Agrégateur de flux

Uxue Razkin Badira artea eta zientzia, olioa eta ura nahastea bezalakoa dela diotenak. Literaturaz -idatzitako arteaz- ariko bagina ere, emaitza berdina izango litzateke batzuen irudiko. Miguel Delibes de Castro biologoak –bai, Miguel Delibes idazlearen semea- esan zuen behin, zenbait adierazpen matematiko jakitera emateko, poesiaren zorroztasun terminologikoa eta edertasuna behar zirela. Hala, zientzia eta artea –azken hau edozein sortze-lan moduan ulertuta- errealitatera gerturatzeko bi aukera dira, bi lengoaia ezberdin, bata bestearen osagarri izan daitezkeenak, gainera.

Badira, jakina, historian zehar zientzian inspirazioa aurkitu duten artistak, eta hainbat zientzialari artearekin halako zerikusia izan dutenak ere. Publikatutako zientzia-liburuetan ikus daiteke bereziki bi ideia horien arteko ezkontza posiblea dela; izan ere, argitaratutako aurkikuntza esanguratsuekin batera eskuz egindako marrazkiak eta margolanak agertu izan ohi dira letren ondoan. Gehienetan, gainera, begi kolpe batez kontzeptu horren muinera iristen da irakurlea, irudikatutako trazu zehatzei esker.

1. irudia: Santiago Ramón y Cajalek egindako ilustrazioetako bat. 1900. urtean argitaratu zuen “La retina de los Mamíferos” liburuan. (Argazkia: Wikipedia)

Errealitatea irudikatzeko modu bat da ilustrazioarena. Hori pentsatu ei zuen Santiago Ramon y Cajalek, orri zuri bat begi aurrean zuela, Golgi metodoaz inpregnatutako zelula neurogliak marrazten hasi zenean. Bada, artea eta zientzia fusionatu zituen emakumerik ere bazen; hala nola, Maria Sibylla Merian entomologoa (1647-1717) eta Marie Tharp geologoa (1920-2006), atal honen bitartez ezagutu ditugunak. Gaurkoan, Marianne North (1830-1890) margolari britaniarraren txanda da, munduko botanika ilustratu zuena, hain zuzen.

2. irudia: Marianne North ilustratzailea. (Argazkia: Mujeres con Ciencia bloga)

Marianne North 1830ko urrian jaio zen Hastingsen (Ingalaterra). Abeslaria izan nahi zuen baina bere ahotsak ez zituen exijitzen ziren parametroak gainditzen. Azkenean, uko egin behar izan zion hasierako amets horri. Une hartatik aurrera, marrazkiekiko interesa piztu zitzaion. 1855ean bere ama hil zen eta bere aitarekin batera -Frederick North, lur-jabe aberatsa eta parlamentaria- bidaiatzen hasi zen Europa eta Ekialde Hurbiletik. Bidaia horietan klase ugari eman zituen eta horrela, bere marrazteko teknika hobetu zuen. Bere aita hil zenean, 1870ean, berak jaso zuen familiaren ondarea eta hori erabili zuen mundu osotik bidaiatzeko.

Errealitatea koaderno batean kabitzen da

Margolari ibiltariaren aztarnak, munduko lore eta landareak, orri zurietan agertzen hasi ziren: trazu zehatzak, kolore biziak. Berdea, arrosa, urdina, laranja, horixka… Naturaren koloreak margotzen hasia zen North. 1871 eta 1872 urte bitartean, Jamaika, Estatu Batuak, Kanada eta Japonia bisitatu zituen. Ondoren, Brasilen gelditu zen urtebetez. Oihanean kokatuta zegoen txabola batera joan zen bizitzera eta dozenaka marrazki egin zituen bertan. 1875ean, Tenerifen igaro zituen hilabete batzuk, Little’s Placen (Sitio Litre). Bertan, 29 ilustrazio egin zituen, hain berezkoa den Tenerifeko flora marraztuz. Nabarmentzekoa da Vision of Eden obran, esaterako, ilustratzerako garaian inguruan zituen baldintza gogorrak deskribatzen zituela. Eguzkia, euri zaparradak, bide traketsak, gaixotasunak, izainak, armiarma erraldoiak,… baina horrek guztiak ez zuen bere pasioa hil inondik inora.

3. irudia: Marianne Northek 1873 urtean egindako ilustrazioa. Brasilgo zuhaitz baten hostoak parasito eta epifitoz beteta. (Iturria: Wikiart)

Hurrengo bi urtetan, Kalifornia, Japonia, Borneo, Java eta Sri Lanka bisitatu zituen. 1878an Indiara joan zen eta ondoren, Londresera itzuli. Keweko Lorategi Botanikoan erakutsi nahi zuen bere lana eta bertan, espazio bat izateko proposamena egin zien museoko arduradunei. Erakusketak iraunkorra behar zuen izan eta arduradunek onartu egin zuten Northen eskaria.

Erakusketa iraunkor bat museo batean aurkeztu zuen lehen emakumea izan zen. James Fergusson arkitektoak diseinatu zuen museoko eraikin berria eta urte horretan bertan ireki zuten. Northen galeria ekialde partean zegoen, Marianne North galeria deitu zutena. Artistak berak erabaki zuen margolanen ordena, geografikoki banatu zuena. ilustrazioak aztertzean, publikoa txundituta gelditzen zen bere lanek islatzen zuten bizitasuna eta edertasunarekin. Arrakastak ez zuen geldiarazi eta Charles Darwinen proposamenari men eginez –bere aitaren laguna zen-, Australia, Zeelanda Berria eta geroxeago, Hegoafrika, Seychelleak eta Txilera joan egin zen. Guztira, 832 margolanetan irudikatu zuen mundu osotik barrena ikusi zuen flora.

4. irudia: 1875. urtean Tenerifen egindako ilustrazioa. Aloe andarea loretan. (Iturria: Wikiart) Munduko botanika bere patrikan

Northen margolanen irakurketa ez da bakarrik zentzu artistikoan egin behar, bere lana zientziarentzat baliotsua izan delako hein handi batean. Kasu honetan, botanika arloan. Bere margolanak omentzeko, zenbait landareri bere izena jarri zioten: Areca northiana, Crinum northianum, Kniphofia northiana, Nepenthes northiana y Northea seychellana (Hegoafrikako bi, eta Borneoko beste bi). Bere ahizpa Catherine North Symondsek, bere lan erraldoia ez ahazteko, publikatu zituen bere obraren gaineko bi liburuki: Recollections of a Happy Life (1892) eta Some Further Recollections of a Happy (1893).

800 margolan baino gehiago burutu ostean, Marianne Northek Gloucesterhireko herri txiki batera erretiratu zen 1890ean. Esnatu bezain pronto, leihora hurbiltzen zela eta ingurua aztertuko zuela imajinatzea ez da zaila; bitartean egindako bidaiak, eta bere eskuak orri zuria ukitzean egiten zuen soinua izango zituen burrunbaka buruan, jada margotzen ez zuelako, jada bidaiatzeari utzi ziolako. Egia da esaten den hori, irudi batek ez duela mila hitzek baino gehiago balio. Baina laguntzen du.

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Egileaz: Uxue Razkin Deiako kazetaria da.

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El progreso científico es como el hilo musical que siempre tenemos de fondo, aunque a veces haya que cambiar de melodía. Eugenio Manuel Fernández Aguilar lo explica.

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

El artículo #Naukas16 Sandman, tócala otra vez se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Tracy, la primera oveja transgénica. Science Museum (Londres)

Tracy y Polly fueron dos ovejas escocesas nacidas en los años 90, con siete años de diferencia (1990 y 1997 respectivamente), que supusieron, sin saberlo ellas, sendos avances en un nuevo campo de la ingeniería genética: la de los organismos genéticamente modificados para producir medicamentos.

Gracias al trabajo del biólogo Ian Wilmut, que pasó a la historia por la ‘paternidad’ de otra oveja, Dolly, Tracy producía leche con altas cantidades de alpha 1 antitrispina, una sustancia empleada para tratar problemas pulmonares como la fibrosis quística o el enfisema. Por su parte, Polly había sido modificada para expresar un gen humano, denominado FIX, que codifica una proteína llamada factor de coagulación IX que la mayoría de los seres humanos producimos de forma habitual pero que no está presente en los hemofílicos.

Tracy y Polly fueron resultado de investigaciones puntuales y ni la alpha 1 antitrispina y el factor de coagulación X que se extrajeron de ellas llegaron a aplicarse nunca en enfermos reales, pero supusieron un paso más en una nueva senda de la producción de fármacos, bautizada en sus orígenes como ‘molecular pharming’, un juego de palabras entre ‘farming’ (granja) y ‘pharmaceutical’ (farmacéuticas).

Y es precisamente una combinación de ambas cosas por lo que apuesta esta rama de la ingeniería genética: por un lado, la capacidad de los animales domesticados y de las plantas de cultivo para expresar las proteínas necesarias para su desarrollo a partir de las instrucciones codificadas en sus genes, y por otro la habilidad desarrollada por los científicos para modificar esas instrucciones más o menos a voluntad.

Desde Tracy y Polly se ha avanzado mucho y muy rápido en este campo. Cuando en el verano de 2014 se desataba una epidemia de ébola que ponía en alerta al mundo entero, también a España, se dio a conocer el suero ZMapp. Ese suero consiste en un cóctel de anticuerpos que suponen hasta ahora el tratamiento más esperanzador para la enfermedad, y se obtiene modificando una variedad del tabaco, la ‘nicotiana benthamiana’. Aunque todavía no ha completado los ensayos clínicos que aseguren su eficacia y garanticen su seguridad, en aquel momento el suero se utilizó como terapia compasiva por ser el tratamiento con mayores esperanzas de éxito.

“Nicotiana benthamiana”. Chandres / Wikimedia Commons

La producción de estos medicamentos tiene varias ventajas y algunos puntos delicados.

Por un lado, es una forma sencilla y asequible de conseguir una sustancia activa determinada, como una proteína o un anticuerpo. Es cierto que las investigaciones para modificar de forma efectiva un organismo concreto requieren tiempo, experimentos y ensayos, una vez obtenido solo hay que criarlo o cultivarlo como se haría con cualquier otra planta o animal.

Y existe un caso concreto con ventajas indiscutibles, que es el de los cultivos para expresar anticuerpos que actúan como vacunas ante determinadas enfermedades. En esos casos, la posibilidad de producir esas vacunas en el mismo lugar en el que se necesitan es un cambio fundamental respecto a la producción en laboratorios a kilómetros de distancia y su posterior traslado, un traslado tremendamente complejo por la obligación de mantener una serie de condiciones de temperatura, luz y estabilidad.

En vez de eso, el ‘pharming’ permitiría cultivar las plantas, vacuna incorporada, en las inmediaciones de aquellos lugares donde llevar las vacunas es más complicado, que es, precisamente, donde más falta hacen.

Existen varios ejemplos hasta la fecha, registrados por el International Service for de Acquisition of Agri-biotech Applications. Entre ellos, una vacuna para la hepatitis B producida por una patata transgénica y otra para la rabia procedente de una espinaca. Los trabajos en esta dirección siguen avanzando.

Pero como todas las técnicas científicas (o no científicas) el ‘molecular pharming’ causa también algunas inquietudes. Una de ellas es la del riesgo de liberación a la atmósfera de los organismos modificados, y que estos puedan terminar contaminando otros cultivos. Para evitar que esto ocurra, las investigaciones que trabajan en ‘molecular pharming’ deben cumplir una estricta regulación medioambiental que supone instalar los cultivos en el interior de invernaderos o bien optar por cultivos que no se consumen como alimentos, como el tabaco.

Por otro lado, los científicos que investigan en estos campos señalan que, a causa de la virulencia ideológica de algunos grupos con influencia política en contra de los cultivos transgénicos con fines alimentarios o industriales (algodón, maíz o soja, principalmente), también la producción de medicamentos en cultivos modificados se encuentran con normativas hiperestrictas que obstaculizan el avance de un campo con muchas posibilidades.

Diego Orzáez, investigador del CSIC y del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, señala que este tipo de organismos no son necesariamente transgénicos estables (semillas modificadas antes de que la planta germine y crezca) sino que muchas veces son variedades estándar modificadas a posteriori utilizando una técnica llamada infiltración que logra la expresión transitoria de la sustancia deseada a través de la modificación de los genes necesarios.

Con la primera técnica sería más costoso conseguir la cantidad necesaria de semillas y llevaría más tiempo ‘cosechar’ el principio activo en cuestión. Con la segunda, las semillas plantadas son fáciles de conseguir, y los periodos de producción de los medicamentos se acortan.

La llegada de CRISPR, un método de edición genómica de precisión puede suponer un paso más en la producción de plantas que generen medicamentos en su interior, aunque Orzáez explica que aún habrá que esperar a que siga desarrollándose. CRISPR permite modificar el genoma de un ser vivo de tres formas: tachando una serie muy concreta de nucleótidos, reescribiéndolos o añadiéndolos.

De momento, en plantas solo se ha conseguido utilizar con eficiencia la primera opción, que es en principio la menos interesante cuando lo que quieres es que tu planta haga algo que no hace (por ejemplo, expresar un anticuerpo), si bien sí que se emplea en determinados casos para convertir a la planta en cuestión en un ‘anfitrión’ más acogedor para la sustancia que se necesita.

Futuras investigaciones dirán si es posible aprovechar las otras dos funciones, que ya se utilizan en otros seres vivos, para hacer más precisa la creación de las plantas-medicamento del futuro.

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

El artículo Molecular pharming, los medicamentos que cosechamos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Juan Ignacio Pérez eta Miren Bego Urrutia Ura

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Hiru espezie ditu Oryx generoak: Oryx gazella (orix arrunta), Oryx beisa (orix beisa) eta Oryx leucoryx (orix arabiarra). Hirurak bizi dira toki lehorretan, munduko leku idorren eta beroenetan ziurrenik. Oryx generoko espezieak bizi diren basamortuetan ez du ia euririk egiten, urtean behin gehienez ere.

Jakina, horrelako tokietan bizitzeko moldaera bereziak behar dituzte, ura aurrezteko guztiz eraginkorrak diren moldaerak. Hasteko, ura bereganatzeko dituzten aukera guztiak baliatzen dituzte: ahal duten guztietan edaten dute ura eta, inoiz, erreketako ubide lehorretan indusketak egiten dituzte ura bilatzeko. Denbora luzea igaro dezakete urik edan gabe: 34 hilabete, egiaztatu izan denez, nahiz adituek hiru urtez ere urik edan gabe egon daitezkeela uste duten.

1. irudia: Oryx beisa.

Basamortuetan bizi diren beste ugaztunek bezala, ur metabolikoa baliatzen dute ur-beharra asetzeko, baina horrela behar guztien % 25 baino gehiago ez dute asebetetzen. Janaritik ere ura ateratzen dute. Orixek basamortuko arboletako (akazietako) hostoak jaten dituzte eta baita belar lehorrak ere; harrigarria bada ere, akazietako hostoek % 50-% 60ko ur-edukia dute. Beste jokabideek ere garrantzi handia dute: esaterako, egunsentian eta egunak argitu aurretik jaten dute, ordu horietan baita altuen landare idorren hezetasun-maila. Gainera, zulo handiak (1 m) egin ditzakete, horrela % 50eko ur-edukia duten landareen sustraiak edo tuberkuluak eskuratzeko.

Ura lortzeko moldaera hauek ez dira orixek erakusten dituzten aparteko ezaugarri bakarrak. Ura eskuratzeaz gain, ura aurrezteko moldaerak ere badituzte antilope hauek. Tenperaturaren erregulazioari dagokio horietako bat; izan ere, orixek ez dute gorputzaren tenperatura guztiz konstante mantentzen. Neguan, ingurune-tenperatura 13 °C eta 27 °C-ko tartean alda daiteke, eta orixen gorputzena 37’5 °C eta 39’1 °C-en artean; udan, berriz, ingurumeneko tenperatura 29 °C eta 44 °C artean egon ohi da, eta orixen gorputzarena, 36’5 °C eta 40’5 °C-ko tartean alda daiteke. Udan, gorputz-tenperatura igotzeari uzten diote, horrela ur asko aurreztuaz. Egunean zehar gorputz-tenperatura aldatzen dutenez, ez dute ura lurruntzera jo behar gorputza hozteko eta, gauez, tenperatura jaisten denean hoztu egiten dira; hau da, ez dute gorputz-tenperatura ura lurrunduz jaitsi behar, irradiazioz eta konbekzioz jaisten delako. Horri esker, eguneko 0’3 l ur aurrezten dute. Gainera, barne-tenperatura 40’5 °C-ra igotzearen ondorioz, 4 °C-ko tenperatura-gradientea besterik ez dute mantendu behar; gorputzeko tenperaturari igotzen utziko ez baliote, gradientea 7 °C-koa izango litzateke. 40’5 °C oso tenperatura altua da, batez ere garunarentzat, baina kontuan hartu behar da toki beroetako ugaztunek badutela garuna hozteko sistema berezi bat, arteria karotidaren rete mirabile bat.

2. irudia: Orixak zulo handiak egin ditzake landareen sustraietako ur-edukia xurgatzeko edo tuberkuluak eskuratzeko.

Gernuari ere erreparatu behar zaio: Oryx generoko antilopeek oso gernu-bolumen txikia kanporatzen dute. Horrela, iraitzi behar duten nitrogeno-hondarra oso kontzentrazio altuan geratzen da gernuan, giltzurrunean ur-bolumen handia birxurgatzen baitute. Izan ere, haien gernua odola baino 8 aldiz kontzentratuago dago; hori baino kontzentrazio altuagorik ere bada animalietan, baina ugaztun handien artean dik-dik-a (Madoqua kirkii izen zientifikoa duen antilope ipotxa) da gernurik kontzentratuena sortzen duena, antilope horren gernua odola baino 12 aldiz kontzentratuagoa baita.

Orixak toki idorretan bizitzeko ondo baino hobeto moldatuta daude, eta berezi samarrak dira jokabidearen eta fisiologiaren aldetik. Haien tamainako animalia gehienak baino eraginkorragoak dira ura lortzen eta ura aurrezten, bestela ezingo lirateke bizi munduko tokirik lehorrenetan.
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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 dugu.

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El cifrado, cualquier método que permita aumentar la seguridad de un mensaje o de un archivo mediante la codificación del contenido, de manera que sólo pueda leerlo la persona que cuente con la clave de cifrado adecuada para decodificarlo, es crítico en muchos aspectos de la vida moderna. Solo hay que pensar, por ejemplo, en los millones de transacciones que se realizan todos los días con tarjetas de crédito. Sin embargo, una comunicación perfectamente segura solo puede conseguirse usando uno de los fenómenos más misteriosos de la mecánica cuántica, el entrelazamiento entre partículas. Al menos en teoría.

Un grupo de investigadores, encabezado por Hua-Lei Yin, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, ha demostrado experimentalmente que un protocolo seguro conocido como distribución de clave cuántica independiente del dispositivo de medida (MDIQKD, por sus siglas en inglés) funciona en una distancia de 404 kilómetros. Este resultado dobla la plusmarca anterior para una transmisión MDIQKD y apunta a que puede pensarse en él como una forma de asegurar las comunicaciones cuánticas seguras entre ciudades.

Uno de los puntos fuertes del MDIQKD, un protocolo propuesto en 2012, es que funciona incluso cuando se usan detectores de fotones que distan de ser ideales y que, por ejemplo, tienen una eficiencia de detección baja. Otro es que permite superar los llamados bucles de seguridad en las comunicaciones cuánticas, lo que vulgarmente llamaríamos rastrear la presencia de espías, ya que puede enviar pulsos de luz como señuelos con los que detectar intentos de escucha no deseados.

Yin y sus colaboradores enviaron pulsos de fotones infrarrojos a través de fibras ópticas con longitudes de entre 102 y 404 km. Ajustando el número promedio de fotones por pulso, entre otros parámetros, los investigadores consiguieron optimizar el esquema MDIQKD. Tras todas las pruebas se encontraron con que el protocolo era seguro también en la distancia más larga.

Para cada longitud los científicos también determinaron la velocidad máxima a la que las claves criptográficas podían ser distribuidas de forma segura. En comparación con experimentos anteriores, la velocidad que midieron era 500 veces superior, lo que significa que la tasa de distribución de claves sería lo suficientemente alta como para asegurar una transmisión de voz con cifrado cuántico por teléfono.

Referencia:

H-L Yin et al (2016) Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution Over a 404 km Optical Fiber Phys Rev. Lett. doi: 10.1103/PhysRevLett.117.190501

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 Transmisión de voz con cifrado cuántico a larga distancia se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Teniendo en cuenta el interés que suscitó mi anterior entrada en el Cuaderno de Cultura Científica, Matemáticas para ver y tocar, me ha parecido interesante escribir una nueva entrada con más ejemplos de demostraciones visuales de fórmulas matemáticas sobre sumas de números.

Pero vamos a aprovechar esta entrada para realizar un mini homenaje a la persona que más ha hecho por la divulgación de las demostraciones gráficas, el matemático norteamericano Roger B. Nelsen, autor de la serie de libros Proofs without words (Demostraciones sin palabras), ya que él es el autor de todas las demostraciones para ver y tocar que vamos a mostrar en esta entrada.

“Números triangulares y cuadrados” (1972), del artista norteamericano Mel Bochner. Las matemáticas para ver y tocar también pueden estar relacionadas con el arte moderno

En la anterior entrega vimos demostraciones para ver y tocar, haciendo uso de los pequeños cubos del material didáctico LiveCube, de las fórmulas para la suma de los primeros números naturales, de sus cuadrados o de los primeros números impares. En la presente entrada vamos a ver demostraciones gráficas de la fórmula que expresa el valor de la suma de los cuadrados de los números impares, del resultado matemático que dice de que todo cubo es suma de números impares consecutivos o de las sorprendentes sumas consecutivas de números consecutivos.

Empecemos con la fórmula de las sumas de los cuadrados de los números impares y la demostración sin palabras que realizó Roger B. Nelsen en 1994, publicada en College Mathematical Journal (vol. 25, no. 3, p. 246) y recogida en su segundo libro sobre Proofs without words. La fórmula dice…

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Para realizar esta demostración visual, a través del caso particular de n = 3, es decir, la suma de los cuadrados de los tres primeros números impares 1, 3 y 5 (en general, 12 + 32 + 52 + … + (2n – 1)2), empezamos precisamente con sencillas estructuras cuadradas con 12, 32 y 52 cubos (en general, estructuras cuadradas con hasta (2n – 1)2 cubos), cada una de las cuales son cortadas en dos partes como aparece en la imagen, en una parte verde y otra amarilla, para volverlas a unir de forma escalonada, de manera que generamos una nueva estructura de tipo piramidal (verde y amarilla en la imagen).

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Una vez entendido este paso, debemos realizar tres copias de esta estructura, la verde y amarilla anterior, la roja que aparece en la imagen, que es igual a la anterior, y una azul que es esencialmente igual a las anteriores, salvo que está montada de forma simétrica, y es la imagen especular de la verde y amarilla, como se ve en la imagen.

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Finalmente, se unen las tres estructuras, obteniéndose la nueva estructura que se muestra en la imagen.

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Existen varias formas de contar los cubos que conforman esta estructura, que son tres veces nuestro objeto de deseo, la suma de los cuadrados de los primeros números impares, 12 + 32 + 52 + … + (2n – 1)2.

Una de las maneras, que no es la que nosotros vamos a realizar hoy aquí, sería hacer una copia de la estructura y colocarla, invertida, sobre la que ya tenemos, para formar un ortoedro, es decir, un prisma rectangular, con una base de 2n + 1 cubos de largo, 2n – 1 de ancho y 2n de alto. Luego, el número total de cubos del ortoedro es (2n + 1) (2n – 1)(2n) y el valor que nosotros buscamos la sexta parte de este, obteniéndose la fórmula.

Otra manera de contar el número de cubos de la estructura anterior es tener el cuenta que es (2n + 1) copias de la estructura que mostramos abajo, es decir, 1 + 2 + 3 + … + (2n – 1) cubos.

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Luego en total, (2n + 1)(1 + 2 + 3 + … + (2n – 1)) cubos, de donde se deduce la fórmula para la suma de los cuadrados de los primeros números impares, 12 + 32 + 52 + … + (2n – 1)2.

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A continuación, vamos a mostrar una demostración sin palabras que Roger B. Nelsen realizó del siguiente resultado matemático: todo cubo es la suma de números impares consecutivos. Esta demostración apareció publicada en Mathematics Magazine (vol. 66, no. 5, 1993, p. 316) y se recoge en el primer volumen de Proofs without words.

Más aún, se demostrará que para un número cualquiera n, su cubo es igual a la siguiente suma de números impares consecutivos.

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Veamos la demostración gráfica, ilustrando el caso particular de n = 5, que mostramos en las imágenes. Partimos de un cubo grande formado por 53 cubos (en general con n3 cubos), como el que aparece en la imagen.

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Tomamos los cubos de la parte superior que aparecen en verde y los recolocamos encima de la estructura como aparece en la siguiente imagen.

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Ahora dividimos la estructura resultante en secciones verticales, superficies planas con un grosor de un cubo, como aparecen en la imagen. Y contamos cuantos cubos hay en cada una de las secciones, la suma de todas ellas tiene que ser n3 (53 en el caso particular de la imagen).

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En consecuencia, obtenemos la fórmula anterior, que nos expresa el cubo de cualquier número como suma de números impares consecutivos. Por ejemplo, para los 5 primeros números sería…

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La última de las demostraciones tiene que ver con una de esas propiedades de los números que suele presentarse como mágica, una propiedad numérica expresada como sumas consecutivas de números consecutivos. Es una curiosa propiedad que llama la atención, como vemos en las siguientes sumas…

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Y, de hecho, se puede generalizar en la siguiente fórmula.

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La siguiente demostración de esta curiosa propiedad se basa en la técnica del doble conteo, es decir, si contamos los elementos de un conjunto de dos formas distintas, el resultado debe ser el mismo. En realidad las fórmulas anteriores estaban basadas en gran medida en esta técnica.

El conjunto de partida para utilizar el conteo doble es el número de cubos de la siguiente estructura.

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Para la primera forma de contar el número de cubos de esta estructura, con el objetivo de obtener la propiedad que estamos buscando, necesitamos separar la estructura en secciones verticales, cortando en la dirección que marcan los colores, como se ve en la siguiente imagen, generando secciones monocolor. Y así tenemos que la cantidad de cubos de la estructura es la suma de las cantidades de cada una de las secciones.

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Para la segunda forma de contar los cubos se corta la estructura inicial en secciones verticales perpendiculares a las anteriores, quedando secciones bicolor. De nuevo, debemos calcular el número de cubos de cada sección, que podemos ver en la imagen.

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Si tenemos en cuenta las dos cantidades obtenidas, que deben de ser iguales, se obtiene la fórmula deseada. Recordémosla…

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Esta demostración gráfica que aparece en el primero de los libros Proofs without words de Roger B. Nelsen, fue publicada por el mismo en Mathematics Magazine (vol. 63, no. 1, 1990, p. 25).

Portada de enero de 2009 de la revista “The College Mathematical Journal”, con la imagen de la obra “Meditaciones sobre el Teorema de Pitágoras” (1972), del artista Mel Bochner

Bibliografía

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

2.- Roger B. Nelsen, Proofs without words II, MAA, 2000.

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 Más matemáticas para ver y tocar se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Amaia Portugal Eskuineko hanka mugitzerik ez zuen tximino batek natural ibiltzea lortu du, Suitzan egindako interfaze bati esker. Teknologia honen bitartez, garunaren eta bizkarrezur muinaren arteko komunikazioa berreskuratu dute, paralisia eragiten duen lesioaren gainetik by-pass moduko bat eraikiz.

Duela bi urte, paralisia zuen arratoi bat mugiaraztea lortu zuten Lausanako Eskola Politeknikoak gidatutako proiektu batean. Estimulazio elektriko kontrolatua aplikatu zioten haren bizkarrezur muinari, eta animaliak eskailerak igo eta jaitsi zitzan lortu zuten, telegidatutako auto baten moduan zuzenduta. Lorpen handia izan zen, baina jakina, hori ez da paralisiaren aurkako irtenbidea: norbanakoak erabaki behar du nora eta nondik joan nahi duen.

Orain, urrats garrantzitsua egin du talde horrek berak, bi zentzutan. Batetik, kasu honetan, eskuineko hankan paralisia duen tximino batekin egin dutelako lan; primate bat, gizakiarengandik askoz ere gertuago dagoen animalia bat. Baina gainera, oraingoan subjektuak berak erabaki du zango hori nola mugitu. Ikerketa honetan, paralisiaren ondorioz garunaren eta hankaren artean hautsita dagoen zubiaren gainetik beste bat eraiki baitute: teknologiaren bitartez, tximinoaren garunak emandako aginduak deskodetu eta mugimendua gauzatzea lortu dute, bizkarrezur muina kaltetuta egon arren. Hala azaldu dute Nature aldizkarian argitaratutako artikuluan.

Ikerketaren berri ematen duen bideoa, ingelesez.

Ibiltzearekin zerikusia duten seinaleak garuneko kortex motorretik datoz. Normalean, seinale horiek bizkarrezur muinean behera egiten dute, lunbarrera iritsi arte. Nerbio sistemaren sare konplexua dago gerriaren atzealde horretan, eta seinaleak bertara iristen direnean, garunak agindu duenaren arabera aktibatzen dira muskuluak, ibiltzeari ekiteko.

Bizkarrezur muina kaltetuta dagoenean, ordea, haria eten egiten da: garunak igorritako seinalea galdu egiten da bidean. Hau da, burmuinak ohi bezala egiten du transmisioa, eta sare neural konplexuak izan badu muskuluak mugiarazteko ahalmena, baina goitik etorri beharko lukeen agindua ez da iristen. Hartzaileak ez du igorlearen mezua jasotzen.

Etendako haria atzera lotzea da kontua, eta horretarako, by-pass moduko bat egin dute ikerketa lan honetan. Bizkarrezurreko lesioaren gainetik zubi lanak egiteko gai den interfaze neuro-prostetiko bat sortu dute. Garunaren eta bizkarrezur muinaren arteko komunikazioa birbideratu dute hala, eta eskuineko hankan paralisia duen tximinoak mugimendua berreskuratu du, natural antzean ibiltzeraino.

Irudia: Interfazearen elementuetako batzuk. (Argazkia: Alain Herzog / EPFL)

Interfazeak elementu hauek ditu: garuneko inplantea, garun grabagailua, ordenagailua, pultsu sorgailua eta bizkarrezurreko inplantea. Denbora errealean eta haririk gabeko teknologia baliatuz, kortex motorrak sortutako jarduera erregistratu eta ordenagailuak jasotzen ditu datuok. Bertan, garunak agindutakoa deskodetu, eta informazioa pultsu sorgailuari bidaltzen zaio. Honek lotura zuzena du bizkarrezurrean, lesioaren azpian, inplantatutako elektrodo sistemarekin. Elektrodoek estimulazio elektriko oso zehatzak jasotzen dituzte orduan, garunak igorritako kodearen araberakoak; nerbio sistemaren sarea modulatuz, eta hala, muskuluak aktibatuz.

Tximino honek paralisia hanka bakarrean badu ere, ikertzaileon arabera, bizkarrezur muineko lesio are larriagoekin ere funtzionatu behar luke interfazeak. Hala ere, litekeena da zailagoak diren kasu horietan farmakoen laguntza behar izatea, eraginkorra izateko. “Garunaren deskodetzearen eta bizkarrezur muinaren estimulazioaren artean lortutako lotura hori berria da erabat. Aurrenekoz, erabateko paralisia duen pertsona batek, interfaze honen bitartez, bere hankak mugitu ahal izango dituela irudikatzeko gai naiz”, esan du Jocelyn Bloch Lausanako Ospitaleko zirujauak eta inplanteak garunean eta bizkarrezurrean txertatzeko ardura izan duenak.

Infografia: Ikerketa laburbiltzen duen grafikoa, ingelesez. (Egilea: EPFL)

 

Teknologia berri honi ondo erantzun diote primateek, eta hori albiste ona da oso, baina horrek ez du esan nahi tximinoetatik gizakietarako jauzia berehalakoa izango denik. Gregoire Courtine ikerketa honen arduradunak adierazi bezala, “neuroteknologia honek primateen lokomozioa berreskuratu du lehenbizikoz. Baina erronka asko ditugu orain aurrez aurre, eta urte batzuk igaroko dira ziurrenik, aplikazio honen osagai guztiak gizakiengan probatzea lortzen dugun arte”.

 

Erreferentzia bibliografikoa

Marco Capogrosso et al. A brain–spine interface alleviating gait deficits after spinal cord injury in primates. Nature, 539, 284–288 (10 November 2016). doi:10.1038/nature20118

Informazio gehiago:

• Azalpen interaktiboa, ingelesez.

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Egileaz: Amaia Portugal (@amaiaportugal) zientzia kazetaria da.

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Conocer tus unidades puede ser cuestión de vida o muerte. Sergio L. Palacios nos lo cuenta con su maestría habitual.

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

El artículo #Naukas16 Volando voy y casi no vengo porque en la gasolinera yo me entretengo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Un sabio sostiene la tabla del antiguo conocimiento alquímico mientras Ibn Umail la explica. Ilustración de Al-mâ’ al-waraqî (El agua plateada; 1339) de Muhammed ibn Umail al-Tamimi

A pesar de su encuentro con el fuego griego los árabes terminaron dominando la región y mucho más allá. Pronto comenzaron con el proceso de asimilación del conocimiento de sus nuevos súbditos. Baghdad se convirtió en el centro intelectual de referencia de Europa, Asia y África, y eruditos de todas partes recibieron invitaciones para enseñar en la corte. Entre estos invitados estaban sabios hindúes, muchos médicos y escribas, y como los tantristas veneraban a 18 magos-alquimistas de los que al menos 2 eran chinos, el acceso al conocimiento hindú incluía un acceso al conocimiento chino, si bien limitado.

Una información que llegó a los musulmanes en algún momento del siglo XIII y, a través de ellos, a Occidente, posiblemente a través de esta ruta chino-hindú fue la fórmula de una mezcla explosiva que terminó llamándose pólvora, desarrollada paradójicamente por los taoístas chinos para alcanzar la inmortalidad. Esta mezcla de nitrato potásico (KNO3), azufre (S) y carbón (que no carbono) explota porque los sólidos reaccionan cuando se les aproxima una fuente de calor (llama) para formar gases (CO, N2, SO2) que ocupan muchísimo más espacio que los sólidos originales y lo ocupan muy rápidamente.

Las tropas mongolas arrojan una bomba a un guerrero samurai a caballo durente la invasión de Japón (1274)

Los dirigentes musulmanes también acogieron a muchos estudiosos refujiados alejandrinos y, a través de ellos tuvieron acceso a las obras de Platón, Aristóteles, Galeno, pseudo-Demócrito, y Zósimo de Panápolis, autor de los libros de alquimia más antiguos de los que se tiene noticia. Las traducciones al árabe desde el griego fueron una ocupación erudita bastante frecuente en los siglos X y XI. Del siglo XI, precisamente, data la traducción de Ibn Al-Hassan Ibn Ali Al-Tughra’i de los textos de Zósimo.

La principal contribución de los musulmanes a la alquimia (aparte del nombre, obviamente) fue prestar menos atención a la parte mística del arte y centrarse más en la parte práctica tal y como hicieron los primeros alquimistas alejandrinos. Quizás los musulmanes estaban menos interesados en la magia como consecuencia de las propias características de su religión, donde todo está en las manos de Alá y sucede por su voluntad, y por eso daban tanta importancia a los procesos como a los resultados finales. Fuese cual fuese la razón, la cuestión es que la alquimia que terminaría llegando a Occidente, contra la opinión general, fue una alquimia muy práctica.

Equipo de destilación de Zósimo según un texto bizantino griego del siglo XV.

Basándose probablemente en las cualidades aristotélicas de los elementos, los alquimistas árabes propusieron que todos los materiales tenían naturalezas (como calor, frialdad o sequedad) y la tarea del alquimista era conseguir esas naturalezas “puras”, determinar la proporción en la que entraban en los distintos materiales, y recombinarlas entonces en las cantidades apropiadas para conseguir los productos deseados. Así, por ejemplo, ciertos materiales orgánicos cuando se calientan producen gases, llamas, líquidos y cenizas; estos productos se asociaban a aire, fuego, agua y tierra, los elemntos que habrían compuesto el material original. Cada uno de estos productos se trataban posteriormente, cuando era posible, por destilación, para conseguir obtener la naturaleza del elemento: frialdad, calor, humedad y sequedad.

En la alquimia árabe encontramos referencias a una piedra filosofal y al oro potable, fuente de la eterna juventud, pero ambas ideas tienen un origen chino. Y serán los escritos musulmanes, muchos más claros y precisos desde el punto de vista práctico que los de sus predecesores, la base sobre la que se edificará la alquimia europea.

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

El artículo Alquimia musulmana se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Naiara Barrado eta Itziar Garate Irailaren 14ean Europako Espazio Agentziaren GAIA misioak honako irudi hau argitaratu zuen:
1. irudia: GAIAk lortutako zeruaren lehen mapa. (Iturria: ESA. Copyright: ESA/Gaia/DPAC, A. Moitinho & M. Barros -CENTRA-University of Lisbon-) Orain arte lortu den Esne Bidearen irudirik osoena eta zehatzena da. Bertan, 1.142 milioi izar azaltzen dira.

Irudi honek GAIAk lehen 14 hilabeteetan jasotako datuak biltzen ditu (2014eko uztailetik 2015eko irailera). Misioaren lehen irudia edo datu multzoa da, baina ez azkena. GAIAk Esne Bidearen hiru dimentsioko mapa xehea egitea du helburu. Misioaren amaierarako, hemendik 5 bat urtera, Esne Bideko bilioi bat izar inguru neurtu nahi dira (galaxian dauden izarren %1a gutxi gorabehera); beren kokapena, distantzia eta mugimendua ahalik eta modu zehatzenean jakin nahi da. Horretarako, objektu bakoitza 70 bat aldiz eskaneatuko da.

Oso prozesu luzea eta konplexua da sateliteak jasotzen duen informazio ‘gordina’ izarren kokapenari buruzko datu erabilgarri eta fidagarri bihurtzea. Jasotako datuak tratatu egin behar dira (interesatzen zaigun seinalea iragazi eta egokitu), ondoren Astronomian magnitude esanguratsuak direnetara aldatu (distantzia edo distira bezalakoetara aldatu) eta azkenik emaitzak egiaztatu. Horregatik behar izan du lan-taldeak urtebete irudia argitaratzeko.

Ezkerretik eskuinera dagoen zonalde distiratsua da Esne Bidea, milioika izarrez argiztatua. Zonalde horren gainetik ikusten diren gune ilunak, izarrarteko hodeiak dira, disko galaktikoaren eta GAIA satelitearen artean dauden hodei xurgatzaileak. Irudiaren behe-eskuin aldean ikusten diren bi gune argitsuak Magallanes-en Hodei Nagusia eta Txikia dira, 180.000 argi urtera ditugun bi galaxia auzokide. Irudi osoan ikusten diren marra eta hainbat artefaktu, GAIAren zerua eskaneatzeko moduak sortuak dira (ikusi ondoko bideoa). Zeruko eremu batzuk besteak baino gehiagotan aztertu dira, eta, beraz, estaldura hobea dute. Misioa aurrera doan heinean marra horiek desagertzen joango dira.

Bideoa: GAIAren tresnen modulua ikus daiteke animazio honen lehenengo atalean. Modulu horretan teleskopioak, plano fokalak eta behar den elektronika guztia dago. Animazioaren bigarren atalean, aldiz, GAIAk zerua nola eskaneatzen duen ikus daiteke. (Copyright: ESA – C. Carreau)

GAIA satelitea Eguzkiaren inguruko orbita batean dago, Lagrangeren 2. puntua deritzonean (L2). Puntu hau Lurretik 1,5 milioi km-ra dago, Eguzkiaren aurkako norantzan. Lurrarekin batera biratzen du Eguzkiaren inguruan, hau da, urtebete behar du Eguzkiaren inguruan bira bat emateko. Horrek esan nahi du L2 puntutik zeru osoa beha daitekeela urtebetean. Gainera, Eguzkiaren eta Lurraren grabitateen eraginak direla eta, L2 puntua oso leku berezia da; satelite bat bertan mantentzeko ez da ia bat ere erregairik behar, Eguzkiaren eta Lurraren grabitateen konbinaketak ematen baitio sateliteari orbitan mantentzeko behar duen indar zentripetoa.

Satelitearen punta-puntako teknologiari eta kokapenari esker, GAIAren katalogoak aurreko katalogoak baino 20 aldiz izar gehiago ditu, eta informazioaren zehaztasuna bikoiztu egin da. Aurreko katalogoa ESAren Hipparcos misioarena da, bi hamarkada lehenagokoa (ikusi 2. irudia astrometriaren bilakaera aztertzeko).

2. irudia: Astrometria, zerua mapeatzeko zientzia, astronomiaren atalik zaharrenetakoa da. Irudi honetan izarren kokapena eta distantziak neurtzeko izan dugun gaitasunaren bilakaera ikus daiteke kualitatiboki. (Iturria: ESA. Copyright: ESA)

Hipparcos katalogoan badaude 80 izar talde, gehienez 1.600 argi-urtera daudenak. GAIA katalogoan aldiz, badaude 400 izar talde, 4.800 argi urterainoko distantziara aurki daitezkeenak. Errolda berri honetan oso interesgarriak diren 3.194 izar aldakor ere badaude. Gehienak Magallanesen Hodeietakoak dira, lehen hilabetean eremu hau behin eta berriz eskaneatu baitzen. Misioaren amaierarako, espero da gainontzeko eremuetako izar aldakorren kokapena zehaztasun handiz ezagutzea, distantzia kosmikoei buruzko informazioa ematen digutelako.

Garrantzitsua da izarrek zeruan duten kokapena eta mugimendua ahal den modu doienean ezagutzea, Esne Bidearen iraganeko historia eta ezaugarriak ezagutzeko. Baina baita gertaera astronomiko batzuen jarraipena egiteko ere. Adibidez, izar-estaltze batzuk Lurreko zonalde jakin batzuetatik baizik ezin dira ondo ikusi, eta beraz, izarraren ezagutza zehatza beharrezkoa da teleskopioak destatzerako orduan.

Hala ere, GAIAk ez du bakar-bakarrik galaxia aztertzea helburu. GAIAk izar-lagin oso handia aztertuko du, eta beraz, mota askotako izarrak egongo dira bere katalogoan. Horrek, aukera ikaragarria emango digu izarren egituraz eta bilakaeraz dugun jakintza areagotzeko. Baita izarren barne-egituraren modelo teorikoak hobetzeko beta eta Eguzki-sistemaren ezagutza hobetzeko aukera. Bestalde, GAIAk asteroide askoren kokapen eta abiadurak neurtuko ditu, euren orbitak mugatzeko moduan egongo delarik. Aldi berean, ehun bat asteroideren masa neurtzeko gai izango da, eta bi asteroideen arteko grabitazio ekintza aztertuko du. Azkenik, GAIAren emaitzak lagungarri izango dira planeten orbiten parametroak eta exoplaneten masarekiko banaketa hobeto ulertzeko. Eta planeta-sistemen sorrerari, migrazioari eta haren dinamikaren bilakaerari buruzko modelo teorikoak mugatzeko datu garrantzitsuak eskainiko ditu. Beraz, adi-adi jarraitu beharko dugu misioari begira.

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Egileez: Naiara Barrado Izagirre (@naierromo) UPV/EHUko Fisika Aplikatuko irakaslea da eta Zientzia Planetarioen Taldeko kidea. Itziar Garate Lopez (@galoitz) Fisikan doktorea da eta Parisko Meteorologia Dinamikoaren Laborategiko ikertzailea.

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Arantxa Arzamendi Orain dela ia urtebete Zientzi Kaiera blog honetan Albert Cortina eta Miquel-Àngel Serraren beste liburu bat aipatu nuen, Gizakiak ala postgizakiak?, ¿Humanos o posthumanos? (2015). 2016an argitaratu duten  “Humanidad: desafíos éticos de las tecnologías emergentes” bigarren liburu honetan, lehen aipatzen ziren ideia nagusiak berresten dira, egileek eztabaida gaiak aipatzen dituzte eta etorkizunari begira ikuspegi baikorra ematen dute.

Liburuaren edukia Nazioarteko Menéndez Pelayo Unibertsitateak Santanderreko Magdalena Jauregian 20153ko irailaren 2tik 4ra antolatu zuen “Singularidad tecnológica y mejoramiento humano y neuroeducacional” ikastaroko hitzaldia dira. Ikastaroak Tatiana Pérez de Guzmán el Bueno Fundazioaren babesa izan zuen eta hiru ardatz nagusiren inguruan egituratu zen: berezitasun teknologikoa, giza hobekuntza eta neuroheziketa.

Teknologia emergenteen ondorioz giza espeziea modu artifizialean garatuko da eta gizaki mota berri bat sortuko da. “Hobekuntza” hauen ondorioz azkarragoak izango gara, bizitza luzatuko da eta zoriontsuagoak izango gara, baina aurrerakuntza teknologikoek eragina izango dute etika mailan. Aldaketa horiei aurre egiteko prest al gaude? Edo, alderantziz gure ondare genetikoa kontserbatu behar dugula defenditzen dugu, gure askatasun eta duintasun besterenezinekin?

Bideoa: “Humanidad: desafíos éticos de las tecnologías emergentes” liburuaren aurkezpena.

Argitalpenaren fitxa:

• Izenburua: Humanidad: desafíos éticos de las tecnologías emergentes
• Koordinadoreak: Albert Cortina, Miquel-Ángel Serra
• Argitaletxea:Ediciones Internacionales Universitarias, 2016
• Orrialdeak: 413
• Prezioa: 24 €
• ISBNa: 9788484693383
• Non eskuratu: Humanidad: desafíos éticos de las tecnologías emergentes eskuragarri dago liburutegi publikoetan, besteak beste, Donostiako udal liburutegietan; Alderdi Ederreko Liburutegi Nagusian eta Aiete Kultur Etxeko liburutegian.

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Egileaz: Arantxa Arzamendi Sesé (@arzamendisese), Filosofia eta Letretan lizentziatua da eta egun, Donostiako Liburutegi Nagusiaren arduraduna da.

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Durante siglos, los científicos han creído que la luz no podía ser enfocada por debajo de un tamaño inferior a su longitud de onda, del orden de una millonésima de metro. Sin embargo, investigadores del Centro de Física de Materiales de San Sebastián (CSIC-UPV/EHU) y del Donostia International Physics Center (DIPC), en colaboración con la Universidad de Cambridge, han creado la lente más pequeña del mundo, capaz de focalizar la luz en espacios mil millones de veces más ajustados, del tamaño de un único átomo.

“Nuestras predicciones teóricas sugerían que esto podía ser posible, como así se ha comprobado ahora”, asegura el Prof. Javier Aizpurua, investigador en el Centro de Física de Materiales de San Sebastián y el DIPC, que lidera los esfuerzos teóricos de esta investigación, y cuyo desarrollo ha permitido entender el confinamiento y la interacción de la luz con moléculas en escalas tan pequeñas.

University of Cambridge / Bart de Nijs & Javier Aizpurua

El equipo de investigadores experimentales de Cambridge, liderado por el Prof. Jeremy Baumberg, ha utilizado oro altamente conductor para fabricar la cavidad óptica más pequeña del mundo. Esta cavidad – denominada por los investigadores ‘pico-cavidad’ – está formada por la protrusión de un único átomo en una estructura de oro, y confina la luz a una distancia inferior a una mil millonésima de metro. En el experimento, junto a la cavidad se encuentran una serie de moléculas, posibilitando de este modo una nueva manera de estudiar la interacción entre luz y materia. Los resultados han sido publicados en Science.

De la misma manera que una mano con una púa percute las cuerdas de una guitarra, la energía de la luz puede activar las vibraciones de un determinado enlace químico de una molécula. Este fenómeno se denomina interacción optomecánica. En este trabajo, los investigadores han conseguido que la luz localizada en la picocavidad active las vibraciones de una molécula cercana, en lo que podría entenderse como la guitarra más pequeña del mundo, una guitarra molecular activada por luz.
“Es una interacción optomecánica molecular, y puede utilizarse para conmutar señal óptica en la escala atómica, es decir, para tocar “notas” específicas y particulares de nuestra “guitarra” molecular con luz: cierta luz hace tocar unas notas, y otra luz no es capaz de activarlas”, añade Aizpurua.

La construcción de nanoestructuras con control de átomos aislados es tremendamente exigente, y requiere la refrigeración de las muestras a -260°C para congelar los escurridizos átomos de oro. Al iluminar con luz láser las nanopartículas de oro, unos pocos átomos aislados se mueven formando la picocavidad. En ese mismo instante, la luz focalizada en esta picocavidad activa la vibración molecular, proceso que es monitorizado en tiempo real.

Los átomos de oro se comportan como diminutas cestas conductoras que atrapan la luz, y presentan el potencial de abrir nuevas perspectivas en el campo de las reacciones químicas catalizadas por luz en las que las picocavidades permitirían la fabricación de complejos moleculares desde componentes más simples, así como desarrollar nuevos dispositivos optomecánicos.

Referencia:

Single-molecule optomechanics in ‘pico-cavities’. Felix Benz, Mikolaj K. Schmidt, Alexander Dreismann, Rohit Chikkaraddy, Yao Zhang, Angela Demetriadou, Cloudy Carnegie, Hamid Ohadi, Bart de Nijs, Ruben Esteban, Javier Aizpurua, Jeremy J. Baumberg. Science 354, 725-728 (2016). DOI: 10.1126/science.aah5243

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

El artículo La óptica se hace atómica: la lente más pequeña del mundo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Cuando la luz se hace pequeña, por Javier Aizpurua
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Lignina zuraren osagaietako bat da eta, horrez gain, lurrean dagoen konposatu aromatiko ugariena ere bada. Lignina zaila da degradatzen eta zelulosa zuntzak loturik edukitzen ditu. Hori dela eta, adibidez, papera egiterako orduan kendu egiten da produktua ilundu eta gogortzen duelako. UPV/EHUko Gipuzkoako Ingeniaritza Eskolako Ingeniaritza Kimikoa eta Ingurumenaren Ingeniaritza Saileko ikerketa batek egiaztatu du, lignina zura babesteko produktuak ekoizteko lehengai moduan erabiltzea etorkizun handiko aukera dela. Horrela, egun, merkatuan dauden mota horretako produktuek ingurumenean sortzen duten kaltea murriztea edo saihestea lortuko litzateke.
Irudia: Lignina, fenilpropano polimero amorfoa, zelulosa‐zuntzei zurruntasuna ematen die.

Gaur egun asko erabiltzen den baliabidea da zura. Iraunkortasun baxua du, ordea, eta horrenbestez, ezinbestekoa da hori ongi babestu eta tratatzea balio-bizitza luzatzeko. Bereziki kanpoaldean dauden zurei tratamendu bat eman behar zaie denboraren poderioz, urak edota onddoen zein zenbait intsekturen erasoek zur hori kaltetu ez dezaten. Gaur egun zura babesteko existitzen diren produktu asko toxikoak eta garestiak dira. Lan honen helburua izan da “lignina erabiltzea zura babesteko produktu berriak ekoizteko, eta, hala, egun merkaturatzen diren produktu toxiko horiek ordezkatzeko bidea aurkitzea”. Patricia Soares Bilhalva dos Santos ikertzaileak dionez, kasu horietan, kontuan izan behar den beste faktore bat “faktore ekonomikoa da. Izan ere, materiala babesteko erabilitako produktuen balioak tratatutako zuraren balioa baldintzatzen du”.

Lignina zuraren oinarrizko hirugarren osagaia da, eta gaur egun, zelulosaren industriaren hondakinetatik eratorritako ligninak ez du balio komertzialik. Horrenbestez, erregai fosilak ordezkatzeko aukera paregabea izan liteke. Bere ezaugarri eta konposizioari esker, ligninak zura mikroorganismoetatik babesteko gaitasuna du eta, aldi berean, zuraren gogortasuna areagotzen du, besteak beste.

Zura babesteko bi produktu, lignina oinarri hartuta

Ligninan oinarritutako bi produktu garatu ditu ikertzaileak. Batetik, “bioolien zenbait emultsio prestatu ditugu, ligninaren despolimerizazioari esker” azaldu du Soaresek. Bestalde, “zenbait emultsio prestatzeko lignina-metal konplexu batzuk sortu ditugu. Izan ere, lignina-metal konplexu horiek ligninak zura babesteko duen gaitasuna areagotzen dute. Horretarako, kadmio, kobre, kromo edo zink metalak erabili ditugu, ezaugarri antifungikoak dituzten konposatuak baitira eta pestizidetan esaterako sarri erabiltzen dira” erantsi du ikertzaileak.

“Bioolioekin egindako emultsioek emaitza onak erakutsi dituzte Pinus eta Eucalyptus zuretan iraunkortasunari dagokionez, % 40an murriztu baita pisu-galera Trametes versicolor onddoen eraginpean jarri ostean, tratatu gabeko laginekin alderatuz gero” adierazi du Soaresek. “Halaber, zuraren higroskopikotasuna —hezetasuna xurgatzeko materialek duten gaitasuna— hobetu da eta sutze-prozesua atzeratzeko ahalmena areagotzen dela ikusi dugu” dio.

“Lignina-metal konplexuen emultsioekin tratatutako zuraren higroskopikotasuna hobetu egin da; zizailadura-erresistentzia areagotu da, eta gainera, sutze-prozesua atzeratzeko gai da” adierazi du.

Ikertzaileak azaldu duenez, “emaitza horiek guztiak atarikoak besterik ez dira, baina kasu guztietan tratatutako laginekin emaitza hobeak lortu ditugu tratatu gabeko laginekin baino. Ondorioz, bioolio- eta lignina-metal konplexu-emultsioak zura babesteko etorkizun oparoko produktuak direla ondorioztatzen dugu. Dena den, oso garrantzitsua da aurrerantzean bestelako analisi batzuk egitea, produktu horien erabilera zur-mota guztietan aplikatzea posible ote den edo ez bermatzeko, besteak beste”.

Iturria:
UPV/EHUko komunikazio bulegoa: Zurari bizia luzatuz.

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Cada cierto tiempo se da a conocer algún estudio cuyos resultados indican que tal o cual producto o tal o cual tecnología causan o pueden causar cáncer. Estas informaciones se refieren normalmente a ciertos productos, a alimentos de origen transgénico, o a las ondas electromagnéticas que envían y reciben las antenas y aparatos de telefonía móvil. Casi siempre que saltan a los medios de comunicación se trata de informaciones falaces. O bien no se han realizado los estudios que se invocan o, si se han realizado, no cuentan con el respaldo de la comunidad científica por haber sido hechos de forma defectuosa; a veces se trata de estudios sin resultados concluyentes, y de esa falta de conclusiones se señala o se insinúa que “pueden” o “podrían” causar cáncer. El caso es que, por falaces que sean, esas informaciones tienen mucho impacto y generan alarma social. Que algo no produzca daño no es noticia; que lo produzca, lo es. Casi siempre.

De acuerdo con un estudio dado a conocer hace unas semanas, el consumo de alcohol produce cáncer en siete áreas diferentes del organismo: bucofaringe, laringe, esófago, hígado, colon, recto y mama. Y no cabe descartar que además de esas siete, haya otras en las que se desarrollen tumores como consecuencia del consumo de alcohol. De hecho, cada vez hay más pruebas de que beber alcohol puede producir también cáncer de piel, de páncreas y de próstata. Pues bien, la repercusión del estudio citado ha sido mínima. Si en vez de alcohol el efecto cancerígeno se le hubiese atribuido a la telefonía móvil, algún aditivo alimentario o un producto biotecnológico habría sido mucho mayor y ya se habría exigido su prohibición o retirada. No ha sido el caso.

Al leer esto habrá quien piense que el potencial del alcohol para producir cáncer se limita a los efectos de la ingestión de altas dosis de manera continuada o frecuente. Mucho me temo que no es así. Evidentemente, el riesgo es proporcional a la dosis: existe –como se dice en la jerga científica- una relación “dosis-respuesta”. O sea, cuanto mayor es la dosis mayor es el riesgo de desarrollar un tumor. Pero eso no significa que los efectos dañinos sólo se produzcan por encima de cierto umbral de ingestión. No. El efecto cancerígeno del alcohol es, lógicamente, probabilístico, pero ocurre desde dosis bajas. Utilizando el símil de la lotería, es mucho más probable que toque si se compran muchos números, pero comprando un único número, también puede tocar.

Los autores del estudio señalan que aunque desconocen el mecanismo biológico que subyace al efecto del consumo de alcohol sobre el cáncer, la relación entre ambos fenómenos va más allá de un mero vínculo estadístico en el que podrían mediar otros factores. De hecho, la asociación entre el desarrollo de diferentes tipos de cáncer y el consumo de alcohol ya se conocía; tanto la Organización Mundial de la Salud en 2012, como, al menos, un metaestudio -análisis conjunto de numerosos estudios- de 2013 habían puesto de relieve la existencia de una asociación entre el alcohol y el desarrollo de determinados tumores. El publicado hace unas semanas es concluyente y muy contundente; no se trata de un simple vínculo, sino de una relación causal bien establecida: el agente responsable directo del desarrollo de los cánceres citados es el consumo de alcohol, incluso a dosis relativamente bajas.

Sally Davies, Chief Medical Officer del gobierno británico (asesora principal en materia de salud), ha declarado en una comparecencia parlamentaria que cada vez que toma una copa de vino toma una decisión. Algunos hemos tomado nota.

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Las fuentes utilizadas han sido esta, esta y esta.

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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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Este artículo fue publicado en la sección #con_ciencia del diario Deia el 14 de agosto de 2016.

El artículo Beber alcohol produce cáncer se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Uxue Razkin

Kimika

Röntgen izpi katodikoekin ikertzen ari zen, eta ikusi zuen gelaren beste muturrean material fluoreszente bat argiztatzen zela, erradiazio-iturria paper beltzez estali eta gela ilun utzi zuenean. Alemaniar zientzialari honek berehala ulertu zuen izpi batzuek ahalmena zutela papera zeharkatu eta material fluoreszentea aktibatzeko. X izpia izena jarri eta aztertzeari ekin zion. Laster ikusi zuen X izpiek hobeto zeharkatzen zituztela material batzuk beste batzuk baino. Horrela, giza ehun bigunak erraz zeharkatzen zituzten, baina zailagoa zitzaien metalak eta hezurrak zeharkatzea. Historian egin izan den lehenengo erradiografia, bere emazte Bertharen eskuarena izan zen. Arlo honetan egin izan zuzen lan bikainagatik, Nobel Saria eman zioten Röntgeni 1901ean. Erradiografiek izugarrizko aurrerapena ekarri zuen medikuntzan. Ondoren, beste eremuetan praktikatu zen: ingeniaritzako piezak edo artelanak hartu zituzten aztergai.

Elikagaiak biltzeko materialetatik plastikoa, papera, beira, altzairua, aluminioa eta zenbait konglomeratu dira erabilienak. Hauek beren alde txarra ere badute. Adibidez, ingurumen-inpaktu handia sortzen dute. Hori dela eta, konponbide posibleen artean aurkitzen da zenbait biopolimerotatik eratorritako filmak. Hauek ingurumena errespetatzen dute biodegradagarriak baitira. Horiek egiteko gehien erabilitako biopolimeroak proteinak eta polisakaridoak dira. Lan honetan arrain-gelatinazkoak egin dira. Horrela, hondakinak kontsideratzen ziren arrain, hezur eta azalei erabilera bat ematea lortzen da. Arrain-gelatinazko film hauek aurkezten dituzten abantailak, film komertzialek eskaintzen dituztenen aurrean, dira, esaterako, gaztak bere koipea mantentzea eta ez lehortzea ahalbidetzen dutela. Zehatz-mehatz propietate egokienak azaltzen dituen filma % 10 azido zitriko portzentajea duena da. Konposizio hau duten filmak gardenak dira baina, aldi berean, argiarekiko erresistentziari dagokionez, oso erantzun ona aurkezten dute. Horri esker, ontziratutako elikagaiaren kalitatea denbora luzeagoan mantentzen lagunduko dute.

Hizkuntzalaritza

UPV/EHUko Maria Jose Ezeizabarrena irakasleak eta Tania Barberán doktoregaiak Cambridgeko Unibertsitateko Napoleon Katsosek zuzendutako proiektu batean parte hartu dute eta lortutako emaitzak ikuspegi berria gehitu dio hizkuntzaren unibertsaltasunari. Oraingoan, ikerketa honek konfirmatu du hizkuntzak ikasteko patroi unibertsalak daudela, eta patroi horiek ez datoz bat hizkuntzak sailkatzeko erabiltzen diren hizkuntza unibertsalekin. Aurkikuntza honek, hizkuntza guztietan erabilgarriak izan daitezkeen hizkuntza testak garatzeko bidea abiarazten du.

Astronomia

Ekaitz erraldoi bati jarraituz, Saturnoko jet korronte handiaren ezaugarriak aztertu dituzte EHUko Zientzia Planetarioen taldeko ikertzaileek. Eguzki Sistemako jet korronterik zabalena eta bortitzena da. Ikertzaileek xehetasun gehiagoz aztertu ahal izan dute fenomenoa; Hubble Espazio Teleskopioa erabiltzeko baimena lortu zuten. “Hubblen behatzeko denbora lortzea oso zaila da, oso lehiakorra baita, baina haren bidez lortutako irudiak oso kalitate onekoak dira, eta erabakigarriak izan dira”, azaldu du Sánchez Lavegak, lanaren lehen sinatzaile eta EHUko Zientzia Planetarioen Taldeko zuzendariak. Orban distiratsua 7.000 km inguruko ekaitz erraldoi bat zen eta informazio berria lortu dute egiturari buruz. Ikusi dute atmosferan zenbat eta sakonago, orduan eta indartsuagoak direla haizeak. Goi atmosferan 1.100 km/h abiadurak neurtu dituzte, eta 150 km inguruko sakoneran 1.650 km/h-koak. Gainera, haize sakona egonkorra da, baina goi atmosferan oso aldakorrak dira korronte ekuatorialaren abiadura eta zabalera, intsolazio-zikloaren eraginez. Saturnoren eraztunen itzalpean indartu egiten dira haizeak. Horretaz gain, beste hainbat fenomeno meteorologikok ere haizean eragiten dutela ikusi dute.

Botanika

Landareei ere erreparatu behar diegu eboluzioa ulertzeko. William Friedman botanikoa (New York, Ameriketako Estatu Batuak, 1959), Harvardeko Unibertsitateko Arnold Arboretum lorategi botanikoko zuzendaria, irailaren amaieran Donostian izan zen, DIPC Donostia International Physic Centerrek antolatutako Passion For Knowledge topaketan eta landareen garrantziaz eta horiek oinarri diren ikerketez hausnartu zuen Jose Iñaki Hormaza (Donostia, 1965) botanikoarekin batera. Friedmanen arabera, oraindik misterio bat da landareena: “Egun badakigu lehendabiziko landare loredunek lore txiki-txikiak zituztela, baina oraindik ez dakigu zein izan zen horiek ekarri zituen jauzia”, azaltzen du. Landareetan badira ere kasu deigarriak. Adibidez, Ginko biloba izeneko landarea, oso bitxia dena: “Orain dela 200 milioi urteko fosilak aztertu, edo oraingo ginko biloba landareenak, eta ia igualak dira. Ez dira ia batere aldatu”, dio. Haren esanetan, landare organismoak eta animalienak ez dira hain ezberdinak. Izan ere, “biokimika, oinarria, bera da; DNA, proteinak, aminoazidoak… Horiek guztiak komunak dira animalia eta landareetan”. Giza jardueraren ondorioz, izadiak pairatzen duena ekarri du solasaldira. Horren gainean dio klima-aldaketa dela egun gure bizitzan ditugun erronka nagusietako bat: “Ez espezieak desager daitezkeelako bakarrik; Sirian egun gertatzen diren arazoetako asko ere klima-aldaketaren ondorioz gertatzen direla ulertu behar da”.

Teknologia

Euskal Herriko Ekaingo haitzuloa bisitatzeko aukera egongo da app baten bidez edo web bidez. Barnetik erabat digitalizatzeko lanak egin dituzte, kobazuloan aurkitutako Goi Paleolitoko labar-pinturak bereizmen handiarekin ikusteko gai izango gara. Ikusgarriak dira figurak, hauen ingerada eta margolanetan erabili zen teknika argiro ikustea ahalbidetzen duten hartualdi infragorriak ere barne hartzen dituztelako.

Ingurumena

Azaroaren 4az geroztik, ofizialki martxan dago klimari buruzko Parisko Akordioa, eta aste honetan eta hurrengoan Marrakexen (Maroko) dute hitzordua agintariek, akordio hori gauzatzeko urratsak egiteko. Erronka handia dute aurretik: mendea bukatzerako, Lurraren batez besteko tenperatura ezin da bi gradu baino gehiagora igo, industria aurreko garaian genuenarekin alderatuta. Hitzarmena sinatu duten Estatuek konpromiso hori hartu dute. Horrez gain, langa hori 1’5 gradutara mugatzen ahalegindu behar dutela ere zehaztu dute idatzian. Halere, Frantziako bi ikertzailek ondorioztatu dutenez, bi graduko helburua ez da nahikoa, eta 1’5 graduak ez gainditzeko ahalegina ez da borondate kontua, hil ala bizikoa baizik.

Biologia

Serengetin dauden ugaztun belarjaleek migratu egiten dute urtero. Hego-ekialdetik ipar-mendebalera joaten dira, toki lehorretatik leku hezeetara, hain zuzen. Euri-sasoian nahiko ur dago eta belarra ondo hazten da. Sasoi lehorra (ekaina-azaroa) heltzen denean, berriz, errekak eta ibaiak lehortzen dira. Ur-ingestioaren menpeko diren belarjaleek migratzen dute. Adibidez, ñu urdinek eta zebrek, ura edan behar dutelako. Sasoi beroan, egunero edo gutxienez bi egunetik behin edan behar dute ura. Hori dela eta, ezin daitezke 25 km baino gehiago urrundu uretatik. Antilope ipotxa ere aurkezten zaigu testu honetan eta honek ez du ia urik edaten.

Medikuntza

Gure gorputzak sortzen dituen kannabinoideek zein Cannabis landarearen kannabinoideek gure memorian galera eragiten dute, neuronen arteko komunikazioa oztopatzen dutelako. Elhuyar aldizkariak azaltzen digu neuronetako mintz-hartzaile batzuk inhibitzen dituztela, eta ondorioz, ez da ia neurotransmisorerik sortzen. Orain arte uste zuten kannabinoideek neuronen mintz plasmatikoan eragiten zutela, baina orain ikusi dute mitokondrioetako mintzetan ere eragiten dutela, mitokondrioetako energia-sorrera blokeatzea lortuz. Ikerketa berri hau UPV/EHUKO Neurozientziak Saileko ikertzaileek Frantziako ikertzaile batzuekin elkarlanean egindakoa da.

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

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Egileaz: Uxue Razkin Deiako kazetaria da.

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Hubo una vez un rey que creyó estar hecho de vidrio y al que la Wi-Fi ponía enfermo… O algo así. Ambrosio Liceaga nos lo cuenta bien contado.

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

El artículo #Naukas16 El rey que creyó estar hecho de vidrio se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Oxido bi nahastea oso gauza sinplea da, eta honek askotariko aplikazio nanoteknologiko izan ditzake. Andi Cukok kontatzen dizkigu Nanoscale mixing: the case of titanosilicates artikuluan.

Saturno bezalako planeta bateko korronte atmosferikoen egiturak guztiz konplexuak izan daitezke. Euskal Herriko Unibertsitateko Zientzia Planetarioko Santiago Pérez-Hoyos astrofisikariak azaltzen digu zergatik: Winds of change in Saturn.

Zergatik egiten dugu negar pelikulak ikusten ditugunean? Zer dela eta gustuko dugu negar egitea film bat ikusterakoan? Zer nolako onurak ditu negar egiteak honako kasuetan? José Ramón Alonsok ematen dizkigu erantzun guztiak: Endorphins and tearjerker movies.

Munduko lenterik txikiena sortzeko lankidetzan aritu dira DIPCko ikertzaileak. Leiar ñimiño honek argia atomo baten kontzentratzeko ahalmena du. Hona hemen azalpena: When Optics goes Atomic.

Zer gertatzen zaie botikei, mahai gainean ahaztuta utzi edota ez badituzu ondo biltegiratu eta argiak ematen badie? Aukeren artean bat ikaragarria da, toxikoak bihur daitezke. Neus Aguilera-Portak kontatzen digu zelan gertatzen den hau: Can drugs become toxic when exposed to light?

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

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Llega el otoño y nuestro suelo se llena de hojas. Grandes y pequeñas, estrechas y anchas, simples y compuestas, la diversidad de formas de las hojas es enorme. De la aguja del pino a las hojas con forma de espada de muchas hierbas, de las hojas-trampa de las plantas carnívoras en forma de cepo o de jarra con tapa, a otros casos, como los cactus en los que la hoja desaparece o queda reducida a un hilo o una espina, la diversidad foliar es uno de los factores que permiten que las plantas vivan en casi cualquier lugar del territorio continental, de la mayoría de los desiertos a los bosques tropicales.

Las hojas son el principal lugar de la fotosíntesis y, al final, son la fuente de la práctica totalidad del alimento del planeta. El programa genético que controla la formación de las hojas en su estructura definitiva, la morfogénesis foliar, se ha conocido recientemente. Conocer los genes implicados en la formación de las hojas, su tamaño, su forma, su frecuencia puede dar lugar a una nueva revolución verde con un masivo incremento de las cosechas porque la productividad de la inmensa mayoría de las plantas va a depender del éxito fotosintético de sus hojas. También puede ayudar a generar variantes de nuestras cosechas que estén mejor adaptadas para sobrevivir en un mundo más caliente, algo desgraciadamente necesario. Es triste que en vez de luchar contra el calentamiento global estemos ya buscando formas de que su efecto sea menos desastroso.

Como sabemos desde los tiempos de Darwin, la selección natural actúa por azar sobre los individuos de una especie. Los fenotipos de esas especies son la expresión de un reservorio, un depósito de diversidad genética, cientos de miles de genes y secuencias de ADN no codificante que son el sustrato genético de cada especie. Es decir, la selección actúa sobre los organismos y las especies, sobre su forma y su función (lo llamamos fenotipo) y ese fenotipo es el resultado de la interacción entre el material genético (genotipo) y el ambiente. Este proceso evolutivo ha actuado a lo largo de millones de años sobre todas las especies siendo las más variables, las que mejor se adaptaban a un medio cambiante, las que tenían mayores probabilidades de sobrevivir.

Frente a la evolución biológica, la selección artificial es que el hombre elige, sobre esa diversidad natural, algunas características, plantas más productivas, animales más mansos, incluso factores estéticos como tulipanes de colores sorprendentes o peces de acuario con colas maravillosas u ojos saltones. Este proceso de selección artificial fue el fundamento de la agricultura, la ganadería y de la diversidad de nuestros animales de compañía. Es algo que se puede ver con claridad en la variedad de las razas de perros, de un chihuahua sin pelo a un galgo afgano de pelaje largo y denso, de un pequinés a un san bernardo.

La tercera fase tras la evolución biológica y la selección artificial en la que entramos ahora es actuar no solo sobre el fenotipo sino sobre la diversidad genética (genotipo), crear nosotros mismos la variedad de ADN más atractiva para nuestros intereses. Podríamos llamarla selección dirigida y la nueva tecnología CRISPR/Cas9 nos permitirá “editar” el genoma de cualquier célula.

La pregunta sería cuál es la forma ideal de una hoja y cómo podemos diseñarla. Los genes y moléculas que guían la morfogénesis foliar son muy parecidos en grupos muy diferentes de plantas. Básicamente hay combinaciones de genes que promueven el crecimiento y otras que lo detienen, y junto a ellas otros genes que regulan la activación y desactivación de esos genes en función de las condiciones ambientales. Esas combinaciones de genes de activación y de inhibición son las que hacen que algunas hojas tengan bordes lobulados como en el roble o que se trate de hojas compuestas donde se forman foliolos en torno al raquis o eje central como en una acacia.

Un ejemplo claro puede ser el tamaño: para los que vivimos en un clima continental extremado con veranos secos y calurosos e inviernos fríos como el del centro de la península nos sorprende el tamaño que alcanzan las hojas de algunas plantas cuando las vemos en las zonas costeras andaluzas o en las Islas Canarias. El programa genético inhibe el crecimiento porque no interesa tener hojas tan grandes si eso te supone ser más susceptible a las heladas o perder demasiada agua en las épocas secas.

La auxina, una hormona vegetal, es un elemento clave. Si se aplica auxina al borde de una hoja de tomatera, pierde su aspecto “plegado” o lobulado y crece toda por igual. El otro lado, el que no ha recibido auxina, crece normalmente. En otras plantas, se ha visto que la respuesta a la auxina se produce solo en puntos específicos de las hojas en desarrollo e inhibiendo su acción, se impide la formación de foliolos.

También se han encontrado genes “de borde” que se expresan en los pequeños espacios que separan los foliolos. Estos genes inhibirían el crecimiento de las células de las hojas en esas zonas entre foliolos. Si se inhiben estos genes de borde, en vez de formarse varios foliolos, se forma una hoja ancha. Se han encontrado otros genes que afectan al grosor de la hoja y recientemente se ha visto uno que controla el tamaño de hojas, pétalos y semillas. Cuando se sobreexpresa este gen en Arabidopsis, una planta muy usada en Biología molecular, la planta tiene hojas más grandes, flores más grandes y semillas más grandes.

La morfogénesis en animales implica el uso a gran escala de apoptosis y también de la migración celular. Sin embargo, estos mecanismos no son muy prácticos en plantas: las paredes celulares hacen que los restos de una célula muerta permanezcan después de la apoptosis y al mismo tiempo impiden que una célula se pueda deslizar a lo largo de otra. Esto hace que la diversidad morfológica en las plantas surja por otros mecanismos: cambios en los rangos de división en una región celular determinada y en la direccionalidad del crecimiento.

La selección dirigida es de una importancia crucial porque las plantas están adaptadas al ambiente natural pero las condiciones de cultivo pueden ser muy diferentes. A menudo hacemos crecer las plantas de cultivo en una densidad extrema donde la cantidad de luz, por la sombra de las plantas vecinas, es muy inferior a la normal. Toda esta investigación nos puede llevar a plantas con hojas más grandes (y hay muchas especies de las que lo comemos son las hojas como la lechuga, espinacas, canónigos…) o con hojas con formas mejor adaptadas a nuestras condiciones de cultivo.

Otro punto sobre el que se está actuando son sobre los estomas. Los estomas son pequeñas aperturas en la superficie de la hoja que comunican el exterior y el interior de la hoja. A través de ellos se produce el intercambio de CO2 y oxígeno, para que la planta pueda fijar ese dióxido de carbono y hacer azúcares. Son también claves en el control de la temperatura de la planta y de la pérdida de agua. Un grupo de la Universidad de Kioto ha identificado un gen llamado stomatogen. Cuando se obtiene la proteína que codifica ese gen y se aplica a una hoja en desarrollo, aumenta la densidad de estomas. Manipulando el número de estomas podemos conseguir variedades de plantas más resistentes al calor o a la sequía.

El escenario que se plantea para el futuro es un aumento en el CO2 presente en la atmósfera y un aumento de la temperatura. Si hay mucho CO2 las hojas cierran sus estomas pero entonces no pueden transpirar agua, que es el sistema que tienen para bajar su temperatura. Si además la temperatura es más alta de la que esa planta está acostumbrada, el resultado es que la planta se sobrecalienta y muere. Podemos pensar que la evolución biológica se debería encargar de esos cambios pero es un proceso lentísimo y el calentamiento global causado por el hombre es un proceso acelerado. Realmente muchas especies no tienen tiempo para hacerlo en la zona donde actualmente se cultivan si no les echamos una mano. Muchos especialistas en plantas consideran que aumentando artificialmente el número de estomas podemos dotar a las plantas de mayor adaptabilidad y aumentar sus posibilidades de supervivencia que, especialmente en el caso de las plantas cultivadas, son clave para nuestra propia supervivencia.

Este post ha sido realizado por José Ramón Alonso (@Jralonso3) y es una colaboración de Naukascon la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

Para leer más:

• Geddes, L. (2010) Perfect plants for a warmer world. New Scientist 275: 6-7.
• Koenig D, Bayer E, Kang J, Kuhlemeier C, Sinha N (2009) Auxin patterns Solanum lycopersicum leaf morphogenesis. Development 136(17): 2997-3006.
• Mentink RA, Tsiantis M (2015) From limbs to leaves: common themes in evolutionary diversification of organ form. Front Genet 6: 284.

El artículo La forma de las hojas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Gaur egun, energia eolikoa sortzeko erroten ahalmena duela 10 urte baino 5 aldiz handiagoa da. Horren agergarri da Eskozia eta Alemania bezalako herrialdeak azken urteotan haize erroten alde egiten ari diren apustua. Izan ere, egungo 100 haize errota zentral nuklear batek zor dezakeen energia kopurua berdintzeko gai direla uste da. Baina, zein da egoera gurean? Egokia al da Euskal Herria haizearen bitartez lortutako energia sortzeko? Nolako haizea daukagu gure lurraldean?

Gai hauek errepasatu ditugu Alain Ulazia Eibarko UPV/EHUko Energía Berriztagarrien graduko irakaslearekin Zientzialariren atal berri honetan. Bere esanetan, Euskal Herriko haizea aztertzerakoan iparraldea eta hegoaldea bereiztea ezinbestekoa da, ezberdinak baitira oso bateko eta besteko baldintzak.

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

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Los cálculos, aparentemente imposibles, de algunas cantidades a partir de información muy escasa se conocen como problemas de Fermi. Carlos Chordá ilustra cómo pueden llevarse a cabo estas estimaciones.

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

El artículo #Naukas16 Aproximadamente se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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