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César Tomé

Kimikari eta fisikari ugarik, 1890. urterako, uste zuen elementuen barruko atomoak, agian, oinarrizko unitate bat multzokatzeko moduak baizik ez zirela. Izan ere, konbentzituta zeuden naturak, funtsean, izaera sinplea zuela. Fisikariek teoria zinetikoan oinarrituta sorturiko ereduek, ordea, talka egiten zuten kimikariek analisi espektraletan lortutako emaitzekin.

Irudia: Fenomeno fisikoetan askotan, esaterako, elektrizitatean, magnetismoan edo eroankortasun termikoan, elektroiek funtsezko zeregina dute. (Argazkia: Gerd Altmann – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Atomoaren teoria elektrikoek ekar zezaketen konponbidea. Teoria hauek James Clerk Maxwell zientzialariaren teoria elektromagnetikoa nahiz Michael Faraday fisikariak landutako elektrolisia zuten abiapuntu. Maxwellek proposatua zeukan argiaren dardarak ez zirela mekanikoak, baizik eta elektromagnetikoak, garai hartara arte uste izan zena arbuiatuz. Era berean, elektrolisien legeen arabera, elektrizitateak hidrogeno ioi batek adinako kargadun unitate diskretuen forma zuen. Akaso atomoak unitate horiek izango zituen bere barnean, eta horien dardarek sortuko zituzten igorpen-espektroetako lerroak? 1891n George Johnstone Stoney fisikariak unitate elektrolitiko horri elektroi izena eman zion, eta, datu zinetiko eta espektroskopikoak oinarri hartuta, bere tamaina zehazten saiatu zen.

Aldi berean, Hendrik Antoon Lorentz eta Joseph Larmor karga diskretuak Maxwellen teorian kokatzen saiatzen ari ziren. Teoria hau adierazteko, eter jarraitu bat erabiltzen zen oinarri gisa. Bi fisikari haiek, beraz, kargak eterrean zurrunbiloak edo presio-zentroak zirela zioten ereduak proposatu zituzten. 1896an indarra hartu zuen hipotesi horrek; izan ere, Lorentzen ikasle batek, Pieter Zeeman fisikariak, eremu magnetikoek espektro-lerroak banatzen dituztela aurkitu zuen.

Dena den, Lorentz eta Larmorrentzat elektroia atomoaren barruan tinko sartuta zegoenez, ez zuen inolako zereginik zegokion elementuaren izaera kimikoan. Ikuspuntu hori 1895. eta 1905. urteen artean aldatuko zen, X izpiak, erradioaktibitatea eta katodo-izpiak ikertzearekin batera.

Katodo-izpiak Julius Plücker fisikari eta matematikariak aurkitu zituen 1858an. Presio gutxian dagoen gas bati potentzia elektrikoa ezartzen zaionean agertzen dira. Hasieran, ordea, bitxikeria hustzat hartu zen, eta ez fisikaren funtsezko teoriak garatzea merezi zuen gai gisa. 1895ean. ordea, X izpiak aurkitu zirenean, arreta handia jaso zuten beren sorreraren atzean zeuden katodo-izpiek. Hala, katodo-izpiak atomo arinek baino 2000 aldiz masa txikiagoa zuten partikula batzuek osatzen zituztela ondorioztatu zen; partikulok karga negatiboa zuten. Lau ikertzaileren lanean oinarritu zen baieztapen hura: Phillipp Lenard fisikariak erakutsi zuen izpiek uste zena baino askoz urrutiagoraino bidaiatzen zutela gasetan barrena, eta xurgatze-maila gasaren pisu molekularraren araberakoa zutela; Emil Wiechert geofisikariak, Walter Kaufmann fisikariak eta Joseph John Thomson kimikariak, berriz, izpien karga/masa lotura neurtu zuten hainbat modutara.

Katodo-izpien ikertzaileen artean, Thomsonek garatu zituen teoriak sakonkien. 1897ko apirilaren 30ean, katodo-izpiak karga negatibodun partikula subatomikoak zirela proposatu zuen, baita atomo guztien osaeran zeudela ere: atomoei masaren eta jokabide kimikoaren zatirik handiena ematen zietela esan zuen. Beste eredu batzuetako elektroietatik bereizteko, Thomsonek korpuskulu izena eman zien bere partikulei.

Thomsonen garaikideentzat proposamen hura esoterikoegia zen, hurbilagoa alkimiatik fisikatik baino. Nahiago izan zuten George Francis Fitzgerald fisikariaren alternatiba, alegia, katodo-izpiak elektroi askeak —à la Larmor elektroiak– zirela pentsatzea. Hala, elektroi izendapena lotu zitzaien partikulei, benetan atomo kimikoaren funtsezko osagai zirela egiaztatu baino zenbait urte lehenago.

Egileaz:

Cesár Tomé López (@EDocet) zientzia dibulgatzailea da eta Mapping Ignorance eta Cuaderno de Cultura Cientifica blogen editorea.

Itzulpena:

Lamia Filali-Mouncef Lazkano

Hizkuntza-begiralea:

Xabier Bilbao

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– Entonces di lo que piensas –prosiguió la Liebre–.

– Eso es lo que hago –dijo Alicia precipitadamente– o al menos… al menos pienso lo que digo… Viene a ser lo mismo, ¿no?

– ¿Lo mismo? ¡De ninguna manera! –dijo el Sombrerero–. ¡En tal caso, sería lo mismo decir «veo lo que como» que «como lo que veo»!

– ¡Y sería lo mismo decir –añadió la Liebre– «me gusta lo que tengo» que «tengo lo que me gusta»!

– ¡Y sería lo mismo decir –añadió el Lirón, que parecía hablar en medio de sus sueños–«respiro cuando duermo» que «duermo cuando respiro»!

– Es lo mismo en tu caso –dijo el Sombrerero.

Lewis Carroll, Alicia en el país de las maravillas, Una merienda de locos

Una merienda de locos. Ilustración de John Tenniel. Fuente: Wikimedia Commons

 

El 24 de mayo de 1865, la editorial Macmillan and Co. publicó dos mil ejemplares de Las aventuras de Alicia en el país de las maravillas, la novela nonsense escrita por Lewis Carroll (1832-1898) e ilustrada por John Tenniel (1820-1914). El extracto que abre este escrito es una de las “sorprendentes” referencias a la lógica –o a la falta de ella– muy presente en el libro.

La segunda parte de la novela –A través del espejo y lo que Alicia encontró allí–fue publicada seis años más tarde. En el extracto de debajo la Reina Blanca y la Reina Roja interrogan a Alicia intentando averiguar sus capacidades de cálculo:

La Reina Roja rompió el silencio diciéndole a la Reina Blanca: “Te invito al banquete que va a dar Alicia esta tarde.”

La Reina Blanca sonrió débilmente, y dijo: “Y yo a ti.”

– No sabía que fuera a dar un banquete –dijo Alicia–; pero si es así, creo que soy yo quien debería invitar.

– Te hemos dado la oportunidad de hacerlo –comentó la Reina Roja–; pero quizá no te han dado todavía bastantes clases de modales, ¿verdad?

– No se dan clases de modales –dijo Alicia–. Las clases son para enseñar a sumar y cosas por el estilo.

–¿Sabes la Adición? –preguntó la Reina Blanca–. ¿Cuántos hacen uno más uno más uno más uno más uno más uno más uno más uno más uno más uno?

– No lo sé –dijo Alicia–. He perdido la cuenta.

– No sabe la Adición –terció la Reina Roja–. ¿Sabes la Sustracción? Resta nueve de ocho.

– No se puede restar nueve de ocho –replicó Alicia con presteza–: pero,…

–Tampoco sabe la Sustracción –dijo la Reina Blanca–. ¿Sabes la División? A ver, divide un pan con un cuchillo…, ¿qué resultado te dará?

– Creo… –empezó Alicia, pero la Reina Blanca contestó por ella–: “Pan-con-mantequilla, naturalmente. Prueba a calcular otra sustracción. Quítale el hueso a un perro; ¿qué os queda?

Alicia reflexionó: “El hueso no quedaría, naturalmente, si se lo quito…, y el perro tampoco, porque echaría a correr detrás de mí para morderme…, ¡y desde luego, yo tampoco!”.

– Entonces, ¿crees que no quedaría nada? –dijo la Reina Roja.

– Creo que ése sería el resultado.

– Mal, como siempre –dijo la Reina Roja–: quedarían los estribos del perro.

– Pero no veo cómo…

– ¡Pues escucha! –gritó la Reina Roja–: el perro perdería los estribos, ¿no es así?

– Seguramente –contestó Alicia con cautela.

– ¡Así que si se fuera el perro, se quedarían los estribos! –exclamó triunfal la Reina.

Alicia dijo lo más gravemente que pudo: “Puede que se fueran en otra dirección”–. Pero no pudo por menos de pensar: ¡Cuántas tonterías estamos diciendo!

–¡No sabe ni jota de operaciones! –dijeron las Reinas a la vez, con mucho énfasis.

– ¿Sabéis vos hacer operaciones? –dijo Alicia, volviéndose de repente hacia la Reina Blanca, ya que no le gustaba que la criticasen tanto.

La Reina abrió la boca y cerró los ojos: “Sé la Adición –dijo–, si me das el tiempo… ¡pero no haré una sustracción bajo ningún concepto!”.

A través del espejo (Akal, 2003)

Parece que a la Reina Blanca le pasaba lo mismo que a la alumna de La lección de Eugène Ionesco (1909-1994); a ella también se le “atascaban” las sustracciones…

La historia de Alicia ha sido adaptada al cine y al teatro, versionada de originales maneras, anotada por Martin Gardner (1914-2010), ilustrada por numerosos artistas –muchos de ellos consagrados, como Peter Newell (1862-1924), Arthur Rackham (1867-1939) o Salvador Dalí (1904-1989)– o traducida a diferentes lenguas –incluso existe una versión escrita con un especial alfabeto inventado por el propio Carroll)–.

Entre las muchas versiones de esta novela, mi favorita es Alicia volátil (Cangrejo Pistolero Ediciones, 2010) de Sofía Rhei. En este poemario, Alice Riddell –la niña a la que Carroll dedicó su novela– es ya una mujer y Charles Lutwidge Dodgson –el nombre real de Lewis Carroll– un hombre mayor. Intercambian una serie de cartas en las que recuerdan el pasado y Dodgson desliza la última de ellas por detrás del azogue de un espejo en vez de enviarla. Provoca de este modo la fusión de Alicia-niña, Alicia-adolescente y Alicia-adulta. Todas entran en el país de las maravillas, saltando de una edad a otra y revelando sus vivencias más íntimas:

En la contraportada del libro, bajo el título de “poesía en tres dimensiones”, se incluyen las instrucciones de uso del poemario: 1: Abra el libro. Recorte y póngase las gafas. 2: Cierre uno de sus ojos. Lea un poema. 3: Cierre el ojo contrario. Vuelva a leer el mismo poema. 4: Abra los dos ojos. Lea el poema en su tercera dimensión.

Las gafas a las que se alude son unas gafas anaglifas que permiten realizar tres lecturas de cada poema, escrito en rojo y azul –solo la parte en rojo, solo la escrita en azul o el poema completo en 3D–. De las sesenta y cuatro “Alicias” que aparecen en Alicia volátil me parece especialmente inspiradora una que tiene mucho que ver con la banda de Möbius:

Alicia Moebius, en Alicia Volátil de Sofía Rhei

 

Referencias

• Lewis Carroll, Alicia (edición anotada por Martin Gardner), Ediciones Akal, 2017

• Lewis Carroll, Alice’s adventures in Wonderland (ilustrated by Peter Newell), Harper and Brothers, 1901

• Lewis Carroll, Alice’s adventures in Wonderland (ilustrated by Arthur Rackham), William Heinemann, 1907

• Capi Corrales Rodrigáñez, Las aventuras de Alicia en el País de las Maravillas, por Lewis Carroll, Mujeres con ciencia, Ciencia y más, 1 octubre 2016

• Alan Tannenbaum (ee), Alice’s Adventures in Wonderland: An edition printed in the Nyctographic Square Alphabet devised by Lewis Carroll, Lewis Carroll Society of North America, 2005

• Marta Macho Stadler, ‘Alicia volátil’, poesía en tres dimensiones, SINC, 7 septiembre 2012

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 Siempre Alicia se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Juanma Gallego

Aire masek garraiatuta, mikroorganismoak atmosferan distantzia handiak egiteko gai direla demostratu du ikertzaile talde batek. Diotenez, orain arte erabili izan diren ereduek ez dituzte kontuan hartu mikroorganismoek dituzten zenbait berezitasun.

Txiste antzeko bat badabil fisikarien artean; horren arabera, behiak esferikoak dira. Bai, ezin uka zenbait fisikari badirela arraro samar, baina txisteak badu atzean arrazoi bat: eredu matematikoak eta fisikoak lantzen direnean, ezinbestean gauzak sinplifikatu beharra dago. Baldin eta behi batek 500 kiloko masa badu, eredu batean milaka behi sartu nahi baditugu, horiek esferatzat hartzea da jarraitu ohi den bidea.

Haatik, natura ez da esferikoa, eta, horregatik, natura eredu fisikoetara eraman nahi denean, sinplifikazioak tentu handiz erabili behar dira. Zenbaitetan, sinplifikazio horiek ondorio oso esanguratsuak izan ditzakete, errealitatea ezagutzeko dugun modua desitxuratzeraino.

1. irudia: Aire masek partikulak eramateko gaitasuna dute, eta baita mikroorganismoak ere. Horien tamaina, ordea, orain arte uste zena baino handiagoa izan daitekeela proposatu du ikertzaile talde batek. (Argazkia: ESA)

Halako zerbait gertatu zaio atmosferan dauden mikroorganismoak aztertzen diharduen ikertzaile talde bati. “Laginen behaketa egiten ari ginela, ezin genuen sinetsi ikusten ari ginena”, azaldu dute, UAM Madrilgo Unibertsitate Autonomoak kaleratutako ohar batean. AEMET Espainiako Meteorologia Estatu Agentziako adituekin batera, ikertzaile talde hori MICROAIRPOLAR izeneko proiektuan buru-belari ari dira. Bada, mikroskopioan hori ikusi zuten unea eureka momentu txiki horietako bat izan zen. Halako zerbait baina zirraragarriagoa den gauzarik nekez bizi dezake zientzialari batek. Mikroskopio aurrean zeudela, 0,4 milimetro arteko zianobakterioen harizpiak eta alga eukariotoak ikusten ari ziren. Lagin horien ezaugarriak kontuan izanda, horiek ez ziren bertan egon behar.

Oro har, mikroorganismo txikienak denbora gehiagoz mantendu daitezke airean, eta, horregatik, horien ibilbideak luzeagoak izango dira. Orain arte, ereduek balekotzat eman dute aire bitartez partikulek distantzia handiz garraiatuak izan daitezkeela baldin eta haien tamaina milimetro milaren bat baino txikiagoa bada. Tamaina hori baino handiagoak direnen kasuan, berriz, zenbait ordu edo egun barru lurrera erortzen direlako ideia izan da nagusi ikertzaileen artean. Hortaz, mikroorganismoen tamaina funtsezkotzat jo da haien aire bidezko dispertsioa kalkulatzeko.

Baina Science of the Total Environment aldizkarian aurkeztutako datuen arabera, orain arte aire bidezko mikroorganismoen garraioa ikertzeko erabili izan diren irizpideak ez dira guztiz zuzenak izan. Are gehiago, ikertzaile hauek proposatutakoari jarraiki, ereduok ez dute kontuan hartzen mikroorganismoen benetako masa. Izan ere, gehienezko luzera hartu ohi da erreferentziatzat, eta, bide hori jorratuta, dirudiena baina masa gehiago hartzen dute ereduetan. Ikertzaile hauek, ordea, kontrako bidea hartu dute: matematikak hartu eta horien tamaina esfera batera egokitu dute, haien benetako pisua eta eramanak izateko parametroak kalkulatu ahal izateko. Nolabait, fisikarien eta behien esferikotasunaren txisteari buelta eman diote, baina filosofia bera mantenduta: gauzak gehiegi sinplifikatzean, datuok bide okerretik eraman gaitzakete.

Ez da ikusi duten akats bakarra. Diotenez, mikroorganismo gehienak idortzen dira bidaian, inguruko airearen hezetasun erlatiboaren arabera egokituz. Modu horretan, horien dentsitatea %90 jaitsi liteke. Bi aldaera horiek kontuan hartuta, konturatu dira orain arte baino dezente handiagoak izan daitezkeela aire masei esker mugitzen diren bidaiari ñimiño horien txangoak: ehunka kilometroko distantziak egiteko ahalmena dutela egiaztatu ahal izan dute.

“Konturatu ginen gaur egun dauden dispertsio ereduek ez dituztela kontuan hartzen ezaugarri biologiko garrantzitsuak, hala nola mikroorganismoen benetako formak edota bidaian zehar deshidratatzean izaten duten dentsitate galera”, argitu dute ikertzaileek.

2. irudia: Irizpide berrietan abiatuta, aire masek izan dezaketen mugimendua kalkulatu dute. Irudian, bost egunez 8,2 mikrako partikula batek egin zitzakeen ibilbideak, %75 deshidratatu dela suposatuz. (Irudia: Galban, S. et al.)

Distantziei ez ezik, ibilbidea baldintzatzen duten faktoreei ere erreparatu diete. Bizirako hain ingurune berezia izanik, aireko biztanle bitxi horiek batez ere eguraldiaren araberako patua izan ohi dute. Ez da faktore bakarra, ordea. Tokian tokiko ekosistemak, egunaren partea edo urtaroa zein diren, horren araberakoa izan daitezke aireko bizidunen presentzia eta mugimendua.

Egindako laginketan zehar bi egoera desberdin ematen zirela ikusi dute. Batetik, zikloi askoko jarduna duten garaiak: horietan, prezipitazioak, presio baxuak eta haizearen abiadura dira ezaugarri nagusienetako batzuk. Bestetik, antizikloi uneak, hots, egoera meteorologiko egonkorragoko garaiak. Bada, zikloi aldietan aurkitu dituzte lagin horietan mikroorganismo gehien.

Laginak Madrilen hartu dituzte. Baina mikroorganismoei beraiei baino, horiek dakartzaten aire masei erreparatu diete, ordenagailu bidezko ereduak erabilita. Eredu horietan hasieran aipatutako aldaketak sartuta, ahalegindu dira masa horiek izan duten ibilbideak zehazten. Ehunka metrotako ibilbideak ondorioztatu dituzte, eta Madrilen jasotako zenbait aire masetako mikroorganismoa batzuk Kanadakoak izan daitezkeela proposatu dute.

The Conversation atarian argitaratutako dibulgazio artikulu batean, aurkikuntza honen balioa azpimarratu dute ikertzaileek. “Lurraren ekosistema desberdinetan egon daitekeen geneen etengabeko jario honek planetaren mikrobiologiaren ikuspegi berria eman dezake”, laburbildu dute. “Bestetik, gure emaitzek zeresana izan dezakete nekazaritzan, abeltzaintzan edota gizakietan gaitzak eragiten dituzten patogenoen mugikortasuna ulertzeko”.

Erreferentzia bibliografikoa:

Galban, S., et al. (2021). Local meteorological conditions, shape and desiccation influence dispersal capabilities for airborne microorganisms. Science of the Total Environment, 780: 146653. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.146653

DOI: https://doi.org/10.1007/s10963-021-09153-9

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

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Fuente: Arania, S.A.

Si uno abre cualquier día un periódico económico y ojea la sección dedicada a inversiones habrá unas siglas que aparecerán con seguridad una o más veces: ESG. ESG son las siglas en inglés que corresponden a medio ambiente, impacto social y buen gobierno, y se refiere a una metodología que clasifica a las empresas en estos tres aspectos, de tal forma que un inversor de cualquier punto del planeta pueda elegir invertir en empresas que tengan el mínimo impacto medioambiental, sean igualitarias, justas y seguras para las personas que trabajan y se relacionan con ellas, y tengan establecidos y cumplan los más altos estándares de control y transparencia en su gestión.

En el mundo de empresarial de los países desarrollados se tiene claro que el futuro será ESG o no será. Muchos inversores se han convertido en activistas y, o bien promueven en aquellas empresas en las que invierten que se mejore la clasificación ESG, o directamente no invierten en empresas de ESG bajo, o ambas cosas.

Esta es una de las fuerzas impulsoras, otras serían la propia conciencia medioambiental y la reducción de costes que suponen ciclos productivos más eficientes, tras las medidas que las empresas más innovadoras están llevando a cabo para reducir su impacto sobre el entorno.

Una de las cuestiones que se plantean inmediatamente es medir. Ya sabemos que solo el que mide, sabe; el que no especula. Pero, ¿cómo medir el impacto global que tiene una actividad? No es tarea fácil, ni mucho menos. Tanto es así, que poder diseñar un sistema de medida ya es un logro científico en sí mismo. Aquí es donde entra el concepto de huella ambiental del producto.

La Huella Ambiental de Producto (HAP) de la Unión Europea es una metodología para calcular el impacto medioambiental total de los productos que salen de nuestras fábricas. Su objetivo es permitir el suministro de información fidedigna y comparable sobre los productos, promoviendo un mercado más sostenible. Los trabajos sobre la norma se remontan a 2011, momento en que se analizaron las metodologías existentes

La HAP sirve para comparar en base a varios criterios el impacto ambiental de un bien, producto industrial o servicio a lo largo de su ciclo de vida. El objetivo general es establecer líneas de actuación, para reducir su impacto ambiental teniendo en cuenta las actividades de la cadena de suministro (de la extracción de las materias primas a la gestión de los residuos finales, pasando por la producción y el uso).

Toda huella ambiental de producto se basa en unas Reglas de Categoría de Huella Ambiental de Producto (PEFCR por sus siglas en inglés): una guía técnica detallada sobre cómo realizar un estudio de este tipo en una categoría de producto concreta. Las PEFCR complementan la orientación metodológica general de la huella ambiental, proporcionando más especificaciones a nivel de producto, asegurando la reproducibilidad y coherencia de estos estudios.

La teoría está muy bien, pero cuando esto se intenta llevar a un producto tan intensivo en materiales con alto impacto en el territorio y energía como es el acero la cosa se complica y no poco. Esto es algo que sobrepasa la actuación de una sola empresa. Así, por ejemplo, es Siderex, el clúster de siderurgia del País Vasco, el que lidera HAMBEMET, un proyecto a gran escala para adecuar esa metodología ya existente para el cálculo de la HAP (y basada en la guía de la Unión Europea) a los productos hiperespecializados de empresas históricas como Arania.

Pero la HAP sola no basta. Ha de complementarse con la estimación de la huella de carbono de la actividad de la empresa en su conjunto para poder tener una idea del impacto ambiental general. Esa medición adicional se logra, por ejemplo, mediante la gestión de GdO (Garantías de Origen renovable).

¿Cómo saber el origen de la energía que se consume? Para descubrirlo se creó un convenio internacional, un acuerdo capaz de acreditar el factor ambiental en un año: las Garantías de Origen y el Etiquetado de Electricidad. Las garantías de origen renovable (GdO) son una certificación que atestigua la producción de una determinada cantidad de suministro eléctrico mediante energías renovables o de cogeneración.

Gracias a una GdO, una empresa puede proporcionar información detallada a sus clientes sobre el origen de la energía que recibe y el impacto en el entorno que supone su producción. El origen renovable se refiere a la electricidad procedente de las fuentes no fósiles: energía eólica, solar, aerotérmica, geotérmica, hidrotérmica, hidroeléctrica, biomasa…

Este es el tipo de cosas de las que se encargan los directivos de alto nivel de las empresas que pretendan seguir siendo competitivas en el futuro.

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

El artículo Actúa localmente: midiendo el impacto ambiental de la siderurgia se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Juan Ignacio Pérez Iglesias

Zaporearen errezeptoreak, beste zentzumen-errezeptore batzuekin gertatzen den bezala, belaunaldiz belaunaldira aldatzen joaten dira. Zaporeen errezeptoreak estimulatzen dituzten substantzien kontzentrazioarekiko sentikortasuna aldatu egiten da denboran zehar. Aldaketak noizbehinkako mutazioen ondorioz gertatzen dira eta horiek, aldaketak eragiten dituzte egituran eta, zenbait kasutan, baita funtzioan ere.

Gainera, zapore batzuk galdu egin daitezke. Dastamenaren hartzaileak kodetzen dituzten geneak handiak izaten dira, eta, beraz, erraza da mutazioak izatea, eta, funtzionatzeari uztea.

Irudia: Pandaren elikagai nagusia banbua da. Izan ere, landare hau bere dietaren % 99 da. (Argazkia: wal_172619 – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Felidoek, adibidez, ez dute zapore gozoa hautematen. Noizbait, gozoaren hartzailea kodetzen duen geneak funtzionatzeari utzi zion egungo felidoen arbasoetan. Haragijale hertsiak izanik errezeptore honen faltak ez die inolako arazorik sortu, betiere ehiztari onak badira eta harrapakin ugari baldin badituzte inguruan, horrela mantenugaien hornidura nahikoa ziurtatua dutelako. Ez dute behar, harrapatutako haragiak energia-eduki egokia duela adieraziko dien, azukre-errezeptore espezifikorik. Izan ere, felidoei informazio hori eskaintzen dien errezeptorea umamia da. Zer dela eta? Felidoen elikagaian glutamatoa eta antzeko molekulak daude (horiek kitzikazen dute umamia) eta hauek nutrizio-balioaren adierazle bikainak dira. Felidoek ez dituzte gogoko gauza gozoak. Hala ere, ez die higuinik ematen. Egia esan, berdin zaie.

Felidoak ez dira zapore gozoaren hartzailea galdu duten predatzaile bakarrak. Batzuk zapore-errezeptore guztiak galdu dituzte. Esaterako, izurdeek ez dute bat bera ere hautematen. Nahikoa dute asetzearekin.

Dieta ezberdin batean espezializatutako beste animalia batzuek ere aldatu egin dute haien dastamenaren pertzepzioa, baina bestela egin dute. Panden arbasoak orojaleak ziren, gainerako hartzak bezala. Orain, ordea, pandak banbuz elikatzen dira ia erabat. Pandak datozen jatorrizko hartzek umamiaren errezeptoreak zituzten, baina galdu egin dituzte. Ondorioz, haragia eskaintzen bazaie, ez dute hartzen. Nahiago dute banbua.

Baina badira galdutako hartzaile bat berreskura dezaketenak ere. Narrastien, hegaztien eta ugaztunen arbaso komuna duela 300 milioi urte bizi izan zen, eta zapore gaziak, gozoak eta umamiak detektatzeko gai zen. Hala ere, gaur egungo hegaztien jatorria den narrastiak zapore gozoko detektagailua galdu zuen. Ondorioz, gaur egun hegazti gehienek ez dute hautematen gozoa. Baina hegazti batzuek bai.

Kolibriak eta sorbeltzak hurbileko ahaideak dira. Beraien arbasoek intsektuak jaten zituzten, gaur egungo sorbeltzek bezala. Umamiaren errezeptoreak janaria balioesteko baliagarriak zitzaizkien. Baina duela 40 milioi urte inguru, garai bateko sorbeltzen talde bat nektarra eta beste azukre-iturri batzuk hartzen hasi zen. Lehen kolibriak leinu horren oinordekoak ziren eta, hegazti gehienek ez bezala, zapore gozoa ere hautematen hasi ziren. Bitxiena da zapore hori, glutamatoarekin eta beste aminoazido batzuekin batera, umamiaren errezeptoreak hautematen duela. Kolibrientzako nektarra gozoa eta umami zaporekoa da aldi berean. Kolibriak ez dira janari gozoz elikatzen diren txori bakarrak. Nectariniidae familiakoek, batez ere, nektarra jaten dute, eguzki-txoriek bezala. Eta Indicatoridae familiakoek eztia jaten dute. Seguruenik, hegazti guzti horiek zapore gozoa ere detektatuko dute, nutrizio-balio handia adierazten baitu.

Zaporeak ez dira janariaren funtsezko ezaugarriak. Zaporeak zenbait substantziaren eta haien dastamen-errezeptoreen arteko elkarreraginetik sortzen diren propietateak dira. Belaunaldiz belaunaldi moldatu dira, animalia-leinu bakoitzak elikagaiarekin izan duen harremanagatik. Eta, beraz, hautespen naturalaren emaitza dira.

Erreferentzia bibliografikoa:

Dunn, Rob eta Sanchez, Monica (2021). The Evolution of Flavor and How It Made Us Human. Princeton, AEB: Princeton University Press.

Egileaz:

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

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Ilustración: María Lezana

Aunque lo parecen, no son ratones. Por su aspecto, están a medio camino entre los ratones y las musarañas. Sin embargo, no tienen nada que ver ni con unos ni con otros; es más, están muy alejados. Son mamíferos marsupiales.

Son planigalos, miembros del orden Dasyuriomorphia, el mismo al que pertenece el archiconocido demonio de Tasmania, aunque éste es más grande, bastante más grande en realidad. Los ratones marsupiales son muy pequeños; son, quizás, los marsupiales más pequeños que hay. Y todos pertenecen al género Planigale, del que no se conocen más de cinco especies.

Una de ellas es Planigale gilesi, o planigalo de Giles. Como las otras especies del género, es de tamaño muy pequeño, de entre 6 y 15 g de masa corporal. Suelen encontrarse en el interior de las grietas largas (>1 m) y estrechas que surgen en los suelos arcillosos característicos de las llanuras de aluvión de los desiertos del centro de Australia. Salvo que haya inundación, se trata de lugares muy secos, pues pueden pasar meses sin que llueva. La mayor parte del tiempo la pasan dentro de las grietas, y salen de noche en busca de alimento. Son carnívoros, muy activos cuando cazan, y muy voraces.

Las especies del género Planigale despertaron el interés de los biólogos, porque pensaron que para poder vivir en esos desiertos habían de tener alguna característica especial. Pero al investigar su biología se llevaron una sorpresa con lo que encontraron o, mejor dicho, con lo que no encontraron, pues no hallaron ningún rasgo fisiológico que pudiera considerarse excepcional. La clave de su supervivencia en entornos tan secos se encuentra, al parecer, en el “letargo diario”. Se le da ese nombre a un estado caracterizado por una caída de la temperatura corporal por debajo de los 32 ºC, de duración inferior a las 24 h.

Dados su minúsculo tamaño y el hecho de que puedan desarrollar una actividad muy intensa, sus requerimientos energéticos son muy altos. Además, en las zonas que habitan hay muy poca fauna, por lo que no disponen de muchas presas a las que dar caza para comer. Por otro lado, pueden perder mucha agua a través de las vías respiratorias, y aunque pueda resultar paradójico, pierden más agua cuando baja la temperatura ambiental. Eso ocurre porque al bajar la temperatura exterior elevan su metabolismo, de manera que, gracias al calor que se genera así, contrarrestan la mayor pérdida térmica que ocurre a temperaturas bajas. Pero para elevar el metabolismo han de consumir más oxígeno y eso exige que aumente la frecuencia respiratoria. Como el agua se pierde por evaporación desde las paredes de las vías respiratorias, al aumentar la ventilación pulmonar para obtener más oxígeno, también se renueva más rápidamente el aire en contacto con los epitelios y ese aire arrastra más vapor de agua, lo que hace que el agua que recubre esos epitelios se evapore con más facilidad.

Por todo ello, mantener un alto grado de actividad de forma permanente resulta muy costoso, tanto en lo relativo al balance energético, como al balance hídrico. Sobreviven bajo esas condiciones gracias a una batería de tres elementos, dos de índole fisiológica y etológico el tercero.

Por un lado, no mantienen del todo constante la temperatura corporal cuando varía la temperatura ambiental. Por ejemplo, si la ambiental llega a valores tan bajos como 10 ºC, la corporal se reduce a 32’4 ºC, aunque, de no mediar ajuste especial alguno, se habría mantenido en 34’4 ºC, que es la temperatura normal de estos animales. De ese modo reducen el gasto energético en un 9% y, además, ahorran agua.

Por otro lado, recurren al letargo diario. Gracias a esa modalidad de letargo metabólico, ahorran mucha agua y mucha energía. Por poner un ejemplo, para una temperatura ambiental de 20 ºC, el letargo diario les permite reducir la tasa metabólica en un 79%, y la pérdida de agua en un 62%.

Por último, su comportamiento también resulta clave: buscan microclimas adecuados y, al igual que hacen los animales ectotermos, se ponen al sol cuando tienen ocasión. Al calentarse de ese modo evitan gastar la energía que requeriría la generación endógena de calor.

En resumen, estos pequeños mamíferos han desarrollado mecanismos específicos gracias a los cuales sobreviven y medran en entornos en los que escasea el agua y el alimento. Este es un caso especial, porque las condiciones ambientales son muy exigentes. El que sean marsupiales facilita las cosas; seguramente ayuda el tener una temperatura corporal inferior a la de los mamíferos placentarios, pero, sobre todo, el elemento clave que facilita la supervivencia de los planígalos en condiciones ambientales tan extremas es el letargo diario. Sin ese ahorro de agua y energía, no podrían hacer frente con éxito a condiciones tan severas.

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 letargo diario de los planigalos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. El letargo del ratón
2. Economía del agua en animales terrestres
3. Relaciones hídricas y salinas de los animales

Ibaizabal Itsasadarra zientziak eta teknologiak ikusita

 Industrializazioarekin batera etorri ziren aldaketa azkarren eta bortitzenak Bilboko itsasadarrera. Eta erdigunean meatzaritza egon zen.

Meatzaritza, berez, ez zen XIX. mendean garatu, meatokiak I. mendetik ustiatu baitira. Hala ere, XIX. mendearen amaieran etorri zen meatzaritzaren eztanda: sekulako iraultza ekonomikoa eragin zuen eta enpresa sare konplexua sortu. Horretarako ezinbestekoak izan ziren Bilboko antiklinaleko burdinaren kalitatea eta itsasoarekiko gertutasuna.

XX. mende hasieran mundu mailako burdin ekoizpenaren % 10a Bizkaikoa zen. Tamaina horretako industriak azpiegitura sarea behar zuen eta mineralen zamalekuen trenbide-sarea sortu zen 1905ean. Prozesu honen inguruan idatzi zuen Eneko Perezek.

Hasiera batean itsasontziak saskien bidez kargatzen baziren, teknologiak garatu ahala zamalekuak balitu ziren. Gaur egun geratzen den jatorrizko zamaleku bakarra Orkonerakoa da, 1877koa. Ur azpian dagoen XIX. mendeko egurrezko egiturazko zamaleku hau da Europa mailan zutik dirauten bietako bat Dunston Staithsekoarekin batera.

Meatzaritzaren eztandak eragina izan zuen ekonomiaren hainbat arlotan, meatzaritzaz gain, banketxe eta burtsan, ontzioletan, burdingintzan… Honek eragina izan zuen demografian ere: 1860an 44 681 pertsona izatetik 304 364 izatera 1930ean.

Zientzia eta teknologia izan ditu oinarri meatzaritzaren eztandak eta honek ekarritako garapena.

Ibaizabal Itsasadarra zientziak eta teknologiak ikusita

Ibaizabal Itsasadarra zientziak eta teknologiak ikusita / La Ría del Nervión a vista de ciencia y tecnología proiektua infografia sorta bat izan zen hasieran, Ibaizabal itsasadarra eta bere inguru metropolitarra zientziaren eta teknologiaren begiez erakusten duten infografia bilduma batekin osatutako erakusketa.

Ondoren, zientziaren arlotik landutako artikulu sorta etorri zen euskaraz blog honetan bertan irakurgai eta gaztelaniaz Cuaderno de Cultura Científica blogean.

Proiektu honen (orain arteko) azken atala dugu honakoa, azalpen bideoak.

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Se pueden anticipar los movimientos de las extremidades y la dirección de la mirada de un macaco mediante una técnica relativamente nueva que permite “visualizar” con alta precisión espacial y temporal la actividad neuronal de diferentes zonas de su encéfalo. De esto se deriva que puede utilizarse la actividad cerebral, registrada mediante esa técnica, para dar instrucciones a artefactos robóticos o máquinas en general, de manera que hagan cosas que el sujeto en cuestión no podría hacer por sí mismo. Piensen, por ejemplo, en una persona que, por sufrir una minusvalía, no puede mover sus brazos o que, simplemente, carece de ellos. El método utilizado es una técnica de neuroimagen denominada “ultrasónica funcional” (o fUS, del inglés functional UltraSound imaging).

Esta no es la primera ocasión en que se convierten instrucciones mentales, a través de una interface, en actos o movimientos de una máquina. Ya se había conseguido que un brazo robótico lleve una copa a la boca de una persona parapléjica en cuyo cerebro se habían implantado electrodos. La novedad no consiste en la capacidad para dictar órdenes desde la mente sin que intervengan las extremidades del sujeto, sino en la técnica utilizada.

Hasta ahora se han utilizado varios métodos directos para registrar la actividad neuronal en el encéfalo. La electroencefalografía (EEG) es la más antigua; detecta cambios de potencial eléctrico en el cerebro a través de electrodos colocados sobre el cráneo. No es invasiva pero tiene baja resolución espacial. Una variante de la anterior es la electrocorticografía (ECoG), que proporciona acceso directo a las señales eléctricas de las neuronas; tiene alta resolución temporal y espacial. El problema es que exige cirugía y entraña riesgos porque hay que implantar electrodos, daña los tejidos en que se insertan y el material de que están formados se acaba deteriorando con el tiempo.

También hay métodos indirectos. La resonancia magnética funcional (FMRi) es la alternativa no invasiva más utilizada en los últimos años para “visualizar” la actividad neuronal. Mide la variación local en el nivel relativo de hemoglobina combinada con oxígeno, porque ese nivel refleja el flujo sanguíneo en la zona, que depende, a su vez, del metabolismo de las neuronas. La tomografía por emisión de positrones (PET) tampoco es invasiva; se vale del uso de radioisótopos para detectar niveles de actividad metabólica mediante indicadores metabólicos o de flujo sanguíneo. El problema de estas técnicas, sobre todo de la segunda, es que no ofrecen gran resolución espacial ni temporal y los dispositivos son grandes equipos que no se pueden trasladar con facilidad; y menos aún pueden llevarse puestos.

La neuroimagen ultrasónica funcional se basa en la utilización de ultrasonidos para detectar cambios en el flujo sanguíneo que, como ya he señalado, informa del nivel de actividad metabólica de las neuronas a las que se dirige. Es superior a las anteriores en resolución temporal y de resolución espacial intermedia entre las de la EEG y la ECoG (similar a la FMRi). Además, se puede utilizar mediante dispositivos portátiles. La desventaja es que su uso requiere la retirada de un pequeño fragmento del cráneo, una especie de “ventana” al interior del encéfalo, aunque, a diferencia de los electrodos de la ECoG, el detector no penetra en el tejido nervioso ni atraviesa las membranas de tejido conjuntivo que lo protegen.

Las técnicas de neuroimagen ultrasónica son un ejemplo magnífico de una de las tecnologías actuales más prometedoras, tanto para dotar a personas discapacitadas de herramientas que les proporcionen autonomía funcional, como para, mirando a su interior, desentrañar los misterios del funcionamiento del encéfalo, la máquina de la mente.

Fuente: Norman et al (2021): Single-trial decoding of movement intentions using functional ultrasound neuroimaging. Neuron 109:1-13.

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 Ultrasonidos para mirar al interior del encéfalo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. El gran encéfalo humano es un “encéfalo social”
2. El encéfalo humano
3. Tamaño del encéfalo e inteligencia

Uxune Martinez

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

Biologia

Zapore gozoekiko zaletasuna erakusten dugu jaioberritik. Ume-umetatik hautematen ditugu zapore gozoa eta garratza. Lehena preziatzen dugu eta bestea, aldiz, baztertzen dugu. Eta hori guztia ezer ikasi barik. Zelan da posible? Errezeptoreei esker. Juan Ignacio Pérez biologoak hurbildu du gaia Zientzia Kaiera blogean: Mikatz babeslea.

Hizkuntzalaritza

Keinu ikonikoak zeinu bisualak dira, eta haien forma zuzenean esanahiaren antzekoa da. Hau da, esanahia adierazten dute aurrez ezarritako korrespondentziarik gabe. Bokalizazioek antzeko zeregina izan ote zezaketen aztertu du Humboldt Unibertsitateko Aleksandra Ćwiek ikertzaileak gidatutako taldeak. Emaitzek iradokitzen dute hitzik ez dagoenean, pertsonek bokalizazioak erabil ditzaketela askotariko esanahiak komunikatzeko. Ana Galarragak eman ditu xehetasunak Elhuyar aldizkarian: Hots ikonikoak hitzen aurrekariak izan zitezkeela iradoki dute.

Informatika

Liburutegi batzuek ehunka kilometro lineal izan ditzakete apaletan. Bertan biltzen diren liburuak antolatzea eta partekatu ahal izatea da liburutegien balio handiena. Horretarako, Henriette Avram programatzaile informatiko eta sistemen analistak MARC formatua (MAchine-Readable Cataloging -makinak irakur dezakeen katalogazioa-) garatu zuen. Rocio Benaventek kontatu digu Zientzia Kaieran: Henriette Avram, liburutegietako informazioa partekatzeko sistema garatu zuen programatzailea.

Medikuntza

Gizakiari transmititu dakizkiokeen beste animalien gaitzei deitzen zaie zoonosia. Multzo honetan sar daitezke egungo Covid-19a, eta ezagunak zaizkigun ebola eta zika gaixotasunak edo salmonellosia eta tuberkulosia ere, beste askoren artean. Berrian jakinarazi digute pandemiak alarmak piztu ondoren, zoonosiei aurre egiteko adituen talde bat osatu duela NBEk.

Hegaztien gripearen mundu mailako hedapena, bereziki H5N8 birusaren azpitaldearena, kezkagarria da haztegietako, basoko bizitzaren segurtasunerako eta munduko osasun publikorako. Zientzialariak arduratuta daude, Europako, Asiako eta Afrikako 46 herrialdetan baino gehiagotan hegaztien gripeak gizakiei eragin dielako. Aitziber Agirrek ematen ditu honen berri Elhuyar aldizkarian: H5N8 birusaz hegaztien gripea gizakietan zabaltzeko arriskuaz ohartarazi dute.

Osasuna

Polenak urte osoan dabiltza atmosferan berez, baina udaberrian gertatzen da benetako eztanda. Gure inguruan, pertsonen % 25-30ek dute edo izan dezakete alergiaren bat, polenari edo beste eragileren bati. Kopuru hau etengabe ari da gora baina kontua da maskaren erabilera dela eta, inoiz baino alergia kasu gutxiago daudela. Enekoitz Telleria kazetariak landu gaia Berrian: Iragazki bat doministikuentzat.

Mediku foniatrak komunikazioaren nahasteak aztertu, diagnostikatu eta tratatzen ditu. Besteak beste, hizkuntzaren eta entzumenaren alterazioez arduratzen da. Ana Martinez foniatra da eta irrintzia ikertu du bere doktorego-tesian. Iker Tubiak jaso ditu emaitzak Berrian. Esaterako, irrintziaren oihua deskribatu eta haren espektro harmonikoaren morfologia ezohikoa dela ikusi dutela kontatzen digu kazetariak: Irrintzi bat kontsultan.

Arkeologia

Egoitz Etxebestek jakinarazi digu Elhuyar aldizkarian, duela egun batzuk Scientific Reports aldizkarian Australiako eta Indonesiako ikertzaile-talde batek adierazi duela labar-artea azkarrago honda litekeela klima-aldaketaren eraginez. Ikertzaileek ikusi dute tenperaturaren igoerak eta muturreko beste klima-patroi batzuek areagotu egin dutela kaltzio sulfato eta sodio kloruro gatzen metaketa pinturetan, hauek kaltetuz.

Teknologia

NovaSeq6000 errendimendu altuko sekuentziazio plataforma ahaltsua da. UPV/EHUko SGIker ikerketa zerbitzuak darabil otsailetik Genomika Zerbitzuan eta gailuari esker, genomaren azterketa osoa eta datu gehiago eskuratzeko aukera dute, azkar eta lehen baino merkeago. Maria Ortegak hurbiltzen digu aurrerapen hau Berrian: Aukera berriak birusa kontrolatzeko.

Zhurong roverrak Marten lur hartu du. Txina ibilgailu bat Marteren lurrazalean jartzea lortu duen hirugarren herrialdea izan da. 90 eguneko bizitza izango du Zhurongek, Marteren ingurunearen azterketa geologikoak egingo ditu. Planeta gorritik bidali ditu lehen irudiak. Edu Lartzagurenek aurreratu zigun Berrian, Marteko azalean zegoela robota eta Jakes Goikoetxeak, berriz, Marteko lehen irudiak bidali dituela ‘Zhurong’ ibilgailu txinatarrak.

Psikologia

Ikasturtea zaila bada, guraso asko izutzen dira eta seme-alabek bidean aurkitzen dituzten erronkak konpontzen saiatzen dira, batez ere neskatoenak. Hau ez egitea gomendatzen dute adituek eta seme-alabak uztea arazoari aurre egiten. Izan ere, zulo asko dituen bide bati aurre egiteak konfiantza handiagoa sortzen du norberarengan, arazorik gabeko bideari ekiteak baino. Marta Bueno jorratu du gaia Zientzia Kaiera blogean: Ez naiz behar bezain ona.

Geologia

Mutrikun amonite erraldoi fosilen etxea zabaldu dute, Nautilus. Bertan tailerrak eta bestelako ekintzak gauzatuko dituzte ondare geologikoaren transmisioa bermatzeko. Asteon Guillermo Roa eta Aitziber Agirre kazetariek azaldu dute Elhuyar aldizkarian Mutrikuko amonite erraldoien historia argitzen ari direla UPV/EHUko paleontologoak. Momentuz hipotesiak baino ez dituzte, horietako bat, agian errutera hurbildutako amonite emeak zirela.

Argitapenak

Geologia eta paleontologia du hizpide Kepa Altonaga zoologoak argitaratu duen ‘Iridioaren mintzoa’ saiakeran. Iridioa oso metal urria da lurrazalean, eta hizkera arruntean elementu estralurtarra ere esaten zaio, meteoritoetan ugaria delako. Lurra jo zuen meteorito bat omen da dinosauroen desagerpenaren eragile eta hari horri tiraka idatzi ditu Altonagak hainbat pasarte. Gorka Arrese kazetariak Berrian eman digu liburuaren berri: Amonite bila haitzetan.

Egileaz:

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

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Fragmentación de ADN usando un gel de agarosa. Foto: National Cancer Institute / Unsplash

Las nuevas herramientas genéticas abren el camino para combatir enfermedades hasta ahora intratables, aumentar la longevidad humana o quizás incluso, para que especies humanas extintas vuelvan a la vida. Arrancando con una introducción histórica Ginés Morata nos pasea por todas estas posibilidades y lo que implican para la sociedad humana.

Ginés Morata se licenció en Ciencias Biológicas por la Universidad Complutense de Madrid donde obtuvo su doctorado en 1973. Actualmente es Profesor de Investigación del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), centro que dirigió en el periodo 1990-1991. El Prof. Morata es especialista en genética del desarrollo, concretamente en el estudio de la arquitectura biológica de la mosca Drosophila melanogaster. Ha recibido numerosos galardones, entre los que cabe destacar, el Premio Nacional de Investigación Santiago Ramón y Cajal de 2002, la Medalla de Oro de Andalucía en 2003, el Premio México de Ciencia y Tecnología de 2004 y el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica de 2007.



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

El artículo Ginés Morata – P4K 2019: La Biología del siglo XXI, la manipulación de la información genética y el futuro de la sociedad humana se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. La biología del siglo XXI, por Ginés Morata
2. Sydney Brenner entrevistado por Ginés Morata
3. «Las tres grandes fronteras de la biología humana» por Francisco J. Ayala

Medikuntza oxigenoa modu eraginkor eta merketan lortzeko beharra argi geratu da Indiako larrialdi sanitarioarekin. Lortzeko modua egon daiteke: A cheaper way to produce medical oxygen David Fairén-Jiménezen eskutik.

Hizkuntza guztiek ez dute berdin kutsatzen. Watch your language! Linguistic factors contributing to COVID-19 spread, Natalie Grant, Lena Burkel eta Adrià Rofes.

Grafenoa bezalako bi dimentsiodun materialak ere zimurtu egiten dira. Zelan egiten duten ulertzea ezinbestekoa da etekina atera ahal izateko. Metodo ezagunak erabilita azaldu daitezke: The classical nonlinear mechanics of wrinkles in 2D materials

 

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

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Leixuri Aguirre, Helen Carr-Ugarte, Itziar Eseberri Barace y Maitane González-Arceo

Foto: Shutterstock / marilyn barbone

 

En nuestra dieta, el 50-60% de la energía debe ser aportado por los hidratos de carbono. Es decir, se recomienda que estos sean los macronutrientes más abundantes de la dieta, por delante de los lípidos y las proteínas.

Concretamente, el reparto se debería dar de la siguiente manera:

• Como máximo, un 10% de la energía en forma de hidratos de carbono simples o azúcares
• 40-50% de la energía en forma de hidratos de carbono complejos.

Los hidratos de carbono complejos los encontramos en cereales, pasta, pan, tubérculos, frutos secos y legumbres, mientras que los hidratos de carbono simples se encuentran en las frutas y verduras y en todo el azúcar añadido presente en los alimentos.

Más azúcar del que imaginamos

A la hora de intentar cumplir con las recomendaciones, el problema es que, por regla general, no somos conscientes de la cantidad de azúcar añadido que hay en los alimentos ultraprocesados. Además del azúcar que nosotros mismos añadimos a los alimentos que consumimos, debemos tener en cuenta el alto contenido de azúcar que podemos encontrar en productos como natillas (20 g por unidad), galletas tipo maría (1,5 g por galleta), cacao en polvo procesado (19 g por taza) o refrescos (35 g por lata), por mencionar algunos. De hecho, estudios recientes indican que consumimos hasta tres veces más azúcar que la recomendación actual de 25 gramos diarios, que no es poco.

Si se recomienda reducir el consumo de azúcar añadido (ojo, no el que aparece de forma natural en frutas o verduras), no es por capricho. Esto se debe a que es una forma eficaz de prevenir algunos problemas de salud como las caries, la obesidad, la diabetes tipo II y el hígado graso.

Un término que en los últimos años se ha puesto de moda es el índice glucémico (IG). Se trata de un indicador que clasifica a los alimentos en función del poder que tienen para aumentar la glucemia (glucosa en sangre), valorando el nivel de ese aumento y la velocidad a la que lo hace. Las personas con diabetes y los deportistas lo suelen tener más que controlado. Pero, ¿y el resto de los mortales?

Vayamos por partes. Lo primero es entender cómo se calcula. A una persona en ayunas se le dan 50 gramos del alimento y se mide su glucemia a diferentes tiempos. El área bajo la curva (AUC, siglas del término anglosajón area under the curve) de la gráfica resultante se compara con la que se crea tras la ingesta de 50 gramos de glucosa (Figura 1). Multiplicando ese valor por 100, se obtiene un valor más fácil de interpretar, ya que va de 0 a 100. A este último valor es al que se denomina IG.

Figura 1. Gráfica representativa de las curvas de glucemia tras la ingesta de glucosa (referencia), un alimento de índice glucémico bajo y otro de índice glucémico alto.

¿Debemos evitar todos los alimentos con índice glucémico alto?

Pero entonces, ¿debemos evitar todos los alimentos de IG alto? Ni mucho menos. Lo primero que hay que tener en cuenta es que el hecho de que un alimento tenga un IG alto no significa que tenga un efecto perjudicial para nuestra salud. Lo veremos más adelante con ejemplos.

Además del IG, la cantidad de hidratos de carbono presente en la ración del alimento es fundamental. Por eso, para tener una visión más realista, surgió el concepto de carga glucémica (CG), valor resultante de multiplicar el IG por la cantidad de hidratos de carbono de la ración del alimento y dividido entre 100 (Figura 2).

Este concepto es importante, ya que aunque un alimento tenga un IG alto, puede que el pico de glucemia no sea en realidad tan pronunciado. Un ejemplo es lo que ocurre con algunas frutas: pese a que la sandía sea un alimento con IG alto, su contenido en hidratos de carbono es bajo (5 gramos por cada 100 gramos de sandía), lo que hace que, a fin de cuentas, su CG sea baja. En otras palabras, la sandía es un alimento totalmente saludable y recomendable aunque su IG sea alto.

Figura 2 Fórmulas y rangos para el cálculo del índice glucémico y la carga glucémica. AUC: área bajo la curva; HdeC: hidratos de carbono.

En general, todas las personas deberíamos cuidar la CG de los alimentos que ingerimos. Si consumimos alimentos con CG baja, mantendremos los niveles de glucosa estables durante más tiempo. Por lo tanto, la sensación de hambre tardará más en volver. Por el contrario, si consumimos un alimento con una CG alta, la glucemia se dispara. El exceso de glucosa en sangre repentino hace que el metabolismo de los lípidos de active. Por lo tanto, acumulamos grasa.

Diabéticos, deportistas y carga glucémica

Si a todos nos incumben el IG y la CG, hay dos colectivos para los que son fundamentales. Por un lado, las personas con diabetes tipo I o insulinodependientes; los diabéticos tienen que controlar que su glucemia no aumente mucho, ya que no producen insulina y tienen que dosificársela ellos mismos. Por lo tanto, les interesa consumir alimentos que tengan un IG bajo.

Por otro lado, estos cálculos resultan muy valiosos para los deportistas. Antes de hacer deporte, les interesa consumir alimentos ricos en hidratos de carbono y con IG bajo. De esta manera, la glucemia no aumenta rápidamente, y se mantiene la disponibilidad de glucosa durante más tiempo.

Esto permite que puedan seguir realizando ejercicios de alta intensidad de manera más prolongada, antes de evitar una hipoglucemia (popularmente conocida como “pájara”).

Sin embargo, durante la práctica deportiva, los deportistas suelen consumir alimentos con IG alto para evitar hipoglucemias, al igual que lo hacen después del ejercicio para recuperar rápidamente las reservas de glucosa gastadas.

Como referencia, podemos decir que el IG varía según el tipo de hidrato de carbono que consumamos. En el caso de los hidratos de carbono simples o azúcares, el IG es mayor, ya que son moléculas que se digieren rápidamente o se pueden absorber directamente. En el caso de los hidratos de carbono complejos, el IG es menor por que necesitan ser digeridos antes de ser absorbidos. Esto hace que la absorción sea más escalonada y, por tanto, se produzca un aumento de la glucemia menor.

Los azúcares, mejor con fibra

Cuando en nuestra comida, aparte de hidratos de carbono también hay grasas y proteínas, el vaciamiento gástrico es más lento. Por lo tanto, se dará una digestión más lenta que resultará en un IG menor.

Lo mismo ocurre cuando el contenido de fibra en la comida es alto. La fibra se encuentra en alimentos de origen vegetal y nuestro organismo no es capaz de digerirla. Al no digerirla, no la podemos absorber, además de ralentizar la digestión del resto de los nutrientes. Si digerimos más lentamente los hidratos de carbono, como se ha comentado previamente, los absorberemos de forma más lenta y el aumento de la glucemia será menor. Por ello, los alimentos con alto contenido en fibra, poseen IG más bajos.

Patatas y zanahorias tienen bajo contenido en amilosa, lo que hace que el índice glucémico aumente. Foto: Shutterstock / Adriana Marteva

Configuración de los hidratos de carbono

Los hidratos de carbono están formados por amilosa, que es lineal, y amilopectina, que es la parte ramificada y más irregular de los hidratos de carbono. La amilopectina se digiere más rápido que la amilosa. En el caso de los tubérculos (patata, boniato o zanahoria), el contenido en amilosa es bajo. Debido a ello, su IG aumenta.

Por el contrario, en el caso de las legumbres, el contenido en amilosa es mayor además de ser ricos en fibra. Por ello, son alimentos con un IG bajo.

Grado de maduración de las frutas

Según su grado de maduración, las frutas tienen un IG más alto o más bajo. Cuando la fruta está verde, el contenido de azúcares libres es menor (por eso sabe menos dulce), y su IG es también menor.

Cuando esa fruta va madurando se produce la hidrólisis (rotura) del almidón y se van liberando azucares, por lo que aumenta el IG. Evidentemente, el contenido de hidratos de carbono no varía, pero sí su disponibilidad y su IG.

De todas formas, no hay que olvidar que la CG de las frutas suele ser baja y, por lo tanto, el consumo de fruta, ya sea verde o madura, no supone un problema.

Eso sí, consumir un zumo de naranja o la naranja entera no es lo mismo. Cuando hacemos un zumo se rompen las células y se elimina parte de la fibra, haciendo que, aunque el contenido en azúcares no varíe, sí lo haga el IG.

Cuando hacemos un zumo de naranja se rompen las células y se elimina parte de la fibra, haciendo que, aunque el contenido en azúcares no varíe, sí lo haga el Índice Glucémico. Foto: Shutterstock / Narong Khueankaew

Cocinar los alimentos modifica el indice glucémico

Cuando cocinamos los alimentos se produce una pequeña hidrólisis de los nutrientes que, en el caso de los hidratos de carbono, supone la liberación de algunas glucosas procedentes del almidón, haciendo que el IG varíe.

Unas zanahorias crudas tienen un IG de 30 (IG bajo), mientras que, una vez cocidas, el IG sube hasta 85 (IG alto). De nuevo, cabe recordar que además del IG hay que tener en consideración la CG, y que una zanahoria no es, ni mucho menos, un alimento cuyo contenido en hidratos de carbono o IG deba preocuparnos.

Otro ejemplo en el que nuestra manera de cocinar los alimentos modifica el IG es la duración del cocinado. Si cocemos la pasta lo que los italianos llaman “al dente”, el IG es de 40 (IG bajo), mientras que si la cocemos mucho sube hasta 55 (IG medio).

Si, una vez entendido que el concepto de IG es más complejo de lo que parece a simple vista, decidimos utilizarlo, conviene tener presente que no lo es todo. Es decir, también hay que tener en cuenta la cantidad de azúcares de los alimentos o la ración de alimento que consumimos. Además, en ningún caso hay que pensar que el punto de maduración de la fruta o el cocinado de los alimentos sea un factor determinante a tener en cuenta a la hora de configurar nuestra dieta.

Sobre las autoras: Leixuri Aguirre, Helen Carr-Ugarte, Itziar Eseberri Barace y Maitane González-Arceo son profesoras e investigadoras de la UPV/EHU

 

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

El artículo A vueltas con el índice glucémico de los alimentos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Cómo conservar mejor los alimentos con una iluminación inteligente
2. El azúcar oculto en los alimentos
3. Resveratrol y pteroestilbeno en el control epigenético de la acumulación de grasa corporal

Rocio P. Benavente

Ameriketako Estatu Batuetako Kongresuaren Liburutegian dago egoera bikainean geratzen diren Gutenbergen Bibliaren lau kopietako bat, inprentak ekarritako iraultzaren sinbolo gisa. Inprentak, izan ere, iraultza ekarri zuen ezagutzaren arloan, idatzizko letra orokortzeko eta denen eskura jartzeko aukera eman baitzuen. Seguruenera, liburutegi hartako langile guztiek jakingo dute non dagoen liburu hori, baina ezin izango du edonork eskuetan hartu, haren segurtasuna bermatzeko.

1. irudia: Liburutegi batzuek ehunka kilometro lineal izan ditzakete apaletan. Liburuz beteta dauden apal horietako obrak bilatzea, sailkapen hamartar unibertsaleko sistemei esker da posible. (Argazkia: Michal Jarmoluk – domeinu publikoko irudia. Iturria: pixabay.com)

Beste liburu batzuk aurkitzea ez da horren erraza izango. Munduko liburutegi handienetako bat da hura: hiru eraikin hartzen ditu eta ia 160 milioi titulu dauzka; eta, haien artean, 37 milioi liburu inguru, 470 hizkuntzatan, gehi eskuizkribuak, liburu bitxiak, egunkariak, aldizkariak eta era guztietako dokumentu idatziak. Pentsatu zer litzatekeen haren apalategietan eta artxibategietan liburu zehatz baten bila aritzea. Edozein etxetako bilduma, bere autoreen sailkapen alfabetikoarekin edo gaikako antolamenduarekin, oso urrun geratzen da horrenbesteko informazio masatik, eta antolatzean eta handik aurrera partekatu ahal izatean datza haren balioa.

Horixe lortu zuen, hain zuzen, 1960 eta 1970 urte haietan Henriette Avram programatzaile informatiko eta sistemen analistak, MARC (MAchine-Readable Cataloging edo makinak irakur dezakeen katalogazioa) formatua garatu zuelako ospetsua egin zenak: informazio bibliografikoa kudeatzeko nazioarteko estandarra bihurtu zen hura, liburuzainen langintza erraztu zuen, eta katalogoak abiapuntutzat hartuz beste liburutegi batzuekin datuak eta iturriak partekatzeko aukerak ugaritu zituen. Haren sistemak ordezkatu egin zuen liburutegi askok erabili ohi zuten eskuz idatzitako txartelen sistema tradizionala, tiradera handitan jasota egoten ziren haiena.

Belaunaldi aitzindari bat, programatzen ikasten

New Yorken jaio zen Avram, 1919an, Henriette Davidson izenarekin, eta medikuntzarekiko grinarekin hazi zen. Maiz joaten zen auzoko liburutegira eta osasun zientziekin zerikusia zuten liburuak irakurtzen zituen. Medikuntza aurreko bi urte ere egin zituen bertako unibertsitatean, baina, garai hartako emakume askok bezala, 21 urterekin ezkondu eta gero utzi egin zituen ikasketak. Bigarren Mundu Gerraren urteak ziren.

2. irudia: Henriette Avram (1919-2006) programatzaile informatikoa eta sistema-analistak MARC (Machine Readable Cataling) formatua garatu zuen AEBko Kongresuaren Liburutegirako. (Argazkia: Library of Congress – Iturria: Wikipedia)

1952an, senar-emazteak eta bi semeak Washingtoneko bizitegi auzo batera joan ziren bizitzera. Avramen senarra, gerrako beterano dominaduna, matematikari trebea eta xake jokalaria, han hasi zen NSA-Segurtasun Agentzia Nazionalarentzat lan egiten. Bertan, George Washington Unibertsitateko hainbat matematika ikastarotan matrikulatu zen Henriette, eta, azkenean, NSArentzat lan eginez amaitu zuen berak ere. Programatzen ikasten ari zen belaunaldi aurrendari bateko kide bihurtu zen.

«Orduan programazioa ikastea ez zen orain bezala», esan zuen 1989ko adierazpen batzuetan:

«Zeure kasa ikasi behar zenuen, egokienak ez ziren lanabesekin. […] oso gutxik lortzen zuten ikasi eta programatzaile bihurtzea».

Handik, sistemen analista edo programatzaile postuetara igaro zen, Amerikar Ikerkuntza Bulegora (American Research Bureau) eta garai hartan Estatu Batuetan softwaregintzan ziharduen Datatrol enpresa handira. Hantxe ahalegindu zen lehen aldiz liburutegi batean ordena ezartzen, hain zuzen ere enpresaren liburutegian. Jardun horretan, katalogoekin eta erreferentzia bibliografikoekin aritzera ohitu zen, eta, aldi berean, erreferentzia horiek ordenatu eta partekatu ahal izateko lanabes baten arra piztu zitzaion.

Nola antolatu egundoko liburutegi bat

Interes horri eutsiz, 1965ean, eta liburuzaintzan inolako esperientziarik izan gabe, sistemen analista moduan hasi zen lanean Kongresuko Liburutegian. Han, liburutegi guztietan zerabilten katalogo estandarra hartu, eta haren elementuak kodifikatzeari ekin zion, makina batek irakurtzeko moduko eremu eta etiketatan banatuz. Ordurako, liburutegiek bazerabilten katalogazio partekatuaren ideia. Horren arabera, elementu bakoitza behin bakarrik katalogatu behar du erakunde batek, eta gero, nahi izanez gero, beste erakunde batzuekin partekatu ahal izango du.

Eskema horretan, Estatu Batuetako liburutegi publikoen sarearen biltegi nagusia zen Kongresuko Liburutegia, eta haren katalogazio lanaren emaitzak helarazteko eta beste liburutegi batzuen eskakizunak bidaltzeko eta erantzuteko balio zuen posta zerbitzuak. Avramen sistemak aukera ematen zuen informazioa konputagailu batek irakur zitzakeen zinta zulodunetan banatzeko, eta, ondoren, FTP bidez (sarean barrena artxiboak transferitzeko protokolo bat) bidaltzen ziren artxibo handiagoetan.

3. irudia: Henriette Avram programatzailea 1967. urtean, 9 300 erregistro dituen zinta magnetikoko bat aurkezten Britainia Handiko Bibliografia Nazionaleko Richard Coward arduradunari. (Argazkia: American Library Association – Iturria: Women of Library History) 

Avramek sortu zuen MARC sistemak eutsi egin zion liburuzainek erabiltzen zituzten kartoi mehezko txartelen xumetasunari, eta, hain zuzen ere, horregatik izan zuen halako arrakasta. Gaur egun, gainera, oraindik ere erabiltzen da estandar hori. Formatuaren aldaketa batek (disketeetatik CDetara, VHS zintetatik DVDetara, disko gogorretatik lainora…) informazio preziatua galaraz dezakeen garaiotan, informazio bibliografikoa artxibatzeko formatu estandarizatu bakarra izaten jarraitzen du MARCek.

MARC 1968an ezarri zen programa pilotu moduan, eta 1970ean txertatu zen sistema. Hamarkada bat igarotzerako, herrialdeko liburutegi handi guztiak harekin ari ziren lanean. Praktikan, Avramen lanari esker liburutegietako bildumak eskuragarriago jarri ziren nola ikertzaile eta akademikoentzat, hala publikoarentzat oro har, liburutegien arteko mailegu programak erraztu egin ziren, eta ahalbidetu zuen jendeak, ordenagailu baten aurrean eserita, mundu osoko liburutegietako bildumak arakatu ahal izatea.

«Bazuen leialtasuna eta errespetua sorrarazten zituen zerbait»

1971n, Margaret Mann Citation saria irabazi zuen Avramek, katalogazioaren arloko saririk ospetsuena. Liburuzaina ez zen norbaiti eman zioten lehen aldia izan zen hura. 1971n, nazioarteko estandarra bihurtu zen MARC.

Sistema doitzeko eta hobetzeko lanean jarraitu zuen Avramek, 1992an erretiroa hartu zuen arte. Une hartan, 1.700 pertsonako lantalde baten burua zen, eta, halaber, liburutegiaren eta haren sareen funtzio automatizatu gehienen arduraduna. Garai hartako bere lankideetako batzuek esaten dute dinamo bat bezalakoa zela. «Emakume txikitxoa zen, baina sekulako energia zuen. Bazuen leialtasuna eta errespetua sorrarazten zuen zerbait».

Erretiroa hartu ondoren, Kaliforniara lekualdatu zen familia, Maryland estatuko eskualde batera; eta han, berak eta bere senarrak maiz parte hartzen zuten St Mary’s Collegeko klaseetan, eta haietara ekarri ohi zituen hizlari Kongresuko Liburutegiko goi kargudunak.

Minbiziak jota hil zen Avram, 2006ko apirilaren 22an.

Iturriak:

• Dwoskin, Beth (2013). Henriette Avram, 1919 – 2006. Jewish Women’s Archive, 2021eko maiatzaren 17an kontsultatua.
• Schudel, Matt (2006). Henriette Avram, ‘Mother of MARC,’ Dies. Library of Congress Information Bulletin, 65 (5).
• Wikipedia, Henriette Avram

Egileaz:

Rocio P. Benavente (@galatea128) kazetaria da.

Jatorrizko artikulua Mujeres con Ciencia blogean argitaratu zen 2021eko apirilaren 22an: “Henriette Avram, la programadora que ayudó a los bibliotecarios a organizar y compartir sus libros“.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Guillermo Peris

Virus SARS-CoV-2 (resaltado en amarillo) emergiendo de la superficie de células cultivadas en el laboratorio. Fuente: Wikimedia Commons

 

El pasado mes de diciembre se publicó un artículo de investigación que dio lugar a una gran polémica por sus conclusiones. En él se afirmaba haber encontrado evidencias de que el SARS-CoV-2 es capaz de integrarse en el genoma humano de los afectados por COVID-19. Según sus autores, esto explicaría que algunos infectados por este virus den positivo meses después de haber pasado la enfermedad, ya que las células de estos individuos producirían fragmentos del virus que serían detectados por una RT-PCR. Este artículo fue compartido en biorXiv, una plataforma en la que se publican investigaciones antes de pasar por un proceso de revisión por pares previo a la publicación en una revista científica. Como era de esperar, el artículo dio alas a los grupos antivacunas que lo usaron para denunciar que esta integración también podría darse con vacunas de ARN mensajero.

A principios de mayo de 2021 el artículo fue publicado online en la revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, factor de impacto 9.4 en 2019) por un procedimiento no menos polémico: los socios de la National Academy of Sciences pueden enviar hasta dos artículos al año como contributed authors, en los que ellos eligen previamente a los dos revisores que evaluarán su trabajo. En este caso, el autor principal Rudolf Jaenisch siguió este camino para publicar su estudio. Además, en esta versión final intentó responder a las críticas que tuvo el artículo original en bioRxiv (y que fue rechazado por otra revista). Sin querer entrar a valorar las posibles implicaciones de esta forma sesgadas de revisión por pares (para lo que te aconsejo leer este artículo de Francis Villatoro), en este artículo quiero analizar únicamente las evidencias presentadas por los investigadores con las que pretenden respaldar su hipótesis de que el SARS-CoV-2 podría integrarse en los genomas celulares de los infectados. Para ello intentaré describir de la forma más sencilla posible los experimentos realizados y si realmente de los resultados se pueden inferir las conclusiones de este estudio.

LINE-1, el presunto compinche de SARS-CoV-2

El virus SARS-CoV-2 pertenece a la familia de los coronavirus y almacena su material genético en forma de ARN de una sola hebra (monocatenario) en el interior de una membrana formada por distintas proteínas, entre ellas la conocida como espícula o proteína S en la que se basan las vacunas de Pfizer y Moderna.

Estructura del SARS-CoV-2. Fuente: Wikimedia Commons

 

Cuando el virus infecta una célula humana utiliza la maquinaria celular del citoplasma para fabricar las proteínas necesarias para generar nuevos virus, realizar copias de su ARN y ensamblar todas estas piezas en los nuevos viriones que escaparán de la célula para seguir infectando. Durante todo este proceso, ningún componente del virus accede al núcleo celular, que es precisamente donde se encuentra el genoma en forma de ADN, así que este virus lo tendría difícil para integrarse en nuestro genoma, al menos a priori.

Ciclo de infección del SARS-CoV-2. La replicación del virus no requiere en ningún momento del acceso al interior del núcleo. Fuente: Wikimedia Commons

 

Pero a esta dificultad inicial hay que añadir otra: si algún fragmento del virus se las ingeniara para llegar al núcleo, como su material genético es ARN y el nuestro ADN, tampoco podría integrarse en nuestro genoma sin transformarse previamente a ADN. Excepto si el virus fuera capaz de fabricar una enzima retrotranscriptasa que convirtiera el ARN en ADN (como hacen el VIH y otros retrovirus, que sí se integran en nuestro genoma); pero, por suerte para nosotros, no tiene ningún gen que codifique este tipo de enzimas. Y, por supuesto, el genoma humano no tiene genes para realizar transcripción inversa. ¿O sí?

Ya os he hablado en otras ocasiones de los elementos móviles del ADN humano (también conocidos como retrotransposones) y de su papel en el desarrollo tumoral. Estos elementos serían secuencias de ADN capaces de «saltar» de una posición a otra del genoma, proceso durante el cual se crea una nueva copia de la secuencia en otra posición del genoma a partir de un intermedio de ARN mensajero (ARNm).

Proceso de retrotransposición de LINE-1. En una primera fase, el ADN del retrotransposón se transcribe a ARN mensajero. Este ARNm, tras una traducción a proteínas en el citoplasma, se integra en una nueva posición del genoma (imagen de elaboración propia). Fuente: Guillermo Peris Ripollés.

 

Para dar este salto, estos elementos móviles necesitan dos cosas: por un lado, una retrotranscriptasa que transcriba su ARNm a una copia de ADN; por otro, una enzima que corte el ADN en el lugar de integración para insertarlo allí. Pero justamente uno de estos elementos móviles, el conocido como LINE-1, tiene en su secuencia un gen que realiza ambas dos funciones. Y en nuestro genoma tenemos unas 500 000 copias de LINE-1, de las cuales en torno a un centenar son activas. En resumen, nuestras células sí son capaces de fabricar la enzima retrotranscriptasa que necesita el SARS-CoV-2 para integrar su ARN en nuestro genoma.

Mecanismo completo de retrotransposición de LINE-1. Fuente: Singer et al (2010)

 

Pero este virus no lo va a tener fácil: en la inmensa mayoría de células de nuestro cuerpo los elementos LINE-1 están reprimidos y apenas pueden expresarse, por lo que su capacidad de fabricar enzima retrotranscriptasa es enormemente baja. Sí hay otros tipos celulares en losl que hay una mayor expresión (células tumorales, embrionarias o neuronales) pero no son relevantes en la infección de COVID-19. Además, incluso en caso de expresión de LINE-1 y fabricación de retrotranscriptasa, este elemento móvil tiene «preferencia» por integrarse a él mismo en el genoma o a otros elementos móviles (como ALU o SVA).

Así que, a priori, la posibilidad de que el SARS-CoV-2 se integre en el genoma de una célula humana infectada usando la retrotranscriptasa de LINE-1 es tremendamente baja. Por eso sorprendió el estudio de Rudolf Jaenisch en el que decía tener evidencias de integración del virus en el genoma celular humano en pacientes de COVID-19.

Análisis de células humanas in vitro

En el estudio se empieza analizando la infección por SARS-CoV-2 de células humanas in vitro (en células HEK293T, derivadas de riñón de embrión humano). Previendo que la cantidad de retrotranscriptasa procedente de LINE-1 sería pequeña, los investigadores decidieron aumentar artificialmente la cantidad de LINE-1 antes de la infección con SARS-CoV-2. Tras la infección secuenciaron y analizaron el genoma encontrando que, efectivamente, algunos fragmentos del virus se habían integrado en el ADN humano. En concreto, detectaron el gen que codifica la proteína N, pero no el de la espícula, que es el usado en las vacunas de ARNm; posiblemente porque el gen de la proteína N se encuentra en un extremo del genoma del virus. Tras encontrar las secuencias de virus en la secuenciación del genoma se comprobó experimentalmente mediante PCR que efectivamente estas secuencias se encontraban en el ADN humano. Esta validación experimental es imprescindible como evidencia.

Fragmento secuenciado con Nanopore que abarca ADN humano (en azul) y del virus (en rosa). La secuencia resaltada en amarillo es una duplicación habitual cuando se integra un nuevo elemento con LINE-1. Fuente: Zhang et al (2021)

Así pues, en este experimento sí encontraron fragmentos del virus integrados en el genoma humano, pero fue con células in vitro en las que se había aumentado artificialmente la cantidad de LINE-1. Estos niveles de expresión de LINE-1 son mucho mayores que los que se encuentran en una célula normal de nuestro organismo (salvo casos concretos de células tumorales o embrionarias). Esta fue una de las críticas al artículo publicado en diciembre. Por ello, en la nueva versión del artículo publicada en PNAS analizaron si había inserciones del virus en el genoma de células HEK293T en las que no se había aumentado previamente la cantidad de LINE-1 y, pese a afirmar haberlas encontrado, no informan de que las hayan validado experimentalmente. En resumen, no presentan evidencias suficientes de que el SARS-CoV-2 se integre en el genoma humano sin un aumento previo y artificial de LINE-1. Y esto, obviamente, todavía en células in vitro.

Análisis de células humanas de pacientes infectados

Con tal de comprobar si eran capaces de encontrar si el virus se había integrado en el genoma celular de pacientes con COVID-19, el equipo de investigadores usó bases de datos publicadas con secuenciaciones de ARN de personas infectadas. Es importante destacar que no tuvieron acceso a células reales sino sólo a las secuenciaciones en bases de datos, por lo que no pudieron validar sus hallazgos experimentalmente.

En estas secuenciaciones de ARN buscaron quimeras virus-humano, es decir, fragmentos de ARN en el que una parte de la secuencia fuera humana y otra del SARS-CoV-2. ¿Por qué? Si el virus se hubiera integrado en el genoma humano, al transcribirse el ADN a ARN mensajero, se hallarían fragmentos de ARN con secuencias de ambas especies.

Si el virus se integrara en el genoma humano, al transcribirse a ARNm y fragmentarse para la secuenciación se encontrarían quimeras virus-humano (figura modificada de Linheiro & Bergman (2012)).

 

El porcentaje de fragmentos del virus que encontraron se hallaba por debajo del 0.14 %. Según los autores, esto es coherente con una integración del virus en el ADN humano y su transcripción posterior a ARN mensajero (que es lo que detecta la secuenciación de ARN). Y aquí está una de las grandes pegas del estudio, así que vamos a intentar explicarla con calma.

El proceso de secuenciación de ADN ha avanzado enormemente desde la publicación del primer borrador del Proyecto Genoma Humano, hace ya 20 años. Actualmente podemos secuenciar el genoma de una persona (es decir, leer las más de 3 000 millones de letras de su ADN), procesarlo y analizarlo en menos de 24 horas. Pero esta técnica se ha optimizado para la lectura del ADN, no de ARN, así que cuando analizamos el conjunto de secuencias de ARN celular (el denominado transcriptoma) debemos realizar primero la conversión de ARN a ADN (denominado ADN complementario, ADNc). Ya hemos hablado de esto unos párrafos atrás, cuando comentábamos que para poder integrarse el SARS-CoV-2 en nuestro genoma necesitaba primero convertir su material genético a ARN con enzimas retrotranscriptasas. Por ello, para la secuenciación de ARN un primer paso es añadir estas enzimas a la muestra a analizar.

Esquema de secuenciación de ARN (RNA-seq). Las secuencias de ARN (en azul) se fragmentan y convierten a ADN (marrón) usando enzimas retrotranscriptasas. El ADN así conseguido se amplifica y secuencia. Fuente: Labome.com

 

Tal y como se muestra en la imagen anterior, de la secuenciación se obtiene la cadena de nucleótidos de cada uno de las secuencias obtenidas al fragmentar el ARN. Hay que tener en cuenta que en este proceso se analiza todo el ARN celular, así que si hay otro tipo distinto del humano (por ejemplo, procedente de una infección vírica como SARS-CoV-2) también lo encontraremos en nuestro análisis pero, al provenir de ARN inicial distinto (el punto de partida señalado en la figura anterior como (1)) deberíamos localizarlo en fragmentos diferentes: es decir, deberíamos encontrar fragmentos de ARN relacionado con genes humanos o virus, pero no esperar encontrar fragmentos de ARN con mezclas de ambos.

El problema radica que en la técnica de secuenciación de ARN, al transformar mediante enzimas todos los fragmentos de ARN a ADNc, puede ocurrir que se «peguen» fragmentos de ARN de distintas procedencias, así que las quimeras encontradas en el estudio de Jaenisch podrían no ser más que un artefacto de la preparación de las muestras. De hecho, un estudio recientemente publicado en BiorXiv por Yan et al. (y que todavía no se ha publicado en una publicación revisada por pares) estima que en la secuenciación del ARN de una muestra de células humanas de pacientes con COVID-19 se obtienen durante el procesado de las muestras hasta un 1 % de quimeras virus-humano derivadas del propio procedimiento experimental. Es decir, las quimeras que encuentran los autores (recordemos, un 0.14 %) puede que no sean más que errores de la preparación de muestras.

Durante el proceso de transcripción inversa previo a la secuenciación puede ocurrir que se «peguen» fragmentos de ARN de distintas procedencias. En la imagen vemos cómo durante la formación del híbrido ARN-cADN se cuela un fragmento (en verde). Imagen modificada de Tang et al (2018).

Tras recibir estas críticas en la versión inicial del artículo, los investigadores trataron de buscar en los datos alguna pista que reforzara su teoría de que las quimeras observadas no eran un artefacto del procedimiento experimental y provenían de una integración real del virus SARS-CoV-2 en el genoma humano. Y formularon la siguiente hipótesis: el ARN quimérico procedente de una integración en el ADN celular (que recordemos tiene dos hebras con la misma información pero en sentidos opuestos) daría lugar a quimeras también en ambos sentidos a partes iguales; mientras que si el ARN quimérico procedía de un artefacto experimental (obtenido del virus con una sola hebra en un sentido específico) las quimeras tendrían el ARN del virus en un solo sentido. Un análisis de las muestras de pacientes reveló que, como ellos esperaban, las secuencias de las quimeras tenían el ARN vírico como una mezcla de ambos sentidos.

El problema es que esta idea no es más que una hipótesis. Esta mezcla en distintos sentidos podría deberse a causas todavía no exploradas, por lo que no representa una evidencia suficiente de integración del virus en el genoma celular. Además, hay que recordar que este análisis de muestras de pacientes reales se hizo a partir de secuenciaciones obtenidas de bases de datos online, por lo que no se pudo validar experimentalmente ninguna de las inserciones detectadas.

En resumen, en el estudio de Jaenisch no se demuestra inequívocamente la presencia de integraciones del virus SARS-CoV-2 en el genoma humano, ya que los únicos casos de inserciones validadas experimentalmente se dan en células humanas in vitro en las que se ha sobreexpresado LINE-1 para aumentar la cantidad de enzima retrotranscriptasa. Es decir, reitero, no se ha encontrado experimentalmente que el virus se encuentre integrado en ningún genoma celular humano. Al menos por ahora. Porque se están mejorando las técnicas de secuenciación de ARN para evitar la aparición de quimeras; en el artículo de Yan et al. anteriormente citado ya se propone un método experimental que evita el enriquecimiento de quimeras durante la secuenciación de ARN.

Conclusión

¿Significa esto que es absolutamente imposible que el SARS-CoV-2 se integre en una célula infectada? No, ni mucho menos. El elemento LINE-1, muy de vez en cuando, integra en el genoma celular secuencias de ARNm de cualquier tipo que encuentre en el citoplasma. Y también muy muy muy de vez en cuando lo hace en células germinales, las que dan lugar a espermatozoides y óvulos, las que transmiten esa inserción a su descendencia. Justamente por eso, tenemos nuestro genoma plagado de pseudogenes, copias de fragmentos de genes en una posición distinta a su localización original. Y si pueden integrar muy muy muy de vez en cuando cualquier ARN mensajero, ¿por qué iba a ser distinto con el ARN del SARS-CoV-2? Este artículo polémico demuestra que, en las líneas celulares y sobreexpresando LINE-1, el mecanismo de integración es posible. Estoy convencido de que que se acabarán confirmando integraciones de SARS-CoV-2 tarde o temprano. Pero esa no es la pregunta que nos debemos hacer. Lo que nos interesa es si es relevante, si va afectar a muchas personas (con lo que, como apuntan los autores, podría dar positivos en PCR de personas sanas) o va a ser completamente irrelevante. En mi opinión, no creo que este fenómeno sea excesivamente relevante, pero mientras no se investigue no lo sabremos.

En cuanto al uso que hacen los negacionistas de este artículo, no hagamos caso y no les demos más voz. Así que cuando podáis, vacunaos.

Referencias

• Zhang L, Richards A, Khalil A, Wogram E, Ma H, Young RA, Jaenisch R. SARS-CoV-2 RNA reverse-transcribed and integrated into the human genome. bioRxiv [Preprint], 2020. doi: 10.1101/2020.12.12.422516.
• Zhang L, Richards A, Barrasa M, Hughes SH, Young RA, Jaenisch R. Reverse-transcribed SARS-CoV-2 RNA can integrate into the genome of cultured human cells and can be expressed in patient-derived tissues. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(21), 2021. doi: 10.1073/pnas.2105968118
• Yan B, Chakravorty S, Mirabelli C, Wang L, Trujillo-Ochoa JL, Chauss D, Kumar D, Lionaki MS, Olson MR, Wobus CE, Afzali B, Kazemian M. Host-virus chimeric events in SARS-CoV2 infected cells are infrequent and artifactual. bioRxiv 2021.02.17.431704; doi: 10.1101/2021.02.17.431704
• Cohen J. Further evidence supports controversial claim that SARS-CoV-2 genes can integrate with human DNA. Science, May, 6, 2021. doi: 10.1126/science.abj3287

Sobre el autor: Guillermo Peris es doctor en química cuántica, profesor del Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos de la Universitat Jaume I e investigador de GENYO (Centro Pfizer – Universidad de Granada – Junta de Andalucía de Genómica e Investigación Oncológica).

El artículo ¿Puede el virus SARS-CoV-2 integrarse en nuestro genoma? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Gorka Gomez eta Felix Olasagasti

Chagasen gaixotasuna, tripanosomiasi amerikarra bezala ere ezaguna dena, 1909. urtean Carlos Chagas mediku brasildarrak aurkitu zuen eritasun tropikala da. Gaitz hau parasito-infekzio kroniko eta sistemikoa da eta Latinoamerikan 8 milioi pertsona ingururi eragiten dio.

1. irudia: Trypanosoma cruzi parasitoak sortzen du Chagas gaixotasuna, intsektu bektoreak baliatuta.

 

Populazio honen % 30 eta % 40 inguruk kalte organiko desberdinak pairatuko ditu. Eritasuna hainbat ornodun basatitatik triatomino deituriko intsektuen bitartez gizakira transmititzen da Chagasen gaixotasuna endemikoa da Amerikako 21 herrialdetan eta Estatu Batuetako hegoaldetik argentinar Patagoniara zabaltzen da. 70 milioi pertsona baino gehiago daude eritasun hau pairatzeko arriskuan, batez ere landa ingurunean. Azken 40 urteetan, mundu mailako osasun-arazo bilakatu da Latinoamerikatik Europa, Estatu Batuak, Kanada eta Japoniara gertatu diren migrazio-fluxuen ondorioz.

2. irudia: Trypanosoma cruzi-en bizi-zikloa. (Irudia: AEBko CDC erakundearen irudia, moldatua).

Lan honetan, hain zuzen ere, gaixotasun honek Europan dituen ezaugarriak eta bere prebentzio eta kontrolerako dauden neurrien berrikuspena aurkezten dugu. Europa bezalako eremu ez endemikoetan parasitoa transmititzeko moduak:

• Sortzetiko transmisioa (amak umekiari).
• Organoen transplantea.
• Odol-transfusioa.

Europan, zonalde endemikoetako etorkin gehienak Espainiako Erresuma, Italia, Frantziako Errepublika, Erresuma Batua eta Suitzan biltzen dira. 2008. urtean, 38 milioi etorkin baino gehiago bizi ziren Europan (horien erdiak inguru Espainiar erresuman) eta horien % 11 latinoamerikarra zen.

Euskal Herrian, zehazki, zonalde horretako jatorria duten 110.000 lagundik gora daudela kalkulatu dugu. Europan burutu diren seroprebalentziaren ikerketa konbinatuek % 4,2 inguruko prebalentzia orokortua adierazten dute eta prebalentzia altuena (% 18,1) jaioterria Bolivian duten banakoei dagokie. Hala eta guztiz ere, Europako herrialde gehienetan gaixotasuna ez da kontuan hartzen eta honen adierazgarri dira detekzio-programen gabezia eta diagnosi eta tratamendua izateko aukera eskasia. Etorkin latinoamerikar gehien dituzten Europako herrialdeek beraien legedia aldatu eta jokaera protokolo desberdinak garatu dituzte.

Sortzetiko transmisioari dagokionez, orokorrean ez dago baheketa edo jagoletza eskatzen duen legedirik Europako herrialdeetan. Salbuespenak bost dira: Espainiako Erresumako hiru autonomia erkidego (Katalunia, Galizia eta Valentzia), Italiako eskualde bat (Toskana) eta Suitzako hiri bat (Geneva).

Odol-transfusioei dagokionez, hainbat herrialdetan egiten da kutsatuta egoteko arriskua duen odolaren analisi sistematikoa. Neurri hau inplementatu zuen lehenengoa Erresuma Batua izan zen, 1999. urtean. Ondoren, Espainiako Erresuma, Frantziako Errepublika, Suedia, Suitza; eta, azkenik, Belgika gehitu ziren araudi honetara.

Azkenik, organo solidoen transplanteari dagokionez, ez dago legerik. Hiru dira beraien gidalerroetan Chagasen gaixotasuna nola kontrolatu gomendatuz atal espezifikoa gehitu duten transplanteen erakundeak; eta horiek Espainiako Erresuma, Italia eta Erresuma Batuko erakundeak dira. Ondorioz, herrialde hauetako organo-emaileak modu erregularrean aztertzen dira. Azpimarratzekoa da neurri hauek guztiak ez direla nahikoak, ez baitute bermatzen etorkizunean transmisio kasurik ez izatea.

Amaitzeko, ezaugarri epidemiologikoei dagokienez, nahiz eta populazioaren heterogeneotasuna nabaria den, gaixoen gehiengoa adin ertaineko emakumeak direla ikusi da. Beraz, populazioa gaztea izateak arazo larriak ekar ditzake osasun-sistemarentzat, hainbat ikerketatan paziente asintomatiko ehuneko oso altua behatu delako. Gaixo horietako batzuk kalte organikoa dagoen fasera igaroko dira eta aldi honetan tratamendua ez da batere eraginkorra.

Hori dela eta, kasuen detekzio goiztiarra ezinbestekoa da osasun-sistemaren etorkizuneko arazoak saihesteko. Gainera, adin ugalkorrean daudenez, sortzetiko transmisioa ekiditeko protokoloaren berebiziko premia dago. Laburbilduz, gauza batzuk egin diren arren, oraindik asko dago egiteko. Prebentzioan eta lehen mailako arretan oinarritzen den legedi europar komunean dago gakoa.

Iturria:

Gomez, Gorka; Olasagasti, Felix (2019). «Chagasen gaixotasuna Europan, endemikoa ez izan arren kontuan hartzekoa»; Ekaia, 36, 2019, 311-330. (https://doi.org/10.1387/ekaia.20704). Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: Ekaia 36
• Artikuluaren izena: Chagasen gaixotasuna Europan, endemikoa ez izan arren kontuan hartzekoa
• Laburpena: Chagasen gaixotasuna, tripanosomiasi amerikarra izenez ere ezagutzen dena, Carlos Chagas mediku brasildarrak 1909. urtean aurkitu zuen eritasun tropikala da. Intsektu bidez transmititzen da eta morbimortalitate-tasa altua du. Infekzioa endemikoa da Latinoamerikan, batez ere landa-ingurunean. Azken 40 urteetan, mundu-mailako osasun-arazo bilakatu da Latinoamerikatik Europa, Estatu Batuak, Kanada eta Japoniara izan diren migrazio-fluxuen ondorioz. Lan honetan, hain zuzen ere, gaixotasun honek Europan dituen ezaugarriak eta haren prebentziorako eta kontrolerako dauden neurrien berrikuspena aurkezten dugu. Europa bezalako eremu ez-endemikoetan parasitoa transmititzeko moduak sortzetiko transmisioa (amak umekiari), organoen transplantea eta odol-transfusioa izan daitezke. Europan, eskualde endemikoetako etorkin gehienak Espainiako Erresuma, Italia, Frantziako Errepublika, Erresuma Batua eta Suitzan biltzen dira. Europan egin diren seroprebalentziaren ikerketa konbinatuek % 4,2 inguruko prebalentzia orokortua adierazten dute, eta prebalentzia altuena (% 18,1) jaioterria Bolivian duten banakoei dagokie. Hala eta guztiz ere, Europako herrialde gehienetan gaixotasuna ez da kontuan hartzen eta honen adierazgarri dira detekzio-programen gabezia eta diagnosia eta tratamendua izateko aukera eskasia. Etorkin latinoamerikar gehien dituzten Europako herrialdeek beren legedia aldatu eta jokaera-protokolo desberdinak garatu dituzte; baina, hala ere, neurri hauek ez dira nahikoak, ez baitute bermatzen etorkizunean transmisio kasurik ez izatea. Azkenik, ezaugarri epidemiologikoei dagokienez, gaixo gehienak adin ertaineko emakumeak direla ikusi da. Beraz, populazioa gaztea izateak arazo larriak ekar ditzake osasun-sistemarentzat, hainbat ikerketatan paziente asintomatikoen ehuneko oso altua behatu delako. Gaixo horietako batzuk kalte organikoa dagoen fasera igaroko dira eta aldi horretan tratamendua ez da batere eraginkorra. Hori dela eta, kasuen detekzio goiztiarra ezinbestekoa da osasun-sistemaren etorkizuneko arazoak saihesteko.
• Egileak: Gorka Gomez eta Felix Olasagasti
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua.
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 311-330
• DOI: 10.1387/ekaia.20704

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Egileaz:

Gorka Gomez eta Felix Olasagasti UPV/EHUko Farmazia Fakultateko Biokimika eta Biologia Molekularra Sailekoak dira.

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Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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En más de una ocasión hemos hablado en esta sección del Cuaderno de Cultura Científica, Matemoción, de la belleza de algunos resultados matemáticos y de sus demostraciones. En esta entrada vamos a centrar nuestra atención en uno de esos hermosos resultados matemáticos, en concreto, perteneciente al área de la geometría, el teorema de Pick, que permite calcular el área de una cierta región sin más que contar una serie de puntos.

Imaginemos que queremos calcular el área de una región como la anterior. Un razonamiento rápido que podemos hacer es el siguiente. Contando los cuadrados de la retícula que están dentro de la región sabemos que su superficie va a ser mayor que el área de los 22 cuadrados interiores, es decir, mayor que 22 unidades cuadradas (si los cuadrados de la retícula son de un metro de lado, la región tendría más de 22 metros cuadrados), como se ve en la siguiente imagen.

Por otra parte, contando los cuadrados de la retícula que encierran a nuestra región sabemos que la superficie de la misma va a ser menor que 48 unidades cuadradas.

Pero, ¿cuál es el área exacta de esa región? Lo curioso de la respuesta a esta cuestión es que se puede calcular simplemente contando puntos. Miremos a la siguiente imagen. En ella hemos pintado los puntos que son vértices del retículo (las intersecciones de las líneas horizontales y verticales) que están en la frontera de nuestra región (los puntos verdes, B = 13) y los puntos que están en el interior de la misma (los puntos azules, I = 29).

El resultado del que vamos a hablar en esta entrada, el teorema de Pick, nos dice que el área de esa región es igual a

A = I + B/2 – 1 = 29 + 13/2 – 1 = 34,5 u.c.

Veamos, con un poco de geometría básica, es decir, utilizando simplemente que el área de un rectángulo es base por altura y que la de un triángulo es base por altura dividido entre dos, que es así. Como vemos en la siguiente imagen, en la que se ha descompuesto la región en rectángulos y triángulos, el área es efectivamente 34,5 unidades cuadradas.

Pero vayamos con el teorema de Pick. Este bello y curioso resultado geométrico se debe al matemático austriaco Georg Alexander Pick (1859-1942) –matemático judío que introdujo a Albert Einstein en la geometría del cálculo tensorial que este necesitaba para la teoría de la relatividad y que murió en el campo de concentración de Theresienstadt– quien lo publicó en 1899 en la revista Sitzungsberichte des deutschen naturwissenschaftlich-medicinischen Vereines für Böhmen «Lotos» in Prag. (Neue Folge) bajo el título Geometrisches zur Zahlenlehre (algo así como Resultados geométricos para la teoría de números). Aunque el resultado empezó a llamar la atención después de que fuese recogido en la edición de 1969, en inglés, del libro de divulgación matemática Mathematical Snapshots (publicado originalmente en polaco en 1938) del matemático polaco Hugo Steinhaus (1887-1972). Desde entonces se ha convertido en un resultado geométrico muy conocido, del que se han publicado diferentes demostraciones.

Dos de las páginas del artículo Geometrisches zur Zahlenlehre publicado en 1899 por el matemático austriaco Georg A. Pick

 

El teorema de Pick es sorprendente ya que nos permite calcular el área de una cierta región simplemente contando puntos, de la frontera y del interior, sin tener en cuenta otras cuestiones más directamente conectadas con la geometría de la región. El enunciado de este resultado es el siguiente.

Teorema de Pick: Sea P un polígono reticular y simple, entonces el área de la región encerrada por el polígono es igual a

A = I + B/2 – 1,

donde I son los puntos del retículo que están en el interior del polígono y B son los puntos del retículo que están en la frontera, es decir, en el polígono.

Antes de nada, vamos a explicar brevemente los conceptos que aparecen en este resultado. Un polígono reticular es un polígono trazado sobre una retícula, como en nuestro ejemplo, de forma que los vértices del polígono están sobre los vértices del retículo (como ya hemos comentado, los puntos intersección de las líneas horizontales y verticales de la retícula).

Por otra parte, un polígono reticular es simple si su frontera –los lados del polígono– no se intersecan entre sí. Para los polígonos reticulares no simples, como el del siguiente cuadrilátero de la imagen, no se verifica el resultado de Pick.

A continuación, veamos una idea de la demostración. El primer paso es observar que la fórmula del teorema de Pick, I + B/2 – 1, es aditiva, es decir, que si tenemos una región S cuya frontera es un polígono reticular simple y esta región es la unión de dos regiones más pequeñas –S es la unión de S1 y S2– cuyas fronteras son polinomios reticulares simples que verifican la fórmula de Pick, entonces también se verifica la fórmula para la región grande, unión de las regiones 1 y 2.

En la siguiente imagen tenemos un ejemplo de una región S que es unión de las regiones más pequeñas S1 y S2.

Además, hemos asumido que la fórmula del teorema de Pick se verifica para las regiones pequeñas S1 y S2,

A1 = I1 + B1/2 – 1,

A2 = I2 + B2/2 – 1,

veamos entonces que también se verifica para la región S, unión de las dos anteriores.

Para empezar, el conjunto de los puntos interiores de la región grande S está formado por los puntos interiores de las regiones pequeñas S1 y S2, más los puntos que están en la frontera poligonal común de las dos regiones S1 y S2, y que no están en la frontera poligonal de S (los puntos rojos de la imagen). Por lo tanto, la cantidad de puntos interiores de S es igual a

I = I1 + I2 + K,

donde K es la cantidad de esos puntos que están en la frontera poligonal común de las dos regiones S1 y S2, pero que no están en la frontera poligonal de S.

Respecto a los puntos que están en la frontera poligonal de la región S, son los puntos de la frontera poligonal de cada una de las dos S1 y S2, menos los K puntos que están en la frontera común. Aunque hay que tener cuidado de no contar dos veces los dos puntos que están en la frontera S1 y S2, pero también en la de S. Por lo tanto,

B = B1 – K + B2 – K – 2 = B1 + B2 – 2K – 2.

Ahora computemos la fórmula del teorema de Pick para la región S,

I + B/2 – 1 = (I1 + I2 + K) + (B1 + B2 – 2K – 2)/2 – 1,

que trivialmente es igual a

(I1 + B1/2 – 1) + (I2 + B2/2 – 1) = A1 + A2,

es decir, el área A de la región S.

El siguiente paso de la demostración para probar el teorema de Pick es que cada región cuya frontera es un polígono reticular simple se puede descomponer en triángulos (reticulares). Este resultado se puede probar por inducción sobre el número de vértices del polígono simple (considerando una diagonal interior del polígono).

Teniendo en cuenta los dos pasos anteriores, bastará probar que el teorema de Pick es verdadero para los triángulos reticulares, ya que si el resultado es cierto para los triángulos y todo polígono simple se puede dividir en triángulos, por la propiedad aditiva de la fórmula de Pick se concluye.

Veamos, por lo tanto, que la fórmula de Pick se cumple para los triángulos reticulares. Para empezar, consideremos un rectángulo, como el de la imagen, entonces la fórmula se cumple trivialmente. Si el rectángulo (reticular) tiene lados de longitudes a y b, entonces el número de puntos de la frontera es B = 4 + 2(a – 1) + 2(b – 1) = 2 (a + b) y el número de puntos del interior es I = (a – 1) x (b – 1) = ab – a – b + 1, luego

I + B/2 – 1 = ab,

el área A del rectángulo de lados a y b.

De aquí se va a deducir que también es verdad para triángulos rectángulos. Para lo cual se pueden considerar tres casos posibles: i) el cuadrado, ii) rectángulo con a y b son pares, y iii) rectángulo con al menos uno de los lados, a y b, impares. Por ejemplo, para este último caso, que es el que se corresponde con la siguiente imagen, se tiene que B = a + b + 1 e I = (ab – a – b + 1) / 2, para los que se comprueba que

I + B/2 – 1 = ab/2,

el área A del triángulo rectángulo de lados a y b.

Finalmente, habría que demostrar que la fórmula de Pick es válida para cualquier triángulo reticular. Para probarlo se empieza inscribiendo el triángulo en una zona rectangular, quedándonos una de las siguientes situaciones.

Ahora, que la fórmula de Pick se verifica para estos triángulos es una consecuencia de la propiedad aditiva de la fórmula y de que la misma se cumpla para los rectángulos y los triángulos rectángulos. Por ejemplo, para el primer caso, como la fórmula de Pick se cumple para el rectángulo en el que está inscrito nuestro triángulo, así como para los tres triángulos rectángulos de la imagen, entonces, por la propiedad aditiva de la fórmula de Pick, se tiene que cumplir también para la región que falta del rectángulo, que no es otra que la dada por nuestro triángulo inicial. Y de forma similar se actuaría para el segundo caso.

En consecuencia, ha quedado demostrado el teorema de Pick, puesto que toda región cuya frontera es un polígono reticular simple puede descomponerse en triángulos reticulares, para los cuales se cumple el teorema de Pick, deduciéndose el resultado para el polígono reticular inicial por la propiedad aditiva de la fórmula de Pick.

Ancestral Retro Mirage (Yakutsk, Rusia, 2019), del pintor, escultor y diseñador español Okuda San Miguel, en cuya obra tienen una importancia destacada las triangulaciones de color. Imagen de la página web de Okuda San Miguel

 

Existen varias demostraciones del teorema de Pick, algunas muy interesantes y hermosas, como las basadas en la fórmula de Euler o en el peso del polígono definido a través de los ángulos del mismo, pero de ellas ya hablaremos en otra ocasión.

Vamos a terminar esta entrada cuestionándonos si el resultado será cierto para el volumen de una región tridimensional similar, es decir, encerrada en un poliedro reticular. En 1957 el matemático británico John Reeve demostró, con el llamado tetraedro de Reeve, que no es posible un resultado análogo.

El tetratedro de Reeve es un tetraedro del espacio coordenado tridimensional cuyos vértices están en los puntos de coordenadas (0, 0, 0), (1, 0, 0), (0, 1, 0) y (0, 0, r), para r un número natural, como se muestra en la imagen (para r = 2, 3, 4).

Tetraedro de Reeve. Imagen del artículo de Alexaner Belyaev y P. A. Falloye, Counting Parallel Segments: New Variants of Pick’s Area Theorem, The Mathematical Intelligencer 41 (4), 2019

 

El volumen de estos tetraedros es r/6, es decir, varía con los diferentes valores de r. Sin embargo, todos estos tetraedros no tienen puntos interiores y tienen siempre cuatro puntos en su frontera, el tetraedro. Por lo tanto, no es posible un teorema de Pick ya que la cantidad de puntos interiores y frontera de esta familia de tetraedros reticulares no varía, pero sí el volumen de los mismos.

Bibliografía

1.- Martin Aigner, Günter M. Ziegler, El libro de las demostraciones, Nivola, 2005.

2.- Keith Ball, Strange Curves, Counting Rabbits and other Mathematical Explorations, Princeton University Press, 2003.

 

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 Calcular el área contando puntos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Marta Bueno Saz

8 urtera arte, ez dago alderik nesken eta mutilen arteko konfiantza mailetan; hala ere, adin horretatik aurrera, % 30 murrizten da neskek beren gaitasunetan duten ziurtasuna. Ondorio esanguratsu hori atera zuten Katty Kay eta Claire Shipman kazetariek 8 eta 18 urte bitarteko 1 400 neska-mutil elkarrizketatu ostean. Lagineko 800 neskatoen gurasoek zer gertatu ote zen galdetzen zioten beren buruari, beren alabek beren buruaz orain lehen baino zalantza gehiago izateko.

Kattyren eta Claireren ikerketak argi eta garbi erakusten du, neskak azken urteetan asko murrizten ari direla beren buruengan duten konfiantza eta erronkei aurre egiteko segurtasunak behera egiten duela nerabezarora hurbiltzean.

Prozesu horretan, norberarengan konfiantza izateak dakarren arriskuarekiko irekitasuna seinale biologiko eta kultural pilo baten azpian ezerezten da, eta seinale horiek esaten diete kontuz ibiltzeko, perfekzioa baloratzeko eta kosta ahala kosta porrot egitea ekiditeko. Gurasoek eta gizarteak mezu eta jokabide horietako asko indartzen dituzte, eta, aldi berean, nesken garunak estrogenoz gainezka daude; horrek emozioen intentsitatea areagotu, eta arriskurako joera moteltzen du. Sentsibilitate afektibo horrek inguruan duten egoera emozionala hobeto irakurtzeko aukera ematen die, baina, era berean, gehiago behatzen dute, zuhurragoak izaten dira eta gauza berriei ekiteko beldur handiagoa izaten dute.

1. irudia: Ikasturtea zaila bada, guraso asko izutzen dira eta seme-alabek bidean aurkitzen dituzten erronkak konpontzen saiatzen dira, batez ere neskatoenak. Hau ez egitea gomendatzen dute adituek eta seme-alabak uztea arazoari aurre egiten. Izan ere, zulo asko dituen bide bati aurre egiteak konfiantza handiagoa sortzen du norberarengan, arazorik gabeko bideari ekiteak baino.  (Argazkia: Rudy and Peter Skitterians – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Arlo askotan, neskak inoiz ez bezala nabarmentzen ari dira, eta, bereziki, alor akademikoan, mutilek baino gehiago egiten dute lan. Aldi berean, neskatoen antsietate tasak nabarmen egin du gora azken hamar urteetan. Hainbat arrazoi daude: alde batetik, familiak eta irakasleek dituzten lorpen itxaropenak, eta, bestetik, haurtzarotik buruan iltzatuta duten helburua: “neska zintzoak” izatea.

Mutilak erraztasun handiagoa dute ausartu eta porrot egiteko, eta, horrela, beren buruarenganako konfiantza garatzen dute. Neskengan, ordea, askotan joera perfekzionistak sustatzen dira hainbat alderditatik, eta positibotzat jotzen da besteen gustuko izateko egiten duten ahalegina.

Badakigu erronkei aurre egiteak, balizko porrotak eta osatzeko prozesuak konfiantza sortzen duela norberarengan. Baina, benetan, ez diegu horrelakorik egiten uzten nerabe gehienei (eta ez hain nerabeei). Etapa horretan, arriskuak nonahi daude eta gurasoak ia guztiaren beldur dira. Inguruan tentazioak, bizipen berriak eta seme-alaben haurtzaroan ez zeuden erronkak daude. Baina neska-mutilek beren buruengan segurtasuna eraikitzea nahi badugu, garrantzitsua da haiei bidea etengabe errazteko bultzada kontrolatzea. Estrategiak eta baliabideak, babesa eta maitasuna behar dituzte, eta horiek eskaintzea izan beharko litzateke familiaren funtsezko zeregina. Behin funtsezko tresna horiek edukita, utzi egin behar diegu hanka sartzen, akatsak egiten eta, gero, nola osatu jakiten.

Kattyren eta Claireren ikerketetan, badirudi neskek ez dutela beren buruenganako konfiantza hori sortu; izan ere, emaitzek erakusten dutenez, nerabezaroaurrean eta nerabezaroan, neskek beren buruarengan sinesteko duten gaitasuna % 71tik % 38ra jaisten da. Gainera, neska nerabeen erdiek baino gehixeagok perfektuak izateko presioa sentitzen dute. Estatistika horiek ikusita, ondoriozta dezakegu nesken ehuneko handi batek zailtasunak dituela bere burua den bezala onartzeko, buruan sartuta baitute besteek nahi duten bezalakoak izan behar direla. Ildo horretan, garrantzitsua da adi egotea haurrek eta nerabeek sare sozialak erabiltzeko moduari. Egia da abantaila asko dituztela: konektatuta egoteko, talde bateko kide sentitzeko eta beren interesak birtualki aztertzeko aukera ematen diete, eta beste aukera ugari eskaintzen dizkiete. Baina nonahikotasuna dela eta, nerabeek beren buruengan duten konfiantzan eragina izan dezakete, oso zaila baita sare sozialek identitateak sortzeko duten eraginetik ihes egitea. Lagunekin edo etsaiekin erraz sortzen dira arazoak, zalantzak eta gaizki-ulertuak, eta komunikazio onaren ñabardurak galdu egiten dira, besteak beste, WhatsApp, Twitter, Facebook edo Instagrameko hitzen eta irudien artean. Irudi birtual perfektua izateaz gehiegi kezkatzeak ere perfekzionismo kezkagarri bat sustatzen du, nesken artean batez ere. Gainera, perfektuak izateko presioa larrigarria izatera irits daiteke, etengabe konparatzen baitute beren burua erabat moldatuta dauden perfekziozko emakumeen irudiekin.

Sare sozialen munduaren onura oso interesgarri bat azpimarratu behar dugu; izan ere, neskek interes zientifikoak, literarioak, eta abar partekatzen dituzten emakumeei jarraitzen dietenean, beren ikuspegia zabaltzen dute. Aurretik imajinatu ez zituzten aukerak ikusteko gai dira, eta horrek ikuspegi murriztutik ateratzen laguntzen die, eta alde batera uzten dute onespena bilatzea, itxura zaintzea, pertsona famatua izateko nahia, eta abar.

2. irudia: Sozializatzeko eta entretenitzeko beharrak nerabeak onlineko zerbitzuak eta plataformak erabiltzera bideratzen ditu. (Argazkia: Marco Wolff – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Orduan, mugikorren eta sare sozialen aurka maldan gora borrokatu beharrean, alabei interesatzen zaizkien arloetan lanean ari diren hiruzpalau emakumeren jarraitzaile izateko esan diezaiekete gurasoek. Horrela, ahalegintzen eta huts egiten duten emakumeek iradokitako helburu ilusionagarri eta errealista berriak ezagutuko dituzte.

Alferkeria hutsagatik genero estereotipo eta dimentsioak alde batera uzten dituen beste faktore bat eskola da. Askotan, neskatoei dena ondo egitea eskatzen zaie. Baina kontua ez da perfektua izatea eta txaloen zain egotea. Kontua saiatzea eta egitea, huts egitea eta aurrera jarraitzea da. Irakasle bikainak daude irizpide horri jarraitzen diotenak, uste osoz baina beti ikasleen ondoan daudenak.

Ikusten dugu aldagai asko elkartzen direla, baina zergatik lortu nahi dute hainbeste neskek perfekzionismoa? Berria da ala beti hor egon da?

Ikuspuntu biologikotik, emakumeen garunak lehenago garatzen du kortex prefrontala, eta, beraz, hobeak izaten dira inferentziak egiten eta estrategiak lantzen. Askotan, emakumeek ondorioak aurreikusteko joera dutenez, aukera seguruak hautatzen saiatzen dira, arriskutsuenak hautatu ordez. Aurreko kortex zingulatua ere, kezkaren erdigune ere esaten zaiona, garatuago dago emakumeen burmuinean, eta horrek esan nahi du emakumeek edozein ekintzaren ondorio posibleak azkar hautematen dituztela, baita negatiboak ere. Beraz, larritasun sentsazioa agertzen da, ondorio guztiak batera kontuan hartzen baitituzte.

Pentsamendu errepikakorrek eta etengabeko hausnarketek itzali egiten dute neskatoen konfiantza eraikitzeko borondatea, eta porrot eginarazi diezaieketen oro saihesten dute. Perfekzioa lortzen saiatzen badira –ezinezko zeregina da hori–, horrek esan nahi du ezin dutela huts egin, eta, beraz, ez dute arriskurik hartuko.

Esku artean dugun ikerketaren datuek erakusten dutenez, huts egin ezin dutela uste duten nesken ehunekoa % 150 handitzen da 12 eta 13 urte bitartean, eta 13 urteko nesken % 45ek diote ez direla gai sentitzen porrota jasateko.

Badakigu funtsezkoa dela erronkei aurre egitea, horixe balioetsiko baita positiboki mundu errealean, arlo akademikoaren eremu segurua utzi ondoren. Beraz, oso komenigarria da neskak arrisku osasungarri baten eraginpean jartzea eta beren buruei eguneroko bizitzan akatsak egiteko baimena ematea. Konfiantza ekintzaren araberakoa da. Gure pentsamenduak ekintza bihurtzen dituen nolakotasuna da; hau da, ausazko bulkada mentalak ekintza erreal bihurtzen ditu. Eta prozesu horrek, oro har borroka eta porrota ere barne hartzen dituen arren, segurtasun handiagoa sortzen du. Neskek gauza berriak, gauza zailak probatzen dituztenean, beren konfiantza handitu egiten da. Erraztasunez egin ditzaketen gauzak bakarrik egiten badituzte, ez dute asertibitatea eta ekimena areagotuko.

Kattyren eta Claireren ikerketak erakusten duenez, nerabeen gurasoei zailagoa egiten zaie neskek porrot egin dezaketela onartzea neskato txikiagoen gurasoei baino; dirudienez, hazi ahala, ez zaizkie hainbeste akats onartzen edo haiengandik nolabaiteko jokabide femeninoa espero da.

3. irudia: Iruzurgilearen sindromea fenomeno psikologikoa da. Hau dela eta, jendea ez da gai bere lorpenak barneratzeko, eta beldur dira besteek iruzurgiletzat ikusiko ote dituzten. (Argazkia: Blake Carpenter – Unsplash lizentziapean. Iturria:  unsplash.com)

Edonola ere, alaben konfiantza zehatz neurtzeko orduan aitak amak baino hobeak dira. Izan ere, % 26 aukera gehiago dute konfiantza hori zuzen neurtzeko. Amentzat, beren konfiantza arazo propioek eta autoexijentziak eragina dute alabak epaitzeko gaitasunean. Pertzepzio diferentzia bat da. Konfiantza arrakalaren ondorioz, emakumeek alabengandik gehiago espero dute, beraiengandik besteek ere gehiago espero baitzuten, eta alabak gehiago ebaluatzen dituzte, beraiek ere gehiago ebaluatu baitzituzten.

Emakumeek, amek, inoiz ez badituzte beren porrotak onartzen edo partekatzen, neskek beren burua estandar faltsu baten oinarrituta neurtuko dute (eta estandar faltsu asko daude bizitzako edozein esparrutan). Oso garrantzitsua da alabei erakustea zer esan nahi duen hanka sartzeak eta zein aberasgarria den gero osatzea. Amak oso lanpetuta badaude perfektuak izaten, hori nabarituko dute gehien alabek; alferrik da konfiantzari buruzko liburu mordoa ematea.

Emakumeak, oraindik asko, arriskuetatik urruntzen dira. Baina arriskua sentimendu unibertsal bat da? Clairek –kazetaria bera– ikusi zuen, adibidez, telebistako saioak egiten ari zenean, bere buruari esan behar ziola lan gehiena ona izango zela eta noizean behin bakarrik izango zela perfektua. Horrek aukera eman zion gauza gehiago egiteko eta zeregin gehiago bere gain hartzeko, gauero goizaldera arte gidoi batean lanean aritu beharrean; uste zuen gobernuko goi funtzionarioekin egiten zituen elkarrizketetan ez zuela behar bezala jardungo; kezkatu egiten zuen behar bezain “aditua” ez izateak. Baina ikusi zuen inor ez zela konturatzen haren ezgaitasunaz. Ez zuen gehiago iruzurtiaren sindromerik izan, eta konturatu zen ez zuela dena jakin behar parte hartu ahal izateko.

Berak dio pentsatzeko modu ona eguneroko erabakien % 10 erabaki okerrak izango direla pentsatzea dela; eta hori ondo dago, ondorioei aurre egingo zaielako eta ikasteko prozesu aberasgarri bat egongo delako. Baina eguneroko erabakien % 90 zuzenak izango dira, eta hori asko da aurrera egiteko.

Claireri bezala, agian adierazpen hauek ezagunak egingo zaizkigu: “Ez naiz behar bezain ona”, “Ez dut jakingo nola egin”, “Nire iritzia ez da garrantzitsua”. Pentsatzeko modu hori iruzurtiaren sindromearen ezaugarri argi bat da. Iruzurtiaren sindromea jasaten duten pertsonek, kasu honetan emakumeek, autoexijentzia maila oso altua dute eta beren gaitasunak eta trebetasunak zalantzan jartzen dituzte, iruzur egiten ari direla sentitzen dute eta zenbait esparrutan espero bezala jokatzen ez dutela sentitzen dute.

Sindrome horren okerrena da pairatzen duenaren erabakiak baldintzatzen dituela, aukera asko galdarazten dituela: ez du jendaurrean hitz egiten, ez du taldeetan iritzirik ematen, ez du eztabaida interesgarrietan parte hartzen, ez du ideia berririk proposatzen edo ekarpenik egiten, proiektu garrantzitsuak, lankidetzak, sustapenak eta abar baztertzen ditu.

Laburbilduz, neska nerabeei ikusarazi behar diegu ona dela arriskuak hartzea eta, are gehiago, garrantzitsua dela porrot egitea konfiantza eraiki dezaten, osatzeko gaitasuna dutela egiaztatu ondoren. Diren modukoak izan daitezela esan behar diegu behin eta berriz, akatsetatik ikas dezatela, eta, batez ere, ausartak izan daitezela esan behar diegu behin eta berriro, ez perfektuak.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Voyer, D., Voyer, S.D. (2014). Gender differences in scholastic achievement: A meta-analysis. Psychological Bulletin 140(4), 1174-1204. DOI: 10.1037/a0036620
• Gillies, G., Flett, G.L. (1991). Estrogen Actions in the Brain and the Basis for Differential Action in Men and Women: A Case for Sex-Specific Medicines. Pharmacological Reviews 62(2), 155–198. DOI: 10.1124/pr.109.002071
• Hewitt, P.L., Flett, G.L. (1991). Perfectionism in the self and social contexts: Conceptualization, assessment, and association with psychopathology. Journal of Personality and Social Psychology 60(3), 456-470. DOI: 10.1037/0022-3514.60.3.456
• Kay, Katty, Shipman, Claire, Riley, Jill Ellyn (2019). The Confidence Code for Girls. A Guide to Embracing Your Amazingly Imperfect, Totally Powerful Self. Glasgow, Erresuma Batua: Harper-Collins.

Egileaz:

Marta Bueno Saz (@MartaBueno86G) Salamancako Unibertsitatean lizentziatu zen Fisikan eta Pedagogian graduatu. Gaur egun, neurozientzien arloan ari da ikertzen.

Jatorrizko artikulua Mujeres con Ciencia blogean argitaratu zen 2021eko apirilaren 13an: “No soy lo suficientemente buena“.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Foto: Thomas Renaud / Unsplash

La digitalización del mundo parece a estas alturas un hecho irreversible. Internet es ya accesible desde casi cualquier rincón del planeta y, donde no lo es, pronto será posible con proyectos como Starlink. Teléfonos móviles, tabletas, ordenadores y lo que se ha dado en llamar wearables, esto es, cosas que vestimos, como relojes o gafas inteligentes, cada vez serán más omnipresentes. La internet de las cosas será la guinda.

Un mundo hiperconectado, sí, pero también de recursos limitados.

Todos estos dispositivos se basan en el uso de materiales no renovables, algunos son reciclables es verdad, como la mayoría de los metales, pero eso es algo complicado y lo que es complicado es caro. Llegará un momento en que solo lo reciclado será económicamente viable, y eso ocurrirá cuando los recursos naturales se vuelvan tan difíciles de extraer que compense el proceso de reciclar.

Por tanto, la digitalización tal y como la conocemos implica a la larga un problema grave de materias primas. En estos días estamos viviendo en el mundo una situación similar con el suministro de chips, lo que conlleva que no se puedan fabricar coches suficientes para satisfacer la demanda, lo que dispara el mercado de los coches de segunda mano, lo que a su vez, dispara la inflación.

¿Será el futuro uno distópico en el que solo unos pocos privilegiados podrán permitirse el uso de los últimos dispositivos espintrónicos, de precio desorbitante, mientras el resto de la humanidad reutiliza componentes? No necesariamente. Los que ya tenemos una edad recordamos unos argumentos similares con el papel, hablo de justo antes de Internet. Periódicos y libros iban a acabar con los bosques del planeta. Pero no, sistemas inteligentes de gestión de los bosques industriales ha conseguido que hoy haya más superficie forestal en algunos países que hace tres décadas.

La gran diferencia con los materiales para la electrónica es que no pueden plantarse como los árboles, puede parecer un argumento definitivo. Pero, ¿y por qué no? Bastaría con que el soporte de la electrónica fuese papel y cartón. En vez de usar hilos de metal como conductores, el papel podría imprimirse con tintas conductoras. Parece de ciencia ficción, pero la solución es tan real como el problema global al que se enfrenta la humanidad.

El proyecto Innpaper, coordinado por Cidetec, se basa precisamente en esas características del papel que lo harían el soporte electrónico perfecto: barato, flexible, renovable y reciclable. Las fibras de celulosa del papel se pueden adaptar a casi cualquier propósito imaginable: conducir electricidad, repeler el agua, proteger de los campos magnéticos. El objetivo de Innpaper es desarrollar tintas y papeles funcionales con los que imprimir baterías, antenas, circuitos y hasta monitores; esto es, utilizar el papel no solo como sustrato sino también como componente activo en dispositivos electrónicos.

Los primeros usos de estos nuevos dispositivos podrían encontrarse en las industrias del envase y embalaje, la seguridad, la alimentación y la salud en forma de etiquetas inteligentes o dispositivos de detección de presencia de drogas, sustancias indeseadas, contaminaciones o enfermedades.

Como demostración de que la idea es viable, Innpaper pretende contruir tres dispositivos operativos concretos orientados a los sectores alimentario, de seguridad y médico. Los tres casos de uso integrarán diferentes sensores en la plataforma electrónica en papel, adaptada a los requisitos de la industria. Para el sector alimentario, etiquetas inteligentes para envasado de alimentos que incluyen sensores de humedad, temperatura y presión; para el de seguridad, un dispositivo para la detección de cafeína y drogas en bebidas y saliva; y, para el médico, un sistema para la detección de la presencia del virus de la gripe y de bacterias estreptococos.

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

El artículo Actúa localmente: electrónica de papel se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Juan Ignacio Pérez Iglesias

Oinarrizko bost zapore daudela esaten dugu, baina agian baten bat gehiago egongo da. Zapore horietako bakoitzarentzat errezeptore bat edo gehiago identifikatu dira. Zapore gozoa –bi sentsore ezagutzen dira– jaiotzen garenetik gustatzen zaigu, elikagaiek energia kopuru handia dutela adierazten digulako. Horien artean azukre naturalak daude, eta, neurri txikiagoan, molekula batzuen –ogiaren edo pataten almidoia eta sasoiko muskuiluen glukogenoa, kasu– ahoko digestio partzialaren ondorioz sortzen direnak. Eta edoskitzean ematen diguten esnea.

Umamia glutamatoaren eta antzeko molekula batzuen zaporea da. Haragiak, arrain batzuek, barrengorriek, gazta eta tomate batzuek eta saltsa hartzituek –adibidez, soja saltsa, misoa eta arrain saltsak, garuma kasu– glutamato kopuru handia izaten dute. Horrez gain, amaren esneak umami zapore bizia du eta hori da umamiarekiko joera handiarekin jaiotzearen beste arrazoietako bat.

Zapore gazia konplexuagoa da: janari gazia neurri bateraino bakarrik gustatzen zaigu; gatz gehiegi izanez gero, desatsegina iruditzen zaigu. Plasmako sodio kontzentrazioa tarte nahiko estu baten barruan mantendu behar dugulako gertatzen da hori. Zapore gaziaren harreran bi motatako zelula-populazioek esku hartzen dute: batzuk gatz kontzentrazio txikikoak dira eta plazera iradokitzen duten eremu entzefalikoekin lotuta daude; beste batzuk, berriz, kontzentrazio handikoak dira eta nazka ematen duten eremuekin lotuta daude. Kontzentrazio handiaren sentsorea ezaguna da, ENaC (Epithelial Sodium (Na) Channel) edo sodio-kanal epiteliala  deitzen zaio, baina baxuarena ezezaguna da.

Irudia: (Argazkia: Tỉnh Vũ – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Zapore garratzak nazka eman ohi du, batez ere bizia bada, hartzitzea adierazten duelako –esne garratzaren kasuan adibidez– eta, beraz, elikagaiak baldintza txarretan daudela. Digeritzeko zailak diren elikagaiek ere zapore hori izaten dute, adibidez: fruta heldugabeak. Jaioberriek zapore garratza baztertu egiten dute, ezer ikasi behar izan gabe. Zapore garratzak sentsore bakarra du, berau estimulatzen duen substantzia, protoia, bakarra delako.

Hala, zapore horiek errezeptore bat edo bi besterik ez dituzte behar bereizi ahal izateko. Horregatik, zapore mikatzetarako 25 errezeptore izatea oso deigarria da. Batzuk substantzia askorekin lotuta daude; beste batzuk, berriz, bakarrarekin. Mikatzak iruditzen zaizkigun gehienak landareetatik datoz eta horietako askoren funtzioa, kafeinarena –kafearena– eta isozianatoena –brokoliarena– esaterako, landarea bakterio edo onddo infekzioetatik babestea da, edo harrapakariengandik babestea –intsektuengandik, nagusiki–. Beste osagai mikatz batzuk bakterioek sortzen dituzte. Hala, landareek toxinak edo infekzio bakterianoak dituztela adierazten du zapore mikatzak eta, beraz, dagokion elikagaia baztertzea eragiten du. Jaioberriek substantzia mikatzak baztertu egiten dituzte, nazka aurpegiera argia jarriz, mihia aterata. Berezkoa da.

Elkarren artean egiturazko harremanik ez duten milaka substantzia daude, zapore mikatza eragin dezaketenak. Ikus ditzagun bi adibide. T2R38 errezeptoreak bakterioetatik datozen substantzia mikatzak detektatzeko ahalmena du, baita glukosinolatoetatik datozenak ere –landare kruziferoen ezaugarria izaten da, adibidez, brokoliarena eta Bruselako azena–. Eta T2R1 errezeptoreak, beste batzuek bezala, isohumulonak detektatzen ditu; hau da, lupuluaren loreari eta, hedaduraz, garagardoari zapore mikatza ematen dioten substantziak. Horrek guztiak gauza bat erakusten digu: inguruan dabiltzan substantzia arriskutsu ugariak detektatzea interesatzen zaigula. Baina brokolia edo garagardoa gustatzea beste logika batekin lotuta dago eta neurri batean kulturala da, gustua hezi egiten delako, denbora eta aukera emanez gero.

Erreferentzia bibliografikoa:

Linden, David (2020). Unique: The New Science of Human Individuality. New York, AEB: Basic Books.

Egileaz:

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

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María Larumbe / GUK

Trabajos de campo en la mina Gonçalo (Portugal). En la parte inferior puede observarse un dique subhorizontal de pegmatita enriquecida en lepidolita (mena de litio), de tonos rosados. El dique está encajado en roca granítica (material gris). En la imagen el doctor Jon Errandonea Martin señala hacia la mena mientras con el metro provee de escala a la fotografía.

Desde la prehistoria, el hombre ha explotado la tierra para la fabricación de herramientas, armas y material de construcción extrayendo piedras, materiales cerámicos y metales. La minería es, de facto, una de las profesiones más antiguas del mundo y, pese a todos los avances tecnológicos, el ser humano sigue siendo muy dependiente de los minerales en su día a día.

De hecho, algunos de los elementos, como el litio, que se encuentran en minerales concretos, son la base de los teléfonos móviles, tablets y otros dispositivos electrónicos, así como de las baterías de coches eléctricos, imprescindibles para realizar la transición ecológica y minimizar la huella de carbono. Su extracción, que se hace principalmente a partir de dos tipos de depósitos: salmueras y pegmatitas, paradójicamente, no siempre es todo lo ecológica que cabría esperar: pudiendo impactar de forma negativa en la flora y fauna de los alrededores, contaminar el aire, las aguas superficiales y provocar daños en la superficie de la tierra.

En este contexto, desarrollar nuevas técnicas menos invasivas de exploración de metales que se utilizan en la tecnología verde se ha convertido en una prioridad. Este es uno de los principales objetivos de GREENPEG, un proyecto europeo que busca desarrollar tecnologías de exploración avanzada que se puedan utilizar en la búsqueda de pegmatitas. Se trata de rocas ígneas de composición granítica, principalmente constituidas por cuarzo, feldespato y mica, que pueden contener otros minerales enriquecidos en metales como litio, cesio o tantalio, con importantes aplicaciones en el desarrollo de dispositivos electrónicos o en el coche eléctrico.

La doctora Idoia Garate Olave observando algunas de las muestras de lepidolita (en la pantalla), por medio de un microscopio petrográfico.

Dentro de este proyecto participan varias empresas de exploración y minería y diferentes universidades de Europa. Entre ellas, el grupo de investigación que dirige la doctora Encarnación Roda-Robles, geóloga e investigadora principal de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU. Desde su grupo, VARISBLIP, se encargan de una parte muy destacada del proyecto, el diseño de las herramientas de exploración de las rocas pegmatíticas de tipo LCT (Litio-Cesio-Tantalio), que contienen estos minerales, para la explotación de material relacionado con las energías verdes. “Estas herramientas que vamos a diseñar queremos que sean fáciles y rápidas en el uso, económicas y poco invasivas para el medio ambiente”, explica la doctora Roda-Robles.

Cristales de lepidolita (mena de litio) vistos al microscopio petrográfico.

Otro de los objetivos de este proyecto es reducir la dependencia de Europa de otros países como China y Australia, pioneros en la explotación del litio, y favorecer la explotación de los recursos minerales que tiene Europa de una forma más sostenible, económica y menos invasiva. Para ello, el grupo de investigación está centrado en el estudio de las rocas pegmatíticas que, como indica la doctora, “pueden ser particularmente ricas en metales tecnológicos, aunque a menudo presentan pequeñas dimensiones y son difíciles de encontrar por medio de técnicas de exploración tradicionales”.

Pegmatitas, el “cerdo” de la tierra

Cristales de espodumena (mena de litio) en una masa de roca pegmatítica (mina Alberto, Salamanca)

Las pegmatitas son unas rocas muy interesantes ya que de ellas se extraen elementos poco abundantes en la corteza terrestre, y también piedras preciosas como pueden ser el aguamarina o la turmalina. Según explica la doctora y responsable del grupo de investigación, de estas rocas “se puede aprovechar todo, como del cerdo: desde la obtención de minerales industriales como el cuarzo y el feldespato o las micas, pasando por metales como el litio, tantalio o estaño, o incluso piedras preciosas para la industria joyera y para colecciones de minerales, tanto de museos o de particulares”.

Cristales de espodumena (mena de litio) vistos al microscopio petrográfico.

Estas rocas tienen una gran importancia para realizar la transición ecológica. De las pegmatitas se pueden extraer metales como el litio, el cesio, o el tantalio, que son elementos indispensables en la fabricación de dispositivos de energía verde como, por ejemplo, dispositivos para el almacenamiento de energía, en células fotovoltaicas, para la fabricación de turbinas eólicas y condensadores o en los móviles, cámaras y tablets.

En este sentido, como explica la doctora Rodas-Robles, “Europa es muy dependiente del exterior para poder fabricar estas baterías de litio. Son ya conocidos algunos depósitos de litio de la Península Ibérica, y hay un buen número de indicios geológicos que señalan que este es un territorio muy rico en este elemento. Ahora tenemos que buscarlo”. Dentro del proyecto, desde el grupo de investigación están trabajando en Arribes del Duero (Salamanca), Almendra y Gonçalo (Portugal), Tres Arroyos (Badajoz) y en distintas localidades de Cáceres. Su objetivo es abordar la exploración de estas rocas a distintas escalas: desde la localización, el muestreo y el análisis de rocas. El proyecto se inició hace un año, en mayo de 2020, y se desarrollará durante cuatro años y medio.

Hacia una minería más ecológica

La investigación que está llevando a cabo el equipo de la doctora Rodas-Robles tiene dos partes principales. La primera es realizar un estudio litogeoquímico, es decir, investigar la huella que ha dejado la pegmatita dentro de la roca donde está encajada. En concreto, su trabajo consiste en el muestreo y análisis de rocas mineralizadas en litio de la Península Ibérica con el objetivo de determinar la extensión y cuantía de la huella química dejada por los diques pegmatíticos mineralizados en litio en las rocas que los albergan.

“Una vez obtengamos estos datos, los complementaremos con estudios de sedimentos de arroyos y suelos, ya que siempre que se produce una anomalía química en una roca, el aumento en la concentración de los elementos implicados se va a reflejar no solo en las rocas cercanas, sino también en los suelos que se forman a partir de esas rocas y en los depósitos de los ríos.”

Al no necesitar de la realización de sondeos ni excavaciones en roca, esta herramienta de exploración tendrá la ventaja de ser más rápida y económica, al mismo tiempo que menos invasiva, con un impacto mínimo en las zonas de estudio, que en el caso de la Península Ibérica se desarrollará a pequeña escala, en áreas con un radio limitado a 25 kilómetros.

Aunque la dependencia de los minerales siga siendo evidente, si el ser humano quiere mantener su estilo de vida y garantizar un futuro para las generaciones que están por llegar, es necesario pensar en verde. O al menos eso se deduce de la Agenda 2030 de la Organización de las Naciones Unidas para transformar el mundo durante esta década. O de iniciativas como GREENPEG que tratan de recuperar la competitividad del sector de la minería desde una perspectiva sostenible y con la mirada puesta en reducir las emisiones de CO2, apostando por el coche eléctrico en detrimento de los combustibles fósiles.

Foto de todos los miembros del equipo de investigación VARISBLIP, tomada en una zona de estudio (Alburquerque, Badajoz). De izquierda a derecha: Pedro Pablo Gil Crespo, Jon Errandonea Martin, Idoia Garate Olave, Alfonso Pesquera Pérez y Encarnación Roda Robles.

Encarnación Roda-Robles es geóloga e investigadora principal del grupo de investigación VARISBLIP de la Universidad del País Vasco UPV/EHU.

El artículo Viaje al corazón de la transición ecológica se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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