Las formas, la evolución y las matemáticas unidas por el corazón

Rayas o manchas, grandes o chiquitos, ramas y hojas… Pocas cosas causan tanta admiración como la descomunal variedad de formas que exhibe la naturaleza. Pero si le preguntamos a algún científico sobre el origen y evolución de ellas, seguramente levantaría una ceja, se llevaría una mano a la barbilla y nos contestaría que la respuesta sigue siendo un reto. ¿Qué tal si usamos las matemáticas para darnos una ayudadita? La ley de Kleiber es una expresión matemática que explica la relación de la tasa metabólica de los animales con su masa, y es evidencia del gasto energético en sinnúmero de organismos. Ésta menciona que en tanto los organismos se hacen más grandes, su metabolismo y su tiempo de vida aumentan a tasas predecibles. Así se puede explicar por qué el corazón de un ratón late el mismo número de veces que el de un elefante, haciendo una relación entre el número de latidos del corazón por minuto y el tiempo de vida de ambos animales.

A partir de este modelo matemático, se ha propuesto que las formas de plantas y animales evolucionaron en respuesta a los mismos principios físicos, es decir, como formas ideales que resuelven la manera de utilizar la energía de forma eficiente. Se podría decir que los primeros organismos que habitaron la Tierra tenían formas diferentes, pero la selección natural ha actuado en ambos grupos de tal manera que muestran geometrías similares y eficiencias energéticas equivalentes.

Aunque la ley parece explicar la relación entre masa y energía, tiene un factor ausente. Algunos dicen que se debe tomar en cuenta el espacio ocupado por los órganos internos de los animales. Otros proponen enfocarse en las formas fractales de las formas de los organismos, como las ramas de los árboles o los vasos sanguíneos.

Una nueva propuesta toma en cuenta la velocidad a la que los nutrientes son transportados en los cuerpos de los animales, así como la forma en que se deshacen del calor. Al calcular la tasa a la que los corazones bombean sangre, ésta sugiere que la velocidad de flujo es igual a la masa de los animales en una doceava parte. Esto significa que los animales tienen que ajustar el flujo de sus nutrientes y el calor mientras su masa cambia para mantener la mayor eficiencia posible. Por otro lado, el área de la superficie de un árbol y el volumen  que ocupa son casi los mismos y los nutrientes del árbol fluyen a una velocidad constante, independientemente de su tamaño. Dicha propuesta explicaría por qué los animales necesitan de un corazón y los árboles no.

La nueva propuesta completa el poder explicativo de la ley de Kleiber, y es un argumento a favor de la evolución convergente – en la que dos características diferentes evolucionan hasta llegar a la misma solución –, misma que resalta el sustento tanto matemático como de la física.

Bibliografía:

Nota Fuente | Artículo en PNAS | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales

Los ojos de pollo en la mira

A Dominique Bretodeau le encanta el pollo asado. Tras quitarle los muslos, la pechuga y ambas alas, su mayor placer consiste en desnudar con sus dedos los huesos humeantes del ave.

Cada sábado, al medio día, el señor Bretodeau va al mercado a comprar un pollo entero. Pero el próximo sábado, la señora que despacha su alimento favorito, le contará que los ojos de las aves (entre ellas, el pollo que tanto le gusta) tienen cinco tipos diferentes de fotoreceptores o conos en la retina – cuatro que les permiten percibir la luz, y uno más con el cual detectan los niveles de luz –, todos ellos distribuidos de manera irregular.

 Dominique se quedará callado, esperando que todo sea un mal chiste. Pero pronto se dará cuenta de que la pollera no puede hablar más en serio. "Es justamente este arreglo irregular en los ojos de las aves el responsable de que estén en un estado hiperuniforme", seguirá explicando. "Dicho estado, que se comporta como líquido y cristal, sólo ha sido identificado en un grupo pequeño de sistemas físicos que transmiten la luz". Bretodeau, un tanto pasmado y otro poco confundido, le preguntará a la señora: “¡¿En los ojos de los pollos?!”. Ella le contestará con un contundente “Oui!”, y añadirá que esta es la primera vez que se observa un estado hiperuniforme en un organismo vivo.

“¡Puaj! Qué enredo” dirá Bretodeau, a lo que ella contestará “¡Justo eso!”. Resulta que cada tipo de cono se ubica un área propia, llamada ‘región de exclusión’, y que impide la entrada de conos distintos. Los conos del mismo tipo se excluyen más entre ellos, promoviendo así el patrón irregular en los ojos de las aves.

Pero eso no es todo, “No, no”. La señora le contará al buen Bretodeau que cada patrón de conos se superpone al patrón de otro cono, de modo que las formaciones se entrelazan de forma organizada, pero desordenada. Esto es lo que se conoce como hiperuniformidad desordenada. Como los elementos que conforman este arreglo son hiperuniformes, este sistema es por tanto del tipo de ‘multihiperuniformidad’.

Bretodeau sabe bien que nunca hay que hacer enojar a quien te alimenta, así que continuará preguntando sobre los ojos del pollo por más prisa que tenga, pues la señora parece estar muy intrigada y emocionada por este hallazgo. “Sepa usted, señor Bretodeau, que las estructuras con multihiperuniformidad permitirán diseñar materiales que tengas propiedades físicas novedosas para transmitir la luz de una manera más eficiente, un campo que dará trabajo a muchos curiosos”.

En tanto el pollo comenzaba a enfriarse, las ganas de comerlo se hacían más grandes, por lo que el francés comenzó a dar pasitos para atrás mientras le gritó “¡Venga, pues! Usted debería empezar a dedicarse a estudiarle los ojos a los pollos” como última línea. “Hasta la semana entrante, merci!”

Hace trece años, la vida de Dominique Bretodeau tomó un giro inoportuno cuando encontró una caja llena de objetos de su infancia en una cabina telefónica. Desde entonces, comparte el pollo asado con su nieto y su hija.

Bibliografía:

Nota Fuente de la Universidad de Princeton | Artículo original | Nota en el Blog de Historias Cienciacionales |Ilustración de un pollo 

¿Alguna vez has visto volar a las ballenas?

Las alas y aletas se agitan en proporciones geométricas similares, como si la naturaleza hubiera generado un patrón universal entre las especies que se valen de membranas delgadas, alas emplumadas o colas pesadas y gruesas para desplazarse. Pero hay algo que hace diferente a las alas de un avión respecto a las de un ave o a las aletas de una manta raya: su flexibilidad.

Las criaturas que se deslizan en aire y agua presentan alas y aletas que se doblan sin exceder ángulos, lo cual incrementa su propulsión. Si observamos el movimiento de varias especies – desde moscas de la fruta, murciélagos, moluscos, e incluso ballenas – y estudiamos con detenimiento todo el proceso de aleteo, notaremos una variación muy pequeña en el patrón de movimiento. Una de las mayores diferencias, sin embargo, será el ángulo de doblado de aletas y alas, que va de 15º a 38º.

Sin importar sus antecedentes evolutivos, es decir, si sus ancestros más cercanos se arrastraban, caminaban o saltaban, todos los animales que se valen de alas y aletas llegaron a la misma solución para el problema de desplazarse en fluidos. Incluso ahora que su fisiología y anatomía son tan distintas entre especies – visualicemos una mosca de la fruta y una manta raya –, pareciera que siguen una ley universal de la física.

Estudiar el movimiento de los animales puede traer aplicaciones para, por ejemplo, la aeronáutica, cubriendo así la necesidad humana de replicar los ingeniosos modelos de la naturaleza.

Bibliografía:

Artículo en Nature | Nota fuente en Natue | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales

El atlas de tus ancestros.

Nuestra identidad humana se ha ido esculpiendo con el tiempo a través de la migración de algunas personas a tierras lejanas, ya sea por medio de la invasión de grandes ejércitos a territorios ajenos o por el viaje obligado del comercio de esclavos, por mencionar algunos ejemplos. Pero las migraciones, además de traer nuevas culturas, lenguas o conocimientos de tierras lejanas, también aportan nuevo material genético que se mezcla con el genoma de quienes conforman la nueva población.

Como si se tratara de un diario de viaje, unos investigadores del Instituto Max Planck para la Antropología Evolutiva, de la Universidad de Oxford y del Colegio de Londres han elaborado un mapa global que detalla la historia genética de 95 poblaciones distintas durante los últimos cuatro milenios. A través de una técnica que han llamado Trotamundos, analizaron el ADN de 1490 individuos de 95 poblaciones distintas alrededor del mundo. Con estos datos también se dieron una idea de eventos pasados. No como Desmond, encontrando las pistas de Altair, o de Ezio, del juego Assassins Creed, sino más bien del tipo de un detective armando las piezas de un rompecabezas.

Encontraron que las poblaciones que compartían más ascendencia, compartían también más partes de ADN. Para imaginar el estudio, los autores plantean que cada población tiene una “paleta” genética en particular, que es una mezcla de otras, y que podemos comparar con las paletas actuales de otras poblaciones. Esto puede dar una muy buena idea de cómo ocurrió la mezcla genética a través del tiempo.

“El ADN realmente tiene el poder de contar historias y descubrir detalles del pasado de la humaindad”, comenta Simon Myer, quien pertenece al departamento de estadística de la Universidad de Oxford y es coautor del estudio. “Muchas de nuestras observaciones genéticas concuerdan con eventos históricos, y también vemos evidencia de mezcla genética que no ha sido registrada. Por ejemplo, el ADN de la gente de Tu, en China, sugiere que alrededor del 1200 E.C. algunos europeos similares a los pobladores actuales de Grecia tuvieron una mezcla con estas personas. Lo más seguro es que los europeos fuesen comerciantes viajando cerca de la Ruta de la Seda”, añade el investigador.

Otro ejemplo recae en los registros históricos que sugieren que los Hazara de Pakistán son, en parte, descendientes de guerreros mongoles y, de acuerdo con el estudio, existe una fuerte evidencia genética que durante el periodo del Imperio Mongol hubo una mezcla entre estas poblaciones.

La investigación viene acompañada de un estupendo mapa interactivo de libre acceso con el cual puedes (procrastinar) investigar los orígenes de distintas poblaciones. Tiene tutoriales y ejercicios para que lo aprendas a usar:  http://admixturemap.paintmychromosomes.com/

Bibliografía:

Nota Fuente en Max-Planck-Gesellschaft | Nota Fuente en University College London | Artículo en Science | Artículo en Historias Cienciacionales

El origen aviar de la gripe española

Hace casi cien años ocurrió la pandemia más devastadora de la historia de la humanidad.  Infectó a 500 millones de personas alrededor del mundo y acabó, al menos, con 50 millones de vidas (aunque hay quienes piensan que esta cifra se eleva hasta los 100 millones). El acontecimiento recibió el nombre de gripe española, y su causante fue un virus.

Desde entonces, el responsable de la pandemia de la influenza ha estado bajo el ojo de muchas investigaciones que buscan responder tantas interrogantes planteadas como sea posible. Ahora, el origen de la gripe española es más claro, en tanto que se han estudiado sus relaciones evolutivas con otros virus.

En 2005, un estudio del material genético de tejidos de pacientes que fallecieron durante la gripe española sugirió que había una alta probabilidad de que el origen del virus causante de tantas muertes humanas fuera aviar. Sin embargo, cuatro años después, otro trabajo mostró que los genes virales circularon entre humanos y cerdos por al menos dos o quince años antes de que la pandemia ocurriera, y se combinaron para generar un virus letal.

Recientemente, tres investigadores de diferentes instituciones publicaron un trabajo en el que analizaron más de 80 mil secuencias genéticas de virus de la gripe provenientes de humanos, aves, caballos, cerdos y murciélagos. Gracias a esto, ha sido posible conocer los orígenes del virus A de la influenza y se ha podido observar cómo ha evolucionado a lo largo de dos siglos, pasando a través de diferentes animales. Así, se ha concluido que el virus de la gripe española provino de aves domésticas y silvestres de Norteamérica, y no a partir de la mezcla de virus humanos y porcinos, como se pensaba.

Para poder llegar a dicho resultado, los científicos partieron de un supuesto: los cambios genéticos se acumulan en el tiempo a una tasa confiable, como el segundero de un reloj. De ahí que a este modelo, que permite unir piezas del rompecabezas de las relaciones evolutivas entre organismos y sus mutaciones en el tiempo, se le conozca como “reloj molecular”.

Algunos modelos asumen que las tasas evolutivas moleculares son aproximadamente iguales pero, en el caso de la influenza, existe la evidencia de que evoluciona a diferentes velocidades en cada uno de sus hospederos. Esto se sabe porque se ha visto que la tasa de cambio es más rápida en aves que en caballos, por ejemplo.

El análisis de este reciente trabajo también reveló que existe un ancestro común para casi todas las gripes de origen aviar con el virus H7N7, mismo que  también fulminó a caballos y mulas en Norteamérica, pero en 1872. Esta panzootia comenzó en Canadá y se dispersó rápidamente hacia el sur y oeste. La transmisión entre humanos y caballos parece ser clave para algunas epidemias, algo que mueve la mirada hacia un origen equino. Si esto fuera cierto, cambiaría el dogma de aves a caballos.

Bibliografía

Nota Fuente en Nature | Artículo sobre influenza aviar moderna en Nature (2014) | Artículo sobre influenza aviar de 1918 en Nature | Artículo sobre influenza aviar en PNAS| Artículo original en el Blog de Historias Cienciacionales | Imagen

Tragedias prehistóricas

Cada pasillo, rincón o pared del Museo Geológico de la Provincia de Anhui, en China, susurra miles de historias. Historias antiguas, todas ellas extraordinarias: unas tristes, otras violentas y, algunas más, conmovedoras. Con más de dos mil piezas fósiles recolectadas, el museo recopila las voces extintas de unos pocos animales que pisaron el suelo o nadaron en las aguas de una Tierra pasada.

De entre el coro de historias, una resuena particularmente fuerte. Sepultada bajo el breve nombre de AGM I-1, a simple vista no parece ser más que un montón de huesos fosilizados, pero si uno observa con atención podrá leer en la roca el trágico final de una familia atrapada en el tiempo.

Hace 248 millones de años, en algún lugar del vasto mar del Mesozoico, una madre murió durante el parto. Tres eran sus hijos. Uno de ellos, el mayor, salió de su cuerpo, nadó unos cuantos centímetros y ya no volvió a aletear. Otro quedó atrapado en su pelvis, en una suerte de limbo natal, con medio cuerpo fuera y otro medio dentro de mamá. El último, el más pequeño, no cruzó jamás la frontera hacia el mundo exterior y se quedó ahí, paciente, en el interior de su progenitora.

Los cuatro aguardaron juntos y en silencio hasta el año 2010 de nuestra era cuando, con la llegada de septiembre, llegó también Ryosuke Motani, un primate homínido obsesionado con los reptiles marinos del Mesozoico y, en especial, con los ictiosaurios. Por esas fechas, Ryosuke y su equipo desenterraron 80 tumbas, cada una de ellas ocupada por algunos de los ictiosauros más antiguos jamás descubiertos. Pero hubo una en especial que captó el interés de los paleontólogos: la AGM I-1. La madre y sus retoños.

Ryosuke no sólo quedó fascinado por la historia que le contaban los restos de aquella familia, sino también porque significan un cambio de paradigma en la evolución: normalmente, la viviparidad (o el desarrollo de los embriones dentro de su madre) es un proceso observado en la gran mayoría de los mamíferos – con algunos ejemplos raros en otros grupos como artrópodos o peces – mientras que en reptiles predomina la costumbre de poner huevos.Hasta hace poco, se creía que la viviparidad había evolucionado en animales acuáticos que después conquistaron la tierra firme. Pero AGM I-1 demuestra algo muy distinto.

En el fósil, todas las crías están orientadas con el rostro hacia afuera – cosa común, pero en los partos terrestres. Comparados con especies marinas actuales (como tiburones, ballenas y delfines), quienes asoman primero la cola al nacer para evitar ahogarse, los ictiosaurios parecen contradecir los supuestos de muchos años. Para Ryosuke y sus colegas, son un claro indicio de que estos reptiles marinos heredaron de sus ancestros terrestres la capacidad de desarrollarse dentro del vientre materno. Esto quiere decir que los primeros animales vivíparos no nadaban en el mar, sino que se arrastraban en los suelos. "A menos", dice Ryosuke, "que nueva evidencia muestre lo contrario".

En los pasillos del Museo Geológico de la Provincia de Anhui, en China, se escucha el murmullo de los fósiles ahí exhibidos. Uno de ellos cuenta la historia de una madre y sus hijos, pero también la de todo un grupo de hembras que salieron del agua sólo para regresar a ella y, en su retorno, se llevaron a sus crías escondidas en el vientre.

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[La imagen, recuperada del artículo de Ryosuke Motani, muestra un código de colores para observar el espécimen AGM I-1. Las vértebras de la madre están en negro; sus costillas, en verde; su aleta y su pelvis, en azul. El recién nacido se encuentra en rojo; el hijo que estaba en proceso de nacer, en amarillo. El cráneo del embrión atrapado dentro es el anaranjado]

Bibliografía:

Artículo Original en PLOS ONE | Artículo en el Blog de Historias Cienciacionales

Recordar o no recordar un sueño, he ahí la cuestión

" -¿Puedo masajear tus pies?

-¿Por qué quieres masajear mis pies?

-Porque te duelen.

-¿Me duelen?

-Sí. Corriste toda la noche en mis sueños. "

Una de las maneras de agrupar a las personas en este planeta es separando a los que recuerdan santo y seña de lo que soñaron la noche anterior de los que ni siquiera saben que se puede soñar. Sin embargo, los sueños son un tema poco entendido en la esfera científica. ¿Será que existe alguna diferencia en los cerebros de las personas que pueden recordar un sueño de las que no?

Una manera de abordar esta pregunta es a través del estudio de la actividad cerebral de personas en la fase de vigilia y dormidas, a través de una técnica llamada tomografía por emisión de positrones, que detecta y analiza la distribución de la actividad del interior de un cuerpo. Las personas serán divididas de acuerdo a nuestra separación inicial: los que recuerdan un promedio de cinco sueños a la semana y los que recuerdan dos sueños cada mes, aproximadamente.

Si analizamos los resultados, veremos cómo aquellos que recuerdan más sueños tienen una actividad cerebral espontánea importante, ya sea durante la vigilia o dormidos. Esta alta actividad, específicamente en la corteza prefrontal medial y en la unión temporo-parietal, promueve que se generen imágenes mentales y que se almacenen en forma de sueños. Incluso, se ha visto que si se lesionan estas dos partes del cerebro, se deja de soñar.

La unión temporo-parietal es una zona del cerebro relacionada a que pongamos atención hacia estímulos externos. Esto explica por qué las personas que recuerdan lo que sueñan despiertan con frecuencia durante este proceso, ya que un cerebro dormido no es capaz de memorizar información nueva; éste necesita ser despertado para hacerlo.

Una cosa debe quedar clara: la división entre personas que recuerdan o no sus sueños no es la misma a la que hay entre personas que producen pocos o muchos sueños.

Bibliografía:

Nota original en Science Daily| Artículo original en Nature | Nota en el blog de Historias Cienciacionales

*La cita del inicio pertenece a la película “Paris, je t’aime”.

Hawking y el sensacionalismo mediático bajo la lupa

El más reciente artículo de Stephen Hawking ha generado mucha controversia. Es por ello que resulta urgente distinguir las palabras del físico de entre las extrapolaciones ridículas de medios y políticos, así como reflexionar de manera breve qué tan importante es su argumento en el contexto actual de la física.

A mediados de enero de este año, una sola cabecera resaltó por sobre las demás noticias en distintos medios (sí, también en Historias Cienciacionales): "No existen los agujeros negros". La frase se atribuyó a Stephen Hawking. Cosa rara, porque el científico no escribió eso en su artículo. Lo que hizo fue alegar, de manera descriptiva (algo inusual en un artículo de física), que no existen los horizontes de eventos pero sí los horizontes aparentes.

La distinción entre horizontes aparentes y horizontes de eventos fue hecha por Hawking en los setentas; no es una idea nueva. Para entender la diferencia entre ambos, es útil imaginar que un agujero negro se traga una estrella. El horizonte de eventos es una superficie imaginaria que funge como frontera entre el interior y el exterior del agujero negro. Si algo cruzara los límites del horizonte, aun si fuera la luz misma, no podría escapar ya que la gravedad ha distorsionado tanto al espacio que los objetos sólo pueden moverse "hacia adentro". Es el punto de no retorno, donde la única esperanza de las desafortunadas partículas que traspasan la frontera sería viajar hacia atrás en el tiempo.

Siguiendo con nuestro ejercicio de imaginación, el agujero negro crecería mientras devora la estrella. Lo complicado ahora es decir si el horizonte de eventos creció junto con la estrella. En realidad, lo que creíamos que era EL horizonte de eventos sólo aparentaba serlo. De ahí, el nombre de horizonte aparente.

Los horizontes aparentes tienen muchas de las propiedades de los horizontes de eventos: ninguna partícula puede escapar fuera de ellos, el tiempo y el espacio invierten su papel, y dentro de estos horizontes existe una singularidad física cuyo desgarre gravitacional destruye hasta a los átomos. La cosa es que las vastas evidencias empíricas que apuntan muy fuertemente a la existencia de agujeros negros en realidad siempre han sido evidencia de la existencia de horizontes aparentes.

En la publicación más reciente de Hawking, la distinción entre horizontes de eventos y aparentes es relevante sólo para conservar información y para ciertas propiedades de la mecánica cuántica. Esto se relaciona con una paradoja que emana de los argumentos originales del físico: si las extensiones cuánticas a los agujeros negros que presentó en los años setentas fuesen válidas, entonces la información que entra a un agujero negro se pierde, algo que la mecánica cuántica estándar prohíbe.

Imagine usted ahora que manda a su escritor favorito de Historias Cienciacionales a un agujero negro. De acuerdo con la teoría que hizo famoso a Albert Einstein, la relatividad general, no sabríamos nada más de él/ella una vez que cruzara el horizonte de eventos, y su información (contenida en sus átomos, los enlaces químicos que se forman en sus células, y una totalidad de cosas importantes para que su escritor favorito siga con vida) se perdería para siempre. Hawking modifica esto y dice que el agujero negro emite luz de regreso –de manera casi imperceptible–, como la que emitiría un horno al calcinar a Víctor, Rodrigo, Sofía o Emiliano (o a todos ellos, como guste). La diferencia con el horno es que el tipo de luz que podemos observar depende de lo que quemamos; en un agujero negro, la luz que éste regresaría no depende de lo que haya entrado en él. La distinción entre la propuesta de Stephen Hawking y lo que dice la física clásica es que la segunda no toma en cuenta a la mecánica cuántica, y Hawking sí. Es importante aclarar que todo esto es, hasta la fecha, meramente especulativo: no existe ninguna evidencia experimental que lo sustente, y es probable que por esta razón el científico británico nunca haya ganado un Nobel.

Hawking promovió sus conclusiones durante 30 años hasta 2004, cuando se retractó de ellas a causa de algunas ideas –también especulativas– de la teoría de cuerdas, un modelo de la física teórica. No pasó mucho sino hasta hace dos años, cuando se publicó un artículo donde se afirmaba que, si se asumían algunos supuestos de la teoría de cuerdas, se generaba una “barrera de fuego” o firewall hecha de partículas de luz súper-energéticas dentro del horizonte de eventos, destruyendo así la información. Una vez más, la polémica resurgió y, de las cenizas de una discusión que se había dado por terminada, se avivaron las llamas de la duda. Hawking se opone a esta nueva idea y, en su artículo reciente, presenta razones por las cuales, según él, no puede formarse un firewall. Estos argumentos implicarían, de paso, que no existen los horizontes de eventos. Sólo los horizontes aparentes.

Aquí es donde difiero de la ola sensacionalista que invadió a los medios el mes pasado. Los argumentos actuales de Hawking son altamente especulativos. Suponen que se extienden principios de la mecánica cuántica a otras escalas, como la de la gravedad cuántica, sobre las cuales no existe ningún consenso por la ausencia de experimentos. Pero estos debates sobre la existencia de firewalls sólo tienen sentido en el contexto particular de una de las más de 20 (quizá hasta 100) diferentes teorías sobre la gravedad cuántica, todas ellas con principios e ideas diferentes. Desafortunadamente, el debate que ahora enfrentamos es más del tipo religioso, en la que una teoría se promueve a través de los principios que predica y su número de seguidores, y no a través de evidencia empírica.

Al respecto, es válido preguntarse cuál es el valor científico del debate que Hawking genera si la mayoría de sus argumentos carecen de un sustento experimental. No es que sea malo especular. Al contrario, es una labor importante del físico teórico. Pero cuando la cantidad de especulaciones excede lo verificado, las ideas comienzan a perder su carácter científico.

El mismo Hawking es también un ejemplo de esto. En 2003, redactó un artículo donde sugería que dentro de los agujeros negros se formaban universos bebés, algo que se puede ver al final de un gran documental de la BBC. Un par de años después se retractó, y hoy su idea ha pasado al olvido.

¿Será ése el mismo destino de su reciente artículo? Sólo el tiempo y el espacio lo dirán.

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Esta es la primera colaboración de Daniel Sheinbaum Frank con Historias Cienciacionales. Daniel es matemático por la UNAM y actualmente cursa su posgrado en física en la Universidad de British Columbia, en Vancouver, donde se divierte estudiando simulaciones numéricas en el marco de la relatividad general. También le gustan los cuentos de Cortázar y la serie Breaking Bad.

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Bibliografía

*Wikipedia (en inglés) tiene un extenso artículo sobre la relatividad general, agujeros negros y horizontes aparentes: http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole#Observational_evidence

*Acá está el artículo más reciente de Hawking, que ha levantado tantas pasiones: http://arxiv.org/pdf/1401.5761.pdf

*Y aquí un análisis sobre los firewalls y los agujeros negros: http://arxiv.org/pdf/1207.3123.pdf

*Una breve lista de la teorías de gravedad cuántica se encuentra en este enlace: http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_gravity#Other_approaches

*Blog Historias Cienciacionales 

El rencor conduce a una sociedad justa

Imagina que a ti y a otra persona les dan una suma de dinero y deben encontrar una manera para dividirlo. Se te ocurre algo y se lo propones al otro jugador, quien deberá aceptarla o rechazarla. La cosa se pone buena cuando te enteras que, si el otro rechaza la oferta, ninguno de los dos recibe dinero alguno. Pero si la acepta, el dinero se divide como fueacordado.

A esto se le conoce como el juego del ultimátum y, dependiendo la interacción entre los jugadores, el resultado se puede calificar como altruista, cooperativo, egoísta o de despecho.

Algunos experimentos anteriores basados en este juego han mostrado que, despues de muchas rondas, una cultura de la cooperación emerge sólo si todos los jugadores realizan ofertas justas. Pero cuando un jugador utiliza diferentes estrategias, esto es, hacer ofertas justas e injustas e ir aceptándolas y rechazándolas por igual, otros jugadores comenzarán a actuar por resentimiento.

De acuerdo con un estudio realizado por dos investigadores de instituciones estadounidenses, los jugadores rencorosos empezarán a negarle al jugador audaz su recompensa. A partir de análisis del juego, los autores del trabajo aseguran que el comportamiento antisocial provocará que la justicia se vuelva la opción más exitosa, porque no habrá razón alguna para rechazar una oferta equitativa.

Esto significa que la justicia evoluciona a pesar del despecho cuando los jugadores comienzan a utilizar diferentes estrategias.

Es importante saber que los investigadores de este trabajo, publicado hace unos días, alertan que los resultados no deben ser generalizados a todas las personas. También sostienen que la justicia es la base para una sociedad moral aunque, paradójicamente, el rencor haya jugado un importante papel en la evolución de la moralidad.

Bibliografía:

Artículo original en Royal Society Publishing| Nota fuente en Science| Nota en el blog de Historias Cienciacionales

La oxitocina no sólo te enamora

Que levante la mano quien siente desaparecer el mundo cuando está con su enamorad@. Claro, no es que literalmente todo se esfume, pero pareciera que alguien apretara el botón de “mute” y el mundo guardara silencio absoluto.

Una nueva investigación halló a la responsable de que esto ocurra: la oxitocina. Llamada “la molécula del amor”, por estar relacionada con patrones sexuales y la conducta paternal, también reduce el ruido externo y aumenta la fuerza de señales deseadas, funciones que antes no se conocían.

La historia viene de estudios anteriores, que predecían un papel mucho más extenso de la oxitocina. Los investigadores del NYU Langone Medical Center, en Estados Unidos, observaron que esta hormona sí mejora el desempeño de los circuitos neuronales que requieren conexiones específicas, con una precisión de milisegundos. Ellos describen un mecanismo simple, estudiado en el hipocampo, por el cual la oxitocina aumenta la transferencia de información en la corteza y disminuye la actividad de fondo, razón por la cual te puedes concentrar en una persona y eliminar el sonido de allá afuera.

Los resultados son importantes porque acercan al entendimiento del autismo, asociado a deficiencias en los niveles de oxitocina y alteraciones en los receptores de esta sustancia. Sin embargo, los investigadores mencionan que es muy pronto para saber cómo es que la falta de señales de oxitocina están relacionadas con el espectro autista, y aún continúa la discusión sobre sus posibilidades terapéuticas.

No nos desanimemos: el estudio es alentador porque ahora sabemos que una neurohormona puede ser responsable de hacernos decir cosas como "Y un día, me besaste. El tiempo pasó. El tiempo voló. Y todo parecía tan simple, tan fácil. Libre. Tan nuevo y único".

Bibliografía: Artículo original en Journal toCs| Nota fuente en Eurekalert!| Nota en el blog de Historias Cienciacionales

Imitando a las estrellas, un sueño más cerca que nunca

La ignición es el proceso por el cual la energía liberada proveniente de una fusión nuclear es igual o mayor que la invertida para liberarla. En el tema de la fusión nuclear por confinamiento incercial, este proceso se considera como el “santo grial”. Lograrlo se traduciría, entre muchas otras cosas en: energía limpia, inagotable, segura y en la hazaña de haber imitado a la forma en la cual las estrellas nos bañan de energía.Tras décadas de esfuerzos fallidos y colaboraciones internacionales, el Laboratorio Nacional de Lawrence Livermore logró, por primera vez en la historia, que un reactor de fusión nuclear produjera más energía de la que consumió, logrando así, avanzar un paso más para lograr el objetivo final: la ignición. El equipo liderado por Omar Hurricane obtuvo una ganancia mayor a 1, lo que muestra un mejoramiento de un orden de magnitud en comparación con los otros experimentos.

“Lo verdaderamente emocionante es que estamos viendo una contribución cada vez mayor proveniente del proceso que llamamos partículas-alfa de auto-calentamiento cada vez que hacemos un poco más fuerte a la implosión”, comenta Hurricane. Este proceso se da cuando las partículas alfa, procedentes del núcleo de Helio que vienen del proceso de fusión del deuterio-tritio (isótopos de hidrógeno), depositan su energía en el combustible de deuterio-tritio, en vez de escapar: al no irse, estas partículas alfa ayudan a calentar el combustible e incrementan la tasa de reacción de fusión, dando como resultado, la liberación de más partículas alfa. Esta retroalimentación es el camino para llegar a la ignición.

Anteriormente el plástico que rodeaba y protegía el combustible de deuterio-tritio se rompía y se pensaba que esa era la fuente que no permitía la ejecución correcta. Por medio de la modificación de los pulsos laser que se usan para comprimir el combustible, la inestabilidad que causaba el rompimiento se suprimió y fue parte del éxito del experimento.

“Aún queda mucho trabajo y problemas de física por resolver antes de que lleguemos al Final. Nuestro equipo está trabajando para lograr estos retos y esto es de lo que un equipo científico se nutre”, añade Hurricane.

La fusión nuclear es el proceso por el cual, los átomos con una misma carga se unen para formar un átomo mas pesado, liberando energía en el proceso.

Lograr la fusión nuclear con isótopos de hidrógeno se planta como inagotable, debido a que el deuterio y el tritio se forma en nuestra atmósfera de manera natural gracias a los rayos cósmicos.

Bibliografía: Artículo original en Nature| Nota fuente en Livermore National Laboratory | Nota en el blog de Historias Cienciacionales

Suyo, Míster Darwin

Quizá la última hoja de papel que llegó a tu buzón sea un recibo de pago, o alguna propaganda indeseada de un restaurante de comida china. Pero uno debe recordar que algún día esas pequeñas cajas recibían hojas de papel llenas de palabras escritas a mano que los destinatarios esperaban con expectación. Eran cartas de amor, de odio, de saludo, de afecto, de discusión, de invitación, de disculpa, de tentación, escritas directamente con la mano sobre el papel. Había también, por supuesto, cartas científicas. Uno de los personajes más prolíficos en su escritura epistolar fue Charles Darwin, a quien hace poco le celebramos 205 años de su nacimiento.

Con cerca de 15,000 cartas escritas o recibidas, Darwin hizo gran parte de su trabajo científico a través de cartas. Es decir, la mayoría de sus destinatarios eran colegas naturalistas con quienes se enzarzaba en gruesas discusiones sobre el origen de las especies o a quienes pedía consejo para revisar partes de sus escritos. Después de tanta tinta intercambiada, muchos de esos colegas terminaban siendo sus más queridos amigos. Sucedió así con el botánico Joseph Hooker, a quien estuvieron dirigidas cerca de 1,400 de las cartas que Darwin escribió. Hooker fue el primero a quien Darwin le contó sobre sus ideas evolucionistas, en ese famoso pasaje que dice: “Estoy casi convencido (contrariamente a la opinión que tenía al comenzar) de que las especies no son (es casi como confesar un asesinato) inmutables.” Y unas líneas más abajo, le hace saber que tiene una explicación viable, que no se parece en nada a “las tonterías de Lamarck”: “Creo que he encontrado (¡vaya osadía!) la forma más simple por la cual las especies se adaptan exquisitamente a varios fines.”

La cercanía de estos naturalistas creció hasta tal grado que algunas de las cartas más emotivas escritas por Darwin iban dirigidas a Hooker, como aquella en la que le contaba de la muerte de su nuera durante el parto; pero también algunas de las más emotivas que Darwin recibió fueron del mismo Hooker, como aquella en la que el botánico le hacía saber de la muerte de su hija de 6 años, escrita tan sólo una hora después del fallecimiento. Es probable que si Darwin realmente hubiera cometido un asesinato, se lo hubiera confesado a Hooker, también por carta.

Por carta, Darwin también escribió a su mentor, el geólogo Charles Lyell mientras viajaba por el mundo en el Beagle; por carta recibió una síntesis de las ideas de Alfred Russell Wallace sobre la inmutabilidad de las especies, que lo llevó a ordenar sus notas y publicar El Origen de las especies un año después; por carta discutió con numerosos naturalistas, como el botánico Asa Gray y el zoólogo Thomas Henry Huxley (quien se convertiría en un acérrimo defensor de las ideas darwinianas). El estudio de este material epistolar es tan importante para el entendimiento de la figura de Darwin que la Universidad de Cambridge recientemente reunió todas las cartas conocidas del naturalista inglés y las publicó en 20 volúmenes. En ellas se observa, según la página de presentación del proyecto, “una imagen notablemente completa del desarrollo de su pensamiento”.

En el 205 aniversario del nacimiento de Darwin, podemos comenzar a seguir su ejemplo y escribir algunas cartas (virtuales también cuentan; nos gusta el siglo XXI) en las que, dentro de algunos años, alguien encuentre también una imagen del desarrollo de nuestro pensamiento.

Suyos,

Historias Cienciacionales.

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En este sitio de la Universidad de Cambridge puedes leer cerca de 1,000 cartas de Darwin, entre ellas, muchas de las dirigidas a Hooker: http://www.darwinproject.ac.uk/darwins-letters

Este es el top ten de las cartas entre Hooker y Darwin según los curadores del sitio de Cambridge: http://www.darwinproject.ac.uk/darwin-hooker-letters

Aquí el texto completo del primer libro sobre las cartas de Darwin, escrito por su hijo Francis. http://darwin-online.org.uk/content/frameset?viewtype=text&itemID=F1452.1&pageseq=1

Y aquí algunas felicitaciones de cumpleaños que Darwin recibió por carta: www.darwinproject.ac.uk/editors-blog/2012/02/10/happy-203rd-birthday-charles-darwin/

Y ya entrados en calor, El Origen de las Especies, tomo 1: http://www.traduccionliteraria.org/biblib/D/D1011.pdf

Y tomo 2: http://www.traduccionliteraria.org/biblib/D/D1012.pdf

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Bibliografía:

Nota en el blog de Historias Cienciacionales

¿Y si nuestros pasos resonaran por 800,000 años?

No sabemos si estos humanos antiguos se hicieron esta pregunta, pero la caminata que emprendieron por la costa de Inglaterra durante el Pleistoceno medio perduró hasta mayo del 2013. En esa fecha, investigadores del Museo Británico, el Museo de historia Natural de Londres y la Universidad Queen Mary de Londres encontraron un conjunto de huellas fosilizadas en la playa de un pueblo costero de Inglaterra llamado Happisburgh. Estas huellas representan la caminata humana más antigua que se haya encontrado fuera de África. Simon Lewis, de la Universidad Queen Mary de Londres, señala para el sitio de noticias de su institución que huellas de este tipo son muy raras, y sólo dos registros son más antiguos que esta caminata europea. En Ileret y Koobi Fora, Kenya, hay huellas de 1.5 millones de antigüedad, mientras que las de Laetoli, Tanzania, tienen 3.5 millones de años de edad, lo cual las convierte en las huellas más antiguas hechas por humanos propiamente dichos. Las impresiones de huellas son difíciles de conservar porque se necesita un sedimento no demasiado firme para que permita hacer un hueco con cada paso, y con poco movimiento de agua, lo suficiente para que las huellas no se borren pero que pueda rellenar los huecos con otros granos de sedimento que formen una impresión.Además de la rareza de este tipo de rastros fósiles, hay que añadir la extraordinaria y feliz coincidencia que ocurrió durante el descubrimiento de la caminata en Happisburgh. Debido a la naturaleza del sedimento en el que se encuentran las huellas, resultaba fácil que se erosionaran una vez expuestas. “Dos semanas después, y las olas se hubieran llevado las huellas.”

De ser así, los investigadores británicos nunca se habrían enterado de las andanzas de estos humanos, que, a juzgar por el número de huellas, formaban un grupo de 5 individuos, y por la profundidad y la talla de los pies impresos eran un grupo de edades varias, con alturas desde uno hasta 1.73 metros. ¿Tal vez una familia que salió a caminar por la playa? Esa caminata, junto con la que emprendieron los científicos por el mismo sitio 800,000 años después, son una de esas felices coincidencias de las que están llenas los anales de los descubrimientos científicos.

La siguiente vez que tú camines por una zona en la arena donde creas que el mar no se va a comer tus huellas, pisa fuerte y con decisión; podrías ganar un sitio en un museo de historia natural dentro de unos cuantos miles de años. Bibliografía: Artículo original en PLoS One| Nota fuente en Universidad de Queen Mary | Nota en el blog de Historias Cienciacionales

Clasifiquemos nuestro propio número uno

La revista Rolling Stone tiene a Jimi Hendrix en la primera posición de su lista de los 100 más grandes guitarristas. Habrá quienes estarán de acuerdo con la calificación, otros que no la compartirán del todo y algunos más que dirán, enojados como mi amigo Germán, “¡Ay! Es la Rolling Stone ¿Qué querías?”. Y es que detrás de cada lista de los cien mejores o peores hay una generosa cantidad de subjetividad. Pero esto se ha terminado. ¡No más!Con el objetivo de que los usuarios no tengamos que basarnos en la percepción personal del creador de una lista que clasifica a “los mejores” o “los peores”, y para develar qué tan confiable pueden llegar a ser, unos investigadores de la Universidad de Harvard han generado LineUp, una aplicación de acceso abierto para que cualquiera que la use pueda juzgar una lista basándose en múltiples atributos.

LineUp nació de un enorme paquete de software llamado Caleydo, también desarrollado por investigadores de dicha universidad, que almacena información genética para poder enlistar agrupaciones de genes de acuerdo a lo que se desea visualizar. Por ejemplo, si se está analizando la frecuencia de una mutación en el genoma de pacientes con cáncer, se puede hacer una lista de genes con dicha mutación ya que esta aplicación permite a los usuarios asignar diferentes pesos a los parámetros de una lista para modificarla de acuerdo a los intereses particulares y a las importancias relativas.

Lo que esta nueva aplicación utiliza es un elemento dinámico del análisis estático que hace Excel. Basándose en algoritmos matemáticos, los usuarios pueden considerar o ignorar columnas en una base de datos y realizar comparaciones entre sistemas alternativos. Además, permite aplicar escenarios del tipo “y qué tal si” para predecir y modificar el valor de los datos en una lista de clasificación.

Sin necesidad de ser maestros de la estadística, LineUp permitirá personalizar nuestros análisis de datos y, entonces, poner a B. B. King, a Jeff Beck, a George Harrison, a tu abuelo, o a quien te venga en gana, en el primer lugar de los mejores guitarristas (o de lo que sea).

Los desarrolladores están trabajando en una mejora de la aplicación ahora mismo para que sea más sencillo crear y compartir nuestras listas personales.

Bibliografía:

Página de LineUp

Vídeo que muestra cómo utilizar LineUp

Articulo de Rolling Stone sobre Jimmy Hendrix

Fuente de la Universidad de Harvard | Nota en el blog de Historias Cienciacionales

El ancestro del maíz

Uno sabe cómo eran los abuelos (y, con suerte, los tatarabuelos) por las fotos que se han pasado de generación en generación. Pero, ¿cómo era el ancestro del maíz? Los cambios en la morfología, desarrollo y fisiología de las plantas en respuesta a las influencias ambientales, sobre todo a la domesticación, todavía son pobremente entendidos.

Unos investigadores del departamento de antropología en el Museo Nacional de Historia Natural del Instituto Smithsoniano, en Estados Unidos, analizaron las características observables y la productividad (biomasa y rendimiento de la semilla) en el largo y delgado progenitor del maíz, el teosinte.

Los investigadores hicieron crecer plantas del teosinte actual dentro de unos invernaderos, con una temperatura entre los 20.1º C y los 22.5º C y con un aire con 40-50% menos de dióxido de carbono. Lo anterior eran condiciones ambientales probables para nuestro planeta hace 14 mil años, las del Pleistoceno, cuando las plantas comenzaron a ser domesticadas.

Gracias a esto, los autores del trabajo observaron que el teosinte ancestral crecía de forma diferente a como lo hacen sus familiares contemporáneos. Las plantas eran más pequeñas y tenían las partes femeninas en el tallo, y no en las ramas laterales, justo como se observa en el maíz que cultivamos hoy en día. Además, muchas de las semillas maduraban a la primera; no como las del teosite actual, que maduran después de varias semanas.

A pesar de esto, los investigadores aseguran que las características biológicas ancestrales de las plantas progenitoras que utilizamos para la agricultura no siempre pueden ser predichas a partir de ejemplares actuales. A partir de la evidencia obtenida también mencionan que algunas características observables importantes del maíz estuvieron presentes cuando la explotación y selección humana comenzó y que la productividad de las plantas durante esa época debe ser considerada como un factor importante en la cronología de los orígenes de la producción de comida.

Algo importante es que no hubo evidencia de mazorcas, una característica que, parece, fue posterior.

Bibliografía:

Articulo original en Science | Fuente de Science| Nota en el blog de Historias Cienciacionales

Con las manos manchadas de sangre y savia

Hace unos 30 años, el filósofo y escritor español Fernando Savater predijo que las democracias hispanoamericanas no podrían acabar con las drogas; serían éstas quienes terminarían por socavar los gobiernos de América Latina. Ahora, sus palabras resuenan más fuerte que nunca.

Pero Savater pasó por alto que las drogas no sólo son capaces de destruir gobiernos. En la Universidad de Ohio, entre la treintena de cubículos que conforman el Departamento de Geografía, se encuentra el lugar de Kendra McSweeney, quien ha comenzado a registrar los daños ambientales causados por el narcotráfico en la estrecha cintura del continente americano.

De sonrisa tímida y pómulos pronunciados, Kendra ha dedicado más de 20 años a estudiar cómo los pueblos indígenas se relacionan con su medio ambiente, pero le ha sido imposible no desviar la vista hacia otros asuntos. Sus ojos, más acostumbrados a los paisajes tropicales de Centroamérica que al asfalto de Ohio, son testigos de la acelerada desaparición de selvas en lugares como Honduras, Guatemala y Nicaragua. En un esfuerzo por encontrar la causa de este fenómeno, Kendra y otros seis científicos estadounidenses han logrado documentar la relación entre la pérdida de vegetación en estos países y el tránsito de drogas.

Realizar esta investigación parecía más bien natural y, a decir verdad, una obligación moral. En palabras de la geógrafa, "desde 2007, comencé a detectar tasas de deforestación sin precedentes. Cuando pregunté a los pobladores locales qué estaba ocasionando esto, recibí una sola respuesta: los narcos". El inicio de este suceso parecía estar relacionado con noticias que llegaban de otras partes de América Latina. 2007 fue también el año en que México, principal vía de entrada hacia Estados Unidos, declaró una violenta guerra contra el narcotráfico en muchos de sus estados fronterizos del norte. "En respuesta a la mano dura en México, los traficantes de drogas se movieron hacia el sur con el fin de encontrar nuevas rutas a través de áreas remotas para sacar su mercancía fuera de Sudamérica e introducirla a Estados Unidos", añade Kendra durante una entrevista con la oficina de comunicación de su universidad.

El resultado fue generalizado, y pronto se pudieron detectar tres principales mecanismos que ocasionan la desaparición de selvas centroamericanas:

1. La vegetación es arrasada y, sobre los suelos antes verdes, se construyen caminos y pistas de aterrizaje clandestinas.

2. El tráfico de drogas intensifica las presiones preexistentes de las selvas al introducir grandes cantidades de dinero y armas: los grandes productores, ganaderos y fiscales estatales son sobornados –haciéndose partícipes, de forma indirecta, del narcotráfico– mientras que los grupos indígenas y conservacionistas son amenazados.

3. Las poderosas ganancias del tráfico de drogas hacen necesario lavar el dinero para hacer que circule como fruto de actividades lícitas. Las propias organizaciones, entonces, convierten las selvas en zonas de agricultura (donde se cultivan pastos o palma de aceite) y ganadería, lo cual "legitimiza" la presencia del narcotráfico en las fronteras y selvas remotas, al mismo tiempo que les permite controlar el territorio.

Kendra está consciente de que este tipo de problemas son un recuerdo constante de porqué las políticas de drogas son también políticas de conservación. Y tal parece ser que seguimos tropezando con los mismos errores. En 2012, por ejemplo, Honduras comenzó a combatir el crimen organizado, pero eso sólo provocó que los narcotraficantes se trasladaran hacia Nicaragua. Los impactos ambientales y el lavado de dinero llegaron poco después.

Es cierto: no hay solución fácil. Pero se puede empezar por algo. La última oración del artículo que escribieron Kendra y sus colegas este febrero en la revista Science lo plasma muy bien: "reflexionar sobre la guerra actual contra las drogas podría traer consigo enormes beneficios ecológicos".

Con suerte, en un futuro no muy lejano, Savater deberá tragarse sus palabras.

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Existen más estudios que vinculan la deforestación con el narcotráfico. Aquí una reseña en español (sin libre acceso) sobre la investigación que realizó Liliana Dávalos, bióloga colombiana, relacionando el tráfico de cocaína con la pérdida de superficie selvática en su país: http://nationalgeographic.es/medio-ambiente/habitats/estudio-cocaina

Bibliografía:

Articulo original  (sin libre acceso) en Science | Fuente de ScienceDaily y Ohio State University| Nota en el blog de Historias Cienciacionales

No es una mota de polvo en la cámara; es tu planeta

Eso que parece un pixel muerto en la foto de lado es en realidad la roca que estás pisando en estos momentos. Qué bueno que el autor de esta foto esté en otro planeta: así logró una vista amplia y cupimos todos.

El explorador Curiosity, el robot explorador que más recientemente llegó a Marte, apuntó una de sus cámaras hacia el atardecer, y minutos después tomó por primera vez una fotografía de su planeta de origen. Si Curiosity no fuera un robot, uno caería en la tentación de pensar que se trató de una mirada de nostalgia, como cuando uno mira atrás hacia todo lo que dejó en el pasado, hacia el hogar abandonado o hacia el lugar de nacimiento por largo tiempo olvidado.

Quizá algún día, los primeros humanos en Marte contemplen el atardecer y vean este punto azul brillante en el cielo (acompañado de un punto más pequeño, que es la Luna), pues según se describe en el sitio de la NASA, ambos cuerpos serían visibles a simple vista en el crepúsculo marciano.

Esta foto se tomó el 31 de enero de este año, cuando Marte y Tierra estuvieron a más o menos 160 millones de kilómetros de distancia. El próximo 14 de abril, Marte estará lo más cercano de nosotros en dos años, a unos 92 millones de kilómetros. Tratemos de salir peinados de casa ese día, por si a Curiosity se le ocurre volver a apuntar su cámara a nuestro Terruño.

Bibliografía:

Nota en el blog de Historias Cienciacionales

Cómo nuestro cerebro relaciona recuerdos con eventos secuenciales

El sonido de los neumáticos aferrándose al pavimento, por lo general, va ligado al choque de dos vehículos. Cada vez que lo escuchamos, nos encogemos de hombros, entrecerramos los ojos y esperamos el inevitable momento del impacto. Este tipo de respuesta tiene una base neurológica que comienza a ser comprendida. Un nuevo trabajo, desarrollado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), ha mostrado la manera en que los circuitos neuronales trabajan juntos para formar los recuerdos de eventos que relacionan espacio-tiempo, algo que se conoce como recuerdos episódicos.

Esta habilidad, que ayuda al cerebro a determinar cuándo se necesita responder para defendernos de un posible daño, permite a nuestro órgano sensorial mantener un balance entre lo que nos podría paralizar del miedo y lo que nos hace sentir indiferencia. Los recuerdos episódicos, que se forman en el hipocampo, tienen tres elementos: qué, dónde y cuándo. Para integrarlos, el hipocampo se comunica con una región de la corteza cerebral que está fuera del hipocampo, conocida como corteza entorrinal.

La corteza entorrinal recibe información sensorial, como lo que vemos o escuchamos, de las áreas del cerebro que procesan las sensaciones y mandan la información al hipocampo. Este circuito que se forma genera un balance que limita la oportunidad para que dos eventos se relacionen, y además previene el aprendizaje constante de asociaciones temporales que no son importantes.

Para realizar su investigación, los neurocientíficos utilizaron optogenética, que es la combinación de métodos genéticos y ópticos para controlar células en tejidos vivos, como las neuronas, y saber si están activas o inactivas y conocer la relación de todos los circuitos neuronales. Dicha técnica fue empleada en tejido de cerebro de ratones.

Esta investigación es importante porque muestra el papel funcional de diferentes poblaciones de neuronas en la corteza entorrinal y su relación con el hipocampo.

Bibliografía:

Articulo original en Science | Fuente de Sciencedaily| Nota en el blog de Historias Cienciacionales

Un dispositivo para espías sabios

Un proverbio dice que “del escuchar procede la sabiduría”, pero ¿qué pasa si uno escucha sin ser escuchado? Si usted es un sabio o un espía, o un espía sabio, le gustará saber que la simetría fundamental de las ondas de sonido que viajan a través del aire entre dos puntos puede ser rota por un pequeño dispositivo. Unos investigadores de la Universidad de Texas, generaron un circulador electrónico que permite el transporte de sonido a través del aire en una sola vía. Los circuladores electrónicos son usados en los radares, aparatos no recíprocos de tres puertos en los que las señales de radio son trasmitidas de un puerto al otro en una manera secuencial. Si uno de los puertos no es utilizado, el circulador funciona como un aislante y permite que las señales fluyan de un puerto a otro, pero no que regresen.

Los autores de este trabajo observaron que el mismo modelo puede servir para ondas de sonido que viajan en el aire, y así desarrollaron un circulador acústico de tres puertos, el primero en su tipo. Este nuevo circulador puede transmitir ondas acústicas en una dirección, pero bloquearlas en el otro, en una manera lineal y sin distorsión. Esto significa que existe un mecanismo físico para romper la simetría de inversión temporal y, subsecuentemente, inducir la transmisión no recíproca de ondas.

El circulador de aire tiene en el centro una cavidad resonante en forma de anillo con  tres pequeños ventiladores que hacen circular el flujo de aire a una velocidad específica. El anillo está conectado a tres puertos, a su vez conectados a un micrófono que graba el sonido. En su experimento, los investigadores transmitieron el sonido desde el puerto 1. Si los ventiladores estaban apagados, la señal que emitía el puerto 1 se dividía de forma simétrica dentro de los puertos 2 y 3. Sin embargo, cuando ellos prendían los ventiladores para que permitieran el flujo moderado de aire hacia el anillo, la simetría de transmisión se rompía y la señal del puerto 1 fluía directamente al puerto 2 y el puerto 3 se quedaba completamente aislado. El mecanismo se repitió cuando se cambiaron los papeles de emisor-recibidor entre puertos, pero la señal nunca fluyó en la dirección opuesta.

Este dispositivo abre la puerta a muchas posibilidades en términos de acústica, pues dará paso a que se desarrollen sistemas que controlen el ruido, servirá como  nuevo equipo acústico para sonares y sistemas de comunicación de sonido, y mejorará pequeños componentes  para imaginología y detecciones acústicas. Así mismo, el concepto se podrá emplear para construir circuladores electrónicos pequeños, simples y baratos y otros componentes para aparatos sin cables o para crear comunicación en un sentido con canales de luz.

Bibliografía:

Artículo original en Science | Nota en Sciencedaily | Nota original en el blog de Historias Cienciacionales

Genes compartidos de neandertales

Si te han dicho que tienes toda la facha de un Neandertal, no están del todo equivocados. Existen secuencias de ADN en humanos actuales que coinciden con algunas de los neandertales, y que han sido relacionadas con características de la piel, el cabello, e incluso con enfermedades como el lupus o la diabetes tipo 2. La cruza de nuestros antepasados más directos con los neandertales es la posible razón por la que haya humanos viviendo a temperaturas más bajas que las africanas. Sin embargo, es probable que los descendientes inmediatos de esta cruza sufrieran de problemas en su fecundidad.

En un artículo publicado esta semana en Nature, y otro en Science, se muestra la identificación de pedazos de genoma que humanos contemporáneos heredaron de los neandertales, quienes se extinguieron hace 30 mil años.

Los dos grupos de trabajo, que publicaron sus respectivos artículos, desarrollaron métodos computacionales para identificar segmentos del genoma humano que pudieron haberse originado hace cientos de miles de años, pero que se introdujeron al genoma humano de forma más reciente. Posteriormente, revisaron si estos segmentos estaban en el genoma neandertal para demostrar que, efectivamente, hay muchos genes compartidos.

Mientras el estudio publicado en Science demostró que, de 665 genomas de europeos y asiáticos del este actuales, una quinta parte proviene de genoma neandertal, el trabajo de Nature observó que los humanos contemporáneos poseen algunos genes de Neandertales localizados en el cromosoma X.

También hay genes que no se comparten entre neandertales y humanos. Por ejemplo, un gran pedazo del genoma de nuestra especie, donde se encuentra el gen FOXP2, relacionado con el habla, no tiene una contribución neandertal.

Los seres humano y los neandertales comparten un ancestro común que vivió hace medio millón de años. Los ancestros de los neandertales se movieron a Europa y Asia antes que nuestros ancestros más cercanos, y fue hace unos 100 mil años que ambos se aparearon. El próximo paso en la investigación es comparar estos resultados con el genoma de africanos actuales.

Bibliografía:

Noticia en Nature | Artículo original en Nature | Artículo original en Science | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales