Cuaderno de Cultura Científica

Los cambios en la estructura 3D de su genoma dieron a las rayas sus distintivas aletas en forma de alas y su planitud de torta.

Un artículo de Viviane Callier. Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons.

Una raya teñida químicamente revela las características estructurales que contribuyen al diseño corporal inusual de este pez. Fuente: Teresa Zgoda/Science Source

Las criaturas marinas llamadas rayas se deslizan por el fondo del mar, agitando sus aletas pectorales en forma de alas para impulsarse y revolver a las pequeñas criaturas que se esconden en la arena. Su inusual plan corporal aplanado las convierte en una de las familias de peces más extrañas del mar, y parece aún más extraño que hayan evolucionado a partir de carnívoros estilizados parecidos a tiburones que nadaron hace unos 285 millones de años.

Ahora, los investigadores han descubierto cómo las rayas desarrollaron su perfil distintivo: los reordenamientos en la secuencia de ADN de la raya alteraron la estructura 3D de su genoma e interrumpieron las antiguas conexiones entre los genes clave del desarrollo y las secuencias reguladoras que los gobernaban. Esos cambios, a su vez, rediseñaron el plan corporal del animal. Los científicos publicaron sus hallazgos en Nature en abril.

El descubrimiento resuelve el misterio de la transformación evolutiva de las rayas fijándolo en los mecanismos genéticos que dirigen el desarrollo. “El registro fósil te dice que ocurrió este cambio, pero ¿cómo ocurrió realmente?” comenta Chris Amemiya, genetista molecular de la Universidad de California en Merced, que no participó en el nuevo estudio. “Esta es una pregunta clásica de evo-devo [Nota del traductor: nombre informal de la biología evolutiva del desarrollo]”.

Para descubrir los orígenes de la nueva forma del cuerpo de las rayas, hace unos años, el genomicista evolutivo José Luis Gómez-Skarmeta* reunió a un equipo internacional diverso de investigadores en genómica y biólogos del desarrollo evolutivo. Se necesitaba un equipo en parte porque el primer paso sería secuenciar y ensamblar el genoma de una raya, y compilar los genomas de peces cartilaginosos como rayas y tiburones es tremendamente difícil.

“Son realmente difíciles de ensamblar, porque son enormes, a menudo más grandes que el genoma humano”, apunta Mélanie Debiais-Thibaud, genetista del desarrollo evolutivo de la Universidad de Montpellier en Francia, que no participó en el trabajo.

Para su trabajo, el equipo seleccionó la raya pequeña (Leucoraja erinacea), que se captura fácilmente a lo largo de la costa atlántica de América del Norte. También se puede criar en un laboratorio, lo que hizo posible realizar experimentos funcionales y de desarrollo en los animales como parte del proyecto.

Al comparar el genoma de la raya pequeña con los genomas de otros vertebrados, los investigadores determinaron que el genoma de la raya se ha mantenido en general muy similar al de sus ancestros vertebrados a nivel de secuencia. Sin embargo, hubo algunos reordenamientos notables que habrían afectado la plan 3D del genoma. En el ADN de los individuos reordenamientos así pueden causar enfermedades al alterar la regulación genética. El descubrimiento llevó a los investigadores a preguntarse si los reordenamientos en las rayas podrían haber interrumpido de manera similar las instrucciones genéticas originales para su plan corporal.

Rompiendo los límites

Si observas la secuencia de ADN de un cromosoma, los genes que contiene pueden parecer sorprendentemente alejados de las secuencias cortas «potenciadoras» que regulan la actividad de esos genes. Sin embargo, en la práctica, debido a la forma en que el ADN se enrolla, pliega y gira sobre sí mismo en el núcleo de una célula, a menudo no están muy separados en absoluto.

En los vertebrados, los conjuntos de genes funcionalmente relacionados y sus potenciadores se agrupan físicamente en tres dimensiones en unidades denominadas dominios asociados topológicamente o TAD (por sus siglas en inglés). Las regiones límite ayudan a garantizar que los potenciadores solo actúen sobre genes en el mismo TAD.

Un embrión de raya en su saco vitelino. Las alteraciones en su programa de desarrollo hacen que el borde frontal de sus aletas pectorales se extienda hacia adelante y se fusione con la cabeza. Fuente: Mary Colasanto & Emily Mis, Embryology Course, Marine Biological Laboratory (MBL)

Sin embargo, cuando ocurren reordenamientos importantes del genoma, como los que el equipo estaba viendo en el ADN de la raya, los límites pueden perderse y las posiciones relativas de los genes en los cromosomas pueden cambiar. Como resultado, “algunos potenciadores pueden proporcionar instrucciones al gen equivocado”, explica Darío Lupiáñez, biólogo evolutivo del Centro Max Delbrück en Berlín y uno de los autores principales del estudio.

Parecía posible que los cambios en la arquitectura 3D del genoma de las rayas pudieran haber interrumpido los antiguos bloques de genes que las rayas heredaron de sus ancestros parecidos a tiburones, afectando a la función de los genes. “Estábamos tratando de ver si algunos reordenamientos del genoma en la raya pequeña realmente rompen estos bloques”, explica Ferdinand Marlétaz, genomicista del University College London y coprimer autor del estudio.

Los investigadores identificaron reordenamientos del genoma en la raya pequeña que no estaban presentes en ningún otro vertebrado. Luego concentraron su atención en los cambios que parecían afectar con mayor probabilidad a la integridad de los TAD, según las secuencias del genoma.

El esfuerzo les llevó a un reordenamiento que predijeron que eliminaría el límite de un TAD que regula un sistema de desarrollo llamado vía de polaridad celular planar (PCP). No lo habían anticipado: nada sobre las funciones conocidas de la vía PCP sugería de entrada que regularía el desarrollo de las aletas. Principalmente, establece la forma y la orientación de las células en los embriones.

Un nuevo vecindario genético

Para probar el impacto potencial del cambio en el TAD en el desarrollo de las aletas, Tetsuya Nakamura, biólogo del desarrollo evolutivo de la Universidad de Rutgers, expuso pequeños embriones de rayas a un inhibidor de la vía PCP. El borde anterior (delantero) de sus aletas se vio fuertemente alterado y no creció para unirse con la cabeza como lo haría normalmente. Esto sugería que la interrupción del TAD ancestral había producido las aletas distintivas de la raya al activar los genes PCP en una nueva parte del cuerpo.

“Este reordenamiento del TAD básicamente cambia todo el entorno del gen y trae nuevos potenciadores a las inmediaciones del gen”, explica Lupiáñez.

Las aletas expandidas y la forma aplanada de la raya le permitieron ocupar un nuevo nicho ambiental, cazando cerca del fondo del mar. Fuente: eff Rotman/Science Source

Pero este no fue el único cambio relevante en el genoma que encontraron los investigadores. También identificaron una mutación en un potenciador que regula la expresión de algunos genes en el grupo hox importante para el desarrollo. Los genes hox especifican el plan corporal general en todos los animales simétricos bilateralmente. Un subconjunto de ellos, el grupo de genes hoxa, generalmente se expresa solo en los bordes posteriores (de atrás) de las aletas en desarrollo y en las extremidades, donde especifica la formación de los dedos.

En la raya pequeña, los genes hoxa estaban activos tanto en la parte posterior como en la anterior de la aleta. Era como si la zona de crecimiento a lo largo de la parte posterior de la aleta se hubiera duplicado a lo largo de la frontal, de modo que el animal creó un nuevo conjunto de estructuras en la parte anterior de la aleta que era simétrica con las estructuras en la parte posterior, explica Debiais-Thibaud.

Nakamura demostró que el potenciador mutado de la raya estaba causando este nuevo patrón de expresión hoxa. Combinó el potenciador de la raya con un gen para una proteína fluorescente y luego insertó esa combinación de genes en embriones de pez cebra. Las aletas pectorales del pez crecieron de manera anormal y apareció fluorescencia a lo largo de los bordes delantero y trasero, lo que demostró que el potenciador de la raya estaba impulsando la expresión hoxa en ambas partes de la aleta. Cuando Nakamura repitió el experimento con un potenciador de tiburón el crecimiento de la aleta no se vio afectado y la fluorescencia se limitó a la parte posterior.

«Así que ahora pensamos que las mutaciones genéticas ocurrieron específicamente en el potenciador de las rayas, y eso puede impulsar la expresión única del gen hox en las aletas de las rayas», explica Nakamura.

Configurado para nuevas formas de vida

En el cuadro de la evolución de las rayas que los investigadores han reconstruido, en algún momento después de que el linaje de las rayas se separara de los tiburones, adquirieron una mutación en un potenciador que hizo que sus genes hoxa se activaran tanto en la parte delantera como en la trasera de sus aletas pectorales. Y dentro de los nuevos tejidos que crecen a lo largo de la parte anterior de la aleta los reordenamientos del genoma hicieron que la vía PCP fuera activada por potenciadores en un TAD diferente, lo que tuvo el efecto adicional de hacer que la aleta se extendiera hacia adelante y se fusionara con la cabeza del animal.

«Al formar la estructura en forma de ala, [las rayas] ahora pueden habitar un nicho ecológico completamente diferente, el fondo del océano», explica Amemiya.

Las rayas de aguijón, las mantas y otras rayas están estrechamente relacionadas con las rayas pequeñas (todas están clasificadas como peces «batoideos»), y su similar forma de torta probablemente se deba a los mismos reordenamientos del genoma. Las rayas, sin embargo, también han modificado sus aletas en forma de alas de manera que básicamente les permiten volar a través del agua. “Las rayas tienen estas ondulaciones de la aleta y permanecen en el fondo, pero las mantarrayas pueden salir a la superficie y tener una forma de locomoción completamente diferente”, explica Amemiya.

Aunque los biólogos del desarrollo evolutivo habían especulado previamente que estos cambios en la arquitectura 3D de un genoma podrían ser posibles, este es probablemente uno de los primeros artículos que los relaciona claramente con cambios bastante grandes en la forma del cuerpo, afirma Marlétaz.

Lupiáñez también cree que los hallazgos tienen una significancia que va mucho más allá de la comprensión de las rayas. “Esta es una forma completamente nueva de pensar sobre la evolución”, afirma. Los reordenamientos estructurales “pueden hacer que un gen se active en un lugar donde no debería estarlo”. Añade: «Esto puede ser un mecanismo de enfermedad, pero también puede servir como motor de la evolución».

 

El artículo original, How 3D Changes in the Genome Turned Sharks Into Skates, se publicó el 30 de mayo de 2023 en Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López

* Nota del traductor:

José Luis Gómez-Skarmeta, que firma el artículo como investigador principal, falleció en 2020. El enlace en el texto lleva a su obituario en Nature, en inglés. El enlace en esta nota lleva a la entrada en Wikipedia en español.

El artículo Cómo cambios en 3D del genoma convirtieron a los tiburones en rayas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Foto: Lucian Alexe / Unsplash

Tic, tac… Tic, tac… El tiempo avanza inexorablemente para cada uno de nosotros. Y, aunque el ritmo al que avanza es igual para todos, la percepción subjetiva del transcurso del tiempo puede ser muy distinta entre personas. Así, cuando nos divertimos o disfrutamos de alguna actividad, parece que el tiempo pasa volando, mientras que si estamos inmersos en una tarea monótona, soporífera o desagradable los minutos se nos hacen eternos. En ese sentido, existe un fenómeno peculiar, que se ha constatado ampliamente en psicología: en general, el tiempo nos parece que pasa más rápido conforme vamos cumpliendo años.

Si echamos la vista atrás, rebuscando en los recuerdos de nuestra niñez, tenemos la sensación de que los días eran más largos y los «exprimíamos» mucho más: podíamos realizar multitud de actividades porque había tiempo para casi todo. Además, los veranos en la infancia parecían durar bastante más que aquellos en la vida adulta, que pasan en un suspiro, sobre todo cuando disfrutamos de las vacaciones en esta época. A partir de cierto momento de la vida adulta, tenemos la sensación de que el tiempo se «acelera» y de que todo pasa poco a poco más rápido. ¿Cuál es la razón para esta evolución en la percepción subjetiva del tiempo? En la actualidad, se desconoce cuál es la causa y son múltiples las hipótesis que tratan de darle una explicación.

Una posible razón tras este fenómeno tendría que ver con el procesamiento cerebral de las imágenes que vemos cada día. Según la hipótesis planteada por el profesor de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Duke, Adrian Bejan, los días parecen ser más cortos conforme envejecemos porque el procesamiento de la información visual a lo largo del tiempo se enlentece. Si percibimos menos imágenes por segundo, esto puede generar la sensación de que el tiempo ha pasado más rápido y viceversa: cuando captamos más imágenes por segundo, podemos tener la sensación de que el tiempo avanza más lento, como cuando vemos un vídeo a cámara lenta. 

La base tras este planteamiento es que las señales nerviosas, que transportan la información, tardan más en llegar por una suma de factores cuando cumplimos años: el tamaño y la complejidad de las redes neuronales cerebrales se incrementa y, además, el envejecimiento provoca daños que pueden retrasar el flujo de dichas señales eléctricas. Por esta razón, los niños podrían procesar más imágenes por segundo que los adultos y percibir que el tiempo pasa más lento.

También podría ser que, más allá del procesamiento de las imágenes, existiera un «metrónomo neural» que marca el ritmo del tiempo en cada persona. En niños, este metrónomo iría más rápido que en los adultos (igual que ocurre con la frecuencia cardíaca en reposo o la respiración que son también más rápidas en los niños), lo que haría percibir el paso del tiempo de forma más lenta.  De hecho,  el psicólogo Clifford Lazarus narra un curioso experimento sobre esta cuestión: Si se deja a los niños sentados, con los ojos cerrados y sin hacer nada, la gran mayoría de ellos tienen la sensación de que ha transcurrido más del tiempo del que realmente ha pasado (muchos mencionan que ha pasado un minuto, cuando solo han trascurrido 40 segundos, en realidad). En cambio, si las mismas condiciones se aplican a los adultos, su percepción subjetiva del tiempo es más realista o va con un ligero retraso: detallan que ha pasado un minuto cuando, en realidad, ha transcurrido un minuto o 70 segundos.

Otra explicación sobre la dispar sensación del ritmo del tiempo entre los niños y los adultos se centra en la diferente perspectiva de ambos a la hora de cuantificar el tiempo. Para un niño de 10 años, por ejemplo, el transcurso de un año supone nada más y nada menos que el 10 % del total de su vida y entre un 15 y un 20 % de su memoria consciente. En cambio, para una persona de 65 años, un año solo solo es el 1,5 % de su vida. A la hora de percibir, de forma relativa, las vivencias y los recuerdos esto puede generar la sensación de que el tiempo fluía más lento en la infancia, porque una misma unidad de tiempo implicaba mucho más dentro del total de experiencias vividas.

Podría ser también que la desigual percepción del tiempo entre la infancia y la edad adulta y anciana se debiera a sesgos en la consolidación de los recuerdos. Las experiencias de la vida que dejan más marca en nuestra memoria son precisamente aquellas que nos provocan emociones, sobre todo si son intensas. Durante la infancia y la adolescencia casi todo es nuevo y se vive con más intensidad emocional que en etapas más tardías de la vida, donde la rutina y la monotonía suelen imperar y estos dejan poca huella en nuestros recuerdos.

Así, al evaluar nuestros recuerdos pasados y actuales, podemos tener la sensación de que vivíamos muchas más experiencias en el mismo tiempo (y, por tanto, que el tiempo pasaba más lento) que en los últimos años, que no nos dejan muchos episodios memorables y muchos recuerdos anodinos desaparecen (como lo que comimos el otro día). Si esta hipótesis fuera cierta, una forma para hacernos sentir que el tiempo transcurriera más lento sería huir de la monotonía y vivir nuevas experiencias con frecuencia.

Sobre la autora: Esther Samper (Shora) es médica, doctora en Ingeniería Tisular Cardiovascular y divulgadora científica

El artículo ¿Por qué nos parece que el tiempo pasa más rápido conforme envejecemos? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Foto: Eiliv Aceron / Unsplash

En el mundo se comen cada vez más productos de origen animal (carne, pescado y lácteos) y menos de origen vegetal (plantas, semillas y derivados). El desarrollo económico que han experimentado en las últimas décadas China e India, principalmente, ha venido acompañado por un aumento en el consumo de productos de origen animal. Por el contrario, en otros países, principalmente nórdicos, se está reduciendo el consumo de esos productos por razones de salud e impulsado por iniciativas gubernamentales.

Como a cualquier otra, a la especie humana también se le puede asignar un nivel trófico. A las plantas se les asigna un nivel trófico 1, porque al ser productores primarios, no consumen ningún otro organismo, sino que su producción de energía consiste en el aprovechamiento de la energía solar para sintetizar biomasa propia a partir del CO₂ y H₂O, principalmente. Los animales herbívoros, como el ganado vacuno, por ejemplo, ocupan el segundo nivel. A los animales que solo consumieran carne de vacuno o carne de animales del mismo nivel se les asignaría el nivel 3. Por eso, si en una población humana consumen, a partes iguales, carne de vacuno y pan, por ejemplo, a esa población habría que asignarle un nivel trófico 2,5. A los animales que se encuentran en la cúspide de la cadena trófica, como son las orcas o los osos polares, que consumen animales que, a su vez, consumen otros animales carnívoros, les corresponde el nivel 5, que es el más alto.

Han determinado cómo varió el valor del nivel trófico humano (NTH) en el medio siglo transcurrido desde 1960 hasta 2009 en los 176 países para los que se dispone de información (son la mayoría y en conjunto, incluyen al 98% de la población mundial). Para ello han utilizado los datos de consumo de alimentos en esos países (proporcionados por la FAO), asignando los correspondientes niveles tróficos a cada alimento.

La mediana global mundial fue en 2009 de 2,21. Conviene recordar aquí que la mediana es un estadístico de posición: deja a la mitad de los valores por encima y a la mitad por debajo. Para el cálculo de ese estadístico se tuvo en cuenta la población de cada país, por lo que en su valor pesan mucho los países más poblados. Los dos valores extremos en 2009 fueron los de Burundi, con 2,04 (97% de la comida de origen vegetal) e Islandia, con 2,57 (50% de la comida de origen animal). Aunque hay una gran diversidad de tendencias, los autores de la investigación han agrupado los países en cinco grandes grupos en virtud de los valores absolutos del NTH así como del modo en que han variado durante medio siglo.

En el grupo 1 se encuentran la mayoría de los países subsaharianos y del Sudeste asiático; en esos países se mantiene bajo y estable el NTH. Son países en los que la alimentación se basa, mayoritariamente, en productos de origen vegetal. El 2 agrupa a países sudamericanos, africanos y asiáticos, incluyendo China e India. En esos países los valores de NTH son bajos pero creciente. El grupo 3 incluye a países de América Central, Brasil, Chile, algunos africanos, países del Sur de Europa y Japón. En este grupo también crece el nivel trófico, pero el punto de partida era superior al del grupo 2. Tanto en el grupo 2 como en el 3 la tendencia creciente del NTH revela un aumento en la proporción relativa de productos de origen animal en la dieta. Al grupo 4 pertenecen América del Norte, Europa septentrional y oriental, Australia y Nueva Zelanda. En estos países los valores de NTH eran altos y permanecieron estables hasta 1990, y a partir de ahí empezaron a descender, aunque muy levemente. El grupo 5 incluye a los países con los niveles tróficos más altos, pero decrecientes; en él se incluyen Islandia, países escandinavos, Mongolia y Mauritania. En estos países se consume principalmente carne, pescado y productos lácteos, y muy pocos vegetales.

Como cabía esperar, el nivel trófico de las poblaciones humanas tiene mucho que ver con las características socioeconómicas, ambientales, y culturales de los países. En general, es más alto en países con mayor esperanza de vida, producto interior bruto, emisiones de CO2 y grado de urbanización. Todos esos indicadores se han elevado a lo largo del último medio siglo en casi todo el mundo. Solo en los países del grupo 5 ha disminuido el NTH a pesar de que los indicadores de desarrollo también hayan aumentado.

En el mundo se está produciendo, por tanto, una convergencia nutricional, ya que cada vez se va pareciendo más la composición de la dieta en los diferente países. A la gente le gusta comer carne y cuando mejora la situación económica de un país, los productos cárnicos se consumen en mayor medida. Y a la vez, en los que tienen un alto nivel de consumo de productos de origen animal, se produce la tendencia contraria, por los problemas de salud que conlleva ese alto consumo.

Un elemento a considerar a la hora de valorar estas tendencias es el de las implicaciones ecológicas de los patrones de consumo. La producción animal tiene una eficiencia energética baja. Aunque puede variar entre un 3% y un 20%, dependiendo de diferentes circunstancias, se suele considerar que, en promedio, viene a ser de un 10%. Es decir, solo un 10% de la energía consumida por un animal se convierte en energía propia. Por lo tanto, para producir 1 Kg de C, una especie en el nivel 5 hace uso de 10.000 Kg de C de biomasa vegetal, y una de nivel 3, hace uso de 100 kg de C. La especie humana utiliza un 25% de la producción primaria del planeta y es posible que esa utilización esté alcanzando su límite máximo. Por esa razón, es posible que el aumento en la proporción de alimentos de origen animal se acabe encontrando con una limitación derivada de la dificultad o, incluso, imposibilidad de hacer uso de porcentaje creciente de la producción primaria neta de la Tierra.

Información adicional

Información detallada para cada país y más datos aquí.

 

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 El mundo come cada vez más carne se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Cómo influyen los parásitos en el comportamiento de los animales, cómo se modifica la conducta de las madres mamífero o cuáles son las enfermedades que nos afectan y desde cuándo hemos desarrollado comportamientos funerarios ante la muerte son algunos de los aspectos que se analizarán en la V Jornada Nacional sobre Evolución y Neurociencias.

Especialistas en ambas materias se reunirán el 11 y 12 de mayo en una nueva edición conducida por Eva Garnica y Pablo Malo, psiquiatras y miembros de la Red de Salud Mental de Bizkaia, y organizada por esa misma entidad y la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

La jornada, cuya primera edición se celebró en 2017, se ha convertido en una cita imprescindible para las y los expertos en ámbitos como la psiquiatría, la psicología o la biología. Una jornada que sirve para analizar el comportamiento humano desde un punto de vista evolucionista y divulgar de un modo accesible para todos los públicos.

A famosísima sentencia de Dobzhansky «Nada tiene sentido en biología si no es a la luz de la evolución», Antonio J. Osuna le añade «y nada tiene sentido en la evolución si no es a la luz de los parásitos». Los parásitos modifican el comportamiento de los animales de formas extraordinarias, y esos cambios favorecen la evolución.

Antonio J. Osuna Mascaró, es doctor en Paleontología (Universidad de Granada) y está a punto de concluir su segundo doctorado en Cognición Comparada (Universidad de Medicina Veterinaria de Viena) como investigador del Messerli Research Institute; Carmen Mascaró Lazcano es bióloga y catedrática jubilada de Parasitología de la Universidad de Granada.



Si no ve correctamente el vídeo, use este enlace.

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

El artículo Parásitos y comportamiento animal: de hormigas a humanos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Foto: Juliana Malta / Unsplash

El comienzo de la primavera, seco y caluroso, ha provocado un aumento significativo de los niveles de polen, uno de los alérgenos más comunes del continente europeo. A pesar de su diminuto tamaño –y de ser una pesadilla para los alérgicos–, los granos de polen cumplen una función ecológica esencial para la supervivencia de la humanidad. Es momento de valorarla como se merece.

La chispa que enciende la vida vegetal

Hace más de 350 millones de años, un linaje de plantas, las gimnospermas (con semillas desnudas, como los abetos, cedros y pinos), desarrolló granos de polen y semillas, marcando un antes y un después en la reproducción y adaptación al medio terrestre del reino vegetal.

Doscientos millones de años más tarde, en plena revolución terrestre del Cretácico, aparecieron las plantas con flores y con semillas protegidas por frutos: las angiospermas. Gracias al ingenio evolutivo del polen y las flores y su coevolución con los polinizadores, las angiospermas se diversificaron rápidamente, vistiendo el planeta de multitud de colores vibrantes. Son las que hoy por hoy dominan los ecosistemas terrestres y las principales protagonistas de las tierras de cultivo.

Más que un alérgeno

El polen, ese polvillo a menudo dorado que flota en el aire durante la primavera y el verano, es en realidad una estructura reproductiva minúscula pero poderosa.

El grano de polen maduro es el gametofito masculino de las plantas. Contiene tres células, dos espermáticas y una vegetativa, protegidas por una doble envoltura que le confiere resistencia. Se produce en los órganos masculinos de las angiospermas (estambres) y gimnospermas (cono masculino).

El grano de polen funciona como un intermediario que transporta el material genético masculino desde la planta productora hasta los órganos femeninos de otras plantas, o de ella misma, en algunos casos. Así se logra la fertilización y la producción de semillas.

Como las posibilidades de que un grano de polen llegue a una pareja ideal son escasas, las plantas tienden a producir mucho polen. Y como sabemos, e incluso padecemos, esta sobreproducción tiene consecuencias que van más allá de la reproducción vegetal.

Polen de Orthosiphon stamineus preparado mediante el método de liofilización, imagen SEM.
Wikimedia commonsEl amor está en el aire

La producción de polen está finamente orquestada por las condiciones ambientales como la temperatura, la humedad y la luz, así como por el estado hormonal de la planta. Pero además, la danza de polinizadores alrededor de la planta también puede incentivar la producción de polen.

A medida que el polinizador se mueve de flor en flor en busca de néctar, su cuerpo se va cargando y descargando de granos de polen que se depositan en los pistilos de las flores (concretamente en los estigmas), aumentando la posibilidad de fertilización y la formación de semillas. Efectivamente, en las plantas, el amor está en aire.

Para aumentar el éxito reproductivo, las plantas han ido creando una asombrosa variedad de estructuras, formas y colores para sus granos de polen, que están íntimamente relacionadas con los mecanismos de dispersión y los polinizadores.

Así, los granos de polen más visibles y pesados, y también aquellos provistos de pequeñas espinas y superficie pegajosa, son generalmente transportados a lomos de grandes polinizadores como abejas (entomofilia) y aves (ornitofilia). En cambio, aquellos más pequeños, ligeros, esféricos y alados son transportados por la brisa primaveral (anemofilia).

Pigmentos tales como los flavonoides y/o carotenoides están detrás de la coloración rojiza-azulada y/o amarillo-anaranjada tan frecuente en los granos de polen, que hace que sean aún más atractivos para los polinizadores. Además, no hay que olvidar que, junto con el néctar, el polen también es recolectado por los polinizadores como alimento rico en proteínas, lípidos y carbohidratos.

¿Qué sería del mundo sin polen?

El polen desempeña un papel crucial en la agricultura, sobre todo en la producción de frutas, verduras y cereales. Se estima que más del 75 % de los cultivos alimentarios del mundo dependen en cierta medida de la polinización (transferencia de polen). Está en juego, por tanto, gran parte de nuestra dieta. Cada semilla, grano y fruta que comemos es producto directo de la polinización.

Sin polinización, los cultivos no producirían semillas viables, lo que reduciría su rendimiento y conllevaría importantes pérdidas económicas. En un escenario de alta demanda de alimentos por el incremento de la población mundial, no podemos despreciar el polen ni el trabajo de los polinizadores.

Como agentes polinizadores, las abejas, mariposas, pájaros, polillas, escarabajos e incluso los murciélagos influyen en la estabilidad y diversidad vegetal de los ecosistemas y en el rendimiento (cantidad y calidad nutricional) de los cultivos en los agroecosistemas.

Por pequeños que sean los granos de polen y los polinizadores, desempeñan un gran papel en la consecución de varios de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) fijados por la ONU, desde la lucha contra el hambre y la pobreza hasta la creación de empleo y el crecimiento económico.

Las abejas actúan como polinizadores.
.Capiro. / Flickr, CC BY-NC-NDLa tormenta perfecta a escala planetaria

Desafortunadamente, la fragmentación y destrucción de hábitats, el uso de pesticidas y el cambio climático están provocando la tormenta perfecta a escala planetaria: disminución de la diversidad vegetal, reducción de la calidad del polen y declive de las poblaciones de polinizadores.

¿Qué podemos hacer? Restaurar y conservar los hábitats, restringir el uso de pesticidas, potenciar la lucha biológica contra las plagas y diversificar las explotaciones agrícolas para crear un ecosistema equilibrado para las abejas y sus compañeros polinizadores. Nos queda mucho trabajo por delante.

Sobre la autora: María Teresa Gómez Sagasti es profesora adjunta e investigadora en el área Fisiología Vegetal, Dpto. Biología Vegetal y Ecología de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU

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

El artículo El poder del polen se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

¿Tú sabías que los bebés de delfín tienen bigotes cuando acaban de nacer?

Probablemente no lo habías notado, no es algo que resulte evidente a primera vista. Así que, si te estabas imaginando un pequeño delfín con un frondoso mostacho a lo Groucho Marx, ya puedes eliminar esa imagen de tu cabeza (o quizás no, es ciertamente memorable). Se trata más bien de unos pequeños pelitos, que estos mamíferos marinos lucen nada más nacer alrededor de la boca. Podrían recordar a la pelusilla que empieza a asomar bajo la nariz de algunos cachorros humanos durante la adolescencia. Pero al contrario de lo que sucede en este caso, los incipientes pelitos de los delfines bebé acaban desapareciendo al cabo de unos pocos días.

Foto: Nathalie Goddard / Marudah Cruises

¿Pero de dónde salen estos bigotes y por qué su existencia es tan efímera? Bien, se trata de lo que se conoce como una característica vestigial, es decir, un rasgo que se encuentra presente en un organismo, pero que ha perdido su función original en el desarrollo evolutivo de una especie. Podríamos imaginar los vestigios como los souvenirs de la evolución: una cosa inservible pero difícil de desechar, que recuerda distintos momentos de su historia. “Este bicho pasó por aquí, y como prueba se trajo un llavero espantoso” (o un bigote, en este caso).

Precisamente por su capacidad de ejercer como recuerdo y testimonio, las características vestigiales tienen especial importancia para la biología evolutiva. A menudo proporcionan evidencia de la historia compartida entre varias especies o nos muestran cómo ciertas estructuras biológicas han cambiado a lo largo del tiempo en respuesta a la selección natural y otros procesos evolutivos. En el caso del delfín, los bigotes nos hablan de un pasado remoto, cuadrúpedo y mucho más “frondoso”: cuando el pelo cubría todo su cuerpo, y no únicamente los alrededores de su mandíbula.

A fin de cuentas, los delfines son mamíferos, unos que nadan muy bien, eso sí. Hace 50 millones de años, su antepasados evolutivos se paseaban por la tierra y, de cuando en cuando, se adentraban en el mar para refugiarse o para cazar. Entre ellos, el más conocido es el Pakicetus, un bicho que, si me permitís la apreciación, se parecían más a una rata mutante que a un delfín (al menos, de acuerdo con algunas reconstrucciones contemporáneas). Pero esa rata tenía un plot twist (que diría Jaime Altozano) escondido debajo de la manga: su destino era regresar al mar y legar sus genes a los futuros delfines, ballenas y marsopas.

Reconstrucción del Pakicetus de Carl Buell a la izda (Fuente). Ilustración de Mr. Splinter de Tsvetomir Georgiev a la derecha

 

Los fósiles de Pakicetus fueron descubiertos por primera vez en la década de 1980 en Pakistán. El nombre de este país sirvió para bautizar a la especie, de hecho. Los Pakicetus mostraban características de mamíferos terrestres, pero también algunas que los emparentan con los cetáceos y que nos dan pistas sobre sus incipientes hábitos acuáticos. Tenían cráneos alargados, y dientes adaptados a una dieta carnívora. Contaban con extremidades posteriores alargadas y una columna vertebral que les permitía moverse tanto en tierra como en el mar. Debieron de vivir en junto a la costa del mar de Tetis durante el período Eoceno temprano. Por todo ello, se cree que eran nadadores hábiles y que probablemente pasaban bastante tiempo en el agua.

Con el tiempo, las generaciones y el lento pero implacable trabajo de la evolución, los Pakicetus fueron adaptándose cada vez más al medio acuático. Sus patas se volvieron más cortas hasta quedar convertidas en aletas. Su orificio nasal se fue desplazando hasta ocupar la posición actual, en lo alto de la coronilla. Hoy, el cuerpo de los delfines (de los cetáceos, en general) se parece mucho más al de un pez, es más hidrodinámico, está mejor preparado para nadar. Además, no queda ni un pelo en su superficie… bueno, siempre que no contemos los primeros días de vida, el tiempo que tarda el bigotillo de los delfines en caer.

Sobre la autora: Almudena M. Castro es pianista, licenciada en bellas artes, graduada en física y divulgadora científica

El artículo Los bigotes del delfín se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Mi libro La gran familia de los números (2021), de la colección Miradas matemáticas (Catarata, ICMAT, FESPM), está dedicado a algunas importantes familias de números naturales, entre los que están los números figurados, primos, capicúas, cíclicos, perfectos, amigos, intocables, narcisistas, felices o vampiros, entre muchos otros.

Portadas de mis tres libros de la colección Miradas matemáticas, a saber: Los secretos de la multiplicación (2019), La gran familia de los números (2021) y Las matemáticas como herramienta de creación artística (2023)Por sus dígitos los conoceréis

En el capítulo 5, titulado “Por sus dígitos los conoceréis”, se muestran familias de números naturales definidas por características de los dígitos de sus representaciones numéricas, como los números narcisistas (sobre los que también podéis leer en la entrada ¿Pueden los números enamorarse de su propia imagen?), que son aquellos números que son iguales a la suma de las potencias de sus dígitos elevados a la cantidad de dígitos que tiene el número. Por ejemplo, el número 153 es un número narcisista, puesto que, teniendo 3 cifras, que son 1, 5 y 3, se cumple que 13 + 53 + 33 = 1 + 125 + 27 = 153; o también, el número 1.634, ya que 14 + 64 + 34 + 44 = 1 + 1.296 + 81 + 256 = 1.634.

Imagen del episodio Marge, Homer y el deporte en pareja, en la que aparecen tres números curiosos, uno de ellos un número narcisista, 8.208

Otra familia de números relacionada con los números narcisistas es la que podríamos llamar números de Follet, puesto que aparecen mencionados en la novela Doble juego (2000), del escritor Ken Follet, que está formada por aquellos números que son iguales a la suma de las potencias de sus dígitos elevados a la posición que ocupan en el número (empezando por la izquierda), como el número 175, ya que 11 + 72 + 53 = 175 (1 es el primer dígito, 7 el segundo y 5 el tercero).

Portada de la edición DEBOLSILLO (Penguin Libros) de 2003, del libro Doble juego, de Ken Follet

Otra familia de números relacionada con los números narcisistas es la formada por los números de Munchausen, aquellos números que son iguales a la suma de sus dígitos elevados a ellos mismos. Por ejemplo, el número 3.435 es un número de Munchausen, ya que 33 + 44 + 33 + 55 = 3.435 (si admitimos que 00 = 1, resulta que el anterior número es el único que existe).

Imagen de la película El barón de Munchausen (1988), dirigida por Terry Gilliam, que fue uno de los integrantes de los Monty Python, en la que el barón de Munchausen sale volando de las aguas tirando de su coleta hacia arriba

Una extensión natural de los números narcisistas es considerar que los dígitos están elevados, no a la cantidad de dígitos del número, sino a una cifra fija cualquiera, llamada orden. En este caso, a los números que son iguales a la suma de las potencias de sus dígitos elevados a una cantidad fija cualquiera, no necesariamente la cantidad de dígitos del número, se les llama números potentes o también invariantes digitales perfectos. Por ejemplo, el número 4.150, que puede expresarse como la suma de las potencias quintas de sus dígitos (que son solo cuatro), 45 + 15 + 55 + 05 = 1.024 + 1 + 3.125 = 4.150, es un número potente. Los números insólitos están relacionados con estos últimos.

Los números insólitos

En el artículo On a very thin sequence of integers (Sobre una sucesión de números enteros poco numerosa), sus autores introducen el término de número insólito. Definen un número insólito como aquel número, mayor que 1, para el cual la suma y el producto de las potencias cuadradas de sus dígitos divide al propio número (en particular, no contiene al 0 entre sus dígitos). Por ejemplo, dado el número 122.121.216, la suma de los cuadrados de sus dígitos es

12 + 22 + 22 + 12 + 22 + 12 + 22 + 12 + 62 = 56,

mientras el producto de los cuadrados de sus dígitos es

12 x 22 x 22 x 12 x 22 x 12 x 22 x 12 x 62 = 9.216,

y como ambos dividen a número 122.121.216, por lo tanto, es un número insólito.

El número más pequeño que es insólito es el 111, ya que es divisible por 3 (suma de los cuadrados de sus dígitos) y por 1 (producto de los cuadrados de sus dígitos). Y los diez primeros números insólitos son:

111, 11.112, 1.122.112, 111.111.111, 122.121.216, 1.111.112.112, 1.111.211.136, 1.116.122.112, 1.211.162.112 y 11.111.113.116.

La sucesión de números insólitos es la sucesión A098034 de la Enciclopedia On-line de Sucesiones de Números Enteros – OEIS. Además, existen solo 428 números insólitos más pequeños que 100 trillones, 1020 = 100.000.000.000.000.000.000.

En la siguiente tabla se muestran los primeros números insólitos que contienen una cifra concreta entre sus dígitos, del 1 al 9.

Parece ser que es muy difícil encontrar números insólitos que contengan la cifra 5. Como se muestra en la anterior tabla, el número insólito más pequeño que incluye la cifra 5 tiene 31 dígitos. Además, el siguiente número insólito que contiene a la cifra 5 tiene 37 dígitos:

1.111.111.111.111.111.117.111.111.111.911.111.375.

Por otra parte, el número insólito más pequeño que contiene todas las cifras, con la excepción del 5 teniendo en cuenta lo comentado, tiene 18 dígitos y es el siguiente:

711.813.411.914.121.216.

Doble página del artículo On a very thin sequence of integers en la que aparecen los 195 números insólitos menores que un trillón, 1018, aunque se saltaron el número insólito 112.264.112.111.616¿Existen infinitos números insólitos?

Si miramos a las familias de números naturales definidas por características de los dígitos de sus representaciones numéricas, que hemos comentado al inicio de esta entrada, tenemos que:

A. Existe una cantidad finita de números narcisistas (en el libro La gran familia de los números puede leerse una sencilla demostración de que no existen números narcisistas con más de 60 dígitos), concretamente, hay tan solo 88 números narcisistas;

B. solo existe una cantidad finita de números de Follet (también en el libro La gran familia de los números, puede leerse una sencilla demostración de que no existen números de Follet con más de 22 dígitos), en concreto, hay 19 números en esta familia;

C. tan solo hay un número de Munchausen, el 3.435 (asumiendo que 00 = 1, aunque si se considera que 00 = 0, o en la definición solo se consideran dígitos no nulos, entonces hay otro más, es el número 438.579.088);

D. se desconoce si la familia de invariantes digitales perfectos es finita o infinita.

Por lo tanto, podemos tener nuestras dudas sobre si existirá una cantidad finita o infinita de números insólitos.

Number structure No. 5 (1983), del artista japonés-canadiense Kazuo Nakamura (1926-2002). Óleo sobre lienzo, 55 x 55 cm. Christopher Cutts Galklery, Toronto. Imagen de la página del Art Canada Institute

A continuación, vamos a construir una familia de números insólitos, de lo cual se deducirá que existen infinitos números insólitos. Empecemos considerando los números repitunos (en inglés, repunit numbers), que son aquellos que están formados por la repetición de la cifra 1, es decir, 1, 11, 111, 1.111, 11.111, etc. Si consideramos un número repituno con k dígitos (todos ellos iguales a 1), entonces la suma de los cuadrados de sus dígitos es k y el producto de los cuadrados de sus dígitos es 1. Por lo tanto, un número repituno es un número insólito si el número de dígitos k divide al número. Por ejemplo, 111 es un número repituno que es insólito, puesto que 3 divide a 111 (recordemos la regla de divisibilidad del 3, que dice que un número es divisible por 3 si, y sólo si, la suma de sus dígitos es divisible por 3).

Teorema: Si k = 3n, entonces el número repituno con k dígitos es un número insólito.

Vamos a ver que efectivamente estos números repitunos son insólitos. Para n = 1 tenemos el número 111, que claramente es insólito, ya que 3 divide a 111.

Para n = 2, tenemos el número 111.111.111, que al dividirlo por 111 se obtiene 1.001.001:

Por lo tanto, el número 111.111.111 es divisible por 9 (que es la cantidad k = 32 de dígitos), ya que 111 es divisible por 3 y 1.001.001 también es divisible por 3 (sus dígitos suman 3).

Para n = 3, tenemos un número repituno formado por 27 unos, 111.111.111.111.111.111.111.111.111, que si lo dividimos por el anterior 111.111.111 (que es divisible por 9) se obtiene 1.000.000.001.000.000.001, es decir, 1 seguido de ocho 0, luego 1, otros ocho 0 y 1, que es divisible por 3. Por lo tanto, el número repituno con 27 = 33 unos es un número insólito.

Y, de forma similar, se puede demostrar, por inducción, que los números repitunos con k = 3n son números insólitos.

Corolario: Existen infinitos números insólitos.

Los números insólitos son una curiosa familia de números naturales, de la que se conocen algunas propiedades matemáticas (algunas de ellas mostradas en esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica) y de la que se seguirá investigando en el futuro, como ocurre con las demás familias, al menos para ampliar más nuestro conocimiento sobre la naturaleza de los números.

Bibliografía

1.- R. Ibáñez, La gran familia de los números, Libros de la Catarata – ICMAT – FESPM, 2021.

2.- J. M. De Koninck, N. Doyon, On a very thin sequence of integers, Annales Universitatis Scientiarum Budapestinensis de Rolando Eötvös Nominatae, tomo 20, pp. 157-177 (2001).

3.- Página web: Numbers Aplenty.

4.- Página web: Enciclopedia On-line de Sucesiones de Números Enteros – OEIS

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 Los números insólitos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

La imprevisibilidad puede ayudar a los informáticos a resolver problemas que de otro modo serían intratables.

Un artículo de Ben Brubaker. Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons.

Cuando abundan las buenas opciones, adivinar al azar puede ser sorprendentemente fructífero. Ilustración: Kristina Armitage / Quanta Magazine

Desde los primeros días de la informática, un campo conocido por su enfoque metódico para la resolución de problemas, la aleatoriedad ha jugado un papel importante. El primer programa que se ejecutó en el primer ordenador electrónico de uso general del mundo utilizó la aleatoriedad para simular procesos nucleares. Desde entonces se han utilizado enfoques similares en astrofísica, climatología y economía. En todos estos casos, introducir números aleatorios en ciertos pasos del algoritmo ayuda a los investigadores a tener en cuenta la incertidumbre sobre las muchas formas en que pueden desarrollarse los procesos complejos.

Pero agregar aleatoriedad en un algoritmo también puede ayudarlo a calcular la respuesta correcta a preguntas inequívocas de verdadero o falso. «Simplemente dices ‘Está bien, déjame rendirme, déjame no intentarlo, déjame elegir algo al azar'», explica Eric Blais, científico informático de la Universidad de Waterloo. “Para un montón de problemas, este termina siendo un enfoque ganador”.

Supongamos que quieres determinar si un número dado es primo (divisible solo por 1 y por sí mismo) o compuesto (también divisible por otros números enteros). Simplemente podrías intentar dividirlo entre todos los factores posibles, pero para números grandes este método de «fuerza bruta» y otros algoritmos de factorización son terriblemente lentos. Y si el número resulta ser compuesto, los algoritmos de factorización te dicen los valores de sus divisores, más información de la que pediste. Si solo te importa la «primalidad» de un número, ¿existe un algoritmo más eficiente?

Lo hay si usas la aleatoriedad. La idea básica se remonta a un resultado del matemático francés del siglo XVII Pierre de Fermat, conocido como su “pequeño teorema”. Fermat consideró dos números enteros, llámelos N y x. Demostró que si N es un número primo, entonces xN – x es siempre un múltiplo de N, independientemente del valor de x. De manera equivalente, si xN – x no es un múltiplo de N, entonces N no puede ser un número primo. Pero la afirmación inversa no siempre es cierta: si xN – x es un múltiplo de N, entonces N suele ser primo, aunque no siempre.

Para convertir el pequeño teorema de Fermat en una prueba de primalidad, simplemente toma el N que te interesa, elige x al azar y reemplaza los dos números en xN – x. Si el resultado no es un múltiplo de N, entonces ya está: sabes que N es definitivamente compuesto. Si el resultado es un múltiplo de N, probablemente N sea primo. Ahora elige otra x aleatoria e inténtalo de nuevo. En la mayoría de los casos, después de algunas docenas de intentos, puedes concluir con casi certeza que N es un número primo. “Haces esto una pequeña cantidad de veces”, explica Blais, “y de alguna manera ahora tu probabilidad de tener un error es menor que la probabilidad de que un asteroide golpee la Tierra entre ahora y cuando mires la respuesta”.

Las primeras pruebas de primalidad utilizando algoritmos aleatorios (basados en refinamientos del pequeño teorema de Fermat) marcaron el comienzo de una nueva era. Problema tras problema resultó ser mucho más fácil de resolver con aleatoriedad que con algoritmos no aleatorios o deterministas. La clave era reformular cada problema como uno que pudiera resolverse rápidamente dado un valor apropiado para algún número x, y luego probar que casi cualquier x valdría. La solución funciona a pesar de que los investigadores no tienen idea de cómo determinar si una opción específica es buena. Los matemáticos han bromeado diciendo que este desafío inusual es similar a encontrar paja en un pajar.

Pero estos éxitos hicieron que los investigadores se preguntaran por qué la aleatoriedad debería ayudar con problemas como las pruebas de primalidad, que consisten todos en encontrar patrones ocultos no aleatorios. “Hay algo un poco paradójico al respecto”, afirma Rahul Santhanam, científico informático de la Universidad de Oxford. “La aleatoriedad pura te ayuda a encontrale el truco a la estructura que resuelve el problema”.

En 1994, los informáticos Noam Nisan y Avi Wigderson ayudaron a resolver esta confusión al demostrar que la aleatoriedad, aunque útil, probablemente no sea necesaria. Demostraron que una de dos cosas debe ser cierta: o todos los problemas que se pueden resolver de manera eficiente usando la aleatoriedad también tienen algoritmos deterministas rápidos, o muchos problemas con fama de difíciles son secretamente fáciles. Los informáticos consideran muy improbable la segunda posibilidad.

De hecho, a los científicos informáticos a menudo les resulta más fácil desarrollar un algoritmo determinista comenzando con una versión aleatoria y luego «desaleatoriazarla». “Una vez que la tengo, de repente veo una forma muy obvia de hacerla determinista”, afirma Eli Upfal, científico informático de la Universidad de Brown. “Pero si no hubiese pensado en ella de forma aleatoria como una pregunta probabilística, probablemente no se me habría ocurrido”.

Casi 30 años después de la prueba histórica de Nisan y Wigderson, los algoritmos aleatorios siguen siendo tan populares como siempre, porque la desaleatorización puede ser complicada y los algoritmos deterministas a menudo son eficientes solo en principio. No fue hasta 2002 que tres investigadores encontraron una forma de eliminar la aleatoriedad de las pruebas de primalidad y, en la práctica, su algoritmo es mucho más lento que los mejores algoritmos aleatorios. Para otros problemas es difícil incluso saber por dónde empezar: el algoritmo más conocido tiene un problema del huevo y la gallina del que solo se puede escapar a través de la aleatoriedad.

Ese es el caso de un avance reciente en la teoría de grafos. El año pasado, tres científicos informáticos desarrollaron un algoritmo rápido para encontrar la ruta más corta a través de un grafo, una red de nodos conectados por segmentos lineales, que funciona incluso cuando algunos segmentos se restan de la longitud total de la ruta en lugar de sumarse. Su algoritmo implicaba transformar el grafo en uno más simple eliminando ciertos segmentos, resolver el problema del grafo simplificado y luego tener en cuenta los segmentos eliminados. Pudieron demostrar que el algoritmo se ejecutaría rápidamente si ninguna ruta más corta pasa a través de demasiados segmentos eliminados; de lo contrario, el último paso emplearía demasiado tiempo.

Pero, ¿cómo decidir qué segmentos eliminar en primer lugar? No solo es difícil encontrar el conjunto ideal de segmentos de forma determinista, es imposible. El conjunto depende de qué caminos sean los más cortos, el mismo problema que los tres investigadores estaban tratando de resolver. Pero aunque no pudieron encontrar el mejor conjunto de segmentos para eliminar, pudieron demostrar que la mayoría de las elecciones aleatorias serían lo bastante buenas, y eso fue suficiente para romper el ciclo autorreferencial. En los raros casos en los que el algoritmo toma una decisión desafortunada y se atasca en el último paso, solo hay que pararlo y ejecutarlo nuevamente.

“La aleatoriedad es básicamente una forma de garantizar que algo es cierto sobre la solución óptima sin conocer la solución óptima”, explica Aaron Bernstein, uno de los autores del nuevo algoritmo.

La aleatoriedad ha encontrado innumerables otros usos en la informática, desde la criptografía hasta la teoría de juegos y el aprendizaje automático. Lo más probable es que esté aquí para quedarse.

 

El artículo original, How Randomness Improves Algorithms, se publicó el 3 de abril de 2023 en Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López

El artículo Cómo la aleatoriedad mejora los algoritmos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

LP 791-18d

Una de las carreras más importantes que se están desarrollando en el campo de la astronomía hoy en día es la búsqueda de un planeta similar en tamaño y características a la Tierra, algo que desde el punto de vista de la geología nos podría ayudar mucho a saber que “ingredientes” son necesarios para la formación de planetas como el nuestro. De momento no hemos encontrado un planeta b, y es posible que tardemos en encontrarlo por dos cuestiones principales: por las dificultades propias de la observación de planetas tan relativamente “pequeños” y porque no sabemos todavía cómo de raros son los planetas como el nuestro -si es que hay más.

Pero el ir completando el catálogo de planetas extrasolares -aquellos que giran en torno a una estrella diferente a nuestro Sol- está aportándonos una visión sobre la enorme diversidad de planetas existentes, muchos de los cuales no tienen una representación directa en nuestro Sistema Solar.

Figura 1. Reconstrucción artística de LP 791-18d. El punto azul en la lejanía correspondería con el LP 791-18c. Imagen cortesía de NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith/KRBwyle.

Recientemente, se ha publicado un nuevo estudio en la revista Nature hablándonos de cómo podría ser un planeta de un tamaño similar al de la Tierra (1.03 radios terrestres) llamado LP 791-18d, situado a unos 90 años-luz de nuestro planeta y que gira en torno a una enana roja junto a otros dos planetas, estos dos últimos ya descubiertos en 2019.

Pero, ¿qué tiene de especial este planeta? Los científicos piensan que podría tener una gran actividad volcánica distribuida por toda su superficie, algo similar a lo que ocurre en Ío, un satélite de Júpiter. La actividad volcánica es muy importante en planetas rocosos, ya que puede ayudar a generar una atmósfera -los gases más importantes que emiten los volcanes son el vapor de agua, el dióxido de carbono y el de azufre, entre otros- y a ir rellenándola en el caso de que esta pueda sufrir pérdidas por cualquier motivo, como la carencia de un campo magnético o el propio viento estelar.

Además, las atmósferas de los planetas, si se dan las condiciones adecuadas, pueden permitir la existencia de agua líquida en la superficie, algo que, como sabemos, es de gran importancia para la astrobiología y la búsqueda de la vida más allá de nuestras fronteras.

Al mismo, tiempo, los volcanes son capaces de llevar a la superficie elementos que de otro modo estarían atrapados en su interior, pudiendo crear un ciclo de transferencia y reciclaje entre la corteza y el interior del planeta. También podrían incluso aportar calor a zonas más frías, como el fondo de posibles océanos, permitiendo ambientes menos hostiles.

Figura 2. Dos imágenes de Ío tomadas el 14 de diciembre de 2022 y el 1 de marzo de 2023 desde la sonda Juno. En color podemos ver la superficie de Ío, y los puntos rojos, amarillos y blancos corresponden con puntos que tienen una elevada temperatura y que probablemente correspondan con puntos de emisión volcánica recientes o actuales. Cortesía de NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM.

¿De dónde sacaría este planeta la energía interna suficiente como para poder estar cubierto de volcanes? La respuesta está en la existencia de uno de los otros planetas, el c, que tiene una masa de aproximadamente nueve veces la de la Tierra. Conforme van haciendo órbitas alrededor de su estrella, los planetas c y d pasan cerca el uno del otro, de tal forma que el c es capaz de modificar ligeramente la órbita del d, haciéndola más elíptica.

Esta deformación en la órbita es suficiente como para que el planeta sufra un fenómeno que conocemos como calentamiento de marea, de tal forma que a lo largo de su órbita el planeta sufre una deformación en su superficie y su interior diferente en cada punto de la órbita debido a la atracción gravitatoria de su estrella y de los otros planetas del sistema.

Para que podamos entendernos, imagina que tienes una pelota antiestrés en las manos y que empiezas a comprimirla y a dejar que vuelva a su forma. Después de un rato, verás que esta ha aumentado ligeramente su temperatura y esto se debe en parte a la energía que transfiere el movimiento de tu mano sobre la propia pelota.

De una manera parecida, cuando un cuerpo masivo ejerce una fuerza de atracción gravitatoria sobre otro más pequeño, acaba provocando que el más pequeño sufra un proceso de deformación en el cual se comprime y se estira, parecido a lo que has hecho con la pelota. Esto ocurre normalmente porque la fuerza de atracción de la gravedad en un lado, el que mira al objeto más masivo, es más fuerte, y más débil su efecto sobre el lado opuesto.

Figura 3. En los planetas con acoplamiento de mareas no hay ciclo día-noche. Solo un lado donde hay oscuridad y otro donde es un día perpetuo. Imagen cortesía de la NASA y el JSC.

Este proceso, si ocurre en repetidas ocasiones, genera una serie de fricciones que a su vez se traducen en calor, a veces suficiente para generar magmas que pueden dar lugar a erupciones volcánicas, y como decíamos anteriormente, es el mismo proceso que ocurre sobre la luna de Júpiter Ío, y que lo convierte en uno de los objetos con mayor actividad del Sistema Solar.

Otro de los detalles aportados en el estudio sobre este planeta indica que sufre un acoplamiento de mareas con su estrella y que, por lo tanto, siempre tiene la misma cara apuntando a su estrella -algo parecido a lo que ocurre en nuestro planeta con la Luna, en la que el periodo de rotación es igual al orbital- y esto a su vez se traduce en que su cara diurna probablemente tenga una temperatura muy alta, aunque dependiendo de su atmósfera, el agua podría ser estable en su cara nocturna, donde las temperaturas serían menores.

Eso si no ha sufrido un proceso evolutivo como el de Venus, donde los volcanes han sido capaces de generar una atmósfera muy importante, capaz de equilibrar la temperatura en su lado nocturno y diurno, y volviendo totalmente inhabitable cualquier parte del planeta.

Pero precisamente este hecho abre otra cuestión muy importante de cara a entender la habitabilidad de la Tierra. Podríamos suponer que Venus y la Tierra tienen una actividad volcánica similar a grandes rasgos… entonces, ¿por qué Venus ha seguido sumando gases de efecto invernadero? Una de las posibles respuestas a esta pregunta es la existencia de una tectónica de placas capaz de almacenar parte de estos gases -obviamente, no en estado gaseoso sino transformado en otras sustancias químicas- dentro de su corteza o su manto, donde seguirá un ciclo en el que se vaya incorporando al interior del planeta y posteriormente siendo expulsado por los volcanes.

En nuestro planeta este ciclo viene regulado por la tectónica de placas, pero al menos aparentemente no hay una en Venus, y quizás tampoco lo exista en este exoplaneta, por lo que la tectónica de placas podría ser un condicionante para conseguir unas condiciones más habitables en los planetas. O quien sabe si hay algún detalle o mecanismo que todavía desconozcamos por completo a la hora de regular estos ciclos en otros planetas.

Sea como fuere, el estudio de los exoplanetas va a seguir aportándonos una importante visión no solo sobre la diversidad de mundos que pueblan nuestra galaxia, sino también ayudarnos a contestar aquellas preguntas que todavía tenemos sobre nuestro propio Sistema Solar.

Bibliografía:

Crossfield, I.J. et al. (2019) ‘A super-earth and sub-neptune transiting the late-type M dwarf LP 791-18’, The Astrophysical Journal Letters, 883(1). doi: 10.3847/2041-8213/ab3d30.

Peterson, M.S. et al. (2023) ‘A temperate Earth-sized planet with tidal heating transiting an M6 star’, Nature, 617(7962), pp. 701–705. doi: 10.1038/s41586-023-05934-8.

Para saber más:

25 años de planetas extrasolares
El valle de la evaporación de planetas

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

El artículo LP 791-18d, el planeta cubierto de volcanes se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

20. Noé se dedicó a la labranza y plantó una viña.

21. Bebió del vino, se embriagó, y quedó desnudo en medio de su tienda.

22. Vio Cam, padre de Canaán, la desnudez de su padre, y avisó a sus dos hermanos.

23. Entonces Sem y Jafet tomaron el manto, se lo echaron al hombro los dos, y andando hacia atrás, vueltas las caras, cubrieron la desnudez de su padre sin verla.

Biblia de Jerusalén, Génesis, 9: 20-23.

… El dios hijo de Zeus

da sin distinción al rico y al miserable

el goce apaciguador del vino.

Eurípides, Las bacantes, 405 a.C.

Porque con ser la vid un árbol tan pequeño, no es pequeño el fruto que da. Porque da uvas casi para todo el año, da vino que mantiene, esfuerza y alegra el corazón del hombre, da vinagre, da arrope, da pasas, que es mantenimiento sabroso y saludable para sanos y enfermos.

Fray Luis de Granada (1504-1588).

Foto: José Alfonso Sierra / Unsplash

Tanto las uvas silvestres como las cultivadas se mencionan en la Biblia hasta en 72 capítulos o, también, en 12 del Corán. Por supuesto, solo hay que recordar a Noé, que también aparece su producto derivado más conocido, el alcohol, resultado de la fermentación de los azúcares de la uva, y el vino como objetivo final. Por todo ello, la vid es la planta más citada en los textos sagrados. Y también la cita Stephen Harris, de la Universidad de Oxford, entre las 50 plantas legendarias que cambiaron el mundo.

Las uvas silvestres, Vitis sylvestris, son autóctonas del Asia Menor y el Cáucaso donde se inició la viticultura y se difundió por el Mediterráneo, según Jules Janick, de la Universidad Purdue, en Estados Unidos. Se han encontrado semillas de uva en yacimientos prehistóricos de Europa y, en concreto, en Grecia, los Balcanes, Italia, Suiza, Alemania y Francia. La distribución de la vid silvestre va de Portugal al oeste hasta Turkmenistán al este, y desde Alemania al norte hasta Túnez en el sur.

Por tanto, se encuentra en la Península Ibérica, excepto en el norte y en Pirineos, como lo muestran los hallazgos de sus pepitas desde el Neolítico. Los datos confirman, según Ramón Buxó, de la Universidad Pompeu Fabra, que la vid es una planta indígena en todo el Mediterráneo y las pepitas de vid cultivada se han recuperado a partir de la Edad del Bronce.

Todavía está abierto el debate que propone que, dada la extensión de la vid silvestre por la cuenca mediterránea, es posible que la vid doméstica se originara en más de un lugar de la región y no solo de Oriente Medio y el Cáucaso. Rosa Arroyo-García y sus colegas del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria de Madrid, han estudiado el ADN de los cloroplastos de 1201 muestras de vid silvestre y doméstica de toda el área de su distribución. Los resultados, según los autores, muestran que el 70% de las muestras de la Península Ibérica llevan cloroplastos que son únicamente compatibles con material derivado de poblaciones occidentales de la vid silvestre.

Otra investigación, centrada en los cloroplastos de las variedades silvestre y doméstica de la meseta de Castilla La Vieja, del grupo de José Carlos Santana, de la Universidad de Valladolid, diferencia hasta 121 genotipos diferentes. Es interesante que muchos de ellos muestran cruces entre la vid silvestre autóctona y vides domésticas de Francia que los autores sitúan en variedades que llegaron por el comercio a través del Camino de Santiago.

8000 años de vid doméstica

Antes del 5000 a. C., la uva doméstica, Vitis vinifera , llegó de Anatolia a Oriente Próximo, desde el sur del Cáucaso, entre los mares Negro y Caspio y el Creciente Fértil, el valle del Jordán y Egipto, según el análisis genético de 1000 muestras de vides silvestres y domesticadas publicado por Sean Myles y su grupo, de la Universidad Cornell en Ithaca.

La fecha de la domesticación se sitúa hace entre 6000 y 8000 años atrás. Hay semillas de uva de la Edad del Bronce en Mesopotamia, Israel, Siria, Egipto, el Egeo y en lagos de Suiza, y también se han encontrado en América. Solo hay que recordar que cuando el vikingo Leif Erikson llegó a las  costas de Labrador llamó Vinland, País del Vino, a aquel país por la abundancia de vides silvestres de la especie Vitis riparia, habitual en América del Norte.

De hace 4000 años, en la Edad del Bronce, se han encontrado vasijas para almacenar vino y pasas. En el yacimiento de Tel Kabri, en Israel, en un local se recuperaron hasta 40 vasijas con restos de compuestos típicos del vino como ácido tartárico, resinas, miel, aceite de cedro o de ciprés. Es, según Andrew Koh y sus colegas, de la Universidad Brandeis de Estados Unidos, una habitación donde se almacenaban vasijas con vino, es decir, una bodega, una de las más antiguas conocidas hasta ahora.

El estudio, reciente y publicado hace unas semanas, y dirigido por Yang Dong, de la Universidad Agrícola de Yunnan, en China, con 84 autores, se analizan datos genéticos de 3525 variedades de uva silvestre y uva cultivada de todo el planeta. Los resultados revelan los efectos del clima, en concreto de las glaciaciones, en los tamaños de población históricos, sugieren domesticaciones simultáneas de vino y uvas de mesa e identifican variantes asociadas con rasgos de domesticación como el color de la baya y la palatabilidad.

En el Pleistoceno, las condiciones climáticas empujaron a la selección de ecotipos de uva silvestre a lo que ayudó la fragmentación del hábitat. La domesticación ocurrió simultáneamente hace unos 11.000 años en Asia occidental y el Cáucaso para producir vides de frutas de mesa y vino. Las domesticadas de Asia occidental se dispersaron en Europa con los primeros agricultores, y se cruzaron con antiguos ecotipos occidentales salvajes y, posteriormente, se diversificaron ayudados por las migraciones humanas a finales del Neolítico.

Y de por entonces son los Mejillones con uvas que nos presentan Eudald Carbonell y Cinta Bellmunt con las fotografías de María Ángeles Torres desde la Universidad Rovira i Virgili y el grupo de Atapuerca. Es receta sencilla y rápida y un buen entrante para una comida en el campo.

Recolectamos los mejillones en las rocas de la costa más cercana y los tostamos a la hoguera encima de una piedra. Cuando se abran ponemos una uva en cada concha y los comemos a la vez, mejillón y uva.

La vid en América

Un ejemplo revelador de la difusión del cultivo de la vid nos llega desde América después de la llegada de Cristóbal Colón. Según lo resume Julio Luelmo, cuando llegaron los europeos encontraron muchas variedades de vid que crecían espontáneamente, sobre todo Vitis riparia, aunque no hay evidencias de que se utilizaran para obtener vino o cualquier otro líquido fermentado a pesar del nombre que los vikingos dieron al Labrador. La viticultura se introdujo en América con la importación de las cepas europeas. Los cultivos de vid resultaron en México, California y, sobre todo, en Sudamérica. En cambio, fracasaron al este de las Montañas Rocosas y en las Antillas donde lo había intentado Colón en 1493.

Hasta el siglo XIX no se conoció que fracasaron por la acción de un insecto de la especie Daktulosphaira vitifoliae, parásito de las especies americanas que ya estaban inmunizadas. Sin embargo, atacaba a las variedades europeas y, cuando llegó al Atlántico europeo, casi acaba con la viticultura en el continente durante el siglo XIX. Su recuperación llegó con injertos de la vid europea en troncos de la vid americana resistente.

Con la domesticación se seleccionan el aumento del tamaño de las uvas y su contenido en azúcar, los varios colores de la piel y la ausencia de semillas, importante para las uvas de mesa y las pasas. Según Stephen Harris, en la actualidad se conocen hasta 10000 cultivares distintos de uva y pocas de ellas llegan hasta el gran comercio. Muchas quedan en exclusiva para pequeños productores. Todo ello influye en la fermentación del mosto de la uva y la obtención del vino. La levadura convierte los azúcares del zumo de uva, glucosa y fructosa, en etanol y dióxido de carbono. Entre la levadura y otras bacterias se sintetizan compuestos aromáticos variados que darán la personalidad típica a cada vino.

Una de las pruebas arqueológicas más antiguas que conocemos de la producción de vino se ha encontrado en una aldea datada en el Neolítico de las montañas Zagros, en el norte de Irán. El grupo de Patrick McGovern, de la Universidad de Pennsylvania, encontró una vasija, fechada hace 7000 años, con residuos de ácido tartárico y de una resina del árbol Pistacia que se utiliza para mezclar con el vino y detener la formación de vinagre.

Las antocianinas son las responsables principales del color rojo en el vino. Se encuentran en la capa exterior de la piel de la uva y se extrae durante la maceración. La mayoría de los mostos, incluso los de uvas negras, son incoloros, y por ello la maceración es un proceso importante para la coloración de los vinos. El color rojo o rosado depende, por tanto, de la extracción de las antocianinas de la piel de la uva durante el proceso de fermentación. También se ha encontrado antocianina en vasijas fechadas hace 8000 años recuperadas de la excavación de Areni, en Armenia, y por tanto, otro de los más antiguos restos que indican la presencia de vino según Hans Barnard y sus colegas, de la Universidad de California en Los Angeles. Confirman la obtención de vino en el Cáucaso ya como ya se conocía de las montañas Zagros de Irán.

Foto:  Jaime Casap / Unsplash

Es interesante que nuestro gastrónomo romano de hace más de 15 siglos, Marco Gavio Apicio, destaque qué hacer para cambiar el color del vino y, en concreto, de vino tinto a vino blanco. Su consejo es “Pones en la botella harina de habas o bien tres claras de huevo y lo mezclas durante un buen rato. Al día siguiente, el vino será blanco. Las cenizas blancas de viña también pueden producir esta transformación”. Espero que le sea útil a quien le interese.

Es una receta de Juan Altamiras en su texto Nuevo arte de la cocina española. Así recomienda cocinar la Ternera estofada en vino blanco, que publicó en 1758. Era fraile franciscano y había nacido en 1709 en La Almunia de Doña Godina, Zaragoza. La fecha original de publicación de su libro era 1745 y es importante pues presenta la cocina española de la época anterior a la influencia de la cocina francesa a finales del siglo XVIII y en el siglo XIX. La receta aparece en la reciente edición sobre Altamiras publicada por Vicky Hayward.

De lo magro de la ternera cortarás pedazos como nuezes: freirás tocino, y con su pringue has de freír los trozos de ternera: echarás la carne en la olla, con el pringue que te quedó freirás cebolla menuda, y echarás con la carne, pondrás un poco de vino blanco, dos granos de ajos majados, sal, todas especias; peregil y unas hojas de laurel: después de este recado, la pondrás a fuego manso, con un papel en la boca del puchero, para que no levante el hervor, y con un pucherito, que la tape, con agua. Harás un poco masseta, y la pondrás en la circunferencia de la olla principal, de modo que no se exhale, dexala cocer dos horas: así sacarás poco, pero buen caldo, y muy gustoso.

El cultivo de la vid implica un extenso laboreo y la poda anual de los sarmientos. Es el arte de la poda lo que distingue al buen viñador. Y es la base de un plato típico de La Rioja: Chuletillas de cordero al sarmiento.

Una receta para celebrar en cualquier celebración que tenga lugar en tierras riojanas o en cualquier sitio al aire libre. Se trata básicamente de chuletas de cordero asadas, a las que habremos echado sal gorda. Aunque se pueden hacer, por supuesto, en una chimenea, estas chuletas se suelen asar al aire libre, usando para ello una parrilla puesta al fuego, prendido con sarmientos, es decir, ramas secas de vid. Las chuletas se colocan cuando el fuego ya se ha extinguido y sólo quedan las brasas. Es la temperatura ideal para asar las chuletillas. Hay quien les echa un chorro de vino de Rioja poco antes de sacarlas de la parrilla.

Las uvas se conservan secándolas al sol para producir pasas, o transformando el mosto de la uva en vino. Es la bebida alcohólica de difusión universal y, según Jean-François Revel, lo es por su capacidad de viajar y, también, por su gran variedad y, siendo siempre el zumo fermentado de la uva, mantiene características propias del lugar de origen por su sabor, aroma y color. Es una bebida que depende de la habilidad y perspicacia del viticultor y, en último término, de la capacidad y la memoria del catador. Para Revel, la degustación del vino es una partida de ajedrez de infinitas soluciones jamás agotadas.

Una vez probado el vino, el catador queda hechizado. El vino se asocia al amor y a la falta de amor, a la alegría y a la tristeza, al éxito y al fracaso, a la amistad, a los negocios, a la guerra y a la paz, al reposo y a la violencia, y a tantos otros sentimientos y conductas. Incluso el vino se asocia, inevitablemente, a la templanza, aunque Revel menciona civilizaciones donde dejar de beber vino es casi como renunciar a toda otra actividad, a todo intercambio, incluso supone dejar de pensar. Es lo que el ensayista, escritor y crítico literario Jean-François Revel opina sobre el vino en su historia literaria de la sensibilidad gastronómica.

Foto: Juan Ugarte / Pixabay

Sin embargo, después de los elogios al vino llega el debate actual sobre los beneficios y daños que provoca el alcohol en la salud humana. Como ejemplo sirve una publicación reciente de Aitor Hernández y sus colegas de la Universidad de Navarra sobre la relación en la ingesta de alcohol y la hipertensión. Son datos de la encuesta “Seguimiento Universidad de Navarra” que, desde octubre de 2015, hace un seguimiento de 14651 participantes con encuestas bianuales durante 14 años. Según los resultados, si el consumo de alcohol sigue las pautas de la dieta mediterránea se asocia con un menor riesgo cardiovascular, aunque todas las relaciones no son significativas según la estadística. En conclusión, se necesitan más datos.

Hace unos años, Jonathan Silvertown, de la Universidad de Edimburgo, escribía que la afinidad entre los humanos y el alcohol, y la levadura, de la especie Saccharomyces cerevisiae, que lo produce, es muy profunda. El alcohol posee el poder transformador de una droga que altera el estado mental. Eleva o deprime el ánimo, inspira o nubla el razonamiento, enciende la pasión, disminuye la pericia, induce la agresión y la violencia o, también, provoca el sueño.

El alcohol ata a los humanos con nudos difíciles, para muchos imposibles, de deshacer. En resumen, el alcohol es una toxina para la que tenemos una cierta tolerancia. Además, es una toxina sin otro equivalente funcional en el metabolismo humano, como pueden ser las que provocan los opioides que son el producto final de nuestro sistema de recompensa cerebral. Pero nuestra especie ha estado expuesta al alcohol resultado de la fermentación de azúcares, sobre todo en frutas maduras, incluso antes de la aparición de Homo. Nuestros ancestros comunes desde hace cinco millones de años ya comían abundante fruta que, al madurar y por la levadura, ya transformaban los azúcares en alcohol. Donde hay fruta madura hay levadura, y donde hay levadura habrá alcohol.

En Bilbao, a los mejillones se les llama mojojones o, con más precisión, se les llamaba así. Ahora mojojón es, me parece, una palabra moribunda. Ni siquiera aparece en el Diccionario de la Lengua y, en Bilbao, a los antiguos mojojones con tomate antes y ahora se les llama tigres. Sin embargo, aquí va una receta con mojojones. La incluye Íñigo Azpiazu en su libro sobre la cocina tradicional vasca y la titula como Mojojones bilbotarras, o sea, mejillones bilbaínos. Dice así, más o menos:

Necesitamos mojojones, puerros, chacolí, harina, limón, perejil, sal y pimienta. Hay quien le añade mostaza. Lavamos los mojojones y los ponemos al fuego en una cazuela grande para que se abran. Entonces los pasamos a otra cazuela grande, quitamos media concha y los regamos con el caldo de la primera hervida. Rehogamos en aceite los puerros picados muy finos, añadimos una cucharada de harina, y juntamos los mojojones y un vaso de chacolí. Hervimos unos diez minutos y añadimos el zumo de medio limón y un poco de pimienta. Dejar que se enfríen y ponemos una buena cantidad de perejil por encima, y a servir.

Referencias

Apicio, M.G. 2007. De re coquinaria. El arte de la cocina. Recetas de la Roma Imperial. Comunicaciones y Publicaciones. Barcelona. 119 pp.

Arroyo-García, R. et al. 2006. Multiple origins of cultivated grapevine (Vitis vinifera L. ssp. sativa) based on chloroplast DNA polymorphisms. Molecular Ecology 15: 3707-3714.

Azpiazu, I. 1989. La cocina tradicional vasca. Ed. Iru. Barcelona. 64 pp.

Barnard, H. et al. 2010. Chemical evidence for wine production around 4000 BCE in the Late Chalcolithic Near Eastern highlands. Journal of Archaeological Science doi: 10.1016/j.jas.2010.11.012.

Biblia de Jerusalén. 1967. Desclée de Brouwer Eds. Bilbao. 1693 pp.

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Granada, Fray Luis de. 1947. Maravillas de las plantas y de los animales. Apostolado de la Prensa. Madrid. 184 pp.

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Hayward, V. 2017. Nuevo arte de la cocina española de Juan Altamiras. Círculo de Lectores. Barcelona. 493 pp.

Hernández-Hernández, A. et al 2023. Mediterranean alcohol-drinking pattern and arterial hypertension in the “Seguimiento Universidad de Navarra” (SUN) prospective cohort study. Nutrients doi: 10.3390/nu15020307.

Janick, J. 2007. Fruits of the Bibles. HortScience 42: 1072-1076.

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Luelmo, J. 1975. Historia de la agricultura en Europa y América. Ed. Istmo. Madrid. 469 pp.

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Piqueras Haba, J. 2005. La filoxera en España y su difusión espacial: 1878-1926. Cuadernos de Geografía 77: 101-136.

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Silvertown, J. 2019. Cenando con Darwin. Tras las huellas de la evolución en nuestros alimentos. Crítica. Barcelona.285 pp.

Wikipedia. 2023. Vino. 14 marzo.

Zohary, D. & P. Spiegel-Roy. 1975. Beginnings of fruit growing in the Old World. Science 187: 319-327.

Para saber más:

El consumo del alcohol no mata a las neuronas, pero sí las trastorna
La podredumbre noble: Cuando una infección mejora un vino
«Una copita de vino es buena para el corazón». Claro que sí, guapi.

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

El artículo Ingredientes para la receta: la vid se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Quizás sea el número más famoso de la historia. Lo cierto es que el número Pi, representado por la letra griega π, es una de las constantes matemáticas más importantes que existen en el mundo, estudiada por el ser humano desde hace más de 4.000 años. Este número irracional, que determina la relación entre la longitud de una circunferencia y su diámetro, concierne a múltiples disciplinas científicas como la física, la ingeniería y la geología, y tiene aplicaciones prácticas sorprendentes en nuestro día a día.

La fascinación que ha suscitado durante siglos es tal que el popular número cuenta con su propio día en el calendario, así el mes de marzo se celebra el Día de Pi en todo el planeta.

Este evento internacional vino de la mano del físico estadounidense Larry Shaw, quien en 1988 lanzó la propuesta de celebrar esta efeméride. La forma en la que se escribe el 14 de marzo en inglés y euskera coincide con los tres primeros dígitos de la famosa constante matemática: 3-14 martxoaren 14 en euskara / 3-14 March, 14th en inglés. En los últimos años, la conmemoración del Día de Pi se ha ido extendiendo, hasta tal punto que el 26 de noviembre de 2019 la UNESCO proclamó el 14 de marzo Día Internacional de las Matemáticas.

Un año más, el Basque Center for applied Mathematics-BCAM y la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU se han sumado a la celebración, organizando la cuarta edición del evento BCAM NAUKAS, que tuvo lugar el 14 de marzo en el Bizkaia Aretoa de la UPV/EHU.

Las distribuciones normales, las famosas campanas de Gauss, aparecen tanto al hacer mediciones como en aquellos lugares del universo donde podamos hablar de poblaciones en sentido amplio. Laura Toribio nos explica qué son las funciones normales y nos da ejemplos de donde encontrarlas.

Laura Toribio San Cipriano es investigadora postdoctoral en el CIEMAT en cosmología. Licenciada en matemáticas por la Universidad de Salamanca, obtuvo su doctorado en astrofísica por la Universidad de la Laguna. Es una activa divulgadora científica.



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

El artículo BCAM-Naukas 2023: Las sencillas matemáticas de nuestro universo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Los integrantes de la familia de compuestos, incluyendo sintéticos, que tienen el mismo tipo de fórmula química básica (ABX3, donde A y B son dos cationes y X es un anión, muchas veces un óxido) y estructura cristalina que el mineral perovskita CaTiO3, se conocen como perovskitas. En esta estructura se pueden integrar muchos cationes diferentes, lo que permite el desarrollo de diversos materiales de ingeniería.

Estructura cristalina de una perovskita de CH3NH3PbX3 (X= I, Br, Cl). El catión metilamonio CH3NH3+ está rodeado por octaedros de PbX6

Las células solares de perovskitas podrían ser la alternativa a las de silicio cristalino comercializadas actualmente, ya que presentan ventajas importantes frente a los paneles convencionales, como una mayor eficiencia (superior al 25%) y un menor coste. Las células de perovskita se fabrican mediante un proceso de deposición y cristalización a partir de una disolución (en esencia, de la misma forma que se obtiene la sal en una salina), lo que resulta económicamente mucho más barato y menos contaminante que la purificación del silicio.

Pero existe un motivo por el que las perovskitas aun no han reemplazado al silicio comercialmente: su estabilidad. Es en esta área donde actualmente se concentra la investigación científica.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Oxford liderados por Henry Snaith (Universidad de Oxford, Reino Unido) y Juan Luis Delgado (Ikerbasque, POLYMAT y la Universidad del País Vasco, España) han unido fuerzas para investigar la utilización de aditivos de última generación para obtener células solares de alta eficiencia y estabilidad.

En los últimos tres años varios grupos de investigación han descrito células solares de perovskitas altamente eficientes mediante la incorporación de una pequeña cantidad de aditivo (dicloruro de metilendiamonio) hasta lograr la mayor eficiencia certificada hasta ahora para células solares de perovskitas (25,7% PCE). El equipo de investigación ha explorado los mecanismos tras este logro y cómo afecta el aditivo a la estabilidad. Para ello se ha centrado en el papel del aditivo durante el crecimiento de los cristales de la perovskita. Ha encontrado que este aditivo se descompone en el tiempo a formas químicas más estables que confieren una estabilidad mejorada a la perovskita (>1 año expuesta al aire).

Estos resultados tendrán consecuencias directas para el futuro desarrollo de dispositivos fotovoltaicos de perovskitas estables y de alta eficiencia.

Para saber más:

Paneles solares orgánicos…y de colores
Materiales tipo perovskita como contacto en pilas de combustible de óxido sólido

Referencia:

Elisabeth A. Duijnstee, Benjamin M. Gallant, Philippe Holzhey, Dominik J. Kubicki, Silvia Collavini, Bernd K. Sturdza, Harry C. Sansom, Joel Smith, Matthias J. Gutmann, Santanu Saha, Murali Gedda, Mohamad I. Nugraha, Manuel Kober-Czerny, Chelsea Xia, Adam D. Wright, Yen-Hung Lin, Alexandra J. Ramadan, Andrew Matzen, Esther Y.-H. Hung, Seongrok Seo, Suer Zhou, Jongchul Lim, Thomas D. Anthopoulos, Marina R. Filip, Michael B. Johnston, Robin J. Nicholas, Juan Luis Delgado, and Henry J. Snaith (2023) Understanding the Degradation of Methylenediammonium and Its Role in Phase-Stabilizing Formamidinium Lead Triiodide J. Am. Chem. Soc.https://doi.org/10.1021/jacs.3c01531

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

 

El artículo Células solares de perovskitas más estables se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Los volcanes siempre han supuesto una fascinación para el ser humano. Temblores de tierra, fracturas del terreno de la que surgen grandes nubes de gases que oscurecen el día y enormes fragmentos de rocas negras y fuego brillante escupidos al cielo, lava que luego fluye por las laderas de las montañas como ríos candentes. ¿Quién no se asombraría viendo todo esto? Si encima le sumamos que, cuando ocurre una erupción en zonas habitadas las pérdidas sociales, económicas y, desgraciadamente, en muchas ocasiones también de vidas humanas son cuantiosas, ¿quién no se preguntaría si puede tratarse de algún tipo de castigo contra la población?

Esa atracción por el evento natural, unido al miedo a perder la vida, ha provocado que las sociedades humanas, a lo largo de la historia, hayan buscado una explicación para las erupciones volcánicas. Y si por algo se caracteriza nuestra especie es por inventar historias lo más épicas y llamativas posibles cuando el conocimiento científico no está lo suficientemente desarrollado como para dar un razonamiento basado en la evidencia. Así es como nacen los mitos y leyendas que se van transmitiendo de generación en generación.

La Fragua de Vulcano, obra pintada por Diego Rodríguez de Silva y Velázquez en el año 1630 que está expuesta en el Museo del Prado (Madrid). Imagen: Museo Nacional del Prado

Es probable que os suene el nombre de Hefesto, el dios griego del fuego, la forja y la metalurgia. Según algunas leyendas, Hefesto estableció sus fraguas en el interior de varias montañas del Sur de las actuales Grecia e Italia, aunque parece que tenía preferencia por quedarse bajo el monte Etna. Allí, el dios se dedicaba a crear armas, ingenios mecánicos y regalos metálicos para otras divinidades y algunos semidioses como Aquiles o Heracles. Y las manifestaciones en superficie de sus martillazos y templados del material forjado eran los temblores de tierra, los ruidos ensordecedores, la expulsión de gases y la salida de lava ardiente que ocurrían, de vez en cuando, en estas montañas. Puede que os suene un poco más todo esto si os digo que los romanos, tras algunos pequeños retoques en la historia, llamaron a este dios Vulcano, del que procede la palabra volcán.

Pero la mitología griega clásica tiene un montón de versiones de la misma historia. Hay una reinterpretación de esta leyenda en la que se cuenta que, bajo estos volcanes mediterráneos, están encerrados algunos de los gigantes que se rebelaron contra los dioses en los primeros tiempos de dominio de los olímpicos. Y esas manifestaciones propias de una erupción volcánica son los lamentos, el aliento de fuego y los golpes contra los muros de la prisión propinados por estos gigantes en sus intentos de liberarse de su cautiverio.

Póster promocional de la película “El Señor de los Anillos: El Retorno del Rey”, estrenada en 2003, dirigida por Peter Jackson y distribuida por New Line Cinema, donde se representa el paisaje volcánico de Mordor. Imagen propiedad de New Line Cinema, tomada de tolkiengateway.net

Aunque tampoco hay que retroceder milenios en nuestra historia para encontrar leyendas similares. En el mundo fantástico creado por el escritor J. R. R. Tolkien en pleno siglo XX podemos encontrarnos una tierra baldía y negra, en la que mora el mal más tenebroso, llamada Mordor, en cuya parte central se alza una imponente montaña conocida como el Monte del Destino, en cuyo interior Sauron forjó el Anillo Único. Como os podéis imaginar, el Monte del Destino es un enorme volcán y las llanuras de Mordor están formadas por materiales volcánicos, principalmente coladas de lava enfriadas y piroclastos (es decir, fragmentos solidificados de lava que salen expulsados del cráter volcánico en las erupciones explosivas) de diferentes tamaños acumulados erupción tras erupción. Pero es que el propio escritor reconoció que se basó en el Estrómboli y el aspecto de las cuencas volcánicas del margen mediterráneo europeo para dar forma a estas tierras fantásticas. Creo que no hace falta decir en quién estaba pensando cuando puso a Sauron a forjar el anillo.

Volcanes Popocatépetl (que significa “Montaña Humeante”), al fondo de la imagen, e Iztaccíhuatl (traducido como “Mujer Dormida”), en primer término. Imagen cortesía de Diario Cambio (México)

Supongo que no os he sorprendido mucho hasta el momento con estas leyendas bastante conocidas. Por eso ahora quiero contaros otra que, espero, no os suene tanto. Aprovechando que el volcán Popocatépetl está despertando, manteniendo en vilo a miles de personas en México, os voy a contar la bonita, a la par que triste, historia azteca sobre su formación.

Cuenta la leyenda que una joven princesa azteca estaba prometida a un joven cacique que la amaba con pasión. Pero el muchacho tuvo que ir a la guerra con otros pueblos cercanos, momento que aprovechó un rival en el amor de la chica para engañarla contándole que su prometido había muerto en batalla. Tras romperle el corazón con la noticia, el traidor la prometió en matrimonio con la excusa de consolar su dolor. Pero, como no podía ser de otra manera, nuestro héroe volvió victorioso de la batalla y, al enterarse del engaño del rival, le retó a un combate para recuperar su honor y el de su amada. Por supuesto, el protagonista de la historia venció en la lucha, haciendo que el traidor huyese, quedando como un embustero y, a la vez, un cobarde. Aunque ahora viene el giro dramático. Cuando el héroe corrió para encontrarse con su amada, la encontró tendida en el suelo de un frondoso valle. La muchacha se había quitado la vida al sentirse deshonrada por el vil mentiroso. Entonces el héroe se arrodilló a su lado y lloró amargamente. Este dolor hizo estremecerse a los propios dioses, que expresaron su rabia haciendo que la tierra temblase, se abriese en dos y surgieran fuego y rocas que llegaron a oscurecer el día. Cuando la ira de los dioses se calmó, los habitantes de la zona descubrieron que, en lo que antes era un valle tranquilo, habían surgido dos enormes montañas: una con la figura de una mujer dormida (Iztaccíhuatl) y otra con la de un guerrero arrodillado a su lado (Popocatépetl).

Si queréis oír una versión más bonita y poética de esta historia, en la que una erupción volcánica dio origen a dos montañas formadas por la acumulación de lava solidificada y piroclastos, os recomiendo la canción “La Mujer Dormida (La Leyenda de Popocatépetl y Iztaccíhuatl)” del grupo español de folk metal Saurom (en este caso, terminado en la letra eme, aunque me permite relacionar todas las historias entre sí, aunque sea un poco “por los pelos”).

Hoy en día, gracias a los avances en la investigación y el conocimiento geológicos podemos darle una explicación científica al vulcanismo que, además, nos permite anticiparnos a las erupciones más peligrosas para prevenir los riesgos en la población. Pero a mí me sigue gustando recordar estas historias mitológicas cuando veo imágenes de erupciones en directo, porque me permiten ponerme en la piel de las civilizaciones pasadas, que alucinaban igual que yo con el tremendo poder de la naturaleza que representa un volcán activo, buscando una explicación de lo que estaban presenciando. Y, encima, son historias curiosas, emotivas y muy bonitas.

Para saber más:

Montañas y mitos
La Geología según Heracles
Los volcanes submarinos de Bizkaia y Gipuzkoa

Sobre la autora: Blanca María Martínez es doctora en geología, investigadora de la Sociedad de Ciencias Aranzadi y colaboradora externa del departamento de Geología de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU

El artículo Leyendas volcánicas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

De un tiempo a esta parte
el infinito
se ha encogido
peligrosamente.
Quién iba a suponer
que segundo a segundo
cada migaja
de su pan sin límites
iba así a despeñarse
como canto rodado
en el abismo.

Mario Benedetti

Nina Rassen, Laws of the Creation: Law 3. Fuente: Wikimedia Commons.

En matemáticas, la idea de infinito es difícil de aprehender; no hay un único infinito. Por ejemplo, los conjuntos de los números enteros y de los números reales son infinitos, pero el primero es numerable y el segundo no lo es. Ambos son conjuntos infinitos, pero “de distinto tamaño”.

Cuando hablamos de manera informal, mencionamos al infinito para referirnos a algo “muy grande”, a algo inalcanzable o lejano, a algo que no termina nunca. El infinito puede producir desasosiego; incluso existen personas que padecen de apeirofobia, de fobia al infinito.

Las dos propuestas siguientes involucran números muy grandes, pero no infinitos.

La biblioteca de Babel

El universo (que otros llaman la Biblioteca) se compone de un número indefinido, y tal vez infinito, de galerías hexagonales, con vastos pozos de ventilación en el medio, cercados por barandas bajísimas. Desde cualquier hexágono se ven los pisos inferiores y superiores: interminablemente.

Así comienza el cuento La Biblioteca de Babel de Jorge Luis Borges, que describe más adelante la composición de cada uno de los libros que la forman:

[…] cada libro es de cuatrocientas diez páginas; cada página, de cuarenta renglones; cada renglón, de unas ochenta letras de color negro.

[…] El número de símbolos ortográficos es veinticinco.

La biblioteca es enorme, aunque no infinita: si todos los libros se limitan a 410 páginas, tenemos 410 x 40 x 80 = 1 312 000 caracteres por libro. Cada carácter puede tomar 25 valores, con lo que hay más de 251312000 libros diferentes. Escribir esta cantidad de libros requiere unas 1 834 100 cifras (este es el valor aproximado de 1 312 000 log(25), donde log(b)=a si b=10a). Y, efectivamente, se trata de un número muy grande; para imaginarlo, pensemos que 10p se escribe con p+1 cifras…

Este desasosegante relato finaliza de esta manera:

[…] sospecho que la especie humana –la única– está por extinguirse y que la Biblioteca perdurará: iluminada, solitaria, infinita, perfectamente inmóvil, armada de volúmenes preciosos, inútil, incorruptible, secreta.

En esa biblioteca, por supuesto, no se aloja El libro de arena. No cumple las reglas respecto al número de páginas, de renglones y de letras; este libro sí es infinito:

El número de páginas de este libro es exactamente infinito. Ninguna es la primera; ninguna la última. No sé por qué están numeradas de ese modo arbitrario. Acaso para dar a entender que los términos de una serie infinita admiten cualquier número.

Que(ved)(n)eau

Que(ved)(n)eau es el título de un poemario de la escritora Sofía Rhei en el que rinde homenaje a los escritores Francisco de Quevedo y Raymond Queneau (para comprender el título, “eau” se pronuncia como la vocal “o” en castellano).

De Quevedo, Sofía Rhei toma el soneto Amor constante, más allá de la muerte:

Cerrar podrá mis ojos la postrera
sombra que me llevare el blanco día,
y podrá desatar esta alma mía
hora a su afán ansioso lisonjera;

mas no, de esotra parte, en la ribera,
dejará la memoria, en donde ardía:
nadar sabe mi llama la agua fría,
y perder el respeto a ley severa.

Alma a quien todo un dios prisión ha sido,
venas que humor a tanto fuego han dado,
medulas que han gloriosamente ardido,

su cuerpo dejará, no su cuidado;
serán ceniza, mas tendrá sentido;
polvo serán, mas polvo enamorado.

Y de este poema imita las rimas. Además, se inspira en Cent mille milliards de poèmes de Queneau para estructurar su poemario.

Cómo leer Cent mille milliards de poèmes. Fuente: Marta Macho Stadler.

Que(ved)(n)eau consta de diecinueve sonetos (dos cuartetos y dos tercetos) que se imprimen sobre diecinueve páginas –uno por página–. Después se recortan en tiras los catorce versos de cada uno de los diecinueve poemas.

De esta manera, se pueden crear nuevos sonetos decidiendo, por ejemplo, leer el primer verso del séptimo poema, seguido del segundo verso del décimo, del tercero del segundo, etc. ¿Cuántos sonetos podrían generarse de esta manera?

Hay diecinueve posibles maneras de elegir primer verso, diecinueve modos de seleccionar el segundo de manera independiente, y así hasta el catorce. Son, por lo tanto, 1914 = 799 006 685 782 884 096 posibles sonetos, aproximadamente 799 × 1015, es decir, 799 000 billones de poemas.

En Cent mille milliards de poèmes de Queneau, que incluye 1014 sonetos, el autor realiza un cálculo aproximado del tiempo que se precisaría para leer todos los poemas posibles contenidos. Tiene en cuenta las siguientes suposiciones: se necesitan 45 segundos para leer un poema, 15 segundos para cambiar las tiras, 8 horas de lectura al día y 200 días de lectura al año. Según la estimación de Queneau, la lectura de cada poema –incluido el cambio de tiras– precisaría un minuto; ocho horas de lectura durante doscientos días significan 96 000 minutos invertidos cada año. Y 1014 / 96 000 son aproximadamente 1 042 000 000 años. Es decir, se necesitarían 10 420 000 siglos para completar la lectura del libro.

Que(ved)(n)eau precisaría aún más tiempo. Según las reglas de Queneau serían necesarios 1914 / 96 000 años de lectura, más de 8,3 × 1012 años, es decir, más de 8,3 × 1010 siglos. Sin duda mucho tiempo para nuestras cortas vidas, aunque no sea infinito… Por cierto, Quevedo ya se había encontrado con el infinito en su soneto satírico A una nariz, donde describe la nariz de Luis de Góngora. El terceto final no deja lugar a dudas sobre el tamaño:

[…] Érase un naricísimo infinito,
muchísimo nariz, nariz tan fiera
que en la cara de Anás fuera delito.

Referencias

VV. AA. Textos potentes. Atlas de literatura potencial 2. Pepitas de Calabaza, 2019

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 Grande, pero no infinito se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Los recuerdos pueden afectar lo bien que aprenderá el encéfalo sobre eventos futuros al cambiar nuestras percepciones del mundo.

Un artículo de Yasemin Saplakoglu. Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons.

Los recuerdos de eventos pasados significativos sintonizan nuestras percepciones con eventos relacionados en el futuro y nos preparan para recordar más sobre ellos. Ilustración: Kristina Armitage / Quanta Magazine

Los recuerdos son sombras del pasado pero también linternas para el futuro.

Nuestros recuerdos nos guían por el mundo, afinan nuestra atención y dan forma a lo que aprendemos más adelante en la vida. Los estudios en humanos y animales han demostrado que los recuerdos pueden alterar nuestras percepciones de eventos futuros y la atención que les damos. “Sabemos que la experiencia pasada cambia las cosas”, afirma Loren Frank, neurocientífico de la Universidad de California en San Francisco. «Cómo sucede exactamente esto no siempre está claro».

Un nuevo estudio publicado en la revista Science Advances ofrece ahora parte de la respuesta. Trabajando con caracoles, los investigadores han examinado cómo los recuerdos consolidados hacen que los animales tengan más probabilidades de formar nuevos recuerdos a largo plazo de eventos futuros relacionados que, de otro modo, podrían haber ignorado. El mecanismo simple que han descubierto hace esto alterando la percepción que el caracol tiene de estos eventos.

Los investigadores redujeron el fenómeno de cómo el aprendizaje pasado influye en el aprendizaje futuro «hasta una sola célula», explica David Glanzman, biólogo celular de la Universidad de California en Los Ángeles, que no participó en el estudio. Lo describe como un ejemplo atractivo «de usar un organismo simple para tratar de comprender los fenómenos de comportamiento que son bastante complejos».

Aunque los caracoles son criaturas bastante simples, la nueva información lleva a los científicos un paso más cerca de comprender la base neuronal de la memoria a largo plazo en animales de orden superior como los humanos.

Aunque a menudo no somos conscientes del reto, la formación de la memoria a largo plazo es «un proceso increíblemente energético», afirma Michael Crossley, investigador principal de la Universidad de Sussex y autor principal del nuevo estudio. Dichos recuerdos dependen de que forjemos conexiones sinápticas más duraderas entre las neuronas, y las células encefálicas necesitan reclutar muchas moléculas para hacer eso. Por lo tanto, para conservar recursos, un encéfalo debe ser capaz de distinguir cuándo vale la pena el coste de formar un recuerdo y cuándo no. Esto es cierto ya sea el encéfalo de un ser humano o el de un «pequeño caracol con un presupuesto energético ajustado», explica.

En una videollamada reciente, Crossley mostró uno de esos caracoles, un molusco Lymnaea del tamaño de un pulgar con un encéfalo que llamó «hermoso». Mientras que el encéfalo humano tiene 86 mil millones de neuronas, el del caracol tiene solo 20 000, pero cada una de sus neuronas es 10 veces más grande que las nuestras y son mucho más accesibles para el estudio. Estas neuronas gigantes y su circuitería encefálica bien mapeada han hecho de los caracoles un tema favorito de la investigación neurobiológica.

Investigadores de la Universidad de Sussex rastrearon un comportamiento aprendido en los caracoles Lymnaea hasta un circuito de solo cuatro neuronas en su encéfalo. Fuente: Michael Crossley and Kevin Staras

Los pequeños recolectores también son «aprendices notables» que pueden recordar algo después de una sola exposición, continúa Crossley. En el nuevo estudio, los investigadores han observado profundamente los encéfalos de los caracoles para descubrir qué sucede a nivel neurológico cuando están creando recuerdos.

Recuerdos persuasivos

En sus experimentos, los investigadores dieron a los caracoles dos formas de entrenamiento: fuerte y débil. En un entrenamiento fuerte, primero rociaban a los caracoles con agua con sabor a plátano, que los caracoles tratan como neutral en su atractivo: tragan un poco pero después escupen un poco. Luego, el equipo les daba azúcar a los caracoles, que devoran con avidez.

Cuando comprobaron los caracoles hasta un día después, los caracoles demostraron que habían aprendido a asociar el sabor del plátano con el azúcar a partir de esa única experiencia. Los caracoles parecían percibir el sabor como más deseable: estaban mucho más dispuestos a tragar el agua.

Por el contrario, los caracoles no aprendieron esta asociación positiva en una sesión de entrenamiento débil, en la que a un baño con sabor a coco le sigue un postre de azúcar mucho más diluido. Los caracoles continuaron tragando y escupiendo el agua.

Hasta este punto, el experimento era esencialmente una versión para caracoles de los famosos experimentos de condicionamiento de Pavlov, en los que los perros aprendían a babear cuando escuchaban el sonido de una campana. Pero entonces los científicos observaron lo que sucedía cuando daban a los caracoles un entrenamiento fuerte con sabor a plátano seguido horas después por un entrenamiento débil con sabor a coco. De repente, los caracoles también aprendían del entrenamiento débil.

Cuando los investigadores cambiaron el orden e hicieron primero el entrenamiento débil, nuevamente falló en crear un recuerdo. Los caracoles aún formaban un recuerdo del entrenamiento fuerte, pero eso no tuvo un efecto de fortalecimiento retroactivo en la experiencia anterior. Intercambiar los sabores utilizados en los entrenamientos fuertes y débiles tampoco tuvo efecto.

Los científicos concluyen que el entrenamiento fuerte lleva a los caracoles a un período «rico en aprendizaje» en el que el umbral para la formación de recuerdos es más bajo, lo que les permite aprender cosas que de otro modo no aprenderían (como la asociación del entrenamiento débil entre un sabor y azúcar diluida). Un mecanismo así podría ayudar al encéfalo a dirigir los recursos hacia el aprendizaje en los momentos oportunos. La comida podría hacer que los caracoles estén más alerta ante posibles fuentes de alimento cercanas; los roces con el peligro podrían agudizar su sensibilidad a las amenazas.

Un caracol Lymnaea que asocia agua aromatizada con azúcar abre y cierra rápidamente la boca para tragarla (derecha). Un caracol que no ha aprendido esa asociación mantiene la boca cerrada (izquierda). Fuemte: Michael Crossley y Kevin Staras

Sin embargo, el efecto sobre los caracoles es fugaz. El período rico en aprendizaje persistía solo de 30 minutos a cuatro horas después del entrenamiento fuerte. Después de eso, los caracoles dejaban de formar recuerdos a largo plazo durante la sesión de entrenamiento débil, y no era porque hubieran olvidado su entrenamiento fuerte, el recuerdo persistió durante meses.

Tener una ventana crítica para el aprendizaje mejorado tiene sentido porque si el proceso no cesa, «eso podría ser perjudicial para el animal», explica Crossley. No solo podría el animal invertir demasiados recursos en el aprendizaje, sino que podría aprender asociaciones dañinas para su supervivencia.

Percepciones alteradas

Usando electrodos, los investigadores descubrieron qué sucede dentro del encéfalo de un caracol cuando forma recuerdos a largo plazo durante los entrenamientos. Se producen dos ajustes paralelos en la actividad encefálica. El primero codifica el recuerdo en sí. El segundo está “estrictamente dedicado a alterar la percepción del animal de otros eventos”, afirma Crossley. “Cambia la forma en que ve el mundo en función de sus experiencias pasadas”.

También descubrieron que podían inducir el mismo cambio en la percepción de los caracoles al bloquear los efectos de la dopamina, la sustancia química encefálica producida por la neurona que activa el comportamiento de escupir. En efecto, esto apaga la neurona para escupir y deja encendida constantemente la neurona para tragar. La experiencia tuvo el mismo efecto de arrastre que el entrenamiento fuerte tuvo en los experimentos anteriores: horas más tarde, los caracoles formaron un recuerdo a largo plazo a partir del entrenamiento débil.

Los investigadores trazan completa y elegantemente un mapa del proceso desde «el comportamiento hasta los fundamentos electrofisiológicos de esta interacción entre los recuerdos pasados y nuevos», comenta Pedro Jacob, becario postdoctoral en la Universidad de Oxford que no participó en el estudio. «Tener el conocimiento de cómo sucede esto mecánicamente es interesante porque probablemente se conserve entre las especies».

Frank, sin embargo, no está completamente convencido de que el hecho de que los caracoles no hayan ingerido agua aromatizada después del entrenamiento débil signifique que no recordaban nada. Puedes tener un recuerdo pero no actuar basándote en él, afirma, por lo que hacer esta distinción puede requerir experimentos de seguimiento.

Los mecanismos trás el aprendizaje y la memoria son sorprendentemente similares en moluscos y mamíferos como los humanos, afirma Glanzman. Hasta donde saben los autores, este mecanismo exacto no se ha demostrado en humanos, explica Crossley. “Podría ser una característica ampliamente conservada y, por lo tanto, una que merece más atención”, concluye.

Sería interesante estudiar si un cambio en la percepción podría hacerse más permanente, comenta Glanzman. Sospecha que esto podría ser posible si a los caracoles se les da un estímulo aversivo, algo que los ponga enfermos en lugar de algo que les guste.

Por ahora, Crossley y su equipo sienten curiosidad por saber qué sucede en el encéfalo de estos caracoles cuando realizan múltiples comportamientos, no solo abrir o cerrar la boca. “Estas son criaturas fascinantes”, dice Crossley. «Realmente no te esperas que estos animales puedan realizar este tipo de procesos complejos».

 

El artículo original, Memories Help Brains Recognize New Events Worth Remembering, se publicó el 17 de mayo de 2023 en Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López

Nota del editor de Quanta: Loren Frank es investigador de la Iniciativa de Investigación del Autismo de la Fundación Simons (SFARI). La Fundación Simons también financia Quanta como revista editorialmente independiente. Las decisiones de financiación no tienen influencia en nuestra cobertura.

 

El artículo Los recuerdos ayudan a los encéfalos a reconocer los nuevos eventos que merecen recordarse se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

metabolismo basal
El sobrepeso y la obesidad son dos graves problemas de salud pública que causan de, forma directa o indirecta, en torno a 130.000 muertes al año en España. Estas enfermedades se han convertido en unos de los principales riesgos para la salud, al aumentar de forma significativa el riesgo de sufrir diabetes tipo 2, enfermedades cardiovasculares, dolencias articulares, apnea del sueño, trastornos del ánimo y otros muchos problemas para la salud.

Foto: Towfiqu barbhuiya / Unsplash

Desde hace décadas, las cifras de sobrepeso y obesidad han ido incrementándose de forma progresiva hasta el punto de que en la actualidad más del 25 % de la población española sufre sobrepeso u obesidad. Todo apunta a que los casos de exceso de peso corporal irán a más en un futuro próximo. De seguir el ritmo actual, un estudio publicado en la Revista Española de Cardiología anticipa que el 55 % de las mujeres y el 80 % de los hombres serán obesos en nuestro país en 2030.

Las razones detrás de este fenómeno son múltiples y están interrelacionadas. Un factor de peso que contribuye a ello es el creciente sedentarismo entre los ciudadanos de nuestro país. Según el Eurobarómetro de 2022, el 58 % de los españoles nunca o raramente hace ejercicio físico o deporte. Por otro lado,  en España se come cada vez peor: la dieta de gran parte de la población ha empeorado con el tiempo, con una presencia cada vez mayor de alimentos ultraprocesados (hipercalóricos, ricos en azúcares, grasas saturadas y sal), en detrimento de frutas, verduras y legumbres.

Sin embargo, tras el sedentarismo y una mala alimentación hay, en realidad, numerosos factores (determinantes sociales de la salud) que predisponen a caer en estos comportamientos: la falta de recursos económicos, el tiempo limitado para hacer la compra y cocinar, la publicidad de alimentos insanos, el predominio del ocio frente a las pantallas entre los jóvenes…

En la gran mayoría de los casos, el sobrepeso y la obesidad no aparece de la noche a la mañana, sino que se desencadenan de forma lenta, con la acumulación progresiva de kilos a lo largo de los años. En ese sentido, existe un mito muy extendido entre las sociedades occidentales: los adultos engordan, en parte, por un metabolismo más lento conforme se van cumpliendo años. De esta forma, aunque mantengamos el mismo nivel de actividad física y la misma dieta, ganar kilos es inevitable. ¿Qué hay de cierto en ello?

En primer lugar, lo que se conoce como metabolismo basal o tasa metabólica basal (TMB) es la energía que consume el organismo para realizar las funciones vitales básicas como el mantenimiento de la temperatura corporal, la respiración, la contracción cardíaca, el peristaltismo intestinal, la actividad cerebral, la producción de orina por parte de los riñones, la reparación o regeneración de los tejidos… En otras palabras, es el gasto calórico mínimo necesario para simplemente mantenernos con vida, sin considerar la actividad física.

Entonces, ¿cómo varía la TMB a lo largo de la vida? ¿»Quema» lo mismo un bebé, que un universitario o un anciano?  Gracias a un extenso estudio, publicado en la revista Science en 2021, ahora conocemos muy bien cómo cambia nuestro metabolismo basal conforme vamos cumpliendo años. En esta investigación se analizó el gasto energético diario de más de 6.400 personas de 29 países diferentes y con edades que iban desde los 8 días tras el nacimiento hasta los 95 años. El gasto energético se evaluó gracias al agua doblemente marcada a partir de isótopos estables, no radiactivos, un método bastante preciso para este fin.

Los científicos descubrieron que, efectivamente, el metabolismo basal ajustado por el peso puede variar bastante a lo largo de la vida. No obstante, esto solo ocurre en cuatro etapas muy específicas. Los recién nacidos tienen un consumo metabólico equivalente a los adultos, pero a lo largo del primer año de vida experimentan un drástico incremento en su metabolismo, hasta el punto de que es un 50 % superior al de los adultos. Ya a partir del primer año y hasta los 20 años se produce un enlentecimiento progresivo del metabolismo (en torno a un 3 % al año). Entre los 20 y 60 años el consumo metabólico se mantiene estable y, a partir de los 60, este desciende un 0,7 % al año hasta llegar a un descenso del 20 % del gasto a los 95 años. Además, no hay diferencias evidentes entre el metabolismo de hombres y mujeres tras considerar la masa muscular y el tamaño corporal. En todo caso, sí que hay individuos que pueden tener un gasto energético considerablemente menor o mayor a lo esperado para su edad (25 % superior o inferior).

En otras palabras, un metabolismo basal más lento no es el culpable de que los adultos vayan ganando peso con la edad entre los 20 y 60 años, porque este metabolismo apenas varía en dicha etapa. ¿Por qué, entonces, tanta gente engorda a lo largo de la vida adulta? Generalmente, porque conforme se van cumpliendo años muchas personas tienden a tener una vida más sedentaria, comiendo lo mismo, lo que lleva irremediablemente a acumular grasa con el paso del tiempo por el menor gasto calórico total. Por esta y otras razones, fomentar la práctica de ejercicio físico y de deporte en nuestro país, a partir de múltiples y ambiciosas iniciativas por parte de las autoridades políticas y sanitarias, resulta esencial para limitar la «epidemia» de sobrepeso y obesidad a la que nos enfrentamos.

Sobre la autora: Esther Samper (Shora) es médica, doctora en Ingeniería Tisular Cardiovascular y divulgadora científica

El artículo No, un metabolismo basal más lento no es el culpable de que ganes kilos con los años se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Jean-François Millet (1857) Des ganeuses / Las espigadoras. Óleo sobre lienzo. Fuente: Wikimedia Commons

En la especie humana, como en el resto de animales, la cantidad de alimento de que disponen los individuos –en el caso de nuestra especie, sobre todo las mujeres– influye de forma decisiva en la fecundidad. Esto, que parece obvio, no ha sido tan fácil de documentar, sobre todo porque en las sociedades desarrolladas contemporáneas la reproducción está sujeta a un control bastante efectivo por parte de las parejas y las decisiones reproductivas obedecen a razones de muy diversa índole.

Afortunadamente, se ha podido utilizar información histórica relativa a sociedades preindustriales para indagar acerca de estos asuntos. Un equipo de investigación ha recurrido a registros parroquiales para evaluar si existe alguna relación entre la fecundidad, por un lado, y el estatus socioeconómico, la disponibilidad de alimento y otros factores, por el otro. Para ello, han trabajado con registros parroquiales de zonas agrícolas de Finlandia que van de 1649 a 1900, y también han contado con datos relativos a las cosechas de centeno, el principal cereal y fuente de alimento del área en que se encontraban las parroquias estudiadas. Los investigadores estaban interesados en saber si el tiempo transcurrido desde el matrimonio hasta el primer alumbramiento puede considerarse un indicador adecuado de las condiciones nutricionales bajo las que vivían las parejas.

En promedio, el tiempo que transcurría entre el matrimonio y el nacimiento del primer hijo era de 25,9 meses, pero había diferencias significativas entre las tres clases socioeconómicas definidas por los investigadores, alta, media y baja. La mujeres pobres daban a luz a su primer hijo 2,6 meses después que las más acomodadas y 3,0 meses después que las de nivel intermedio. Las diferencias entre las mujeres de estos dos niveles, medio y alto, no eran significativas.

Las condiciones nutricionales –tal y como quedan reflejadas en la cosecha de grano de cada año– incidían en el tiempo transcurrido entre el casamiento y el primer nacimiento, pero solo en el caso de las mujeres de nivel económico bajo. Por lo tanto, las mujeres pobres eran las que sufrían las consecuencias de una menor disponibilidad de alimento sobre su capacidad para concebir. Las mujeres de nivel medio o alto, sin embargo, habrían gozado de recursos adicionales que les habrían permitido evadir o neutralizar los efectos de las malas cosechas.

Este estudio permitió al equipo de investigación llegar algo más lejos de donde se habían propuesto, ya que vieron que la duración del intervalo entre el casamiento y el primer alumbramiento estaba relacionada con otras variables reproductivas. Así, cuanto más corto era ese intervalo, la vida reproductiva era más prolongada, los intervalos entre nacimientos, más breves y, por lo tanto, el éxito reproductor global era mayor. Así pues, las mujeres con menos recursos no solo daban a luz más tarde, sino que tenían hijos durante un periodo de años más corto y los intervalos de tiempo transcurridos entre cada nacimiento eran más largos.

La función reproductiva es muy dependiente de la cantidad de alimento de que se dispone o se puede obtener. Incluso cuando las condiciones nutricionales no son tan severas como para influir en el ciclo menstrual, los niveles de las hormonas esteroideas se ven afectados por esas condiciones. Debido a ello, la probabilidad de concebir disminuye cuando las condiciones alimenticias empeoran. En poblaciones africanas de agricultores que no disponen de medios de control de natalidad, los niveles de esteroides de la mujeres en edad fértil antes de la cosecha son inferiores a los niveles que se registran tras la misma. Y esas variaciones explican el patrón estacional de nacimientos en esas poblaciones. Este fenómeno tiene un claro valor adaptativo, pues favorece la concepción en las épocas del año –tras la cosecha– en que el balance energético es positivo y hay recursos suficientes para satisfacer las elevadas demandas energéticas de un feto en desarrollo.

Normalmente no suele estudiarse el efecto que ejercen sobre la fecundidad las variaciones de la cantidad de alimento no demasiado pronunciadas. Se conocen mucho mejor los efectos de grandes hambrunas, que se saldan con caídas importantes de la tasa de nacimientos en el conjunto de la población. Son particularmente bien conocidos los efectos de las hambrunas de Finlandia del periodo 1866-1868, y las de la holandesa de 1944-1945, que consistieron en fuertes descensos de la fecundidad en mujeres de todos los niveles sociales, aunque de mayor magnitud en los más bajos.

Estudios como este ilustran esas relaciones entre variables demográficas y factores nutricionales. Y lo hacen, además, mostrando que la relación entre unas variables y otras no solo se manifiesta cuando se dan condiciones extremas –las hambrunas antes citadas–, sino también cuando son de menor magnitud. Conviene recordar que la selección natural opera mediante las variaciones y diferencias en el éxito reproductivo, por lo que este tipo de estudios sirve para arrojar luz sobre los mecanismos que han actuado y actúan en la evolución de nuestra especie. Sí, también de la nuestra.

Fuente:

Nenko I, Hayward A D, Lummaa V (2014): The effect of socio-economic status and food availability on first birth interval in a pre-industrial human population. Proc. R. Soc. B 281.

 

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 Disponibilidad de alimento y fecundidad humana se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Quizás sea el número más famoso de la historia. Lo cierto es que el número Pi, representado por la letra griega π, es una de las constantes matemáticas más importantes que existen en el mundo, estudiada por el ser humano desde hace más de 4.000 años. Este número irracional, que determina la relación entre la longitud de una circunferencia y su diámetro, concierne a múltiples disciplinas científicas como la física, la ingeniería y la geología, y tiene aplicaciones prácticas sorprendentes en nuestro día a día.

La fascinación que ha suscitado durante siglos es tal que el popular número cuenta con su propio día en el calendario, así el mes de marzo se celebra el Día de Pi en todo el planeta.

Este evento internacional vino de la mano del físico estadounidense Larry Shaw, quien en 1988 lanzó la propuesta de celebrar esta efeméride. La forma en la que se escribe el 14 de marzo en inglés y euskera coincide con los tres primeros dígitos de la famosa constante matemática: 3-14 martxoaren 14 en euskara / 3-14 March, 14th en inglés. En los últimos años, la conmemoración del Día de Pi se ha ido extendiendo, hasta tal punto que el 26 de noviembre de 2019 la UNESCO proclamó el 14 de marzo Día Internacional de las Matemáticas.

Un año más, el Basque Center for applied Mathematics-BCAM y la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU se han sumado a la celebración, organizando la cuarta edición del evento BCAM NAUKAS, que tuvo lugar el 14 de marzo en el Bizkaia Aretoa de la UPV/EHU.

El número pi no solo aparece en geometría, el lugar que podemos entender como natural, sino en las ramas más insospechadas de las matemáticas. Tanto es así que existen formas muy variadas de calcularlo, unas más eficientes que otras y algunas extremadamente originales. De una de estas últimas nos habla Miguel Camarasa: como calcular pi a base de hacer que choquen cosas.

Miguel Camarasa es alumno de doctorado en BCAM. Además de poseer un grado y un máster en matemáticas por la Universidad de Valencia, es graduado en ingeniería aeronáutica y aeroespacial por la Universidad Politénica de Valencia. También es un conocido divulgador de las matemáticas en YouTube con su canal Mates Mike.



Si no ve correctamente el vídeo, use este enlace.

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

El artículo BCAM-Naukas 2023: Cómo calcular el número π a hostias se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

personalidad múltiple
Entre 1998 y 1999, Koldo Larrañaga acabó con la vida de la abogada Begoña Rubio y del empresario Agustín Ruiz, aunque la policía siempre sospechó que cometió dos asesinatos más. Una despiadada carrera criminal ha colocado a este asesino en serie en un capítulo muy destacado de la crónica negra de Álava. Su valoración más técnica la realizó durante el juicio por estos hechos el psiquiatra Miguel Gutiérrez, cuyo informe forense concluía que Larrañaga era un psicópata.

Sin embargo, una de las declaraciones que más sorprendió al Dr. Gutiérrez fue cuando el acusado, sin mostrar el más mínimo remordimiento por los asesinatos cometidos, manifestó que lo “único que le preocupaba era qué iba a pensar su hijo”.

Un individuo que fue capaz de asestar 17 puñaladas a la abogada Begoña Rubio, a la que no conocía de nada, parecía en ese momento un padre preocupado. ¿Cómo es esto posible?

Fuente: CampusaUn psicópata, ¿es todo el rato un psicópata?

La intuición nos sugiere que, si una persona es extraordinariamente perversa, lo es en todas las esferas de su vida. Y, por lo tanto, afecta a todas sus relaciones sociales y familiares. Pero, como acabamos de observar, la personalidad de Koldo Larrañaga no respondía a esta lógica.

Y no es el único. En la práctica profesional forense podemos conocer individuos despiadados y crueles que, no obstante, pueden adorar a sus madres, desvivirse por el bienestar de un hermano, entristecerse con los achaques de su mascota, etc.

Basta tomar como ejemplo al sanguinario Amon Goeth, el asesino más infame de la Alemania nazi. Este comandante de Hitler mostró compasión por la prisionera judía Natalia Karp después de su interpretación de un nocturno de Chopin al piano. Tanto es así que le perdonó la vida el mismo día de su llegada al campo de concentración de Płaszów, donde había sido trasladada para ser fusilada.

Todos tenemos “personalidad múltiple”…

Estas paradojas incomprensibles solo parecen cobrar sentido bajo el prisma de la teoría de la personalidad modular. Esta teoría sugiere que todos poseemos lo que popularmente se conoce como personalidad múltiple. Es decir, una personalidad dividida en varios “yoes” diferentes que prestan atención a distintos tipos de información y recuerdan experiencias pasadas diferentes. También pueden albergar sentimientos dispares sobre el mismo asunto y, quizás, aspiran a objetivos vitales muy diversos.

Lo fascinante es que existe una base neurológica para explicar esta “compartimentación” de la personalidad. Un estudio de 1991 de los neurocientíficos J. Grigsby y J. L. Schneiders, confirmado por trabajos posteriores, sostiene que el comportamiento humano puede comprenderse mejor a la luz de los datos actuales sobre la organización estructural del sistema nervioso central. El cerebro, desde este enfoque, estaría organizado como un sistema modular en constante interacción con el entorno.

Una buena noticia que podemos añadir a este hallazgo es que nuestras variopintas contradicciones cotidianas tendrían una explicación científica. Como también las de los criminales.

… pero no todos tenemos un trastorno de identidad

De hecho, trasladando esta idea de la personalidad modular hasta un extremo patológico, nos encontraríamos ante un desorden psíquico conocido como trastorno de identidad disociativo.

En cierto modo, lo podríamos considerar un mecanismo de defensa, ya que, en ocasiones, este trastorno se presenta en menores víctimas de maltrato severo o abuso sexual continuado. El estrés de una guerra o una catástrofe natural también pueden generar un trastorno disociativo. En todos estos casos, sería un recurso psicológico para postergar el trauma vivido a un “alter ego” (a otro yo).

Esta enfermedad mental se manifiesta como una perturbación de la identidad caracterizada por dos o más personalidades bien definidas. Cada una de ellas puede tener un nombre, una historia personal y características propias. Un inconexo rompecabezas que genera un perturbador malestar psicológico.

También delata una evidente desestructuración y discontinuidad de la identidad, que es lo que marca una de las diferencias más relevantes con los individuos que no padecemos el trastorno disociativo, aunque compartamos la citada personalidad múltiple.

Por lo general, los humanos disfrutamos de la sensación de que nuestras experiencias conscientes están enlazadas en un único flujo continuo e indisoluble que llamamos “yo”. Sin embargo, todo parece indicar que la idea de un cerebro “global” con áreas totalmente interconectadas al mando de nuestro aprendizaje y de nuestra forma de gestionar los recuerdos no es del todo precisa.

Una aproximación criminológica

Debemos admitir que la teoría de la personalidad modular, de alguna forma, nos obliga a salir de una especie de “zona de confort mental” desde la que se entiende mejor el mundo, es más previsible y resulta más fácil simplificar para formular juicios y dictar condenas. Esa que nos hace asumir que si alguien tiene un comportamiento antisocial, “es” solo una persona antisocial. Que si alguien roba, “es” sólo un ladrón. Y que si alguien mata, no “es” nada más que un asesino.

Pero la realidad suele ser bastante menos simple. Desde una aproximación criminológica, debemos analizar la conducta delictiva de un individuo teniendo en cuenta su contexto y antecedentes. Y desde esta perspectiva, tomar en consideración sus creencias, sus pensamientos y vivencias.

Debemos analizar, en definitiva, qué “función” cumple el crimen en el escenario que ha sido llevado a cabo y contrastarlo con el repertorio de conductas no criminales de la persona evaluada.

Es muy comprensible el efecto catártico que conlleva calificar a un criminal como un “monstruo”. Lamentablemente, este “diagnóstico” no nos va a ayudar mucho a resolver el problema. Todos somos poliédricos. Y coexisten lados de oscuridad, con lados, quizás, de esperanza.

Sobre el autor: César San Juan es profesor de Psicología Criminal, Dpto. Psicología Social, UPV/EHU

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

El artículo ¿Tenemos todos personalidad múltiple? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

El pulso mide los latidos de nuestro corazón, y es una de las bases de nuestra existencia: si no hay pulso en el cuerpo humano, no hay vida. Todos los ritmos musicales provienen del pulso y el ritmo es la base de la música. Quizás aún más importante que la melodía o la armonía, debemos primero establecer el fundamento del ritmo en cualquier composición musical.

El gran compositor ruso Dmitri Shostakovich (1906-1975) era muy consciente de la importancia del pulso de su música. Gracias a su talento y la cuidadosa escritura de sus obras, consiguió no solo sobrevivir en durísimas circunstancias vitales, sino finalmente llegar a ser uno de los más reconocidos músicos del siglo XX. Como dicen los anglosajones, el diablo está en los detalles, y en las monumentales partituras de Shostakovich, sus detalladas indicaciones de tempo marcan la diferencia.

Momento de la representación de la ópera Lady Macbeth de Mtsensk en el Teatro Comunale de Bolonia (Italia) en 2014 por parte de Helikon Opera Moscow. Foto: Lorenzo Gaudenzi / Wikimedia Commons

En su excelente investigación sobre el metrónomo de Beethoven, Almudena Martín Castro e Iñaki Ucar arrojan luz sobre la controversia en torno a las obras de Beethoven y concluyen que lo más probable es que el compositor malinterpretó su medidor [1]. El caso de Shostakovich es diferente, pero de nuevo queda claro que los tempi marcados en sus partituras no solo implican la velocidad, sino que, en combinación de ritmo, melodía, armonía y orquestación, los tempi son capaces de modificar la percepción global de sus obras musicales.

Shostakovich estudió piano y composición en el Conservatorio de Petrogrado (luego Leningrado y actualmente de nuevo el original San Petersburgo). A los 19 años presentó su Primera Sinfonía como obra de graduación final en el conservatorio, que fue estrenada con gran éxito. Su talento traspasó las fronteras y el propio Bruno Walter estrenó esta obra en la sede de la Filarmónica de Berlin en febrero de 1928, y Leopold Stokowski, titular de la Orquesta de Filadelfia, interpretó y grabó esta sinfonía este mismo año.

Como tantos jóvenes instruidos y perspicaces, Shostakovich en su veintena, pleno de saberes, nuevas ideas y fuerzas, fue más allá de su annus mirabilis y, queriendo ejercer libertad intelectual, pudo crear múltiples obras de gran repercusión. Quizás la más importante de esta época es su ópera “Lady Macbeth de Mtsensk”, estrenada el 22 de enero de 1934 en Leningrado y dos días después en el Bolshoi de Moscú. En 1936, esta ópera se había representado casi doscientas veces entre los teatros de Leningrado y Moscú, y además se emitió por radio en múltiples ocasiones. A los dos años de su estreno, Lady Macbeth se había representado ya en Nueva York, Estocolmo, Londres, Zúrich, Copenhague, Argentina y Checoslovaquia. Dentro de la Unión Soviética, el compositor se convirtió en una celebridad [2].

El 26 de enero de 1936 la Nomenklatura en pleno asistió a la representación de Lady Macbeth en el Bolshoi y abandonaron el teatro tras el primer acto. El 28 de enero de 1936, Pravda publicó un editorial titulado “Caos en lugar de música”, comentando entre otras cosas que “Varios teatros han presentado al culturalmente maduro público soviético la última ópera de Shostakovich, Lady Macbeth de Mtsensk, como un logro. La crítica musical aduladora ensalza la ópera y la pone por las nubes. En lugar de críticas prácticas y serias que puedan ayudarle en sus futuras obras, el joven compositor sólo escucha cumplidos entusiastas”. Diez días después, el 6 de Febrero de 1936 Pravda publicó otro editorial titulado “Falsedad en Ballet”. En este caso, el resultado fue primero retirar de cartel “El arroyo cristalino”, el criticado ballet de Shostakovich en este segundo editorial, y después el libretista de dicho ballet, Adrian Piotrovsky, fue arrestado, sentenciado a muerte y ejecutado.

Artículo editorial en Pravda 28 de Enero de 1936. Traduccion al inglés.

 

Shostakovich hubo de sobrevivir: retiró todas sus obras, incluyendo la Cuarta Sinfonía que estaba terminando, y comenzó la composición de una Quinta. Recordando el famoso tema de los primeros compases de la Quinta de Beethoven “la llamada del destino”, la Quinta de Shostakovich abre el primer movimiento también en modo menor, oscuro y premonitorio. El segundo movimiento es irónico y quebradizo, y el tercero un profundo canto de dolor. Como bien sabía el compositor, lo importante era el mensaje final, de modo que escribió el largo último movimiento con un preciso arco de marcas metronómicas empezando en negras a 88 pulsaciones por minuto, acelerando a 104, 108, 120, 126, 132, 184, y luego bajando de 160 a 108, 116 y 92. De forma sorprendente, la coda final del último movimiento de la sinfonía puede entenderse tanto como una marcha fúnebre o como una marcha triunfal, solamente cambiando marcas de tempo. El patrón rítmico de la coda, iniciado con timbales, se basa en corcheas y Shostakovich colocó la clara indicación de que debía interpretarse a ♪ = 184, un tempo moderado equivalente a 92 pulsos por negra. Sin embargo, la marcha final que interpretó el director Yevgeny Mravinsky en el estreno fue en modo triunfal y no fúnebre, a casi la máxima velocidad de un metrónomo ordinario, con marca ♩ = 184. Esto funcionó, y Shostakovich salvó la vida.

La controversia de los tempi de Shostakovich se extendieron a buena parte de sus obras. Muchos editores posteriores de sus partituras modificaron o intentaron corregir las “erratas” del autor. También grandes directores en los estrenos internacionales con sus orquestas, tacharon o modificaron marcas o pidiendo instrucciones al autor por carta. Intérpretes como la pianista Alice Shapiro llegaron a llamar por teléfono al compositor para aclarar los tempi de su segundo trío con piano. Hoy día la enorme capacidad de las marcas metronómicas de Shostakovich para modificar la percepción y significado de sus obras, sigue en vigor.

Volviendo a su Quinta Sinfonía, Shostakovich pudo componer una obra maestra, permitir interpretaciones correctas o no para salvar la vida y aceptar públicamente la censura “justa”. El 25 de Enero de 1938 su contrita declaración fue publicada en el diario vespertino de Moscú (Vechernyaya Moskva) con título “Mi Respuesta Creativa”. Sus comentarios respecto al reciente estreno en Moscú de su nueva sinfonía decían: “Entre las críticas, que a menudo analizaban la obra en profundidad, una me causó especial placer, al afirmar que la Quinta Sinfonía era la respuesta creativa del artista soviético a la crítica justa”.

Vechernyaya Moskva el 25 de Enero de 1938: “Mi Respuesta Creativa”, por D. Shostakovich

 

La brutal falta de libertad del joven Shostakovich probablemente cambió su psique, y con total seguridad su carrera y las obras que podría haber legado a la humanidad. Sin embargo, no es bueno escuchar opiniones puramente políticas de su vida, sino usar documentación original como sus cartas [3] o el conocimiento y tratamiento independiente con el compositor, su familia y sus amigos músicos directos [4].

¿Cuál es el tempo que Shostakovich quiso realmente para la coda final del último movimiento de la Quinta Sinfonía? Si hacemos caso a las grabaciones de esta obra dirigidas por Maxim Shostakovich, hijo del compositor, director de orquesta y pianista, o las dirigidas por los dos grandes músicos y amigos del compositor, Mstislav Rostropovich y Vladimir Ashkenazi, podemos concluir que el tempo lento, que conduce a una marcha fúnebre final, es lo que el compositor concibió, aunque en el estreno y aún hoy día los tempi rápidos y los finales triunfales se siguen prodigando.

El gran director de orquesta rumano Sergiu Celibidache, que presentó al público alemán por primera vez en 1946 esta Quinta Sinfonía dirigiendo a la Filarmónica de Berlín, refirió que escribió una carta a Shostakovich desde Suiza en la que le preguntaba: “¿Es correcta la marca de tempo ♪ = 184 al final de la Quinta Sinfonía?”. Recibió una postal de Moscú, sin firma, en la que había una sola palabra: “Correcto”.

Referencias:

[1] Martín-Castro A., Ucar I. (2020). Conductors’ tempo choices shed light over Beethoven’s metronome. PLOS ONE 15 (12): e0243616. doi: 10.1371/journal.pone.0243616

[2] Laurel E. Fay. (1999) Shostakovich: A Life. Oxford University Press. 978-0195182514

[3] Laurel E. Fay. (Ed) (2004) Shostakovich and his world. Princeton University Press. 978-0691120690

[4] Elizabeth Wilson (2006) Shostakovich: A Life Remembered (2nd Ed.). Faber and Faber. 978-0571220502

También del autor:

Lutería y acústica (serie)

Sobre el autor: Victor Etxebarria Ecenarro está diplomado como lutier por el Conservatorio Juan Crisóstomo de Arriaga (Bilbao) y es Catedrático de Ingeniería de Sistemas y Automática en la Universidad del País Vasco (UPV/EHU)

El artículo La importancia del pulso de Shostakovich se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.