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El origen de los números

A partir de hoy y así cada miércoles durante dos meses, haremos un viaje para adentrarnos en el mundo de los números. Esta interesantísima serie es cortesía de nuestros amigos de Pedazos de Carbono y el autor es Juan Navarro, un matemático convertido en computólogo que además es muy talentoso para escribir.

¿Cuándo los seres humanos empezaron a "contar"?

¿Qué son los números imaginarios?

¿Qué es el infinito?

En esta serie exploraremos algunas de estas dudas, empezando por el origen de las matemáticas en esta primera entrega, ¡disfrútenla!

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Hay muchas cosas que, como nos parecen tan simples y cotidianas, no les solemos prestar mucha atención. Fácilmente puedes ir un día a hacer tu súper: una caja de tu cereal favorito; dos litros de leche para el desayuno; cinco manzanas para ese pay que planeas hornear; ¡los mangos tienen hoy 20% de descuento!, será mejor aprovechar y comprar también unos de esos. Al terminar tus compras llegas entonces con la cajera, “Son $159.50”, extiendes tu mano con un billete de $200. Recibes 50 centavos y diez, veinte, treinta, ... ¡hey! ¡faltan diez pesos! “¡Oh! ¡Mil disculpas! Aquí está el cambio que le falta.”

Parecería como si nada extraordinario hubiera sucedido, y rara vez nos detenemos algún momento para pensar en esto. Hoy las matemáticas juegan un papel central en nuestra cultura y nuestra sociedad, se encuentran justo en el corazón de nuestra ciencia y de nuestra tecnología, pero—y esto es quizá difícil de imaginar—las cosas no han sido siempre así. ¿Te has puesto alguna vez a pensar, cómo sería vivir en una época en la que los humanos no teníamos siquiera el concepto abstracto de ‘número’? ¿Cuando incluso el simple acto de contar no se nos había ocurrido aún? ¿Y cómo fue que pasó todo esto? ¿Cómo fue que las matemáticas fueron inventadas por primera vez?

Los humanos modernos, que anatómicamente eran ya bastante similares a nosotros, se separaron de otros homínidos hace unos 200,000 años. Para hace como 100,000 años se había desarrollado ya el lenguaje, y entre unos 60,000 y 40,000 años se dio una primera explosión cultural en la que se originaron la música y la pintura como las primeras formas de arte; todo esto a la par con técnicas más sofisticadas para fabricar herramientas. Y todo esto ocurrió incluso antes de la aparición de la agricultura, que tuvo que esperar hasta hace unos 10,000 años.

Fue también durante esta explosión cultural cuando el concepto abstracto de ‘número’ se comenzó a formar en la mente de los humanos. Los lenguajes primitivos tenían ya palabras para hablar de ‘una’ persona, que quizá había logrado cazar ‘dos’ grandes animales. Pero números más grandes en realidad no existían y, si algún día tuvieras suerte al salir a cazar, estarías contento con anunciar que trajiste ‘muchas’ delicias para la cena.

Pero imagina por un momento, que estás viviendo hace unos 20,000 años, en algún lugar en África—cerca de lo que hoy es Uganda y el Congo. Con curiosidad mirarías al cielo y comenzarías a notar algunos patrones. Algunas veces, durante la noche, la luna parece como un grande y brillante disco de luz; algunas noches después, verías como si una gran porción del disco hubiera sido “devorada” por alguien o algo; hasta que eventualmente la luna se torna toda obscura; sólo para volver a crecer de nuevo y repetir todo el ciclo. Quizá notarías también que estos patrones parecen repetirse en intervalos bastante regulares y, completamente lleno de curiosidad, quieres de algún modo ‘medir’ el paso del tiempo entre un ciclo y otro.

¿Pero cómo podrías hacerlo? Incluso a tu lenguaje le faltan las palabras necesarias para llevar un registro de cuantas “salidas y puestas de Sol” ocurren entre una luna “llena” y la siguiente. Le das y le das vueltas al asunto en tu cabeza. Hasta que de pronto se te ocurre. Es una idea brillante tan sólo por su simplicidad. Tomas el hueso de alguno de los animales que haz cazado y cada noche—justo cuando el Sol se comienza a ocultar debajo del horizonte—usas una piedra afilada para hacer una marca sobre el hueso. Luego, la próxima vez que vuelves a ver una luna llena, empiezas a hacer una nueva hilera de marcas. Y así, después de repetir este mismo ejercicio unas cuantas veces más, comparas el número de marcas que tienes en cada una de tus hileras.

Acabas de aprender a contar.

Ni siquiera tienes aún un sistema formal de numeración pero, al crear esta correspondencia uno a uno entre cada uno de los ‘días’ y las ‘marcas’ en el hueso, has logrado medir la cantidad de días entre una luna llena y la siguiente. Más aún, al establecer una correspondencia similar entra las marcas en dos hileras diferentes, puedes verificar por ti mismo que cada ciclo lunar está compuesto más o menos del mismo número de días. Has logrado confirmar tu hipótesis.

Descubrimientos arqueológicos en área africana de Ishango nos dicen que esta historia quizá no está demasiado alejada de la realidad. En 1960, el explorador belga Jean de Jean de Heinzelin de Braucourt descubrió el hueso de un babuino con varios grupos de marcas hechas sobre su superficie. Técnicas modernas nos dicen que el hueso es de hace unos 20,000 años y estudios del arqueólogo Alexander Marshack sugieren que se trata en verdad de un calendario lunar.

Como la mayoría de las buenas ideas, el uso de marcas talladas sobre huesos o madera para medir y registrar cantidades se comenzó a propagar rápidamente entre todas las civilizaciones humanas. Junto con las primeras formas de escritura, los ‘números’ representados como grupos de marcas comenzaron también a aparecer por doquier manteniendo registros de bienes o pertenencias personales. Y fue entonces cuando los números comenzaron a cobrar un significado, una vida, por si mismos.

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Escrito por Juan A. Navarro Pérez y publicado originalmente en Pedazos de Carbono

La fotografía inicial, en la cual se aprecian una y dos manzanas, es cortesía de Jonathan Cohen.

Influenza Aviar (A H5N1): ¿Peligro o Paranoia? [Parte 1 de 2]

El conocimiento científico esta en constante desarrollo. Día a día, novedosas investigaciones nos acercan más a un mejor tratamiento, a un mejor diagnóstico, a una mejor forma de vivir. Sin embargo, una noticia en particular se encuentra sumergida en un acalorado debate dentro de los foros científicos más importantes del mundo. En Septiembre del año pasado dos laboratorios distintos reportaron la creación de variantes del virus de la influenza aviar (A H5N1) que tenían la capacidad de pasar de un mamífero a otro a través del aire. Las investigaciones fueron sometidas a publicación en las revistas Nature y Science (dos de las revistas científicas mas prestigiadas), las cuales de inmediato detuvieron su publicación; esto porque, aunque se han reportado diversos casos de infección en humanos, hasta ahora el virus de la influenza aviar que se encuentra en la naturaleza no puede ser transmitido de una persona a otra. Así comenzó un debate lleno de apasionadas discusiones, desinformación, amarillismo y paranoia que tendrá consecuencias muy importantes en el futuro manejo de la información científica.

El virus de la influenza posee una gran capacidad de cambio ya que, no sólo su mecanismo de reproducción introduce mutaciones a una taza mucho más elevada en comparación a la nuestra; también, su genoma fraccionado le confiere la habilidad de intercambiar segmentos del genoma entre diferentes versiones del virus.  Cuando una versión del virus (que normalmente afecta a una especie en particular) salta a otra especie (que normalmente es atacada por otra versión distinta),  los segmentos genómicos de los dos virus se pueden “reordenar” y dar lugar a un nuevo virus. Esto fue exactamente lo que sucedió en 2009 durante la pandemia de influenza A H1N1 en México: un virus de aves “reordenó” su genoma con un virus de cerdo y creo un nuevo virus que nuestro sistema inmune nunca antes había visto. Éste es en esencia el principio detrás de una pandemia. Cuando virus de animales (en especial de las aves) infectan y se adaptan a los humanos, tienen el potencial para causar pandemias devastadoras ya que poseemos poca, o ninguna, inmunidad ante ellos.

En la superficie del virus de la influenza se encuentran dos proteínas, la hemaglutinina (H) y la neuraminidasa (N), las cuales están en contacto con el exterior y por ende son las que nuestros anticuerpos reconocen. Actualmente se conocen 16 hemaglutininas y 9 neuraminidasas distintas. La influenza aviar o A H5N1 expresa la variante 5 de la hemaglutinina y la variante 1 de la neuraminidasa. Esta variante del virus de la influenza afecta principalmente a las aves; sin embargo, el contacto cercano de personas con aves de granja (pollos, patos, etc…), ha permitido que de vez en cuando el virus salte e infecte a seres humanos. Las personas que han sido infectadas con este virus no pueden transmitirlo a otras ya que los seres humanos no somos nicho natural de este virus.  Desde el 2003 la Organización Mundial de la Salud (OMS, por sus siglas en inglés) ha reportado 584 casos confirmados de infecciones con influenza aviar A H5N1, de los cuales 345 han resultado en fallecimientos. Esto es, en cifras oficiales, la tasa de mortalidad de la A H5N1 asciende a un 59%. Así que aproximadamente por cada 10 personas reportadas como infectadas, se presentan 6 muertes, teniendo en cuenta sólo los casos confirmados. Ahí se encuentra el detalle detrás de la polémica.

Ya se ha visto que la A H5N1 puede infectar personas, pero ¿tiene este virus la capacidad de transmitirse de una persona a otra? Es decir, ¿posee este virus el potencial de generar una pandemia? El grupo de Yoshihiro Kawaoka, de la universidad de Wisconsin en EUA, tratando de responder a esta pregunta combinó el gen H5 con los demás genes de la influenza A H1N1. Utilizando estos virus prosiguieron a infectar hurones (principal organismo modelo para estudiar la transmisión de influenza en mamíferos) e identificaron una versión mutada del virus que ellos crearon, el cual posee la habilidad de diseminarse entre hurones infectados y no infectados encerrados en diferentes jaulas por vía aérea. Al mismo tiempo, el grupo de Ron Fouchier, del centro médico Erasmus en Holanda, infectó hurones con A H5N1 y consecutivamente reinfectó nuevos hurones con virus producidos por los primeros. Este grupo continuó reinfectando hurones hasta que ya no hubo necesidad, el virus había adquirido la habilidad de infectar hurones sanos por vía aérea. Los resultados de estas investigaciones prueban el potencial de la A H5N1 para ser transmisible entre mamíferos (potencialmente también humanos) y reportan un pequeño numero de mutaciones que están presentes en estas versiones transmisibles de la A H5N1.

El grupo de Kawaoka presento sus resultados a revisión por la revista Nature. Por su parte el grupo de Fouchier presento sus resultados a la revista Science. El proceso de revisión y los puntos para aceptar un articulo varían de revista en revista pero en general, un vez que un articulo es aceptado a revisión, el editor pide la opinión de tres revisores (generalmente expertos en el tema) y decide en última instancia si el artículo será publicado o no. En este caso hubo una desviación al protocolo usual. Dada su alta tasa de mortalidad oficial, los resultados de estos estudios podrían ser aprovechados por personas ajenas al deber científico y despreocupadas por el beneficio de la humanidad. En otras palabras, los editores se dieron cuenta de que al publicar estos estudios estarían dando la receta para crear un virus con el potencial de hacer estallar una pandemia. Inmediatamente las respectivas revistas pidieron la opinión del Consejo Científico Nacional para la Bioseguridad de EUA (NSABB, por sus siglas en inglés) el cual aconsejó a las revistas de retener los resultados y evitar su publicación.

En la siguiente parte de esta entrada presentaremos los argumentos de ambas partes, para comprender mejor la situación ante la cual se encuentra la comunidad científica.