granulosa arrabioaren banako bat irentsi zuen erronka baten erruz. Gaztearen bizitza salbatzeko egin ziren ahalegin guztiak alferrekoak izan ziren, eta egun berean joan zen bestaldera. Taricha generoko arrabioen larruazala pozoitsua da oso, eta T. granulosa da genero horren kide ezagunenetako bat. Ipar Amerikako ekialdeko kostaldean dauden estatuetan oso ezaguna da arrabio hori, eta mundu guztiak du haren pozoiaren berri.

1. irudia: Taricha granulosa arrabioaren azala toxikoa da.

Puxika-arrainaren pozoia eta Taricha granulosarena berbera da: tetrodotoxina (TTX) neurotoxiko ezaguna da bi kasuetan. Hortaz, puxika-arraina ez da, ikus daitekeenez, salbuespen bat. Ekarpen honen protagonista, hala ere, ez da arrabioa izango, ez protagonista bakarra, behintzat. Izan ere, arrabioarekin batera Thamnophis sirtalis izeneko suge bat ekarri nahi dugu hona, bera baita arrabioaren harrapari bakarra.

2. irudia: Thamnophis sirtalis sugea da Taricha granulosa arrabioaren harrapari bakarra.

Thamnophis sirtalis sugea arrabioaren toxina eramateko gai izan daiteke, eta tolerantzia-maila aldagarria da banakoen arabera eta, batez ere, populazioen arabera. Hau da, sugearen populazioen arteko aldagarritasun handia dago tetrodotoxinarekiko jasankortasunari dagokionez. Izan ere, zenbait populazioren banakoen tolerantzia, beste zenbaitena baino ehun bider handiagoa izatera hel daiteke. Populazio berean ere desberdintasun nabarmenak daude banakoen artean eta, bestalde, heredagarria da tolerantzia hori. Kontua da tolerantziaren aldagarritasuna bat datorrela harrapakinaren larruaren toxizitatearekin; hau da, arrabio denek ez dute toxizitate-maila bera eta oso pozoitsuak direnak bizi diren tokietan tolerantzia altuagoa dute bertan bizi diren sugeek. Hortaz, batera aztertzen eta baloratzen badira denboran zehar behaturiko jasankortasun-aldaketak, kokapen geografikoaren araberakoak, eta populazio-barneko aldagarritasuna, koeboluzio kasu baten aurrean gaudela ondorioztatu behar da. Hau da, naturan horrenbeste gertatzen diren armen lasterketa horietako bat dugu sugearen eta arrabioaren artekoa. Arrabioaren pozoiari erresistentziarekin edo jasankortasunarekin erantzun dio sugeak eta erantzuna, gainera, mehatxu-mailaren araberakoa izan da.

Zertan oinarritzen da, baina, sugearen tolerantzia? Ezaguna denez, tentsioaren menpekoak diren sodio-kanalak daude bai neuronetan, bai eta muskulu-zeluletan ere. Kontua argitu duten esperimentuetan muskulu-zelulen sodio-kanalen jokabidea izan da aztertu dutena, eta hau aurkitu dute: kanal horien TTX-arekiko sentikortasuna aldatzen dela banakoen arabera. Eta, horrez gainera, toxinarekiko jasankortasun handiagoa duten sugeek sentikortasun apalagoko sodio-kanalak dituzte.

Hemen azaldutakoa interesgarria da, eta, eboluzio-ikasketei dagokienez, baita eredugarria ere. Moldatze-balioa duen ezaugarri baten aldagarritasuna dagoela aurkitu da, batetik; aldagarria den ingurune-faktore batekin erlazionatua dagoela ikusi da, bestetik; eta, azkenik, ezaugarri horren oinarrizko mekanismoa ezagutu ahal izan da. Gaur egun abian den eboluzio-gertaera dugu hau.

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

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

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El deuterio es un isótopo del hidrógeno. Eso significa que el número de protones en su núcleo es idéntico, uno, pero el deuterio tiene un neutrón, cosa que el hidrógeno más básico no tiene.

En un núcleo como el del deuterio se ilustra fácilmente el efecto de la equivalencia entre masa y energía que hizo famosa Einstein con su ecuación E = mc2. Las cuentas son muy simples: si la masa de un protón es mp = 1.007276 u (donde u representa la unidad de masa atómica ≈ 1.66053886 x 10-27 kg) y la del neutrón es mn= 1.008665 u, entonces mp + mn = 1.007276 + 1.008665 = 2.015941 u. Pero resulta que la masa medida real del núcleo de deuterio es 2.013553 u, es decir, que existe una diferencia de masa de 2.015941 – 2.013553 = 0.002388 u. = 3.9654 x 10-30 kg. Aplicando la fórmula de Einstein obtenemos que este déficit de masa corresponde a 2,224 MeV de energía, que es lo que se conoce como energía de enlace del núcleo de deuterio. Visto de otra forma, este defecto de masa es la energía que se ha liberado al “construirse” el núcleo.

En pura teoría podríamos seguir así hasta completar todos los isótopos existentes. Y decimos en pura teoría porque en 2015 se midió por primera vez y ahora acaba de confirmarse con mayor precisión que esta forma de proceder falla de forma muy significativa a las primeras de cambio. con el núcleo de helio-3, esto es, con solo dos protones y un neutrón. ¿Qué ocurre? ¿Falla la famosa fórmula?¿Hay algo desconocido que se nos escapa?¿Están mal los experimentos?

En 2015 el equipo liderado por Edmund Myers de la Universidad Estatal de Florida en Tallahassee (Estados Unidos) publicó unas mediciones de las relaciones de masa atómica que dejaron perplejos a los investigadores. Sus datos implicaban que, siguiendo el procedimiento de arriba, la suma de las masas del protón y el deuterón menos la masa del núcleo de helio-3, es decir, (mp + md) – mh, era mucho más pequeña, en más de 4 desviaciones estándar, que el valor deducido al combinar los valores aceptados de las masas individuales. Algo no cuadraba. O las mediciones del equipo de Myers o los valores de masa individuales estaban mal.

Una medición posterior de la masa del protón realizada por otros investigadores, apuntó a que la masa del protón utilizada era un poco demasiado grande. Sin embargo, la discrepancia se mantenía en más de 3 desviaciones estándar. Ahora, en una repetición de su experimento, Myers y colegas confirman su resultado de 2015 con una precisión mejorada.

En los experimentos los investigadores emplean un espectrómetro con una trampa de iones tipo Penning. Este tipo de aparato consigue medir con preción la relación existente entre las frecuencias de resonancia ciclotrón de dos iones atrapados, de la que puede deducirse la relación entre las masas de los iones.

Myers y sus colegas mejoraron significativamente su aparato de 2015, reduciendo tanto la falta de homogeneidad del campo magnético de la trampa como el ruido en el circuito de detección del aparato. Luego rehicieron su medición de la relación de las masas del núcleo de helio-3 (que al no tener un electrón es un ion que se representa como 3He+) y el ion molecular hidrógeno-deuterio (HD+), que se puede convertir fácilmente a la diferencia (mp + md) – mh que mencionamos antes.

Debido a las mejoras en el aparato su resultado difiere de nuevo en más de 4 desviaciones estándar del valor calculado utilizando la masa del protón actualizada (más pequeña) y las masas del deuterón y del núcleo de helio-3.

El hallazgo no solo tiene interés porque es una de esas pequeñas cosas que después pueden llevar a grandes descubrimientos si se descarta el error experimental, sino también porque llega en un momento crítico en el que está en revisión la nueva propuesta del Sistema Internacional de Unidades (SI) en términos de constantes fundamentales.

Referencia:

S. Hamzeloui, J. A. Smith, D. J. Fink, and E. G. Myers (2017) Precision mass ratio of 3He+ to HD+Physical Review A doi: 10.1103/PhysRevA.96.060501

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

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

El artículo En este núcleo sobra masa se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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En 1987, Chris Cole publicó en el grupo de Google sci.crypt un mensaje titulado Feynman’s cipher. Se refería a una conversación que había tenido con el físico teórico Richard Feynman (1918-1988), que introducía de la siguiente manera:

“Cuando era estudiante de posgrado en Caltech, el profesor Feynman me mostró tres ejemplos de código con los que había sido retado por un colega científico de Los Álamos, y que no había podido descifrar. También fui incapaz de descifrarlos. Ahora los publico en la red para intentarlo.”

Richard Feynman y los tres códigos.

Cole copiaba después esos tres mensajes cifrados, calificados con diferentes grados de dificultad:

1. El más sencillo:

MEOTAIHSIBRTEWDGLGKNLANEAINOEEPEYST

NPEUOOEHRONLTIROSDHEOTNPHGAAETOHSZO

TTENTKEPADLYPHEODOWCFORRRNLCUEEEEOP

GMRLHNNDFTOENEALKEHHEATTHNMESCNSHIR

AETDAHLHEMTETRFSWEDOEOENEGFHETAEDGH

RLNNGOAAEOCMTURRSLTDIDOREHNHEHNAYVT

IERHEENECTRNVIOUOEHOTRNWSAYIFSNSHOE

MRTRREUAUUHOHOOHCDCHTEEISEVRLSKLIHI

IAPCHRHSIHPSNWTOIISISHHNWEMTIEYAFEL

NRENLEERYIPHBEROTEVPHNTYATIERTIHEEA

WTWVHTASETHHSDNGEIEAYNHHHNNHTW

2. El más complicado:

XUKEXWSLZJUAXUNKIGWFSOZRAWURORKXAOS

LHROBXBTKCMUWDVPTFBLMKEFVWMUXTVTWUI

DDJVZKBRMCWOIWYDXMLUFPVSHAGSVWUFWOR

CWUIDUJCNVTTBERTUNOJUZHVTWKORSVRZSV

VFSQXOCMUWPYTRLGBMCYPOJCLRIYTVFCCMU

WUFPOXCNMCIWMSKPXEDLYIQKDJWIWCJUMVR

CJUMVRKXWURKPSEEIWZVXULEIOETOOFWKBI

UXPXUGOWLFPWUSCH

3. Nuevo mensaje:

WURVFXGJYTHEIZXSQXOBGSVRUDOOJXATBKT

ARVIXPYTMYABMVUFXPXKUJVPLSDVTGNGOSI

GLWURPKFCVGELLRNNGLPYTFVTPXAJOSCWRO

DORWNWSICLFKEMOTGJYCRRAOJVNTODVMNSQ

IVICRBICRUDCSKXYPDMDROJUZICRVFWXIFP

XIVVIEPYTDOIAVRBOOXWRAKPSZXTZKVROSW

CRCFVEESOLWKTOBXAUXVB

El primero de ellos, de 380 caracteres, el más fácil, fue resuelto al día siguiente por Jack C. Morrison (Laboratorio de Propulsión a Reacción, NASA). Morrison se dio cuenta de que se trataba de un cifrado por transposición de 5 por 76, en el que, comenzando por la última letra “W”, se debía retroceder a lo largo del texto cifrado en 5 posiciones varias veces; al terminar, había que volver a repetir la misma estrategia, comenzando por la anteúltima letra “T”, y así sucesivamente. Tras realizar este descifrado, se obtiene el texto:

WHANTHATAPRILLEWITHHISSHOURESSOOTET

HEDROGHTEOFMARCHHATHPERCEDTOTHEROOT

EANDBATHEDEVERYVEYNEINSWICHLICOUROF

WHICHVERTUENGENDREDISTHEFLOURWHANZE

PHIRUSEEKWITHHISSWEETEBREFTHINSPIRE

DHATHINEVERYHOLTANDHEETHTHETENDRECR

OPPESANDTHEYONGESONNEHATHINTHERAMHI

SHALVECOURSYRONNEANDSMALEFOWELESMAK

ENMELODYETHATSLEPENALTHENYGHTWITHOP

ENYESOPRIKETHHEMNATUREINHIRCORAGEST

HANNELONGENFOLKTOGOONONPILGRIM

que corresponde a las primeras palabras de los Cuentos de Canterbury de Geoffrey Chaucer, como comentaba el propio Morrison en el grupo sci.crypt:

WHAN THAT APRILLE, WITH HIS SHOURES, SOOTE

THE DROGHTE OF MARCH HATH PERCED TO THE ROOTE

AND BATHED EVERY VEYNE IN SWICH LICOUR

OF WHICH VERTU ENGENDRED IS THE FLOUR

WHAN ZEPHIR U SEEK WITH HIS SWEETE BREFTH

INSPIRED HATH IN EVERY HOLT AND HE ETH

THE TENDRE CROPPES AND THEY ONGE SONNE

HATH IN THE RAM HIS HALVE COURSY RONNE

AND SMALE FOWELES MAKE N MELODYE

THAT SLEPEN AL THE NYGHT WITH OPEN.

YES, O PRIKE THHEM, NATURE. IN HIR CORAGES

THANNE LONGEN FOLK TO GO ON. ON PILGRIM!

En la versión del proyecto Gutenberg, estos versos son:

Whan that Aprille with his shoures sote

The droghte of Marche hath perced to the rote,

And bathed every veyne in swich licour,

Of which vertu engendred is the flour;

Whan Zephirus eek with his swete breeth

Inspired hath in every holt and heeth

The tendre croppes, and the yonge sonne

Hath in the Ram his halfe cours y-ronne,

And smale fowles maken melodye,

That slepen al the night with open yë,

(So priketh hem nature in hir corages):

Than longen folk to goon on pilgrimages…

Primera página de los “Cuentos de Canterbury” en el manuscrito Ellesmere. Imagen de Wikipedia.

En [2], Nick Pelling daba algunos detalles y conjeturas sobre los otros dos códigos: el segundo que consta de 261 caracteres y usa las 26 letras del alfabeto inglés, y el tercero de 231 caracteres.

Además, en [4] se comparten algunos datos para intentar identificar a la persona que propuso a Feynman estos complicados códigos aún no resueltos. Parece que Geoffrey Chaucer y alguna de las ediciones de sus Canterbury Tales pueden ser la clave para descubrir a ese ‘colega de Los Álamos’, y quizás poder interpretar los dos cifrados restantes…

Aunque hay muchas personas expertas intentando encontrar la clave de estos códigos, quizás –aprendiendo un poquito de criptografía– te apetezca intentarlo. ¡Suerte!

Nota:

Visto en The Feynman Ciphers, Futility Closet, 5 diciembre 2017

Más información:

[1] Nick Pelling, Feynman Ciphers, Cipher Mysteries, 25 enero 2013

[2] Nick Pelling, A quick look at the Feynman Ciphers, Cipher Mysteries, 24 agosto 2014

[3] Nick Pelling, The British Mission to Los Alamos and the Feynman Ciphers, Cipher Mysteries, 25 enero 2015

[4] Nick Pelling, The Feynman Challenge Ciphers and Geoffrey Chaucer, Cipher Mysteries, 30 abril 2017

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

El artículo Los cifrados de Feynman se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Juanma Gallego Lehen landareen bilakaeran gaur egungo atmosferaren eraketan onddoek izan zuten rola nabarmendu dute ikertzaileek. Onddoek egindako “sukalde lanari” esker garatu ahal izan ziren landareak.

Gainerako bizidunekin alderatuz, zeharo xumeak dira onddoak, baina biosferaren eboluzioan bete duten rola uste baino garrantzitsuagoa izan daiteke. Hori aldarrikatu dute, bederen, Leedseko Unibertsitateko (Erresuma Batua) ikertzaileek Royal Society elkarteko Philosophical Transactions aldizkarian kaleratutako ikerketa batean.

1. irudia: Onddoek eboluzioan izan duten rola uste baino garrantzitsuagoa izan daiteke, zenbait ikerlariren ustetan. (Argazkia: Juanma Gallego)

Paleozoikoko ekosistemetan izan ziren baldintzak errepikatu dituzte hainbat esperimentutan. Horretako, garai horretan zegoen atmosfera mota batean hezi dituzte bai onddoak zein landareak. Ondoren, ordenagailu bidezko ereduak baliatu dituzte datuak prozesatzeko. Azterketa horien bitartez ondorioztatu dute oxigeno ugariko atmosfera sortzeko orduan onddoek funtsezko rola bete izan zutela. Oxigeno maila horiek behar-beharrezkoak izan ziren ugaztunen garapenerako, eta, finean, gaur egun Lurrean den biosferaren eraketarako.

Duela 500-400 milioi urte inguru handitu zen oxigenoaren kopurua Lurrean, batez ere, landareen garapenari esker. Alabaina, oxigeno hori askoz lehenago abiatu zen: duela 2.400 milioi urte inguru, oxidazio handia gisa ezagutzen den fenomenoa izan zen. Orduan, zianobakterioek garaiko atmosfera oxigenoarekin “pozoitu” zuten, ordura arte zeuden joko-arauak betiko aldatuz.

Halere, eta oxigenoa bazegoen arren, paleozoiko garaiko (duela 541-250 milioi urte) lehen landareak garatu zireneko atmosfera oso bestelakoa zen, gaur egungo atmosferarekin alderatuz. Garaiko karbono dioxidoko kontzentrazioa milioiko 1.000 parterena baino gehiagorena zen. Berotegi efektuaren inguruko albisteak direla eta, gaur egun aski ezaguna da atmosferan dagoen karbono dioxidoaren kontzentrazioa milioiko 400 parteren bueltan dagoela.

Fosforoa erauziz

Garai horretan, lehen landareek egindako fotosintesiak ahalbidetu zuen atmosferan zegoen karbono kopurua jaistea, eta, pixkanaka, oxigeno mailak handitzea. Orain arte egin diren ikerketa gehienek prozesu geologikoetan jarri dute arreta, baina ikerketa honen egileen irudikoz, onddoen eraginean ez da jarri behar bezalako arretarik.

Ikerketa berri honetan nabarmendu dutenez, onddoek ere zeregina izan zuten prozesuan. Izan ere, harkaitzetan txertatutako fosforoa erauzi eta landareen esku utzi zuten fotosintesirako ezinbestekoa den elementu hau. Landareek fosforoa behar dute hazteko: zehazki, fotosintesian eta energiaren transferentzian da garrantzitsua. Gaur egun nekazaritzan erabiltzen diren ongarriek, esaterako, fosforoa, potasioa eta nitrogenoa dituzte haien formulazioan.

2. irudia: Rhynia Gwynne-vaughanii landarearen zurtoinaren zeharkako ebaketa. Rhynie Chert, aztarnategian topatutako fosila. (Argazkia: Wikipedia CC BY-SA 2.0 uk)

Sustraiak erabilita, gaur egun landare gehienak gai dira lurretik zuzenean elikagaiak eskuratzeko, baina aztertutako garaian bizi ziren lehen landaren egoera oso bestelakoa zen. Sustrairik ez zuten, eta ez ziren baskularrak; hau da, ez zuten biderik ura gordetzeko, ezta euren organismoaren barruan ura mugiarazteko ere.

Garai horretan zegoen lurzorua minerala baino ez zen, eta materia organikoa falta zitzaion. Horregatik, onddoak funtsezkoak izan ziren landareen garapenerako. Eskoziako Rhynie Chert izeneko aztarnategian aurkitutako fosilek erakusten dutenez, Paleozoikoan garatu ziren hasierako landareek onddoak zituzten, sinbiosian.

Harkaitzetik mineralak erauzten dituzte onddoek, meteorizazio biologikoa deritzon prozesuan. Arrokak txikitzeko gai diren azido organikoak askatzen dituzte, eta azido horiek arrokaren disoluzioa ahalbidetzen dute. Sinbiosi harreman honetan landareei “laguntza” ematen dietenean, onddoek bueltan lortzen dute karbono dioxidoan abiatuta landareek ekoizten duten karbonoa.

Gaur egun, zenbait onddo bereziki trebeak dira horretan. Adibidez, Talaromyces flavos espeziea harkaitzetako burdinaz elikatzen da. Gainera, hifa izeneko harizpien bitartez (onddoen “sustraiak” dira hifak) arroka apurtzen du, burdin gehiago eskuratu aldera. Modu horretan ere, lurzoruaren meteorizazioa handiagotzen dute.

Laburbilduz, eta ordenagailu bidezko simulazioen ostean zientzialariek ondorioztatu dutenez, Paleozoikoko atmosferan onddoek fosforoaren eta karbonoaren zikloetan izan zuten eragina “potentzialki dramatikoa” izan zitekeen, Katie Field ikertzailearen hitzetan.

Benjamin Mills egile nagusiak azalpen horretan sakondu du: “Fotosintesiaren bidez, Lurreko landareek planetan dagoen oxigenoaren erdia ekoizten dute; prozesu horrek fosforoaren beharra du; baina, momentuz, ez dugu ondo ulertzen landareetara doan elikagaia honen hornidurak nola funtzionatzen duen”. Gaineratu duenez, aurkeztutako zientzia artikuluak “argi eta garbi erakusten du atmosferaren sorreran onddoek izaten duten garrantzia”.

Funtsean, artikuluan babestu dutenez, landareak karbonoaren, fosforoaren eta oxigenoaren ziklo geokimikoetan giltzarri dira, baina onddoekin izandako sinbiosiaren bitartez landaretako eragin hau are handiagoa izan da. Izan ere, mundu txikienetan arreta jartzen atera daitezke halako ondorioak. Sarah Batterman ikertzaileak laburbildu duenez, “onddoak bezalako organismo ñimiñoek eragin handiak izan ditzakete mundu mailako ingurumenean”.

Erreferentzia bibliografikoa:

Mills et al. Nutrient acquisition by symbiotic fungi governs Palaeozoic climate transition. Phil. Trans. R. Soc. B 2018 373 20160503; 18 December 2017. DOI: 10.1098/rstb.2016.0503

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

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Gusano de tubo gigante (Riftia pachyptila). Este anélido se aloja en el interior de un gran tubo quitinoso blanco. De su extremo superior, emergiendo del tubo, nace una gran pluma branquial roja por la hemoglobina.

No se han hallado pigmentos respiratorios en ninguna especie de esponjas, cnidarios, ctenóforos, briozoos, quetognatos, hemicordados, tunicados, cefalocordados, onicóforos, tardígrados y gastrotricos.

Los pigmentos más comunes son las hemoglobinas. Hay animales que, además de en la sangre, tienen hemoglobinas en sus músculos, y otros las tienen también en otros tejidos, como el nervioso. Las células musculares de vertebrados contienen una hemoglobina a la que llamamos mioglobina y es especialmente abundante en el citoplasma de las células cardiacas y en el de las fibras oxidativas lentas del músculo esquelético. Por contraste con las hemoglobinas sanguíneas, la mioglobina está formada por una única subunidad (monomérica) de 1.78×104 daltons, cuya globina difiere de las globinas α y β propias de los eritrocitos. Y en algunos anélidos y moluscos, no solo hay hemoglobinas en las células musculares, también las hay en las neuronas, lo que confiere a los ganglios un color rosáceo. Un caso interesantísimo es el de las especies de los géneros Anisops y Buenoa de la familia de insectos Notonectidae (insectos buceadores de agua dulce): en las células grandes de sus tráqueas abdominales hay altas concentraciones de hemoglobina, que hace las veces de una botella de O2 durante la inmersión.

La hemoglobina sanguínea puede encontrarse en el interior de células sanguíneas especializadas, los eritrocitos. En ese caso, puede estar formada por una (monomérica), dos (dimérica) o cuatro (tetramérica) subunidades, y su peso molecular es acorde a su relativamente pequeño tamaño. Lo normal es que varíe de los 1.4×104 daltons característicos de las hemoglobinas monoméricas (como la mioglobina) de menor tamaño a los 7.2×104 de las tetraméricas de mayor peso molecular (la del bivalvo Arca, por ejemplo). Sin embargo, también puede encontrarse en forma disuelta en la sangre, en cuyo caso lo normal es que esté formada por muchas subunidades (cada una con su grupo hemo), por lo que su peso molecular es altísimo: van desde los 2×105 a los 1.2×107 daltons. A las que no se encuentran en el interior de células (sean glóbulos rojos, musculares o de cualquier otro tipo) se las denomina hemoglobinas extracelulares. Un ejemplo ilustrativo es la hemoglobina plasmática del poliqueto Arenicola, formada por 180 subunidades y cuyo peso molecular es de 3×106 daltons.

Tienen hemoglobina representantes de foronídeos (de una y dos subunidades, en la sangre), equinodermos (de dos y cuatro subunidades, en la sangre), vertebrados (de una, dos o cuatro subunidades, en la sangre; y también en otros tejidos), platelmintos (en otros tejidos), nemertinos (en otros tejidos), moluscos (en dos, cuatro y numerosas subunidades en la sangre; y también en otros tejidos), equiuroideos (en otros tejidos), anélidos (una, dos, cuatro o muchas subunidades en la sangre; y también en otros tejidos), artrópodos (una, dos o muchas subunidades en la sangre; y también en otros tejidos), y nemátodos (una y muchas subunidades en la sangre; y también en otros tejidos). La presencia de hemoglobina en muchos grupos es esporádica: puede aparecer en unos clados y no en otros, sean estos del nivel que sean. Es posible que todas las hemoglobinas tengan su origen en un ancestro común y, por lo tanto, surgieran de manera muy temprana. Hay que tener en cuenta que las hemoglobinas son unas formas químicas muy parecidas a los citocromos de la cadena de transporte electrónico, moléculas que tienen una distribución universal y de gran antigüedad.

Los otros pigmentos cuyo metal es el hierro son las clorocruorinas y las hemeritrinas. Solo se han hallado clorocruorinas en cuatro familias de gusanos anélidos, y dada su gran semejanza con las hemoglobinas plasmáticas de los invertebrados, hay quien sostiene que no deberían ser considerados categorías diferentes. Sus pesos moleculares son de unos 3 millones de daltons. Se han hallado hemeritrinas en todos los gusanos sipuncúlidos conocidos, en muchos braquiópodos, en los dos géneros de priapúlidos y en la familia de anélidos Magellonidae. Las hemeritrinas circulantes se encuentran siempre en el interior de células, ya sea en la sangre o el fluido celómico; suele tratarse de octómeros y su peso molecular varía de 4×104 a 1.1×105 daltons. También hay hemeritrinas musculares (miohemeritrinas); son de bajo peso molecular (alrededor de 1.3×104 o 1.4×104 daltons) por tratarse de monómeros.

Cangrejo (Cancer productus ) visto desde abajo. El color púrpura lo proporciona la hemocianina.

Las hemocianinas son los únicos pigmentos cuyo metal no es el hierro, sino el cobre. Son característicos de dos filos, moluscos y artrópodos. Aunque se les da el mismo nombre, hay grandes diferencias entre las de uno y otro grupo por lo que hay quien sostiene que deberían denominarse de forma diferente. Todas las hemocianinas se encuentran en el plasma de forma disuelta, por lo que son moléculas grandes, de entre 4 x106 y 9×106 daltons en los moluscos, y de entre 0,5 x106 y 3×106 daltons en los artrópodos. Todas ellas tienen múltiples sitios de unión de oxígeno. En moluscos, tienen hemocianina los cefalópodos, muchos quitones, gasterópodos y algunos bivalvos. La mayoría de estos últimos, no obstante, carecen de pigmentos respiratorios. Y entre los artrópodos, poseen hemocianinas crustáceos decápodos, limúlidos, arañas y escorpiones. Se da la curiosa circunstancia de que hay moluscos cuya sangre contiene hemocianina, pero que tienen hemoglobina en sus células musculares y neuronas. Toda la hemocianina es plasmática.

Con independencia de la categoría de pigmentos de que se trate, se cumple la norma de que los extracelulares son grandes moléculas formadas por numerosas subunidades, mientras que los intracelulares están formadas por un número relativamente pequeño de subunidades (ocho como mucho). Al parecer, los pigmentos cuyo peso molecular es inferior a 200000 daltons pueden atravesar los filtros renales o estructuras equivalentes, por lo que si se encontrasen en disolución, se perderían con la orina. En las especies en que el pigmento se encuentra en el líquido celómico el problema es similar, pues si fuese de pequeño tamaño se perdería a través del celomoducto o el nefridio.

En el caso de los vertebrados hay razones adicionales para que la hemoglobina se encuentre en el interior de los eritrocitos. Por un lado, si se encontrase en forma disuelta, la presión coloidosmótica que generaría no sería compatible con el equilibrio hídrico entre el plasma y los tejidos. No habría problema osmótico si las moléculas del pigmento fueran de gran tamaño, pero en ese caso, la viscosidad de la sangre sería demasiado alta como para que el corazón la pudiese impulsar a través de todo el sistema circulatorio. Las cosas son diferentes en los invertebrados, porque sus demandas metabólicas son muy inferiores y, por ello, también lo es la necesidad de transportar oxígeno. Eso les permite operar con grandes moléculas (y evitar así su perdida a través de los filtros renales) sin que la presión coloidosmótica ni la viscosidad de la sangre sean demasiada altas.

Fuentes:

Richard W. Hill, Gordon A. Wyse & Margaret Anderson (2004): Animal Physiology. Sinauer Associates, Sunderland

John D. Jones (1972): Comparative physiology of respiration. Edward Arnold, Edinburgh

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

El artículo Sistemas respiratorios: distribución de los pigmentos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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2. Sistemas respiratorios: la emergencia de un doble sistema circulatorio
3. Sistemas respiratorios: los límites a la difusión de los gases

Veamos qué le ocurre a la medición del tiempo cuando se tiene en cuenta la teoría de la invariancia. Para ello seguiremos el argumento original de Einstein, que es sorprendentemente simple, puesto al día con la tecnología actual. Es tan simple que para llegar a la conclusión que buscamos lo más complejo desde el punto de vista matemático que se usa (nosotros no lo haremos) es el teorema de Pitágoras y álgebra de primaria.

En este experimento, una observadora, Mónica, está en una nave espacial moviéndose a una velocidad uniforme extremadamente rápida y en línea recta en relación con otra nave en la que está Esteban, que permanece estacionario. En la nave espacial de Mónica (es decir, en su marco de referencia) hay un reloj que mide el tiempo en intervalos precisos mediante el uso de un pulso de láser. El pulso viaja directamente desde un láser, golpea un espejo y se refleja. Cuando el pulso regresa al punto inicial, es detectado por un fotosensor, que registra entonces el tiempo transcurrido, al que llamaremos Δtm (que se corresponde con el tiempo de ida y vuelta al espejo, por tanto), y emite otro pulso. Como la velocidad de la luz es constante y la distancia que recorre es fija, el segundo pulso tarda exactamente la misma cantidad de tiempo Δtm para realizar el viaje de ida y vuelta según Mónica. Son estos intervalos de tiempo idénticos los que se usan como un reloj, tic-tac, tic-tac, para medir el tiempo en la nave de Mónica.

Dado que Mónica viaja a una velocidad uniforme, el principio de relatividad de Einstein le dice que el reloj se comporta exactamente como lo haría si estuviera en reposo. De hecho, de acuerdo con este principio, ella no podría decir a partir de este experimento (o de cualquier otro) si su nave está en reposo o en movimiento en relación con Esteban sin mirar hacia fuera de la nave espacial. Pero para Esteban, que no está en marco de referencia de Mónica, sino en el suyo propio, le parece que avanza rápidamente en línea recta con respecto a él. (Por supuesto, podría ser que Esteban fuese quien se mueve hacia atrás, mientras que Mónica está estacionaria, pero la observación y el argumento que sigue serían los mismos).

Al observar el reloj láser de Mónica mientras su nave espacial pasa volando a su lado, ¿qué ve Esteban? Al igual que en el experimento de la relatividad galileana con la pelota que cae al suelo cuando la suelta una persona en movimiento, Esteban ve algo muy diferente de lo que ve Mónica. Debido a que la nave espacial de ella se está moviendo con respecto a la de él, observa que el pulso de luz sigue una trayectoria en diagonal hacia el espejo y otra trayectoria diagonal hacia el detector. Usaremos el símbolo te para el tiempo que mide Esteban.

Aquí es donde entra el segundo postulado de Einstein: la velocidad de la luz, c, medida debe ser la misma independientemente de que la observe Mónica o Esteban. Pero la distancia que recorre el pulso de luz durante un viaje de ida y vuelta tal y como lo ve Mónica es más corta de la que ve Esteban. Si llamamos dm a la distancia total que recorre el pulso desde el emisor hasta el espejo y vuelta para Mónica y de para Esteban, podemos escribir que c = dm/Δtm = de/Δte

Como de es mayor que dm, Δte debe ser mayor que Δtm, para que las proporciones tengan el mismo valor, c. Esto significa que el intervalo de tiempo (Δte ) para el viaje de ida y vuelta del pulso de luz, registrado en el reloj como Esteban lo observa, es más largo que el intervalo de tiempo (Δtm ) registrado en el reloj cuando es Mónica la que lo observa.

La conclusión sorprendente de este experimento mental (que en realidad es una deducción a partir de los postulados de la teoría de la invariancia) es:

Los intervalos de tiempo no son absolutos e invariables, sino relativos. Cualquier fenómeno repetitivo que se mueva con relación a un observador estacionario (como un reloj como el de Mónica), parece para el observador estacionario que transcurre más lentamente de lo que parece hacerlo cuando lo mide el observador que se mueve con el reloj, y tanto más despacio cuanto más rápido se mueva. Esto se conoce como dilatación del tiempo.

Dispositivo de nuestro experimento mental. Para Mónica (a) su reloj consiste en un espejo (Mirror R) separado una distancia l (por tanto dm = 2l) de un fotodetector (Photodetector P). Cuando Esteban observa (b) este dispositivo que se mueve con una velocidad constante v, el pulso láser viaja una distancia d’ (que en el texto principal llamamos d sub e, de) en dos tramos iguales d’/2. Usando las igualdades que damos en el texto deducir la fórmula final debería ser trivial a partir del teorema de Pitágoras.

Pero, ¿cuánto más lento parece un reloj que se mueve respecto de un observador? Para obtener la respuesta, se puede usar el gráfico de arriba y usar el teorema de Pitágoras. Con un poco de álgebra básica, se obtiene la relación exacta entre el intervalo de tiempo transcurrido registrado por un reloj que está estacionario con respecto al observador (como en el caso de Mónica) y el intervalo de tiempo transcurrido para el mismo fenómeno medido por alguien que observa el reloj en movimiento a una velocidad constante v (como en el caso de Esteban).

El resultado viene dado por una ecuación muy sencilla, Δte = Δtm /√(1-v2/c2), que viene a decir que el intervalo de tiempo que observa Esteban es diferente del intervalo de tiempo que observa Mónica para el mismo reloj, estacionario en el marco de referencia de ella, por el efecto de la velocidad constante v con la que Esteban observa que se mueve el marco de referencia de Mónica, su nave y todo lo que ésta contiene, incluido el reloj. Este efecto lo introduce el denominador √(1-v2/c2).

En la próxima entrega analizaremos en detalle esta ecuación.

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

El artículo La relatividad del tiempo (1) se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Josu Lopez-Gazpio Homeopatiak funtzionatzen du. Produktu ekologikoek ez dituzte pestizidak. Txertoek autismoa eragiten dute. GIBak ez du HIESa eragiten. Antioxidatzaileak onak dira. Nekazaritza tradizionalak ekologikoak baino gehiago kutsatzen du. Elikagai organikoak tradizionalak baino osasungarriagoak dira. Minbizi mota guztien diagnostiko goiztiarrak bizitzak salbatzen ditu. Urak memoria dauka.

Gezurrak eta gezurrak. Mitoak. Errealitatean inongo oinarririk ez duten usteak. Modu batera edo bestera deitu, baina, horrelakoxeak dira aurreko paragrafoan egindako baieztapen guztiak. Bat bera ere ez da zuzena eta, tamalez, horietako asko oso zabalduta daude. Mitoak edo uste okerrak oso ohikoak dira eta zenbait kasutan, arriskutsuak ere izan daitezke. Izatez, egia da zenbaitetan mitoen atzean badela zentzuzko arrazoirik -agian, noizbait egia zela pentsatu izan zen edo frogak aurkitu ziren arte egiatzat har zitekeen, batek daki-, baina, oro har, zientziak aurrera egin ahala, usteak besterik ez zirela frogatu da. Hala ere, mito horiek desagerraraztea zaila izaten da, batzuk guztiz errotuta geratzen direlako gizartearen pentsamenduan. Beste zenbait uste okerrek ez dute kalterik eragiten eta bitxikeriak besterik ez dira, baina, horiek ere ondo azaltzea beharrezkoa da.

1. irudia: Artikulu honen lehen paragrafoko baieztapenek eta unikornio honek oinarri zientifiko bera dute. (Argazkia: cocoparisienne – domeinu publikoko irudia. Iturria: Pixabay.com)

Nolanahi ere, beldurrari, interes ekonomikoei eta sasi-zientziari esker bizirik dirauten mitoen aurka egitea edo, hobeto esanda, uste horiek zergatik diren okerrak azaltzea zientzialarien erantzukizuna da -baina, ez zientzialariena bakarrik-. Zenbait kasutan lan neketsua da, baina, egin beharrekoa da. Zientzialariek uste okerrak ez zabaltzearen ardura haien gain hartu behar dute eta, hortaz, uste okerrak zabaltzen hasten direnean azalpenak eman behar dituzte, edonola eta edonon, errealitatean eta zientzian oinarririk ez duten usteei aurre egiteko.

Elikaduran antioxidatzaileak hartzea ona al da?

XX. mendearen erdi aldera Denham Harman kimikariak lehen aldiz proposatu zuen erradikal askeak gizakion zahartze prozesuen –ageing delakoaren- erantzuleak izan zitezkeela. Erradikal askeak gizakion metabolismoaren ondorioz sortutako bigarren mailako produktuak dira eta, zioenez, zahartzea eragiten duten kalte zelularrak eragiteko gai dira. Erradikal askeen teoriari jarraituz, zientzialariek ikerketak egin zituzten eta hasiera batean pentsatu zenez, antioxidatzaileak gai dira erradikal askeak neutralizatzeko. Hortaz, antioxidatzaileak kontsumituz zahartze prozesua gelditu -edo, gutxienez moteldu- daiteke.

1990eko hamarkadatik aurrera, antioxidatzaileen kontsumoa moda kontua izan da, baina, zientziak aurrerapausoak eman dituen neurrian jakin denez, erradikal aske eta antioxidatzaileen teoria ez da zuzena. 2000. urtean lehen aldiz frogatu zen erradikal aske kopuru handiagoa ekoizteko genetikoki eraldatutako arratoiak ez direla arruntak baino azkarrago zahartzen. Esperimentu horren ondoren, antioxidatzaileen onurak zalantzan jartzen zituzten beste hainbat ikerketen emaitzak argitaratu ziren. Hala ere, antioxidatzaileen kontsumoa onuragarria dela pentsatzea oso errotuta dago -2020rako antioxidatzaileen merkatuak 3,1 bilioi dolar fakturatuko dituela espero da, bide batez-.

Egun, zahartze prozesuak aztertzen dituzten zientzialariak frogatu dute erradikal askeek kalte zelularrak eragiten dituztela. Hori zuzena da, bai, baina, hori gorputzaren estres arruntaren ondorioa da eta ez dago argi antioxidatzaileak gai ote diren erradikal aske horiek neutralizatuz zahartzea moteltzeko. Alabaina, zenbait erradikal askek onurak ekartzen dituztela frogatu da eta antioxidatzaile gehiegi hartzea ere kaltegarria izan daiteke.

2. irudia: Zahartzea prozesu arrunt eta naturala da, denboraren poderioz gertatzen dena eta nekez saihestu daitekeena. Ez behintzat antioxidatzaileak kontsumituta. (Argazkia: annca – domeinu publikoko irudia. Iturria: Pixabay.com)

Bromuroa botatzen al zuten soldaduskako dilistetan?

Bromuroarena, mito unibertsala. Guztiok entzun dugu noizbait soldaduskan, seminarioetan, eskolako jangelan edo nerabe asko zegoen tokian bromuroa botatzen zela janarian haiek lasaitzeko asmoz-edo. Normalean, gainera, mitoak dio dilistetan jartzen zela bromuroa. Hormonak edo libidoa kontrolatzeko gehitzen omen zen, nolabait, sexu-grina murrizteko, baina, benetan eraginkorra da bromuroa? Bada, mito unibertsala den arren, mito bat besterik ez da. Bitxia da, gainera, uste horrek forma desberdinak hartzen dituela herrialdeen arabera. Bigarren Mundu Gerran esaten zen armada britaniarrean potasio bromuroa botatzen zutela tean. Frantzian, aldiz, soldaduen ardoan botatzen zuten; Polonian, kafean; Alemanian: ioduroa kafean; Errusian, edarietan. Estatu Batuetako armadan, soldaduskan saltpeter delakoa -potasio nitratoa- botatzen zutela esaten zen.

Mitoan bromuroa aipatzearen arrazoia izan daiteke potasio bromuroa substantzia lasaigarria dela. Oro har, potasio, sodio, litio, kaltzio, estrontzio eta amonio bromuroak medikuntzan asko erabili ziren, eta ziurrenik hortik dator mitoa. Medikuntzan sifilisaren tratamenduan erabiltzen hasi ziren potasio bromuroa, baina ez zen eraginkorra. XIX. mendearen bukaera aldea ikusi zuten efektu lasaigarria zuela eta epilepsiaren sintomen aurka erabiltzen hasi ziren. Bromuroak XIX. eta XX. mendeetan erabili ziren lasaigarri moduan: epilepsiaren sintomak arintzeko, baina baita beste gaixotasun arinagoen kasuan. Gramo heren bat eta bi gramo arteko dosia ematen zen, egunean hainbat aldiz. Buruko mina eta alkoholaren ajearen aurkako sendagaiak bazeuden bromoan oinarrituta “Bromo-seltzer” delakoa, esaterako, 1975ean merkatutik atera zena toxikoa zelako. Hain zuzen ere, bromuroak nahiko toxikoak dira ¾buruko minak, indarra galtzea¾, eta beste osagaiekin ordezkatu ziren medikuntzan -adibidez, fenobarbitala edo bentzodiazepinak-. Esandakotik dator ziurrenik bromuroaren mitoa. Gainera, adituen arabera soldaduek aitzakia hori jartzen zuten sexuan kale eginez gero. Jeff Schogol adituaren arabera, mitoaren jatorria izan daiteke soldaduen libidoa jaitsi egiten dela entrenamendu militarren ondorioz, estres handiko eta neke izugarria eragiten duten egoerak izaten dira ¾baliteke, beraz, soldaduek bromuroa aitzakia moduan erabili izana¾. Beraz, potasio bromuroak baregarri edo lasaigarri efektua badu, baina ez da sexu-grina edo libidoa murrizteko substantzia espezifikoa. Beraz, soldaduak edo gazteak lokartzeko sistema izango zen, izatekotan. Edozein kasutan, arriskutsua izango zen substantzia horiek janarian gehitzea.

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Egileaz: Josu Lopez-Gazpio (@Josu_lg) Kimikan doktorea eta zientzia dibulgatzailea da. Tolosaldeko Atarian Zientziaren Talaia atalean idazten du eta UEUko Kimika sailburua da.
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La ballena más solitaria del mundo Fuente: 52thesearch.com

Mientras lees este artículo, en algún lugar del Pacífico Norte, una ballena vaga solitaria por sus aguas. Se la conoce como la ballena de los 52 hercios porque es esa la frecuencia en la que emite su canto, una frecuencia mucho más alta que las otras ballenas (la ballena azul canta a entre 10 y 39 hercios, y la ballena de aleta a 20). Se la detectó por primera vez a finales de los años 80 y desde entonces se la ha captado en distintos puntos del océano. Siempre ella, y siempre sola. Parece que nadie oye ni responde a su canto (puedes escucharlo aquí), y por eso se la conoce como la ballena más solitaria del mundo.

Para un oyente atento, el océano es un lugar de lo más interesantes. Señales humanas y animales cruzan las aguas enviando todo tipo de información a kilómetros de distancia. Solo hay que tener la habilidad (y las herramientas) para interpretarla.

Registro de los movimientos de la ‘ballena más solitaria del mundo’. Fuente: Woods Hole Oceanographic Institution

Claro que a veces eso no es suficiente. El canto de la melancólica ballena solitaria es misterioso por la particular situación del animal, dotado, al parecer, para su desgracia de un sistema vocal único en el mundo. Pero no fue especialmente difícil de interpretar para los científicos que lo captaron.

Otros sonidos fueron más complejos de desentrañar, y algunos no lo han sido todavía.

Upsweep, un barrido de origen desconocido

Cuando en agosto de 1991 el Laboratorio Ambiental Marino del Pacífico, perteneciente a la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica comenzó a grabar los sonidos marinos de la zona, uno de estos enigmas por resolver ya estaba allí. Lo llamaron Upsweep (literalmente “barrido arriba”) y se trata de una serie de sonidos de barrido de varios segundos de duración que se repiten durante varios minutos y que son tan potentes que se han registrado de un lado al otro de ese océano (puedes oírlo aquí).

Upsweep. Fuente NOAA

No se sabe qué lo genera, aunque sí se saben otras cosas, como por ejemplo que alcanzó su máxima intensidad en 2004 y que desde entonces se ha ido atenuando aunque sigue siendo claramente audible. También que se escucha mejor en primavera y en otoño, aunque esto podría deberse tanto a la naturaleza de su fuente como a que el sonido viaje mejor con las condiciones ambientales de esas estaciones.

También se han descartado algunas posibilidades. El sonido es bastante uniforme, lo que en principio significaría que no proviene de una fuente animal, como las ballenas, ni de la actividad volcánica, que suele ser cíclica. Sin embargo, según una teoría, aun sin probar, quizá sea un tipo concreto de actividad volcánica submarina constante o con variaciones muy tenues a lo largo del tiempo la responsable del Upsweep.

Otra hipótesis es que el sonido esté causado por el propio movimiento del agua y el rozamiento del viento contra su superficie. Hasta que alguna de esta hipótesis sea descartada o confirmada, la naturaleza de este sonido sigue siendo un enigma.

¿Es un calamar? ¿Una ballena gigante?

Para otros sonidos misteriosos ya creemos tener una respuesta. Uno de ellos es el Bloop (puedes escucharlo aquí). Captado en 1997 en las costas de Chile al reparar los micrófonos submarinos instalados durante la Guerra Fría, se trata de un sonido muy potente que desciende lentamente hasta una frecuencia casi subsónica durante unos 7 minutos y con un volumen tan fuerte que fue captado por tres sensores diferentes distanciados entre sí por miles de kilómetros.

Bloop. Fuente: NOAA

Gracias a la información disponible se consiguió situar el origen de este sonido: un punto distante en el sur del Océano Pacífico, al oeste del extremo sur de América del Sur frente a las costas de Chile.

En cuanto a su causa, se ha especulado con que pudiese ser un animal de gran tamaño, quizá un calamar gigante o una ballena de una especie desconocida mayor que todas las conocidas hasta ahora, aunque las dos posibilidades han sido descartadas. Por un lado, porque los cefalópodos carecen de sistemas que les permitan emitir sonidos, y por otro, porque las ballenas, como mamíferos que son, están obligadas a subir a la superficie en búsqueda de oxígeno, así que se habrían producido avistaciones en algún momento.

Ahora se considera que las características del Bloop coinciden con los sonidos que se producen cuando grandes icebergs se desgajan, produciendo auténticos terremotos, y raspan con su duro hielo contra el fondo marino.

Referencias:

Song of the Sea, a Cappella and Unanswered – The New York Times

Icequakes (Bloop) – NOAA

Upsweep – NOAA

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

El artículo Los enigmas que nos cantan desde el fondo del océano se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Artizarreko atmosferak eguneko eta gaueko aldean jokabide ezberdina duela aurkitu du UPV/EHUren partaidetza duen nazioarteko ikerketa batek.

1. irudia:Irudia: Artizarraren superrotazio atmosferikoaren eskema, goiko lainoetan. Superrotazioa uniformeagoa da Artizarraren eguneko aldean (eskuinean, Akatsuki ontziak ateratako argazkia), eta gaueko aldean kaotikoagoa da eta ezin da aurreikusi (ezkerrean, Venus Expressek ateratako argazkia). (Argakiza: ESA-JAXA-UPV/EHU).

Ezezaguna zen orain arte Artizarraren atmosferaren zirkulazioak duen jokaera planetaren gaueko aldean. Nazioarteko ikerketa lan honi esker gaueko aldeko zirkulazioa eta egunekoa nabarmen ezberdinak direla jakin berri da. Hodei mota berriak, morfologia berriak eta dinamika berriak aurkitu dituzte planetako gaueko aldea ikertzean.

Lurrean atmosferak planetaren beraren antzeko erritmoan biratzen du. Artizarrean, aldiz, atmosferak lau egunetan ematen dio bira planetari eta planetak 243 egun behar ditu bere ardatzari bira emateko. Atmosferaren errotazio azkar horri “superrotazio” deritzo. Fenomeno hau eragiten duten mekanismo fisikoak ezezagunak dira oraindik. Artizarreko atmosferak superrotazio hori izateko energia nondik ateratzen duen misterioa da eta eredu numerikoek ez dute planetaren simulazio errealistarik lortu.

Global Circulation Modelsen, Artizarraren atmosferaren jokaera eta zirkulazio ereduen, arabera superrotazioa antzeko moduan gertatzen da planetaren eguneko aldean zein gaueko aldean. Ikerketa honek, baina, ezeztatu egiten du aurreikuspen hori: superrotazioa irregularragoa eta kaotikoa dirudi gaueko aldean.

Artizarreko eguneko aldeko zirkulazio atmosferikoa ikertu izan da orain arte, argi ultramorean egindako irudien behaketei esker zehaztasunez neurtu ahal izan baitira lainoen mugimenduak. Datu horietan oinarritutako ereduek ez dira gai izan superrotazioa erreproduzitzeko, baina. Hartara, datu gehiagoren bila aztertu dute gaueko aldea.

Behaketa berriak

70 kilometroko altueran daude Artizarreko lainorik altuenak eta bertan gertatzen da, hain justu, superrotaziorik indartsuena. Haien emisio termikoari esker ikus daitezke laino horiek gaueko aldean, baina behar bezalako behaketak egitea zaila izan da orain arte, irudi infragorrien kontrastea nahikoa ez zelako xehetasunak ikusteko.

ESA Europako Agentzia Espazialak Artizarrera egindako lehen misio espaziala, Venus Express, 2005etik 2014ra arte orbitatu zuen planeta. Espazio-ontzian, beste tresnen artean, VIRTIS espektrometroa zegoen eta tresnak egindako behaketen analisia izan da ikerketaren oinarria. Hawaiin dagoen NASAren IRTF teleskopioa erabilita beste ikertzaile talde batek egindako behaketa independenteak gehitu zitzaizkien.

Irudiak prozesatzeko teknika berriak ere baliatu dituzte Japonia, Espainia, Alemania eta Italiako ikerlariek osatutako ikerketa taldeak Artizarreko gaueko aldea aztertzeko.

Iturria:

UPV/EHUko Komunikazio bulegoa: Gaua Artizarrean: haize-boladak ezin dira aurreikusi, uhin mugiezinak ditu eta laino aldakorrak

Erreferentzia bibliografikoa:

J. Peralta, R. Hueso, A. Sánchez-Lavega, Y. J. Lee, A. García-Muñoz, T. Kouyama, H. Sawada, T. M. Sato, G. Piccioni, S. Tellmann, T. Imamura, T. Satoh “Stationary waves and slowly moving features in the night upper clouds of Venus“ Nature Astronomy DOI: 10.1038/s41550-017-0187.

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El dragón de Komodo –Varanus komodoensis– no es un dragón sino un lagarto. Es quizás el de mayor tamaño que existe: puede llegar a medir hasta 3 m de largo y pesar 70 kg. Sobreviven hoy unos pocos miles de ejemplares de la especie en algunas islas de Indonesia; la mayor parte, alrededor de mil quinientos, en la de Komodo de donde proviene su nombre.

El dragón de Komodo se alimenta principalmente de carroña, pero también se comporta como depredador sit-and-wait, o sea, “siéntate-y-espera”. Quiere esto decir que no es un cazador al uso, no persigue a sus presas, sino que las espera, agazapado, de manera que cuando una pasa a su lado le lanza un zarpazo y, si puede, le propina un buen mordisco. En algunos casos eso es suficiente para atraparla. En otros, sin embargo, la presa escapa, aunque normalmente acaba muriendo.

La mordedura del dragón de Komodo causa un daño grave a sus presas. Por un lado, y aunque este es un tema controvertido, parece que al morder, el dragón transfiere algo de veneno a la presa. Y por el otro, mantiene en su boca un multicultivo de bacterias que, al penetrar en la sangre de la presa, le producen una infección que acaba dando lugar a su muerte y captura por su asaltante o por otros dragones.

Que se alimente de carroña y que mantenga un cultivo de múltiples bacterias en su cavidad bucal son dos hechos con una interesante implicación: el varano es inmune a buen número de patógenos bacterianos. La carroña es materia orgánica con un alto contenido en microorganismos, bacterias patógenas entre ellos. Y qué decir de sus propios cultivos bacterianos: si son capaces de provocar septicemias en sus presas es porque contienen cepas patógenas. Por lo tanto, si el dragón de Komodo no se infecta cada vez que ingiere una presa, aparte de la barrera que pueda suponer el epitelio de sus tejidos digestivos, ha de tener algún potente sistema defensivo. Y en efecto, así es. La sangre de Varanus contiene medio centenar de péptidos –proteínas de pequeño tamaño- con actividad antibacteriana.

Lo interesante de los péptidos antibacterianos encontrados en la sangre del dragón de Komodo es que parecen ser eficaces contra Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus aureus. Esas dos bacterias se encuentran en la lista de doce declaradas en febrero de este año por la Organización Mundial de la Salud como “patógenos prioritarios”. Son bacterias que han desarrollado resistencia a muchos antibióticos. Pseudomonas, en concreto, es una de las tres de máxima prioridad, y Staphylococcus es de prioridad alta.

En este momento se desarrolla una línea de investigación que busca encontrar nuevos antibióticos a partir de los péptidos antibacterianos de la sangre de los varanos. Pero hay un problema. Hay pocos ejemplares de esta especie, razón por la cual se encuentra en peligro de extinción. Por eso resulta muy caro trabajar con estos animales, además de que al tratarse de una especie protegida no pueden capturarse tantos como sería de desear. Este caso nos recuerda, una vez más, que nos interesa proteger los entornos naturales: no solo por razones de equilibrio ecológico global, sino porque además, esos entornos son y serán fuente de numerosas sustancias con las que ampliar el catálogo de fármacos al servicio de nuestra salud.

Esta historia tiene un cierto aroma a brujería y hechizos. Nos recuerda a las pociones para las que había que utilizar sangre de víbora o similares. Y sin embargo, no tiene nada de medieval; al contrario, es una historia de hoy y esperemos que, también, sea una historia de mañana.

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

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Una versión anterior de este artículo fue publicada en el diario Deia el 8 de octubre de 2017.

El artículo Sangre de dragón se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Uxune Martinez

Astronomia

Urriaren 19an aurkitu zuten Marteren eta Lurraren arteko orbitan, ziztu bizian mugitzen zen eta adituek antzeman zuten ez zetorrela eguzki sistematik. Itxura eta errotazio bitxiak dituen arroka da, iraungitako kometen artean kokatu daitekeela uste dute adituek. Luzanga da, 400 metroko luzera eta 40 metroko zabalera du eta ‘Oumuamua izenarekin bataiatu dute astronomoek (hawaiieraz, “mezularia”). Juanma Gallego kazetariak aurkeztu digu objektu astronomiko hau Berrian: Izarrarteko opari bitxia. Eta Gorka Zozaia kimikariak ere xehetasunak eskaini dizkigu Gaur 8 gehigarrian: Lehenik heldu zen mezularia.

Biologia

Ficus da pikondoaren latinezko izena; euskaraz “piku” deritzo jatekoari ere, eta ohi bezala, pikondoa da zuhaitza. Erlijio batzuetan sakratua da zuhaitz hau, madarikatua beste batzuetan. Pikua ez da fruitu bat: errezeptakulu bat da, alegia infloreszentzia bat, lore paketatuak dituena. Gure pikondo arruntek Agaonidade familiako liztor espezie jakin batekin koeboluzionatu dute. Asoziazio horiek gutxienez duela 80 miloi urte hasi ziren: liztorrak pikondoko loreak polinizatzen ditu, eta pikuek liztorrei babesteko tokia eskaintzen die. Xehetasun guztiak Juan Ignacio Pérez biologoaren eskutik: Zuhaitz sakratua, zuhaitz madarikatua.

«Fugu jan nahi dut, baina ez dut hil nahi»: abesti japoniar zahar baten hitzak dira. Fugu, Europan puxika arraina izenez ezagutzen dugunari deitzen diote eta japoniarrek. Ondo baino hobeto dakite japoniarrek fugu arraina jatea oso arriskutsua dela. Fuguren ehunetan dagoen toxina bat da honen errudun, tetrodotoxina (TTX) du izena eta gizakietan hilkorra da intoxikazio sintomak agertzen diren kasu guztien %60an. Hala ere, japoniar gehienek (eta guk geuk ere ez) ez dakite zein garrantzitsua izan den tetrodotoxina neurozientzien alorrean. Garrantzi honen zergatia azaldu digute Juan Ignacio Pérez Iglesias eta Miren Beto Urrutia biologoek: ‘Fugu wa kuitashii, inochi wa oshishii’.

Gure garuna 85.000 neuronaz osatutako organoa da. Egunero berritzen da neurona berriak ekoiztuz hil direnak ordezkatzeko. Gutxi gorabehera 1.400 neurona berri ditugu egunero baina ekoizpen-abiadura mantsotu egiten da adinak aurrera egin ahala. Garunak ez du atsedenik hartzen, ezta lotan gaudenean, izan ere, hari kateatuta gaude, beharrezkoa baitugu berau bizitzeko. Josu Lopez-Gazpio kimikariak argi azaltzen digu Tolosaldeko atarian: Zurentzat, inoiz irakurriko ez baduzu ere.

Fisika

Ruth Lazkoz fisikaria da eta egun energia iluna aztertzen dihardu UPV/EHUko Fisika Teoriko sailean. Unai Brea kazetariak elkarrizketatu du Argia aldizkarirako haren ikerketaz jakiteko. Izan ere, Einsteinen ekuazioak berridazten ari da ikertzailea, hortik aterako den eredu berriarekin energia iluna ondo ezkontzen ote den ikusteko. Horrez gain, bestelako arloez ere mintzatu da ikertzailea, esaterako, zientzialariei egiten zientzialarien lana ebaluatzeko moduaz. Elkarrizketa osoa Argian: “Zerbait ez ulertzea da zientzia egiteko behar den lehenbiziko gauza”.

Neurozientzia

Sinestuna zara ala fedegabea? Lehena baldin bazara, ba al dakizu zergatik sinesten duzun? Zerk darama gizakia sinesmen erlijiosoa garatzera? Zientzia abiapuntutzat hartuta, Juan Ignacio Pérez biologoak esaten digu bi lerro garatu direla galderoi azalpen bat emateko. Batek dioenez, erlijioren bat edo beste izatea, edo batere ez izatea, heziketa jasotzen dugun inguruaren araberakoa izango da. Besteak, aldiz, uste du sinesmen erlijiosoak eta erlijioak existitzearen arrazoia dela gizakioi denboran zehar biziraun eta betikotzen lagundu digutela. Eta bi azalpenak kontuan izanda, orain, esaguzue: Sinestekoa jaioak al gara?

Paleontologia

Dinosauroek egun guretzako ezagunak diren bizkarroiak izan zituzten ere, odola zurrupatzen zieten akaroak: kaparrak. Ondorio hori jakinarazi du Espainiako Geologia eta Meatzaritza Institutuko eta Bartzelonako Unibertsitateko ikertzaileekin osatutako ikertalde batek. Birmanian aurkitutako anbar fosil batean kapar bat eta dinosauro baten luma batera ageri dira, duela 100 mila urte akaroen eta dinosauroen artean izandako parasitismoaren adibide. Bigarren ale batean odola xurgatu berri zuen kaparra ageri da ere. Aurkikuntza honen datu guztiak Juanma Gallegoren eskutik: Dinosauroek ere kaparrak zituzten.

Teknologia

Oinarri genetikoa duen asaldura da daltonismoa eta X kromosoma akastun batez bitartez jasotzen dute, batez ere gizonek. Horren eraginez daltonikoek ezin dituzte koloreak besteok bezala antzeman. Egun, kalkuluen arabera, Europan gizonezkoen %8ak ditu ikusmenarekin arazoak eta andrazkoen %1ak. Baina, harrigarria badirudi, askok ez dakite arazo horiek dituztenik ere. Daltonismoa bezalako arazoei aurre egiteko Samsung etxeak SeeColors aplikazioa garatu du. Aplikazioak kolorea antzemateko arazoak diagnostikatzen ditu eta QLED (Quantum Dot Light Emitting Diode) telebisten koloreak egokitzen ditu erabiltzaile bakoitzaren beharretara. Aplikazioaren nondik norakoak Sustatun eman dizkigute asteon: Daltonikoentzat APP bat garatu du Samsungek, telebista euren ikusmenera egokitzeko.

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

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Egileaz: Uxune Martinez, (@UxuneM) Euskampus Fundazioko Kultura Zientifikoko eta Berrikuntza Unitateko Zabalkunde Zientifikorako arduraduna da eta Zientzia Kaiera blogeko editorea.

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En #Naukas17 nadie tuvo que hacer cola desde el día anterior para poder conseguir asiento. Ni nadie se quedó fuera… 2017 fue el año de la mudanza al gran Auditorium del Palacio Euskalduna, con más de 2000 plazas. Los días 15 y 16 de septiembre la gente lo llenó para un maratón de ciencia y humor.

Daniel Marín, una de las referencias internacionales para la divulgación de la exploración espacial en español, apoyándose en una imponente colección de imágenes reales, nos narra la aventura de la misión Cassini-Huygens, que llegó a Saturno, para quedarse, en 2004.

Daniel Marín: Algo se muere en el alma cuando una sonda se va

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

El artículo Naukas Bilbao 2017 – Daniel Marín: Algo se muere en el alma cuando una sonda se va se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Juan Ignacio Pérez Iglesias Zein da sinesmen erlijiosoen jatorria? Zein da horiek izatearen arrazoia? Sinesmen erlijiosoak izatea gure burmuinaren egiturari atxikita al dago? Berezkoak al ditugu? Zein funtzio betetzen dute?

Irudia: Gauza bat da zergatik sinesten duen edo ez duen sinesten jendeak jainkoarengan, eta beste gauza bat da sinesmen hori benetakoa ala faltsua den.

Galdera horiei ondo bereizitako bi erantzun eman izan zaizkie, baina defendatzaile batzuen arabera, ez dira elkarren aurkakoak. Batzuek diote gizakiok naturaz gaindiko izakietan sinesteko aldez aurretiko joera bat dugula; existitzen den guztiak helburu eta diseinu bat duela eta jainkotasun bat (edo gehiago) badela sinestekoa, alegia. Tesi hori hainbat azterketaren emaitzetan oinarritzen da, bereziki, haur txikiekin egindakoetan. Horiek erakusten dute hainbat estimulu eta galderari emandako erantzunen arabera, osagai horiek dituzten “sorta” moduko bat daukagula buruan. Antza denez, “sorta” hori oso lotuta dago kausa-eragin harremanen zentzu bereziki garatu batekin. Erlijioren bat edo beste izatea, edo batere ez izatea, heziketa jasotzen dugun inguruaren araberakoa izango da. Tesi hori sustatzen dutenen arabera, sinesmen erlijiosoak gure burmuinaren funtzionatzeko moduaren azpiproduktu bat izango lirateke. Hau da, beste sinesmen mota batzuk ahalbidetzen dituzten isuri kognitiboekin gertatzen denaren antzeko fenomeno bat da. Horrela izanik, espezie gisa hain arrakasta handia lortzera eraman gaituzten gaitasun kognitiboetako batzuek naturaz gaindiko pentsamendurako joera izaten lagunduko lukete.

Beste argudioaren arabera, sinesmen erlijiosoak eta erlijioak existitzearen arrazoia zera da: gizakioi denboran zehar biziraun eta betikotzen lagundu digutela. Hau da, egokitzen laguntzeko balio izan dutela. Hori gerta daiteke, esaterako, erlijio batean partekatutako balio sistemak taldea kohesionatuago mantentzen laguntzen duelako, eta horrek epe luzera arrakasta izatea eta irautea dakarrelako. Ideia horren defendatzaile batzuek uste dute horizontalki (belaunaldi bereko kideen artean) zein bertikalki (belaunaldi batetik bestera, gizarte batean) transmititzen diren elementu kulturalak direla sinesmen-sistemak [1].

Hasieran esan bezala, pentsamendu-ildo biak ez dira zertan elkarren aurkakotzat hartu behar. Uste hori dutenen arabera, bereizi beharra dago: batetik, berehalako arrazoia, hau da, sinesmen erlijiosoetarako (beste ezaugarri kognitibo batzuen azpiproduktuak izan arren) oinarri neurologiko bat egotea (hard-wired); eta, bestetik, egokitzeko balioarekin erlazionatutako arrazoia. Beste era batera esanda, erlijioak arrazoi batengatik sortuko ziren, baina beste arrazoi batengatik izan dute arrakasta, iraun dute eta hedatu dira. David S. Wilson eta Richard Dawkins eboluzio-biologoek eta Robin Dunbar antropologak esaterako, uste dute ikuspuntu biak guztiz bateragarriak direla.

Eta, noski, gauza bat da zergatik sinesten duen edo ez duen sinesten jendeak jainkoarengan, eta beste gauza bat da sinesmen hori benetakoa ala faltsua den. Bi gai independente dira, ematen ez badu ere.

Oharrak:

[1] Coventry eta Oxfordeko unibertsitateetako (Erresuma Batua) neurologoek eta filosofoek egindako ikerketa berri baten emaitzak adierazi dute erlijio sinesmenak ez daudela intuizioari edo pentsamendu arrazionalari lotuta. Ikertzaileen arabera, sinesten duguna batez ere hezkuntza eta gizarte faktoreetan oinarritzen da, eta ez pentsamendu intuitibo edo analitiko bezalako estilo kognitiboetan. Xehetasun gehiago: Ez omen gara sinisteko jaioak artikuluan.

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Egileaz: Juan Ignacio Pérez Iglesias (@Uhandrea) UPV/EHUko Fisiologiako katedraduna da eta Kultura Zientifikoko Katedraren arduraduna.

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El pasado noviembre superamos los 7.500 millones de habitantes en la Tierra. Mucho se ha hablado sobre el gran crecimiento de la población de las últimas décadas. El consenso es claro, pese a que la tasa de natalidad mundial está en los niveles más bajos de la historia de la humanidad, la tasa de mortalidad está en niveles aún más bajos. Aquí no queda más que dar las gracias a los grandes avances de la ciencia y la medicina, que ha permitido reducir la mortalidad infantil y alargar la esperanza de vida al nacer hasta más superar los 70 años (de media mundial).

Pero este dulce momento no ha sido siempre así. En tiempos pasados las tasas de natalidad estaban disparados, pero la gran mortalidad infantil a causa de razones de lo más variadas impedía que la población creciese de la forma que lo hace actualmente. Y, con tanta gente naciendo y muriendo a lo largo de milenios, ¿cuánta gente ha poblado la Tierra a lo largo de la historia?[1]

En todo momento hay que dejar claro es que esto es un juego de números para intentar encontrar una cifra más o menos válida. Como siempre que se juega a los grandes cálculos, hay que establecer varias hipótesis que nos limitan tomar estos datos como ciertos, pero sí que nos permiten hacernos a una idea de las cifras que podemos manejar.

Lo primero es establecer el punto de partida. Los registros arqueológicos y paleontológicos nos han permitido conocer una gran cantidad de especies de homínidos que poblaron la Tierra antes que nosotros. Como bien es sabido, algunos de estos homínidos pueden considerarse antepasados directos de nosotros, pero una gran mayoría pertenecen a ramas hoy extintas. Para facilitar los cálculos, nos centraremos únicamente en el Homo sapiens moderno, para lo que podemos poner el punto de partida hace unos 50.000 años, momento en el que se considera que el Homo sapiens sale de África.

Miguelón y Lucy, muy a nuestro pesar, se quedan fuera de la lista.[2]

El segundo paso es determinar la cantidad de población que se estima que existía en la tierra desde el 50.000 B.P. hasta la actualidad. Aquí los registros son nulos, por lo que sólo nos quedan estimaciones de lo más burdas, especialmente para los primeros momentos del Homo sapiens moderno.

Expansión del Homo sapiens

En torno al año 8.000 B.P., varias fuentes coinciden en situar la población mundial en torno a los 5 millones de habitantes, donde prácticamente la totalidad de la Tierra estaba ya habitada y además existía un poblamiento relativamente estable. Para llegar a esta cifra, lo lógico es establecer un crecimiento sostenido desde un número inicial de 0 ó 2.[3]

En el año 1 ya no existe tanto consenso. El Population Reference Bureau estima una población de 300 millones de habitantes, basándose en la hipótesis de que el Imperio Romano tenía una población de unos 40 ó 50 millones y que Asia era ya entonces la zona más poblada del mundo. Las estimaciones de otras fuentes varían desde los 170 millones de habitantes hasta más de 500 millones.

A partir de este momento, pese a no tener aún registros históricos fiables, sí que tenemos más información que pueden facilitar la estimación de los datos de población mundial, cosa que queda contrastada por la poca diferencia entre las estimaciones de distintas fuentes. Para facilitar los cálculos, nos quedaremos de nuevo con los datos del Population Reference Bureau.

El tercer paso, y seguramente el más determinante de todos, es determinar qué tasa de natalidad[4] hubo desde el momento inicial hasta la actualidad. Para esto tenemos que inventarnos cuál pudo ser la tasa de mortalidad infantil[5] a la que se enfrentaron nuestros antepasados. Sabemos que tenía que ser elevada, así que estimar que la mitad de los niños que nacían morían antes del año no es descabellado. Lo que es difícil es establecer si esta mortalidad infantil no fue mayor en grupos de cazadores recolectores, ya que un niño más sin suficientes recursos para el sustento podría ser un problema de que era necesario deshacerse si no era esencial para mantener el futuro del grupo.

Asumiendo que la mortalidad infantil no fue mayor de 500 por cada 1.000, sabiendo que la esperanza de vida rondaba los 10 – 12 años en la Edad de Bronce y Edad de Hierro, podemos determinar que una tasa de natalidad de 80 por cada 1.000 habitantes era la necesaria para garantizar el reemplazo de población y un leve crecimiento de la misma que permita casar con las estimaciones de población puestas anteriormente.

A partir de la Baja Edad Media, las condiciones fueron poco a poco mejorando, mejorando los datos de mortalidad infantil y requiriendo una menor tasa de natalidad para garantizar el reemplazo poblacional. Sin embargo, no sería hasta la invención de la leche pasteurizada y los grandes avances de la medicina cuando la mortalidad infantil disminuiría de forma acusada, comenzando con la gran explosión de población mundial.

Así que, teniendo en cuenta el punto de partida, las estimaciones de población en momentos concretos del estudio y la tasa de natalidad durante los distintos periodos, nos quedaría una tabla como la siguiente.

Datos del Population Reference Bureau

Estas estimaciones que os presento fueron realizadas por Carl Haub[6], trabajador del Population Reference Bureau. Según ellas, en el año 2011, en la Tierra ya habían nacido más de 107.000 millones de personas. O lo que es lo mismo: En la actualidad viven en la Tierra un 6% – 7% de las personas que alguna vez han estado vivas.

Para finalizar, recordar algo que ya se ha dicho más arriba: Estos cálculos, si bien se basan en distintos estudios y datos aportados por la ciencia, necesitan de varias suposiciones que a día de hoy no se pueden mostrar como ciertas. Por ello las estimaciones son burdas, pero no absurdas.

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

Notas del autor:

[1] Historia y prehistoria, ya que en este caso la división por aparición de la escritura no procede.

[2] Miguelón es un ejemplar de Homo heidelbergensis hallado en Atapuerca y datado hace 300.000 años. Lucy por su parte es un ejemplar de Australopithecus afarensis hallado en Hadar (Etiopía) y datado hace 3,2 millones de años.

[3] Este número deja semblanzas de Adán y Eva, pero simplemente es necesario desde un punto de vista matemático para poder realizar los cálculos. El número inicial se puede considerar un error de partida necesario.

[4] La tasa de natalidad se calcula como el número total de nacimientos por cada mil habitantes.

[5] La tasa de mortalidad infantil se calcula como el número de muertos por cada mil nacidos a lo largo del primer año de vida.

[6] How Many People Have Ever Lived on Earth?

El artículo ¿Cuánta gente ha vivido en la Tierra? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Tumore baten garapenean zerikusi zuzena dute geneen mutazioek. Tumore bat garatzen den heinean mutazioak ere metatu egiten dira. Eta, bitxia badirudi ere, mutazio hauek abantailak eman diezaiekete proteinei. Esaterako, mutazioek proteinen funtzioa aldatu eta gainontzekoei baino hazteko abantaila gehiago eman ahal dizkiete tumore-zelulei.

Nola egin aurre honako mutazioei? Zer nolako terapiak erabiltzen dira tumoreak desagerrarazteko asmoz? Galdera hauei erantzun bat emateko UPV/EHUko Medikuntza eta Fakultateko Josean Rodriguez irakaslearengana hurbildu gara. Josean Rodriguez Minbiziaren Biologia Molekularra ikerketa-taldeko kidea da eta hauen ikerketa-lerroa minbiziaren aurkako terapia zuzenduen arloan kokatzen da. Itu terapeutiko berriak aurkitzea, eta beraien funtzioa hobeto ulertzea ezinbestekoa da tumoreen aurkako terapia zuzenduen arloan. Horretarako, minbiziaren sorreran parte hartzen duten prozesu molekularrak ezagutzea eta aztertzea beharrezkoa da.

‘Zientzialari’ izeneko atal honen bitartez zientziaren oinarrizko kontzeptuak azaldu nahi ditugu euskal ikertzaileen laguntzarekin.

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Soy más de turrón blando que de turrón duro. Aunque reconozco que con un pedazo tengo más que suficiente, incluso si es de calidad suprema. Realmente no hay grandes diferencias entre uno y otro, ni nutricionales ni de fabricación.

El turrón de Jijona y el turrón de Alicante tienen denominación de origen. Cuando no la tienen se llaman turrón blando y turrón duro respectivamente. Ambos están compuestos exclusivamente por almendras tostadas, miel, azúcar y clara de huevo. Las calidades varían en función de la cantidad de almendra. Así, la calidad suprema contiene un 60% de almendra, la calidad extra un 50%, la calidad estándar un 40% y la calidad popular un 30%.

• El valor nutricional del turrón

Ambos turrones son ricos en proteínas de alto valor biológico, provenientes del huevo y de las almendras: contienen 7 de los 9 aminoácidos esenciales. También son ricos en ácido fólico y en vitamina E.

Estos turrones contienen mucha grasa: alrededor de 30 g por cada 100 g de turrón. Pero, como la grasa proviene exclusivamente de la almendra, tiene un buen perfil lipídico. Sólo entre 2 y 3 g son grasas saturadas, naturalmente presentes en las almendras. Contiene ácidos grasos insaturados que también encontramos en el aceite de oliva, como el ácido linoleico y linolénico.

La cantidad de azúcar oscila entre los 40 y los 50 g por cada 100g de turrón, por lo que nutricionalmente son alimentos superfluos. Cualquier bondad que pudiésemos atribuir a las almendras queda ensombrecida por el elevado contenido en azúcar que poseen. A estas alturas nadie duda de que los turrones son alimentos que consumimos sólo por placer, nunca por cuestión de salud.

• La ciencia de la fabricación del turrón

El primer paso para fabricar ambos turrones consiste en tostar las almendras. Esto se hace en hornos rotatorios esféricos durante 45-50 min. Cuando se tuestan las almendras se generan más de 50 compuestos diferentes, entre ellos cetonas, aldehídos, pirazinas, alcoholes, hidrocarburos aromáticos, furanos, pirroles, terpenos e hidrocarburos lineales. Las pirazinas, junto con los furanos y los pirroles, contribuyen significativamente al característico aroma tostado de la almendra. Los procesos químicos que suceden son muy complejos, tanto es así que todavía no se han determinado todos los compuestos volátiles que se producen durante el tueste.

Aparte se prepara el caramelo en una malaxadora, que es como una olla con una pala mezcladora. El caramelo se hace con miel, azúcar y agua. Los turrones de más calidad contienen más miel que azúcar. La mezcla se hace en caliente para aumentar la miscibilidad del azúcar y favorecer las reacciones de caramelización.

La caramelización es un proceso químico complejo mediante el cual se produce la oxidación de los azúcares, la fragmentación de la sacarosa, la condensación y deshidratación de los azúcares, etc. dando como resultado el sabor acaramelado, el color dorado y la formación de varios compuestos volátiles que dan ese olor característico a caramelo caliente. La caramelización sucede en el azúcar y en la miel. No olvidemos que la miel es 80% azúcar.

Cuando la mezcla de la miel y el azúcar es homogénea, se añade la clara de huevo. La clara de huevo tiene varias funciones: blanquea el caramelo, le da textura y volumen, aglutina todos los ingredientes del turrón y evita que se formen cristales de azúcar.

La clara del huevo es traslúcida, sin embargo, cuando la calentamos o la agitamos, las proteínas pierden el orden interno y se convierten en un entramado amorfo. A esto se le llama desnaturalización. Cuando esto sucede, ni siquiera la luz es capaz de atravesar ese caos proteico y por eso se vuelve de color blanco. Si seguimos batiendo, esas proteínas desnaturalizadas comienzan a coagular, a formar agregados de proteínas con una nueva estructura que es capaz de almacenar aire en su interior. Esto es lo que da textura y volumen al caramelo.

La clara de huevo funciona como aglutinante. Esto quiere decir que funciona como un pegamento, haciendo que los diferentes ingredientes se adhieran entre sí. También por esto es anticristalizante, es decir que, aunque haya alta concentración de azúcar, evita que éste forme cristales cuando la mezcla se enfríe.

Esta mezcla se sigue agitando hasta que alcanza el «punto de melero» o «punto de garguirol». Esto significa que cuando coges una pequeña porción de mezcla, ésta se solidifica en segundos y se rompe con un leve golpe; y al morderla se resquebraja sin pegarse a los dientes.

Cuando esta mezcla está en su punto, se le añade la almendra tostada y se mezcla bien con unas palas.

Tras este último paso, el turrón de Alicante y el de Jijona toman caminos diferentes. Por una parte, el turrón de Alicante se divide en bloques, se introduce en moldes cubiertos de oblea para que no se pegue y se prensa a mano hasta que queda con el menor número de imperfecciones. Finalmente, se cortan los bloques en tabletas y se envasan para su distribución.

Para el turrón de Jijona, la pasta caliente formada por las almendras y el caramelo se extiende sobre bandejas y se deja enfriar hasta que endurece. Estas placas se introducen en un molino de piedra, generalmente junto a más cantidad de almendras tostadas ya molidas. Todo esto se muele finamente y se bate hasta que quede una pasta homogénea, sin granos apreciables a simple vista.

Esta mezcla se lleva al boixet. El boixet es como un gran mortero caliente automatizado que permite alcanzar la cremosidad óptima. Una vez alcanzada, la pasta se vierte en unos moldes y se deja reposar durante 24 horas. Estos moldes son porosos, de forma que durante ese tiempo el turrón va exudando parte del aceite de las almendras. Una vez terminado este proceso, se desmolda, se corta en tabletas y se envasa.

Tanto el turrón de Jijona como el de Alicante, a menudo se envasan al vacío para que duren al menos un año.

• Sí, sí, el turrón caduca

La vida útil del turrón depende sobre todo de la variedad. Según la calidad del envasado, rondará los 12-18 meses tras su fabricación. El turrón de Jijona dura más que el de Alicante, porque el aceite de la almendra impregna toda la tableta y favorece su conservación. Mas allá de la fecha de caducidad podría ser peligroso consumirlo, principalmente porque la grasa se enrancia.

• Vuelve a casa, vuelve por Navidad

Lo interesante del turrón es su valor gastronómico, cultural y tradicional. Como cualquier alimento propio de una época del año, tiene ese algo de ritual que nos conquista y que lo convierten en parte fundamental de la ceremonia de estas fiestas.

La ciencia que hay tras él también nos hace entender gran parte de su atractivo culinario. Aun así, el turrón es un dulce altamente calórico y atiborrado de azúcar y, como tal, ningún nutricionista te recomendará consumirlo a lo largo de todo el año ni lo incluiría dentro de una dieta saludable.

Así que, tanto por conservar lo especial del ritual gastronómico navideño, como por salud, si el turrón vuelve a casa, que sólo vuelva por Navidad.

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

El artículo El buen turrón tiene su ciencia se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Juan Ignacio Pérez eta Miren Bego Urrutia Defentsak eta erasoak

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«Hiru lagun hil ziren atzo, muskulu-paralisi orokorraren ondorioz. Etxean “fugu” plater bat jan ondoren gertatu zen ezbeharra».

Hori bezalako prentsa titularra askotan irakur daiteke Japoniako egunkarietan. Ez dira gutxi (100 eta 200 artean zenbait neurketa kontserbadoreren arabera) urtero elikatze-intoxikazio bitxi baten ondorioz hiltzen diren japoniarrak.

1. irudia: Puxika arraina jateagatik 100-200 pertsona hitzen dira urtero Japonian.

Intoxikazioa sortzen duen janaria ez dago egoera txarrean, eta ez dagokio marea gorrien moduko gertaera bati. Hau desberdina da; errua ez da janari ustelduarena ez eta mikroalga pozoitsu batena ere. Intoxikazioaren errua arrain bitxi bat da, Europan puxika-arraina izenaz ezagutzen dugun arraina, eta japoniarrek fugu deitzen dutena hain justu.

Puxika-arrainaren toxizitatea ekialdeko herrietan betidanik ezagutu badute ere, James Cook kapitain britainiarrak eman zuen lehen erreferentzietako bat Mendebaldeko jendearentzat, 1744an. Kaledonia Berrian ainguratua zegoelarik, puxika-arrain bat eraman zuten itsasontzira eta eskifaiako naturalistari eman zioten aztertu eta deskriba zezan. Hainbeste denbora eman zuen arraina aztertzen, ezin izan baitzuten arrain osoa afari baterako prestatu; baina gibelaren zati txiki bat geratu zitzaien. Cookek, gibela jateagatik gertatu zitzaiena idatzi zuen:

About three to four o’clock in the morning we were seized with most extraordinary weakness in all our limbs attended with numbness of sensation… We each took a vomit and after that a sweat gave great relief. In the morning one of the pigs which had eaten the entrails was found dead.

«Goizeko hirurak edo laurak aldera, ahulezia ikaragarri batek harrapatu gintuen, gorputz-adar guztiak ahuldu zizkiguna… Goitik botaka hasi ginen denak, eta horren ondoren, izerdi hotz batek arintze ederra eman zigun. Egunsentian, erraiak jan zituen txerrietako bat hilik aurkitu zuten.»

Egoera normalean, puxika-arrainak ez du itxura berezirik, baina mehatxupean dagoenean puztu egiten da eta itxura esferikoa hartzen. Handiagoa dela dirudi, eta horrela beldurtu nahi ditu hurbiltzen zaizkion harrapariak. Horregatik du izen hori, puxika baten antza hartzen duelako.

2. irudia: ‘Arothron meleagris‘ puxika arraina.

Baina hori ez da puxika-arrainak duen defentsarako jokabide edo modu bakarra. Izan ere, ezusteko galantarekin topa daitezke puxika-arrainaren itxuragatik beldurtu ez diren animaliak. Halaxe da, bai, zeren ehunetan daukan toxina batek muskulu-paralisia eragiten baitio zorigaiztoko harrapariari: hil egiten du, izan ere. Toxina hiltzaile horrek tetrodotoxina (TTX) izena du eta gizakietan heriotza dakar intoxikazio-sintomak agertzen diren kasu guztien %60an.

Baina, nola liteke horren arriskutsua den arraina jatea? Edonork egiten du galdera hori. Eta erantzuna bistakoa da: japoniarrentzat puxika-arraina oso gozoa da, dagoen janaririk preziatuena seguru asko ere. Urtero 10.000 tona saltzen dira Japonian, eta janaririk garestienetakoa da. Horren arriskutsua da puxika-arraina jatea, non Japoniako historiaren zenbait alditan debekaturik egon baita; halaxe gertatu zen Erdi Aroan, Tokugawa Shogun aldian, bai eta Meiji aldian (1868-1912) ere. Eta gaur hertsiki arautua dago puxika-arrainaren kontsumoa; baimen berezia duten 1.500 jatetxetan bakarrik jan daiteke, eta jatetxe horietan prestakuntza berezia duten sukaldari batzuek prestatu behar dute. Prestatu ahal izateko baimena lortzeko, proba bat gainditu behar dute sukaldariek, baina proba egitera aurkezten direnen % 25ek baino ez du gainditzen. Oso zaila da, beraz, puxika-arraina prestatu ahal izateko baimena lortzea.

3. irudia: Fugu sashimi platerra.

Jatetxeetan sukaldari gaituek prestatzen dute, baina Japonian kontsumitzen den puxika-arrainaren zati handi bat herritarren etxeetan kontsumitzen da, eta herritarrak eurak dira arraina prestatzen dutenak. Gainera, hainbat jatetxetan bezero “bereziei” debekaturiko organoak ere prestatu eta zerbitzatzen dizkiete. “Japoniako Altxorra” izeneko tituluaren jabea zen Mitsugoro Bando VIII aktore ospetsua hil egin zen 1975ean puxika-arrainaren lau platerkada gibel jan ondoren. Zeresanik ez dago gibela zerbitzatzea guztiz galarazita dagoela, tetrodotoxinaren kontzentrazioa oso altua baita organo horretan. Izatez, gibela, emearen gonada eta larruazala dira toxinaren kontzentrazio altuenak dituzten organoak.

Tetrodotoxinak nerbio-sisteman du eragina, neuronak nerbio-bulkada hedatzeko ezgaitzen baititu. Zelulen mintza elektrikoki polarizatuta dago, karga elektrikoa duten ioi jakin batzuen kontzentrazioak desberdinak direlako kanpoko eta barneko aldeetan. Bada, neuronaren punta batetik bestera hedatzen den polaritate horren aldaketa da nerbio-bulkada, eta mintzean zehar gertatzen diren sodio- eta potasio-mugimenduek sortzen dute aldaketa hori. Sodio- eta potasio-ioiak kanalen bitartez igaro daitezke mintzaren alde batetik bestera. Eta hortxe du tetrodotoxinak eragina, sodio-kanala blokeatuz, ioi horren mugimendua ezintzen baitu. Ioi-mugimendurik gabe ezin daiteke mintzaren polaritate elektrikoa aldatu eta, beraz, nerbio-bulkada gelditu egiten da.

Dirudienez, arrainaren ehunetan bizi diren bakterio sinbiontikoek sortzen dute tetrodotoxina; hau da, ez dute arrainaren ehunek ekoizten. Eta, noski, toxinak ez du inolako eraginik puxika-arrainaren neuronetan, neurona horien sodio-kanalak ez baitira blokeatzen tetrodotoxinaren eraginez.

Fugu wa kuitashii, inochi wa oshishii «fugu jan nahi dut, baina ez dut hil nahi»: abesti japoniar zahar baten hitzak dira. Ondo dakite japoniarrek fugua jatea zein arriskutsua den, baina, seguru asko, japoniar gehienek ez dakite zein garrantzitsua izan den tetrodotoxina neurozientzien alorrean. Bestelako teknikekin batera, tetrodotoxinaren erabilerari esker dakigu nerbio-bulkadaren oinarriei buruz dakigunaren zati esanguratsu bat. Izan ere, kanal jakin batzuk blokeatzen dituzten toxinak erabiliz aztertu ahal izan dira mintzean zehar gertatzen diren ioi-mugimenduak eta ioi-mugimendu horien ondorioz gertatzen diren polaritate-aldaketak. Beraz, neurozientziek aurrera egin dute eragin hilgarria duen gai toxiko natural bati esker. Eta denok dakigu zein garrantzitsuak diren neurozientziei buruzko jakintzak giza osasun eta ongizaterako. Zelako paradoxa!

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

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

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Según cuenta la leyenda, mientras Alejandro Magno (356 – 323 a.c.), rey de Macedonia y de los griegos, se encontraba conquistando el Imperio Persa, llegó a Gordion, capital del reino de Frigia, que formaba parte del Imperio Persa. El nombre de la capital se debía a su rey Gordio (padre del rey Midas, el que transformaba en oro todo lo que tocaba). Parece ser que en el templo de Zeus, situado en la acrópolis de Gordion, se encontraba un carro que estaba atado a un yugo mediante un complicadísimo nudo. Según las creencias de Frigia, un antiguo oráculo estableció que aquel que consiguiese deshacer el nudo se convertiría en el Rey de Frigia, y se le abrirían las puertas de toda Asia.

Alejandro Magno se vio atraído por la leyenda e intentó beneficiarse de las creencias locales desatando el nudo gordiano, sin embargo, este era muy intrincado y se le resistía. Por este motivo, el general mecedonio tomó una solución radical, sacó su espada y con ella cortó el nudo. Se cuenta que esa noche hubo una gran tormenta de rayos, lo que se interpretó como que el propio dios Zeus estaba de acuerdo con aquella solución, y Alejandro afirmó que “¡Es lo mismo cortarlo que desatarlo!” Por cierto, en once años Alejandro Magno conquistó todo el oriente… su imperio se extendió desde Grecia y Egipto hasta el valle del rio Indo.

“Alejandro cortando el nudo gordiano”, de Jean-Simon Berthélemy (1743–1811). Wikimedia

El lema de Fernando el Católico “Tanto monta” hace referencia a esta leyenda, “lo mismo da [tanto monta] cortarlo que desatarlo”, por eso está asociado a un yugo y a un nudo cortado, que aparecerán después en el escudo, junto a las flechas.

Yugo y nudo gordiano cortado, con el lema “tanto monta”, como emblema de Fernando II de Aragón en la techumbre de una de las estancias del palacio de los Reyes Católicos de la Aljafería de Zaragoza, 1488-1492. Wikimedia

La expresión “nudo gordiano” acabó incorporándose al lenguaje ordinario como una metáfora de un problema irresoluble, deshacer un nudo “imposible”, y que en ocasiones puede superarse cambiando el marco de pensamiento. En consecuencia, esta expresión también aparece reflejada en la literatura. Un ejemplo es La vida de Enrique V (1600), de William Shakespeare. Hablando Canterbury del rey dirá…

“CANTERBURY:

Basta oírlo razonar en teología para que,

lleno de admiración, uno desee en lo profundo

que el rey se convierta en prelado;

basta oírlo discutir asuntos de bien común

para afirmar que nunca estudió otra cosa;

escucharlo hablar de guerra es como oír

una batalla temible vuelta música;

si pasa a cualquier cuestión política,

desatará el nudo gordiano con tanta facilidad

como su jarretera: porque cuando habla,

el aire, ese libertino leve, permanece inmóvil,

y el mudo asombro acecha en los oídos de los hombres

para captar sus frases dulces e impregnadas de miel…”

O también se menciona en un par de ocasiones en Segunda parte del ingenioso caballero don Quijote de la Mancha (1615), de Miguel de Cervantes.

Portada del disco “Gordian Knot” (1999) del grupo de rock progresivo del mismo nombre

En mi anterior entrada del Cuaderno de Cultura Científica, La artista Anni Albers, The Walking Dead y la teoría de nudos, habíamos explicado qué es la teoría de nudos y que su principal problema es la clasificación topológica de los nudos, el cual incluye el problema de reconocimiento, es decir, determinar cuándo dos nudos son equivalentes (iguales desde el punto de vista topológico), para lo cual se introducen diferentes invariantes de los nudos.

Recordemos que los invariantes son objetos (por ejemplo, un número, un polinomio o un grupo algebraico) o propiedades (como la tricoloreabilidad) de un nudo, que tienen el mismo valor para todos los nudos equivalentes. En consecuencia, si un invariante es distinto para dos nudos, estos no pueden ser equivalentes. En la entrada La artista Anni Albers, The Walking Dead y la teoría de nudos se vieron algunos ejemplos de invariantes de los nudos, como la quiralidad, la tricoloreabilidad y el número mínimo de cruces.

En esta entrada de la sección Matemoción Cuaderno de Cultura Científica se van a analizar otros dos invariantes de la teoría de nudos, el número gordiano y el índice poligonal. El primero tiene que ver con la historia del nudo gordiano que acabamos de contar. El “número gordiano de un nudo” es el mínimo número de cruces que hay que cambiar en un nudo para deshacerlo, para obtener el nudo trivial.

Más concretamente, dado un nudo N, se dice que el número gordiano de N es n, y se denota u(N) = n (la u viene del inglés unknotting number, que es otro de los nombres que recibe), si existe un diagrama D del nudo N tal que si se cambian n cruces del mismo, el nuevo diagrama obtenido es equivalente al trivial, y no existe ningún otro diagrama D’ del nudo N tal que con menos cambios que n se obtenga un diagrama equivalente al trivial. Este es un invariante, es decir, para cualesquiera dos nudos equivalentes N1 y N2, su número gordiano es el mismo, u(N1) = u(N2).

El número gordiano del nudo de trébol es igual a 1, como se muestra en la siguiente imagen, puesto que si se cambia uno de los cruces se obtiene el no-nudo.

Si se cambia el cruce marcado en el nudo de trébol, el nuevo diagrama puede transformarse mediante los movimientos de Reidemeinster en el nudo trivial

De igual forma puede verse que el nudo del ocho también tiene número gordiano igual a 1, y para los demás nudos de la clasificación de los nudos con mínimo número de cruces menor o igual que 7 (más abajo también aparecen), que vimos en la anterior entrada, es:

Veamos una sencilla aplicación de este invariante. Por ejemplo, los dos nudos que existen con número mínimo de cruces igual a 5, son ambos no tricoloreables, como se puede observar fácilmente (véanse las imágenes de abajo), además no son anfiquerales. Sin embargo, el primero, 51, que se conoce con los nombres de nudo de cinco lóbulos, nudo pentagrama o nudo sello de Salomón, tiene número gordiano igual a 2, mientras que el segundo, 52, conocido como nudo con tres retorcimientos, tiene numero gordiano igual a 1. Luego ambos nudos no son equivalentes, no son el mismo desde un punto de vista topológico.

El nudo de cinco lóbulos no es tricoloreable, además, si cambiamos uno de los cruces (por simetría da igual cuál de ellos) queda el nudo de trébol, que necesita cambiar otro cruce para desatarlo, luego u(51) = 2

El nudo de tres retorcimientos es no tricoloreable y si cambiamos el cruce del medio es el nudo trivial, luego u(52) = 1

A continuación, vamos a introducir otro invariante curioso, el “número mínimo de aristas de un nudo” o “índice poligonal”, que en inglés se suele conocer también como “stick number”. Un nudo puede ser representado, en el espacio, por una serie de segmentos rectos (llamados aristas) que se intersecan solo en los extremos de los mismos (llamados vértices). Es lo que se llama una representación poligonal del nudo. En la siguiente imagen vemos una representación poligonal del nudo de trébol, que hemos realizado con “barras y bolas” de la herramienta zome.

Representación poligonal del nudo de trébol, realizada con la herramienta zome, para la que se han necesitado 6 barras, que es el mínimo posible para este nudo

El mínimo número de aristas de un nudo N, que se denota s(N), se define como el mínimo número de segmentos rectos que son necesarios para formar una representación poligonal del nudo N. Por ejemplo, el no-nudo tiene índice poligonal igual a 3, ya que aunque podemos realizar representaciones poligonales del no-nudo con 4 (cuadrado), 5 (pentágono), 6 (hexágono), o más aristas, la que requiere el menor número de aristas es la representación triangular, con tan solo 3 aristas. En la siguiente imagen, una escultura del nudo de trébol realizada por el artista Kevin Caron, puede verse una representación poligonal del nudo de trébol realizada con 12 aristas, sin embargo, de la anterior imagen se deduce que el número mínimo de aristas del nudo de trébol es 6.

Escultura “Luz de luna” (2016), en bronce y acero, del artista estadounidense Kevin Caron, perteneciente a su serie “Enterna”

Podríamos plantearnos cuántos nudos admiten representaciones poligonales realizadas con 8, o menos, aristas. Hay exactamente 12 nudos, que son los que se ven en la siguiente imagen, en la cual se ha dibujado los modelos, realizados con “barras (rígidas) y bolas”, de dichas representaciones poligonales. Los 10 primeros son nudos primos, mientras que los dos últimos son nudos compuestos, el nudo de la abuela y el nudo de rizo, de los que ya hablamos en la entrada La artista Anni Albers, The Walking Dead y la teoría de nudos.

Podríamos tener la impresión de que el nudo 51 que aparece en la imagen realizado con 8 aristas, c(51) = 8, podría ser realizado con tan solo con 5 aristas, mediante su representación como el pentagrama. Sin embargo, hay que tener en cuenta que las aristas de las representaciones poligonales no se pueden intersecar entre sí, salvo en los vértices, donde se intersecan solo dos aristas, mientras que al realizar el pentagrama con 5 aristas, estas se intersecarían entre sí en puntos que no son los extremos, o las barras se doblarían dejando de ser segmentos rectos.

Colgante de oro con el pentagrama

El número mínimo de cruces c(N) de un nudo N nos da información sobre el mínimo número de aristas s(N) del mismo. Aunque el conocimiento de c(N) no nos permite determinar con exactitud el valor de s(N), sí establecer unas cotas, superior e inferior, para el mismo. En concreto, se ha demostrado que

En 2011 se mejoró la cota superior, demostrándose que

Para los nudos con mínimo número de cruces c(N) menor o igual a 7, que son los de la clasificación que mostramos en la entrada La artista Anni Albers, The Walking Dead y la teoría de nudos, el índice poligonal s(N) es el mismo para los nudos con el mismo número mínimo de cruces. Como se observa en una imagen anterior, c(51) = c(52) = 8 y c(61) = c(62) = c(63) = 8. Además, se puede probar que c(N) = 9, si N tiene número mínimo de cruces igual a 7. Veamos, por lo tanto, una clasificación más amplia que la que habíamos visto.

En la entrada anterior, habíamos comentado que la primera clasificación de los nudos la realizó Peter G. Tait en 1846, e incluía todos los nudos primos con mínimo número de cruces menor o igual que 7. La siguiente clasificación fue realizada por el matemático e ingeniero civil estadounidense Charles N. Little (1858-1923) en 1885 y contenía los nudos primos con mínimo número de cruces menor o igual que 10 (de nuevo no se distingue entre un nudo y su imagen especular). En ella se refleja que existen 21 nudos primos con mínimo número de cruces igual a 8, 49 con 9 cruces y 165 con 10 cruces.

En la actualidad están clasificados todos los nudos primos hasta mínimo número de cruces igual a 16, para lo cual Jim Hoste, Jeff Weeks, y Morwen Thistlethwaite realizaron búsquedas por ordenador mediante algoritmos diseñados por ellos mismos. La sucesión de la cantidad de nudos primos en función de su número mínimo de cruces, denominada A002863 en la Enciclopedia on-line de números enteros, es:

0, 0, 1, 1, 2, 3, 7, 21, 49, 165, 552, 2.176, 9.988, 46.972, 253.293, 1.388.705.

Clasificación de los nudos con mínimo número de cruces menor o igual que 9

Los nudos primos con mínimo número de cruces igual a 8 ya no tienen todos el mismo índice poligonal, contrariamente a lo que ocurría hasta 7 cruces. Así, los nudos primos del 81 hasta el 815 tienen número mínimo de aristas igual a 10, los nudos 819 y 820 igual a 8 y para los cuatro restantes el valor es 9. Veamos tres ejemplos concretos de nudos con 8 cruces.

El primero de los nudos es el nudo 81. Este pertenece a la familia de los nudos retorcidos, que consisten en coger el nudo trivial e ir dando vueltas (de hecho, medias vueltas) y después “enganchar” los dos extremos desde los que hemos estado girando el nudo trivial. El nudo 81 es el nudo retorcido de 6 medias vueltas (véase la siguiente imagen). Con media vuelta se obtiene el nudo de trébol, con dos medias vueltas el nudo de ocho, con 3 el nudo 52, conocido como el nudo de tres retorcimientos, para cuatro el 61, conocido dentro de los nudos marineros como nudo Stevedore, y para cinco el 72. Una cuestión interesante de los nudos retorcidos es que todos tienen, por su construcción, número gordiano igual a 1. Además, ninguno es anfiquiral, salvo en nudo de ocho. Por otra parte, el nudo 81 tiene número poligonal igual a 10 y es tricoloreable.

El nudo retorcido 81 y su representación poligonal minimal con 10 barras, realizada con Knot Plot

Nuestro siguiente nudo, el nudo 818 es un nudo que deriva de los conocidos nudos de Carrick, que se obtienen anudando dos cuerdas. Se deriva del nudo marinero de Carrick (utilizado en náutica desde la edad media, aunque en la actualidad se utiliza principalmente en escalada; además, también es un nudo heráldico, que aparece en la heráldica de la familia Wake (Inglaterra) y del Condado de Ormond (Ireland)), que es el que vemos en la imagen de abajo realizado por una cuerda roja y otra azul, y después se unen los dos extremos de arriba, respectivamente, de abajo, entre sí, formando el nudo topológico, que se conoce como “estera o tapete de Carrick”. También puede obtenerse a partir del nudo, con una sola cuerda, conocido como nudo de doble moneda, uniendo los extremos.

Nudo marinero de Carrick

Tapete de Carrick, realizado con doble cuerda

El tapete de Carrick ha sido muy utilizado en decoración. Precisamente, el logo de la International Guild of Knot Tyers, es decir, la asociación internacional de personas interesadas en los nudos, es un tapete de Carrick. Este también es el “nudo húngaro” que aparece decorando algunos uniformes militares franceses.

Logo de la “International Guild of Knot Tyers” y el “nudo húngaro” que aparece decorando algunos uniformes militares franceses

El tapete de Carrick, es decir, el nudo 818, tiene número poligonal igual a 9, como se ve en la siguiente imagen de una representación poligonal minimal suya. Además, su número gordiano es 2, no es tricoloreable y es anfiquiral.

El nudo retorcido 818 y su representación poligonal minimal con 9 barras, realizada con Knot Plot

El tercero de los nudos, el nudo 819, se deriva de uno de los nudos más conocidos, el nudo de los enamorados (en inglés, true lover’s knot, el nudo del verdadero amante), y que vemos en la siguiente imagen, en las versiones físicas de una o dos curvas. Muchos nudos han sido asociados desde la antigüedad con la amistad y el amor.

Nudo de los enamorados con dos cuerdas

Nudo de los enamorados con una cuerda, y una variación equivalente

Existen muchos diagramas planos equivalentes del nudo de los enamorados, cada uno de los cuales intenta transmitir una propiedad diferente de este nudo topológico. Abajo vemos cuatro de esos diagramas, el primero derivado del nudo físico a partir del cual se genera, en el que se destacan los dos corazones entrelazados, el segundo expresa que este es un nudo tórico puesto que es equivalente a un nudo que está sobre una superficie de toro (la superficie de un donuts o un flotador), la tercera indica que es un nudo pretzel (familia de nudos cuyo nombre deriva del pretzel, o bretzel, un tipo de galleta o bollo salado retorcido en forma de lazo de origen alemán) y el último es un diagrama normal para expresar cierta disposición espacial del nudo.

Cuatro diagramas planos del nudo de los enamorados, del libro “Knots and Links”

El nudo 819 tiene número poligonal igual a 9, como se vio en la imagen de las representaciones poligonales con 8, o menos, aristas. Además, su número gordiano es 3, no es anfiquiral y es tricoloreable.

Existen muchos más invariantes numéricos, geométricos o algebraicos de los nudos topológicos, como el género de un nudo, el número de puentes, la alternancia, los polinomios de Alexander, Conway, Jones o HOMFLY, los invariantes de Vasiliev, o el grupo fundamental, entre otros, pero esta es otra historia que ya tendrá su momento.

Por cierto, si consideramos el “nudo de Anni” que mostramos en la anterior entrada, ¿cuál es su comportamiento respecto a los invariantes topológicos que hemos visto? ¿Es primo o compuesto? ¿Cuál es su número mínimo de cruces (como mucho es 15)? ¿Es tricoloreable? ¿Cuáles son los valores de su número gordiano y su índice poligonal? Eso queda como problema abierto para aquellas personas que os animéis. No es un problema sencillo.

Terminaremos esta entrada volviendo a lo que fue la motivación del inicio de estas dos entradas dedicadas a la teoría de nudos, el arte. Shinkichi Tajiri (1923-2009) fue un escultor estadounidense-neerlandés, descendiente de japoneses, en cuya obra escultórica tienen mucha importancia los nudos.

La escultura “Nudo de la amistad” (1981), del artista Shinkichi Tajiri, es una de sus esculturas inspiradas en el nudo de rizo

La escultura “Nudo de la abuela” (1992), del artista Shinkichi Tajiri, es una de sus obras inspiradas en el nudo homónimo

Bibliografía

1.- Raúl Ibáñez, La artista Anni Albers, The Walking Dead y la teoría de nudos, Cuaderno de Cultura Científica, 2017.

2.- Raúl Ibáñez, La topología modifica la trayectoria de los peces, Cuaderno de Cultura Científica, 2016.

3.- María Teresa Lozano, La teoría de nudos en el siglo XX, Un Paseo por la Geometría 1998/99, Departamento de Matemáticas, UPV/EHU, 1999. Versión on-line en divulgamat

4.- Martín Gardner, Huevos, nudos y otras mistificaciones matemáticas, Gedisa, 2002.

5.- Colin C. Adams, The Knot Book, An Elementary Introduction to the Mathematical Theory of Knots, AMS, 2001.

6.- Peter Cromwell, Knots and Links, Cambridge, 2004.

7.- Stephan C. Carlson, Topology of Surfaces, Knots, and Manifolds, John Wiley and Sons, 2001.

8.- The Knot Atlas

9.- Página web del artista Kevin Caron

10.- Youngsik Huh, Seungsang Oh, An upper bound on stick number of knots, J. Knot Theory Ramifications 20, no. 5, 2011, pp. 741-747.

11.- Jim Hoste, Morwen Thistlethwaite, Jeff Weeks, “The first 1,701,936 knots”, The Mathematical Intelligencer 20 (4), (1998, pp. 33–48.

12.- J. C. Turner, P. van der Griend, History and Science of Knots, World Scientific, 1996.

13.- Página web del escultor Shinkichi Tajiri

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 Del nudo gordiano al nudo de los enamorados, por territorio matemático se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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2. El problema matemático de las cartas extraviadas
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