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Con un radiotelescopio de Sudáfrica se ha identificado un sistema binario formado por una estrella pulsante y un misterioso objeto compacto, con unas 2,35 masas solares, lo que lo sitúa en la llamada ‘brecha de masas’ entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros. Si fuera esto último, se tendría la codiciada pareja púlsar de radio-agujero negro, que permitiría nuevos test de la relatividad general de Einstein.

lustración del sistema binario suponiendo que el objeto compacto descubierto sea un agujero negro, junto al púlsar de radio PSR J0514-4002E (la estrella compañera más brillante del fondo). Ambos estarían separados por 8 millones de kilómetros y giran uno alrededor de la otra cada 7 días. Fuente: MPIfR / Daniëlle Futselaar (artsource.nl)

Las estrellas de neutrones, los restos ultradensos de la explosión de una supernova, solo pueden tener un peso limitado. Una vez que adquieren demasiada masa, por absorber o colisionar con otra estrella, se colapsan. Se ha especulado mucho sobre en qué se convierten luego, pero la opinión predominante es que en agujeros negros, objetos tan gravitatoriamente potentes que ni siquiera la luz puede escapar de ellos.

La teoría, respaldada por la observación, indica que los agujeros negros más ligeros que pueden crearse por el colapso de estrellas son unas 5 veces más masivos que el Sol, es decir, que tienen unas 5 masas solares. Esto es considerablemente mayor que las 2,2 masas solares que se requieren para que colapse una estrella de neutrones (las más masivas tienen hasta 2,5), dando lugar a lo que se conoce como la brecha de masa de los agujeros negros. Se desconoce la naturaleza de los objetos compactos que se encuentran dentro de este ‘hueco’, ya que solo se han captado algunos datos en lejanos eventos de fusión de ondas gravitacionales.

Ahora, el descubrimiento de un objeto en esta brecha de masa en nuestra propia galaxia por un equipo de astrónomos de la colaboración internacional TRAnsients and PUlsars with MeerKAT (TRAPUM) puede ayudar a comprender por fin lo que son.

Su trabajo, coordinado desde el alemán Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR, que colidera TRAPUM junto a la Universidad de Mánchester) y publicado esta semana en la revista Science, informa sobre una pareja masiva de estrellas u objetos compactos en el cúmulo globular NGC 1851, en la constelación austral de Columba (la paloma).

Utilizando el radiotelescopio MeerKAT de Sudáfrica, en combinación con potentes instrumentos construidos por ingenieros del MPIfR, pudieron detectar débiles pulsos procedentes de una de las estrellas, identificándola como un púlsar de radio, un tipo de estrella de neutrones que gira rápidamente y emite haces de luz de radio hacia el universo como un faro cósmico. Este púlsar, denominado PSR J0514-4002E, gira más de 170 veces por segundo, y cada rotación produce un pulso rítmico, como el tic-tac de un reloj.

Radiotelescopio MeerKAT, situado en el semidesierto de Karoo, en Sudáfrica. Fuente: SARAO

Mediante la observación de pequeños cambios en este tic-tac a lo largo del tiempo, utilizando una técnica llamada pulsar timing o cronometraje de púlsares, fueron capaces de realizar mediciones extremadamente precisas de su movimiento orbital.

«Es como orbitar un cronómetro casi perfecto alrededor de una estrella a casi 40.000 años luz de distancia y cronometrar esas órbitas con una precisión de microsegundos», explica Ewan Barr, que dirigió el estudio junto con Arunima Dutta, colega y doctoranda del MPIfR.

Esa temporización regular también permitió medir con gran precisión la ubicación del sistema, lo que demostró que el objeto que se mueve junto al púlsar no era una estrella normal (es invisible en las imágenes de NGC 1851 del telescopio espacial Hubble), sino un resto extremadamente denso de una estrella colapsada.

Además, el cambio observado en el tiempo del punto más cercano de aproximación entre las dos estrellas u objetos (el periastro) mostró que la compañera o compañero tiene una masa que es mayor que la de cualquier estrella de neutrones conocida pero menor que la de cualquier agujero negro conocido, lo que la sitúa directamente en la brecha de masa de los agujeros negros.

Como las estrellas de neutrones más masivas suelen tener entre 2,2 y 2,5 masas solares (más cerca de lo primero, aunque es objeto de debate), mientras que los agujeros negros de menos de 5 masas solares rara vez se observan, ¿qué es entonces este misterioso objeto compacto, que tiene entre 2,09 y 2,71 masas solares?

“Depende de cuál sea realmente la masa máxima de las estrellas de neutrones”, subraya Barr a SINC, y lo explica: “Existen pruebas convincentes, procedentes de fusiones por ondas gravitacionales, de que la masa máxima de una estrella de neutrones se sitúa en torno a 2,17. Según nuestras observaciones, la masa más probable de la compañera es de 2,35 masas solares. Basándonos en esto, el balance de probabilidades sugiere que lo que hemos encontrado es demasiado pesado para ser una estrella de neutrones y, por tanto, es más probable que sea un agujero negro”.

“Sin embargo, sinceramente, yo no me fiaría ni de lo uno ni de lo otro –comenta–. La masa por sí sola no es una prueba especialmente persuasiva para una u otra interpretación y es seguro que tras hacer público este resultado habrá teóricos que soñarán con nuevas formas de crear estrellas de neutrones ultramasivas”.

¿Y si fuera una estrella de quarks?

Respecto a la posibilidad de que no sea ni una estrella de neutrones ni un agujero negro, apunta: «La probabilidad de que eso ocurra es extremadamente pequeña. Existen objetos teóricos más densos que una estrella de neutrones, pero no lo suficiente como para colapsar y convertirse en un agujero negro. Un candidato es una estrella de quarks compuesta por una especie de plasma estable de quarks y gluones que no se colapsa debido a las fuerzas de repulsión entre estos quarks. Una estrella así sería masiva y densa, pero también muy difícil de detectar directamente debido a la falta de emisión electromagnética. Por el momento, no existen pruebas convincentes de la existencia de este tipo de estrellas».

«Sea lo que sea este objeto, es una noticia apasionante», afirma Paulo Freire, también del MPIfR. «Si es un agujero negro, será el primer sistema púlsar-agujero negro conocido, que ha sido el Santo Grial de la astronomía de púlsares durante décadas», indica. Esta codiciada pareja estelar permitiría realizar nuevas pruebas o test de la relatividad general de Einstein.

«Y si es una estrella de neutrones –continúa–, tendrá implicaciones fundamentales para nuestra comprensión del desconocido estado de la materia a estas increíbles densidades».

Una historia de formación exótica

El equipo propone que la formación del objeto masivo, y su posterior emparejamiento con el púlsar de radio de giro rápido en una órbita estrecha, es el resultado de una historia de formación bastante exótica, solo posible debido a su particular entorno local. Este sistema se encuentra en un cúmulo globular (NGC 1851) con una densa colección de estrellas viejas que están mucho más apretadas que las del resto de la galaxia. Aquí, la aglomeración es tal que las estrellas pueden interactuar entre sí, perturbando sus órbitas y, en los casos más extremos, colisionando.

La explicación sobre su posible formación no es sencilla. Se cree que una de esas colisiones entre dos estrellas de neutrones creó el objeto masivo misterioso (sea agujero negro o estrella de neutrones). Por su parte, el púlsar de radio (de milisegundos, MSP) debió adquirir material de una estrella donante en una binaria de rayos X de baja masa (LMXB).

Este proceso de «reciclaje» es necesario para que el púlsar alcance su velocidad de rotación actual. Los autores creen que esta estrella donante (que quedó como enana blanca, WD) fue sustituida por el objeto masivo actual durante un encuentro de intercambio.

Posible historia de formación del púlsar de radio NGC 1851E y su exótico compañero. Fuente: Thomas Tauris (Aalborg University / MPIfR)

«Se trata del púlsar binario más exótico descubierto hasta ahora», afirma el coautor Thomas Tauris, de la Universidad de Aalborg (Dinamarca), «y su larga y compleja historia de formación supera los límites de nuestra imaginación».

Aunque el equipo no puede afirmar de forma concluyente si han encontrado la estrella de neutrones más masiva conocida, el agujero negro más ligero conocido o incluso alguna nueva variante de estrella exótica, lo cierto es que han descubierto un laboratorio único para sondear las propiedades de la materia en las condiciones más extremas del universo.

«Aún no hemos terminado con este sistema», afirma Arunima Dutta, que concluye: «Descubrir la verdadera naturaleza de la compañera será un punto de inflexión en nuestra comprensión de las estrellas de neutrones, los agujeros negros y cualquier otra cosa que pueda estar al acecho en la brecha de masa de los agujeros negros».

Próximos pasos para resolver el misterio

Por su parte, Barr comenta los próximos pasos: “Estamos realizando observaciones para detectar cambios en la señal del púlsar debidos al campo gravitatorio de su pareja. La detección de estos efectos nos indicaría con mayor seguridad cuál es la masa del púlsar y del objeto compacto. El radiotelescopio MeerKAT no es lo suficientemente sensible para detectar estos efectos, y esperamos con impaciencia la llegada de nuevos instrumentos, como el telescopio Square Kilometre Array, que debería detectar fácilmente estos cambios”.

“Hay un efecto relativista en particular que nos interesa, llamado precesión Lense-Thirring, que se produce en presencia de objetos fuertemente gravitatorios (básicamente, los objetos arrastran consigo el espacio-tiempo a medida que giran, como las corrientes en el océano). A diferencia de otros efectos, que solo nos indicarían la masa de la estrella u objeto compañero, la detección de la precesión Lense-Thirring nos informa sobre la velocidad a la que gira. Se espera que los agujeros negros giren mucho más rápido que las estrellas de neutrones, por lo que esto nos daría una forma directa de saber cuál de los dos es”. La investigación del enigmático objeto continúa.

Referencia:

Ewan Barr, Arunima Dutta et al. (2024) A pulsar in a binary with a compact object in the mass gap between neutron stars and black holes Science doi: 10.1126/science.adg300

 

Una versión de este artículo fue publicada originalmente en SINC el 18 de enero de 2024. Autor: Enrique Sacristán.

El artículo ¿Agujero negro más ligero o estrella de neutrones más pesada? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Leyre Lopez-Aguileta, Concepción Alonso, Francisco Palacios, Asier Selas eta Endika Martin-Encinas

DNA topoisomerasak DNAren topologia aldaketak katalizatzen dituzten entzimak dira. Beste era errazago batean esanda, proteina familia hauetako kideek, DNAren metabolismoan zehar ematen diren funtsezko prozesuetan sortzen diren antolakuntza espazialarekin erlazionatutako arazoak konpontzeaz arduratzen dira. Hortaz, DNAn dagoen informazioaren atzipenerako, kiribiltze/deskiribiltze, korapilatze/deskorapilatze prozesuak gauzatzen dituzte DNAren erreplikazioan (DNA kopiatzen denean), transkripzioan (DNAn dauden geneak espresatuz proteinak sortzen direnean), birkonbinazioan (DNA zatiak batzen direnean) edo DNA- konponketa bezalako prozesuetan zehar.

Topoisomerasen funtzioen garrantziaren ondorioz, ezinbesteko entzimatzat hartzen dira ugaztunetan, eta euren aktibitatearen inhibizioak (adib. konposatu kimiko endogeno batek eragindakoa) eragin nabarmenak dakartza. Zehazki, giza topoisomerasa I (TOP1) entzima minbiziaren aurkako tratamendurako balidatuta dagoen itu terapeutikoa da eta hortaz, TOP1 inhibitzaileek minbizi-zelulen suntsiketa eragiten dute.

Irudia: giza TOP1Bren ziklo katalitikoa. (Iturria: Ekaia aldizkaria)

TOP1 inhibitzaileen taldea agente kimioterapikoen baitan sailkatuta dago eta zelulen proliferazioa zein tumoreen multiplikazioa ekiditen dute DNAn kalte itzulezinak gauzatuz. Euren ekintza mekanismoa TOP1 entzima nuklearraren inhibizioan datza zelula “pozoituz” (pozoiak edo poisons ere deritze), eta maila molekularrean azaltzeko inhibizio interfazialaren ikuspuntua ahotara ekarri beharko litzateke. Ikuspegi hau aintzat hartuz, TOP1 DNAri kobalenteki lotuta dagoenean, pozoiak entzima-DNA konplexuaren arteko kontaktu gunean txertatzen dira honako hau egonkortuz eta ondorioz DNAren metabolismo zuzena oztopatuz, azkenik zelularen heriotza gauzatuz. Hau da hain zuzen ere kanptotezina eta bere eratorrientzat proposaturiko ekintza mekanismoa, klinikan erabiltzen diren TOP1 inhibitzaile bakarrak alegia. Azken finean, esan genezake pozoiek TOP1-ren aktibitatea erabiltzen dutela zelulak suntsitzeko, zelula tumoraletan TOP1-ren espresioa eta aktibitate-tasa handituta daudela baliatuz.

TOP1 inhibitzaileen ekintza moduari begiratuz, erraz iragarri daiteke berezko albo ondoriorik nagusiena (DNAn kalteak sortzen dituzten beste agente kimioterapeutikoek ere aurkezten dutena): zelula osasuntsuetan ere eragin zitotoxikoa sortzeko ahalmena dutela alegia. Ostera, TOP1 inhibitzaileen potentzial terapeutikoa ustiatzeko helburuarekin, farmakoaren eragina minbizi-zeluletara bideratzeko selektibitatea handitzeko zenbait estrategia mahaigaineratu dira. Era honetan, farmakoen banaketarako sistemen garapenarekin batera, tumore-gunean TOP1 inhibitzaileen lehentasunezko pilaketa faboratzen duten sistema nano/liposomialak, nanopartikulak, makromolekula biobateragarrien konjugatuak edo ADCak (antibody-drug conjugates, farmakoa minbizi-zeluletara bideratzen dituzten antigorputzen konjugatuak) agertu dira, besteak beste.

Aurrerakuntza hauek guztiak, konposatu berrien prestaketarekin batera, bultzatu dute TOP1 inhibitzaileek erreferentziazko agente kimioterapikoak izateko potentziala berreskuratzea. Arlo honetan egindako aurkipenak ez dira makalak, kimioterapia baita oraindik ere minbiziaren aurkako tratamenduaren funtsezko atala ikuspuntu multimodalaren barnean (hau da, gaixoaren egoera partikularrari egokitzen zaion sendabide indibidualizatuan).

Minbiziaren aurkako farmako kimioterapikoen garapena gure garaiara testuingururatuz, esan beharra dago jadanik martxan dauden ikerlanen esfortzuak oinarrizko zientzietan zein entsegu kliniko/aurreklinikoetan diharduten ikerlarien lan bateratua barreiatzen duela, eta, hartara, egungo zientzialarien ahaleginak etorkizuneko osasun langileak baliabide terapeutiko eraginkorragoez hornitzera bideratuta daudela. Aitzitik, zientzia arloetan galdera bakar bat erantzun nahi izateak, sarritan beste hamaika itaun dakartza berarekin, leiho bat ixtean beste hainbat ate zabaltzen diren erara. Hortaz, esparru bakoitzeko azterlanetan murgiltzeak, ezagutza espezifiko berriak emateaz gain, hainbat ikerketa-lerro berrien abiapuntuen sorrera suposatuko luke. Gaur egun dugun ezaguerak (ez dela gutxiestekoa), gure gabeziak eta ezjakintasunak baino ez ditu agerian uzten, eta TOP1 inibitzaileen harira hainbat erronka azaltzen zaizkigu etorkizunari begira. Era honetan, zehazki, premiazko buruhausteak lirateke tumore ezberdinen barne-sare molekularrak argitzea eta biomarkatzaile fidagarri eta sentikorrak eskuratzea, tratamenduaren jarraipena ahalbidetzeko farmakoen doiketa zuzena bermatuz.

Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: 44
• Artikuluaren izena: Kanptotezina eta haren deribatuak minbiziaren aurkako borrokan: Topoisomerasa I inhibitzaileak.
  
• Laburpena: Minbizia heriotza-eragile nagusienen artean azaltzen da mundu mailan; 2020an, esaterako, 10 milioi heriotza inguru eragin zituen, WHO (World Health Organization) erakundearen arabera. Minbiziaren aurkako tratamendu farmakologikoari dagokionez, agente kimioterapiko eraginkorrenen artean balidatuta dago topoisomerasa I (TOP1, DNAren metabolismoan era zuzenean parte hartzen duen entzima) aparteko itu terapeutiko gisa. Era honetan, molekula antiproliferatibo berrien garapenerako interes handiko ikerketa arloa bilakatu da TOP1 inhibitzeko gai diren konposatu kimiko berrien sintesia. Historiari begiratuz, kanptotezina (KPT) izan zen aurkitu zen lehen giza topoisomerasa I (TOP1)-en inhibitzailea, 70eko hamarkadan. Harrezkero, KPTren eratorri sintetiko seguruagoak garatu dira (irinotekan, topotekan eta belotekan besteak beste), gaur egun erabilera klinikorako onarpena jaso duten TOP1 inhibitzaile bakarrak, alegia. Hala eta guztiz ere, bigarren belaunaldiko KPTren eratorri sintetiko hauek eragozpen kimiko anitz erakusten dituzte, haien erabilera klinikoa erabat mugatzen dutenak. Gaur egungo erreferentziazko ikerketen norabidea da, molekula aktibo berrien sintesiaz gain, KPTren eratorrien eta bestelako hautagai terapeutiko potentzialen eraginkortasuna eta aktibitate biologikoa hobetzea, hala nola farmako konbinazio sinergikoak bilatuz eta konposatu kimikoen farmakozinetika modulatuz.
• Egileak: Leyre Lopez-Aguileta, Concepción Alonso, Francisco Palacios, Asier Selas eta Endika Martin-Encinas
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 127-136
• DOI: 10.1387/ekaia.23970

Egileez:

Leyre Lopez-Aguileta, Concepción Alonso, Francisco Palacios, Asier Selas eta Endika Martin-Encinas UPV/EHUko Farmazia Fakultateko Kimika Organikoa I Saileko ikertzaileak dira.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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Recientemente, he tenido el placer de organizar una visita, con ojos matemáticos, a la maravillosa exposición Gego, mirando el infinito, que el Museo Guggenheim Bilbao acoge estos días, del 7 de noviembre de 2023 al 4 de febrero de 2024. Gertrude Goldschmidt (Hamburgo, 1912–Caracas, 1994), cuyo nombre artístico es Gego, fue una artista venezolana, de origen alemán, pionera del arte abstracto latinoamericano, cuya obra artística podemos enmarcar dentro de las corrientes de la abstracción geométrica, el arte cinético y el arte óptico, con una fuerte influencia matemática. Entre las obras que se pueden admirar en esta exposición hay esculturas colgantes como Esfera n. 2 (1976), Esfera n. 4 (1976) o Siete icosidodecaedros (1977), de su serie Esferas, que son poliedros, esto es, figuras geométricas tridimensionales, cuyas caras planas son polígonos y se unen unas con otras a través de sus lados y que, además, encierran un volumen finito. Algunos de esos poliedros, en particular, los de la escultura Siete icosidodecaedros, pertenecen a la familia de poliedros denominada sólidos arquimedianos, como expliqué en la mencionada visita y sobre los que tenía la intención de escribir en esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica. Sin embargo, no tiene sentido explicar qué son los sólidos arquimedianos sin pasar primero por los sólidos platónicos, que es lo que vamos a hacer finalmente en esta anotación.

Escultura colgante Siete icosidodecaedros (1977), de la artista venezolana, de origen alemán, Gego, que forma parte de la exposición Gego, mirando el infinito, (Museo Guggenheim Bilbao, 7 de noviembre de 2023 – 4 de febrero de 2024). Fotografía: Raúl IbáñezLos sólidos platónicos

Para introducir a los sólidos platónicos primero vamos a definir de forma sencilla qué es un poliedro. Un poliedro es una figura geométrica tridimensional formada por caras poligonales planas (triángulos, cuadriláteros, pentágonos, hexágonos, etc; aunque también podrían ser estrellados, como la estrella pentagonal (pentagrama o pentalfa), y la estrella hexagonal (hexagrama o estrella de David), que generan curiosos poliedros que se autointersecan, aunque en esta entrada no vamos a dedicar mucha atención a estos), aristas rectas (que son los lados compartidos de cualesquiera dos caras poligonales planas) y los vértices (que son los puntos en los que se juntan las aristas).

Algunos ejemplos de poliedros, desde el tetraedro, que es una pirámide triangular, pasando por el prisma y el antiprisma pentagonales, el icosaedro formado por 20 triángulos, el icosaedro truncado, formado por pentágonos y hexágonos, que fue la forma de los balones de fútbol durante años, y un poliedro estrellado, más complejo de ver, ya que sus caras son estrellas pentagonales y, por lo tanto, se autointersecan. Imágenes de Tomruen, a través de Wikimedia Commons

 

La anterior definición es imprecisa. Aunque nuestro objetivo no es dar una definición estricta de poliedro, si matizaremos un poco la definición. Por una parte, cada cara del poliedro tiene que estar en un plano distinto a los planos de las demás caras y, por otra parte, consideraremos que los poliedros encierran un volumen finito (en particular, no son abiertos).

Existen muchas familias de poliedros, por este motivo primero vamos a centrarnos en los más sencillos y regulares, los sólidos platónicos. Un sólido platónico es un poliedro regular convexo. Vamos por partes. Un poliedro es regular si sus caras son polígonos regulares (esto quiere decir que los lados del polígono, respectivamente, sus ángulos interiores, son iguales entre sí) todos iguales y la estructura de todos los vértices es la misma. Por ejemplo, el tetraedro de la anterior imagen es un poliedro regular, puesto que todas sus caras son triángulos equiláteros del mismo tamaño y la estructura de todos los vértices es la misma, cada vértice recibe tres triángulos equiláteros. Por otra parte, el concepto de poliedro convexo tiene cierta complejidad, pero podemos explicarlo de la siguiente forma. Un poliedro es convexo si dados dos puntos cualesquiera del mismo, el segmento que los une está en el interior del poliedro, como en los cinco primeros ejemplos de la imagen anterior, y no será convexo en caso contrario, como en el poliedro estrellado anterior, en el que, por ejemplo, los segmentos que unen cualesquiera dos vértices son exteriores. Otra forma de definir la convexidad es que para cualquier plano en el que se apoye una cara del poliedro, este estará colocado completamente a un solo lado de dicho plano. Por ejemplo, en el caso del tetraedro si consideramos el plano en el que descasa cualquiera de sus caras triangulares, vemos claramente que el tetraedro estará completamente colocado a un lado del plano, luego el tetraedro es un sólido platónico. Sin embargo, si tomamos el plano que contiene a cualquiera de las caras del poliedro estrellado anterior (que es una estrella pentagonal), tenemos que hay partes del poliedro a cada lado del plano, luego es no convexo.

A pesar de la existencia de infinitos polígonos regulares, que van desde los sencillos triángulo equilátero (3 lados iguales), cuadrado (cuatro lados) o pentágono (5 lados), subiendo en la cantidad de lados, hexágono (6), heptágono (7), octógono (8), nonágono (9), así hasta el infinito, solamente existen cinco sólidos platónicos. A saber, el tetraedro (formado por 4 triángulos equiláteros y cuya estructura en los vértices está formada por la confluencia de tres triángulos equiláteros, lo cual podemos expresarlo como que tiene una estructura {3, 3, 3}), el octaedro (8 triángulos equiláteros y estructura de los vértices igual a {3, 3, 3, 3}), el cubo (6 cuadrados y estructura de los vértices {4, 4, 4}), el icosaedro (20 triángulos equiláteros y estructura de sus vértices {3, 3, 3, 3, 3}) y el dodecaedro (12 pentágonos y estructura de sus vértices {5, 5, 5}), que vemos en la siguiente imagen.

Imagen de los sólidos platónicos, tetraedro, octaedro, cuadrado, icosaedro y dodecaedro. Imagen de DTR, a través de Wikimedia Commons

 

Antes de continuar, vamos a contar la cantidad de vértices, aristas y caras que tienen estos cinco poliedros regulares convexos y que recogemos en la siguiente tabla.

Los griegos ya lo sabían

Los antiguos matemáticos griegos ya demostraron que tan solo existen cinco sólidos platónicos, es decir, poliedros regulares (mismas caras y mismos vértices) convexos. Por ejemplo, en la gran obra de la matemática griega, y universal, Los Elementos, del matemático griego Euclides de Alejandría (aprox. 325 – 265 a.n.e.) se estudian los sólidos platónicos (principalmente, en su libro número XIII) y se demuestra que solamente existen cinco. La idea, que es muy simple, consiste en estudiar las posibles estructuras en los vértices. Puedes saltarte la demostración, aunque es tan sencilla e intuitiva que merece la pena leerla.

Empecemos por los triángulos. Como en un plano, alrededor de un vértice, podemos disponer de seis triángulos equiláteros, puesto que 6 x 60 = 360 grados (recordemos que los ángulos interiores de un triángulo equilátero son de 60 grados), el número máximo de triángulos equiláteros alrededor de un vértice del poliedro regular convexo será, como mucho, cinco. Por lo tanto, obtenemos que solamente hay tres sólidos platónicos formados por triángulos, a saber, el tetraedro, con tres triángulos equiláteros {3, 3, 3}, el octaedro, con cuatro triángulos equiláteros {3, 3, 3, 3} y el icosaedro, con cinco triángulos equiláteros {3, 3, 3, 3, 3}. Y no hay más posibilidades. Con tan solo dos triángulos es imposible formar un poliedro cerrado, ya que no podemos cerrar la estructura en el vértice. Y con seis triángulos equiláteros la figura en el vértice sería plana, no hay manera de que sea tridimensional, y no hay espacio para encajar más de seis triángulos equiláteros alrededor de un vértice.

Imagen de los tres poliedros regulares convexos formados por triángulos, vistos con uno de sus vértices en el centro, el tetraedro (3 triángulos equiláteros por vértice), el octaedro ((4 triángulos equiláteros)) y el icosaedro (5 triángulos equiláteros) y, en cada caso, el mismo número de triángulos equiláteros en el plano que los que están alrededor de un vértice. Imagen construida a partir de imágenes de los poliedros de Stephen Wolfram y Eric W. Weisstein, realizadas con Mathematica

 

Si continuamos con los cuadrados, resulta que alrededor de un vértice no podrá haber más de tres cuadrados, ya que 4 x 90 = 360 grados (recordemos que los ángulos interiores de un cuadrado son de 90 grados), luego con cuatro cuadrados la figura sería plana y no hay forma de construir un poliedro. Con dos cuadrados no llegamos a nada, como en el caso anterior, pero con tres cuadrados por vértice se obtiene el cubo.

Imagen del único poliedro regular convexo formado por cuadrados, visto con uno de sus vértices en el centro, el cubo, con 3 cuadrados por vértice, y el mismo número de cuadrados en el plano. Imagen construida a partir de una imagen del cubo de Stephen Wolfram y Eric W. Weisstein, realizada con Mathematica

 

Algo similar pasa para los pentágonos, cuyo ángulo interior en sus vértices es de 108 grados, luego el número máximo de pentágonos alrededor de un vértice de un sólido platónico es tres, ya que con cuatro nos pasamos de los 360 grados (108 x 4 = 432 grados).

Imagen del único poliedro regular convexo formado por pentágonos, visto con uno de sus vértices en el centro, el dodecaedro, con 3 pentágonos por vértice, y el mismo número de pentágonos en el plano. Imagen construida a partir de una imagen del cubo de Stephen Wolfram y Eric W. Weisstein, realizada con Mathematica

 

Los hexágonos nos van a dar una idea de lo qué ocurre con polígonos de más lados. Ya hemos comentado más arriba que con dos polígonos solamente, da igual el número de lados de estos, es imposible crear un poliedro. El problema es que con tres hexágonos en un vértice tenemos que la figura ya es plana, puesto que 3 x 120 = 360 grados (los ángulos interiores de un hexágono son de 120 grados), luego es imposible generar un poliedro con 3, o más, hexágonos. La cosa es peor aún para polígonos de siete, o más, lados, puesto que es imposible encajar tres, o más, polígonos en un vértice, ya que la suma de sus ángulos siempre es mayor de 360 grados.

Por lo tanto, los únicos poliedros regulares convexos, es decir, sólidos platónicos, son el tetraedro, el octaedro, el icosaedro, el cubo y el dodecaedro.

Esculturas de los cinco sólidos platónicos (1996), realizadas por el artista alemán Ekkehard Neumann, para el parque Bagno de la ciudad alemana de Steinfurt

 

Sin embargo, la mayoría de los historiadores atribuyen el contenido del libro XIII de Los Elementos de Euclides al matemático griego Teeteto (aprox. 417 – 369 a.n.e.), quien estudió bajo la dirección del matemático pitagórico Teodoro de Cirene (465 – 398 a.n.e.), al igual que el filósofo griego Platón (aprox. 427 – 347 a.n.e.), quien lo incluiría, como interlocutor del personaje principal de todos sus diálogos, el filósofo Sócrates (470 – 399 a.n.e.), en dos de sus diálogos, el Sofista y Teeteto.

Cosmogonía platónica

El nombre de sólidos platónicos para los poliedros regulares convexos viene del diálogo Timeo, de Platón. En este diálogo, se describen los poliedros regulares convexos, que posteriormente, recibirán el nombre de sólidos platónicos, y se relacionan con la creación del cosmos. Para Platón los cuatro primeros poliedros regulares, tetraedro, octaedro, icosaedro y cubo, están relacionados con los cuatro elementos que forman el cosmos, fuego, aire, agua y tierra. Así podemos leer en este diálogo (hemos tomado la edición bilingüe de José María Zamora Calvo, publicada por Abada Editores, en 2010):

A la tierra asignemos la figura cúbica, ya que es la más difícil de mover de los cuatro géneros y la más plástica de entre los cuerpos; y es del todo necesario que lo que posea tales características tenga al nacer las caras más estables. Ahora bien, entre los triángulos supuestos al comienzo, la cara de lados iguales es por naturaleza más estable que la de lados desiguales, y la superficie de cuatro lados iguales formada por dos equiláteros resulta necesariamente una base más estable que el triángulo equilátero, tanto en sus partes como en el todo. Por consiguiente, si atribuimos esta figura a la tierra, aseguramos el discurso verosímil y, asimismo, al agua la forma menos móvil de las restantes, al fuego la más móvil, y al aire la intermedia. Y atribuimos el cuerpo más pequeño [tetraedro] al fuego, el más grande [icosaedro] al agua, y el del medio [octaedro] al aire; y, a su vez, el más agudo al fuego, el segundo más agudo al aire, y el tercero al agua.

El universo está formado por los cuatro elementos fuego [tetraedro], tierra [cubo], agua [icosaedro] y aire [octaedro], pero Dios utiliza el dodecaedro, que en el diálogo solo se menciona como la “quinta composición” (esto es, el quinto poliedro regular convexo), para crear el universo, ya que el dodecaedro es el poliedro regular convexo más próximo a la esfera. Platón escribe en el diálogo (edición bilingüe de José María Zamora Calvo, publicada por Abada Editores, en 2010):

Había aún una quinta composición [dodecaedro]; el dios la utilizó para el universo, cuando lo pintó con diversos colores.

Dios habría tomado el quinto poliedro como modelo para crear el universo y este es el motivo por el cual se ha considerado el dodecaedro como el símbolo del universo. Si nos fijamos en la pintura, La última cena (1955), o más exactamente El sacramento de la última cena, del artista catalán Salvador Dalí (1904-1989), Jesús y los apóstoles están rodeados en esa última cena de un enorme dodecaedro.

Ilustración del libro Harmonices mundi (1619), del matemático y astrónomo alemán Johannes Kepler (1571-1630), que incluye -en el centro a la derecha- la imagen de los cinco sólidos platónicos con dibujos que los relacionan con la cosmogonía platónica

Algunas fuentes, entre las que están el filósofo neoplatónico griego Proclo (412-485), atribuyen a Pitágoras la cosmogonía descrita en el diálogo Timeo de Platón, aunque la mayoría de los historiadores consideran bastante improbable que Pitágoras hubiese planteado este origen del universo. Según muchas fuentes los primeros pitagóricos conocerían solo tres de los cinco sólidos platónicos, el cubo, el tetraedro y el dodecaedro, y se atribuye a Teeteto el octaedro y el icosaedro.

¿Se conocían los poliedros regulares en el neolítico?

En la siguiente imagen, del libro Time Stands Still; New Light on Megalithic Science / El tiempo se detiene; Nuevos descubrimientos en la ciencia del Megalítico (1979), del profesor de arquitectura, escritor y artista británico Keith Critchlow (1933-2020), apasionado de la denominada “geometría sagrada”, aparecen cinco “bolas de piedra talladas”. Las bolas de piedra talladas son objetos artificiales esféricos tallados en piedra, lo que se denomina petroesferas, que datan de finales del neolítico (hace más de 4.000 años) y que han sido encontradas principalmente en Escocia, aunque también en el resto de Gran Bretaña e Irlanda. Su tamaño suele ser de unos 7 centímetros de diámetro y cuentan con entre 3 y 160 abultamientos. Además, se desconoce cuál era el uso de estas bolas de piedra talladas. Esta imagen ha sido utilizada por Critchlow para demostrar que en el neolítico ya se conocían los cinco sólidos platónicos, más de mil años antes de Platón.

Imagen del libro Time Stands Still; New Light on Megalithic Science / El tiempo se detiene; Nuevos descubrimientos en la ciencia del Megalítico (1979), del británico Keith Critchlow, con las supuestas cinco bolas de piedra talladas con la forma de los cinco sólidos platónicos

Sin embargo, algunas personas, como el artista y matemático estadounidense George W. Hart, encontraron algunas contradicciones en esta imagen. Por este motivo, hay quienes acudieron a la fuente original. Las cinco bolas de piedra talladas que menciona Critchlow se encuentran en el Museo Ashmolean de Oxford (Inglaterra, Gran Bretaña) y son las que aparecen en la siguiente imagen.

Imagen de las cinco bolas de piedra talladas que se encuentran en el Museo Ashmolean de Oxford. Imagen de la página web del Museo Ashmolean

Si vamos revisando las cinco bolas de piedra tallada una a una observamos lo siguiente. La primera, arriba a la izquierda, tiene siete abultamientos, luego estos no pueden corresponderse ni con vértices, ni con caras, de un poliedro regular convexo (véase la tabla anterior), como ocurría en la interpretación que hacía Critchlow en su imagen. La segunda bola, arriba en el centro, tiene seis abultamientos y podríamos interpretarla tanto como un octaedro, si los abultamientos se consideran como los vértices del poliedro, o como un cubo si los abultamientos (que están bastante aplanados) se consideran como las caras del poliedro. Esta doble interpretación que estamos realizando, está relacionada con el hecho de que el cubo y el octaedro son duales, como comentaremos más adelante. La tercera bola, arriba a la derecha, tiene 14 abultamientos, que no se corresponde con ningún poliedro regular, ya se consideren los abultamientos como caras o vértices (véase la tabla anterior). La cuarta bola, abajo a la izquierda, posee 6 grandes abultamientos, es como segunda bola, pero con abultamientos un poco más grandes. Y, finalmente, la última bola posee cuatro abultamientos, por lo que podemos interpretarla como la representación del tetraedro, ya se consideren los abultamientos como caras o vértices.

Por lo tanto, las cinco bolas de piedra talladas del Museo Ashmolean no están relacionadas con los cinco sólidos platónicos, como afirmaba Critchlow. En conclusión, la mencionada fotografía parece estar amañada.

Existen más ejemplos de bolas de piedra talladas con estructura de tetraedro o cubo/octaedro (en función de si los abultamientos son más o menos planos parecerán más un cubo o un octaedro), similares a las bolas del Museo Ashmolean. En las siguientes imágenes vemos algunos de estos ejemplos.

Tres bolas de piedra talladas, que se encuentran en el Kelvingrove Art Gallery and Museum, de Glasgow (Gran Bretaña), con seis abultamientos. Las dos primeras, con abultamientos más planos, nos recuerdan más al cubo, mientras que la tercera, con abultamientos más pronunciados, nos remite a la estructura del octaedro

 

Fotografía de la bola de piedra tallada, encontrada en Towie, Aberdeenshire (Escocia) y que se encuentra en el Museo Nacional de Escocia, fechada alrededor del 3.000 a.n.e. Esta bola tiene estructura de tetraedro. Imagen del Museo Nacional de Escocia

Incluso puede encontrarse alguna bola de piedra tallada en la que podemos interpretar un dodecaedro. En la siguiente imagen vemos el modelo 3d de una bola de piedra tallada, encontrada en Aboyne, Aberdeenshire (Escocia), con 12 abultamientos, cada uno de los cuales está rodeado de otros cinco, luego simulan caras pentagonales lo que hace que la bola de piedra tallada parezca un dodecaedro.

Dos vistas del modelo 3d, realizado por Hugo Anderson-Whymark, de una bola de piedra tallada, encontrada en Aboyne, Aberdeenshire (Escocia), con 12 abultamientos, cada uno de los cuales está rodeado de otros cinco (primera imagen), luego simulan caras pentagonales lo que hace que la bola de piedra tallada parezca un dodecaedro (segunda imagen)

Por otra parte, si relacionamos los abultamientos con los vértices de un poliedro regular, podríamos relacionar la anterior bola de piedra tallada con el icosaedro, lo cual está relacionado con el hecho de que el dodecaedro y el icosaedro son duales, como veremos.

Nos podríamos plantear si en el neolítico conocían los poliedros regulares convexos, como sugería Critchlow. Todo hace pensar que, aunque podamos relacionar algunas de las bolas de piedra talladas con los sólidos platónicos, esto no demuestra que las personas que tallaron estas piedras esféricas con abultamientos simétricos tuvieran en mente los poliedros regulares a la hora de crearlos. Claramente tenían cierta intuición geométrica, relacionada con la simetría, pero no un conocimiento de los sólidos platónicos. La relación de las bolas de piedras talladas con los poliedros regulares es más bien una interpretación moderna de las bolas. Además, como ya hemos comentado antes, existen bolas con muy distinto número de abultamientos, que van desde 3 hasta 160.

Bolas de Piedra talladas del Hunterian Museum de Glasgow (Escocia)Algunos poliedros regulares antiguos

Lo que sí podemos afirmar es que existen algunas representaciones antiguas de algunos de los sólidos platónicos, como los dodecaedros romanos, de bronce o piedra, encontrados (hasta un centenar de ellos) en diferentes partes de Europa, que datan de entre los siglos II y IV, luego no anteriores a Teeteto o Platón, y cuya función se sigue desconociendo hoy en día, o el icosaedro romano encontrado en una excavación de Alemania.

Fotografía de dos dodecaedros y un icosaedro romanos de bronce, del siglo III, encontrados en dos excavaciones alemanas y que pertenecen al Museo regional renano Tréveris. Imagen de kleon3 a través de Wikimedia Commons

 

Incluso existen algunos más antiguos, como el dodecaedro etrusco, un dodecaedro de piedra encontrado en una excavación en Monte Loffa (Véneto, Italia), datado por lo menos en el 500 a.n.e. En algunos libros se acompaña esta afirmación con la imagen de un dodecaedro romano, como los anteriores, sin embargo, esa imagen no se corresponde con el dodecaedro etrusco. Amelia Carolina Sparavigna, del Politécnico de Turín (Italia), en su artículo An Etruscan Dodecahedron / Un dodecaedro etrusco, acude a la investigación original, el artículo Intorno un dodecaedro quasi regolare di pietra a facce pentagonali scolpite con cifre, scoperto nelle antichissime capanne di pietra del Monte Loffa / Sobre un dodecaedro de piedra casi regular, con caras pentagonales talladas con figuras, descubierto en las antiguas cabañas de piedra de Monte Loffa (1885), de Stefano De’ Stefani, quien estudia este pequeño dodecaedro de piedra y lo acompaña con una ilustración del mismo (la de la siguiente imagen).

Ilustración del dodecaedro etrusco perteneciente al texto Sobre un dodecaedro de piedra casi regular, con caras pentagonales talladas con figuras, descubierto en las antiguas cabañas de piedra de Monte Loffa (1885), de Stefano De’ Stefani

En opinión de De’ Stefani el dodecadero etrusco podría ser un dado y las marcas corresponderse con algún tipo de representación de los números del 1 al 12.

También se han encontrado diferentes dados icosaédricos, realizados con distintos materiales, del Antiguo Egipto, tanto del período helenístico, como del romano, entre el siglo II a.n.e. y el siglo IV n.e., y con números, en griego o romano, en sus caras.

Dos dados icosaédricos, con 20 caras, con letras griegas en sus caras del Antiguo Egipto, entre los siglos II a.n.e. y IV n.e. Imágenes del Museo Metropolitano de ArteDualidad

Antes de dar por finalizada esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica vamos a explicar el concepto de dualidad para los poliedros. Se dice que dos poliedros son duales si las caras de uno se corresponden con los vértices del otro, y recíprocamente. Construyamos los poliedros duales de los sólidos platónicos.

Dado un poliedro regular convexo se construye el poliedro dual uniendo los puntos centrales de las caras adyacentes, de esta forma cada cara del poliedro original se corresponde con un vértice del nuevo poliedro. De forma análoga, cada vértice del poliedro original se va a corresponder con una cara del nuevo poliedro, ya que cada vértice del poliedro original tiene alrededor una serie de caras adyacentes dos a dos y conectadas de forma cíclica, de manera que al unir sus centros, que son los vértices del nuevo poliedro, se obtiene la cara de ese nuevo poliedro, que está conectada con el vértice del que partíamos).

Por ejemplo, el poliedro dual del dodecaedro es el icosaedro, como se muestra en la siguiente imagen. Como vemos, las caras del dodecaedro se corresponden, por construcción, con los vértices del icosaedro, así como los vértices del dodecaedro se corresponden con las caras del icosaedro.

Imagen que ilustra que el icosaedro es dual del dodecaedro, realizada por la estudiante Klara Mundilova (2012), utiñizando POV-Ray – The Persistance of Vision Raytracer, para la clase del profesor Hans Havlicek, de la TU DMG Technische Universität Wien, de Austria

 

Resulta que los poliedros duales de los sólidos platónicos siguen siendo sólidos platónicos. Más concretamente, el dodecaedro y el icosaedro son duales, el cubo y el octaedro son duales, y el tetraedro es dual de sí mismo, como podemos observar en la siguiente imagen.

Dualidad de los sólidos platónicos. Imagen del proyecto ATRACTOR de Portugal, a través de su página web

La dualidad se puede obtener mediante otros procesos, pero no vamos a entrar en ellos en esta ocasión. Para terminar esta entrada vamos a mostrar las esculturas basadas en la dualidad de los sólidos platónicos de la artista saudí-palestina Dana Awartani (1987),

Escultura Tetraedro dentro de un tetraedro II (2019), perteneciente a la serie Los duales de los sólidos platónicos, de la artista saudí-palestina Dana Awartani. Materiales: Madera, cobre y latón. Tamaño: 121 x 100 x 100 cm. Imagen de la página web de la artista Dana AwartaniEscultura Octaedro dentro de un cubo II (2019), perteneciente a la serie Los duales de los sólidos platónicos, de la artista saudí-palestina Dana Awartani. Materiales: Madera, cobre y latón. Tamaño: 121 x 100 x 100 cm. Imagen de la página web de la artista Dana AwartaniEscultura Cubo dentro de un octaedro II (2019), perteneciente a la serie Los duales de los sólidos platónicos, de la artista saudí-palestina Dana Awartani. Materiales: Madera, cobre y latón. Tamaño: 121 x 100 x 100 cm. Imagen de la página web de la artista Dana AwartaniEscultura Icosaedro dentro de un dodecaedro II (2019), perteneciente a la serie Los duales de los sólidos platónicos, de la artista saudí-palestina Dana Awartani. Materiales: Madera, cobre y latón. Tamaño: 121 x 100 x 100 cm. Imagen de la página web de la artista Dana AwartaniEscultura Dodecaedro dentro de un icosaedro II (2019), perteneciente a la serie Los duales de los sólidos platónicos, de la artista saudí-palestina Dana Awartani. Materiales: Madera, cobre y latón. Tamaño: 121 x 100 x 100 cm. Imagen de la página web de la artista Dana Awartani

En la siguiente entrada continuaremos hablando de los sólidos platónicos, los poliedros regulares convexos.

Bibliografía

1.- Geaninne Gutiérrez-Guimaraes (editora), Gego, midiendo el infinito (catálogo de la exposición), Museo Guggenheim Bilbao, 2023.

2.- Pedro Miguel González Urbaneja, Los sólidos pitagórico-platónicos (Geometría, Arte, Mística y Filosofía), FESPM, 2008.

3.- Claudi Alsina, Las mil caras de la belleza geométrica (los poliedros), El mundo es matemático, RBA, 2010.

4.- David Wells, The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Geometry, Penguin, 1991.

Sobre el autor: Raúl Ibáñez es profesor del Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU y colaborador de la Cátedra de Cultura Científica

El artículo Los sólidos platónicos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Juan Ignacio Pérez Iglesias

Gure espezieari datxekion bilakaera kultural metagarria, hein handi batean, bilakaera gertatzen den herrien tamainaren menpekoa da. Hori da esperimentu azkar baten bidez lortutako ondorio nagusia. Esperimentuan (zenbait tamainatako taldeek parte hartzen zuten jolas bat), giza taldeen tamainak konplexutasun kulturalaren bilakaeran eragiten duen eraginari buruzko hainbat hipotesiren kontraste esperimentala egin da. Partaideak 2, 4, 8 eta 16 jolaskideko taldeetan banatu ziren eta banan-banan baliabideak bildu behar zituzten, euren indarra eta gaitasun fisikoa handitzeko.

Irudia: gure espezieari datxekion bilakaera kulturala, hein handi batean, bilakaera gertatzen den herrien tamainaren menpekoa da. (Argazkia: Chris Turapidik – Domeinu publikoko irudia. Iturria: pexels.com)

Horretarako, esperimentatzaileek bi gida ematen zizkieten. Horien bidez, bi zeregin egiten irakasten zieten, bata erraza eta bestea zaila. Biak ziren baliagarriak jolasaren xede ziren baliabideak biltzeko. Zeregin sinplea gezi bat fabrikatzean zetzan, eta konplexua sare bat diseinatzean. Jolasaren 15 txandetako bakoitzean, partaideek gauza bat edo bestea egin behar zuten. Partaideei adierazten zitzaien hori egiteko modua bururatzekotan, prozedurak hobetu ahal zituztela kasu batean edo bestean. Ondoz ondoko txandetan zehar, zenbait gauza gertatu ahal ziren. Zereginak egiteko modua hobetu ahal zen, okertu, edo, are gehiago, litekeena zen talde batean bi zereginetako bat egiteari uztea, kideetako bakar bat ere ez zelako gai hori egiteko edo ez zutelako egiteko ahalegina egiten.

Espero zitekeenez, aukera handiagoak zeuden txanden sekuentzian zehar zeregin konplexua ez egiteko, sinplea ez egiteko baino. Bestalde, bi zereginetako bat jolasean zehar uzteko aukera txikiagoa zen talde handietan txikietan baino. Gainera, talde handietan zeregin konplexua egiteak ez zekarren zeregin sinplea mantentzeko aukera murriztea. Eta, aurrekoaren ondorioz, jolasaren amaieran dibertsitate kulturala mantentzeko aukera altuagoa zen taldearen tamaina zenbat eta handiagoa izan.

Bestalde, eta partaideek zereginak egiteko moduan aldaketak gehitu ahal zituztenez, 15 txanden amaieran gauzak egiteko modua aldatu zen, bai partaideek txandaz txanda akatsak egiten zituztelako, bai horietako batzuek hasierako prozedurak hobetzea lortzen zutelako.

Geziaren punta fabrikatzeko emaitzarik oneneko prozedura, batez beste, hasierako prozedura baino hobea izan zen talde handietan eta antzekoa txikietan. Hori horrela, talde handietan gertatutako bilakaera kulturalari esker, gauzak egiteko modua hobetu zen, baina ez zen hala gertatu talde txikietan. Sare bat fabrikatzea zailagoa zen, eta, aurretik adierazi dudanez, txanden amaieran talde batzuek zeregin hori utzi zuten. Mantendu zutenen artean, talde txikietan errendimendua murriztu zen, eta handietan batezbestekoaren mailan mantendu zen, baina talde batzuetan hobetu zen.

Hala ere, zereginen errendimenduaren hobekuntzak taldearen tamainarekin zuen lotura, eta horrek iradokitzen du, oro har, aukera handiagoak daudela aurretik zeuden teknologien hobekuntza talde handiagoetan gertatzeko talde txikienetan baino. Gainera, esperimentuaren emaitza oso interesgarri bat da txanden amaieran pertsonarik onenak errendimendu hobekuntza izan zuen taldeetan taldekideen batezbestekoak ere hobera egin zuela eta bi igoeren mailak modu positiboan eta esanguratsuan lotuta zeuden. Horrek agerian uzten du taldeko onenak gainerako kideen errendimendua ikasketa bidez hobetzen zuela.

Giza espeziean garrantzi handiko metaketa kulturaleko prozesu bat gertatu da eta gertatzen da. Ezagutza sortu eta transmititzeko gaitasun horri, datxekion mailakako metaketarekin, espeziearen arrakasta demografikoa egotzi ohi zaio; izan ere, horri esker, pertsona bakar batek inoiz garatu ezingo zituzkeen teknologiak lortu ahal izan dira. Dena den, ezagutzaren transmisioa ez dago akatsez salbuetsita, eta horrek, hasiera batean, aipatutako metaketa kulturala sortzeko oztopoa dakar. Eta hor esku hartzen du giza taldeen tamainak bilakaera kulturalaren kalitatearen funtsezko baldintzatzaile gisa.

Ondo dago karakterizatuta, ildo horretan, Tasmaniako atzerapen kulturala. Australiako biztanlea Tasmaniatik isolatuta geratu eta gero, atzerapen kultural bat gertatu zen. Horren ondorioz, isolamendu aurretik izandako teknologiarik konplexuenak galdu ziren. Galera informazioa transmititzean izandako akatsen ondorioa izan omen zen, eta litekeena da Tasmaniako herriaren tamaina txikiak hori ahalbidetu izana.

Norbanakoen artean teknologia konplexuak transmititzean akatsak egin ohi direnez, herritar kopurua funtsezko aldagaia izaten da. Hori horrela, herritar asko badaude, arrisku hori murrizten da, probableagoa delako gutxienez transmisioko gertakari batzuk akats barik gertatzea. Horri prestigio alborapenaren eragina gehitzen bazaio (batez ere arrakasta duten komunitateko kideak imitatzeko joeran datza), arrakasta lortzen duten pertsonak izan ohi dira beren ezagutzak transmititzen dituztenak, eta kultura bilakaeraren eragile nagusiak dira. Aitzitik, herritar gutxi daudenean, akats gabeko transmisio kulturaleko ekitaldiak egoteko aukera txikiagoa da; beraz, akatsak erraztasun handiagoz metatzen dira, hasieran zituzten teknologiak galdu arte.

Kontatu dudanez, teknologiaren galera, gehien bat, zeregin konplexuetan gertatzen da, transmisioan akatsak errazago gertatzen direlako. Zeregin sinpleekin probabilitate txikiagoa dago hori gertatzeko; izan ere, akatsik gabe ikasteko eta imitatzeko errazagoak dira.

Bestalde, eta aintzat hartuta teknologien galerak dibertsitate kulturalaren murrizketa dakarrela, gauza berriak asmatzeko aukera ere murrizten da, eta, horren ondorioz, beste traba bat dago tamaina gutxiko herrien bilakaera kultural metagarrirako. Bestela esanda, talde handiek dibertsitate kulturala mantentzea errazten dute, eta, beraz, berrikuntzak txertatzea.

Jolasak, ondorioz, Tasmaniako biztanleen atzerapen kulturala azaltzeko formulatutako teoriarako babes esperimentala ematen du, eta, gainera, azaldu egiten du tamaina handiko gizakiak bereziki joera handiagoa izatea kultura bilakaera progresiboko prozesuak esperimentatzeko.

Aurrekotik ondorioztatzen da erregistro arkeologikoan batzuetan ikusten den konplexutasun kulturala beharbada ez dela konplexutasun hori islatzen duten objektuak ekoiztu zituzten norbanakoen ezagutza gaitasun handiagoaren adierazle zuzena, baizik eta, agian, herritar kopuru handiagoaren ondorioa, bilakaera kultural metagarriaren hasiera aktibatu ahal izan zuena.

Laburbilduz, taldeen tamaina aldaketek bilakaera kultural moldakorra eta lortutako gaitasun kulturalen moldakortasun txarraren ondoriozko galera eragin ahal dute. Fenomeno horrek, seguruenik, garrantzi handia izan zuen gure iraganean, eta, seguruenik, pertsona ugariko taldeetan bizitzako gizakion joera baldintzatu zuen, edo, gutxienez, elkarren artean ondo komunikatuta bizitzeko joera. Gaur egun, eragin hori ez da horren garrantzitsua; izan ere, idazketaren asmakuntzak, lehenik, mota mugikorren inprimatzearenak, ondoren, eta, duela gutxi, informazioa biltegiratzeko gailu elektronikoenak eta Internetenak taldeen tamainekiko gero eta menpekotasun txikiagoa izatera eraman gaituzten xede horietarako. Menpekotasun txikiagoa, bai, baina ez erabat independenteak.

Erreferentzia bibliografikoa:

Derex, Maxime; Beugin, Marie-Pauline; Godelle, Bernard; Raymond, Michel (2013). Experimental evidence for the influence of group size on cultural complexity. Nature, 503, 389-391. DOI: 10.1038/nature12774

Egileaz:

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

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A medida que los automóviles y aeronaves pilotados por ordenador se vuelven más comunes, la clave para prevenir accidentes, según muestran los investigadores, es saber lo que no se sabe.

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

Señor Salme para Quanta Magazine

Los automóviles y aeronaves sin piloto ya no son cosa del futuro. Solo en la ciudad de San Francisco, dos compañías de taxis han registrado colectivamente 12,9 millones de kilómetros de conducción autónoma hasta agosto de 2023. Y más de 850.000 vehículos aéreos autónomos, o drones, están registrados en los Estados Unidos, sin contar los militares.

Pero existen preocupaciones justificadas sobre la seguridad. Por ejemplo, en un período de 10 meses que finalizó en mayo de 2022, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras de los Estados Unidos informó de casi 400 accidentes que involucraron automóviles que utilizaban alguna forma de control autónomo. Seis personas murieron como consecuencia de estos accidentes y cinco resultaron gravemente heridas.

La forma habitual de abordar este problema, a veces denominada “prueba por agotamiento”, implica probar estos sistemas hasta que estés convencido de que son seguros. Pero nunca se puede estar seguro de que este proceso descubrirá todos los defectos potenciales. «La gente realiza pruebas hasta que agotan sus recursos y su paciencia», explica Sayan Mitra, científico informático de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Sin embargo, las pruebas por sí solas no pueden ofrecer garantías.

Mitra y sus colegas sí pueden. Su equipo ha logrado demostrar la seguridad de las capacidades de seguimiento de carriles para automóviles y de los sistemas de aterrizaje para aeronaves autónomas. Su estrategia se está utilizando ahora para ayudar a aterrizar drones en portaaviones, y Boeing planea probarla en un avión experimental este año. «Su método para proporcionar garantías de seguridad de extremo a extremo es muy importante», afirna Corina Pasareanu, científica investigadora de la Universidad Carnegie Mellon y del Centro de Investigación Ames de la NASA.

Su trabajo consiste en garantizar los resultados de los algoritmos de aprendizaje automático que se utilizan para informar a los vehículos autónomos. A alto nivel, muchos vehículos autónomos tienen dos componentes: un sistema de percepción y un sistema de control. El sistema de percepción te dice, por ejemplo, a qué distancia está tu coche del centro del carril, o en qué dirección va un avión y cuál es su ángulo con respecto al horizonte. El sistema funciona alimentando datos sin procesar de cámaras y otras herramientas sensoriales a algoritmos de aprendizaje automático basados en redes neuronales que recrean el entorno fuera del vehículo.

Luego, estas evaluaciones se envían a un sistema independiente, el módulo de control, que decide qué hacer. Si se avecina un obstáculo, por ejemplo, decide si aplica los frenos o gira para evitarlo. Según Luca Carlone, profesor asociado del Instituto de Tecnología de Massachusetts, si bien el módulo de control se basa en tecnología bien establecida, «toma decisiones basadas en los resultados de la percepción y no hay garantía de que esos resultados sean correctos».

Para brindar una garantía de seguridad, el equipo de Mitra trabajó en asegurar la confiabilidad del sistema de percepción del vehículo. Al principio supusieron que es posible garantizar la seguridad cuando se dispone de una representación perfecta del mundo exterior. Luego determinaron cuánto error introduce el sistema de percepción en su recreación del entorno del vehículo.

La clave de esta estrategia es cuantificar las incertidumbres involucradas, conocidas como banda de error, o las “incógnitas conocidas”, como lo expresa Mitra. Este cálculo proviene de lo que él y su equipo llaman contrato de percepción. En ingeniería de software, un contrato es un compromiso de que, para una determinada entrada a un programa de ordenador, la salida estará dentro de un rango especificado. Calcular este rango no es fácil. ¿Qué precisión tienen los sensores del coche? ¿Cuánta niebla, lluvia o resplandor solar puede tolerar un dron? Pero si puedes mantener el vehículo dentro de un rango específico de incertidumbre y si la determinación de ese rango es lo suficientemente precisa, el equipo de Mitra demostró que puedes garantizar su seguridad.

Sayan Mitra, informático de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign, ha ayudado a desarrollar un enfoque sistemático para garantizar la seguridad de ciertos sistemas autónomos. Foto: Virgil Ward II

Es una situación familiar para cualquiera que tenga un velocímetro impreciso. Si sabes que el dispositivo nunca se desvía más de 5 kilómetros por hora, puedes evitar la multa por exceso de velocidad manteniéndote siempre 5 km/h por debajo del límite de velocidad (tal y como lo indica tu velocímetro no confiable). Un contrato de percepción ofrece una garantía similar de seguridad de un sistema imperfecto que depende del aprendizaje automático.

«No se necesita una percepción perfecta», explica Carlone. «Lo único que quieres es que sea lo suficientemente buena como para no poner en riesgo la seguridad». Las mayores contribuciones del equipo, afirma, son «introducir la idea completa de los contratos de percepción» y proporcionar los métodos para construirlos. Lo han hecho recurriendo a técnicas de la rama de la informática llamada verificación formal, que proporciona una forma matemática de confirmar que el comportamiento de un sistema satisface un conjunto de requisitos.

«Aunque no sabemos exactamente cómo la red neuronal hace lo que hace», como afirma Mitra, han demostrado que todavía es posible probar numéricamente que la incertidumbre de la salida de una red neuronal se encuentra dentro de ciertos límites. Y, si ese es el caso, entonces el sistema será seguro. «Podemos entonces proporcionar una garantía estadística sobre si (y en qué medida) una red neuronal determinada realmente cumplirá esos límites».

La empresa aeroespacial Sierra Nevada está probando actualmente estas garantías de seguridad al aterrizar un dron en un portaaviones. Este problema es, en cierto modo, más complicado que conducir automóviles debido a la dimensión adicional que implica volar. “Al aterrizar, hay dos tareas principales”, explica Dragos Margineantu, tecnólogo jefe de IA en Boeing, “alinear el avión con la pista y asegurarse de que la pista esté libre de obstáculos. Nuestro trabajo con Sayan implica obtener garantías para estas dos funciones”.

«Las simulaciones que utilizan el algoritmo de Sayan muestran que la alineación [de un avión antes del aterrizaje] mejora», afirma. El siguiente paso, previsto para finales de este año, es emplear estos sistemas mientras aterriza de hecho un avión experimental de Boeing. Uno de los mayores desafíos, señala Margineantu, será descubrir lo que no sabemos – “determinar la incertidumbre en nuestras estimaciones” – y ver cómo eso afecta a la seguridad. «La mayoría de los errores ocurren cuando hacemos cosas que creemos saber, y resulta que no es así».

 

El artículo original, How to Guarantee the Safety of Autonomous Vehicles, se publicó el 16 de enero de 2024 en Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López

El artículo Cómo garantizar la seguridad de los vehículos autónomos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Juanma Gallego

Elektrizitatearen eroale den substratu bat erabilita, garagarraren labore hidroponiko batean landareak %50 gehiago haztea lortu du ikertzaile talde batek.

Hamar milurteko baino gehiago daramatza gizakiak zeruari begira, Neolito Arotik aurrera nekazaritza izan delako gizarte gehienetan elikaduraren oinarria. Horregatik, askotan gorabehera klimatikoek zibilizazioen gorakadetan zein amiltzeetan eragin nabarmena izan dute. Nekazaritza teknifikatuaren garaian ere, oraindik ere ureztatze sistemak erabili ezin diren laboreetan lehorteen beldur bizi dira nekazariak, eta ureztatzea dagoenean ere izotzaldiek eta uholdeek hilabeteetako lana txikitu dezakete egun bakar batean.

Arazoez libre ez dagoen arren, eragozpen horietako batzuk konpontzen ditu nekazaritza hidroponikoak, eta, horregatik, sistema horretan hobekuntzak egiteko lanean ari dira ikertzaile ugari. Besteak beste, produktibitatea handitzen ahalegintzen ari dira, espazioa eta baliabideak ahalik eta hoberen aprobetxatzea xede.

1. irudia: Eleni Stavrinidou irakaslea eta Alexandra Sandehn doktoregaia, eSoil izeneko substratua elektrizitate iturri bati konektatzen. (Argazkia: Thor Balkhed)

Norabide horretan egindako garapen baten berri eman dute orain PNAS aldizkarian argitaratutako ikerketa batean. Linköpingeko Unibertsitateko (Suedia) ikertzaileek iragarri dutenez, substratu hidroponiko jakin batean garagar landareak batez bestean %50 gehiago hazten dira bizitzaren lehen egunetan beren sustraiak elektrizitate bidez estimulatzen direnean. Zehazki, garagarraren (Hordeum vulgare) KWS Irina barietatea erabili dute esperimentuan. 15 egunean pisu lehorrean %50 irabazi dute, eta %31 landareen luzeran. Lurzorurik gabe hazteko, elektrizitatearen eroale den substratu berezi bat prestatu dute: eSoil izena eman diote.

Ikerketan bertan azaldu dutenez, orain arte landareen hazkundea eragin nahian elektrizitatea gehienbat bi modutara erabili izan da. Lehen kasuan elektrotropismoaren bidea jorratu izan da. Horren bitartez, eremu elektriko baten norabidean haziko lirateke sustraiak. Irtenbide honen arazoa da orain arte ez dela demostratu modu argi batean erabilitako elektrodoek landareen hazkundea bideratzen dutenik.

Bigarren bidea aire bidezkoa izan da. Egindako esperimentuetan tentsio handiko iturriak erabili izan dira, eta horrek, noski, arazo gehiago ohi dakartza energia kontsumoari eta segurtasunari dagokienez. Teknika honetaz baliatuta, hainbat ikerketak lortu dute garagarraren, ilarren eta ohiko organismo eredu den Arabidopsis thaliana landarearen hazkundea sustatzea.

Zientzialariek babestu dutenez, ikerketa honetan landutako beste motatako hurbilketa bati esker bide berri bat ireki dute, eta atzean utzi dituzte aurreko saiakerek izan dituzten puntu ahulak. Hala, esperimenturako hiru dimentsiotako egitura porotsuan oinarritutako substratua landu dute. Lurzoru artifizial hau elektrizitatearen eroalea da. Beraz, aldi berean baliagarria da landarearen hazkunderako aldamio zein elektrodo estimulatzaile gisa. Gainera, tentsio baxua baino ez da behar landarea estimulatzeko, eta substratuaren osagai nagusia zelulosa da; “biopolimero zabalduena”, ikertzaileen hitzetan. Teorian bederen horrek ahalbidetuko luke prozesua errazago txertatu ahal izatea martxan dauden labore hidroponikoetan.

Elektrizitatearen eragin hau “agerikoa da” bai sustraien zein kimuen garapenean, eta estimulazioaren ondoren gertatzen da. Onartu dute landarearen hazkundearen hasierako faseetan oinarritu dutela ikerketa, eta ikusi behar dela estimulazioa beste etapetan ere onuragarria den. Bosgarren egunetik hasita, bost egunez elektrizitatearekin estimulatu dituzte landareak, eta, ondoren, beste bost egunez utzi dituzte hazten. Hamabosgarren egunean, landareak jaso dituzte, beren hazkundea zenbatesteko. Prozesuan zehar ere neurtu dute hazkundea, bost esperimentutan. Horietan guztietan egiaztatu ahal izan dute landareen hazkundearen gorakada.

“Honek adierazten du estimulazioak ez duela une bateko efektu soila sortzen; aldiz, landarearen garapena bideratuko dituzten prozesuak aldatzen ditu”, idatzi dute. Ondorioz, efektu onuragarriak izateko ez da zertan estimulazioa mantendu.

Horrelakoen bitartez modu enpirikoan elektrizitateak landareen hazkundea indartzen duela demostratu den arren, oraindik ere zientzialariek ez dute argi zeintzuk diren prozesuan inplikatutako mekanismo fisiologikoak, baina sinetsita daude eremu elektrikoaren eragina ez dela zuzena. Hots, hobekuntza ez da gauzatzen landarearen baitako prozesuetan, hazkunderako ingurunean baizik. Mekanismo biologikoak ezagutzen ez badituzte ere, bai argitu ahal izan dute, ordea, landareek hobeto kudeatzen dutela nitrogenoa. “Hipotesi bat da hazkundeari emandako bultzada labore-inguruan dauden nutrienteen xurgatze efizienteago baten ondorioa dela”, proposatu dute. “Estimulatutako landareek modu efizienteagoan erreduzitzen eta asimilatzen dute NO3 [nitratoa] kontrol aleekin alderatuta”.

2. irudia: garagar landare txiki bat, elektrizitatearen eroale den substratu berezian. (Argazkia: Thor Balkhed)

Besteak beste, egileak sinetsita daude aurkintza baliagarria izan daitekeela etorkizunean ongarrien erabilera murriztu ahal izateko eta laboreen errendimendua “modu jasangarrian” handitzeko.

Gizateria elikatzeko beharra

2050ean planetan “9.600 milioi biztanle izango direla” aintzat hartuta, zientzia artikuluan diote gizateriak %60 handitu beharko duela elikagaien ekoizpena.

“Munduko populazioa gehitzen ari da, eta klima aldaketa ere badaukagu. Beraz, argi dago ezin izango ditugula ase egin Lurraren elikadura beharrak soilik orain existitzen diren nekazaritza metodoekin”, argudiatu du Eleni Stavrinidou ikertzaileak prentsa ohar batean. “Baina hidroponiarekin hiri inguruetan ere janaria ekoitzi dezakegu, oso baldintza kontrolatuen pean”.

Kultibo hidroponikoak aspalditik ezagutzen dira, baina gurean bederen beren zabalpena ez da oraindik oso handia. Horren bidez lortzen da laboreak haztea soilik ura eta nutrienteekin, sustraiak garatu ahal izateko moduko substratu batean txertatuta. Besteak beste, ura sisteman birzirkulatzea ahalbidetzen da. Ondorioz, askoz ur gutxiago erabiltzen da ohiko laboreen aldean. Azken hauetan landareek nutrienteen erdia baino ez dute hartzen, baina hidroponian, berriz, nutriente horiek berriro sartu daitezke sisteman. Hazi bakoitzak behar dituen nutrienteak jasotzeaz gain, ageriko beste abantaila bat da bertikalean hazi daitezkeela landareak.

Hala, askorentzat bitxia izan badaiteke ere, mota honetako laboreek “gertuko produktuak” kontsumitzeko aukera erraztu dezakete, hirietan bertan edo aldirietan ekoitzi daitezkeelako, distantzia luzeko garraioak saihestuz. Desabantailen artean, nabarmenena da momentuz energia asko erabil behar dela labore hauek mantentzeko.

Hidroponian askotan artile minerala erabiltzen da substratu bezala, baina ikertzaileek argudiatu dute materiali hori ez dela biodegradagarria, eta ekoizteko energia asko erabili behar dela. Aldiz, beraiek proposatutakoa zelulosaz eta polimero eroale batez eginda dagoela azaldu dute. Halako materialak erabiliz gero, nekazaritza hidroponikoa modu jasangarriago batean landu ahalko dela aurreratu dute.

“Ezin dugu esan hidroponiak elikadura segurtasunaren arazoa konponduko duenik. Baina oso lagungarria izan daiteke bereziki goldatzeko lur gutxi duten eta ingurumen baldintza gogorrak dituzten eremuetan”, babestu du Stavrinidouk.

Erreferentzia bibliografikoa:

Oikonomou, Vasileios K.; Huerta, Miriam; Sandéhn, Alexandra; Dreier, Till; Daguerre, Yohann; Lim, Hyungwoo; Berggren, Magnus; Pavlopoulou, Eleni; Näsholm, Torgny; Bech, Martin; Stavrinidou, Eleni (2023). eSoil: A low-power bioelectronic growth scaffold that enhances crop seedling growth. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(2) DOI: 10.1073/pnas.2304135120

Egileaz:

Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

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Titán es un mundo apasionante. Junto con la Tierra, es el único lugar de nuestro Sistema Solar donde existe un ciclo hidrológico, aunque radicalmente distinto al nuestro: Mientras que en nuestro planeta este ciclo funciona con el agua y sus cambios de estado, las frías temperaturas de Titán -hablamos de unos 180 grados centígrados bajo cero de media- hacen que este ciclo esté basado en el metano y el etano, que a esas temperaturas se comporta de una manera similar al agua en nuestro planeta.

En este exótico o extraño -para nuestros ojos, claro- ciclo, las nubes de metano y etano se forman sobre una atmósfera compuesta principalmente por nitrógeno y desde ella precipitan las gotas de lluvia capaces de llenar lagos y mares y de excavar unas redes de drenaje que nos recuerdan tanto a nuestros valles, ríos y ramblas.

Titán, visto desde la sonda Cassini. En luz visible, no podemos ver nada de su superficie, solo su atmósfera. Cortesía de NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

Este ciclo hidrológico -entiéndase en todo este artículo el uso del término hidrológico lato sensu – es susceptible de comparaciones con el nuestro, puesto que, a pesar de ser mundos radicalmente diferentes, es capaz de modelar el paisaje de una manera similar, lo que nos da una perspectiva sobre la gran diversidad de procesos que se dan en los distintos cuerpos del Sistema Solar y como son capaces de crear paisajes similares. Eso no quita que no se puedan dar procesos diferentes a los que hay en la Tierra, aunque, por muy marciano que nos parezca un paisaje, en ocasiones tenemos más cosas en común que diferencias.

La llegada de la sonda Cassini al sistema de Saturno fue una verdadera revolución en nuestro conocimiento sobre este satélite, ya que la distancia a nuestro planeta y una superficie perpetuamente cubierta de una neblina de compuestos orgánicos, hacía tarea imposible que pudiésemos saber que pasaba en su superficie, algo que tuvo solución gracias a los datos de radar, pero también a las imágenes tomadas en determinadas “ventanas” ópticas -entiéndase por ventanas en el sentido de longitudes de onda- que también nos aportaban algunos detalles de una superficie hasta entonces inédita para el ser humano.

Las islas que aparecen y desaparecen en Ligeia Mare, vistas con el radar de la misión Cassini. Cortesía de NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

En el año 2014 un equipo de científicos publicó el descubrimiento una nueva isla en Ligeia Mare, el segundo mar más extenso de Titán y que se encuentra en la región polar del hemisferio norte. Era la primera vez que observábamos un fenómeno dinámico en las masas de líquido del satélite… pero, ¿por qué no estaba esta isla antes? ¿Qué había provocado su aparición?

Las primeras teorías apuntaron a que fuesen el resultado de las olas que provocaron un “reflejo” de las ondas de radar que tendría ese aspecto, a la presencia de burbujas de gas ascendiendo desde el fondo del mar, trozos de compuestos orgánicos sólidos que al calentarse el líquido dejasen flotarlos… e incluso islas de verdad, pero los científicos no tenían ninguna preferencia muy marcada…. Al fin y al cabo, era la primera vez que veíamos algo así.

Un nuevo estudio publicado en Geophysical Research Letters afirma que la aparición de estas islas en realidad tiene mucho que ver con la relación entre la composición de la atmósfera y las reacciones químicas que allí se dan, los lagos y los materiales sólidos que se depositan en la superficie procedentes también de la atmósfera.

Ligeia Mare, la segunda masa de líquido más grande de Titán. Obsérvense las numerosas redes de drenaje que desembocan en el mar. Cortesía de NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

Estos sólidos compuestos de compuestos orgánicos se acumulan cerca de la línea de costa, con el paso del tiempo pueden formar una capa que, al romperse, podría acabar flotando sobre el mar, de una manera muy similar a como ocurre la ruptura de los glaciares terrestres que da lugar a los icebergs u otros trozos de hielo flotante.

Estas masas flotantes estarían durante un tiempo sobre el mar, ya que poco a poco se irían saturando sus poros y poco a poco hundiéndose, como ocurre con la pumita -esa roca de origen volcánico- en la Tierra, que al principio flota y a veces incluso la vemos en los océanos formando grandes “balsas” de roca, pero conforme esos poros se llenan de agua, lentamente se van hundiendo en el agua.

De algún modo estamos hablando de glaciares, pero, en este caso, de compuestos orgánicos que, además, según este estudio, no se disolverían en las masas de metano y etano como tampoco sería muy raro que ocurriese si estas partículas tuviesen una determinada composición.

Algunos de los mares y lagos de la región polar norte de Titán. Si contamos los más pequeños, hay decenas de estos cuerpos de líquido. Cortesía de NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

Pero este estudio también se centra en un detalle muy importante y que hasta ahora no ha tenido tampoco una explicación clara… ¿Por qué los mares de Titán tienen una superficie tan suave, sin un oleaje visible? Los autores sugieren que podría ser fruto de una capa de compuestos orgánicos sólidos congelados que cubre la superficie de estos, una capa muy fina, dándole esa apariencia poco revuelta.

Si todo va bien, es posible que podamos saber si este estudio está en lo cierto con la llegada de la misión Dragonfly a Titán en el año 2034 y que, si todo va bien, despegará de nuestro planeta en julio de 2028. Esta misión tendrá una duración estimada de unos dos años y no solo nos mostrará la superficie desde el nivel del suelo, sino que será un dron capaz de surcar los cielos de este satélite tan interesante.

Referencias:

Hofgartner, J. D., Hayes, A. G., Lunine, J. I., Zebker, H. A., Stiles, B., Sotin, C., Barnes, J. W., Turtle, E. P., Baines, K. H., Brown, R. H., Buratti, B. J., Clark, R. N., Encrenaz, P., Kirk, R., Gall, A. L., Lopes-Gautier, R., Lorenz, R. D., Malaska, M. J., Mitchell, K. L., . . . Wood, C. A. (2014). Transient features in a Titan sea Nature Geoscience doi: 10.1038/ngeo2190

Yu, X., Yu, Y., Garver, J., Zhang, X., & McGuiggan, P. (2024). The fate of simple organics on Titan’s Surface: A theoretical perspective Geophysical Research Letters doi: 10.1029/2023gl106156

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

El artículo El origen incierto de las islas evanescentes de Titán se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Plazentako zelulek ohiz kanpoko trikimailu bat erabiltzen dute defentsa immune suabeak aktibatzeko eta horiek aktibo mantentzeko infekziorik ez dagoenean: birus faltsu bat sortu eta ezartzen dute.

Txikiak ginenean, plan burutsua iruditzen zitzaigun: aurpegia ur beroz busti eta aldaroka sartzen ginen sukaldean, aingeruak negar batean jar zitzakeen hasperenak botata. Eta uste genuen gurasoek kopeta gorritua ukitu eta sukarra geneukala pentsatuko zutela, eta horrela ez genuela eskolara joan beharko.

1. irudia: plazentako zelulek ohiz kanpoko trikimailu bat erabiltzen dute defentsa immune suabeak aktibatzeko eta horiek aktibo mantentzeko infekziorik ez dagoenean: birus faltsu bat sortu eta ezartzen dute. (Ilustrazioa: Kristina Armitage. Iturria: Quanta Magazine)

Baina gezurra oso ondo planifikatzen eta irudikatzen bagenuen ere, antzerki hori, normalean, ez zen espero genuena bezain limurtzailea izaten. Nolanahi ere, uda honetan Cell Host & Microbe aldizkarian argitaratutako ikerketa batek iradoki du jaio baino askoz ere lehenago, antzeko taktika batek garatzen ari diren gizakiei eta beste ugaztun batzuei laguntzen diela ikuskizun sinesgarriago bat egiten.

Ikerketak erakutsi zuen plazentak, ondorengoak eta ama lotzen dituen organo enbrionarioak, trikimailu molekular bat erabiltzen duela gaixotasun bat simulatzeko. Eraso biral baten pean egotearen itxurak egiten dituenez, sistema immunologikoa erritmo suabe eta jarraituan funtzionatzen mantentzen du, fetua amaren defentsa immunitarioen helmenean ez dauden birusetatik babesteko.

Aurkikuntzak iradokitzen du infekzio bat egon aurretik, zelula batzuek erantzun immune suabe bat aktiba lezaketela, ehun delikatuetan neurrizko babesa aplikatu dezakeena.

Zelulek defentsa immunitarioak prebentzioz aktibatzeko ahalmena dutela dioen ideia horrek «neurri handi batean urratzen du immunologoen ideietako bat», adierazi du Jonathan Kagan-ek, Boston Children’s Hospital eta Harvardeko Medikuntza Fakultateko immunobiologoak (hark ez du ikerketa berrian parte hartu).

Arma immune antibiralek ehunak suntsitu ditzaketenez, zelulek normalean soilik aktibatzen dituzte mehatxu aktibo bat dagoenean, hala nola infekzio bat, adierazi du Kaganek. Ondoren, infekzioa desagertzen denean, arma horiek ahalik eta azkarren desaktibatzen dira.

Baina ikerketa berriaren arabera, plazentak arau horiek hausten ditu. Moduren batean, defentsak aktibatzen ditu horiek beharrezkoak izan baino lehen, eta gero aktibatuta uzten ditu plazenta bera edo fetua kaltetu gabe.

«Babestu egiten du, kalterik eragin gabe», ondorioztatu du Hana Totary-Jain Florida Hegoaldeko Unibertsitateko (Tampa) farmakologia molekularreko irakasle elkartuak; bera da artikulu berriaren egile nagusia. «Eboluzioa benetan argia da».

Plazentak gaixo egotearen plantak egiten ditu

Totary-Jainek ustekabean deskubritu zuen plazentaren trikimailua. Bere laborategiko kideekin batera, plazentan eragiten duten geneen megatalde bat (“munstro bat” bere hitzetan) aztertzen ari zen. Eta harrituta geratu zen ikusi zuenean plazentaren garapena gidatzen duten geneak aktibatzeaz gain, megataldeak lambda interferonaren genea aktibatu zuela, seinalizazio immunitarioko proteina bat. Zergatik zegoen aktibo infektatu gabeko zelula osasuntsuetan?

Totary-Jainek eta bere taldeak urteak behar izan zituzten erantzuna aurkitzeko: plazentako zelulek birus-imitazio bat sortu zuten, beren genometatik ateratako RNA-a erabilita, sentsore immunologikoak engainatzeko.

Gure genomak eboluzioaren historiaren museo molekularrak dira. Lurrean bizitza sortu zenetik, birusek beren material genetikoaren zatitxoak txertatu dituzte euren ostalarien DNAn. Proteinak kodifikatzen dituzten geneen artean ezkutatuta, antzinako mikrobio-erasoen erlikia genomikoak daude.

2. irudia: Hana Totary-Jainek, Florida Hegoaldeko Unibertsitateko (Tampa) farmakologia molekularreko irakasle laguntzaileak, deskubritu du plazentako zelulek birus faltsu bat erabiltzen dutela erantzun immuneak isilpean aktibatzeko. (Iturria: USF Health Morsani College of Medicine)

Giza genometan jarraitzen duten elementu biral ohikoenetako bat Alu sekuentzia izeneko DNA zati bat da. Alu sekuentziak giza genomaren % 13 dira, gutxienez; Totary-Jainen megataldean 300 kopia baino gehiago zeuden. Eta susmatzen zuen Alu sekuentziak zirela plazentaren sistema immunologikoa aktibatzen ari zirenak. Baina bere kideek ohartarazi zioten bide horretatik ez jarraitzeko.

«Gomendio hau eman zioten: ‘Ez ukitu Alu sekuentziak, ez egin lan Alu sekuentziekin, ahaztu itzazu Alu sekuentziak’», adierazten du Totary-Jainek. Genoman Alu sekuentzia mordoa dagoenez, zaila da ikertzea zer egiten duen multzo espezifiko batek.

Baina Alu sekuentziei buruzko datuak sendoegiak ziren albo batera uzteko. Urtetan esperimentuak egin ondoren, Totary-Jainen taldeak erakutsi zuen Alu sekuentzien transkripzioek bi kateko RNA zatiak sortzen dituztela plazentan, hau da, gure zelulek birustzat hartzen duten egitura molekular bat. Birus faltsua detektatzean, zelulak erantzun egiten du, lambda interferona ekoitzita.

«Zelulak agente infekziosoaren mozorroa janzten du», azaldu du Kaganek. «Bere burua konbentzitzen du infektatuta dagoela sinesteko eta, ondoren, benetan hala bailitzan jokatzen du».

Immunitatea su motelean

Erantzun immuneak suntsitzaileak izan daitezke, batez ere erantzun antibiralak. Birusak arriskutsuagoak direnez zelula baten barruan daudenean, infekzio biralak erasotzen dituzten estrategia immune gehienek, neurri batean, infektatutako zelulak kaltetzen eta hiltzen funtzionatzen dute.

Horregatik, zelulek “Birusa!” oihukatzen dute, beren erantzukizunpean. Ehun gehienetan, Alu sekuentziak oso mugatuta daude; horrenbestez, ez dute aukerarik izaten eraso biral bat imitatzeko. Nolanahi ere, egoera hori bera da plazentak nahita sortzen duena. Nola orekatzen da hazten ari den enbrioiaren osasuna potentzialki arriskutsua den erantzun immune batekin?

Arratoiekin eginiko esperimentuetan, Totary-Jainen taldeak deskubritu du plazentaren bi kateko RNAk eta horien ondoriozko erantzun immuneak ez dietela garatzen ari diren enbrioiei eragiten. Aitzitik, badirudi enbrioiak babestu egiten dituztela Zika birusagatiko infekzioaren aurrean. Plazentako zelulek haiengandik espero zena egin ahal izan zuten (enbrioiak babestu erantzun immune autosuntsitzailea eragin gabe), lambda interferonaren defentsa suabeenak erabili zituztelako.

Eskuarki, bi kateko Alu ARNen ihesetara erantzuten lehenak I eta II motako interferonak izango liratekeen; zelula immunitario suntsitzaileak erreklutatzen dituzte infekzioa dagoen lekuan, ehunean kalteak eraginez, bai eta gaixotasun autoimmuneak ere. Lambda interferona, bestalde, III motako interferona da. Tokian bertan eragiten du: soilik komunikatzen da ehunaren barneko zelulekin, eta erantzun immune arinagoa eragiten du, plazentan epe luzean mantendu daitekeena.

Hala ere, oraindik ez dute asmatu nola lortzen duten plazentako zelulek soilik lambda interferona aktibatzea, erantzun immunea su motelean mantentzeko, irakin eta gainezka egitea saihestuz. Baina Totary-Jainek uste du badakiela zergatik erabiltzen duten plazentako zelulek beste zelula batzuek saihesten duten trikimailu hori: plazenta jaiotzean baztertzen denez, baliteke beste ehun batzuek hartu ezin dituzten arrisku immunologikoak onartu ahal izatea.

Hortaz, aurkikuntzek ezagutzera eman dute plazentak fetua babesteko duen beste estrategia bat, amaren sistema immunologikoaz gaiz. Amaren erantzun immunea ahuldu egiten denez haurdunaldian zehar genetikoki desberdinak diren zelulenganako erasoak prebenitzeko, plazentak defentsa gehigarriak garatu behar izan ditu elikatzen duen haurtxoarentzat.

Hala ere, trikimailu hori (birus faltsu batengatik eragindako maila txikiko erantzun immunea) baliteke plazentara soilik ez mugatzea. Columbiako Unibertsitateko ikertzaile batzuek antzeko fenomeno bat deskribatu dute duela gutxi, oraingoan neuronetan. Elementu genomiko ezberdineko RNAk detektatu zituzten harizpi bikoitzetan elkartuta erantzun immune bat sortzeko. Kasu horretan, sistema immunologikoak suntsitzaileagoa den I motako interferon bati dei egin zion, baina maila txikietan eragin zuen. Egileek suposatu zuten entzefaloko maila txikiko hantura kronikoak infekzioak kontrolpean mantendu ditzakeela, hantura garrantzitsuago bat eta neuronak hiltzea saihesteko.

Beraz, litekeena da engainu immunologiko mota hori uste genuena baino ohikoagoa izatea. Sistema immunologikoak bere arau propioak hausten dituela ikertzean, zientzialariek hobeto definitu ditzakete, hasteko, arauak berak.

Jatorrizko artikulua:

Annie Melchor (2023). During Pregnancy, a Fake ‘Infection’ Protects the Fetus, Quanta Magazine, 2023ko azaroaren 164a. Quanta Magazine aldizkariaren baimenarekin berrinprimatua.

Itzulpena:

UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Los triángulos son los polígonos más simples, pero los más especiales. Aprendemos en la escuela a temprana edad sus mágicas propiedades, como por ejemplo que sus ángulos siempre suman 180 grados o el famoso teorema de Pitágoras, que se cumple si uno de los tres ángulos es recto. Estas sencillas peculiaridades pueden aplicarse al mundo real y ayudarnos a comprender mejor cómo funcionan las cosas.

Foto: Tusik Only / UnsplashRelatividad especial

La conocida teoría de la relatividad especial de Albert Einstein relaciona el tiempo y el espacio, y da lugar a llamativas consecuencias físicas. Entre ellas, las más mencionadas son la dilatación del tiempo, la contracción de la longitud o el aumento de la energía que podemos medir, si un objeto se desplaza a cierta velocidad con respecto a nosotros. Todo esto parece muy complicado, pero puede expresarse mediante un simple triángulo rectángulo.

La velocidad por el tiempo es igual a la distancia. Si tenemos un láser y un detector colocados a cierta distancia como vemos en la Figura 1, podemos detectar el instante t en el que llega la luz al extremo superior. Como la velocidad de la luz es c, la distancia recorrida es c por t.

Figura 1: Láser y detector: al llegar la luz al detector nos marca el instante t y podemos calcular la distancia recorrida por el haz (c por t).

 

Si, como aparece en la Figura 1, montamos el láser en una plataforma que se mueve a velocidad v, pero en dirección perpendicular a como apuntamos el láser, podemos repetir el experimento, pero esta vez observándolo desde fuera de la plataforma. Como se muestra en la Figura 2, desde fuera veremos un recorrido diagonal del láser, debido a la composición del movimiento vertical y horizontal que percibimos desde el exterior. Como la velocidad de la luz es siempre c, la distancia diagonal recorrida por el láser que vemos desde fuera es c por t’. Finalmente, el tercer lado del triángulo de la Figura 2 es el recorrido horizontal de la plataforma (v por t’).

Figura 2: Distancias recorridas por el láser y la plataforma, observadas desde fuera, completando un triángulo rectángulo

 

Tenemos un triángulo rectángulo, así que podemos aplicar el teorema de Pitágoras: la suma de los cuadrados de los catetos es igual al cuadrado de la hipotenusa. Con este simple cálculo extraemos de este triángulo las transformaciones de Lorenz, que son las fórmulas que nos cuantifican cuánto se dilata el tiempo o se contrae la longitud, si un objeto se mueve a una velocidad v respecto a nosotros. Este factor se llama factor de Lorenz γ. Si llamamos β a la razón entre una velocidad v y la máxima velocidad posible (la velocidad de la luz en el vacío c) podemos construir otro triángulo rectángulo como mostramos en la Figura 3:

Figura 3: Cómo calcular el factor de Lorenz: bajas velocidades (izquierda) y altas velocidades (derecha)

 

Aplicando de nuevo el teorema de Pitágoras podemos fácilmente calcular cuánto se modifican las medidas del tiempo y la longitud cuando los objetos se mueven a mayor o menor velocidad. Vemos por ejemplo que si β es pequeña (bajas velocidades, a la izquierda de la Figura 3), 1/γ es ligeramente menor que 1 y. por tanto, γ es ligeramente superior a 1, con lo cual las medidas del tiempo y longitud apenas se modifican. Para velocidades altas (a la derecha de la Figura 3), 1/γ es muy pequeño, con lo que el factor de Lorenz γ es muy grande, y se produce un gran efecto.

Una de las consecuencias más llamativas de la relatividad especial es la relación energía-momento, que se utiliza en todas partes, desde la mecánica cuántica hasta la relatividad general. Una vez más el teorema de Pitágoras nos permite cuantificar la energía de un objeto de cierta masa y de cierta cantidad de movimiento (momento o ímpetu p). Este triángulo mostrado en la Figura 4 nos permite calcular la energía de cualquier objeto móvil, incluso aquellas partículas sin masa, como los fotones, que viajan a la velocidad de la luz, cuyo cateto derecho de la Figura 4 es nulo, o un objeto inmóvil, cuyo cateto inferior en la Figura 4 sería nulo, pero su energía sería igual a la famosa equivalencia de masa y energía de Einstein E=mc2.

Figura 4: Cómo calcular la energía de un objeto de cierta masa m y cierto momento p.

 

Energía eléctrica

La mayoría de los generadores de electricidad son máquinas rotatorias, como un aerogenerador (“molino” de viento), un salto de agua de un embalse, que mueve las turbinas de una central hidroeléctrica, o el vapor de agua que se produce en una central nuclear o en una térmica, que también actúa sobre sus turbinas de vapor, que giran y generan electricidad.

Al ser máquinas rotatorias, la electricidad que se produce es de corriente alterna. Las señales alternas se expresan de forma compacta en matemáticas con números complejos, lo cual a veces parece algo muy complicado de entender, pero de nuevo aparecen los sencillos triángulos para representar gráficamente la tensión (voltios), la corriente (amperios) y la impedancia (ohmios) de cualquier circuito eléctrico.

La potencia eléctrica que nos da un suministrador es el producto de la tensión por la corriente eléctrica que circula cuando enchufamos un aparato. Resulta que si medimos los voltios y los amperios alternos que circulan, puede ser que estas oscilaciones no se produzcan a la vez, sino que la corriente esté ligeramente desfasada con respecto a la tensión. Este desfase se representa en la Figura 5 mediante el ángulo φ del triángulo mostrado. Este triángulo nos indica que si el desfase φ es grande, no aprovechamos bien la electricidad generada y transportada. En trigonometría el coseno de un ángulo pequeño es cercano a 1, y el cosφ es el conocido factor de potencia eléctrica, que cuanto más cerca esté de 1, más eficiente resulta el circuito.

Figura 5: Potencia eléctrica Activa (P: que hace trabajo), Aparente (S: que debe generarse y transportarse) y Reactiva (Q: que no se aprovecha). Si conseguimos que la corriente y la tensión oscilen en fase (φ=0), aprovechamos eficientemente la energía eléctrica

El desfase φ se produce típicamente por la gran cantidad de cableados y bobinados que son necesarios para generar, transformar y transportar la energía eléctrica. Para mejorar la eficiencia podemos contrarrestar el desfase en este caso mediante un conjunto de condensadores eléctricos para regular φ hacia valores mínimos y mejorar el factor de potencia.

Medida del radio de la tierra

Eratóstenes de Cirene (276-194 a.e.c.) fue uno de los sabios de la antigüedad que más conocimiento pudo adquirir y aplicar, al hacerse cargo de la Biblioteca de Alejandría durante más de 40 años. Entre sus muchas contribuciones a la ciencia, la maravillosa criba de Eratóstenes, sencillo algoritmo para obtener números primos y la medida del radio de la Tierra con instrumental rudimentario son, en mi opinión, sus más alucinantes aportaciones, por la importancia de sus resultados aplicados, la simplicidad de su realización y la potencia de su razonamiento.

No sabemos con todo detalle cómo midió Eratóstenes el radio de la Tierra, ya que no nos han llegado sus escritos directos, sino lo narrado por otros autores. Así todo, es brillante su observación de que el solsticio de verano, el sol al mediodía no arrojaba sombra en los pozos de Siena (hoy Asuán), y, sin embargo, en su ciudad, Alejandría, los árboles, obeliscos o palos verticales sí que proyectaban sombra de longitud medible.

Figura 6: Posible medida de Eratóstenes y sus colaboradores

 

Si Eratóstenes utilizó alguno de los antiguos obeliscos de Alejandría, de una altura aproximada de 21 metros, pudo medir una sombra bien mensurable de unos 2,6 metros. Sus colaboradores o los datos de la Biblioteca le dieron una medida de distancia entre las ciudades de Asuán y Alejandría de aproximadamente 800 kilómetros (ver Figura 6).

El cálculo de Eratóstenes suele narrarse con cierta exactitud geométrica, al aplicar el quinto postulado de Euclides, de Los Elementos, que con seguridad se hallaba presente en la Biblioteca de Alejandría. Este postulado equivale a que los ángulos de cualquier triángulo suman 180 grados, o también que, si dos rectas son paralelas, los ángulos alternos internos formados con otra recta que corta a ambas son iguales. Sin embargo, resulta muy complicado medir con exactitud un ángulo tan pequeño como el de los rayos del sol proyectando sombra en Alejandría, ya que Eratóstenes no disponía entonces de cálculo trigonométrico.

Figura 7: Posible cálculo de Eratóstenes, utilizando la longitud de los catetos de dos triángulos semejantes en lugar de un ángulo difícil de medir. Nótese que el ángulo real de Eratóstenes es aún mucho menor que el mostrado en este diagrama

 

Para evitar un cálculo fino de 7,2 grados, y, por tanto, el ángulo del sector terrestre que separa ambas ciudades, en la Figura 7 se muestra un posible cálculo no exacto, pero sí sencillo, que es plausible Eratóstenes pudo haber usado para obtener el radio de la Tierra. Se trata de dos triángulos semejantes. Tenemos bien medidos los dos catetos del triángulo pequeño del obelisco, y aproximadamente medido el cateto pequeño del triángulo grande, que es la distancia entre ambas ciudades. Esta distancia curva entre ciudades es solo ligerísimamente inferior a la longitud L mostrada en la Figura 7, de modo que la magia de dos triángulos semejantes permitiría a Eratóstenes efectuar una simple regla de tres, y el radio de la Tierra es R=L(h/s), es decir R = 800 km (21 m/2,6 m) = 6461 km. Los triángulos son asombrosos.

Sobre el autor: Victor Etxebarria Ecenarro es Catedrático de Ingeniería de Sistemas y Automática en la Universidad del País Vasco (UPV/EHU)

El artículo Einstein, Tesla, Eratóstenes y sus triángulos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Irati Diez Virto

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

Medikuntza

María Magdalena Petraccini 1759an jaio zen Florentzian. Kirurgilari trebea izan zen Petraccini. Mediku eta anatomiako irakasle batekin ezkondu zen, eta hark irakatsi zion lehenengo. Gero, Petracciniren trebetasuna ikusita, Florentziako Batzar medikoak unibertsitatean sartzeko baimena eman zion. Bertan anatomiako irakasle bihurtu zen, eta bere lehenengo semea jaio zenean, memoria bat idatzi zuen. Bertan jaioberriak hazteko bere metodoa azaldu zuen eta haurren osasunari kalte egiten zieten ohitura errotuak baztertzea zuen helburu. Datuak Zientzia Kaieran.

Energia berriztagarriak

Gure itsasertz eta ozeanoetako energia baliabide berriztagarriak modu eraginkorrean ustiatzen jarraitu ahal izango dugu hurrengo urteetan. Hala frogatu du Bilboko Ingeniaritza Eskolako Eolo ikerketa taldeak. Azaldu dutenez, berotegi efektuko gasen kontzentrazioa handitzeak aldatu egiten du atmosferaren eta ozeanoen portaera. Alabaina, azterketaren emaitzek erakutsi dutenez, aldaketa horiek ez dute ondorio nabaririk izango haizetik eta olatuetatik sortutako energia iturri berriztagarrietan. Azalpenak Zientzia Kaieran.

Hizkuntzalaritza

Atzerriko azentuak badu eragina hizkuntzaren prozesamenduan. Ondorio hori lortu dute Gertaerei Loturiko Potentzialak izeneko metodoa erabiliz. Metodo horretan, partaideei garuneko erantzun elektrofisiologikoak neurtu zizkieten azentu ezberdinak entzuten zituzten bitartean. Emaitzek erakutsi dute azentu arrotza entzunda, jaiotzetiko hiztunen garunak malgutasun handiagoz jokatzen dutela akatsen aurrean, jaiotzetiko hiztunen azentua entzunda baino. Azalpenak Zientzia Kaieran.

Osasuna

Geroz eta minbizi kasu gehiago detektatzen ari dira gazteengan. Ikerketa berri batek detektatu du azken 30 urteetan % 79 areagotu direla 50 urtetik beherako pertsonen minbizia kasuak. 204 herrialdetan jaso dituzte datuak. Egileek ondorioztatu dute, igoera honen arrazoi nagusiak alkohola eta tabakoa kontsumitzea, eta oso osasungarria ez den dieta jarraitzea direla. Horrez gain, obesitateak, sedentarismoak eta ingurumeneko hainbat faktorek ere eragina izan dezaketela uste dute. Datu guztiak Zientzia Kaieran.

Maskuriko tumoreak % 90 murriztea lortu dute, nanorrobotak erabiliz. Saguetan egin dituzte probak. Erabili dituzten nanorrobotek funtzio espezifikoko zenbait osagai dituzte gainazalean, horietako bat ureasa entzima. Entzima horren bidez, gernuko ureaz propultsatzen dira. Behin tumorera iritsita, eraso egiten diote gainazalean daramaten erradioisotopo batekin. Informazio gehiago Elhuyar aldizkarian.

Metodo bat garatu dute malariaren diagnostiko goiztiarra egitea eta tratamendu eraginkorrak garatzea ahalbidetuko duena. Hori lortu dute Plasmodium bizkarroiak immunitate-sisteman eragiten duen lehen erantzuna identifikatuta. Zehazki, IgM antigorputzen erantzuna eragiten duten 110 proteina identifikatu dituzte. Azalpenak Elhuyar aldizkarian.

Bioteknologia

Rhesus makako bat klonatu dute teknika berri bat erabiliz. Hain zuzen ere, klonatutako enbrioiaren trofoblastoa in vitro ernaldutako enbrioi batenarekin ordezkatu dute. Teknika horren bidez, 113 rhesus enbrioi klonatu zituzten, eta horietako 11 zazpi tximino emetan jarri zituzten. Kume bakarra jaiotzea lortu zuten eta 2 urte doa bizirik eta osasuntsu. Datu guztiak Elhuyar aldizkarian.

Biokimika

Pixaren kolore horiaren misterioa argitu du AEBetako ikertzaile talde batek. Azaldu dutenez, Bilirubina reduktasa izeneko entzima da pisari bere kolorea ematen diona. Hesteetako mikrobioek sortzen dute entzima hori, eta bilirrubina urobilinogeno bihurtzen dute. Azken hori degradatzen joaten da eta urobilina izeneko molekula sortzen da, kolore horiaren erantzulea, hain zuzen. Azalpenak Berrian: Pixaren kolorearen misterioa.

Teknologia

Metalen fabrikazio gehigarria gero eta gehiago erabiltzen den fabrikazio-prozesua da. Prozesu horretan 3D eredu batetik abiatuz, materiala geruzaz-geruza gehitzen da. Modu bat baino gehiago daude, baina hedatuena energia-iturri bezala laserra eta material gehigarritzat hautsa erabiltzen duen prozesua da. UPV/EHUko Bilboko Ingeniaritza Eskolako Mekanika Saileko ikertzaileek prozesu hori forja prozesuarekin hibridatu dute Inconel 718 piezen fabrikaziorako. Informazio gehiago Zientzia Kaieran: Fabrikazio aeronautikoa optimizatzen.

Egileaz:

Irati Diez Virto (@Iraadivii) Biologian graduatu zen UPV/EHUn eta Plentziako Itsas Estazioan (PiE-UPV/EHU) tesia egiten dabil, euskal kostaldeko zetazeoen inguruan.

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Muchos desconfiaron de la teoría de Johannes Kepler para explicar las mareas. Según el astrónomo alemán, estas se debían por alguna clase de atracción misteriosa que la Luna ejercía sobre las mareas. Uno de los que desconfió de esta teoría fue Galileo Galilei y se puso a pensar en la suya propia. Para él las mareas eran producto de la rotación y la traslación de la tierra. Aquello parecía tener todo el sentido del mundo. Al girar sobre sí misma y alrededor del sol, la tierra sufría aceleraciones y desaceleraciones periódicas. Hoy sabemos que Galileo se equivocó y las arriesgadas intuiciones de Kepler eran correctas.

Los vídeos de ¡UPS¡ presentan de forma breve y amena errores de la nuestra historia científica y tecnológica. Los vídeos, realizados para la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU, se han emitido en el programa de ciencia Órbita Laika (@orbitalaika_tve), en la 2 de RTVE.

Producción ejecutiva: Blanca Baena

Guion: José Antonio Pérez Ledo

Grafismo: Cristina Serrano

Música: Israel Santamaría

Producción: Olatz Vitorica

Doblaje: K 2000

Locución: José Antonio Pérez Ledo

Edición realizada por César Tomé López

El artículo ¡Ups! Galileo y las mareas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Minbizi baten hasierako faseetan aurkitzen dena, batzuetan, molekula baten interakzio arraroak dira. Noncanonical β-catenin interactions promote leukemia-initiating activity in early T-ALL, Marta Irigoyenen eskutik.

Bada teknologia bat, ez duena substantzia bat traza mailan detektatu baino, molekulen mailan detektatzen dituena. Ultrasensitive molecular sensing with surface-enhanced infrared absorption (SEIRA)

Minbizia immunoterapiarekin tratatzean, substantzia aktiboak dianara iristea nahi da eta, horretarako, pareta bat hautsi behar da. Baina horma horrek organismoa minbizitik babesten du. Zertan gabiltza? Breaking the wall so immunotherapy reaches the heart of the tumor, José R. Pinedak egina.

DIPCkoek gainerako ikertzaileei jartzen dizkieten erronkak ezin dira normalak izan. Oraingoan, mitokondrien forma eta geometria kuantifikatu nahi dira mikroskopia elektronikoko irudietatik abiatuta. Ehunka talde parte-hartzaileetatik zortzi bakarrik iritsi ziren helmugara. Baina erronkak, zuzenduta eta handituta, aurrera jarraitzen du. MitoEM challenge remains open

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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Una investigación, liderada por la Universidad Pública de Navarra (UPNA) y en la que colabora la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), muestra la primera vía metabólica que produce óxido nítrico (NO) en plantas a partir de aminoácidos y la importancia de las oximas, un tipo de compuestos químicos, como productoras de dicha molécula. Este hallazgo, anhelado durante más de veinte años en el ámbito de la biología vegetal, tiene potenciales aplicaciones en la agricultura y la medicina.

El monóxido de nitrógeno (según la nomenclatura IUPAC), más conocido como óxido nítrico, una molécula pequeña (un átomo de nitrógeno unido a un átomo de oxígeno, NO), gaseosa e incolora, juega un papel clave como señalizador en muchas funciones vitales de los organismos vivos. En humanos regula aspectos cruciales como la salud cardiovascular e influye en el rendimiento deportivo. Además, está involucrado en la síntesis de antioxidantes y en procesos inflamatorios. Su importancia fue reconocida con el Premio Nobel de Medicina de 1998.

A diferencia de los animales, que producen óxido nítrico a través de una enzima (denominada NO sintasa), las plantas han utilizado predominantemente para su síntesis un proceso reductivo: toman nitrato y, a través de procesos enzimáticos mediados por la nitrato reductasa, lo convierten en óxido nítrico. Hasta este trabajo no se habían identificado, ya sea en experimentos de laboratorio o en condiciones naturales dentro de las plantas, vías metabólicas que pudieran producir óxido nítrico a partir de dos fuentes: el amonio libre (NH4+), usado como fertilizante, y los aminoácidos (los componentes básicos de las proteínas que también contienen nitrógeno).

“Aunque puede parecer que el asunto es trivial, desde hace muchos años se consideraba una cuestión no resuelta en biología vegetal y se sospechaba que su descubrimiento permitiría entender otros procesos esenciales en las plantas, como así está siendo. De hecho, a principios de siglo, importantes publicaciones científicas dieron a conocer varios trabajos en este ámbito, luego retractados por no ser correctos. En 2004, la revista Science se hizo eco de estos reveses y reconoció la importancia de encontrar esta vía metabólica. Aunque en los años posteriores se han publicado innumerables trabajos sobre esta cuestión, ninguno había llegado a mostrar una vía bioquímica que condujese a la producción de óxido nítrico a partir de nitrógeno reducido, como el del amonio, o los aminoácidos”, explica el catedrático José F. Morán, del IMAB (Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada) de la UPNA .

Resistencia de las plantas ante el estrés

La investigación ha revelado una vía alternativa: la producción de óxido nítrico utilizando enzimas, llamadas peroxidasas, que actúan sobre un tipo de compuestos químicos, las oximas (como la indolacetaldoxima). Esta investigación promete mejorar la tolerancia de las plantas a condiciones de estrés, como la sequía, y podría influir en la nutrición vegetal, particularmente, en contextos de uso sostenible de fertilizantes.

Las aldoximas estudiadas han mostrado formar óxido nítrico en pequeñas cantidades ‘in vitro’ —en tubos de ensayo— e ‘in vivo’ —dentro de las células vivas de la planta—, y todas muestran un efecto inductor en el crecimiento de raíces laterales “lo que podrá ayudar a mejorar la tolerancia de las plantas en procesos de estrés como la sequía. Pero como tienen un efecto hormonal, representarán una herramienta útil con la que simular etapas del desarrollo vegetal, especialmente, en otras condiciones de estrés como la deficiencia de nutrientes, las altas temperaturas o la tolerancia a la nutrición con amonio como única fuente de nitrógeno. Este tipo de nutrición es importante, por ejemplo, cuando se quieren utilizar los purines de ganadería en vez de emplear fertilizantes nitrogenados fabricados con gran consumo de combustibles fósiles”, indica el equipo investigador.

Investigación en salud humana

Además, el papel de las aldoximas en la producción de óxido nítrico podrá abrir caminos en la investigación en humanos: en concreto, sobre enfermedades cardiovasculares y en el diseño de nuevos fármacos. A ello se suman otras vías de estudio relacionadas con la salud de las personas. “La indolacetaldoxima es una molécula con una importante homología estructural con la serotonina y con la melatonina, las hormonas de la felicidad, y de los ciclos circadianos y del sueño en humanos, respectivamente —señala José F. Morán—. El descubrimiento de su efecto y su modo de acción generará nuevos abordajes en los estudios para entender mejor los efectos de estas dos hormonas. Asimismo, las bacterias digestivas son capaces de sintetizar estas hormonas beneficiosas, por lo que indolacetaldoxima es una candidata de interés en el análisis de la señalización entre el cuerpo humano y sus bacterias intestinales”. Y el óxido nítrico “también está implicado en la gestión del ciclo celular y será esencial estudiar su efecto sobre células cancerosas y metastáticas”, concluye el catedrático de la UPNA.

Referencia:

López-Gómez P., Buezo J., Urra M., Cornejo A., Esteban R., Fernández de los Reyes J., Urarte E., Rodríguez-Dobreva E., Chamizo-Ampudia A., Eguaras A., Wolf S., Marino D., Martínez-Merino V., and Moran J.F. (2024) A new oxidative pathway of nitric oxide production from oximes in plants Mol. Plant. doi: 10.1016/j.molp.2023.12.009

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

 

El artículo Primera vía metabólica que produce óxido nítrico en plantas a partir de aminoácidos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Marta Macho

Kirurgilari trebea eta bere garaian haurtxoak zaintzeko moduz kezkatuta, María Magdalena Petraccinik herrikideen eta medikuntzako profesionalen aintzatespena lortu zuen.

María Magdalena Petraccini Florentzian jaio zen 1759ko azaroaren 12an, Toscanako merkatari familia batean.

1. irudia: María Magdalena Petraccini  kirurgilari italiarra. (Argazkia: domeinu publikoko irudia. Iturria: Wikimedia commons)

1784an Francesco Ferretti mediku eta anatomiako irakaslearekin ezkondu zen, zeina Bagnacavalloko ospitaleko buru zen. Hari esker, Petracciniri kirurgiarekiko interesa piztu zitzaion; Ferrettik jardunbide horretan irakatsi zion, hilotzei ebakuntzak eginez. Haren teknika hain zen zehatza, non, 1778ko irailean, Florentziako Batzar medikoak unibertsitatean sartzeko baimena eman zion, hain zuzen ere, jardunbide medikoa emakumeen esku ez zegoen garai batean. Hala, 1788ko irailaren 13an, Medikuntza karrerako ikasle bihurtu zen Florentziako Unibertsitatean. Angelo Nannoni eta haren seme Lorenzo Nannoni kirurgialari bikainak izan zituen irakasle eta obstetriziarekiko interesa ere izan zuen.

Ondoren, Petraccini eta bere senarra Ferrarara joan ziren, eta Ferrarako Arcispedale Sant ‘Anna ospitalean ikasten jarraitu ahal izan zuen. Ferrarako Unibertsitatean graduatu zen eta, ondoren, han bertan izan zen anatomiako irakasle.

Memoria per servire alla fisica educazione dei bambini

1789an, bere lehenengo semea jaio ondoren eta bere esperientzian oinarrituta, Petraccinik Memoria per servire alla fisica educazione dei bambini (Haurren gorputz-hezkuntzaren zerbitzurako memoria) argitaratu zuen. Honako hau idatzi zuen lanaren hitzaurrean:

Ni, hala ere, emakumea naiz, eta, ondorioz, objektu bat naiz, besteen aintzatespena nekez merezi dezakeena.

Eskuliburu labur hori Barbara Papini-Corbici kondesak eskatuta argitaratu zuen, eta hari eskainiko zion bere lana. Aristokrata erditzeko zorian zegoen eta aholkua eskatu zion Ferrettiri; izan ere, Ferrettik kirurgia eta obstetrizia arloan zituen ezagutzak oso ezagunak ziren. Haurren heriotza-tasaz kezkatuta, María Magdalenak eskaerari erantzun zion, obra horrek jaioberriak hazteko bere metodoa zabaltzen lagunduko ziolakoan eta lan hori irakurtzeak haurren osasunari kalte egiten zioten ohitura errotu eta txar batzuk zuzenduko zituelakoan.

Eskuliburu horrek Jean-Jacques Rousseauren Émile, ou de l ‘éducation filosofia tratatuaren eta Nicolas Andry De Boisregard medikuaren Orthopédie, ou l’ Art de prévenir et de corriger dans les enfants les difformités du corps lanaren eragina izan zuen.

Liburuan, Petraccinik gaitzetsi egiten zuen garai hartan haurtxoak bendatzeko ohitura, bere ustez lesioak eta deformazioak eragin baitzitzakeen. Defendatu egiten zuen, ordea, haurtxoei gorputz-adarrak mugitzen utzi behar zitzaiela. Haurtxo jaioberrientzat bainu beroak, atseden lasaia eta haien mugimenduak eragotziko ez zituen arropa eroso eta zabala gomendatzen zituen.

2. irudia: María Magdalena Petracciniren lanaren azala eta haurtxoen bendatze batzuk (XVI. mendea). (Iturriak: Wikimedia commons eta Staria e memoria della Bassa Romagna)

Horiez gain, amagandiko edoskitzea ere gomendatzen zuen. Garai hartan, behe-mailako emakumeek baino ez zuten bularra ematean; aristokrata eta burges aberatsek inude bati ordaintzen zioten beren seme-alabei bularra eman ziezaioten.

Arrakastak eta aintzatespenak

María Magdalena Petraccinik ikasten jarraitzen zuen eta senarrarekin batera, edo bakarrik, gaixoak bisitatzen zituen, batez ere haurrak. Etxean bertan ere jasotzen zituen pazienteak, eta amei, emakume xume zein aristokratei, gomendioak ematen zizkien.

1789. urtearen hasieran, Bagnacavalloko Adinekoen Kontseiluak haren jardunaren balio profesionala aitortu nahi izan zuen ofizialki eta dirulaguntza bat eman zion inguruko emakume behartsuak doan artatzeko.

María Magdalena Petraccini Ferretti 32 urte zituela hil zen 1791ko ekainaren 1ean. Lau seme-alabak umezurtz utzi zituen, amarik gabe: Giovanni, Zaffira, Euclides eta Antonio.

Haren urratsei jarraikiz, haren alaba Zaffira Ferrettik kirurgia ikasi zuen Boloniako Unibertsitatean eta medikuntzan graduatu zen 1800eko maiatzean.

1873an, Giuseppe Spallicci historialariak, bere Cenni biografici di alcune donne illustri italiane: operetta, proposta come libro di lettura nei collegi e nelle scuole femminili liburuan, honako hau zioen bi emakume horien jardunbideaz:

Ferrettitarrek, amak zein alabak, irakasten digute ez dagoela emakume batengandik ikas ez daitekeen arte edo zientziarik.

Iturriak:

• Lippi, Donatella; Vannucci, Laura (2011). Maria Maddalena Petroncini Ferretti: una chirurga nella Firenze di fine sttecento, Atti e Memorie dell’Accademia Toscana di Scienze e Lettere liburan. La Colombaria Vol. LXXVI, atal berria LXII. Leo S. Olschki.
• Focaccia, Miriam. Scienza a due voci. Petraccini Ferretti Maria Maddalena.
• Maria Petraccini, Wikipedia

Egileaz:

Marta Macho Stadler, (@Martamachos) UPV/EHUko Matematikako irakaslea da eta Kultura Zientifikoko Katedrak argitaratzen duen Mujeres con Ciencia blogaren editorea.

Jatorrizko artikulua Mujeres con Ciencia blogean argitaratu zen 2023ko azaroaren 29an: María Magdalena Petraccini, hábil cirujana e innovadora en el cuidado de los bebés.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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He modificado ligeramente una famosa cita que Obélix repite constantemente en todos los cómics de Uderzo y Goscinny porque resume muy bien el tema que voy a tratar en esta ocasión: los secretos geológicos que se esconden detrás de las técnicas de construcción de la República y el Imperio Romanos.

Testigo de hormigón romano del siglo I de nuestra era (izquierda), que resiste una compresión superior a 100 kg/cm2, y testigo de hormigón del siglo XXI fabricado con las técnicas modernas (derecha), resistente a compresiones de 200 a 300 kg/cm2. Muestras expuestas en el Museo del Teatro Romano de Caesaraugusta (Zaragoza). Foto: Blanca María Martínez

Si hay algo que realmente nos sorprende de la Roma clásica es que muchas de sus colosales edificaciones han resistido en pie más de 2000 años. Y esas impresionantes dotes de ingeniería tienen que ver con sus conocimientos geológicos, posiblemente a partir de descubrimientos involuntarios pero funcionales. Pero no me estoy refiriendo a las rocas de diferente origen, composición y hermosas coloraciones naturales usadas como materiales ornamentales en fachadas, escalinatas o estatuas, sino al componente empleado para anclar los cimientos y levantar los muros de sus construcciones, el hormigón.

Seguro que todo el mundo que está leyendo este texto se ha acercado alguna vez a una obra y ha visto al personal vertiendo, generalmente a paladas, un par de materiales en una hormigonera, añadirle agua y esperar a que la máquina de varias vueltas para mezclar bien todos los componentes y generar así una pasta grisácea a la que denominamos hormigón. Uno de esos materiales que se añaden a la mezcla son los áridos, es decir, rocas que se rompen y machacan hasta alcanzar tamaño grava o arena. Y el otro es el cemento, una mezcla de arcillas y calizas deshidratadas tras calentarlas por encima de los 1200ºC, obteniendo así una cal viva (óxido de calcio) que tiene la propiedad de endurecerse al añadirle agua.

Detalle de los cimientos de uno de los muros del Teatro Romano de Caesaraugusta (Zaragoza), construido en el siglo I de nuestra era, a partir de la mezcla de cal viva, arena y cantos extraídos de las terrazas fluviales del río Ebro, mezcladas con el agua dulce del mismo. Los cantos de la imagen tienen tamaños superiores a los 5 cm de largo. Foto: Blanca María Martínez

El hormigón parece ser el típico producto complejo descubierto recientemente debido a la evolución técnica en el mundo de la construcción, pero nada más lejos de la realidad. Desde al menos el siglo II antes de nuestra era, los romanos ya empleaban esta misma técnica para fabricar su propio hormigón, el denominado opus caementicium. Lo que hacían era calcinar la roca caliza en hornos de cocción, o caleros, hasta los 500-600ºC para obtener la cal viva utilizada como cemento mezclándola con arena y agua, añadiendo después cantos y fragmentos de rocas para obtener un hormigón tan resistente que emplearon para rellenar encofrados que actuaban como cimientos o soportes de muros de carga en sus construcciones.

Incluso, en poco tiempo le dieron una vuelta de tuerca a esta receta, consiguiendo mejorarla. En la zona de la bahía de Nápoles empezaron a utilizar una ceniza volcánica denominada puzolana (formada por óxidos de aluminio y silicio) para mezclarla con el resto de la arena. Y descubrieron que esta nueva mezcla podía ser utilizada en medios acuáticos, como el litoral marino, incluso aumentando la resistencia del hormigón, debido a una reacción química entre el agua de mar y la puzolana, que da lugar a la formación de nuevos minerales (como la tobermorita rica en aluminio) que consolidan los materiales.

Vista general de las gradas del Teatro Romano de Caesaraugusta (Zaragoza), con las marcas dejadas por los dientes metálicos de la pala excavadora que sacó a la luz los restos de la construcción al rozar con el hormigón romano endurecido. Foto: Blanca María Martínez

Pero el uso de ceniza volcánica en la mezcla no es el único secreto de la durabilidad del hormigón romano. Recientemente, un equipo internacional de investigadoras e investigadores ha descubierto que los romanos mezclaban la cal viva (óxido de calcio) con pequeñas partículas de cal apagada o cal hidratada (hidróxido de calcio), un compuesto muy reactivo que es capaz de generar carbonato cálcico. Esto aporta al hormigón romano una capacidad de autorregeneración similar a la mostrada por el T-1000 de la película Terminator 2 mediante el siguiente proceso: cuando el material se fracturaba, podía circular agua por las grietas y reaccionar con las partículas de cal apagada, dando lugar a un fluido cargado en calcio que precipitaba en forma cristalina como carbonato cálcico, actuando como una especie de parche que cerraba la grieta. Si encima el hormigón tenía puzolana en su composición, la reacción química con el agua lo endurecería aún más. Y, de esta manera, las construcciones romanas han podido resistir el paso del tiempo por más de 2000 años.

La receta de este hormigón tan increíble nunca se dejó por escrito, al menos de manera detallada, ya que las menciones de los escritores romanos a sus técnicas de construcción fueron demasiado vagas e, incluso, ambiguas. Por eso, tras la caída del Imperio Romano, se dejó de emplear y no se ha conseguido replicar, con algunas diferencias, hasta hace un par de siglos.

Por supuesto, hay que darle al césar lo que es del césar, y es innegable que los romanos fueron unos maestros en los avances técnicos y de ingeniería, además de saber aprovechar las características geológicas de los materiales que utilizaron, aunque no conociesen exactamente la base científica en la que sustentaban sus éxitos. Pero es bien sabido que siempre copiaban e intentaban mejorar todo aquello que aprendieron de la gran civilización mediterránea previa. Por lo que sí, el primer hormigón de la historia se descubrió unos cuatro siglos antes en Grecia, preparándolo con una mezcla de cal viva, arena, rocas molidas y agua. Y sí, también usaban fragmentos de rocas volcánicas en esa argamasa. Aunque los griegos no fueron capaces de encontrar esos secretitos de la durabilidad y autorregeneración que descubrieron los romanos, aunque lo hiciesen por pura casualidad.

Referencia:

Linda M. Seymour et al. (2023) Hot mixing: Mechanistic insights into the durability of ancient Roman concrete. Science Advances doi:10.1126/sciadv.add1602

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

El artículo No estaban tan locos estos romanos se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Oier Barrenetxea, Oihane Murua, Jon Iñaki Arrizubieta, Aitzol Lamikiz eta Eneko Ukar

Metalen fabrikazio gehigarria gero eta gehiago erabiltzen den fabrikazio-prozesua da. 1980. urtean ateratako lehen patentetik izugarri eboluzionatu eta hazi da.

Fabrikazio gehigarria (FG) 3D eredu batetik abiatuz materiala geruzaz-geruza gehitzean oinarritzen da eta bere aldaera nagusiak bi dira. Alde batetik, Hauts-Ohearen Fusioa (HOF edo ingelesez PBF) eta, bestetik, Zuzeneko Energia Gehikuntza (ZEG edo ingelesez DED). PBF prozesua hauts-geruza ezberdinetan intereseko guneen fusio selektiboan oinarritzen da, helburua ia % 100eko dentsitatea duten pieza konplexuak hutsetik hasita sortzea izanik. DED prozesuetan, aldiz, pieza hutsetik sortzen hasi beharrean, materiala oinarri baten gainean gehitzen da. Horregatik, bigarren aldaera hau, kalteturiko piezak konpontzera, estaldurak sortzera edota piezei xehetasunak gehitzera bideratzen da orokorrean.

DED prozesuen artean hedatuena energia-iturri bezala laserra eta material gehigarritzat hautsa erabiltzen duen Laser bidezko Zuzeneko Energia-Gehikuntza prozesua da (ingelesez Laser Directed Energy Deposition izenekin ezaguna).

Irudia: laser bidezko Zuzeneko Energia-Gehikuntza prozesua. (Iturria: Ekaia aldizkaria)

Aldaera horretan, irudian ageri denez, laser-izpia pitarekiko ardazkide ateratzen da eta laserraren eta hauts gehigarriaren arteko elkarketa gertatzen den gunean, hau da, distantzia fokalean, oinarriko materiala urtuz galda bainua sortzen da bertan hauts-partikulak injektatzen direlarik. Aldi berean, pitaren eta piezaren arteko mugimendu erlatiboari esker gertatzen den hozketaren ondorioz, galda-bainua solidotu egiten da, kordoi solido bat sortuz. Behin galda-bainua solidotuta, oinarriko materialaren eta gehitutako materialaren artean lotura metalurgiko sendoa lortzen da, pieza eta pitaren mugimendu erlatiboarekin itxura hartzen du. Horrela, nahi diren formako kordoiak sortu daitezke eta prozesu hori geruzaz geruza errepikatuz, helburu den hiru dimentsioko geometria lortzen da.

Geruzaz-geruza eraikitzeko askatasunak, pieza konplexuak eta pertsonalizatuak fabrikatzea ahalbidetzen dio FGari erreminta edo tresneria berezien behar izanik gabe. Hori dela eta, prozesu horren aplikazio gehienek, pisu-murrizpena edo diseinu-askatasuna bilatzen dute. Halaber, FG bidez posible da ohiko fabrikazio-prozesuekin lortu ezin diren geometria konplexu eta osagaiak ekoiztea. Horregatik, FGaren aplikazio-sektore nagusiak medikoa, aeronautikoa, industriala eta kontsumokoa dira. Hala ere, industria aeronautikoan eta aeroespazialean ohiko fabrikazio prozesu gisa erabiltzeko azterketa eta egiaztapen ugari falta zaizkion prozesua da, oro har aurkezten dituen propietate mekaniko aldakorrengatik. Beraz, teknologia honen egiaztatze-prozesuetan lan gehiago egitea beharrezkoa da.

Hori dela eta, DED prozesuak aeronautikan asko erabiltzen den forja-prozesuarekin hibridatzea posible den aztertzea oso interesgarria da. Forja bidez propietate mekaniko apartak baina geometria konplexutasun mugatuko piezak fabrikatu daitezke. Horregatik, helburu diren osagaiak lortzeko forjatutako piezek mekanizazio prozesu luzeak jasan beharrean, pieza sinpleak forjatu eta xehetasunak L-DED bidez gehitu daitezke. Bestalde, hibridazio-prozesuan erabilitako materiala Inconel 718a da, zeina industria aeronautikoan ohikoa den. Gainera, material horrekin mekanizatzeko zailtasunak izatea arrunta da.

Forja eta L-DED prozesuak hibridatzeko, lehenik eta behin forjaturiko Inconel 718 oinarri gainean Inconel 718 hautsa L-DED bidez gehitzeko erabili beharreko parametro optimoak definitu behar dira. Horretarako, prozesu mota horretan eragin handiena duten laserraren potentzia, hauts-emaria eta pitaren aitzinapen-abiadura optimizatzea beharrezkoa da. Bestalde, fabrikazio optimoa aukeratzeko lehenengo kordoi bakunak, jarraian geruzak edo gainjartzeak eta azkenik kubo bat eraikitzen dira. Amaitzeko, Inconel 718arentzat ohiko bero-tratamenduaren ostean propietate mekaniko egokiak bermatzeko trakzio-entsegua egiten da, FGak forjak baino propietate ahulagoak eskaintzen dituela ondorioztatuz.

Artikuluaren fitxa:

• Aldizkaria: Ekaia
• Zenbakia: 44
• Artikuluaren izena: Fabrikazio gehigarriaren eta forjaren hibridazioa sektore aeronautikorako Inconel 718 piezen fabrikazio eraginkorrerako
• Laburpena: Lan honetan Inconel 718 piezen fabrikazio-prozedura eraginkorragoa posible ote den aztertzeko lehen urratsak eman dira, batez ere etorkizunean sektore aeronautikoan erabiltzeko. Forja prozesuak propietate mekaniko oso onak eskaintzen ditu, baina geometria-konplexutasun mugatua dauka. Aldiz, fabrikazio gehigarriak diseinu-askatasun handia ematen du, baina prozesu honekin fabrikaturiko piezen portaeraren inguruan ziurgabetasuna handiagoa da. Hortaz, lan honetan bi prozesu horien arteko hibridazioa aztertu da, prozesu bakoitzaren alderdi ahulei aurre egiteko asmoz. Zehazki, fabrikazio gehigarriaren barneko Laser bidezko Zuzeneko Energia Gehikuntza (L-ZEG) —ingelesez L-DED— teknologia erabili da, materiala desira den gunean gehitzeko aukera eskaintzen duelako eta, beraz, hibridaziorako prozesu egokia delako. Ikerlan honetan, lehendabizi forjaturiko Inconel 718 oinarriaren gainean L-DED bidez xehetasunak gehitzeko parametro optimoak zehaztu dira. Honela, loturaren kalitatea analisi metalografiko bidez baieztatu da. Bigarren pauso batean, trakzioko saiakuntza bidez, fabrikazio-prozesu bien arteko lotura mekanikoa egokia dela ikusi da eta bi prozesuen hibridazioa bideragarria dela ondorioztatu da.
• Egileak: Oier Barrenetxea, Oihane Murua, Jon Iñaki Arrizubieta, Aitzol Lamikiz eta Eneko Ukar
• Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua
• ISSN: 0214-9001
• eISSN: 2444-3255
• Orrialdeak: 353-369
• DOI: 10.1387/ekaia.23771

Egileez:

Oier Barrenetxea, Oihane Murua, Jon Iñaki Arrizubieta, Aitzol Lamikiz eta Eneko Ukar UPV/EHUko Bilboko Ingeniaritza Eskolako Mekanika Saileko ikertzaileak dira.

Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

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Mons Mouton es una montaña lunar, parecida a una mesa, situada cerca del Polo Sur de la Luna. En febrero de 2023 la Unión Astronómica Internacional la bautizó con este nombre en honor a la matemática estadounidense Melba Roy Mouton, como reconocimiento a sus logros como programadora informática y sus contribuciones a las misiones de la NASA.

Melba Mouton fue una de nuestras líderes pioneras en la NASA. No solo ayudó a la NASA a tomar la iniciativa en la exploración de lo desconocido en el aire y el espacio, sino que también trazó un camino para que otras mujeres y personas racializadas siguieran carreras y lideraran la ciencia de vanguardia en la NASA.

Sandra Connelly, administradora científica en la sede de la NASA en Washington.

Melba Roy Mouton. Fuente: Wikimedia Commons.

Melba Louise Chloe nació el 28 de abril de 1929 en Fairfax (Virginia, Estados Unidos). Realizó sus estudios en la Universidad de Howard, graduándose en matemáticas con especialización en física en 1950.

Los apellidos con los que se la conoce corresponden a los de sus dos maridos, Wardell Roy (con el que tuvo dos hijos y del que se divorció) y Webster Mouton (con el que tuvo un hijo).

Su carrera en la NASA

Trabajó inicialmente en el Servicio de Mapas del Ejército y la Oficina del Censo de Estados Unidos. En este centro gubernamental se centraban en el trazado de futuros barrios y otros lugares de expansión demográfica durante el baby boom que tuvo lugar en Estados Unidos tras la Segunda Guerra Mundial. La tarea de Mouton consistía en analizar estadísticas de poblaciones, interpretar los datos obtenidos y transformarlos en una información fácil de entender por otros investigadores.

En 1959 fue contratada por la NASA e ingresó en el Centro de Vuelo Espacial Goddard.

En 1960 se puso en órbita el satélite experimental de comunicaciones de la NASA Echo 1. Cuatro años más tarde se lanzó Echo 2. Mouton fue la supervisora del equipo de “computadoras humanas” que realizaba el seguimiento de su órbita. Sus cálculos ayudaron a producir los horarios de los elementos orbitales mediante los cuales millones de personas pudieron ver el satélite desde la Tierra cuando pasaba por encima de ella. La cosmóloga Chanda Prescod-Weinstein explicaba de este modo la complejidad de ese trabajo de seguimiento de satélites:

Cuando ponemos satélites en órbita, hay que vigilar muchas cosas. Tenemos que asegurarnos de que la atracción gravitatoria de otros cuerpos, como otros satélites, la Luna, etc., no perturbe y desestabilice la órbita. Son cálculos extremadamente difíciles de hacer incluso hoy en día, incluso con un ordenador-máquina. Así que lo que hizo fue un trabajo extremadamente intenso y difícil. El objetivo del trabajo, además de garantizar que los satélites se mantuvieran en una órbita estable, era saber dónde estaba todo en todo momento. Así que tenían que ser capaces de calcular con un alto nivel de precisión.

Melba Roy Mouton (1960). Fuente: Wikimedia Commons.

 

Debido a sus capacidades, se le asignaron otras tareas como la de iniciarse en los lenguajes de programación como el APL (A Programming Language) necesarios en trabajos relacionados con la mecánica compleja, los lanzamientos espaciales y el trazado de órbitas. Y, tras aprender, fue instructora en una serie de seminarios sobre el lenguaje de programación APL celebrados en los Watson Research Labs.

Los reconocimientos llegan

Antes de jubilarse en 1973, Melba Mouton se convirtió en subdirectora de Programas de Investigación de la División de Trayectoria y Geodinámica del Centro de Vuelo Espacial Goddard. En reconocimiento a su dedicado servicio y sus destacados logros (que llevaron, entre otros, al éxito del alunizaje del Apolo 11 el 20 de julio de 1969) se le concedió el Premio Apollo Achievement Award.

El 15 de abril de 1972 la NASA utilizó su imagen, junto con la de varios colegas afroamericanos, en un anuncio en el periódico The Afro American en el que la institución declaraba su compromiso con la diversidad.

Y volvemos a la montaña de Melba: Mons Mouton es una montaña lunar ancha y de cima relativamente plana. Alrededor de su base hay un anillo de enormes cráteres. Está previsto que Mons Mouton sea en el lugar de alunizaje del rover lunar VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover). Este robot se posará en el Polo Sur de la Luna a finales de 2024 en una misión de cien días para buscar hielo y otros recursos potenciales. La información obtenida ayudará a conocer el origen y la distribución del agua en nuestro satélite.

Melba Mouton falleció el 25 de junio de 1990 debido a un tumor cerebral. Dedicó catorce años de trabajo a la NASA, en los inicios de la carrera espacial y de la programación. Como mujer y afroamericana no lo tendría nada fácil. Nos queda su ejemplo y esa montaña lunar que acogerá a VIPER en su extraordinaria misión.

Imagen del Polo Sur lunar coloreada por elevación. Mons Mouton aparece abajo a la izquierda. Fuente: NASA’s Scientific Visualization Studio / Ernie Wright, Alex Kekesi, Noah Petro, David Ladd, Ian Jones, Laurence Schuler

Referencias

• Kristen Vogt Veggeberg, Meet Melba Roy Mouton, the Space Race mathematician and keeper of orbiting satellites, Massive Science, 5 agosto 2021

• Rachel Hoover, Moon Mountain Name Honors NASA Mathematician Melba Mouton, 15 febrero 2023

• Mons Mouton, a Newly Named Lunar Mountain, Scientific Visualization Studio, NASA

• Melba Roy Mouton, Wikipedia

 

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 Melba Roy Mouton, la matemática que vigilaba satélites se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Esther Samper

Hiru emakumetik batek eta bi gizonetik batek minbiziren bat izango du bizitzan zehar. Gure organismoko epe luzerako errusiar erruleta bailitzan, 200 gaixotasun baino gehiago barne hartzen dituen gaitz hori izateko probabilitateak gero eta handiagoak dira adinak gora egin ahala. Ezin dugu % 100ean bermatu bala hori saihestu ahalko dugunik, baina gure esku dago neurriak hartzea bala jasotzeko arriskua askoz txikiagoa izan dadin. Zenbatesten da neoplasien erdia ekidin zitekeela prebentziozko neurriak aplikatuta (hala nola tabakoa eta alkohola kontsumitzeari uztea eta elikadura osasungarria izatea).

Pronostikoak ez dira optimistak. Osasunaren Mundu Erakundeak zenbatesten du minbizi kasuak ia % 50 areagotuko direla bi hamarkadetan munduan: 19,3 milioitik 2020an 28,4 milioira 2040an. Espainian, kasuen kopuruak gora egin du ere 2016tik, batez ere herritarren zahartze progresiboagatik, baheketen estaldura eta barietate handiagoagatik eta bizimodu txarrengatik.

Irudia: hainbat ikerketak jaso dute minbiziaren maiztasuna gazteengan nabarmen areagotu egin dela azken urteetan. (Argazkia: cottonbro studio – Domeinu publikoko irudia. Iturria: pxhere.com)

Zahartzea da minbiziaren garapenerako arrisku faktorerik garrantzitsuena (kasu gehienak 65 urtetik gorako pertsonetan agertzen dira); hala ere, hainbat faktorek eragin dezakete gaixotasuna pertsona gazteagoetan agertzea. Izan ere, hainbat ikerketak jaso dute minbiziaren maiztasuna gazteengan nabarmen areagotu egin dela azken urteetan. Zentzu horretan, BMJ Oncology aldizkarian duela gutxi argitaratutako ikerketa berri batek detektatu du azken 30 urteetan % 79 areagotu direla 50 urtetik beherakoen minbizia kasuak (agerpen goiztiarreko minbizia) mundu osoan. Halaber, minbiziagatiko heriotzak ere ia % 28 areagotu dira kolektibo horretan.

Emaitza horietara iristeko, ikertzaileek 1990 eta 2019 artean 204 herrialdetako herrietan 29 minbizi motaren agerpenaren bilakaera jasotzen duten erregistro epidemiologikoak aztertu zituzten. 2019an, 50 urtetik beherakoen artean hilkortasun eta gaixotasun karga handiena eragin zuten tumoreak honako hauek izan ziren: bularrekoa, trakeakoa, birika eta bronkioetakoa, urdailekoa, eta kolon eta ondestekoa. Beste alde batetik, prostatako minbizia eta sudur-faringeetako minbizia izan ziren intzidentzietan areagotze nabarmenena izan zuten neoplasiak.

Minbizi kasuen areagotzea are markatuagoa izan zen maila erdiko eta maila erdi-altuko garapen sozioekonomikoko herrialdeetako 40 eta 49 urte arteko pertsonen kolektiboan (bereziki Ipar Amerikan, Australian eta Mendebaldeko Europan). Hala ere, minbiziagatiko hilkortasuna ere nabarmen jaitsi zen garapen altuko herrialdeetan. Ikertzaileek kalkulatu zuten joera hori mantentzen bada, agerpen goiztiarreko minbiziagatiko intzidentzia eta heriotzak % 31 eta % 21 areagotuko direla, hurrenez hurren, 2030. urterako.

Alkohola, tabakoa eta dieta

Minbiziaren agerpenean faktore askok eragiten dute; hori dela eta, oso zaila da zehazki jakitea zein diren gazteengan minbizi kasuak areagotzen laguntzen ari direnak. Edonola ere, ikerketako zientzialari arduradunek iradoki dute hauek direla fenomenoaren atzean dauden hiru arrazoi nagusiak: alkohola eta tabakoa kontsumitzea, eta oso osasungarria ez den dieta jarraitzea (haragi gorriaren eta gatzaren kontsumo handia, eta fruta eta esnearen kontsumo txikia). Faktore horietatik haratago, litekeena da beste kausa batzuk ere tartean egotea, baina gazteengan neoplasiak areagotzea zein neurritan eragiten ari diren jakiteko ezagutza oso mugatua da.

Uste dute obesitateak, sedentarismoak eta ingurumeneko askotariko faktoreek ere (kutsatzaile atmosferikoak, elikagai eta edari batzuetan agente kantzerigenoak egotea…) eragina izan dezaketela minbiziaren maiztasunaren hazkuntza globalean. Hala ere, faktore horien pisua ezezaguna da.

50 urtetik beherakoetan minbizi arriskua areagotzen ari diren kausak hobeto ezagutzeko, epe luzerako jarraipen ikerketak egin beharko dira (kohorteak), askotariko arrisku faktoreen potentzial kantzerigenoa identifikatu ahal izateko. Bestetik, ikertzaileek planteatu dute sakon ebaluatzea ea kolektibo horretan minbizi baheketak egiteko programak justifikatuta dauden, kasuen areagotzea dela eta. Gaur egun, minbiziaren detekzio goiztiarreko ia programa guztiak 50 urtetik gorakoei zuzentzen zaizkie (Espainian umetoki-lepoko minbiziaren baheketa izan ezik, adibidez). Agian, pertsona gazteagoetan minbiziaren maiztasuna areagotu egin dela ikusita, arrazoizkoa izango litzateke atari hori jaistea neoplasia zehatzetarako.

Erreferentzia bibliografikoa:

Zhao, Jianhui; Xu, Liying; Sun, Jin; et. al. (2023) Global trends in incidence, death, burden and risk factors of early-onset cancer from 1990 to 2019. BMJ Oncology, 2. DOI: 10.1136/bmjonc-2023-000049

Egileaz:

Esther Samper (@Shora) medikua da, Ehunen Ingeniaritza Kardiobaskularrean doktorea eta zientzia-dibulgatzailea.

Jatorrizko artikulua Cuaderno de Cultura Científica blogean argitaratu zen 2023ko urriaren 23an: ¿Por qué se están detectando más casos de cáncer jóvenes?

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

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Las colaboraciones ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones han analizado datos de una rara desintegración del bosón de Higgs, encontrando un indicio de desacuerdo con las predicciones del modelo estándar.

Interacciones entre partículas del modelo estándar. Fuente: Wikimedia Commons

Para la física de partículas, 2012 marcó un hito con el descubrimiento del bosón de Higgs, que hasta entonces era la única partícula que faltaba en la lista predicha por el modelo estándar. Ese descubrimiento no detuvo la búsqueda de nuevas partículas, que los investigadores mantienen realizando mediciones precisas de la desintegraciones menos frecuentes de las partículas conocidas. La evidencia de nuevas partículas podría aparecer como una desviación de las predicciones que hace el modelo estándar sobre el número de tales desintegraciones.

Ahora, las colaboraciones ATLAS y CMS del CERN han detectado juntas una sobreabundancia de una rara desintegración nunca antes vista que involucra al bosón de Higgs.

El modelo estándar predice que la desintegración de 15 de cada 10.000 bosones de Higgs dará como resultado la creación de un bosón Z y un fotón. En el modelo estándar, esta desintegración está mediada por un quark top o un bosón W. Pero los modelos que van más allá del modelo estándar indican que la desintegración también podría estar mediada por una o más partículas desconocidas.

El doble de lo predicho Diagramas de Feynman de ejemplos de desintegración de un bosón de Higgs (H) en un bosón Z y un fotón (γ). Fuente: G. Aad et al. (ATLAS Collaboration, CMS Collaboration) (2024) Evidence for the Higgs Boson Decay to a Z Boson and a Photon at the LHC Physical Review Letters doi: 10.1103/PhysRevLett.132.021803

Para explorar esta posibilidad, las colaboraciones ATLAS y CMS han buscado señales de la desintegración de Higgs en un bosón Z y un fotón en datos de colisiones protón-protón registrados entre 2015 y 2018. Los bosones Z se desintegran en dos electrones o dos muones antes de llegar a los detectores, por lo que los científicos idearon métodos para determinar si las firmas de electrones, muones y fotones encontradas en los datos se originaban a partir de eventos bosón Z-fotón. De esos eventos, seleccionaron aquellos que tenían las propiedades esperadas para una desintegración del bosón de Higgs, y encontraron el doble de lo predicho por el modelo estándar.

Por ahora los datos son insuficientes para descartar la posibilidad de que esta discrepancia sea una fluctuación estadística. En cualquier caso, los investigadores dicen que este trabajo ofrece una nueva vía para realizar pruebas de estrés del modelo estándar.

Referencias:

G. Aad et al. (ATLAS Collaboration, CMS Collaboration) (2024) Evidence for the Higgs Boson Decay to a Z Boson and a Photon at the LHC Physical Review Letters doi: 10.1103/PhysRevLett.132.021803

Nikhil Karthik (2024) Measurements of Rare Higgs Decay May Disagree with Predictions Physics 17, s4

 

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

El artículo Un indicio de desacuerdo con el modelo estándar en un tipo de desintegración del bosón de Higgs se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Adam Zawiszewski

Gaur egun oso ohikoa da atzerriko azentua duten hiztunekin topo egitea eta komunikatu behar izatea. Izan ere, hiztun horietako asko kanpotik etorritakoak dira eta heldu berri diren herriko hizkuntza hori ikasten ari dira; beste batzuek, berriz, kanpoko hizkuntza bat erabiltzen dute nagusiki, askotan gurasoen jaioterrikoa, eta hura gainjartzen zaio inguruan entzuten dutenari.

Arrazoiak arrazoi, jaiotzetikoak ez diren hiztun askoren azentua oso nabaria gertatzen da erabiltzen duten ebakera edo ahoskeragatik, edota, gaitasun komunikatibo baxuagoa dutenen kasuan, egiten dituzten akatsengatik. Egoera honen aurrean galdera interesgarria sortzen da, alegia, ea azentudun (edo akastun) ekoizpen horrek hizkuntzaren prozesamenduan eraginik duen eta hala bada, nola eragiten dion.

Irudia: azentua oso baliagarria da hizkuntza prozesatzeko garaian, aurreikuspenak moldatu eta egoera berrietara egokitzen laguntzen digulako. (Argazkia: Alexander Suhorucov – Pixabay lizentziapean. Iturria: pixabay.com)

Galdera honi erantzuteko, Hanuliková, van Alphen, van Goch eta Weber (2012) ikertzaileek Gertaerei Loturiko Potentzialak izeneko metodoa erabili zuten (ing. Event-Related Potentials, ERPs; xehetasunetarako ikus Luck, 2014) eta esaldi batzuk entzunarazi zizkieten nederlandera ama-hizkuntza zuten zenbait hiztuni, garunaren erantzun elektrofisiologikoak neurtzen ari ziren bitartean. Perpaus batzuk jaiotzetiko hiztun batek ekoitziak ziren; beste hainbat, berriz, azentu turkiar nabarmena zuen hiztun batek sortutakoak. Esaldi horietako asko zuzenak ziren, baina zenbaitek akats sintaktikoak zituzten (genero-komunztadura okerra, adib. Nire ama izutu zen poltsatik bitximaskulinoa *garestiafemeninoa lapurtu ziotelako). Beste batzuek, aldiz, akats semantikoak zituzten, munduaren ezagutzarekin zerikusia zutenak (adib. Bart hotz handia egin duelako manta / *arratsalde lodia jarri dut ohe gainean).

Metodo esperimental bera erabilitako beste esperimentu askotan (adib. Kutas eta Federmeier, 2007; Kutas eta Van Petten, 1994; Molinaro, Barber eta Carreiras, 2011), aipatutako akatsek ondo ezagunak diren zantzu elektrofisiologikoak eragin dituzte hiztunen garunetan (xehetasunetara jo barik, dei diezaiegun “positibotasuna” akats sintaktikoen aurrean eta “negatibotasuna” akats semantikoen aurrean).

Bada, ikerketa honen emaitzei dagokienez, jaiotzetiko azentuaz sortutako esaldi ez-gramatikalek arestian aipatutako zantzuak erakutsi dituzte: positibotasuna akats sintaktikoekiko eta negatibotasuna akats semantikoekiko. Azentu turkiarrez ekoitzitako nederlanderazko perpaus sintaktiko okerrek, berriz, ez dute positibotasunik sorrarazi garunean; akats semantikoek, berriz, jaiotzezko ebakeraz ekoitzitakoek bezalaxe, negatibotasuna eragin dute.

Hanuliková eta kolaboratzaileek (2012) aurkikuntza hau esperimentuan parte hartu zuten hiztun nederlandarren ezagutzarekin lotu zuten, hau da, turkiar jatorria duten elebidunen akats sintaktikoak (genero-komunztadurari eragiten diotenak) ohikoak omen dira hiztun horiek nederlanderaz hitz egiten dutenean; beraz, azentu arrotza entzunda, jaiotzetiko hiztun batek nolabait espero edo aurreikus zitzakeen, eta kasu horretan garunak malgutasun handiagoz jokatu zuen akats horien aurrean jaiotzetiko hiztunen azentua entzunda baino. Jaiotzetiko hiztunek, gainera, ez dute gramatika- (komunztadura-) akatsik egiten normalean, edo ez dira oso ohikoak, behintzat; hortaz, jaiotzetiko azentua entzunda, normala da akatsaren aurrean harritzea. Harridura hori, hain zuzen, positibotasunaren bitartez azaleratu du garunak. Era berean, atzerriko azentuak ez dio prozesamendu semantikoari eragin, hau da, bertako zein kanpoko azentuaz ekoitzitako (…) *arratsalde lodia jarri dut ohe gainean bezalako perpausak berdintsu prozesatu zituzten hiztunek.

Horrek guztiak erakusten du azentua oso baliagarria dela hizkuntza prozesatzeko garaian, aurreikuspenak moldatu eta egoera berrietara egokitzen laguntzen digulako –labur esanda– errazago bihurtzen du elkarren arteko komunikazioa.

Irakurle interesatuak atzerriko azentuak hizkuntzaren prozesamenduari eragiten dion moduaz gehiago jakin nahi badu, Grey, Cosgrove eta van Hell (2020) lanera jo dezake berrikusketa baterako; xehetasunetarako, berriz, ikus Caffarra eta Martin (2019); Grey eta van Hell (2017); Holt, Kung eta Demuth (2018) edo Romero-Rivas, Martin eta Costa (2015) lanak.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Caffarra, Sendy; Martin, Clara D. (2019). Not all errors are the same: ERP sensitivity to error typicality in foreign accented speech perception. Cortex, 116, 308–320. DOI: 10.1016/j.cortex.2018.03.007
• Grey, Sarah; Cosgrove, Abigail L.; van Hell, Janet G. (2020). Faces with foreign accents: An event-related potential study of accented sentence comprehension. Neuropsychologia, 147, 107575. DOI: 10.1016/j.neuropsychologia.2020.107575
• Grey, Sarah; van Hell, Janet G. (2017). Foreign-accented speaker identity affects neural correlates of language comprehension. Journal of Neurolinguistics, 42, 93–108. DOI: 10.1016/j.jneuroling.2016.12.001
• Hanuliková, Adriana; van Alphen, Petra M.; van Goch, Merel M.; Weber, Andrea (2012). When one person’s mistake is another’s standard usage: the effect of foreign accent on syntactic processing. Journal of Cognitive Neuroscience, 24(4), 878–887. DOI: 10.1162/jocn_a_00103
• Holt, Rebecca; Kung, Carmen; Demuth, Katherine (2018). Listener characteristics modulate the semantic processing of native vs. foreign-accented speech. PLoS ONE, 13(12), 1–24. DOI: 10.1371/journal.pone.0207452
• Kutas, Marta; Federmeier, Kara D. (2007). Event-related brain potential (ERP) studies of sentence processing. In M. Gaskell (Ed.), The Oxford Handbook of Psycholinguistics (pp. 385–406). Oxford: Oxford University Press. DOI: 10.1093/oxfordhb/9780198568971.013.0023
• Kutas, Marta; Van Petten, Cyma K. (1994). Psycholinguistics electrified: Event-related brain potential investigations. In M. Gernsbacher (Ed.), Handbook of Psycholinguistics (pp. 83–143). Academic Press.
• Luck, Steven J. (2014). An Introduction to the Event-Related Potential Technique. The MIT press.
• Molinaro, Nicola; Barber, Horacio A.; Carreiras, Manuel (2011). Grammatical agreement processing in reading: ERP findings and future directions. Cortex, 47(8), 908–930. DOI: 10.1016/j.cortex.2011.02.019
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Egileaz:

Adam Zawiszewski Hizkuntzalaritzan doktorea da eta gaur egun, UPV/EHUko irakaslea eta Gogo Elebiduna ikerketa-taldeko ikertzailea da.

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