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María Retuerto Millán, Miguel Antonio Peña y Sergio Rojas Muñoz

Petrmalinak/Shutterstock

 

Es una verdad universalmente admitida que las fuentes energéticas de la humanidad deben ser de carácter renovable. Lo que nos conduce a un uso creciente de las energías eólica y solar fotovoltaica. Estas últimas son actualmente las más desarrolladas y las más competitivas respecto a otras alternativas no sostenibles.

La forma práctica de usar estas fuentes de energía es su transformación en electricidad. Por ello, cualquier país suficientemente avanzado tenderá a la electrificación del sistema energético en los próximos años.

Sin embargo, la gestión de una red eléctrica basada en energías renovables no es sencilla, dado su carácter intermitente. No solo hay que gestionar el ciclo día-noche de la solar fotovoltaica, sino también los ciclos estacionales verano-invierno.

Es necesario almacenar la energía en periodos en los que existan excedentes. De esta forma, se podrán usar en momentos en los que la disponibilidad de energía es menor (menos viento o menos radiación solar en invierno).

Existen diferentes métodos de almacenamiento de energía eléctrica, como las baterías o el bombeo hidráulico. La mayor parte de ellos no permiten cubrir la demanda necesaria o no permiten el almacenamiento a largo plazo de grandes cantidades de energía. Pero existe un vector energético que sí permite ser almacenado y distribuido cumpliendo estos requisitos: el hidrógeno.

Producción y almacenamiento del hidrógeno

El proceso de producción de hidrógeno a partir de la energía eléctrica es conocido como electrolisis. Se realiza aplicando corriente eléctrica al agua, separando así sus elementos: hidrógeno y oxígeno. De esta forma, la electricidad renovable producida se almacena en forma de hidrógeno.

Cuando es necesario disponer de nuevo de electricidad, es posible realizar el proceso inverso: alimentando una pila de combustible con el hidrógeno almacenado se obtiene la electricidad que requerimos, produciéndose también agua.

Existen diversas formas de almacenar hidrógeno, pero la más utilizada actualmente son los depósitos a alta presión. La presión estándar de almacenamiento es 700 bar (unas 700 veces la presión atmosférica). Su uso es seguro gracias a los avances de los últimos años en tecnología de materiales. Podemos almacenar grandes cantidades de energía durante largos periodos de tiempo y, por tanto, gestionar la red eléctrica.

Más allá de la electricidad

Existen otros usos de este hidrógeno renovable diferentes de la electricidad, como los de empresas que requieren calor industrial de calidad. Incluso es posible usar la red de distribución de gas natural inyectando en ella gas de origen renovable.

Esquema de almacenaje y distribución directa (línea azul) o a través de la red de gas natural (línea roja) de hidrógeno renovable. Fuente: International Renewable Energy Agency (IRENA)

La eficiencia de los electrolizadores y las pilas de combustible suele ser alta, entre el 70 y 90 %, dependiendo de la tecnología usada. El uso directo de la electricidad renovable no tendría ninguna pérdida. Pero, si es necesario almacenarla, la tecnología del hidrógeno resulta ser la más efectiva.

Aplicaciones en transporte

Las primeras aplicaciones del hidrógeno como vector energético se están produciendo en el sector del transporte. Desde 2015 existen en el mercado vehículos eléctricos, como el Toyota Mirai o el Hyundai Nexo.

En los coches, la electricidad se produce en una pila de combustible alimentada por un depósito de hidrógeno. El repostaje del hidrógeno se realiza en una estación se servicio de forma muy similar a como se realiza con otros combustibles. Un tiempo de repostaje de entre 3 y 5 minutos permite una autonomía cercana a los 700 km.

Países como Japón (con más de 100 estaciones de servicio de hidrógeno) o Alemania (con 50 estaciones de servicio) se encuentran a la vanguardia de la tecnología.

Recarga del depósito de un Hyundai NEXO. Fuente: Hyundai

Aunque en Europa se considera una tecnología prioritaria desde hace unos años, en España no existe aún ninguna estación de servicio de hidrógeno abierta al público de forma similar a como existen en otros países europeos. Desde la Asociación Española del Hidrógeno estamos trabajando para que esta situación cambie.

¿El futuro ya está aquí?

La tecnología ha llegado a su desarrollo comercial en esta última década. Pero los próximos años traerán las mejoras necesarias para que su expansión sea posible.

El precio actual de la producción de hidrógeno se sitúa en unos 8 €/kg y el depósito de los vehículos comerciales contiene unos 6 kg de hidrógeno. Esto supone que el precio de llenar un depósito es similar al de la gasolina o el diésel. Sin embargo, el coste del hidrógeno disminuirá aún más en los próximos años.

En los Juegos Olímpicos de 2020 en Tokyo, la organización ha apostado por un transporte eléctrico basado en el hidrógeno. Será un gran impulso para esta tecnología y un incentivo para que los costes sean aún más bajos.

También se esperan mejoras en la tecnología de la electrolisis del agua y en la aplicación práctica de otros procesos nuevos, como la fotólisis directa del agua con luz solar.

En busca de materiales alternativos

Las nuevas tecnologías suelen generar un problema de aumento de la demanda de materiales estratégicos. Éstos son materiales escasos o que se producen en pocos lugares en el mundo. En el caso de los coches eléctricos de baterías, el litio y el cobalto son los materiales estratégicos. Para los electrolizadores y las pilas de combustible, es el platino. Aun así, la cantidad necesaria de platino no es muy superior a la de metales nobles de los tubos de escape de los vehículos de combustión interna.

Los grupos de investigación que trabajamos en estas tecnologías tenemos en cuenta este problema. Estamos empezando a tener éxito en el desarrollo de materiales alternativos al platino que sean abundantes y sostenibles. Muy probablemente, los sistemas electroquímicos de los vehículos eléctricos del futuro serán muy diferentes a los actuales.

Una última consideración: la mayor parte del hidrógeno producido actualmente se obtiene a partir de combustibles fósiles. Esto no encaja en el esquema de sostenibilidad descrito en este artículo. Pero en los próximos años veremos cómo se usarán cada vez más las fuentes de energía renovables. El hidrógeno tendrá un papel fundamental en esta transición.

Sobre los autores: María Retuerto Millán es investigadora contratada, y Miguel Antonio Peña y Sergio Rojas Muñoz investigadores científicos, en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP-CSIC)

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

El artículo El hidrógeno, clave para gestionar las redes eléctricas del futuro se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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César Tomé

XVIII. mendeko 70eko eta 80ko urteetan burututako lanetan, Antoine-Laurent Lavoisier kimikariak pisua hartu zuen materia-kopuruaren neurri nagusitzat. Elementu kimikoa definitu zuenean kimikoki deskonposa ezin daitekeen substantzia gisa, pisu-galera hartu zuen irizpidetzat deskonposatze bat zegoen ala ez zehazteko.

Lavoisier hil eta geroko kimikarien belaunaldiak kontzeptu eta hipotesi berriak garatu zituen propietate neurgarri bakar pisua zuten atomoei buruz. Baina ezin zenez neurtu atomoa bezain txikia zen zerbaiten pisu absolutua, pisu atomikoak beti adierazi izan dira eredu konbentzional batekiko unitate erlatiboetan.

Irudia: Elementuen taula periodikoa. (Argazkia: Elchinator – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Elementu bakoitzaren atomo-pisu erlatiboa zehazteak hiru kontu praktiko zekartzan: lehenik, eredua aukeratzea; bigarrenik, konposatuen formulak zehaztea, horietatik ondorioztatuko baitziren pisuak; eta hirugarrenik, neurketan ahalik eta zehaztasun handiena lortzea.

Atomista kimikarien lehen belaunaldiaren baitan (gogora dezagun atomista filosofoak ere egon zirela, eta kimikari guztiak ez zirela atomistak, are XX. mende hasieran ere), John Dalton zientzialariak, Humphry Davy kimikariak eta William Prout kimikari eta sendagileak erabaki zuten hidrogeno atomoa hartzea eredutzat, eta balio zehatz bat esleitu zioten arbitrarioki: H = 1. Bestalde, Thomas Thomson kimikariak nahiago izan zuen oxigenoa O = 1 balioa esleitzeko; William Wollaston ere oxigenoaren alde agertu zen, baina O = 10 balioa eman zion; baita Jöns Jacob Berzelius ere, baina azken honek nahiago izan zuen O = 100. Guztiaz ere, XIX. mendearen erdialdean ia kimikari guztiek hidrogenoa hartua zuten eredutzat (horixe da, hain zuzen, gaur egun erabiltzen dena, aldatuta, 12C = 12 eran, eta horrek protioa 1etik oso hurbil uzten du).

XIX. mendean, kimikariek zehaztu behar zituzten (edo onartu, enpirikoki zehaztea ezinezkoa gertatuz gero) pisu atomikoak kalkulatzeko erabilitako konposatu kimikoen formulak. Horrela, adibidez, Daltonen datuek (1810) erakusten zuten ura oxigenoaren % 87,5ek eta hidrogenoaren % 12,5ek osatzen zutela. Aintzat hartzen zuen uraren molekula hidrogeno atomo batek eta oxigeno atomo batek osatzen zutela (HO); hortaz, H = 1 hartuz gero, orduan O = 7. Davyk (1812) eta Berzeliusek (1814), aldiz, H2O hartzen zuten uraren formulatzat; horregatik, Davyk ondorioztatu zuen O = 14 zela. Berzelius, bestalde, prozesu analitikoan askoz zehatzagoa izan zen eta zehaztu zuen oxigenoa % 88,8 zela, eta horrek esan nahi zuen H = 1 baldin bazen, orduan O ≈ 16 zela. Hori dela eta, tirabirak izan zituen Daltonekin.

XIX. mendearen hasieran ez zegoenez metodo fisikorik konposatuen formulak zehazteko, nork bere formula hautatzeak pisu atomikoen elkarren kontrako sistemak erabiltzea ekarri zuen; sistema haietako askotan elementu baten atomoei esleitzen zizkieten pisuek zenbaki arrunt txiki baten aldea zuten (esate baterako, O = 8 eta O = 16). Ia mende erdia behar izan zen poliki-poliki adostasunera heltzea ahalbidetuko zuten metodoak lortzeko. XIX. mendeko hirurogeiko urteen hasierarako, kimikari europar gehienek lortua zuten pisu atomikoen eta formulen sistema bakar bat adostea, gaur egun erabiltzen denaren ia berdina. Hala ere, galiar menderaezin batzuek bereari eutsi zioten, mendearen azken hamarkadara arte esanez uraren formula HO zela.

Daltonen eta Berzeliusen arteko liskarrak ―oxigenoaren, hidrogenoaren eta uraren ingurukoa― agerian uzten du zehaztasunaren eta doitasunaren garrantzia konposatuen analisi grabimetrikoetan, pisu atomikoak zuzen zehaztea lortu ahal izateko. Neurketen aldakortasunak bide ematen zien hainbat hipotesi “dotoreri”. Horrela, pisu atomikoetako asko zenbaki arruntetatik hurbil zeudela zirudienez, H = 1 baldin bazen, Proutek eta Thomsonek uste zuten zenbaki atomiko guztiek zenbaki arruntak izan behar zutela. Hori egia izatera, atomo guztien osagai izan behar zuten pisu-unitateak adierazten zituzten partikula subatomikoek; beharbada partikula horiek hidrogeno atomoak berak ziren. “Prouten hipotesia” 1815ean proposatu zen lehen aldiz.

Berzeliusek hipotesi hori errefusatu zuen, datu esperimentaletan oinarrituta. Beraren ustez Thomson eta beste batzuen gustu eta lehentasunek mugatu egiten zien  objektibotasuna. Hori gorabehera, 1838 eta 1849 urteen artean Berzelius, Justus von Liebig, Jean Baptiste André Dumas, Charles Marignac eta beste batzuen artean emandako datu-truke eta eztabaidetatik ―hidrogenoa, karbonoa eta oxigenoa bezalako elementu erabakigarriei zegokienez― ondorioztatu zen Berzeliusen datu esperimentalek karbonoari izan beharko lukeena baino pisu handiagoa esleitzen ziotela, %2 handiagoa hain zuzen. Berrikusitako pisuak 1, 12 eta 16 ziren, ia zehazki, eta horrek indar berria eman zion Prouten hipotesiari. Jean Servais Stas kimikariaren geroagoko lanek (O = 16 patroia erabilita) frogatu zuten, arrazoizko zalantzetatik harago, pisu atomikoak ez zirela zenbaki arruntak ―horrek Prouten hipotesiari behin betiko kolpea ematen ziola zirudien― eta finkatuta utzi zituzten gerora elementuen taula periodikoa eraikitzeko erabiliko ziren balioak.

Pisu atomikoen zehaztapen kimiko doienak  Edward Morley kimikari eta fisikariak (oxigenoa, 1895) eta, batez ere, Theodore W. Richards kimikariak burutuko zituzten; azken honek 55 elementuren pisu atomikoa zehaztu zuen, hain zehatz ezen lehena izan baitzen isotopoen existentziaren zantzuak aurkitzen metodo kimikoen bidez, mea-berunaren eta fisio nuklearraren bidez lortutako berunaren laginak konparatzean. Lan horiengatik Richardsek Nobel saria jaso zuen 1914an.

Masen espektrometroa garatu ondoren, pisu atomikoak zehaztasun handiz eta askoz errazago zehaztu ahal izan ziren.

Egileaz:

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

Itzulpena:

Leire Martinez de Marigorta

Hizkuntza-begiralea:

Xabier Bilbao

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La matemática me brinda herramientas, es un camino que tengo más transitado y por lo tanto me sale más naturalmente diseñar espacial y corporalmente en estos términos.

Edgardo Mercado

Edgardo Mercado es coreógrafo, bailarín y docente. Antes de volcarse en el mundo de la danza, estudió ciencias físicas e impartió clases de matemáticas de nivel superior. Esta formación científica es la que, sin duda, le ha llevado a plantear sus coreografías con una especial inspiración matemática y científica: «En mis obras, siempre afloran, desde el diseño y el concepto, temas relacionados a la física o a las matemáticas».

En esta breve reseña destaco cuatro de sus coreografías en las que las matemáticas se incluyen de diferentes maneras.

Tierra de Mandelbrot

Edgardo MercadodescribeTierra de Mandelbrot (2004) de la siguiente manera: «En esta obra no hay narrativa, no hay causa-efecto; solo tres sujetos fractales transformando nuestro modo de mirar, percibir y valorar la realidad dentro del marco del paradigma complejo, regido por el orden-desorden, la recursividad y la autosimilitud».

Tierra de Mandelbrot alude al concepto de conjunto fractal en su contenido y a través del matemático que nombró y estudió este tipo de conjuntos: Benoît Mandelbrot. La obra comienza con dos luces que aparecen en medio de la oscuridad. Apenas se perciben trozos de los cuerpos de dos personas que se dejan ver, reptan, giran y desaparecen. Dos bailarinas, desnudas, se visten con ropas blancas ordenadas de manera geométrica sobre el suelo. Comienzan a proyectarse luces e imágenes: números, códigos de barras y recortes de luz estrían, fraccionan y recomponen los cuerpos de las protagonistas. Aparece un violinista que a veces toca unos acordes que se mezclan con el sonido electrónico grabado, a veces permanece inmóvil en el escenario. Los pequeños cuadrados proyectados sobre los cuerpos provocan un efecto multiplicativo al moverse: las ideas fractales de recursividad y autosimilitud se dejan ver de manera insistente.

 

Rotonda

Estrenada en 2009, Rotonda se presenta del siguiente modo: «Dos obsesiones que encierran el concepto de infinito se funden en una sola para dar origen a esta obra, la primera de Edgardo Mercado para el Ballet Contemporáneo: la agobiante perfección del círculo y la dificultad a la hora de representar el tiempo.

La imagen del “eterno retorno” habilita un camino tomando esta imagen como un avance infinito, recorriendo la circunferencia finita para volver al estado inicial.

Rotonda intenta reflejar en esta visión la angustia por el envolvente flujo del tiempo, que aniquila o redime. Rotonda es el espacio que habla del tiempo. La música fue compuesta especialmente para la pieza por Gabriel Gendín y tanto ésta como la escenografía de Ariel Vaccaro son de carácter minimalista. El diseño de luces de José Luis Fiorruccio completa la puesta superponiendo otro nivel en el orden geométrico propuesto por el diseño coreográfico».

En Rotonda ocho bailarines y siete bailarinas evolucionan, con diferentes ritmos y velocidades, sobre una rotonda, una figura formada por varias circunferencias concéntricas, donde aparecen además marcadas algunas diagonales. Estas curvas estampadas en el suelo aparecen o desaparecen, dependiendo de la iluminación aplicada en cada momento.

Los movimientos son a veces rápidos y enérgicos, a veces pausados y pronunciados, en ocasiones se observa pura danza, en otras complejas acrobacias. Rotonda analiza la circularidad en veinte minutos de danza.

 

Topologías para cuerpos infinitamente inconquistables

Estrenada en 2014, esta obra se presenta así: «¿Qué forma tiene el espacio propio hoy? ¿Cómo se extiende, deforma, hincha o repliega nuestra superficie surcada por diferentes flujos de información? Topologías para cuerpos infinitamente inconquistables es una instalación performativa que trae consigo una atención diferente de nuestras percepciones, para sumergirnos en una experiencia que transforma el espacio en un paisaje dinámico a través de los cuerpos del público y de veinte performers. Así nos permite cuestionarnos acerca de la conectividad, ubicuidad, y límites del cuerpo en movimiento hoy».

Realmente, es pura topología.

 

Apuntes

Augusto Zanela es arquitecto, un verdadero mago de la anamorfosis. Apunte es una de sus propuestas; fue transformada en una video-instalación en el Festival Théâvida 2012. Sin duda esta anamorfosis (que como Rotonda juega con círculos concéntricos) se ha enriquecido con las bellas coreografías de Edgardo Mercado.

 

Más información:

• Edgardo Mercado

• Marta Macho Stadler, Edgardo Mercado: acercando la danza y las matemáticas, DivulgaMAT, mayo 2008

• Marta Macho Stadler, Rotonda, DivulgaMAT, julio 2011

• Marta Macho Stadler, Topologías para cuerpos infinitamente inconquistables, DivulgaMAT, febrero 2017

• Marta Macho Stadler, Anamorfosis danzadas, ZTFNews, abril 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 Edgardo Mercado: matemáticas en “danza” se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Ziortza Guezuraga

Ume diren txertoak edo txerto diren umeak, nazioarteko espedizioa, emakume aristokrata bat zientziari aurre hartzen eta zaldiek kutsatutako behiak dira protagonistetako batzuk baztangaren historian.

1. irudia: Txertoak eta behiak betirako lotuta geratu dira XVIII. mendetik. (Argazkia: Wilfredor).

1803. urtean 22 ume A Coruñako portutik atera ziren María Pita itsasontzian. Haien gorputzetan munduko historia aldatuko zuen substantzia zeramaten: baztangaren aurkako txertoa. Historiako lehen txertoa. Desagerrarazitako lehen gaixotasunaren aurkako txertoa.

Edward Jennerek aurkitu zuen baztangaren aurkako txertoa 1796an. Baina gaixotasunaren aurkako borroka eta txertoari bidea ireki zion praktika milaka urte lehenago hasi zen.

Zaharra zara Variola

Variola virusak sortzen du baztanga eta gizakiei esklusiboki eragiten dien patogenoa da. Milaka urtez gizakiarekin izan da baztanga, Egiptoko faraoien momietan ere ikusgarriak dira gaixotasunaren markak; Ramses V.aren momian, esaterako.

2. irudia: Baztangaren birusa. (Argazkia: PhD Dre).

Jatorria K.a. 10.000 urte inguruan kokatzen dute ikertzaileek, Afrikako lehen nekazarien kokalekuetan. Gaixotasunaren aurkako borroka ere zaharra da.

Aspaldi jakin zen gaixotasuna pasatzen zutenek immunitatea lortzen zutela eta, honetan oinarrituta, bariolizazioa sortu zen. Bariolizazioa/inokulazioa da gaixotasunari aurre egiteko dokumentatutako metodorik zaharrena: gaixo baten pustula heldu batetik lantzeta batekin substantzia hartu eta immunizatu gabeko pertsona bati inokulatzean datza.

Metodoa ez zen beti arrakastatsua, batzuetan pertsona hil egiten zen, bai baztanga dela eta bai bestelako infekzioengatik. Ikerketen arabera, Txinan, Indian eta Afrikan aspaldi egiten zen bariolizazioa eta XVII. mendean Otomandar Inperiora heldu zen praktika. Momentu hau inflexio puntua izan zen baztangaren aurkako txertoaren garapenerako.

Izan ere, bertan ezagutu zuen metodoa Ingalaterrara, eta geroago Europara, zabalduko zuen aristokratak: Lady Montaguk.

Senarra Estanbulen enbaxadore izendatu eta hara bidaiatzean izan zuen Lady Mary Wortley Montaguek bariolizazioaren berri. Bere umeekin praktikatu ez ezik, praktika Ingalaterrara eramateko ahaleginak egin zituen XVII. Mende hasieran. Hala ere, garaiko zientzialariek ez zuten konfiantzarik metodoan. Eta bariolizazioa zabaldu bazen ere, ez zuen arrakasta izan.

Bariolizaziotik txertora

XVII. mende amaieran Edward Jenner medikua baztangaren inguruan hausnartzen ibili zen. Behien baztanga (cowpox), pairatu ostean esneketariek ez zutela baztangarik izaten aspaldi zuen entzuna eta ondorioztatu zuen behien baztangak (variolae vaccinae izena eman zion, eta hortik datoz vaccine eta vacuna hitzak) baztangatik babesten zuela. Ez hori bakarrik, babes metodo gisa pertsona batetik bestera pasa zitekeeneko hipotesia garatu zuen.

3. irudia: Baztangaren pustulen eboluzioaren ilustrazioak. Francisco Javier Balmisek itzulitako “Tratado histórico y práctico de la vacuna”.(Argazkia: Wellcome Library).

Eta bere hipotesia frogatzeko Sarah Nelms izeneko esneketariaren behi baztangaren zauri freskoetatik hartutako materia 8 urteko James Phipps umeari inokulatu zion 1796ko maiatzaren 14an. Sintoma arinekin gaixo egon zen umea hamar egun inguru, baina osatu egin zen. 1796ko uztailean umea baztangarekin inokulatu zuen. Ez zuen gaixotasunik garatu.

Aurkikuntza dokumentatzeko kasu gehiagorekin egin zituen ikerketak Jennerek, baina ez zuen behi-baztanga kasurik eskura. 1798ra arte. Behor batek zaldi baztanga garatu eta, jarraian, abeletxe horretako behiek izan zuten arte[1]

Esperimentuak egin eta An Inquiry into the Causes and Effects of the Variolae Vaccinae, a disease discovered in some of the western counties of England, particularly Gloucestershire and Known by the Name of Cow Pox liburuxka argitaratu zuen.

Akatsak eta polemikak izan ziren, baina 1800 urterako Britaina Handian zehar eta baita Europako herri gehienetan ere zabalduta zegoen txertoaren erabilera.

Europatik mundura

Alacanteko Francisco Javier Balmis doktore eta zirujauak Jenneren txertoaren jakitun izan zenean Carlos IV.a erregearen babesa eta diru laguntza lortu zituen Espainiar Inperioan txertaketa egiteko, nahiz eta txertoaren aurkako jarrerak egon, baita medikuen artean ere. Agian erregearen alabak baztangak jota hil zelako 1794an. Edozein dela arrazoia, erregearen babesa lortu zuen inperioko umeak txertatzeko.

Hartara, baztangaren aurkako txertoa Amerikara eta Filipinetara eramango zuen espedizioa prestatzen hasi zen Balmis. Espainiako itsasoaz haragoko lurraldeetara txertoa eramateko jarri zen abian “Txertoaren Errege Espedizio Filantropikoa” Balmis espedizioa izenez ere ezaguna.

Arazo bat zegoen, baina: garai hartan txertoaren seruma kontserbatzeko mediorik ez zegoen eta Amerikaraino eta Filipinetaraino bidaiak luzeegiak ziren txertoa egoera onean iristeko.

Balmisek berak proposatu zuen irtenbidea: in vivo giza garraioa. Txertatuta ez zegoen jende taldea baliatuko zuen txertoa batetik bestera pasatzeko portura iritsi arte. Pertsonak izango ziren txertoa, giza katea osatuz batetik bestera pasatuta.  

Hartara, hiru eta bederatzi urte bitarteko 22 umezurtz aukeratu zituen Balmisek. Umeak binaka inokulatzen zituzten behi baztangarekin eta gainerako umeengandik aldendu. Hamar egun pasata, agertutako garauetako likidoa hartu eta hurrengo bi umeak inokulatzen zituzten.

A Coruñatik atera eta Kanariar Uharteetara joan zen lehenengo eta behin 37 pertsonak osatutako espedizioa, haien artean 22 ume, Isabel Zendal umeen zaintzailea eta Francisco Javier Balmis medikua. Handik Puerto Ricora joan ziren, 1804an heldu zirelarik. Behin Amerikan ume gehiago bildu zituzten txerto-giza-katearekin jarraitu ahal izateko.

4. irudia: Balmis espedizioak egindako ibilbidea. (Argazkia: Ecelan-en iruditik eraldatua).

Baztangarik gabeko munduan jaio eta bizitakoentzat zaila izan daiteke gaixotasuna eta bere ondorioak dimentsionatzea. Antzina-antzinatik dago gizakien artean eta XX. mendean bakarrik 50 milioi hildako baino gehiago eragin zituen. Gaixotasuna pasa eta bizirik irauten zutenek marka izugarriak izaten zituzten, aurpegi eta besoetan, bereziki.

Covid-19ren aurkako txertoarekin gora eta behera gabiltzan honetan, txertoen aurkako mugimenduak dauden honetan, ez dago gaizki gogoratzea 1796ra arte txertoak ez zirela existitu ere egiten. Eta lehenengo txertoa asmatu eta zazpi urtera munduan zabaltzeko ahalegina egin zela.

[1] Egun, ez dago argi txertoa behi baztangatik ala zaldi baztangatik garatu zen, zenbait ikerketen arabera, txertoetako espeziea, vaccinia, eta behi baztangarena ezberdinak dira. Are gehiago, sekuentziazio genetikoak erakutsi du vacciniak eta zaldi baztangak %99.7an berdinak direla eta behi baztanga ahaide hurbila. Jennerek berak ere zalantzak izan zituen.

*Eta norbaitek jakin-mina balu: A Coruñatik abiatutako 22 umeetatik bat ere ez zen itzuli penintsulara: bat bidaian zehar hil zen eta gainerako 21ak hospizioan sartu eta adoptatuak izan ziren Mexikon, Susana Ramírezen arabera. Beste iturrien arabera, ezin da ziur jakin zer gertatu zen haiekin.

Bibliografia:

En el nombre de los Niños. Real Expedición Filantrópica de la Vacuna 1803-1806. AEP. 2003

History of vaccine development. Stanley A. Plotkin. 2011. Springer.

Abbas m. Behbehani. (1983). The Smallpox Story: Life and Death of an Old Disease. Microbiological reviews, dec. 1983, p. 455-509 vol. 47. no. 4 0146-0749/83/040455-55$02.00/0

Riedel S. (2005). Edward Jenner and the history of smallpox and vaccination. Proc (Bayl Univ Med Cent). 18(1):21-25. doi:10.1080/08998280.2005.11928028

Brinkmann, A., Souza, A.R.V., Esparza, J. et al. (2020) Re-assembly of nineteenth-century smallpox vaccine genomes reveals the contemporaneous use of horsepox and horsepox-related viruses in the USA. Genome Biol 21, 286. https://doi.org/10.1186/s13059-020-02202-0

Egileaz:

Ziortza Guezuraga (@zguer) kazetaria da eta Euskampus Fundazioko Kultura Zientifikoko eta Berrikuntza Unitateko zabalkunde digitaleko teknikaria.

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Joint European Torus. Fuente: EUROfusion

Una reacción de fusión nuclear consiste en la unión de dos núcleos ligeros para formar un núcleo más pesado. La reacción da como resultado energías de enlace por nucleón más altas cuando se combinan núcleos ligeros. Como consecuencia, se libera una gran cantidad de energía.

Las reacciones de fusión se han producido en el laboratorio mediante el bombardeo de dianas de materiales ligeros apropiados con, por ejemplo, deuterones de alta energía de un acelerador de partículas. En estas reacciones resultan núcleos que son más pesados que los núcleos de los «proyectiles» o de la diana; generalmente también se liberan partículas adicionales, así como energía. Algunos ejemplos típicos de estas reacciones de fusión, junto con la energía liberada en cada reacción, son los siguientes:

En la primera de las ecuaciones anteriores, el núcleo producto más pesado es un isótopo de hidrógeno, llamado tritio, con número de masa A=3. Se ha encontrado en pequeñas trazas en la naturaleza, es radiactivo, con un periodo de semidesintegración de aproximadamente 12 años, y se desintegra por emisión beta en helio-3, un isótopo de helio. Cuando se bombardea una diana de tritio con deuterones, se puede formar helio-4, como en la tercera ecuación anterior, liberando 17,6 MeV de energía. De esta energía, 14,1 MeV aparecen como energía cinética del neutrón y 3,5 MeV como energía cinética del núcleo producto.

Si bien la energía liberada en una sola fusión es menor que en una sola fisión, la energía liberada por unidad de masa es mucho mayor. Un simple cálculo lo ilustra: la masa de unos 50 átomos de helio es aproximadamente igual a la masa de un átomo de uranio; usando la tercera ecuación tenemos 50 x 17,6 MeV = 1040 MeV, en comparación con los 200 MeV de un fisión típica. De aquí que la fusión de tritio y deuterio ofrece la posibilidad de proporcionar grandes fuentes de energía, por ejemplo, en centrales eléctricas.

El deuterio se encuentra en el agua con una abundancia de aproximadamente una parte en siete mil átomos de hidrógeno y puede separarse del isótopo más ligero. Cuatro litros de agua contienen aproximadamente 0,13 g de deuterio. Si esta pequeña cantidad de deuterio pudiera reaccionar en condiciones apropiadas con tritio la producción de energía sería equivalente a la de aproximadamente 1.140 litros de gasolina. Se estima que la cantidad total de deuterio en los océanos es de aproximadamente 1017 kg, y su contenido energético sería de aproximadamente 1020 kW-año. Si el deuterio y el tritio pudieran usarse para producir energía, proporcionarían una enorme fuente de energía.

Por supuesto, existen algunos problemas no precisamente triviales que deben resolverse antes de que las reacciones de fusión puedan ser útiles como fuentes estables de energía. Los núcleos que reaccionan en los procesos de fusión están cargados positivamente y se repelen entre sí debido a la fuerza eléctrica repulsiva. Por lo tanto, es necesario hacer que los núcleos choquen con una velocidad relativa alta para vencer la fuerza repulsiva que tiende a mantenerlos separados. La interacción nuclear que mantiene unidos a los neutrones y protones en el núcleo es mucho más fuerte que la eléctrica, y a menudo se la llama fuerza nuclear fuerte, pero tiene un alcance muy corto. Su efecto se extiende solo unos 10-14 m, aproximadamente el tamaño de un núcleo. Por lo tanto, los núcleos que se pretende fusionar deben poder situarse a una distancia de ese orden de magnitud para que la fuerza nuclear atractiva supere a la repulsión eléctrica.

Los núcleos también deben estar confinados en una región del espacio donde puedan sufrir muchas colisiones sin que puedan escapar o ser absorbidos por las paredes que limitan la región, o perder energía por colisiones con demasiadas moléculas “más frías” (menos energéticas). Debe haber suficientes colisiones por unidad de tiempo para que la fusión pueda ocurrir a una velocidad que produzca más energía de la necesaria para provocar las colisiones. La combinación de estos requisitos significa que los núcleos deben estar contenidos a una temperatura del orden de 100 millones de grados.

A la temperatura requerida para la fusión, los átomos han perdido sus electrones, este estado de la materia en el que núcleos y los electrones están separados se llama plasma. Un plasma es un gas ionizado en el que las partículas cargadas positiva y negativamente se mueven libremente. Ninguna pared hecha de ningún material conocido puede contener un plasma caliente a 108K (¡la pared se vaporizaría instantáneamente! [1]). Pero la teoría nos dice que las partículas cargadas, y eso es lo que es un plasma, pueden contenerses en un campo magnético diseñado apropiadamente. El primer problema a resolver, por tanto, es contener el plasma de núcleos de deuterio y tritio en un campo magnético, mientras se aceleran los núcleos mediante un campo eléctrico hasta la energía cinética (o temperatura) requerida. El comportamiento de las partículas cargadas en un plasma es, digamos, complicado; hay muchos tipos de inestabilidades que hacen que el plasma sea difícil de contener adecuadamente y durante el tiempo suficiente.

Con todo hay proyectos de fusión muy avanzados. En diciembre de 2020 se iniciaron las pruebas con deuterio y tritio en el Joint European Torus, que es una réplica 1:10 de lo que será el primer reactor de fusión del mundo, el ITER.

Nota:

[1] Para los seguidores de Star Trek: eso es ficción. Por ejemplo, los reactores de fusión de Deep Space 9 usan deuterio como partículas de bombardeo, sí, pero las paredes están hechas de carbono, como que no. No parece ingenierilmente muy trabajado.

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

El artículo Fusión nuclear se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Juan Ignacio Pérez Iglesias

Birus bat kutsatutako organismoaren zeluletan sartzen denean, zelula horien makineria baliatzen du bere material genetikoa –DNA edo RNA– erreplikatu eta, horrela, han barruan bilduta dituen instrukzioei jarraituz, jatorrizkoaren milaka kopia sortzeko. Prozesu horretan akatsak –mutazioak– gerta daitezke, eta, hori dela eta, molekula hereditarioaren erreplika berrietako batzuk apur bat desberdinak izan daitezke jatorrizkoaren aldean. Era horretan, birusaren aldaera genetiko berri bat sortuko litzateke. Kasurik gutxienetan, mutazio horrek abantailaren bat ematen dio; adibidez, kutsatzeko gaitasuna areagotu dezake. Kasu horretan, aldaera berria bizkorrago hedatuko litzateke, eta aurretik zeudenak progresiboki ordezkatu, gehiengoa izatera iritsi arte. Nolanahi ere, gertakari epidemiko batean ohikoena da birus beraren aldaera desberdinak egotea, proportzio desberdinetan.

Ugaltzeko eta bere herentzia hurrengo belaunaldira transmititzeko gai diren izakien eboluzioa bultzatzen duen bi mekanismoetako bat da hautespen naturala; bestea jito genetikoa da, baina orain alde batera utz dezakegu hori. Aurreko paragrafoan ikusi dugu hautespen naturalak nola eragiten dion birus populazio bati, kutsatzeko gaitasun desberdina duten aldaerak sortzen direnean. Baina hori ez da haien jarduteko modu bakarra. Hainbat kasutan, ingurumen faktore baten eraginpean gertatzen da, eta faktore horrek aldaera genetiko batzuen bizirik irauteko eta ugaltzeko gaitasunari laguntzen die beste aldaera batzuekin konparatuta. Horrela, faboratuek ondorengo gehiago utziko dituzte, eta, horrenbestez, azkenean, haien ezaugarri genetikoak nagusi bihurtuko dira populazioan. Faktore horri presio selektiboa esaten diogu.

Irudia: 2017ko ikerketa baten emaitzen arabera, populazio patogenoek aldaera gutxiago eragiten dituzte txertoen aurkako erresistentzian antibiralen aurkako erresistentzian baino, eta hautespenak aukera gutxiago ditu aldaera horietan jarduteko. (Argazkia: Pete Linforth – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Antibiralek eta txertoek presio selektibo gisa jardun dezakete, birusei dagokienez. Era horretan jokatzen dute aldaera batzuen ugalketa eragozten edo zailtzen dutenean, baina ez beste batzuena. Kasu horretan, lehenengoak ezabatu edo gutxiengo bilakatuko lituzkete eta bigarrenei ugaltzeko aukera emango liekete. Hori gertatzen da birus baten aldaera batek erresistentzia duenean antibiral edo txerto baten ekintzaren aurrean.

Ez da zaila horrelako erresistentziak sortzea. Alde batetik, antibiralak ematen dira infekzioa jada gertatu denean eta organismo ostalarian milioika partikula biral daudenean. Horrelako egoera batean, milioika birus daude, potentzialki mutatu eta botikarekiko erresistente bihur daitezkeenak. Eta, bestalde, antibiral baten efektua (antibiotiko batek bakterioetan duena bezala) prozesu zelular bakar baten gaineko ekintzan oinarritzen da, eta ez da oso txikia izaten ekintza horrekiko erresistentea den aldaera genetiko bat sortzeko probabilitatea.

Txertoekin, zorionez, zertxobait desberdinak dira gauzak. Alde batetik, infekzio bat gertatu baino lehen ematen direlako; hori dela eta, sorrarazten dituzten defentsak jardun daitezke patogenoa organismoan ugaldu baino lehen, eta, horrela, milioika aldaera erresistente potentzial sortzea saihesten da patogenoak ugaltzen direnean. Eta, bestetik, txertoak antigorputz pilo bat sorrarazten duelako; antigorputz horiek jomuga desberdinak –epitopo deituak– izaten dituzte patogenoetan. Oso probabilitate txikia dago, mutazio bidez, epitopo guztiak aldatuko dituzten aldaera genetikoak sortu eta, horrela, antigorputzen eragina saihesteko, baina hori gertatzeko aukera egon badago.

Arestian adierazitakotik ondorioztatzen da garrantzitsua dela patogeno baten transmisioa saihestea, horrela ugaltzeko aukerak gutxitzen baitzaizkio. Era horretan, jende asko gaixotzea saihesteaz gain, patogeno horien ugalketa mugatzen denez, murriztu egiten da errazago transmititu daitezkeen edo txertoekiko erresistentziak izan ditzaketen aldaerak sortzeko probabilitatea.

Erreferentzia bibliografikoa:

Kennedy, David A.,Read, Andrew F. (2017). Why does drug resistance readily evolve but vaccine resistance does not? Proceedings of The Royal Society B, 284 (1851), 20162562. DOI: http://doi.org/10.1098/rspb.2016.2562

Egileaz:

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

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Manuel Peinado Lorca

El astromóvil de la misión Perseverance. Fuente:NASA Science

 

Cada treinta años, aproximadamente, Marte y la Tierra coinciden en aquellos puntos de sus órbitas respectivas en que estas se acercan más una a la otra. Cuando esto ocurre, como sucedió en 1877, Marte se halla a tan solo unos 56 millones de kilómetros de la Tierra, una magnífica oportunidad para que los astrónomos lo estudien minuciosamente. Es lo que se dispuso a hacer aquel año el italiano Giovanni Schiaparelli, aunque su exceso de celo y el afán de pasar a la posteridad hicieron que se le fuera las manos.

Schiaparelli creyó observar unas líneas finas que corrían desde los polos al ecuador marciano, a las que bautizó como “canali”, porque lo que el astrónomo italiano quería señalar era la apariencia de un sistema irrigador de los canali, que funcionarían a modo de acueductos o acequias extraterrestres.

El mapa de Marte publicado por Giovanni Schiaparelli en 1888. Fuente: Meyers Konversations-Lexikon

Que se relacionase a los canales de Marte con obras civilizadas fue una predecible consecuencia del momento tecnológico que se vivía, porque por aquel entonces se estaban abriendo gigantescos canales para la navegación en todo el mundo, entre otros los de Suez y Panamá. Su magnitud ciclópea tenía pasmado al personal.

El asunto de los canales despertó la calenturienta imaginación de mucha gente, entre otros del millonario norteamericano Percival Lowell, tan entusiasmado con la idea de una civilización marciana que en 1894 construyó, a sus expensas, su propio, moderno y costosísimo observatorio en Flagstaff, Arizona. Allí sigue hoy, funcionando perfectamente.

Telescopio Clark del Observatorio Lowell, en Mars Hill, Flagstaff, Arizona, Estados Unidos. Fuente:
Wikimedia Commons

Dedicado en cuerpo y alma a la astronomía, Lowell gastó gran parte de su tiempo y buena parte de su fortuna persiguiendo la existencia de civilizaciones inteligentes en Marte, una obsesión muy embarazosa para su aristocrática familia bostoniana.

Después de cuatro años de inútiles observaciones astronómicas, la literatura le envió un balón de oxígeno: en 1898 H. G. Wells publicó su memorable novela La guerra de los mundos, inmediatamente convertida en un superventas literario. Cuarenta años después, el 30 de octubre de 1938, Orson Welles lo convertiría en la emisión radiofónica más famosa de todos los tiempos.

Una sabia civilización marciana

Como le sucedió a Alonso Quijano con los libros de caballerías, lecturas como esa y otras relacionadas habían convencido a Lowell no solo de que había vida en Marte, sino que, además, era vida inteligente. Una sabia y antigua civilización había construido esos canales para drenar agua de los helados casquetes polares y abastecer así a las sedientas y desesperadas ciudades edificadas en la zona ecuatorial de un planeta que se estaba desertizando.

La prensa vino en su ayuda. El 27 de agosto de 1911 la sección “Maravillas del cielo” del prestigioso New York Times abrió con un gran titular:

«Los marcianos han construido dos inmensos canales en dos años. Estos vastos trabajos de ingeniería han sido llevados a cabo en un tiempo increíblemente corto por nuestros vecinos planetarios».

La creativa información continuaba:

«[Los canales] son tan grandes que, a su lado, el Cañón del Colorado sería una nimiedad».

Así llegó el gran momento mediático de Lowell y la popularidad de sus tres libros sobre Marte que hasta entonces habían pasado inadvertidos para el gran público.

Portada del 27 de agosto de 1911 de la sección Maravillas del cielo del New York Times.

La ciencia arruina la fiesta

Tras los avances de la Era Espacial en la segunda mitad del siglo XX, y después de que las investigaciones de Kuiper demostraran que la atmósfera de Marte era una mortífera mezcla gaseosa, cualquier posibilidad de vida que fuera más allá de las formas microbianas más simples quedó desvanecida.

A la pregunta de si es posible que ahora mismo haya algún tipo de vida en Marte, la Nasa afirmó hace ya tiempo que no: en 1976, la agencia espacial puso las naves robot conocidas como Viking en el planeta rojo, y tras estudiar durante cuatro y seis años, respectivamente, el suelo marciano en busca de bacterias, los resultados fueron decepcionantes.

El mundo más parecido a la Tierra del que tenemos pruebas no albergaba rastros orgánicos.

Más de treinta años después de las Viking, la sonda Phoenix se posó en las gélidas superficies del norte marciano el 26 de mayo de 2008. Las impresionantes imágenes del amartizaje, televisadas en directo a todo el mundo, quedaron mediáticamente tapadas por la casi simultánea aparición del número de 30 de mayo de la revista Science.

En poco más de dos páginas de esa prestigiosa revista científica, se descartaba la posibilidad de que hubiera existido vida marciana: el líquido imprescindible para sostener la vida, el agua, sobre cuya existencia se habrían centrado las expectativas de vida en Marte hace cientos de millones de años, era una salmuera hipersalina, un caldo absolutamente incapaz de albergar el origen de formas de vida similares a las terrestres.

El exceso de sal es mortal para la vida microbiana, algo que saben los hombres desde muy antiguo: el mismo efecto que conservaba el pescado antes de la invención de los modernos congeladores o que cura los deliciosos jamones conservando los perniles en salmuera, provocando con ello su deshidratación y evitando de paso las infecciones microbianas, habría impedido también que surgieran microbios precursores de formas de vida más evolucionadas y complejas en el planeta rojo. Al menos, tal y como las concebimos por nuestra experiencia terrícola.

En diciembre de 2016, la NASA publicó las imágenes y la información recabada por el astromóvil de exploración marciana transportado por Curiosity, la misión que aterrizó en el cráter Gale el 6 de agosto de 2012. Por primera vez, en la ladera del cráter se encontró boro, un elemento que puede ser un remoto indicio de que en Marte hubo agua con las condiciones necesarias para albergar vida.

Animados por las novedades y para que no perdieran la esperanza los nostálgicos, un estudio publicado en 2019 afirmaba haber hallado indicios de material orgánico en un meteorito marciano encontrado a fines de los años setenta en las colinas Allan, en la Antártida. ¿Indicios de vida marciana en un meteorito? Los antecedentes no ayudaban.

En diciembre de 1984 una expedición del Smithsonian Museum había descubierto en el mismo lugar otro trozo del mismo meteorito. Aunque durante años se especuló con que algunas de las huellas grabadas en ese trozo de diogenita se debían a la acción de seres vivos de origen marciano, un estudio publicado en 2014 descartó que las huellas correspondieran a actividades orgánicas y, además, que la muestra se había contaminado en la Tierra por el hielo antártico en el que permaneció atrapada durante milenios.

El astromóvil de la Perseverance aterriza en la superficie del cráter Jezero en Marte. Fuente: NASA-Caltech

La Nasa persevera en su búsqueda de vida

El pasado 18 de febrero, después de un viaje de casi siete meses y 470 millones de km a través del espacio, se posó en Marte el Perseverance, la sonda robótica de la Misión Mars 2020, cuyo primer objetivo es buscar rastros de vida.

Nadie espera encontrar microorganismos vivos. Sería un acontecimiento de proporciones históricas. Tardaremos años en saber los resultados. Parte de las muestras que recoja el Perseverance tendrán que analizarse en la Tierra. Eso ocurrirá, como pronto, hacia 2028 o 2029, cuando otra nave las recoja y regrese con ellas.

El principio de que anuncios extraordinarios requieren pruebas extraordinarias es más válido que nunca. Pero con pruebas o sin ellas, los lectores de Ray Bradbury esperamos ansiosamente poder leer una nueva y definitiva entrega de las descripciones poéticas y melancólicas de Marte y los marcianos que encierran sus Crónicas Marcianas.

Sobre el autor: Manuel Peinado Lorca es catedrático de universidad en el Departamento de Ciencias de la Vida e Investigador del Instituto Franklin de Estudios Norteamericanos, Universidad de Alcalá

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

El artículo La improbable vida marciana se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Uxune Martinez

Martek gure jakin-mina eta arreta bereganatu ditu aspalditik. Perseverance ibilgailuaren bidaia dela eta planeta gorriak berriz liluratu gaitu. Aterpe duen Marteko bazterrak miatuz, bertan bizitzarik egon ote den ikertuko du esploratzaile robotiko bitxiak. Ez dakigu haren arrastorik aurkituko duen baina topatuko ote ditu Giovanni Schiaparelli astronomoak XIX. mendean behatu zituen Marteko kanalak? 

1. irudia: Perseverance ibilgailuak Marteko gainazalean hartutako irudia. (Argazkia: NASA/JPL-Caltech/MSSS/ASU)

Giovanni Virginio Schiaparelli 1835ean jaio zen Italian. Arkitektura eta ingeniaritza ikasi zituen arren, astronomia zen benetan interesatzen zitzaiona. Denborarekin lan garrantzitsu ugari gauzatu zituen astronomia arloan baina bere ospea Marteko kanalei esker lortu zuen.

Schiaparellik Europako behatokirik onenak bisitatu zituen ikasteko. Besteak beste, Johann Encke aditu alemanaren alboan jardun zuen behaketak egiten. Apurka toki bat egin zuen astronomiaren munduan eta 1864an Milango Brera behatokiaren zuzendari izendatu zuten. 1877. urtean Brerako behatokian egin zituen Schiaparellik Marteko kanalen lehen behaketak, Marteren oposizioan. Behaketaren oharretan eta marrazkietan Schiaparellik Marteren gainazaleko “kanalen” sare oso bat deskribatu zuen.

Egia esan, Schiaparelliren behaketak ez ziren oso zehatzak eta finak izan, begiek estruktura bat ikusten zutela uste zuen lekuetan, haren buruak hutsuneak osatzen zituen, eta ilusio optiko hartatik jaio ziren kanal ospetsuak. Hala ere, kanalak ez ziren gauza berria, Angelo Secchi astronomo italiarrak izendatu baitzituen 1858an. Angelo Secchik “canale” hitza erabili zuen, “canali”-ren singularra, Marteren behaketa batzuetan antzeman zuen orban bat izendatzeko. Beraz, Secchik ez zuen kanal hitza erabili “artifiziala” zen zerbaiti izena emateko.

Schiaparelliren lana ez zen oso urrutira iritsi. Emaitzak Atti dell’Accademia dei Lincei aldizkarian argitaratu ziren arren 1878tik 1910era, bere lagun astronomo hurbilenek eta beste gutxik ezagutzen zuten soilik. Urte batzuk beranduago, patuak oihartzuna eman zion apur batzuk bakarrik ezagutzen zuten lanari. Izan ere, ingelesera itzuli zen bere testuetako bat eta bertan hamaika begi-ninien interesa piztu zuen mapa martetar bat argitaratu zen. Mapan izen mitologikoak zituzten lerroak agertzen ziren marraztuak eta hauek “kanalak” omen ziren. Jatorrizkoan, Schiaparellik “canali” hitz italiarraren bidez Marteren gainean behatu zituen lerro lausoak, naturalak izan zitezkeenak, deskribatzen zituen. Hau da, arro natural lerrozuzenak. Baina ingelesez, aldiz, itzultzaileak “canali” “canals” bihurtu zuen, jatorri artifizialeko zerbaitetan bihurtuz (egitura artifizial bat).

 

2. irudia: Marteko marrazkiak, 1888ko maiatzean eta ekainean Giovanni Schiaparelli astronomoak egindako behaketetan oinarrituak.  (Iturria: Cuaderno de Cultura Científica)

Schiaparelliren testua ingelesera oker itzultzeak zientzia-fikziozko istorio bat zabaldu zuen: Marten zibilizazio martetar batek sortutako zenbait kanal artifizial zeudela. Ideia horrekin bat egin zuen, esaterako, Percival Lowell astronomoak. Honen aurrean makina bat adituk adierazi zuten hori guztia behaketa-akats baten ondorio zela eta, baita, itzulpenarena. Hala ere, sasoiko prentsan eta herritarren artean martetarrek egindako obra hidrauliko handien eta beraien balizko inbasioaren ideia ezker eta eskuin zabaldu zen.

Percival Lowell astronomoak urte askoan berretsi zuen Marten kanalak zeudela. Neurri batean, baieztapen hau Schiaparelli beraren oharrei zor zitzaien; izan ere, 1881 eta 1882 urteen artean astronomo italiarrak egindako behaketak jaso zituenean, Marteko kanal asko lerro bikoitzez osatuta zeudela idatzi zuen. Horri gehitu behar zaio, Suez eta Panamako kanalen obrak pil-pilean zeudela garai hartan eta sarritan agertzen zirela prentsan ingeniaritzako lan haiek. Ondorioz, Marten ikusitako lerroak planeta gorriko poloetatik ekuatorera ura eramateko egindako egitura artifizialak zirela sinesten zuten askok eta, honek frogatzen omen zuen, martetarrak zeudela bertan.

Marteko kanalen ideiak “kutsatze-efektua” izan zuen eta erraz zabaldu zen. Adibidez, Henri Joseph Anastase Perrotin astronomo frantsesak, zenbait asteroide aurkitu zituenak, adierazi zuen Nizako behatokitik gauza zoragarri bat ikusi zuela ere Marten, kontinente bat. Schiaparellik bere mapetan Libia izeneko kontinente bat marraztu zuen eta Perrotinek horrela baieztatu zuen benetakoa zela, ez ilusio bat. Beste astronomo batzuek gezurtatu bazuten ere, Perrotinen behaketek berpiztu zuten denboraldi batez ezkutuan egon zen kontinente hura. Zelan zen posible kontinentea berriz ikustea? Erantzun sinplea eman zuen Perrotinek, Libia ozeanoz inguratua zegoen eta ordura arte ez zen ikusi Marteko poloetatik ura garraiatzen zuten kanalek gainezka egin eta kontinentea urpetu zutelako.

Astronomoek jarraitu zuten Marteren lurrazala behatu eta aztertzen. Askok ez zuten ezer ikusterik lortu, beste batzuek, ordea, marrak eta orbanak sumatzen zituzten. Bazeuden ere denetarik ikusteko gai zirenak: kanalak, lerro bikoitzak, urte-sasoiei dagozkien koloreen aldaketak (landarediaren presentzia adierazten zuelarik) edo hazi eta txikitzen ziren lakuak ere.

XX. mendea aurrera joan ahala, aldiz, argi geratu zen guztia ilusio optiko baten ondorio zela, baina Martetik zehar ustez ura zeramaten ubide haien mitoak denbora behar izan zuen lausotzeko eta albo batean ahaztuta gelditzeko.

Egileaz:

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

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Foto: Cristian Newman / Unsplash

La revista The Lancet, publicó en 2017 un informe titulado Dementia prevention, intervention and care (“Prevención, intervención y cuidado de la demencia”). Identificaba los siguientes nueve factores de riesgo para las demencias: escasa educación, pérdida auditiva, consumo de tabaco, obesidad, depresión, inactividad física, diabetes y escasas relaciones sociales.

En el informe, con el mismo título, publicado el año pasado se han añadido tres factores de riesgo adicionales: consumo de alcohol excesivo, lesiones encefálicas traumáticas y contaminación atmosférica. Considerados en conjunto los doce factores de riesgo, dan cuenta de aproximadamente el 40% de las demencias diagnosticadas en el mundo, demencias que, en teoría, podrían prevenirse o retrasarse. Según los autores hay un gran potencial para la prevención, sobre todo en los países de medio y bajo nivel económico, que es en los que más demencias hay.

El informe introduce una dimensión temporal muy interesante para dar cuenta del modo secuencial en el que actúan los factores de riesgo a lo largo de la vida. Y es un aspecto importante porque, dependiendo de la posición de cada factor en esa secuencia, las posibles medidas preventivas han de tomarse en diferentes etapas de la vida.

Contra el déficit educativo, factor al que se atribuye un 7% de las demencias, ha de actuarse en los primeros años, porque afecta a la reserva cognitiva de las personas, que es, por así decir, la inversión en capacidad cognitiva y conocimiento del que pueden hacer uso. Cuanto mayor es esa reserva, más tiempo se puede mantener una persona a salvo de los efectos de las demencias.

En edades intermedias adquieren importancia los factores de riesgo que están en la génesis de patologías neuronales que pueden desembocar en demencia más adelante. Por esa razón debe recomendarse el uso de audífonos para que quienes lo necesiten puedan mantener niveles aceptables de audición; al déficit auditivo se le atribuye un riesgo del 8%. También deben tomarse medidas que minimicen las lesiones encefálicas (3% del riesgo), que ayuden a mantener la presión arterial por debajo de los valores recomendados (2%), que reduzcan el consumo de alcohol (1%) y que prevengan o combatan la obesidad (1%).

Otros factores, aunque de origen anterior, inciden en mayor medida en las etapas últimas de la vida. El tabaquismo (5% del riesgo) no se adquiere a edades avanzadas, pero es entonces cuando más daño causa, por lo que es también cuando se debe evitar su incidencia; a estos efectos, nunca es tarde para dejar de fumar. El 2% de las demencias se asocia a la inactividad física, factor que también suele tener origen en etapas anteriores de la vida, aunque se acentúe con la edad. Por ello, es recomendable promover el ejercicio físico porque tiene efectos protectores, debidos, posiblemente, a que previene la obesidad, la diabetes (1% del riesgo) y la hipertensión. También la contaminación atmosférica (2%) ejerce sus efectos negativos durante etapas anteriores, pero es durante los últimos años cuando son más susceptibles de provocar demencias.

La depresión, vinculada al 4% de las demencias, es un factor problemático, porque no está clara la dirección de la relación causal; en todo caso, dado que sus posibles consecuencias negativas se producen durante la vejez, conviene ser tratada, incluso aunque tenga origen en una etapa anterior. El aislamiento social también es un factor característico de edades avanzadas y a él se atribuye otro 4% del riesgo.

Decimos que más vale prevenir que curar porque no hay mejor remedio que la prevención. Pero dado que ni siquiera pueden ser curadas, para las demencias no hay alternativa a la prevención.

Fuente: Gill Livingston et al (2020): “Dementia prevention, intervention, and care: 2020 report of the Lancet Commission”. The Lancet Commissions| Volume 396, ISSUE 10248, P413-446.

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 Más vale prevenir las demencias, porque no se pueden curar se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Uxue Razkin

 

Osasuna

Txertoei buruz hausnartzeko aukera eman digu Gorka Orive zientzialariak Berriako artikulu honen bitartez. COVID-19aren aurkako txerto eraginkor eta seguruak izatea zorte handia dela dio eta gaineratzen du bi plataformatako —ARNm teknologia eta bektore biralen teknologia— hiru txerto izateko aukerari esker, herritar multzo bat txertatu ahal izan dela.

Txertoei jarraiki, Israelgo Sheba osasun zentroko ikerketa baten arabera, birusaren kontrako Pfizer txertoaren dosi bakarra aski da gaitzaren kontra %85eko eraginkortasunez eragiteko. Berriak kontatu digu.

Ia urtebete igaro da pandemia hasi zenetik eta oraindik birus honi buruz galdera asko ditugu erantzun gabe. Adibidez, ez dago oso argi zenbat birus kantitate sartu behar den pertsona bakoitzaren barruan infekzioa hasteko. Birusaren dosia ezagutzea falta zaigu, alegia. Horren harira, badirudi Erresuma Batuan COVID-19 Human Challenge proiektua hori jakiteko bidean dagoela. Berrian informazio guztia.

Osasun krisiak eragin du eztabaida bioetikoa ere . Txertaketa kanpaina eta immunitatea erdigunera ekarri du “Auzi etikoak COVID-19aren pandemiaren aurrean: txertaketa eta osasun pasaporteak” solasaldian Ikerbasquek. Bertan, Federico De Montalvo Espainiako Bioetika Batzordeko lehendakaria eta Iñigo De Miguel Ikerbasqueko kide eta bioetikan aditua izan ziren hizlari. Berriak bildu ditu euren hitzak.

Genetika

Ziklidoak ezagutzeko aukera paregabea eskaini digu Koldo Garciak. Arrain-talde oso bitxia da. Testu honetan zehazki ziklidoen eboluzioari eta gene-mekanismoei erreparatu die, lan berri batek aldaketa ebolutibo horiek aztertu dituela aprobetxatuz. Ez galdu azalpena!

Biologia

Organismoa atsedenean dagoenenean duen energia-gastua da artikulu honetan azaltzen digutena. Bihotza, giltzurrunak, gibela, entzefaloa, muskulatura… Ezagutu nahi duzue bakoitzaren gastu energetikoa? Oso interesgarria artikulua, ez galdu!

Albiste hau bitxia bezain interesgarria da: Hawaiiko bi uhartetan, kilkerrak mutu geratu dira. Testuan azaltzen digute, 2006an argitaratutako ikerketaren arabera, Kauaiko kilkerren %90 mutu geratu direla 5 urte baino gutxiagotan. Kontua da ez dela kilkerrek abesteari utzi diotela, baizik eta abesteko egiturak galdu dituztela.

Ez dago desberdintasun esanguratsurik emakumeen eta gizonen garunen artean, Rosalind Franklin Unibertsitateko (AEB) zientzialariek ondorioztatu dutenez. Elhuyar aldizkariak kontatu dizkigu ikerketa honen nondik norakoak. Esaterako, tamaina da garunean ikusi duten desberdintasun bakarrenetakoa.

Arkeologia

Itsas-kurkuilu baten maskorra duela 17.000 urte soinu-tresna gisa erabili zutela ondorioztatu dute Tolosako Unibertsitateko ikertzaile batzuek. Elhuyar aldizkariak azaltzen digu Magdaleniar aldikoa dela, Goi Paleolitokoa, eta ezagutzen den gisa horretako tresnarik zaharrena litzatekeela.

Hizkuntzalaritza

Dependentzia Unibertsalen eredura egokitutako zuhaitz-bankua aurkeztu digute testu honetan. Alegia, bertan azaltzen da egokitzapen-lan hori nola gauza den. Gainera, jatorrizko zuhaitza-bankuarekin alderatuz, antzekotasunak eta desberdintasunak azaltzen dira.

Emakumeak zientzian

Berriki publikatu du Egoitz Etxebeste kazetari eta biologoak Zientziaren izarrak. Emakumeak, itzaletik argira liburua. Bertan, hemeretzi emakume zientzialariren istorioak bildu ditu. Horren inguruan hitz egin digu Berriak egin dion elkarrizketa honetan.

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

Egileaz:

Uxue Razkin (@UxueRazkin) kazetaria da.

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Shin Godzilla. Fuente: Noger Chen / Wikimedia Commons

Es muy humano eso de inventarse criaturas fantásticas para explicar cosas reales pero extraordinarias como terremotos o tsunamis. Blanca Martínez nos trae en esta charla una buena colección de cosas que no son dinosaurios radioactivos pero que sí salen en películas y que generan fenómenos naturales perfectamente explicables por la geología.

Blanca Martínez García es licenciada y doctora en Geología por la Universidad del País Vasco, siendo especialista en reconstrucciones paleoambientales, paleoecología y paleoceanografía (varios resultados de sus investigaciones han sido recogidos en el Cuaderno de Cultura Científica: 1, 2) . Actualmente es miembro activo de la Sociedad de Ciencias Aranzadi, vocal de la Sociedad Geológica de España y una de las coordinadoras de la Comisión Mujeres y Geología de la Sociedad Geológica de España.



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

El artículo Blanca Martínez García – Naukas Bilbao 2019: Godzilla, king of the geologists se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Zientziateka: Blanca Mª Martínez García – La geología fantástica de Verne, Poe y H.P. Lovecraft
2. Blanca Martínez: “Los geólogos le tenemos mucho cariño a Godzilla”
3. Alfredo García – Naukas Bilbao 2019: Derribando mitos sobre la energía nuclear

Gure hesteetako mikroorganismoen efektuak ezagunak dira. Baina badirudi haien eragina uste baino handiagoa dela. Jakin da sistema immunearen zelulak lehenengo hestean entrenatzen direla eta gero entzefalora doazela. Your gut might protect your brain from infection por Rosa García-Verdugorena.

Prognosi oso txarra duten minbizia dira gliomak. Zelula glialen mutazioetatik sortzen direlako dute izen hori. Tumore hauetan eskala ezberdinetan zer nolako faktoreek parte hartzen duten jakiteko aukera ematen dute BCAMen garatutako hainbat eredu: Multiscale mathematical models for glioma progression.

Zementuaren produkzioak sortzen du jatorri antropogenikoko karbono dioxidoaren %7. Zifra hau murriztea ez da dirudien bezain erraza. Zementuaren kimika aldatzea da bideetako bat. DIPCren Concrete production sustainability: the case for belite cements

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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Annick Laruelle

Campaña contra el gerrymandering en el estado Michigan (EE.UU.) en 2018. Fuente: Shutterstock / Susan Montgomery

 

Para muchos estados, la representación en el congreso tiene que ser geográfica e igualitaria. El objetivo geográfico se obtiene dividiendo el país en circunscripciones electorales. Tradicionalmente hay dos formas de conseguir el objetivo igualitario. En los sistemas proporcionales cada circunscripción tiene un número de representantes que depende de su población. En los sistemas mayoritarios las circunscripciones tienen poblaciones parecidas y cada una de ellas tiene un único representante.

Cada diez años, se realiza el censo de la población en EEUU. El último fue en 2020. Éste va a determinar el número de escaños que tendrá cada estado en la Cámara de los Representantes hasta 2030. Según las primeras estimaciones unos 17 estados podrían ver su número de escaños afectado, lo que modificará el reparto de poder entre los estados.

Los datos del censo sirven también para garantizar que todas las circunscripciones electorales de un estado tengan poblaciones parecidas. En 2021 las fronteras de las circunscripciones se modificarán para satisfacer este objetivo. El diseño no es neutral, puede determinar el resultado electoral. Sin embargo, el dibujo de las fronteras está generalmente en manos del poder legislativo.

El gerrymandering dibuja las fronteras para favorecer a un grupo de la población o a un partido. El origen del nombre se remonta a 1812 cuando una circunscripción que diseñó el gobernador E. Gerry se caricaturizó como una salamandra (“salamander”).

Fuente: National Museum of American History / Smithsonian

Los dos lemas del gerrymandering son “dispersión y concentración” (“CRACK and PACK”). Una técnica consiste en dispersar los votos de la oposición para dejarla en minoría en el mayor número de circunscripciones posible. Otra técnica consiste en concentrar los votos de la oposición en un pequeño número de circunscripciones donde la oposición gana con una amplia mayoría. Si las técnicas son muy antiguas, los métodos informáticos son cada vez más sofisticados y la información sobre los electores más extensa.

En 2010 un comité republicano creó el proyecto REDMAP para ayudar a redibujar las circunscripciones después del censo de 2010. Thomas Hofeller, uno los estrategas del proyecto, afirmó en una conferencia que este proceso era una elección a la inversa, en el sentido que permitía a los políticos elegir a sus votantes.

La efectividad del proyecto se puede ilustrar en el estado de Carolina del Norte.

Las 13 circunscripciones dibujadas después del censo de 2010 son muy poco compactas, en particular las con números 1, 4 y 12. En estas tres circunscripciones los demócratas ganaron las elecciones de 2012 y 2014 con porcentajes de votos superior al 70%. Los republicanos ganaron las elecciones en todos las otras circunscripciones (salvo una en 2012) pero con pequeños márgenes.

Mapa electoral de Carolina del Norte (elecciones 2012 y 2014). Fuente: North Carolina General Assembly

Al nivel global del estado, el partido demócrata consiguió menos de 31% de los escaños (4 de 13) en 2012, aunque recibió casi 51% de los votos. En 2014, obtuvo 44% de los votos, que se tradujeron en 23% de los escaños (3 de 13). En 2016, el tribunal supremo federal declaró el mapa anticonstitucional por gerrymandering de tipo racial. El poder legislativo tuvo que modificarlo.

Mapa electoral de Carolina del Norte (elecciones 2016 y 2018). Fuente: North Carolina General Assembly

En 2016 y 2018 el partido demócrata obtuvo de nuevo 23% de los escaños a pesar de haber obtenido en ambas elecciones más de 46% de los votos. En 2019 un tribunal estatal reconoció el carácter partidista del mapa electoral modificado. Una vez más el poder legislativo tuvo que redibujar las 13 circunscripciones.

Mapa electoral de Carolina del Norte (eleccion de 2020). Fuente: North Carolina General Assembly

En 2020 la diferencia entre porcentajes de votos y porcentaje de escaños se redujo: los demócratas obtuvieron casi 50% de los votos y 38% de los escaños (5 de 13). El censo realizado en 2020 modificará de nuevo el mapa, en principio con una circunscripción adicional.

Los republicanos no son los únicos que practican el gerrymandering. En 2019 se intentó conseguir la inconstitucionalidad del mapa electoral de Maryland (dibujado por los demócratas). Hasta la fecha los tribunales federales se han negado a condenar el gerrymandering de tipo partidista.

Demostrar la existencia de gerrymandering no es siempre una tarea fácil. No es suficiente constatar que el porcentaje de votos no coincide con el porcentaje de escaños. A veces es la geografía la que genera diferencias entre votos y escaños.

En un artículo reciente investigadores de la universidad de Duke analizaron los mapas electorales de Carolina del Norte. Dibujaron de manera aleatoria más de 66 000 mapas alternativos. Calcularon las distribuciones de escaños que se habrían obtenido con esos mapas. Las distribuciones de escaños obtenidas en las elecciones de 2012 y 2014 ocurren con una frecuencia inferior a 1% con los mapas alternativos, es decir son muy poco probables.

Además mostraron que pequeños cambios en las fronteras de las circunscripciones demócratas habrían modificado de manera sustancial los resultados. Concluyeron la existencia de gerrymandering. Sin embargo, admitieron que la geografía del estado es más favorable a los republicanos que a los demócratas.

Los objetivos de representación geográfica y representación igualitaria son difícilmente compatibles. Quizás es el momento de replantearse la importancia de la representación geográfica en comparación con el objetivo de tratamiento igual para todos los votantes.

Sobre la autora: Annick Laruelle es profesora IKERBASQUE en el Departamento de Análisis Económico de la Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea

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

El artículo Gerrymandering: cuando los políticos eligen a sus votantes se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Lo que la búsqueda de inteligencia extraterrestre nos enseña para entender la pandemia
2. Políticos y científicos
3. Cuando sí es lupus

1 motako diabetesa gaixotasun konplexua da bere garapenean faktore genetikoak eta ingurune-faktoreak parte hartzen dutelako. Genetikaren aldetik, adibidez, gene asko partaide dira haren sorreran. Horregatik, oso garrantzitsua da gene horien identifikazioa.

Diabetes mota honetan eragiten duten geneen ikerketak, batez ere gaitzaren diagnostikoan laguntzen du. Hau da, gaixotasunean parte hartzen duten geneak ezagutuz eta pertsonetan dituzten aldaerak ikertuz posible izango litzateke jakitea pertsona batek etorkizunean 1 motako diabetesa pairatzeko duen arriskua.

Gene karakterizazioan eta azterketan lan egiten du Izortze Santinek, UPV/EHUko Biokimika eta Biologia Molekularreko Departamentuko ikertzaileak. Lan hau Biocruces Bizkaia –  Bizkaiko Osasun Ikerketarako Institutuan gauzatzen du, Ainara Castellanosekin zuzentzen duen FUNctional genetics of IMMUNE disorders ikertaldean. Berarekin bildu gara hobeto ezagutzeko haren ikerketan erronkak gizartean eta osasunean.

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

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Alfonso Blázquez Castro

Distintos niveles de ROS (color rojo) en células humanas en cultivo. Fuente: Alfonso Blázquez Castro

 

La virtud fue definida como “el punto medio entre dos vicios” hace más de dos mil años, por Aristóteles. Siglos después, Paracelso establecía que no existían venenos, sino concentraciones dañinas de todas las sustancias.

Estas dos reflexiones son perfectamente aplicables al papel del oxígeno en la biología celular, que ha pasado por distintas etapas en relación a su “bondad” o “maldad”. En un primer momento se observó que el oxígeno es imprescindible para sostener la vida tal y como la conocemos. Sin embargo, en la primera mitad del siglo XX se confirmó que el oxígeno daba lugar a una serie de alteraciones dañinas en las células a largo plazo.

Nacía así el concepto de radicales libres o “teoría de los radicales”, que achacaba a estos compuestos derivados del uso oxígeno el origen de muchos procesos negativos para la vida, como el envejecimiento, el cáncer y otras muchas enfermedades.

En los inicios del siglo XXI se ha empezado a entender mejor el papel de estos “radicales”. Los científicos que nos dedicamos a su estudio estamos encontrando “la virtud entre dos vicios” en relación con ellos. Aunque ahora los llamamos, más correctamente, especies reactivas de oxígeno (ROS, por sus siglas en inglés).

¿Qué son las Especies Reactivas de Oxígeno?

Son un conjunto de compuestos químicos que contienen oxígeno en su fórmula y una mayor o menor reactividad química y capacidad de oxidar. Las más conocidas son el superóxido (O2–), el peróxido de hidrógeno (H2O2, a menudo llamada “agua oxigenada”) y el radical hidroxilo (· OH).

Desde hace muchas décadas se sabe que estas ROS son el resultado inevitable de la respiración en las células. Podría decirse que son como el “humo” del tubo de escape del “motor celular”. A lo largo de los años esta contaminación provoca un daño en nuestras células. Las células pueden anular el daño de las ROS usando compuestos que llamamos reductores, que permiten mantener un equilibrio entre el daño y la salud celular.

Pero lo realmente interesante es que ahora sabemos que las células también producen ROS de manera intencionada. En este caso funcionan como “mensajeros” que llevan mensajes de una parte a otra de la célula, o entre distintas células del cuerpo. Por ejemplo, dependiendo del momento del ciclo celular, más cerca o lejos de dividirse, las células muestran niveles internos de ROS distintos.

Históricamente, la fuente principal de ROS han sido las mitocondrias. Estas estructuras producen la mayor parte de la energía de la célula. Actualmente siguen siendo una fuente muy importante de ROS, pero el giro interesante es que sabemos que muchas de esas ROS se producen a propósito en las mitocondrias y no como resultado de la “mala combustión” que mencionábamos antes.

En paralelo, se ha probado que existen mecanismos alternativos, también bajo un fuerte control celular, para producir ROS cuando son necesarias en otras partes de la célula, como la membrana, el retículo endoplasmático o el medio exterior. Estos mecanismos se basan en proteínas cuya función es la producción de ROS.

Al mismo tiempo, las células producen en todo momento esos compuestos reductores que controlan la acción de las ROS. De esta manera, son capaces de regular de manera muy precisa el dónde y el cuánto de los mensajes que usan ROS como señales.

El mecanismo de señalización de las ROS

Al final, lo que parece indiscutible es que los niveles de ROS no deben ser ni muy altos, ya que provocan daños y “oxidan” la célula, ni muy bajos, ya que no podrían actuar como mensajeros.

En el siguiente esquema se plasma de manera sencilla esta idea. Existe un rango de niveles de ROS que son óptimos para su función celular. Demasiado altos o demasiado bajos, y se echa a perder su utilidad. Existe un punto intermedio adecuado entre dos extremos indeseables.

Los niveles de ROS no deben ser ni muy altos, ya que provocan daños a la célula, ni muy bajos, ya que no podrían actuar como mensajeros. Fuente: Alfonso Blázquez Castro

Pero, ¿cómo pueden las ROS actuar de mensajeros dada su reactividad? La respuesta se encuentra en las proteínas, las máquinas microscópicas que llevan a cabo el metabolismo celular. Algunas proteínas tienen partes que son especialmente sensibles a la oxidación de las ROS. En las concentraciones adecuadas, estas zonas se oxidan y cambian la estructura de la proteína.

Igual que ocurre con un interruptor, la proteína se puede “encender” o “apagar”, dependiendo de su función. Tras un cierto tiempo, la zona oxidada de la proteína se vuelve a reducir y la proteína vuelve a su estado inicial.

Esta es la base del control en las funciones celulares por parte de las ROS: niveles adecuados de ROS y de compuestos reductores permiten que las proteínas se “enciendan” o “apaguen” de manera correcta. Ahora bien, si hay un exceso de ROS, las proteínas se oxidan en demasiados sitios y estos cambios son permanentes: ya no se puede volver al estado inicial y la proteína queda dañada e inservible. Esta es la razón por la cual demasiadas ROS alteran de manera tóxica el metabolismo celular y terminan provocando multitud de trastornos y enfermedades.

A la izquierda, representación de cómo niveles adecuados de ROS y reductores permiten que las proteínas se enciendan o apaguen de manera correcta. A la derecha, lo que sucede cuando hay exceso de ROS: cambios permanentes que dañan las proteínas de manera irreversible. Fuente: Alfonso Blázquez Castro

Con este mejor conocimiento de la acción de las ROS se están consiguiendo importantes progresos en el tratamiento de diversas enfermedades. Sabemos, por ejemplo, que se producen demasiadas ROS en el corazón durante los infartos de miocardio, o en el cerebro tras un ictus.

Una forma muy prometedora de abordar estos problemas es disminuir de manera eficaz la producción de ROS en el paciente con nuevos fármacos. Esta es una línea de investigación muy importante en la actualidad.

Y, así, buscando el punto medio entre dos extremos, encontramos no sólo la virtud sino también la salud.

Sobre el autor: Alfonso Blázquez Castro es profesor ayudante doctor en genética en la Universidad Autónoma de Madrid

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

El artículo Los antiguos radicales libres ahora se llaman ROS y no son tan malos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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2. Radicales libres, el libro
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Maria Jesus Aranzabe, Aitziber Atutxa, Kepa Bengoetxea, Arantza Díaz de Ilarraza, Iakes Goenaga, Koldo Gojenola, Larraitz Uria Hizkuntzaren Prozesamenduan (HP) linguistikoki etiketatutako corpusak oinarrizko baliabideak dira hizkuntzaren ikerketarako eta hizkuntza-teknologien garapenerako. 1. irudia: “Ene laztan gozo ederra…” testuaren irudia. (Irudia: Berria, Wikimedia Commons)

Corpus horietan, elementu lexikoei buruzko informazio linguistikoa eransten da, eskuarki etiketen bidez. Elementu lexiko horiek zuriunetik zuriunera bitarteko alfabetoko karaktereen segidatzat hartzen diren testu-hitzak edo tokenak dira HPan; alegia, hitzak ez ezik puntuazio-markak, zenbakiak, laburtzapenak edo antzeko beste edozein karaktere.

Euskararen Prozesamendurako Erreferentzia Corpusa (EPEC) maila linguistiko desberdinetan (morfologia, sintaxia eta semantika, batez ere) etiketatuta dagoen 300.000 hitzeko euskarazko corpusa da. Corpus horren etiketatze sintaktikoa Dependentzia Gramatika ereduari jarraituz gauzatu da; horrela, corpuseko esaldi bakoitza osatzen duten elementu lexikoak binaka lotuz esaldi bakoitzaren dependentzia-zuhaitza edo zuhaitz sintaktikoa lortu da (2. irudia). Etiketatze-lan horren emaitza EPEC-DEP zuhaitz-bankua edo treebanka da.

2. irudia. “Noizean behin berak sortutako produktuak ematen zizkien.” esaldiaren dependentzia-zuhaitza EPEC-DEPen

Zuhaitz sintaktiko horietan, 2. irudikoan ikusten den moduan, hitz edo token bakoitza beste hitz edo token baten mendekoa da, edo esaldiaren erro hipotetikoaren (ROOT) mendekoa eta, era berean, hitzen arteko dependentzia-erlazio horietako bakoitzean mendekoak betetzen duen funtzio sintaktikoa adierazten da dependentzia-etiketen bidez.

2. irudian,  gezien noranzkoak adierazten du erlazioan dauden bi hitz horietatik  mendekoa geziaren helmuga den hitza dela eta gobernatzailea, berriz, geziaren abiapuntua den hitza; dependentzia-etiketei dagokienez, dependentzia-zuhaitz horretan ageri direnak hauek dira:

• haos (hitz anitzeko osagaia)
• ncsubj (non-clausal subject: sintagma mailako subjektua)
• ncobj (non-clausal object: sintagma mailako objektua)
• ncmod (non-clausal modifier: sintagma mailako modifikatzailea)
• xmod (non-finite clausal modifier: mendeko perpaus ez-jokatua)
• auxmod (auxiliary verb: aditz laguntzaiela) eta punct (puntua)

Lan honetan, EPEC-DEP zuhaitz-bankuaren 150.000 hitz Dependentzia Unibertsalen eredura automatikoki egokitzeko egin den lana aurkeztu da. Dependentzia Unibertsalen (DU; ingelesez, Universal Dependencies, UD) proiektuaren helburua hainbat hizkuntzatan sortu diren dependentzia-ereduan oinarritutako zuhaitz-bankuak etiketatze-eskema estandar berera egokitzea da, bateratze-lan horrek aukera emango duelako besteak beste hizkuntza askotan erabil daitezkeen analizatzaile sintaktiko estatistikoak garatzeko eta hizkuntzen tipologiaren araberako egitura sintaktikoak aztertzeko.

DU proiektuan definitutako kategoria gramatikalen zerrenda unibertsalari eta gidalerroei jarraituta, zuhaitz-bankuen egokitzapena tokenizazio, morfologia eta sintaxi mailetan egin behar da. EPEC-DEP zuhaitz-bankua egokitzeko lehen urrats honetan kontuan izan ditugu, halaber,  irizpide hauek:

1. egokituko den zuhaitz-bankuaren tamaina mugatzea
2. esaldien egokitzapena automatikoki egitea ahal den denbora eta eskulan gutxien inplikatzeko
3. egokitutako esaldi horiek zuzenak izatea.

Azken helburu hori lortzeko, zalantzazko kasuak baztertu egin dira eta ziurtasun handiarekin ondo dauden esaldiak baino ez dira egokitu.

Egokitzapen-lana egingarria gertatu da bi zuhaitz-bankuek sintaxiaren hurbilpen lexikalistari (erlazioak zatitu gabeko hitz-formen artean gertatzen dira eta ez morfemen artean) jarraitzen diotelako, eta biak bat datozelako eduki-hitzak hartzean izen-sintagmen eta aditz-kateen burutzat. Baina prozesu hori konplexua ere izan da.

Kontuan hartu behar da egokitzapen-prozesua ez dela izan euskarazko etiketak hartzea eta beraiei dagozkien DUen ereduko etiketetara egokitzea soilik. Prozesu horretan, atal batzuetan euskarazko etiketen bihurketa zuzena egin bada ere, beste batzuetan etiketen bihurketa aplikatu baino lehen honelakoak egin behar izan dira: etiketa bakoitzerako kasuak aztertu eta bere DUetako baliokidea identifikatu, zuhaitzaren egitura aldatu, puntuazio-markak moldatu, bihurketa gauzatuko duten programa informatikoak aplikatzeko ordena zuzena erabaki…

Egokitzapen-lan horretan oinarrituta ikus daiteke zer antzekotasun eta zer desberdintasun dauden bi zuhaitz-bankuen artean, eta are gehiago, lan horri esker euskara HPn kokatzen den nazioarteko proiektu garrantzitsu horren partaide izatea lortu dugu.

Iturria:

Aranzabe, Maria Jesus; Atutxa, Aitziber; Bengoetxea, Kepa; Díaz de Ilarraza, Arantza; Goenaga, Iakes; Gojenola, Koldo; Uria, Larraitz (2019). «Dependentzia Unibertsalen eredura egokitutako euskarazko zuhaitz-bankua»; Ekaia, 35, 2019, 291-307. https://doi.org/10.1387/ekaia.19745 Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: Ekaia 35
• Artikuluaren izena: Dependentzia Unibertsalen eredura egokitutako euskarazko zuhaitz-bankua
• Laburpena: Hizkuntzaren Prozesamenduan kokatzen den Dependentzia Unibertsalen proiektuaren helburua da hainbat hizkuntzatan sortu diren dependentzia-ereduan oinarritutako zuhaitz-bankuak etiketatze-eskema estandar berera egokitzea. Artikulu honetan, eredu horretara automatikoki egokitu den euskarazko zuhaitz-bankua aurkezten da; halaber, egokitzapen-lan hori nola gauzatu den deskribatzen da eta, azkenik, horretan oinarrituta, azaltzen da zer antzekotasun eta zer desberdintasun diren jatorrizko zuhaitza-bankuaren eta Dependentzia Unibertsalen eredura egokitutako zuhaitz-bankuaren artean.
• Egileak: Maria Jesus Aranzabe, Aitziber Atutxa, Kepa Bengoetxea, Arantza Díaz de Ilarraza, Iakes Goenaga, Koldo Gojenola, Larraitz Uria
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua.
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 291-308
• DOI: 10.1387/ekaia.19745

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Egileez:

Maria Jesus Aranzabe, Aitziber Atutxa, Kepa Bengoetxea, Arantza Díaz de Ilarraza, Iakes Goenaga, Koldo Gojenola eta Larraitz Uria UPV/EHUko Ixa taldean dabiltza.

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Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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Mientras escribía mi último libro Números primos, amigos y demás familia (Catarata, 2021), que estará en las librerías en abril, he descubierto números con propiedades muy curiosas e interesantes, entre ellos, la constante de Kaprekar.

Número 6.174 realizado con las Tarjetas de Cumpleaños Art Nouveau de la diseñadora estadounidense Laura Beckman. Imágenes de la página de Laura Beckman

 

El número 6.174 es aparentemente un número de lo más normal, un número de esos que no llamaría nuestra atención, sin embargo, posee una propiedad matemática que parece pura magia. En 1949 el matemático recreativo indio Dattatreya Ramchandra Kaprekar (1905–1986) publicó el artículo Another Solitaire Game, en la revista Scripta Mathematica, en el que describía las curiosas propiedades que había descubierto sobre el 6.174, aunque fue la publicación en la columna Mathematical Games de Martin Gardner en la revista Scientific American, lo que le daría un mayor reconocimiento.

Consideremos un número de cuatro dígitos cualquiera, tal que estos no sean todos iguales (por ejemplo, 6.282), con sus dígitos escribimos los números mayor y menor que se pueden representar, es decir, 8.622 y 2.268, y los restamos

8.622 – 2.268 = 6.354.

Ahora repetimos este proceso,

6.543 – 3.456 = 3.087.

Seguimos con el mismo proceso,

8.730 – 0378 = 8.352.

Este parece un proceso artificial en el que se irán generando números sin parar. Sin embargo, en el siguiente paso se alcanza el número 6.174, ya que

8.532 – 2.358 = 6.174.

Y nuestro número 6.174 es un número particular respecto a este proceso ya que este se estaciona y siempre queda 6.174.

7.641 – 1.467 = 6.174.

Al proceso descrito se le llama algoritmo de Kaprekar y lo sorprendente es que siempre –salvo para números con los cuatro dígitos iguales– se llega a la denominada constante de Kaprekar, el número 6.174. Veamos otro ejemplo. Si empezamos con el número de cuatro dígitos –recordemos que no todos iguales– 3.631, la sucesión de números que nos da el algoritmo de Kaprekar es

6.331 – 1.336 = 4.995;

9.954 – 4.599 = 5.355;

5.553 – 3.555 = 1.998;

9.981 – 1.899 = 8.082;

8.820 – 0288 = 8.532;

8.532 – 2.358 = 6.174;

donde se estaciona el proceso, ya que hemos llegado a la constante de Kaprekar. Mientras que en el primer ejemplo habíamos necesitado de cuatro pasos, en este han sido necesarios seis pasos.

Si todos los dígitos del número son iguales, como 7.777, entonces el algoritmo de Kaprekar se estaciona en el primer paso, llegando a cero, ya que el mayor y el menor número que se puede formar con esos dígitos es el mismo 7.777, y entonces 7.777 – 7.777 = 0.

Número 6.174 realizado con la tipografía numérica diseñada por Muokkaa Studio (que es el diseñador madrileño Alejandro López Becerro). Imágenes de la página de Moukkaa en Behance

 

Por lo anteriormente visto, sabemos que el número 6.174 es un punto fijo del algoritmo de Kaprekar, es decir, al aplicarlo a él mismo, nos vuelve a dar ese número: 7.641 – 1.467 = 6.174. Una de las cuestiones que nos podríamos haber planteado inicialmente es el cálculo de todos los puntos fijos que existen para ese algoritmo. Veamos, a continuación, una idea de la prueba de que realmente la constante de Kaprekar es el único punto fijo posible.

Sea un número de cuatro dígitos, no todos ellos iguales, entonces podemos expresar al mayor número que se puede representar con sus cuatro dígitos como abcd, donde 0 ≤ a ≤ b ≤ c ≤ d ≤ 9, y al menor como dcba, luego la resta de ambos será un número ABCD tal que

de donde se obtienen las siguientes relaciones:

D = 10 + d − a (a > d)

C = 10 + c − 1 − b = 9 + c − b (b > c − 1)

B = b − 1 − c (b > c)

A = a − d.

Como buscamos un punto fijo, sabemos que {A, B, C, D} = {a, b, c, d}, salvo el orden. Como existen 4! = 24 permutaciones (ordenes) posibles de {a, b, c, d}, si probamos todas ellas veremos que el anterior sistema con cuatro ecuaciones y cuatro incógnitas (a, b, c, d) tiene solución única solo cuando A = b, B = d, C = a, D = c. Además, en ese caso la solución única es precisamente a = 7, b = 6, c = 4 y d = 1.

Número 6.174 realizado con las dos tipografías de la UPV/EHU, sin y con serif

 

La siguiente cuestión matemática sería demostrar esta propiedad mágica, es decir, que para cualquier número de cuatro dígitos, tal que estos no sean todos iguales, el algoritmo de Kaprekar llega siempre a la contante de Kaprekar, 6.174. Más aún, se puede probar que el número de pasos para llegar a la constante es como mucho siete. Para quien esté interesado en la demostración de esta propiedad puede consultarla en la literatura que existe sobre esta cuestión, por ejemplo, en el artículo The weirdness of number 6174, de Yutaka Nishiyama.

En los ejemplos que se han mostrado en esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica, hemos visto que para el número 6.282 se necesitan 4 iteraciones del algoritmo de Kaprekar para llegar a la constante 6.174 y para el número 3.631 se necesitan 6 iteraciones. En el siguiente diagrama vemos la cantidad de números de cuatro dígitos, no todos ellos iguales, que necesitan una cantidad dada de iteraciones para alcanzar el 6.174.

Esta interesante propiedad descubierta por el matemático recreativo indio Dattatreya Ramchandra Kaprekar para números de cuatro dígitos la podríamos pensar para números con otras cantidades de dígitos.

Para números con dos dígitos veamos, para empezar, un ejemplo. Si tomamos el número 53 y realizamos el algoritmo de Kaprekar, la sucesión de números que aparecen es 18, 63, 27, 45, 09, 81 y se repetiría el ciclo 63, 27, 45, 09, 81 todo el tiempo. De hecho, esta situación es la general, para cualquier número de dos dígitos, tal que estos no sean todos iguales, el algoritmo de Kaprekar llega siempre al ciclo 63, 27, 45, 09, 81. Por lo tanto, no existe una contante de Kaprekar de dos dígitos.

Si tomamos un número de tres dígitos, como 184, entonces el algoritmo de Kaprekar da lugar a la sucesión 693, 594 y 495, siendo este último un punto fijo en el que se estaciona la sucesión. De hecho, para números de tres dígitos el número 495 es una constante de Kaprekar, la única para esta cantidad de dígitos.

No existe una constante de Kaprepkar para números de cinco dígitos. Para estos lo que ocurre es que el algoritmo de Kaprekar terminará en alguno de los ciclos siguientes:

Ciclo 1: 53.955, 59.994, 53.955;

Ciclo 2: 61.974, 82.962, 75.933, 63.954, 61.974;

Ciclo 3: 62.964, 71.973, 83.952, 74.943, 62.964.

Mientras que para seis dígitos tenemos una mezcla de las situaciones anteriores. Existen dos constantes de Kaprekar (549.945 y 631.764), es decir, puntos fijos del algoritmo de Kaprekar, a las que convergerán muchas de las sucesiones de números construidas mediante este algoritmo, y un ciclo (420.876, 851.742, 750.843, 840.852, 860.832, 862.632, 642.654, 420.876).

En la Enciclopedia on-line de sucesiones de números enteros (oeis.org [https://oeis.org/]), de N. J. A. Sloane, podéis encontrar la sucesión de constantes de Kaprekar. Es la sucesión etiquetada como A099009, cuyos primeros elementos son:

495, 6.174, 549.945, 631.764, 63.317.664, 97.508.421, 554.999.445, 864.197.532, 6.333.176.664, 9.753.086.421, 9.975.084.201, 86.431.976.532, 555.499.994.445, 633.331.766.664, 975.330.866.421, 997.530.864.201, 999.750.842.001, 8.643.319.766.532, 63.333.317.666.664, etc.

Crunching Numbers, del artista Dennis Kalow. Imagen de la página del artista en Society of Minnesota Sculptors

 

Bibliografía

1.- Raúl Ibáñez, Números primos, amigos y demás familia, Catarata, 2021.

2.- Martin Gardner, Los números mágicos del doctor Matrix, Gedisa, 2019.

3.- David Wells, The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Numbers, Penguin Books, 1986.

4.- Yutaka Nishiyama, The weirdness of number 6174, International Journal of Pure and Applied Mathematics, vol. 80, no. 3, pp. 363 – 373, 2012.

5.- Wikipedia: Kaprekar routine

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 6.174, un número seductor se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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2. 666, el número de la Bestia (1)
3. 666, el número de la Bestia (y 2)

Ziortza Guezuraga Jakin badakigu kilkerren kantua baliatuta zein tenperatura dagoen kalkulatu daitekeela. Hala azaldu baitzigun Josu Doncel matematikariak. 1. irudia: Egiten duten soinuagatik dira ezagunak kilkerrak. Hawwaiko bi irletan, ordea, mutu geratu dira.

Bada, Hawaiiko bi uhartetan, ezinezko betebeharra bihurtu da, kilkerrak mutu geratu baitira. Baita azkar mututu ere. Kauai irlan 20 belaunaldi baino gutxiagotan galdu zuten abesteko gaitasuna. Kilkerren %90 baino gehiago mutuak dira.

Ez hori bakarrik. Handik eta 2 urtera, Oahu irlan ere kilker mutuak ere agertu ziren. Eta 12-16 belaunalditan Oahuko kilkerren ia erdia mutua zen.

Are deigarriagoa: prozesu biak modu independentean gertatu dira.

2. irudia: Hawaii artxipielagoko irlen kokapena.Bizirauteko mututu

Berez Australian dute jatorria Teleogryllus oceanicus kilkerrek. Presentzia handia dute Pazifikoko irletan eta 1877 aldera ailegatu ziren Hawaiira, gizakien eskutik, ziur aski.

Hawaii artxipelagoan, baina, etsai bortitza dute: Ormia ochracea euli parasitoa. Kantari esker topatzen ditu euliaren emeak kilker kantaria eta haren inguruan eta gainean botatzen ditu bere larbak. Larba horietako batzuk kilkerraren gorputzaren barruan aztarrikatu eta irten baino lehen, barrutik kontsumituko du kilkerra 7-10 egunean zehar, prozesuan ostalaria hiltzen duelarik.

Kontua da Ormia ochracea euli parasitoak ere ez duela jatorria Hawaiin, Amerikako iparraldean baizik; kilkerrak bezala, artxipelagoan sartua izan da. Teleogryllus oceanicus kilkerrak eta da Ormia ochracea euliak, beraz, toki bakar batean egiten dute bat: Hawaiin.

2006an argitaratutako ikerketaren arabera, Kauaiko kilkerren %90 mutu geratu dira 5 urte baino gutxiagotan. Ez da kilkerrek abesteari utzi diotenik: abesteko egiturak galdu dituzte. Hau da, 20 belaunalditan mutazioa jasan dute eta kantatzeko hegaletan zituzten egiturak desagertu dira. Ikerketan bildutako laginen arabera, gainera, ez da erdibideko formarik agertu.

1991tik dabiltza ikertzen kilkerrak zientzialari taldeak eta urtero-urtero gero eta kilker gutxiago ikusi eta entzuten zituzten. 2001. urtean kilker bakarra entzun zuten eta bilaketak egin arren, oso kilker gutxi topatu zituzten.

2003an, ostera, nahiz eta kilkerrik ez entzun, populazio ugaria topatu zuten. Topatutako kilkerrak baina, ezberdinak ziren: kasik guztiak kilker emeen antzeko hegalak zituzten. Flatwing (hegal laua/hegal zapala) izena eman zieten

3. irudia: Teleogryllus oceanicus arren hegalek jasandako aldaketa. Hegalak, nahiz eta soinurik ateratzeko gai ez izan, ez dira emeenak bezalakoak, ez guztiz. (Irudia: Robin Tinghitellaren irudietatik eraldatua).

Zer garrantzia du honek? Bada, ugalketarako baliatzen dutela kilkerrek kanta. Kilker arrek hegaletan dituzten egiturak baliatzen dituzte kantatzeko (estridulazio izena duena) eta kantari esker, kilker emeak arra lokalizatzeko gai dira.

Ez da hor bukatzen, baina. Behin topatuta gortea egiten du arrak kanta berezitu baten bidez. Estridulazioak, beraz, berebiziko garrantzia du.

Ugalketa aldaketa

Kilker arrek eskumako hegala, non aparatu estridulatzailea duten, ezkerreko hegalaren kontra igurtzen dute, kanta ateraz.Eskumako hegalean lima edo karraska dago, batetik, eta, bestetik, harpa eta ispilua osatzen duten erresonantzia egiturak. Ezkerreko hegalean karraskailua dute. Bi hegalak igurtzerakoan karraska karraskailuaren kontra jo eta soinua ateratzen du.

Emeek lehen bi hanka parearen tibietan dituzten entzumen organoen bidez aditzen dute soinua eta arrarengana hurbildu. Orduan arrak bigarren kanta motari ekiten dio: gorteatze kanta. Gorteatzearen ostean emeak arraren gainean igo eta arrak espermatoforoa pasatzen dio.

Kantatzeko gaitasuna, beraz, ezinbestekoa da. Hala ere, kantarik egiten ez duten kilkerrek ugaltzea lortu ez ezik, kilker kantariei nagusitzea ere lortu dute.

Zelan erakartzen dituzte emeak soinurik gabe? Egindako ikerketen arabera, kantatzen duten kilkerretara hurbilduz. Oraindik ere kanta egiten duen kilkerra estridulazioa hastean kantatzeko gaitasuna galdu duten kilkerrak zonaldera biltzen dira (satelite portaera hartuz) eta emeak bidean atzematen dituzte. Modu honetan, soinurik egin gabe emeak topa ditzakete.

Eta gorteatze kantari dagokionez? Ez dago argi. Hipotesietako batek dio emeek ugaltzeko baldintzak arindu dituztela edota arrak gorteatze mekanismoak aldatu dituztela. Dena den, frogatuta dago ar mutuekin ugaltzeko predisposizioa mutazioa baino lehenagokoa dela, egindako esperimentuetan mutazioa eman ez den tokietako emeek ar mutuekin ugaltzen baitira.

Edozein kasutan, argi geratu da gorteatze kanta ez dela beharrezkoa ugalketarako. Eta, hala ere, kilker mutuek lima txikia mantentzen dute (mikroskopioan ikusgarria). Ez hori bakarrik kantatzearen mugimendua egiten jarraitzen dute arrazoia zein den ez dakigula.

4. irudia: Kauaiko kilker arren hegalen aldaketak eta Oahu irlako arren hegalen aldaketak, biak ala biak, kilkerrak mututu dituzte, baina modu ezberdinean, irudian ikus daitekeenez. (Irudia: Pascoal, Sonia, et. al. (2014)-etik eraldatua)Eboluzio konbergentea

Deigarriena, hala ere, ez da mutu geratu izana. Ala mutu izanik ere ugaltzea lortzea. Ezta kantarik ez egin arren kantaren hegal mugimenduak egiten jarraitzea. Fenomenoa bi irla ezberdinetan gertatu izana baizik. Eta, ikerketen arabera, eboluzioa modu independentean eman da bi irletan, eboluzio konbergentean.

Ikerketek ezberdintasunak topatu dituzte bai morfologikoki bai genetikoki. Hegalen morfologiari dagokionez, Kauaiko kilker ar mutuek kanta egituren galera ikusgarriagoa dute. Genetikaren atalean ikerketak erakutsi dutenez, modu beretsuan heredatu arren,  fenotipoak ezberdinak dira eta loci ezberdinetara lotuta daude.

Globalizazioa zer den. Australiatik etorritako kilkerrak mututu egin dira Hawaiin Ipar Amerikatik etorritako eulia dela eta. Ondorioz, Hawaiin ezin izango dute tenperatura kalkulatu kilkerren kantua baliatuta.

 

Bibliografia:

Zuk, Marlene et al. (2006) Silent night: adaptive disappearance of a sexual signal in a parasitized population of field crickets. Biology letters vol. 2,4: 521-4. doi:10.1098/rsbl.2006.0539

Tinghitella, R. (2008) Rapid evolutionary change in a sexual signal: genetic control of the mutation ‘flatwing’ that renders male field crickets (Teleogryllus oceanicus) mute. Heredity 100, 261–267 . https://doi.org/10.1038/sj.hdy.6801069

Bailey, N. W., McNabb, J. R., Zuk, M. (2008) Preexisting behavior facilitated the loss of a sexual signal in the field cricket Teleogryllus oceanicus, Behavioral Ecology, Volume 19, Issue 1, Pages 202–207, https://doi.org/10.1093/beheco/arm123

Tinghitella, R.M. and Zuk, M. (2009), Asymmetric mating preferences accommodated the rapid evolutionary loss of a sexual signal. Evolution, 63: 2087-2098. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.2009.00698.x

Pascoal, Sonia, et. al. (2014) Rapid Convergent Evolution in Wild Crickets, Current Biology, Volume 24, Issue 12, Pages 1369-1374, ISSN 0960-9822, https://doi.org/10.1016/j.cub.2014.04.053.

 

Iturria:

El silencio de los grillos, Almudena M. Castro, Cuaderno de Cultura Científica.

 

Egileaz:

Ziortza Guezuraga (@zguer) kazetaria da eta Euskampus Fundazioko Kultura Zientifikoko eta Berrikuntza Unitateko zabalkunde digitaleko teknikaria.

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Planta de producción de agua pesada en Arak (Irán). Fuente: Wikimedia Commons

Los átomos de hidrógeno del agua son muy efectivos para ralentizar los neutrones por dos motivos: primero porque la masa de un núcleo de hidrógeno (un solo protón) es casi la misma que la de un neutrón y, segundo, porque la cantidad de átomos de hidrógeno por unidad de volumen es alta. Un neutrón, por tanto, puede perder una gran fracción de su energía en una colisión con un núcleo de hidrógeno. Solo se necesitan unas 20 colisiones, en promedio, para ralentizar el neutrón rápido a energías por debajo de 1 eV. Sin embargo, los neutrones también pueden ser capturados por el núcleo de hidrógeno en la colisión, según la reacción

La probabilidad de que ocurra esta reacción en lugar de una colisión elástica es lo suficientemente alta como para que no se pueda conseguir una reacción en cadena con uranio natural y agua ordinaria. Pero la absorción de un neutrón por un núcleo de deuterio, el isótopo del hidrógeno con un protón y un neutrón (hidrógeno-2), que se encuentra en la llamada agua pesada, tiene una probabilidad extremadamente pequeña.

Los neutrones no pierden tanta energía por colisión con los núcleos hidrógeno-2, pero esta desventaja se ve compensada por la tasa de absorción mucho más baja. Se puede lograr fácilmente una reacción en cadena con uranio natural y agua pesada. Se han construido reactores, con uranio natural como combustible y agua pesada como moderador, en Estados Unidos, Canadá, Francia, Suecia, Noruega y otros países, y científicos alemanes intentaron construirlos durante la Segunda Guerra Mundial [1].

El contraste entre las propiedades nucleares del hidrógeno hidrógeno-1 y el deuterio tiene importantes implicaciones para el desarrollo de los reactores nucleares. El agua pesada es cara de producir, pero cuando se utiliza con uranio natural (en su mayoría uranio-238), se puede lograr, como hemos mencionado, una reacción en cadena de manera eficiente. Aunque el uranio-238 normalmente absorbe neutrones en lugar de fisionarse, el agua pesada consigue ralentizar los neutrones por debajo de la energía a la que serían capturados por los núcleos de uranio-238. Un neutrón lento simplemente rebotará en los núcleos uranio-238 que encuentre hasta que finalmente sea absorbido por un mucho menos abundante núcleo de uranio-235, lo que provocará la fisión de este.

El agua corriente se puede utilizar como moderador en un reactor de uranio si se utiliza uranio enriquecido en el isótopo uranio-235 en lugar de uranio natural. En los Estados Unidos se han construido muchos reactores “alimentados” con uranio enriquecido y moderados con agua corriente. Estos reactores se denominan reactores de agua ligera. De hecho, este tipo de reactor general es el diseño preferido para la producción comercial de energía (electricidad), ya que es menos costoso de construir y menos probable que genere como subproductos materiales fisionables que podrían usarse para armas nucleares.

El carbono en forma de grafito ultrapuro se ha utilizado como moderador en muchos reactores, incluidos los primeros. Al ser más masivos sus átomos, no es tan bueno para ralentizar los neutrones rápidos como el agua ligera y el agua pesada; se necesitan aproximadamente 120 colisiones con átomos de carbono para ralentizar un neutrón rápido con una energía inicial de 2 MeV a la energía deseada de aproximadamente 0.025 eV; en agua pesada sólo se necesitan unas 25 colisiones. Pero aunque el carbono en forma de grafito puro no es el mejor moderador y absorbe algunos neutrones, sí permite que ocurra una reacción en cadena cuando se colocan trozos de uranio natural (barras cilíndricas que contienen gránulos de uranio, por ejemplo) en una gran masa de grafito. Determinar cómo se podría hacer esto realmente fue uno de los principales problemas ingenieriles que tuvo que resolverse antes de que la primera reacción en cadena del mundo se lograra en diciembre de 1942 por un equipo que lideraba Enrico Fermi en la Universidad de Chicago [2]. Muchos reactores moderados por grafito funcionan actualmente en todo el mundo.

El control de un reactor nuclear es relativamente sencillo. Para que no se produzca una fisión con demasiada frecuencia, se insertan algunas barras de control en el reactor. Las barras consisten en un material (como cadmio o boro) capaz de absorber los neutrones lentos, reduciendo así el número de neutrones en el reactor. La eliminación de las barras de control permitirá que aumente la tasa de fisión en el reactor.

Notas:

[1] No podemos dejar de mencionar en este punto la película “Los héroes de Telemark” (Anthony Mann, 1965) que recrea (con muchas licencias artísticas, porque en realidad no se disparó ni un solo tiro) una de las operaciones en la batalla por el agua pesada de la Segunda Guerra Mundial.

[2] Este experimento demostró que una reacción en cadena no era solo una especulación teórica, sino que era algo realizable y controlable en la práctica.

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

El artículo Control de la reacción nuclear en cadena (2): moderadores se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Control de la reacción nuclear en cadena (1): tamaño crítico
2. Fisión nuclear (3): más neutrones
3. Fisión nuclear (1): los elementos transuránidos

Koldo Garcia

Ziklidoek arrain-talde handi bat osotzen dute, ornodunen artean talde handienen artean dagoena. Orain arte 1.500 espezietik gora sailkatu dira talde horretan eta, urtero espezie berriak aurkitzen direnez, uste da 2.000-3.000 espezie inguru dituela talde honek.

Ziklidoak aurkitzen dira Afrikako, Madagaskarreko, Indiako, Asiako mendebaleko eta Hego Ameriketako ibai eta itsasertzetan, eta munduan zeharreko akuario askotan ere. Talde honetako espezie batzuk elikagai gisa garrantzitsuak badira ere –tilapia, esate baterako–, taldeko espezie asko ezagunak dira akuarioen zaleek asko preziatzen dituztelako. Eboluzioa ikertzeko ere oso preziatua da arrain-talde hau.

Esan bezala, ziklidoak hainbat kontinentetan zehar barreiatu badira ere, eboluzioaren ikuspuntutik, interesik handiena eta jakin-mina pizten duten ziklidoak dira Afrikako Aintzira Handietan bizi direnak –batik bat Tanganyika, Victoria, Malawi, eta Edward lakuetan–. Aipatutako laku horiek denbora oso gutxian kolonizatu zituzten ziklidoek espezie-talde gutxi batzuetatik abiatuta, erradiazio adaptatiboa esaten zaion prozesuaren ondorioz, hain zuzen ere. Hala, arrain hauek genetikoki elkarren gertukoak badira ere, askotariko nitxo ekologiko okupatzen dituzte; eta sekulako ezaugarri-dibertsitatea dute, hala nola morfologian, hortzetan, kolore-patroian edota portaeran. Gainera, modu paraleloan ezaugarri berdinak garatu dituzten espezieak aurki daitezke ziklidoen artean. Hau da, laku ezberdinetan itxuraz antzekoak diruditen espezieak bizi dira, beren jatorri ebolutiboa ezberdina bada ere.

1. irudia: Victoria Lakua (Argazkia: Tsaubah – CC BY-SA 4.0 lizentziapean. Iturria: Wikimedia)

Ziklidoek duten aniztasun horren bultzadan hainbat gene-mekanismok parte hartu dutela ikusi da: geneen funtzioa erregulatzen duten gene-osagaien eboluzio arina gertatu izana; espezieen artean geneen funtzionamenduan ezberdintasunak egotea; edota geneen funtzioa erregulatzen duten bideen moldapen ebolutiboak gertatzea. Pentsatu behar da erregulazio-bide horiek gene-zirkuituak bezalakoak direla: aldi berean, modu koordinatu batean, hainbat generen aktibitatea piztu, modulatu edo itzaltzen da gene horien jarduera zelulen beharretara doitzeko. Gainera, aipatutako mekanismo horiei batu behar zaie ziklidoen jatorria berria dela eta gene-fluxua mantentzen dela. Ondorioz, pentsa daiteke geneen funtzionamenduaren kontrolean eragin garrantzitsua dutela gene-zirkuitoetan gertatzen diren aldaketa ebolutiboek. Eta ziklidoetan ikusten den itxura-aniztasuna aldaketa horien isla izan daitekeela. Lan berri batek aldaketa ebolutibo horiek aztertu ditu.

Aipatutako gene-zirkuitu horiek ikertzeko ia 70 mila generen espresioa–funtzionamendu-maila– neurtu zituzten bost ziklidoren –O. niloticus, N. brichardi, A. burtoni, P. nyererei eta M. zebra espezieen– sei ehunetan –garun-ehunean, begi-ehunean, bihotz-ehunean, giltzurrun-ehunean, muskulu-ehunean eta testikulu-ehunean–. Ehun horietan duten funtzionamendu-maila kontuan izanda, metodo konputazionalak erabilita, zehaztu zuten zein diren modu koordinatuan lan egiten duten gene-taldeak, hau da, gene-zirkuituetan parte-hartzen duten geneak. Horrela, definitu zuten hainbat gene-talde –1.200-1.500 gene inguruz osotuta zeudenak– eta ondorioztatu zuten gene-talde horietako batzuk ehun batzuen espezifikoak zirela. Gainera, ikusi zuten gene-talde horien antolaketa antzekoa zela ebolutiboki gertukoak ziren espezieetan; eta bazeudela berrantolatuta zeuden gene-taldeak, espezieen artean geneen funtzionamenduan aldakortasun handiena zuten geneek osotzen zuten gene-taldeak, hain zuzen ere.

2. irudia: Pundamilia (Haplochromis) nyererei ziklidoa. (Argazkia: Kevin Bauman – CC BY 1.0 lizentziapean. Iturria: Wikimedia)

Gene-taldeen arteko berdintasunak eta ezberdintasunak oinarri hartuta, aztertutako espezieetan gene bakoitzak izan zuen ibilbidea arakatu zuten, hau da, gene-talde berdinean mantentzen ote ziren aztertu zuten. Horretarako, bost espezieetan parekoak diren geneen ibilbidea aztertu zuten. Hala, ondorioztatu zuten gene horien %40k espezieren batean gene-taldez aldatu zela; eta aldaketa horien eragileak geneen funtzionamendua kontrolatzen duten transkripzio-faktore deitutako gene-osagaiak izan zitezkeela.

Transkripzio-faktoreak geneen funtzionamendua apaltzen edo areagotzen duten gene-osagaiak dira, zelulak jasotzen dituen kinaden arabera beren kontrolpean dauden geneen funtzionamendua aldatzen duten geneak, hain zuzen ere. Kontrol hori gauzatzeko, transkripzio-faktoreek geneen hasieratik gertu dauden sekuentziak ezagutzen dituzte eta, horrela, geneen funtzionamendua doitzen dute. Sekuentzia horietan aldaketak badaude gene hori kontrola dezaketen transkripzio-faktoreak alda daitezke. Hala, ikertzaileek ikusi zuten gene-taldeen berrantolaketan eragin handia zutela transkripzio-faktoreek ezagutzen dituzten sekuentzia horien arteko ezberdintasunek. Nolabait, aipatutako aldaketa horiek gene-zirkuitoen konexioetan aldaketak izango lirateke, gauzatzen duten funtzio-biologikoan aldaketak eragiten. Eta, dirudienez, ziklidoetan eboluzio-indarrek konexio horiekin jokatu dute, eta gene-zirkuitoen aniztasuna eragin dute horrela.

3. irudia: Niloko tilapia (Argazkia: Bjørn Christian Tørrissen – CC BY-SA 3.0 lizentziapean. Iturria: Wikimedia)

Ikertzaileek adibide gisa jartzen dituzte ikusmenean parte hartzen duten gene-zirkuitoetan gertatuko aldaketak. Ziklidoek argiarekiko espektro-sentikortasun hein handia dutenez, gene-zirkuitoen aldaketek aniztasun hori azal lezakete. Hori baieztatzeko, ikertzaileek opsinak deitutako geneak aztertu zituzten, argiarekiko sentikorrak diren geneak, hain zuzen ere. Hala, ikertzaileek ikusi zuten mota horretako gene batzuk kontrolatzen dituzten transkripzio-faktoreak ezberdinak zirela espezieen artean eta, ondorioz, opsinek parte hartzen duten gene-zirkuitoak, ezberdinak. Adibidez, halako gene-zirkuitoen berrantolaketak detektatu zituzten bi gene-multzoetan: ziklidoek ultramorea ikusteko erabiltzen dituzten geneetan edota ikusmena argia ez den egoeretan ziklidoek erabiltzen dituzten geneetan.

Laburbilduz, ziklidoen eboluzio arin eta harrigarrian eragina izan dute gene-zirkuitoetan gertatu diren berrantolaketek. Hau da, ziklidoen aniztasunaren iturri izan daiteke geneen funtzionamendua koordinatzen duten gene-osagaiek zein gene kontrolatzen dituzten aldatzea. Hurrengokoan, akuarioren aurrean arrain hauei begira zaudela, pentsa dezakezu eboluzioaren mekanismoak arrain hauek bezain txundigarriak direla.

Erreferentzia bibliografikoa:

Mehta, T.K., Koch, C., Nash, W. et al. (2021). Evolution of regulatory networks associated with traits under selection in cichlids. Genome Biology, 22, 25. DOI: https://doi.org/10.1186/s13059-020-02208-8

Egileaz:

Koldo Garcia (@koldotxu) Biodonostia OIIko ikertzailea da. Biologian lizentziatua eta genetikan doktorea da eta Edonola gunean genetika eta genomika jorratzen ditu.

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