La belleza íntima de las matemáticas

Después de analizar los resultados de tus pruebas y los de otros 14 matemáticos voluntarios, Semir documentará la primera evidencia neurobiológica sobre una belleza nunca antes estudiada. Una belleza distinta a la visual, musical o moral que conocemos la mayoría de los seres humanos. Una belleza dependiente de la enseñanza y la cultura. Abstracta. Matemática.

No es que sea algo que no se haya sospechado antes: varios matemáticos, físicos, filósofos y críticos de arte han descubierto y defendido la belleza escondida en los números. "¿Que porqué son hermosos [los números]? Eso es como preguntar porqué la novena sinfonía de Beethoven es hermosa. Si no lo ves a primera vista, nadie te lo podrá explicar. Yo sé que los números son hermosos. Si no lo son, entonces nada lo es", diría Paul Erdös, científico húngaro y uno de los matemáticos más prolíficos del siglo pasado.

Este tipo de declaraciones inquietaron a Semir Zeki, neurobiólogo del University College de Londres: ¿podría existir algo como una "belleza matemática"? ¿Algo tan cercano a la experiencia humana detrás de un montón de ecuaciones complejas que para muchos no son más que un sinsentido inaccesible? ¿Una belleza íntima de la geometría euclidiana o la mecánica vectorial que sea comparable con las dulces notas de la música de Vivaldi o las pinceladas de Van Gogh?

Las matemáticas ofrecen una belleza y claridad que parecen estar ocultas para quien no se ha entrenado en su estudio. Pero eso no quiere decir que no estén presentes. Quienes se han dedicado a leerlas, con el tiempo han construido pequeños y asombrosos mundos en sus mentes –mundos que obedecen reglas sencillas, pero que son capaces de generar una complejidad pasmosa.

De vuelta en la máquina de resonancia magnética, la ansiedad se desvanece poco a poco. En pantalla, no dejan de aparecer nuevas ecuaciones. No te tomas mucho tiempo para analizarlas; después de un rato, parece algo más bien lógico. El sumatorio infinito de Srinivasa Ramanujan. Feo. El teorema de Gauss-Bonnet. Neutral. La función zeta de Riemann. Fea. La identidad de Euler. Hermosa. Y entonces, detrás del cristal que divide el cuarto, Semir observa asombrado cómo aparece un destello de color en la computadora que ilustra una imagen tridimensional de tu cerebro: se ha activado el campo A1 de tu corteza medial orbitofrontal, una parte específica del encéfalo correlacionada con la belleza visual y musical.

Al terminar el experimento, te incorporas y te despides del doctor Semir Zeki. Su rostro exhibe una mezcla de emoción y alegría. Te asegura que te avisará cuando su artículo se publique y te agradece por haber formado parte de la investigación. Mientras caminas hacia la salida, haces un esfuerzo por pensar qué tienen de bello algunas de las ecuaciones que acabas de evaluar: ¿serán hermosas por su simetría, su brevedad o su originalidad? ¿Podrá cualquier apreciar la belleza matemática? Tú piensas que sí. Deben ser pocas las personas que en su vida no hayan tenido, al menos, un mínimo contacto con ese asombroso lenguaje.

En la entrada del hospital, sobre el escritorio de la recepción, descansan unos girasoles. Al instante, observas los patrones y proporciones de las espirales que moldean sus grandes flores. Una media sonrisa se dibuja en tu boca

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*Para descubrir más trabajos asombrosos de Daniel, pueden entrar a su página web: http://www.danielhertzberg.com/

*En este enlace pueden consultar el artículo original de Semir Zeki, publicado en la revista Frontiers in Human Neurosciences: http://www.maths.ed.ac.uk/~aar/beauty.pdf

*Mario Livio, célebre astrofísico teórico, escribió un artículo para la revista Scientific American sobre porqué las matemáticas funcionan. Si bien no habla específicamente de su belleza, uno puede darse cuenta a través de las palabras de Mario de porqué este lenguaje ha enamorado a más de uno. Pueden consultar el artículo en esta liga: http://www.cs.virginia.edu/~robins/Why_Math_Works.pdf

*Nota de Historias Cienciacionales

Ventajas de la infancia: entender mejor la tecnología

Si acostumbran jugar videojuegos, podría haberles pasado que sus hermanos pequeños o algún niño les hayan dado una buena lección tras haberlos humillado en su propio terreno. Si no, seguro han escuchado a alguna persona repetir las clásicas frases de asombro sobre la velocidad con la que las nuevas generaciones se adaptan a la tecnología: “¡Ay, es que ahora vienen con chip integrado”, “No, no, estos niños ahora ya nacen programados”.

Ahora, con un nuevo estudio realizado por la Universidad de California, Berkeley en colaboración con la Universidad de Edimburgo, en Reino Unido, quedó demostrado que los niños de preescolar (es decir, de cuatro a cinco años) superan a los universitarios en averiguar cómo funcionan los nuevos juguetes y gadgets.

El estudio, que sugiere que la tecnología y la innovación se pueden beneficiar del aprendizaje exploratorio y el razonamiento probabilístico natural de los niños, analizó 106 niños de preescolar y 170 estudiantes universitarios para observar si descubrían el funcionamiento de un juego llamado Blickets. Este juego es un aparato con figuras de barro en distintas formas geométricas que son colocadas sobre una caja con tapa roja que, de manera individual o en combinación, activan un mecanismo de la caja para que esta toque música.

Lo que separó a ambos grupos cuando se enfrentaron a la caja fue su respuesta al cambio de evidencias en la demostración del funcionamiento de Blickets. Por ejemplo, cuando les fue presentado el juego, se les mostró que la máquina podía funcionar con combinaciones poco usuales. Los niños respondieron manteniendo esta regla en mente, mientras los universitarios se enfocaron en buscar los bloques que, de forma individual, activaban las máquinas.

De esta manera, se observó que los niños son más propensos a divertirse con posibilidades poco usuales y entender el funcionamiento del juego. Esto confirma la hipótesis que los investigadores habían planteado: los niños de preescolar y preprimaria siguen de forma instintiva la lógica Bayesiana, un modelo estadístico que modela inferencias mediante el cálculo de la probabilidad de posibles resultados.

Aún no se resuelve la gran pregunta del estudio, que pretende enseñarle a las máquinas a aprender y analizar información de una forma más humana: ¿qué ocurre en el cerebro de los niños para que sean estudiantes mucho más flexibles? ¿Será que están libres de las pre-concepciones que tenemos los adultos, o son fundamentalmente más flexibles o exploratorios respecto a su forma de ver el mundo?

Bibliografía:

Nota Fuente en UC Berkeley News Center | Artículo en Science | Nota  en el Blog de Historias Cienciacionales

¡Oye, ciencia! ¿Dónde están los anticonceptivos para hombres?

Luis Ernesto Miramontes tenía 26 años cuando sintetizó la noretisterona, el compuesto activo base del primer anticonceptivo oral sintético. La píldora anticonceptiva había nacido. Desde entonces, el control de la natalidad ha formado gran parte de la liberación sexual femenina. Sin embargo, fuera del condón, no existe una alternativa masculina. Claro, es más sencillo controlar a un óvulo que a miles de millones de espermatozoides. Además, existen otras cuestiones sociales, económicas y políticas a considerar. ¿Será entonces posible un método anticonceptivo para los hombres? Ciencia, ¿qué has estado haciendo al respecto?

Los anticonceptivos masculinos han comenzado a mostrar esperanza en la comunidad científica. Los intentos de anticoncepción incluyen hormonas de control o la desactivación del esperma, pero los científicos han estado luchando por muchos años para diseñar un tratamiento efectivo y reversible. Recordemos que sólo se necesita un espermatozoide (y un óvulo) para hacer un bebé. A continuación, menciono algunos ejemplos.

El gel en tubo para la Inhibición reversible de espermatozoides bajo guía (RISUG, por sus siglas en inglés) es un material hecho de polímeros que se inyecta dentro de los conductos deferentes. Cuando un hombre está excitado, estos conductos se contraen durante la erección para ayudar a que el semen salga del cuerpo. Es así que el esperma, durante la eyaculación, viaja a través del gel y se inactiva; la cola de los espermatozoides se enrolla, su cuerpo se dobla y, finalmente, explotan. El gel puede ser removido en cualquier momento con otra inyección que lo disuelve.

Este método está en la etapa final de estudios clínicos y podrá funcionar como método de anticoncepción por diez años.

Los tubos también son un método que va en los conductos deferentes. Basados en resultados prometedores de pruebas en los años ochentas, dos tapones de silicón flexibles de una pulgada de largo son insertados en cada conducto y son asegurados con costuras quirúrgicas. En 2004, este método mostró 90% de efectividad y redujo en 10% el conteo de esperma. Un estudio posterior en 2006 analizó la acumulación de presión, los efectos secundarios y la personalización de los tapones. No hay resultados sobre esto hasta el momento.

Por otro lado, ¿quién dijo que las píldoras son únicas para las mujeres? Estos medicamentos alteran a las proteínas, que realizan una enorme cantidad de funciones en las células. Al alterar proteínas específicas en los espermatozoides, su maduración y función se altera. Un medicamento llamado JQ1 afecta una proteína en los testículos (llamada BRDT) esencial para la producción de espermatozoides. Con esto, el conteo de espermatozoides disminuye drásticamente y el que se produce no puede nadar de manera efectiva. Esto es completamente reversible y no afecta los niveles hormonales. Hasta el 2012, sólo se ha probado en ratones.

Y si hablamos de hormonas, las mensajeras químicas del cuerpo, éstas no se pueden quedar atrás. La testosterona es la hormona sexual masculina y los científicos han intentado manipularla bajando los niveles para apagar la producción de espermatozoides. Esto es complicado, en tanto que la testosterona también es crucial para mantener la masa muscular, la densidad ósea y la libido. Los científicos han buscado la anticoncepción a través de inyecciones mensuales, pero estas terapias basadas sólo en testosterona fueron menos efectivas en algunas etnias: en los asiáticos del este, para ser precisa, y no se sabe por completo el por qué. Los intentos de combinar inyecciones de testosterona con otros medicamentos que afectan las hormonas no fueron lo suficientemente exitosos y estos métodos costosos de investigación ya fueron abandonados.

Hay bastantes equipos de investigación trabajando hacia la misma meta y mucho continúa en el laboratorio. Estos son sólo algunos ejemplos de los esfuerzos que se están haciendo en términos hormonales, de píldoras, con intervenciones físicas y con compuestos químicos encontrados en plantas.

Las mujeres han explotado la progesterona y se han injertado implementos de metal en forma de crucifijos por muchos años. Ahora es posible que, en unos diez años, también haya oportunidad de controlar la fertilidad en los hombres.

__________________ [Esta es la primera colaboración de Naomi Pattem con Historias Cienciacionales. Naomi es del noreste de Inglaterra y creció a un lado de la playa. Tiene grado en psicología y ahora está estudiando un máster en comunicación de la ciencia en la Universidad de Sheffield. A Naomi le gusta hacer películas y tocar la guitarra]

* Si están interesados en la materia, en esta página hay información más detallada acerca de estos métodos. http://www.newmalecontraception.org/

* La siguiente referencia es de acceso abierto, y discute las opciones actuales de anticoncepción para los varones: http://strathprints.strath.ac.uk/43139/1/OAJC_30380_an_update_on_the_potential_for_male_contraception_emerging_041013.pdf

* Nota de Historias Cienciacionales 

Explorando algunas superficies en nuestro sistema solar

Colaboración de nuestros amigos de Pedazos de Carbono ---

Tal vez la superficie de la Tierra se te haga muy conocida. Sobre todo si has disfrutado de una hermosa puesta de sol o de un hermoso amanecer—en particular a mí me gustan más los amaneceres. Pero, ¿cómo serán los amaneceres en otros planetas? Tal vez para las nuevas generaciones esto será tan cotidiano de saber, como lo es el jugar con una computadora para un niño de un año, o como lo es para la mayoría de los humanos pensar en la Tierra como el planeta azul—con su forma esferoide.

Pero esa imagen no fue cotidiana para nadie antes del 24 de Octubre de 1946—apenas hace 68 años, lo cual es poco si piensas que el humano moderno tiene 200 mil años sobre la faz del planeta. Las primeras imágenes de la Tierra tomadas desde el espacio las hizo el cohete Nazi V-2, pero no creas que eran a color ni tampoco que el cohete haya dejado la órbita de la Tierra—lo que se dice cuando un objeto logra escapar a la gravedad del planeta—pero al menos nos dio una visión que desconocíamos hasta ese momento de nuestro hogar.

No fue hasta la misión del Apollo 8 en Diciembre de 1968 que terminamos no sólo conociendo mejor a la Luna, sino a la Tierra misma. La primera foto tomada fuera de la órbita terrestre rebeló la forma esférica y el color azul de nuestra casa. Esto es como si jamás te hubieras visto reflejado en un espejo durante casi toda tu vida, y de repente ¡puum! puedes ver cómo eres. Creo que somos afortunados de poder conocer cómo luce nuestra casa, no sólo desde la Luna, sino hasta desde otros planetas—como Marte y Saturno (y Saturno de nuevo), gracias a las diferentes misiones que siguen explorando nuestro sistema solar.

A poco más de 40 años de la misión Apollo 8, hemos podido explorar más a nuestro sistema solar.  Ahora podemos indagar en otros planetas para poder responder un poco a la pregunta de cómo serán los amaneceres vistos desde las superficies de otros planetas. Con los avances en la ciencia y tecnología cada vez somos más capaces de explorar nuestro sistema solar y sus fronteras, lo cual nos deja disfrutar de imágenes que jamás en nuestra vida habríamos imaginado conocer. La siguiente imagen, por ejemplo, fue creada por los usuarios del sitio reddit y nos muestra las superficies de Venus, la Tierra, la Luna, Marte y Titán.

La imagen de Venus fue tomada por una de las misiones del programa espacial Venera, enviadas por los rusos en los 70s. Ellos prefirieron dejar de competir con los estadounidenses por la conquista de Marte, después de algunas misiones fallidas, por lo cual su vista se giró hacia Venus. En particular esta foto fue tomada hace 30 años, y con las nuevas técnicas computacionales se pudo hacer que nos revelara una nueva vista de Venus. Dicha imagen está compuesta por proyecciones esféricas que sólo se pudieron obtener en blanco y negro. El color que se le puso imita al color de la foto original como se ve en la siguiente imagen. Yo no me imaginaba tantas piedras en el planeta gaseoso.

Para más detalles de las fotos y ver otras más puedes ir al sitio de Don P. Mitchell

En el caso de la superficie de Titán, una de las lunas de Saturno, las fotos las tomó la sonda Huygens en la misión Cassini-Huygens. En el descenso de la sonda, ésta fue tomando fotos de las diferentes regiones en su visión, las cuales luego se juntaron para reconstruir el panorama completo de la superficie de Titán en el descenso de Huygens. Aquí les dejamos un video, donde al final puedes ver la imagen que aparece también en el mosaico de las superficies de nuestro sistema solar.
Todo esto me hace recordar que falta aún mucho que explorar, tanto en nuestro planeta como en nuestro universo cercano, lo cual deja espacio para seguir recolectando conocimiento y poner a prueba el que ya poseemos.

Starignus

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Escrito por Ariadna Blanca Romero y publicado originalmente en Pedazos de Carbono

Enchúlame el trasero.

Con el 2014 vienen cosas increíbles. Una de ellas, esperada con ansias por todos los integrantes de Historias Cienciacionales, ocurrirá el 18 de septiembre: la 24º Ceremonia de los Premios Ig Nobel. Esa noche, el teatro Sanders de la Universidad de Harvard se vestirá de gala para condecorar a diez afortunados científicos cuyas investigaciones de este año hayan hecho pensar a la gente, después de haberlas hecho reír. La cantante, pianista y compositora estadounidense Amanda Palmer, también conocida como Amanda "Fucking" Palmer, ha retratado la esencia de los Ig Nobel en palabras más refinadas: «es como la cosa más pinche extraña a la que puedes ir… es un montón de verdaderos Premios Nobel dando un reconocimiento a científicos reales por haber hecho cosas jodidamente chifladas. Es increíble». Sea como sea, no hay duda de que los Premios Ig Nobel celebran lo inusual y honran lo imaginativo. Y en Historias Cienciacionales ya tenemos a nuestro candidato favorito para la categoría de Física. O Biología. O ambas. Se trata del trabajo que publicó un equipo de investigadores chilenos a principios de febrero, titulado "Caminando como dinosaurios: las gallinas con colas artificiales proveen pistas sobre la locomoción de los terópodos no avianos".

Así como se lee, el estudio pretende usar a las gallinas como ventanas al pasado para descubrir cosas nuevas sobre la morfología, postura y movimiento de sus antepasados, los dinosaurios. Utilizar a las aves resulta especialmente útil en este tipo de investigaciones: para nuestra mala fortuna, los restos fósiles han demostrado una y otra vez ser demasiado rígidos como para poder observar –a simple vista y sin el uso de modelos computacionales– cómo caminaban los tiranosaurios y sus primos.

Aunque es verdad que las gallinas son un gran modelo de estudio para inferir la biología de sus familiares extintos, debemos reconocer –ni hablar– que no ofrecen una viva imagen de los dinosaurios. De acuerdo con el equipo de científicos chilenos, existe una diferencia crucial: los dinosaurios tenían cola. En contraste, las gallinas exhiben un trasero más bien plano con el que muchos podríamos sentirnos identificados.

Además de los evidentes efectos estéticos, tener una cola más grande también puede hacer que camines diferente (sobre todo, si te mide unos cuantos metros). Las aves, por ejemplo, caminan agachadas porque se impulsan gracias a la flexión de sus rodillas. Nosotros también podemos caminar así, como se ilustra en este video educativo. Pero se cree que los terópodos no avianos, como el velociraptor y demás dinosaurios bípedos parecidos, tenían una postura más erguida ya que para desplazarse retraían el hueso que se unía a su cadera: el fémur (basta recordar Jurassic Park o ver otro video, da igual).

Las diferencias de locomoción entre ambos grupos se debe al cambio en el centro de masa que, en su definición menos embrollada, es el punto de balance de la masa de un objeto. Es decir, si apoyáramos un pivote en este punto, el objeto estaría en balance perfecto. Mientras el centro de masa en las personas se ubica un poco más abajo del ombligo, en las gallinas se encuentra cerca de la pelvis.

Consciente de que puedes cambiar la manera de caminar de un animal si alteras su centro de masa, el ingenioso equipo chileno –y futuro ganador de los Ig Nobel, según nuestros meticulosos pronósticos– fabricó colas artificiales compuestas por un palo de madera y una base de arcilla. Y sí. Se las pegaron a las gallinas. En el trasero. En consecuencia, el centro de masa cambió y las gallinas adoptaron una postura más vertical.

Pero este estudio va más allá de plantear una nueva forma para conocer cómo se movían aquellos gigantes que la Tierra lleva extrañando unos 65 millones de años, además de recrear algunos de los cambios biomecánic0s que habrían ocurrido durante la evolución de las aves. También es una agradable bocanada de aire fresco que cumple con el rigor y humor necesarios para brillar en el teatro Sanders, este próximo 18 de septiembre.

Piensen en eso antes de dormir.

[El esquema de la gallina gigante muestra como cambia su postura, de una posición normal (gris) a la que adopta cuando tiene la cola artificial (naranja). Los otros dos dibujos pequeños muestran cómo cambia el centro de masa en las gallinas "enchuladas". Ccom es el centro de masa normal; Ecom es el nuevo centro de masa después del experimento. Todas las imágenes tomadas del artículo en PLOS ONE]

Bibliografía:

Nota en Science News | Artículo en PLOS ONE | Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales.

Cerebros que platican por medio del jazz.

Dizzy Gillespie, afamado trompetista de jazz, se sube al escenario del Royal Festival Hall en Londres y presenta a Paquito D’Rivera, su amigo saxofonista. “Un hombre joven que se ha vuelto un gran maestro en esta forma de arte originaria de Estados Unidos,” dice Gillespie, embarrando las palabras en el micrófono, “sólo que él es de la isla de Cuba”. Es 1989, y D’Rivera lleva casi una década fuera de la isla. Dizzy no deja de sonreir. El público aplaude y grita. Al tiempo que D’Rivera entra al escenario y pone su clarinete frente al micrófono, el piano de Danilo Pérez ha comenzado a levantar notas al vuelo. Durante los siguientes tres minutos, piano y clarinete juegan y dialogan, creando un elegante prólogo para la explosión de latin jazz que vendrá enseguida.

Veinticinco años después, el otorrinolaringólogo y neurobiólogo Charles J. Limb de la Universidad Johns Hopkins convoca a 25 pianistas de jazz a participar a un experimento inusual. Limb lleva varios años interesado en estudiar lo que ocurre en el cerebro cuando hacemos música. Siendo él mismo un jazzista, quiere entender qué ocurre en las cabezas de los músicos cuando tocan esta “forma de arte originaria de Estados Unidos”, que necesita tanto del rigor del virtuosismo técnico como de la libertad para improvisar. En su más reciente estudio, se pregunta acerca de lo que pasa en el cerebro cuando dos jazzistas “conversan” al tocar, alternándose para tocar frases improvisadas, en lo que se conoce como “intercambiar  cuatros”.

En el Royal Festival Hall, el clarinete de D’Rivera y el piano de Pérez siguen conversando delicadamente mientras tocan Seresta. Paquito, al clarinete, infla los cachetes; Danilo, al piano, mueve la boca al tocar. No lo improvisan todo, pues están preparando la entrada del resto de la United Nations Orchestra. Sus notas comienzan a subir de intensidad, generando una escalada climática. Ya viene la orquesta.

En un cuarto del Centro de Investigaciones F. M. Kirby para la Generación de Imágenes Funcionales del Cerebro, de la Universidad John Hopkins, Charles Limb le pide a cada uno de los jazzistas voluntarios que se metan al escáner de resonancia magnética funcional con un pequeño teclado hecho de partes plásticas. Por medio de campos magnéticos, el neurobiólogo va a observar qué zonas del cerebro están recibiendo sangre cuando los músicos toquen en su pequeño instrumento. Interpretará esas imágenes para saber qué partes del cerebro están activas al tocar jazz. Esto ya lo ha hecho en otros experimentos (que te contamos ya en esta nota: http://historiascienciacionales.tumblr.com/post/47703362791/un-solo-de-jazz-con-resonador-magnetico-en-que), así que para éste quiere hacer algunas variantes. Desde el cuarto de control, él también estará tocando en un teclado electrónico, y se alternará con el jazzista dentro del escáner para crear frases improvisadas. Harán un intercambio de cuatros: el de adentro tocará cuatro compases de música improvisada, a los que el de afuera responderá con otros cuatro compases completamente nuevos, pero de algún modo relacionados con los del otro músico. No se trata de que simplemente esperen su turno para tocar. Se trata de que sus cerebros platiquen a través del jazz.

Veinticinco años antes, Paquito D’Rivera y Danilo Pérez llegan al clímax de su prólogo. Ahora toda la orquesta toca las frases finales de Seresta. Y sin dejar tiempo a que la gente aplauda, comienzan una nueva pieza, Samba for Carmen, en la que dos músicos de la Orchesta y el mismo Paquito harán gala de su maestría en el jazz latino. Primero, el trombonista Slide Hampton, de mirada dura y pelo blanco, protagoniza un solo que deja barrida la entrada para su compañero, el trompetista Claudio Roditi. Él, a su vez, conduce la pieza hasta la entrada de D’Rivera, que ha dejado el clarinete aparte y ha recogido su saxofón alto. A partir de ese momento, comenzará uno de los intercambios de cuatros más memorables en el jazz. Charles Limb sospecha que durante los intercambios, como aquel que ocurrió en el Royal Festival Hall en 1989, los jazzistas usan las mismas partes del cerebro que usan cuando platican con palabras, no con música. Sabe que tanto el lenguaje como la música se pueden considerar formas de comunicación con aspectos en común. “Unidades pequeñas (las notas en la música, los morfemas en el lenguaje) pueden combinarse para producir un número infinito de estructuras más complejas”, escribe en el artículo que publicará, con coautoría de otros cuatro investigadores, en febrero de 2014 en la revista PLOS ONE. Y tanto en los intercambios de improvisación en el jazz como en una charla hablada entre dos personas, hay procesos creativos sutiles y muy importantes. Cada vez que Limb conversa con sus invitados jazzistas para convencerlos de que se metan al escáner, está usando palabras que ya conoce, pero las combina en formas nuevas, de manera que responde con sentido, pero creativamente, a las dudas que pudieran tener los músicos. Al igual que cada uno de nosotros, Limb improvisa sus diálogos, pero les da sentido a la luz de lo que le dice su interlocutor. La sospecha de Limb es que cuando intercambie cuatros con los músicos, su cerebro actuará de forma parecida a como lo hizo cuando platicó con ellos. Ahora sí, comienza el intercambio de cuatros en el escenario del Royal Festival Hall. D’Rivera, Hampton y Roditi se lanzan poderosas frases con sus intrumentos. Es una conversación entre tres. Uno recoge la nota que el otro usó para acabar. Un solo tripartito. Hacen dos rondas de cuatro compases, que después se reducen a dos rondas de dos compases. Con ese cambio de métrica, el clímax de la pieza se vuelve inminente. Veinticinco años y algunos días después, Charles Limb y sus colegas analizan los resultados de su experimento. Las imágenes de resonancia magnética confirman las sospechas del neurobiólogo. Cuando los jazzistas entrelazan su creatividad con otro músico, se prenden algunas zonas del cerebro relacionadas con el lenguaje. Específicamente, se activan las áreas de Broca y de Wernicke. Al mismo tiempo, se activan otras zonas, relacionadas con el procesamiento musical. Sin embargo, Limb nota con atención que algunas otras regiones relacionadas con el lenguaje no se prenden, sino que se desactivan. Específicamente, el giro angular en el córtex parietal, conocido por estar involucrado en el procesamiento semántico (el procesamiento de significado) de palabras e imágenes. Limb concluye que en los intercambios de jazz los cerebros entienden la sintaxis, la estructura, de la música de sus interlocutores, pero no necesitan darle significado a esa música; al menos, no el tipo de significado que se le da a las palabras o a los símbolos. Es indudable que la música transmite mensajes, pero Limb ahora cree que esos mensajes no se deberían interpretar de la misma forma que se intepretan los mensajes con palabras. Aún más, para el neurobiólogo, estos resultados muestran que algunas zonas del cerebro usadas para el lenguaje no son exclusivas de esa actividad, sino que forman parte de un sistema general para la comunicación auditiva. Al final de la pieza en el Royal Festival Hall, toda la orquesta se une al diálogo. Otros instrumentos de viento, la batería, los timbales, el piano y la guitarra terminan juntos a la señal que hace con los brazos el músico cubano. Entre el aplauso del público, Dizzy Gillespie sale al escenario y dice los nombres de los conversadores: Paquito D’Rivera, Slide Hampton y Claudio Roditi, que han usado sus áreas de Broca y de Wernicke para charlar con notas musicales, como amigos que van y se cuentan historias en un bar. Por supuesto, el significado de esas historias será por ahora un misterio, al que, de acuerdo con Charles Limb, sólo podremos acercarnos si no tratamos de entenderlo con palabras.

Bibliografía:

Nota Fuente en Science | Artículo en PLOS ONE |  Video de Dizzy Gillespie, Royal Festival Hall | Imagen | Nota Original en el Blog de Historias Cienciacionales

¿Por qué somos polvo de estrellas?

Mirar al cielo en una noche oscura y no sentirte un poco sobrecogido por el espectáculo es difícil. Y es que la inmensidad de la bóveda celeste ha sido fuente de inspiración de innumerables mitos y leyendas desde que el hombre rondaba las sabanas africanas en busca de alimento y refugio. Las estrellas tienen esa rara capacidad de hacernos sentir acogidos e inseguros al mismo tiempo. Hoy en día, gracias a la ciencia, nuestro entendimiento del Universo ha avanzado muchísimo desde aquellos lejanos tiempos en los que éramos simples recolectores-cazadores y buena parte de ese conocimiento se explica de forma magistral en la muy recomendable serie de televisión “Cosmos”, narrada por el portentoso astrofísico y divulgador Carl Sagan. Con millones de espectadores alrededor del mundo, la serie es considerada el programa de divulgación científica más exitoso. Es por ello que la re-edición de la serie que se estrenó este 11 de marzo, a cargo del también astrofísico Neil deGrasse Tyson, era esperada por muchos fanáticos de la serie original, incluyéndome, con gran emoción.

Si la nueva serie será tan bien recibida como su predecesora está por verse; pero si Neil deGrasse se acerca un poco al nivel de profundidad de la narrativa de Carl Sagan, muy seguramente será todo un éxito. Y precisamente la frase “somos polvo de estrellas” es un ejemplo claro de esa profundidad de la cual les hablo. Pero ¿a qué se refería Sagan con eso de que somos polvo de estrellas? Para responder déjenme contarles una pequeña historia:

Hace miles de millones de años, unos trece aunque no estamos bien seguros de la fecha, el Universo comenzó a existir. En sus primeros inicios todo lo que hoy conocemos como materia estaba formada por los átomos más simples: los de hidrógeno, que sólo tienen un protón en el centro y un electrón dándole vueltas y que hoy en día conforman alrededor de tres cuartas partes de la materia observable. (En ocasiones, los átomos de hidrógeno pueden tener además uno o dos neutrones en su núcleo. A esos átomos con diferentes números de neutrones en su núcleo los llamamos isótopos y dependiendo del número de neutrones reciben nombres distintos, pero no se confundan, son esencialmente lo mismo).

Con el tiempo esa materia formada sólo por átomos de hidrógeno se condensó y formó nubes que eventualmente conformaron las estrellas. En los núcleos estelares los átomos de hidrógeno se fusionan para formar helio (el cual es un átomo que consiste en un par de protones y neutrones rodeados por dos electrones). Este proceso, conocido como fusión nuclear, (o como decía mi abuela, “el arrejunte de los átomos”) requiere de temperaturas y presiones formidables, pero cuando dos átomos se fusionan, liberan una gran cantidad de energía que podemos observar como el brillo de las estrellas en la noche y el de nuestro Sol durante el día. De esta forma, el universo fue poblándose de helio, el cual actualmente es el segundo elemento más abundante.

Pero hablando de estrellas el tamaño sí importa, y mucho. Y es que las estrellas “grandes” (aquellas que tienen masas superiores a 8 o 9 veces la de nuestro Sol), suelen terminar sus días como supernovas. Una supernova es una estrella de gran tamaño que, una vez que ha convertido todo su hidrógeno en helio (es decir, una vez que se acabó su combustible), se condensa de forma repentina. Esta condensación genera una presión y una temperatura mucho mayor a las que existían en el núcleo estelar previamente, lo cual tiene como consecuencia algo muy curioso: los átomos de helio se fusionan entre sí, generando nuevos átomos. Estos átomos se fusionan a su vez entre sí, creando una reacción en cadena que tiene como consecuencia una explosión espectacular (recordemos que al unir átomos se libera una gran cantidad de energía). ¿Qué tan espectacular? Las estrellas pueden alcanzar hasta 100,000 veces su brillo inicial. Estas explosiones son tan fuertes que a veces son visibles a simple vista desde la Tierra. Sin embargo, esta reacción tan violenta consume velozmente los átomos disponibles y la supernova desaparece rápidamente.

Volviendo a nuestra historia, es aquí donde sucede la magia. Las explosiones de supernovas eran muy comunes durante las etapas tempranas del universo (había mucho hidrógeno disponible y las estrellas gigantescas no eran nada raro). Estas constantes explosiones expulsaron al espacio a los átomos recién creados que, eventualmente, formaron parte de otro tipo de cuerpos astronómicos: los planetas. Y fue en un planeta en particular, conocido como Tierra, en donde los nuevos elementos formaron los ladrillos constructores de las moléculas fundamentales de la vida. Estas moléculas se organizaron en células para formar organismos capaces de replicarse, los cuales evolucionaron en una gran diversidad de especies, incluyendo a la especie humana. Y esta especie en particular desarrolló una inteligencia capaz de recontar toda esta historia;  o dicho de otra forma más poética pero no menos exacta: todos los elementos que conforman nuestro mundo y  los seres vivos en él, incluyéndonos, fueron producidos en el núcleo de una estrella. Somos, por lo tanto, polvo de estrellas.

Ante tal perspectiva, no es difícil percibir cómo todo está íntimamente ligado en el Universo. Aunque el vínculo pueda no ser místico ni metafísico, no es menos sorprendente o inspirador. Si, en resumen somos el producto de una serie de reacciones complejas e incluso fortuitas que implican catástrofes estelares como las supernovas, ¿por qué no cuidar y estudiar algo tan impresionante como la vida? Si por azares evolutivos desarrollamos la capacidad de entender el mundo que nos rodea ¿acaso no vale la pena usar esa capacidad tanto como podamos? Y si somos, hasta donde sabemos, los únicos seres en el universo capaces de explorarlo, ¿no deberíamos estar haciéndolo? ¿No son acaso la capacidad de explorar y entender el Universo las características que nos hacen especiales, las que nos hacen humanos?

Finalmente, debo confesarles que la historia que les conté está incompleta. La materia (los átomos) y la energía observables (esa que sale de los átomos) de nuestra historia componen solamente alrededor del 5% de la masa del universo. El resto es materia oscura (alrededor del 25%) y la misteriosa energía oscura (el restante 70%) de las que sabemos muy poco. Tal vez en esta re-edición de Cosmos, Neil deGrasse nos explique más acerca de ellas. Así que si tienen oportunidad de verla, ¡no se la pierdan! Quién sabe, puede ser que no sólo estemos hechos de polvo de estrellas.

Posdata: Tuve el placer de asistir al pre-estreno de Cosmos, y ¡tienen que verla! les aseguro que no quedarán decepcionados. No se pierdan los próximos capítulos y las repeticiones por los canales de National Geographic y Fox.

¿Cuánto debe cambiar una planta para perder sus cloroplastos?

En el país de las maravillas, Alicia se encuentra a la oruga y, muy confundida, le dice: “sabía quién era cuando me desperté esta mañana, pero creo que he cambiado varias veces desde entonces”. ¿Se podrá cambiar lo suficiente como para dejar de ser uno mismo? Los integrantes de Historias Cienciacionales no estamos muy seguros de cuántos organismos en la historia de la vida en la Tierra se han hecho esta pregunta filosófica, pero tenemos la ligera sospecha de que por lo menos una planta sí se la ha hecho.

Les presentamos a la flor cadáver, conocida en los libros de botánica como Rafflesia lagascae. Su gran tamaño no es lo único inusual: carece de una característica distintiva del reino vegetal, los cloroplastos. Estos organelos dan a las plantas su color verde, convierten la luz solar en azúcares y llevan a cabo una gran variedad de procesos químicos. Incluso, tienen su propio material genético, un rasgo que ha servido de argumento para la apoyar la teoría de la endosimbiosis (la asociación entre dos organismos, en el que uno habita dentro del otro).

La flor cadáver, que recibe su nombre común del fuerte olor que despide, pertenece a un grupo de plantas que son parásitas de otras y que han perdido la habilidad para realizar fotosíntesis. Al hacer la secuenciación de su material genético para buscar rastros de sus cloroplastos, veremos que la planta lo ha perdido todo.

Los restos de genes de cloroplastos en la flor cadáver provienen de aquellas que le han servido de anfitrionas. Esto significa que el grupo al que pertenecen la flor cadáver es el primero que se observa que carece de material genético de cloroplastos. De tenerlo, está oculto y a niveles muy bajos. Los expertos en el tema sugieren que, una vez que los cloroplastos perdieron su función principal –realizar la fotosíntesis–, los genes se desintegraron gradualmente o se movieron, ya sea al genoma principal o al de la mitocondria, otro organelo.

Cabe mencionar que el color verde y los cloroplastos no es lo que hace a una planta lo que es. Pero así como Alicia ha cambiado mucho desde que amaneció, nuestra flor cadáver ha cambiado lo suficiente como para perder una característica fundamental de las plantas. ¿Cuánto tiempo más necesitará para dejar de ser una planta?

Bibliografía:

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Si los peces se pasan de la raya, explotan.

Hasta los peces tienen sus límites. Al menos, en cuanto a profundidad se trata. Por ejemplo, si los tiburones pasan los cuatro kilómetros de profundidad, mueren. Tanto así que, en la historia de la investigación submarina, nunca se han encontrado peces más allá de los ocho kilómetros.La razón de esta ausencia aparente es desconocida, pero ha sido atribuida a la presión hidrostática. ¿Es algo en los peces lo que no les permite soportar las altas presiones?

Hagamos un viaje a las aguas de Nueva Zelanda, siete mil metros bajo el mar, para capturar cinco peces babosos (no porque sean tontos, sino por su aspecto) de la especie Notoliparis kermadecensis. Con ellos, estudiaremos un químico presente en las células de los peces que previene que las células colapsen bajo altas presiones. Su nombre es trimetilamina N-óxido (TMAO).

Los peces que viven en grandes profundidades tienen altas concentraciones de TMAO. Con grandes profundidades, estamos hablando de más de cuatro kilómetros, una distancia a la que estos peces babosos sí viven. De hecho, pueden habitar desde pequeñas profundidades hasta el triple de lo que alcanzan los peces abisales, algo así como siete kilómetros.

Los registros de niveles de TMAO y las presiones osmóticas que soportan estos animales coinciden con las proyecciones que se pueden hacer con peces que habitan a menor profundidad. Es decir, podemos conocer lo desconocido a partir de lo que sí entendemos.

Si hacemos el análisis a partir de lo que conocemos de TMAO y de la presión osmótica, observaremos que estos peces tienen un límite de poco más de ocho kilómetros. Esto es porque si los peces presentan altos niveles de TMAO, mucha agua se meterá a sus células debido a la ósmosis, un proceso por el cual las células regulan la cantidad de agua dentro de ellas. Así que si un pez se encuentra a grandes profundidades, las células de su cuerpo se hincharán al punto en que no podrán realizar sus actividades normales, e incluso explotarán.

Analizar a estos animales, por tanto, nos puede dar una idea de por qué los peces en general no pueden traspasar este límite de ocho kilómetros. Cabe destacar que este resultado sólo es para peces, pues hay organismos como anemonas o bacterias que habitan todavía más hacia el centro de la Tierra.

Bibliografía:

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Los pies de Usain Bolt le sirven de alas fuera de la Tierra

¡Detente, Usain! No te va a pasar nada si dejas de correr unos minutos para que te contemos esta Historia Cienciacional. ¿Sabías que te consideran el hombre más rápido que jamás haya existido? Ya sabemos que lo sabes, no tienes que echarnos esa mirada. Lo que pasa es que si aquí en la Tierra corres rapidísimo, en una de las lunas de Saturno podrías volar como un pájaro.

Para hacerlo, necesitarías correr como sólo tú sabes hacerlo, usar un traje aéreo e irte a Titán, la luna más grande que orbita a Saturno y la segunda más grande de nuestro sistema solar. La velocidad que alcanzas en la Tierra, de 12.27 metros por segundo, sería suficiente para que pudieras despegar en esa luna sin necesidad de propulsión.

¡Espérate, no te vayas! Déjanos decirte quién llegó a esta conclusión. Fue un grupo de estudiantes de física de la Universidad de Leicester, en el Reino Unido. Lo que hicieron fue juntar, entre otros datos, la aceleración debido a la gravedad y la densa atmósfera rica en nitrógeno de Titán, la cual genera una presión 50% más fuerte que la de nuestro planeta.

Según ellos, podrías despegar los pies de la luna si tuvieras este traje y alcanzaras una velocidad de 11 metros por segundo. De hecho, cualquiera podría hacer lo mismo, pero necesitaríamos correr a seis metros por segundos en un traje que tuviera tres veces más área que el tuyo. Junto a ti, nos veríamos francamente patéticos.

Sólo déjanos darte dos noticias, una buena y una mala. La buena es que Titán ha sido considerado como un posible destino para los humanos, puesto que su atmósfera contiene mucho nitrógeno, parte esencial de nuestra atmósfera terrestre. Además, hay evidencia de que esta luna tiene agua. La mala es que la temperatura de su atmósfera es de -175 ºC. A esa temperatura y a esa velocidad, seguro se te congelarían las mejillas.

¡Ya, hombre! Córrele ¡Ya puedes irte!

Bibliografía:

Artículo original en Journal of Physics Special Topics | Nota Fuente | Imagen | Nota en el Blog de Historias Cienciacionales

Y a ti, ¿te entra por una y te sale por la otra?

Típico. En tu casa te piden una serie de encargos para hacer durante el día, pero al poner pie en la calle ya no recuerdas cuáles eran. Los humanos no somos tan buenos para recordar cosas que escuchamos como cuando las vemos o tocamos. ¿O qué tan bien recuerdas el color del pantalón de la persona que te gusta la última vez que la viste? Y qué decir de la textura de tus sábanas cuando las sientes enredadas en tus pies por las mañanas.

La comunidad científica creía que las partes de nuestro cerebro responsables de la memoria estaban integradas por las conexiones neuronales. Una nueva propuesta señala que el cerebro humano utiliza diferentes rutas para procesar la información sensorial. Más aún, nuestro órgano nervioso interpreta de forma distinta las señales auditivas de las visuales y las táctiles.

La propuesta se basa en la experimentación con cien estudiantes de la Universidad de Iowa, Estados Unidos. Para probar su memoria a corto plazo, se les pidió que escucharan tonos a través de audífonos, que vieran sombras de cuadrados rojos y sintieran vibraciones de baja intensidad al tomar una barra de aluminio. Cada estímulo fue separado por un espacio de 32 segundos. Los resultados muestran que el desempeño en memorizar fue peor para los sonidos, incluso cuando se hizo un segundo experimento con estímulos comunes.

Esto es tranquilizador. Explica por qué nos cuesta tanto trabajo recordar lo que nos enseñan en una clase si sólo lo escuchamos. Parece ser que necesitamos estímulos visuales o táctiles para que nuestro aprendizaje sea memorable y significativo.

A partir de dicho estudio también se concluyó que nuestra habilidad para recordar lo que tocamos es casi igual a nuestra habilidad para recordar lo que vemos.

¿Un consejo para mejorar la memoria auditiva? Utilizar estrategias alternativas, como repetir las cosas que se escuchan.

Bibliografía:

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Esta nueva especie de ácaro tiene problemas de identidad

Este animal parece y se mueve como un gusano, pero no lo es. La persona que lo descubrió lo llamó "dragón", no porque se parezca a los animales mitológicos, sino porque es semejante a los dragones chinos que parecen serpientes. Pero tampoco es un dragón. Este animal se parece a todo menos a lo que verdaderamente es: un ácaro.

Sin cuerpo redondo ni una dura superficie externa, como todos los demás ácaros, esta nueva especie posee una estructura oral que le hizo recibir sus dos nombres en latín para género y especie, que en castellano significan "boca de monedero". Su boca no tiene una estructura típica de otras especies de ácaros, pues en el frente presenta una forma que parece una bolsa; según su descubridor, podría funcionar como un cascanueces. Todos estos rasgos están empaquetaditos en un cuerpo de 600 micrómetros – sólo unas cuatro veces más grande que un óvulo humano.

El nuevo ácaro fue descubierto en una muestra de suelo a poco más de 50 cm de profundidad, al otro lado de la calle del laboratorio de acarología de la Universidad Estatal de Ohio. Que los ácaros hayan sido congelados en nitrógeno líquido inmediatamente después de su recolección tiene que ver con el microscopio usado para su estudio. El descubridor tuvo que emplear un microscopio electrónico de barrido a bajas temperaturas, y no uno normal porque, de ser así, el pequeño cuerpo de estos animales se hubiera hecho papilla debido al efecto intenso del vacío. De hecho, tuvo que esperar un año para poder emplear este microscopio con el objetivo de tomar imágenes de alta resolución de este animal.

Fue gracias a esto que detectó su característica boca y numerosos pelos a lo largo de su cuerpo, mismos que les ayudan a reconocer el ambiente que los rodea y que surgen en patrones que no coincidían con los miembros de su familia.

Aunque la forma de los músculos que envuelven su cuerpo sí se parece al de los gusanos, el ácaro no puede alterar su diámetro de la manera en que éstos lo hacen. Lo que sí, es que se mueven como ellos, ya que su cutícula se extiende y contrae como la de un gusano.

Es así como se describió una especie nueva, la quinta de la familia Nematalycidae, y la segunda en Norteamérica. Con esto, surgen nuevas preguntas para tratar de entender cómo con un tamaño tan pequeño interactúan con su ambiente físico y biológico. El siguiente paso es describir a detalle esa boca de monedero. Y con suerte, resolverle los problemas de identidad al ácaro.

Bibliografía:

Nota fuente | Artículo original en Journal of Natural History| Nota original en el Blog de Historias Cienciacionales

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

"Unidos para un mejor Cuidado"

Febrero, esa época del año nuevamente… ¡pero no me refiero al Día del Amor y la Amistad! Sí, es justo en febrero cuando desde 2008 se celebra en el último día del mes el Día Internacional de las Enfermedades Raras. Y para los que tienen buena memoria, o para aquellos que cumplen años cada 4 años solamente, 2008 fue bisiesto y es por la “rareza” del 29 de febrero que se escogió tal fecha como el día oficial de las enfermedades raras. Sin embargo, tal y como las enfermedades que representa, el día no debe pasar desapercibido, por lo que en años no bisiestos, como el 2014, el Día Internacional de las Enfermedades Raras se celebra el 28 de Febrero. Hace dos años (que también fue bisiesto) escribí sobre el tema pero a propósito de la fecha, siempre es bueno recordar a aquellas personas que padecen enfermedades raras en el mundo. Algunos de nosotros trabajamos con ellas o por ellas todos los días y no nos parecen tan raras, pero a nivel mundial, estos pacientes representan un número pequeño comparado con aquellos que padecen cáncer o diabetes y por eso generalmente pasan desapercibidos. Para recordar, una enfermedad rara es aquella que afecta a menos de 1 en 2,000 o 1 en 200,000 individuos (la definición depende del país) pero el punto es que son raras porque afectan a pocas personas en el mundo. Sin embargo, se estima que aproximadamente en Europa y Estados Unidos combinados 60 millones de personas padecen una enfermedad rara. Aunque en México no existen datos estadísticos al respecto, el estimado es de aproximadamente 10 millones de mexicanos.

La mayoría de las enfermedades raras tienen un importante componente genético, es decir ocurren por la alteración de uno o más genes y éstas pueden ser hereditarias, generalmente de forma recesiva, por lo que los padres usualmente no saben que son portadores de estas alteraciones sino hasta que tienen hijos; o esporádicas, lo cual significa que la alteración ocurrió de forma aleatoria y ninguno de los padres tiene la alteración. Es por esta razón, que la mayoría de las enfermedades raras se presentan en niños y también son severas afectando el desarrollo tanto físico como mental, en muchos casos, de los niños. De igual forma, conllevan una carga emocional y económica muy grande para las familias, dado que debido a la rareza de éstas poco se sabe de sus causas y muchas de ellas pueden ser degenerativas o crónicas, requiriendo todo tipo de cuidados de por vida. En muchos casos no existen pruebas de diagnósticos para determinar las causas, por lo que los pacientes y sus familias pueden vivir años o incluso toda su vida sin saber qué los afecta. En otros casos, los pacientes suelen pasar por las llamadas “odiseas diagnósticas” en donde éstos son víctimas de muchísimos exámenes clínicos para tratar de determinar la causa de la enfermedad pero sin mucho éxito. Por otro lado, también existe la carga económica y social, dado que los sistemas de salud nacionales generalmente no consideran a este tipo de pacientes dentro de sus prioridades, lo cual resulta en una variedad de problemas económicos y de atención para las familias.

El tema de este año del Día Internacional de las Enfermedades Raras es “Cuidado” con el slogan “Unidos para un mejor Cuidado” (Join Together for Better Care) y haciendo alusión al aislamiento que muchas veces familias, pacientes, organizaciones e incluso médicos e investigadores que lidian con estas enfermedades raras sienten en su lucha y cómo unidos por el interés hacia aquellos que sufren de estas enfermedades se podrá y puede eventualmente lograr un mejor cuidado para ellos y una concientización de la sociedad.

Y es que la unidad es un aspecto fundamental en el estudio de enfermedades raras ya que al haber tan pocos casos de cada una de estas enfermedades poco comunes en el mundo, sólo la colaboración internacional entre grupos que se dedican a la investigación de éstas permite agregar los diferentes pacientes y caracterizar adecuadamente los aspectos clínicos de la enfermedad, así como encontrar qué defecto genético la causa.

En los últimos años y más aún desde 2010, se han logrado avances inmensos en el área de la investigación de enfermedades raras. Las tecnologías de secuenciación de ADN y multitud de proyectos en diferentes países están permitiendo descubrir las causas de éstas como nunca antes. Más descubrimientos se han hecho en estos 4 años que en las décadas anteriores desde el descubrimiento de las leyes de la herencia o la estructura del ADN, aunque por supuesto esto no habría sido posible sin las bases fundamentales de la genética mendeliana y la biología molecular. Ahora es posible diagnosticar rápida y adecuadamente a muchos y cada vez más de estos pacientes. Además, estos descubrimientos nos permiten conocer más sobre los diferentes genes y sus funciones en la biología humana. Aunque para muchas de estas enfermedades no es posible crear fármacos o curas debido a que las funciones de los genes afectados son fundamentales para el correcto desarrollo y funcionamiento del cuerpo, el primer paso para poder idear tratamientos y terapias es entender la función de estos genes y eso es exactamente lo que estamos logrando cada día más y mejor.

Pueden checar los eventos que se llevaran a cabo con motivo del Día Internacional de las Enfermedades Raras en la página de la organización, así como el video de este año:

Acerca del Autor: Claudia Gonzaga Jauregui es egresada de la Licenciatura en Ciencias Genómicas de la UNAM y Doctora en Genética Molecular Humana por el Baylor College of Medicine en Houston, Texas, USA. Actualmente se encuentra haciendo una estancia Postdoctoral en la Universidad de Duke, en Estados Unidos donde está involucrada en el diagnóstico, estudio, descubrimiento y modelado de enfermedades genéticas raras.

Crónica de un mexicano en el festival mundial de la ciencia

Eran las 10 en punto de la mañana, las puertas del elevador se abrían y entré al recinto. El lugar era un collage impresionante: por aquí un taller de carpintería, más allá un mini-estudio de televisión, por allá una sala de conferencias. En el bullicio del lugar se podían escuchar todas las entonaciones imaginables del inglés. Diez minutos después se escuchó una voz por el micrófono: “Bienvenidos al primer hackatón del festival internacional de la ciencia”. Todos aplaudimos y nos emocionamos como si estuviéramos en un concierto de rock. Pero aquel día nadie iba a usar el escenario para cantar. En lugar de eso escuchamos atentos la presentación de una docena de proyectos: desde un collar para rastrear la actividad de tu perro, hasta un programa para ayudar a analizar los datos del Gran Colisionador de Hadrones. Me encontraba ni más ni menos que en el science hack day organizado por el “World Science Festival 2013 (Festival Mundial de la Ciencia 2013)” en la ciudad de Nueva York.  La idea del evento era bastante simple: personas de muy diversas áreas con interés en la ciencia nos reuniríamos un fin de semana con el objetivo de hacer hacks, es decir, proponer soluciones innovadoras (aunque no necesariamente elegantes o bien desarrolladas) a problemas concretos relacionados con diversos proyectos científicos, mejorar o extender sus aplicaciones, aportar ideas, construir dispositivos, probar programas o incluso comenzar proyectos nuevos. Todo en un tiempo récord y trabajando en equipos con personas que recién acababas de conocer y que podían ser desde estudiantes de preparatoria, hasta profesores retirados, pasando por ingenieros, artistas, científicos, diseñadores, escritores, periodistas, por mencionar algunos.

Una pantalla gigante con este logo era lo primero que recibía a los “hackers”

La diversidad de proyectos también fue impresionante: por un lado un físico cuántico de la Universidad de Zúrich que quiere crear un modelo estándar que sea fácil de entender para la gente común y los estudiantes de física que se empiezan a interesar en el campo; por el otro, un biólogo molecular de la Universidad de Nueva York que secuenció el ADN de las bacterias de un billete de un dólar; más allá un ecologista interesado en crear un dispositivo que rastree la basura.

Yo me interesé en el proyecto de un joven estudiante del Instituto Politécnico de Nueva York. Se trataba de una aplicación para iPad llamada “lewis dots”. Es un pequeño programa que muestra de forma interactiva el concepto de la formación de uniones entre los átomos y que a los niños les suele gustar bastante.

Acabó el hack day (que en realidad fueron dos: sábado y domingo) y terminé exhausto, pero me sentía muy satisfecho por la experiencia. Aunque no pudimos avanzar tanto como nos hubiera gustado con la aplicación (dos días es muy poco para todas las ideas que surgieron, incluso para una aplicación relativamente simple), salí con una gran sonrisa en el rostro, pues conocí un gran equipo de personas interesadas en hacer que la ciencia llegue a la gente y me enteré de algunas útiles herramientas para los que estamos interesados en la divulgación y la ciencia ciudadana.

Era temprano y todavía quedaba una hora para la conferencia-debate a la que asistiré, así que paseé un rato por la feria callejera que el festival instaló cerca del Washington Square. Me impresionaron las multitudes de niños que se acercaban a ver las demostraciones que los científicos de las principales universidades de la ciudad prepararon para ellos. El festival era enorme y muy interesante. El stand del Museo de Historia Natural me llamó particularmente la atención, pero no pude verlo porque se me estaba haciendo tarde y debía apresurarme para llegar a tiempo al debate.

Llegué a la hora exacta y a los pocos minutos las luces se apagaron y la conferencia comenzó. Destacados científicos y expertos del área de la epigenética (como el Dr. Jean-Pierre Issa, uno de los pioneros en el uso de una “terapia epigenética” para el tratamiento de algunos tipos de cáncer) discutieron sobre las implicaciones sociales de esta ciencia naciente que busca el vínculo entre los genes y el medio ambiente. Mi área de investigación es precisamente la epigenética, así que sobra decir que estaba bastante emocionado por ver a varios de mis ídolos discutiendo entre ellos en un ambiente completamente distinto a la formalidad de los congresos científicos. La discusión abarcó una gran cantidad de temas y el tiempo fue poco: se discutieron ideas básicas sobre lo que sabemos de epigenética y su implicación para la vieja pregunta de ¿qué es más importante los genes o el ambiente?. La plática continuó con el tema de la privacidad de los datos epigenéticos y su falta de regulación, así como las nuevas tecnologías para obtenerlos y analizarlos. El debate finalizó con las implicaciones de la epigenética en la salud pública. Una cosa me quedó clara: hay todavía mucho por discutir y aún más por explorar.

En la conferencia de epigenética y sociedad.

El día terminó y no podía estar más feliz. Al ver las sonrisas de los niños que les iban platicando a sus padres las cosas que vieron, me doy cuenta que no fui el único. No puedo evitar sino pensar en mi país y en lo increíble que sería tener un evento de este tamaño ahí. ¿Qué mejor forma de llevar la ciencia a la gente que mostrándola en la calle? ¿Qué mejor manera de inspirar a la próxima generación de investigadores y tecnólogos que mostrándoles las maravillas científicas cuando son niños? Ya para este punto mi deseo se transforma en convicción: algún día México tendrá un festival internacional de las ciencias, algún día tal vez no demasiado lejano...

Posdata: Si saben inglés y quieren ver algunas de las conferencias del festival, hagan clic en este link. No se las pierdan, están todas muy interesantes.

David Valle es co-fundador y ex-presidente de Más Ciencia por México. Estudia el Doctorado en Ciencias Biomédicas de la UNAM. Lo pueden encontrar en twitter (@dav7mx) y en www.david-valle.org

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