El ser humano suele creer que él es el único ser con una moral. Los animales, bajo este punto de vista, no la tendrían.
La moral humana es compleja y de ella forman parte muchos aspectos, la mayoría de los cuales tendrían un origen cultural. Obviamente ha habido una evolución histórica en este asunto. Lo que está bien y lo que está mal no tiene por qué coincidir en el código de Hamurabi y en la Constitución de los EEUU.
Incluso creyendo que el ser humano es el único animal con pensamiento moral, cabe pensar que ésta no tiene por qué ser un producto puramente cultural insertado en esa supuesta tabula rasa que algunos propusieron en el pasado, sino que puede tener también un substrato biológico que ha sufrido una evolución darwiniana al igual que otros aspectos, tanto fisiológicos como psicológicos.
Algunos expertos sugieren que, de la misma manera que hay una gramática simple ya precargada en el cerebro cuando nacemos y luego se construye sobre ella culturalmente nuestra lengua materna, habría también una moral universal ya precargada en el cerebro y las normas sociales, leyes, religiones y otros aditamentos culturales se instalarían se desarrollarían a partir de ella.
El ser humano es un ser social que necesita cooperar con los demás. En nuestro pasado se seleccionaron evolutivamente los rasgos que fomentaban esa cooperación. Esos rasgos tienen que ver tanto con el comportamiento correcto de un individuo en cuestión como con el fomento de la persuasión de la cooperación por parte de ese individuo sobre los demás.
Frans de Waal (Emory University) propone que la moral está basada en dos pilares básicos: la empatía y la reciprocidad. O lo que es lo mismo, está basada en la compasión y en el sentido de justicia. Tanto la compasión como el sentido de justicia fomentan la cooperación y éxito del ser humano como especie.
Los paleoantropólogos a veces encuentran restos humanos en cuevas prehistóricas. Algunos de esos huesos muestran señales de haberse roto y de haberse soldado posteriormente en vida. Eso significaría que esos humanos heridos, que no podían cazar, recibieron cuidados de otros humanos hasta que se encontraron bien. Obviamente ya había en esa época cierta empatía.
Nada mejor para ilustrar el sentido de justicia que el juego del ultimátum*. Pese a que el proponente da algo a la otra persona, ésta puede rechazarlo (e irse a casa sin ese dinero que era gratis) si cree que el reparto es injusto. No es el único ejemplo de juego en el que algún jugador paga por castigar a otros jugadores que no participan de manera justa. Este tipo de conducta está grabada en nuestros cerebros. Con aparatos de resonancia magnética nuclear se puede apreciar que cuando castigamos a un aprovechado activamos los centros del placer y recompensa. Tener sentido de la justicia y aplicar correctivos fue esencial para fomentar la cooperación entre nuestros antepasados.
Pero no podemos viajar al pasado y ver cómo fueron seleccionados evolutivamente estos rasgos en el ser humano. En este punto podríamos pensar que sólo lo podemos creer o no. Pero lo interesante es que no hace falta. Hay otros primates que exhiben comportamiento moral.
En un experimento con chimpancés se suministra a uno de ellos un conjunto de fichas de color rojo y verde. Si el chimpancé da una ficha roja al cuidador entonces recibe comida. Si le da una ficha verde recibe la misma cantidad de comida tanto él, como el compañero chimpancé de la jaula de al lado. Los investigadores descubrieron que el chimpancé prefiere dar la ficha verde en lugar de la roja. Así que hay cierto sentido de empatía en este comportamiento. Pero si el compañero presiona y le escupe agua o arma barullo entonces el primer chimpancé elige fichas rojas, supuestamente para castigar el mal comportamiento del vecino.
Pero quizás el experimento más bonito de ver es el de los monos capuchinos a los que se les paga con un trozo de pepino o con una uva por realizar una determinada tarea. También se juega en pareja. La clave está en que la uva es una recompensa mucho más atractiva que el trozo de pepino para un mono (y para un humano). Los dos monos capuchinos están en jaulas separadas, pero se pueden ver el uno al otro.
Según los monos realizan la actividad y reciben su recompensa por igual, sea pepino o uvas, todo marcha sin incidentes. Sin embargo, cuando uno de ellos recibe un trozo de pepino y ve que el otro recibe la uva entonces el primero monta en cólera. Nada mejor que ver el vídeo:

Lo interesante es que el que recibe el pepino lo muerde y, en un principio, le sabe estupendamente, todo cambia cuando ve como el otro recibe la uva, entonces el trozo de pepino se transforma en algo asqueroso súbitamente.
Algunos filósofos (según Frans de Waal a filósofos, economistas y antropólogos no les gusta el resultado de este experimento) han cuestionado este experimento y sostienen que no es prueba de la presencia de sentido de justicia en animales. Lo sería, dicen, si el que recibe la uvas se negara a recibirlas hasta que el otro también recibiera uvas. Pues bien, eso es precisamente lo que pasa con chimpancés cuando se realiza el mismo experimento.
Los chimpancés juegan al juego del ultimátum de la misma manera que los humanos y con resultados parecidos: dando casi la mitad del botín al otro. También se ha podido apreciar cómo, en algunas ocasiones, ayudan a otros miembros de su comunidad que están muy viejos o enfermos. En un grupo en cautividad, por ejemplo, los chimpancés dan de beber a una hembra vieja que casi no puede moverse con agua que llevan en sus bocas.
Por tanto se puede afirmar que existe un origen biológico de la moral. La religión no sería más que una estructura cultural que se apoyaría sobre esa moral primigenia aparecida evolutivamente.

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* En el juego del ultimátum participan dos personas y se juega con dinero real. Al llamado proponente se le da una cierta cantidad de dinero que tiene que dividir en dos partes no necesariamente iguales y quedarse con la que se le antoje. El respondedor tiene entonces dos opciones: quedarse con la parte que ha dejado para él el proponente o decidir que los dos se quedan sin nada. Los dos conocen las reglas del juego previamente y el respondedor conoce el reparto realizado por el proponente. Además, el juego es a solamente una mano. Aunque se puede repetir, no será con los mismos jugadores.
Según la teoría de juegos, que se utiliza en economía desde Nash, el segundo jugador debe aceptar cualquier oferta, pues el dinero que gane será siempre gratis y sobre cero. Sin embargo, lo que el experimento dice es que cuando la parte que se le deja al respondedor es considerada pequeña por éste, entonces rechaza la oferta y nadie gana.
En el pasado se realizó este experimento en varios países con diversos resultados. En algunos casos, si la cantidad dejada al respondedor era un porcentaje pequeño se rechazaba el reparto, aunque a veces esa parte era el salario mensual medio del país. Pero había diferencias culturales. Por ejemplo, en países donde hay gran tradición por el regalo o viven de la caza (actividad que necesita de mucha cooperación) no se aceptaban porcentajes por debajo del 60%, en occidente no se aceptaba algo no igualitario que bajase del 40%, y ciertos agricultores de la Sudamérica tropical aceptaban casi cualquier oferta por pequeña que fuera (la agricultura necesita de menos cooperación).

La imagen corresponde a un área de 20×20 micras cuadradas de un disco duro con imanación longitudinal con una densidad: 0.1 Tb/m2. Fuente: José Miguel García.

Aunque muchas personas no sean conscientes de ello, los imanes y el magnetismo juegan en nuestras vidas un papel mucho más importante que el meramente decorativo en las puertas de las neveras. Cada vez que encendemos una luz apretando un interruptor estamos haciendo uso de la transformación y el transporte de energía que son posibles gracias a los materiales magnéticos. Un coche posee cientos de imanes, y teléfonos, ordenadores, televisores y electrodomésticos tienen imanes como elementos básicos. Asimismo, la resonancia magnética nuclear es la base de nuevas técnicas médicas de diagnóstico. Y no creo equivocarme si aseguro que quienes investigamos en magnetismo y en materiales magnéticos tenemos siempre en mente, como objetivo final, una mejora en una determinada tecnología o incluso una nueva aplicación.
El magnetismo como saber científico tiene unos doscientos años de edad. Aún en la segunda mitad del siglo XVIII, Goethe podía escribir: «Sabía mi abuela un cuento de una montaña de imán: los bajeles que se acercaban demasiado perdían de pronto todo el herraje; los clavos volaban hacia la montaña, y los pobres marineros perecían entre las tablas, que se iban sumergiendo unas tras otras» (Werther, Libro I). Hasta ese momento, el magnetismo era una cosa de cuentos y divertimentos, que apenas se empleaba en juguetes, trucos de magia y brújulas para la navegación. Sin embargo, en el siglo XIX, a partir de los trabajos fundamentales de Oersted, Faraday y Maxwell, el magnetismo se estableció como disciplina científica, y desde entonces sus avances han tenido fiel reflejo tecnológico. Así, la comprensión de la estrecha relación entre corrientes eléctricas y momento magnético, del fenómeno de la inducción magnética y de la capacidad de los materiales magnéticos de multiplicar el flujo, se tradujo en el desarrollo de generadores, motores, actuadores y transformadores eléctricos, lo que supuso una auténtica revolución en el transporte y las comunicaciones.
Ya en el siglo XX surgió el segundo gran campo de utilización de los materiales magnéticos: la grabación magnética de información. Cintas de audio y vídeo, bandas en tarjetas de crédito y billetes, y discos duros de ordenador, se basan en orientar los momentos magnéticos de un material imanable (denominado «medio» o «soporte») compuesto de multitud de imanes diminutos: micropartículas ferromagnéticas en las cintas y bandas, y nanocristales ferromagnéticos en los discos duros. Quizá el más sencillo de entender sea el disco duro, donde los «unos» y «ceros» que constituyen los bits de información digitalizada son regiones del medio con imanación orientada en una misma dirección pero en un sentido o en el opuesto; por ejemplo, si la dirección de grabación fuese la de las líneas de este escrito, los «unos» serían imanes orientados norte-sur (es decir, con su polo norte a la izquierda y su polo sur a la derecha), mientras que los «ceros” serían imanes sur-norte (polo sur a la izquierda y polo norte a la derecha). Como los materiales ferromagnéticos poseen una imanación remanente que no se pierde cuando deja de aplicarse el campo magnético empleado para grabarla, las memorias magnéticas son no-volátiles: por eso la información contenida en el disco duro se mantiene aun cuando desenchufemos el ordenador.
Una gran actividad investigadora se ha dedicado a mejorar el almacenamiento de información, y para ello se han empleado dos rutas: por un lado, los esfuerzos han ido encaminados hacia la obtención de nuevos soportes en los que los imanes fuesen aún más diminutos; por otro, la investigación se ha centrado en el diseño de nuevos dispositivos escritores y lectores que permitiesen grabar y leer, respectivamente, más información en el mismo espacio.
La primera vía, el desarrollo de nuevos soportes, se enfrenta con el llamado límite superparamagnético: cuando los imanes son muy pequeños, las fluctuaciones térmicas pueden provocar un cambio en la imanación del bit, y por tanto la pérdida irreversible de la información (por eso, si se calienta en exceso una cinta magnética o un disco duro, la información se corrompe). Para evitar este efecto, es necesario aumentar la barrera energética que separa las posibles orientaciones de la imanación y que se denomina anisotropía magnética. Para incrementar dicha anisotropía, es necesario alcanzar un control en la escala nanométrica, ya sea para conseguir un ordenamiento específico de los átomos que componen cada imán (aumentando la anisotropía de origen cristalino o la debida a intercaras), ya para fabricar los imanes con forma anisótropa, como ocurre en el caso de diversas nanoestructuras, como nanopilares, nanotubos y nanohilos.
En cuanto a la segunda ruta para mejorar el almacenamiento de información -la miniaturización de las cabezas lectoras y escritoras- ha alcanzado resultados muy notables. De hecho, en 2007 Albert Fert y Peter Grünberg recibieron el premio Nobel por el descubrimiento en 1988 de la magneto-resistencia gigante (en siglas: GMR, por Giant Magneto-Resistance), un fenómeno que tuvo su primera aplicación en las cabezas lectoras de los discos duros, permitiendo hacerlas más pequeñas y más sensibles. La GMR puede explicarse brevemente imaginando un sándwich donde «el pan» son láminas delgadas de material magnético y «el relleno» una lámina metálica no magnética; si una corriente atraviesa el sándwich, la resistencia eléctrica depende de la orientación relativa de las imanaciones de las capas magnéticas: cuando las imanaciones son paralelas la resistencia es baja, mientras que si son antiparalelas la resistencia es alta. En las cabezas lectoras basadas en GMR, una de las láminas tiene fija su imanación, mientras que la otra se orienta en función del campo magnético emanado por el bit más próximo del disco duro: por tanto, midiendo la resistencia en la cabeza lectora puede saberse cuál es la imanación de ese bit, es decir, si ese bit es un «cero» o un «uno».
La GMR ha tenido una gran repercusión. Por un lado, ha sido una de las primeras aplicaciones reales en el campo de la nanotecnología, ya que las láminas delgadas mencionadas tienen espesores nanométricos y en 1997, es decir, tan solo nueve años después de su descubrimiento en laboratorio, salieron al mercado las primeras cabezas lectoras basadas en este nuevo fenómeno. Por otro lado, la GMR ha sido el germen de la espintrónica, una nueva tecnología donde no sólo se utiliza la carga del electrón sino también su momento magnético o espín. Los avances en este campo han sido continuos. Sustituyendo el «relleno metálico» del sándwich por una lámina aislante, se descubrió la magneto-resistencia túnel (TMR por Tunnel Magneto-Resistance), que permite obtener mayores variaciones de la resistencia ante campos magnéticos débiles, por lo que se emplea actualmente en la nueva generación de cabezas lectoras. Además, el fenómeno de la TMR ha permitido diseñar las memorias magnéticas de acceso aleatorio (MRAMs, por Magnetic Random Access Memories), constituidas por una red ordenada de esos sándwiches y cuya ventaja principal frente a las tradicionales memorias RAM es que son no-volátiles: por ello, al encender un ordenador equipado de una MRAM no hay que esperar a que se cargue el sistema operativo, sino que ya está ahí, listo para usarse, pues la memoria MRAM no se borra al apagar el ordenador.
Finalmente, en este breve repaso de los actuales líneas de investigación en espintrónica, hay que mencionar el fenómeno del espín-torque, esto es, cómo una corriente eléctrica polarizada en espín (es decir, cuyos electrones poseen mayoritariamente un determinado espín, y por tanto lleva un momento angular neto) puede modificar la orientación de la imanación de una nanoestructura magnética provocando oscilaciones o incluso la inversión de la imanación (precisamente por la transferencia de dicho momento angular, esto es, generando un torque). En el último caso la polaridad del nanoimán se invierte, de modo que si antes había un «uno» ahora hay un «cero», y viceversa. El control de la imanación mediante el paso de corrientes eléctricas abre un abanico de posibilidades tecnológicas, no sólo para fabricar nano-osciladores y nuevas memorias magnéticas, sino también para diseñar dispositivos lógicos con los que llevar a cabo las operaciones básicas de la electrónica digital (AND, OR, NOT).
Ahora bien: hasta el momento hemos hecho especial hincapié en las aplicaciones de las nanoestructuras magnéticas o los nanoimanes en el campo de las tecnologías de la información. Sin embargo, hoy en día ya estamos inmersos en la era de la nanotecnología, por lo que también son de esperar aplicaciones relevantes en otras áreas de gran interés social, como son las ciencias de la vida y la biotecnología. En estos campos, los materiales magnéticos más prometedores con dimensiones nanométricas tienen formas esféricas, poliédricas o cilíndricas: son las denominadas nanopartículas magnéticas, y en general se trabaja con una dispersión coloidal de las mismas (el medio líquido en el que están dispersas puede ser sangre, orina, medio fisiológico, etc.). En muchos casos, interesa que estas nanopartículas sean lo suficientemente pequeñas como para presentar un comportamiento superparamagnético, es decir, que debido a las fluctuaciones térmicas no tengan imanación estable en ausencia de campo magnético aplicado: así se mantiene la estabilidad coloidal y se impide que se aglomeren por atracción magnética. Por tanto, sólo cuando se aplica un campo magnético se produce un alineamiento estadístico de los momentos magnéticos, dando lugar a una imanación estable. En cuanto a su composición, en principio uno esperaría que cuanto mayor sea la imanación, mejor será el comportamiento de esos sistemas, pero hay que tener en cuenta otros factores como la biocompatibilidad y el umbral de toxicidad de las nanopartículas. Por ello, y aunque hay otros materiales que pueden tener mejores propiedades magnéticas, para las aplicaciones biológicas se emplean sobre todo óxidos de hierro, tales como la maghemita, la magnetita y otras ferritas.
Las principales aplicaciones biotecnológicas de estas nanopartículas son: la separación magnética, el suministro dirigido de fármacos, el tratamiento mediante hipertermia, la mejora del contraste en el diagnóstico por resonancia magnética, y por último, su empleo como transductores en biosensores. En todos los casos, es necesario funcionalizar las nanopartículas, es decir, recubrirlas con distintos agentes para que tengan las características adecuadas: que no se deterioren en el medio (resistan el pH, tengan la hidrofobicidad o hidrofilicidad necesaria, etc.) y que lleven adherido el ligando indicado para unirse a la especie deseada o que porten el medicamento que se administrará localmente. Entre los diferentes recubrimientos y biomoléculas empleados para funcionalizar las nanopartículas podemos mencionar polímeros, virus, anticuerpos (se unen específicamente a las proteínas), aptámeros (alta afinidad específica a determinadas moléculas), ADN (para procesos de reconocimiento), etc. Y en cuanto a la forma final del complejo, puede ser de tipo núcleo/corteza (por ejemplo una nanopartícula cubierta por un polímero), de dímero (los dos constituyentes unidos), o de entidad decorada (por ejemplo un virus con nanopartículas esféricas a su alrededor). Pasamos a continuación a enumerar los fundamentos de cada una de las aplicaciones mencionadas.
La separación magnética, también denominada filtrado o secuestro magnético, consiste en separar, aprovechando la interacción magnética, una determinada especie en una disolución, que en general contendrá diversos tipos de especies. Para ello, las nanopartículas magnéticas se funcionalizan adecuadamente con el ligando específico para la especie que se desea filtrar, y se introducen en la disolución. Tras esperar el tiempo necesario para que la especie afín se una fuertemente al ligando (es el llamado tiempo de incubación), se aplica un gradiente de campo magnético, bien con un electroimán, bien aproximando un imán permanente, para atraer a los complejos nanopartícula-ligando-especie al lugar deseado, produciéndose así una decantación magnética. Este método, conceptualmente sencillo, ya se ha probado con éxito para separar proteínas, ácidos nucleicos y bacterias.
En el caso del suministro dirigido de fármacos, las nanopartículas hacen de portadoras de medicamentos que se administran localmente en la zona del organismo donde es necesario actuar (zona que podemos denominar «el blanco» al que queremos apuntar, y que en muchos casos es un tumor cancerígeno). Por tanto, las nanopartículas se funionalizan para llevar un fármaco adherido, que se liberará cuando haya alcanzado el blanco mediante la activación de un determinado mecanismo (un cambio en el pH, una degradación enzimática, un calentamiento, etc.). Para que los complejos nanopartícula-fármaco lleguen hasta el blanco, se inyectan en la sangre y se coloca un imán permanente en la proximidad del tumor: dicho imán debe generar un gradiente de campo lo suficientemente intenso como para vencer al movimiento del flujo sanguíneo y que los complejos sean atraídos hacia él. Además, el tejido existente entre el blanco y el imán también acumulará nanopartículas, por lo que imanes externos sólo podrán emplearse para tumores cercanos a la superficie corporal, mientras que tumores internos requerirán la implantación quirúrgica del imán.
En los tratamientos por hipertermia, las nanopartículas aportan calor para destruir células cancerígenas, pues temperaturas del orden de 45 ºC pueden desencadenar la apoptosis o muerte celular programada, y las superiores a 50 ºC provocan la carbonización de la célula (termoablación). Para esta aplicación, son preferibles nanopartículas ferromagnéticas, es decir, con imanación estable, y funcionalizándolas adecuadamente (con ligandos tales como proteínas y anticuerpos) puede lograrse su acumulación en el tumor. Aplicando un campo magnético alterno externo, las nanopartículas transfieren calor a su entorno a través de dos posibles mecanismos: mediante pérdidas magnéticas si los espines se orientan siguiendo las variaciones del campo alterno, o mediante fricción mecánica si los espines no se mueven y es la nanopartícula quien rota para alinear su imanación con el campo externo.
Las nanopartículas magnéticas pueden emplearse como agentes de contraste en los equipos de diagnóstico mediante imágenes de resonancia magnética. Estas técnicas están basadas en la resonancia magnética nuclear, y más en concreto en alterar el momento magnético de los protones del agua contenida en el cuerpo humano. Se aplica un intenso campo magnético externo continuo que alinea esos momentos, se les somete a pulsos de campo alterno de radiofrecuencia, y se mide cuánto tardan en recuperar su posición de equilibrio alineados al campo continuo: los llamados tiempos de relajación. Pues bien: las nanopartículas crean un pequeño campo magnético local que provoca una disminución en los tiempos de relajación en su entorno, mejorándose por tanto el contraste allí donde están situadas; basta por tanto funcionalizarlas adecuadamente para que, tras ser inyectadas por vía intravenosa, se unan al tejido o tipo de células que se desea estudiar.
Finalmente, en esta panorámica sobre las aplicaciones biotecnológicas de las nanopartículas, debemos mencionar que también pueden utilizarse como transductores en biosensores, es decir, como el elemento en el que cambia una propiedad cuantificable cuando se produce la interacción biológica (de unión o de reconocimiento) con la especie que se desea detectar. Obviamente, la nanopartícula tiene que estar convenientemente funcionalizada con el elemento biológico que interacciona con esa especie en particular. La propiedad medible puede ser muy diversa: tiempos de relajación, efectos no lineales de la imanación ante campos magnéticos, respuesta dinámica ante campos rotatorios, efectos magneto-ópticos, etc.
En definitiva, confío en que estas cuatro o cinco páginas hayan servido para que el lector tenga el convencimiento de que los materiales magnéticos con dimensiones nanométricas, es decir, los nanoimanes, tienen mucho que aportarnos. De hecho, las tecnologías de la información, las ciencias de la vida y la biotecnología ya son testigo de ello.

José Miguel García Martín es científico titular del CSIC y trabaja en el Instituto de Microelectrónica de Madrid.

Fuentes y referencias:

Física de los materiales magnéticos, Antonio Hernando y Juan M. Rojo, Editorial Síntesis, ISBN 84-7738-857-1, Madrid (2001)

The 2007 Nobel Prize in Physics – Popular Information: Better Read-out Heads for Pocket-size Devices, Nobelprize.org, excelente artículo divulgativo sobre la magneto-resistencia gigante y la espintrónica disponible aquí.

Spin-Transfer Torque and Dynamics, Mark D. Stiles y Jacques Miltat, Topics in Applied Physics, vol. 101, páginas 225–308 (2006)

Biological applications of magnetic nanoparticles, M. Colombo, S. Carregal-Romero, M. F. Casula, L. Gutiérrez, M. P. Morales, I.B. Böhm, J. T. Heverhagen, D. Prosperi y W. J. Parak, Chemical Society Reviews, vol. 41, páginas 4306–4334 (2012)

New type of biosensor based on magnetic nanoparticle detection, P. I. Nikitin, P. M. Vetoshkob y T. I. Ksenevich, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 311, páginas 445–449 (2007)

En este vídeo (hacer clic sobre la imagen para verlo en youtube) se muestra cómo una planta reacciona a la luz del sol. Se trata de un vídeo time lapse en el que un segundo del vídeo corresponde a 3 minutos en tiempo real. Está en alta resolución y tiene subtítulos en donde se explica lo que va ocurriendo.

La certeza de la muerte estaba ausente en el origen de la vida. A diferencia de humanos y otros animales, muchos organismos no envejecen y mueren. El proceso de muerte inevitable programada apareció sólo después de que nuestros antepasados microbianos simbióticos, hace alrededor de 2000 millones de años, terminaron siendo individuos sexuales.
Cualquier organismo puede morir debido a circunstancias más allá de su control: el ambiente se hace demasiado caliente, ataca un depredador o aparece un gas venenoso. Pero la muerte programada se da independientemente de las acciones del ambiente: una planta de maíz se cae al final de la temporada o un elefante sano sucumbe al final de un siglo. Mensualmente, durante la menstruación, las células muertas del tejido interior del útero fluyen a través de la vagina. Cada otoño en los árboles caducifolios y arbustos de la zona templada norte, mueren filas de células en la base del pecíolo de la hoja.
A diferencia de animales y plantas que crecen a partir de embriones y mueren a su tiempo, todas las bacterias y la mayoría de los microorganismos permanecen eternamente jóvenes. Estos organismos son protistas y hongos. Los protistas constituyen un grupo diverso que incluye a nuestro antepasado animal, así como a las algas, los ciliados, el moho mucilaginoso, foraminíferos, diatomeas y muchos otros. Como los hongos (levaduras, mohos y setas), los protistas son agregados simbióticos de células nucleadas que se reproducen por división celular. Protistas y hongos pueden crecer y reproducirse sin necesidad de una pareja sexual.
Pero en algunos protistas (aquellos que terminaron siendo los antepasados de hongos, plantas y animales) nuestro tipo de sexo, en el que hay apareamiento, la fusión de células por fertilización apareció por primera vez.
Yo propongo que eso se dio como un accidente causado por una estrategia desesperada de supervivencia. El sexo empezó cuando cambios estacionales desfavorables en el ambiente sobre nuestros predecesores protistas provocaron intentos de canibalismo parcialmente exitosos. El resultados fue un monstruo portando las células y genes de al menos dos individuos (tal y como sucede en los óvulos fecundados hoy en día).
El retorno a condiciones medioambientales más favorables seleccionaron la supervivencia de aquellos monstruos capaces recuperar su simpleza e identidad normal. Para hacer eso cada uno tuvo que desprenderse de la mitad o más de de los restos celulares “extra”. La muerte y los genes que causan la muerte evolucionó. Los “genes de la muerte” han sido ahora aislados y su funcionalidad estudiada. Lawrence M. Schwartz, aquí en la Universidad de Massachusetts, por ejemplo, puede predecir el fallecimiento de células en un cultivo de laboratorio en unas pocas horas cuando introduce ADN que contienen genes de la muerte.
Esos ancestros microbianos que se unieron sobrevivieron, mientras que aquellos que evadieron las relaciones sexuales murieron. La fusión celular que garantizó la supervivencia disparó el desarrollo de individuos normales y más sencillos de nuevo. Aquellos pocos que se daban satisfacción cada invierno o estación seca con fusión corporal, alivio por muerte de genes extras y supervivencia celular terminaron siendo nuestros antepasados sexuados. La fusión caníbal y su frustración mediante muerte programada terminaron estando inextricablemente unidas a la supervivencia estacional y a la individualidad. El desarrollo embrionario requirió fusión sexual de células, movimiento celular, interacción entre células y muerte celular programada. Todavía lo hace.
Sorprendentemente, el kefir, una bebida nutritiva popular en las montañas del Cáucaso en el sur de Rusia y Georgia, ilustra cómo la simbiogénesis (la aparición de una nueva especie por simbiosis) trabaja y cómo, en evolución, la simbiosis precede al sexo. La palabra kefir se refiere tanto a la bebida láctea efervescente como a los cuajos o granos individuales que fermentan la leche para producir esa bebida. Estos granos, al igual que nuestro antepasado protista sexual, evolucionaron simbióticamente.
La leyenda cuenta que el profeta Mahoma dio el cuajo original del kefir a los cristianos ortodoxos cerca de monte Elbrus y ordenó estrictamente que nunca lo entregaran. De todos modos, los secretos de la preparación de las “bolitas de Mahoma” fueron compartidos. El kefir, que se parece al requesón, crece mediante división. Fermenta los azúcares de la leche y sus proteínas, produciendo una bebida similar al yogurt. Cuando el metabolismo activo que asegura la individualidad cesa, el cuajo del kefir se disuelve y muere sin envejecer.
Una vez mueren, los kefires individuales terminan siendo una mezcla arbitraria de microbios fermentativos en lugar de una combinación específica de bacterias y levaduras que forman cada cuajo o grano. Como nuestro antepasado protista que evolucionó a partir de una simbiosis de bacterias, los kefires individuales surgen a partir de asociaciones físicas de 30 clases distintas de microbios. Estas levaduras y bacterias permanecen juntas en un relación precisa según cada una se divide, manteniendo la integridad del grano individual.
La simbiogénesis dio lugar a individuos complejos que pueden morir (como el kefir y muchos protistas) antes de que la sexualidad diera lugar a organismos que tienen que morir (como los elefantes o nosotros). Un kefir individual, como cualquier otro, requiere reafirmación metabólica y de comportamiento: componentes de células microbianas que crecen demasiado rápido o que no ayudan a hacer que el cuajo son forzados a morir por las demás. En el curso de obtención de la bebida, la gente inadvertidamente crió kefires individuales.
Los microbios del kefir están integrados dentro de los granos de kefir justo como las primeras bacterias terminaron siendo nuestras células. El grano de kefir es un individuo más complejo que sus componentes. El kefir no puede ser fabricado con la “mezcla justa” de productos químicos y microbios al igual que tampoco se puede hacer con un elefante de ese modo.
Como el kefir, nosotros y todos los organismos hechos de células nucleadas, de las amebas a las ballenas, no son sólo individuos, somos agregados. Así por ejemplo, las células vegetales vienen de antepasados con indigestión. Ancestrales células nadadoras traslúcidas que adquirieron cianobacterias fotosintéticas terminaron siendo monstruos verdes. A partir de muchas cianobacterias parcialmente digeridas en un protista hambriento, evolucionó un nuevo individuo, la célula del alga verde y finalmente la planta.
El kefir es una brillante demostración de la integración de procesos que en nuestras células evolucionadas que todavía se dan. El kefir además nos ayuda a ver que el origen de nuevos individuos complejos precede la evolución de la muerte programada de individuos. El kefir nos ilustra, mediante su existencia, acerca de cómo los gustos y elecciones de una especia (la nuestra) influyen sobre la evolución de otros, los 30 microbios interrelacionados que terminaron formando el grano de kefir. Aunque el grano de kefir es un individuo complejo, un producto de agregados interactivos de bacterias y hongos, no se reproduce sexualmente. En su lugar el kefir, que no tiene vida sexual, aumenta por crecimiento directo, división y muerte de sus componentes. Cuando es maltratado por las condiciones adversas se desintegra y muere. Y, como cualquier individuo vivo, nunca retorna a la vida como el mismo individuo.

Por Lynn Margulis

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Fuentes y referencias:
Artículo en Scientific American.
Kefir en Wikipedia (español).
Lynn Margulis en Wikipedia (español).
Artículo de Antonio Lazcano Araujo.
Foto: Wikimedia Commons.

Kepler y la región del cielo que está observando. Foto: NASA.

¿Le gustaría descubrir su propio exoplaneta desde su casa? Esto es ahora posible gracias a una campaña lanzada por los científicos de la misión Kepler.
Como ya muchos saben, Kepler es un telescopio espacial dedicado a detectar planetas mediante el método de transito. En particular pretende detectar planetas similares a la Tierra, especialmente en zonas habitables. La zona habitable alrededor de una estrella en la que la temperatura no es ni demasiado alta ni demasiado baja como para que pueda haber agua líquida.
Kepler es básicamente un telescopio fotométrico ultrapreciso con una abertura de casi un metro que no orbita alrededor de la Tierra, sino que lo hace alrededor del Sol, aunque cerca de nuestro mundo.
Kepler detecta planetas indirectamente, cuando, bajo nuestra perspectiva, pasan periódicamente delante de su estrella madre. Un evento que se llama tránsito. Su efecto es una disminución del brillo de la estrella. Esta disminución puede llegar a ser minúscula, por eso es esencial hacer esta tarea fuera de la atmósfera terrestre y con gran precisión.
Kepler se dedica a la observación sistemática de una pequeña región del cielo, fuera de la eclíptica, situada cerca de las constelaciones de Lira y Cisne, en donde vigilará durante tres años y medio el brillo de más de 100.000 estrellas previamente seleccionadas y situadas de nosotros a una distancia de entre 600 y 3000 años luz aproximadamente. Entre ellas hay muchas estrellas que son similares a nuestro Sol, pero también vigilará otros tipos estrellas.
La cámara que porta Kepler cuenta con un gran mosaico CCD que suma 95 Megapíxeles que puede detectar disminuciones muy leves de brillo. Detectar un exoplaneta como la Tierra en estas circunstancias es equivalente a detectar una pulga al cruzar el faro encendido de un automóvil.
Como un tránsito dura escaso tiempo las estrellas son vigiladas de manera continua. Es decir, se necesita el brillo de cada estrella cada pocas horas. Kepler puede cubrir una región de 10 × 10 grados, que es una región muy grande (el disco lunar cubre sólo medio grado de arco). Lo hace desde una posición orbital privilegiada ininterrumpidamente.
Kepler tiene la responsabilidad de ser el único sistema espacial en el horizonte real dedicado a la búsqueda de exoplanetas. Ya ha detectado varios de estos exoplanetas y se espera descubrir muchos más. Para ello los investigadores ha desarrollado un software que selecciona los casos más evidentes de exoplanetas, caídas claras de la luminosidad de la estrella debida al paso de un planeta.
Pero hay otros muchos casos de posibles exoplanetas que el software no ve. Es la misma razón por la que esta web se protege del spam de comentarios con una imagen que contiene una secuencia deformada de letras. A un programa le es muy difícil deducir dicha secuencia, pero al cerebro humano, que es muy habilidoso a la hora de detectar patrones, no le cuesta casi nada.
Así que esos casos de posibles exoplanetas que el software astronómico no ve hay que revisarlos manualmente. Pero son miles de estrellas. Los investigadores del equipo no tienen tiempo para ello. Por tanto se les ocurrió que la gente común podría colaborar con ellos en su investigación. Es aquí en donde, usted querido lector, puede contribuir si lo desea.
Se ha creado un web denominada Planet Hunters en la que los lectores pueden contribuir con su capacidad cerebral en la localización patrones para así descubrir exoplanetas. Es una idea similar a Galaxy Zoo, una idea de la que también hablamos en esta web.
Lo primero que hay que hacer es registrase en el sistema con un login, un password y nuestro email. Si lo deseamos incluso podemos suscribirnos al boletín de noticias del sistema.
Antes de empezar con la tarea es imprescindible ver el tutorial para saber qué es lo que tenemos que hacer y luego ya nos podemos dedicar a descubrir planetas.
Nos aparecerá una nube de puntos correspondiente a la luminosidad de una estrella. Cada uno de esos puntos ese corresponde a una medida (con su barra de error), ya que las observaciones no se hacen de manera continua, sino cada cierto tiempo. Esto introduce cierto grado de dificultad.

Lo primero que nos preguntan es si la curva presenta vacíos: Are there any big breaks or gaps in the light curve?

Hay que contestar Yes o No.

Lo segundo tiene que ver con la naturaleza de la propia estrella. El brillo de ciertas estrellas puede cambiar periódicamente de tal manera que la curva puede oscilar. Estas caídas y subidas del brillo no tienen nada que ver con la presencia de planetas.
El sistema nos dice: Is the star? y nos representa dos posibles casos, que el brillo oscile o que se mantenga alrededor de un promedio. Hay que elegir uno de los casos. En el primer caso nos pedirá especificar el tipo de oscilación.

Entonces por fin nos preguntan sobre si vemos algún posible tránsito: Does the star have any transit features?

A lo que hay que contestar haciendo clic sobre Yes o NO.

Si es que sí tendremos que señalar el lugar del tránsito desplazando un símbolo azul de suma hasta la localización del/los dicho evento/s.

Finalmente nos preguntan sobre si queremos decir algo más sobre ese caso: Would you like to discuss this star? Esto nos permite dar explicaciones, detalles y opiniones sobre la estrella y sus posibles planetas.

La tarea es difícil y un poco aburrida. De este modo el ciudadano normal puede hacerse una idea de lo rutinarias que suelen ser las labores de los científicos. Pero si tiene suerte puede recibir unos pequeños momentos de fama y saberse el primer ser humano en descubrir un determinado exoplaneta. Y todo desde la comodidad del hogar al alcance de un clic de ratón.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/especiales/?p=122

Fuentes y referencias:
Web Planet Hunters
Sobre Kepler en NeoFronteras.

Si con alguna palabra podemos resumir lo que es la ciencia o lo que debe ser la ciencia es con la palabra “aventura”. Da lo mismo si se trata de la búsqueda del bosón de Higgs o de encontrar fósiles que nos indiquen cómo ha sido la evolución biológica. En este caso se trata de esto último.
Shubin nos sumerge en una aventura, no ya de 380 millones de años, sino incluso mucho más larga. Nos hace recorrer los senderos tortuosos de sus sentimientos al disecciona una mano humana cuando estudiaba medicina o nos hace sentir el frío polar del Ártico cuando, rodeado por osos, busca con sus compañeros fósiles de animales a medio camino entre pez y anfibio.
La búsqueda de estos vertebrados que empezaron a conquistar tierra firma no es una búsqueda zoológica, es la búsqueda de nosotros, de lo que somos y de dónde venimos.
El libro no es largo y es sobre todo ameno, dirigido a un público general interesado por la Paleontología, la Biología o simplemente interesado en la ciencia en general o en el ser humano.
El autor empieza su libro en la isla Ellesmer, en el Ártico canadiense, y a partir de ahí nos va introduciendo poco a poco en los secretos de Tiktaalik y de otros seres que ya no están entre nosotros, pero que podemos considerar nuestros antepasados. Nos hace ver, ante todo, que ese pez aún habita, parcialmente modificado, dentro de nosotros o dentro de todo vertebrado terrestre, sea éste un murciélago a un dinosaurio extinto.
Entre otros seres similares tenemos a Acantothostega que tenía 8 dedos en sus manos (representado en el dibujo de abajo). Si descendiéramos directamente de él nuestros teclados de ordenador sería probablemente distintos, interpretaríamos composiciones maravillosas al piano y tendríamos un sistema hexadecimal u octal de numeración en Matemáticas como el más generalizado.
Si entre los ejercicios físicos que usted realiza está el de hacer flexiones en plancha en el suelo recuerde que puede hacerlo gracias a que Tiktaalik utilizaba el mismo juego de huesos y articulaciones para sacar la cabeza por encima de la superficie de las aguas someras del Devónico.

Shubin nos dice cómo se controla la formación de una mano, una aleta o un ala a partir de unos pocos genes. O nos cuenta cómo se puede saber el funcionamiento de estos genes gracias a hermosos experimentos realizados en peces raya.
Pero no se trata sólo de manos y brazos, la aventura biológica que nos ha creado determina muchas más cosas de nuestros cuerpos, viene de mucho antes y se prolongó mucho después. La gesta que nos trajo hasta el presente empezó cuando se consiguió por primera vez seres multicelulares, siguió con la invención de los planes corporales, luego con la creación del cráneo, más tarde con el desarrollo de las patas, los tres huesecillos del oído y finalmente grandes cerebros y la posición erecta.
Los peces tienen la cabeza completamente fija al cuerpo, no la articulan. Para que Tiktaalik pudiera erguir la cabeza fuera del agua tuvo que desarrollar un cuello y para poder oír en el aire se tuvieron que improvisar nuevos mecanismos a partir de los elementos que ya había, y que se reconvirtieron para realizar nuevas funciones. Un hueso de mandíbula superior de los peces se transformó en el estribo, mientras que otros dos de la mandíbula inferior de los reptiles pasaron a ser el martillo y el yunque de nuestros oídos. Pero las células que sienten el sonido siguen siendo las mismas que utilizan y utilizaban los peces cartilaginosos como el tiburón.
Pero no es sólo el sentido del oído. El sentido del olfato es también interesante en las palabras de Shubin. Un 3% de nuestros genomas corresponden a genes destinados a detectar distintos olores. Muchos de ellos son ahora no funcionales, pues han mutado a formas en las que no realizan su tarea. No han sido reparados por la evolución porque, a diferencia de otros mamíferos, nosotros dependemos más del sentido de la vista que del olfato. No obstante, es difícil no dejarse llevar por la imaginación y suponer la existencia de un humano transgénico con todos sus genes del olor funcionales.
Pero si ahora somos animales visuales no se debe a inventos evolutivos recientes. Puede que nuestra rica visión en color se desarrollase hace sólo 55 millones de años, pero en realidad los pigmentos que nos permiten ver son muy antiguos, de antes de que existieran seres pluricelulares. También hay genes que dicen “haz unos ojos”, y esos genes son versiones del mismo gen en todas las especies, estando presentes tanto en la mosca de la fruta como en el ser humano. El mismo gen que creaba los ojos de un trilobites hace 500 millones de años crea los nuestros. Las distintas versiones de genes Hox al que pertenece este gen son los genes que controlan el desarrollo embrionario de todos los seres pluricelulares desde hace más de 500 millones de años. A veces, si intercambiamos versiones del mismo tipo de gen entre distintas especies se tiene finalmente un individuo sano y normal, porque su desarrollo embrionario se ha producido adecuadamente, incluso con un gen Hox de otra especie.
En este libro podemos ver cómo es el desarrollo embrionario de distintas especies y lo que nos une a ellas. Todos estamos hechos a partir de los mismos elementos, de los distintos arcos branquiales. La distancia entre usted y un renacuajo es más corta de la que se imagina.
La Anatomía puede ser también evolutiva y podemos comprobar, por ejemplo, cómo la intrincada y poco eficiente disposición de nuestros nervios craneales se pueden explicar a la luz de nuestra historia evolutiva. O ver cómo el pelo, las plumas, los dientes y las glándulas mamarias tienen el mismo origen.
Incluso nuestras debilidades físicas dependen a veces de nuestra historia evolutiva. Shubin nos recuerda el ejemplo de las hernias, provocadas por un debilitamiento del vientre en la parte por donde bajan los testículos. Problema que no tiene el tiburón, pues sus gónadas están todavía dentro de su cuerpo, al igual que sus antepasados y los nuestros de hace más de 400 millones de años.
Por último, sólo recordar que este libro ha sido un éxito de ventas en EEUU. Curioso que un libro de ciencia sea un best seller, pero también nos da un punto de comparación entre esa sociedad y otras que se creen avanzadas sin serlo.
Desconozco si hay planes de editar este libro en español, pero parece que de momento no ha sido editado. Es de suponer que nuestros editores tienen libros más importantes que imprimir.
Alguien dijo que una editorial recolecta muchos fideos, luego los lanza contra la pared y simplemente comprueba cuáles de ellos se quedan pegados.

En la época en la que no había Internet y los medios tradicionales no informaban nada o casi nada sobre ciencia, la versión en español de Scientific American era el mejor de los recursos para los que nos interesábamos en esos temas. Era cara, pero merecía la pena, entre otras cosas porque en la zona rural en la que vivía no había muchas fuentes de información científica. Bueno, en realidad no había ninguna. A comienzos de cada mes iba contando los días esperando que el ejemplar de ese mes cayera en mis manos, y me daba mucha rabia saber que llegaba a los kioscos antes que a mi casa (estaba subscrito). Cuando el cartero traía la revista era presa de la excitación. En un par de días esa revista me abrían las puertas, aunque no me enteraba de todo, a la investigación científica de vanguardia que se realizaba en el extranjero. También había un artículo, generalmente mediocre, escrito por un científico español.
Estuve subscrito durante muchos años a esa revista hasta que una estancia en el extranjero me impidió renovar la subscripción, pero a cambio podía comprar la revista original en inglés.
Conservo todas ellas almacenadas y ordenadas por orden cronológico. Están apiladas horizontalmente, que es la mejor manera de conservar revistas o libros, pese a la tradición que dice lo contrario y que convierte a todo papel blanco original en un remedo amarillento con olor a polvo.
La ciencia no avanza tan rápido como pueda parecer y siempre se pueden consultar estas revistas, pero lo que sí avanza y mucho es la tecnología y el diseño. A veces incluso los usos sociales y la estética. Para comprobarlo sólo hace falta estudiar la publicidad que aparece en las revistas de Investigación y Ciencia de hace 25 años.
Durante esos años de movida madrileña se anunciaban cosas de lo más variopinto, como automóviles paralepipédicos la mar de feos que ahora parecen piezas de museo (aunque su tecnología sea la misma que la actual), bebidas alcohólicas de alta graduación y los primeros ordenadores personales.
El de la foto de cabecea es nada menos que un Apple IIe, marca que se difundió poco por Europa, porque el rey era indudablemente,el original PC, que pocos podían comprar:

El PC de IBM era el original ordenador personal que luego todos copiaron. En este caso se trata de un IBM-AT con microprocesador 80286, 256KB o 512 KB de memoria, pero ampliables hasta los 3M, disquetes de 1,2 Megas y un disco duro de 20 Megabytes. Pero si se necesitaba más se podía ampliar hasta otros escalofriantes 20 Megabytes más. El sistema operativo era, por supuesto, MS-DOS. En el anuncio no aparece el precio, aunque seguro que sobrepasaba el millón de pesetas, unos 6000 euros al cambio, pero equivalente al coste de un automóvil de la época.
Al menos los de IBM contaban las características de sus aparatos en sus anuncios otras marcas se limitaban a dar imagen para seducir al comprador:

Los anuncios de Nixdorf eran estilosos, pero la afirmación de que el uso de ordenadores iba a ahorrar trabajo y a eliminar las horas extras nos hace ahora esbozar una sonrisa.
Los anuncios más elegantes eran los de Digital, marca que parece no haber continuado en la fabricación de ordenadores personales, al igual que ITT. Obsérvese el monitor de fósforo ámbar:

Los que desde luego pasaron a mejor vida fueron las máquinas de escribir y los reproductores de video, sobre todo los del sistema Beta de Sony, que aunque se veía mejor que los otros sistemas, las prácticas monopolistas y sucias de Sony se lo cargaron (en la actualidad tienen la misma política).

La revolución informática también se llevó por delante los tocadiscos de vinilos y toda la parafernalia que les acompañaban, incluyendo las agujas y cápsulas:

La cara de idiota de la chica de la foto de la derecha no tiene precio. No se sabe si está asustada o sobrecogida por las magníficas prestaciones de la cápsula del tocadiscos. ¿Qué pensaría ahora del mp3 o el p2p? Es de suponer que los gestores de los derechos de autor y las discográficas añoran esos tiempos vinílicos aunque los primeros ahora ganen mucho más dinero y compren, literalmente, palacios.
Se lleva la palma un ordenador portátil un par de años anterior al año que consideramos y al que llamar laptop sería imposible. Es un HP con una pequeña pantalla y una pequeña impresora incorporada (obsérvese como el señor muestra con orgullo un gráfico en papel de tamaño reducido). Este portátil solamente pesaba 8 kilogramos de nada:

A la derecha se puede ver un ordenador de empresa de la misma marca: el HP-3000/37. Es de tipo “armario” y tenía una memoria inicial de 512 K que se podía ampliar hasta los 2 megas para dar servicio a 28 usuarios.
HP sigue fabricando ordenadores, pero sobre todo impresoras, y parece haber sobrevivido al mercado. Otro fabricante que sigue fabricando ordenadores en la actualidad es Toshiba.

Al principio tenía equipos como el de la derecha con un microprocesador Z-80 a 4 MHz, una RAM de 64K, una memoria de vídeo de 16K y un monitor con una resolución de 640×200 y ocho colores que proporcionaba 36 caracteres en 24 líneas. Obviamente no había imágenes, sólo había texto.
Luego, como otros fabricantes, se pasó a los compatibles PC de tipo IBM, que por el módico precio de 712.000 pesetas (4290 euros), podías obtener un ordenador con 192K de memoria ampliables a 512, monitor de “alta resolución” (textual en el anuncio) de 640×500 puntos con 256 colores y disco duro de 10 megas.
Pero por un poco más de dinero (884.850 ptas de la época o 5530 euros actuales al cambio) te podías comprar un Casio como este:

Este ordenador montaba un microprocesador 8086 a 8 MHz, una RAM de 256 K (ampliable), 10 megas de disco duro, monitor en blanco y negro VGA de 640×400 píxeles y dos disqueteras. Si se quería más memoria, más disco duro y monitor en color el precio se elevaba.
Recordemos que en esa época uno se podía comprar un par de buardillas en una ciudad como Madrid por ese precio.

Casio parece que dejó de fabricar PC, pero sigue fabricando calculadoras. Los que éramos pobres nos teníamos que conformar con las calculadoras programables de la misma marca que vendían como “ordenador personal de bolsillo”:

Yo tenía una calculadora incluso peor de las que se muestran ahí arriba y que conservo desde entonces. Era una calculadora programable con un máximo de 250 pasos de programación (no era ni BASIC para así ahorrar caracteres), pero años después, en quinto de carrera, me permitió resolver el modelo de Fermi del átomo de Zinc, y que básicamente consistía en la resolución numérica de una ecuación diferencial mediante Numerov. El resultado lo tuve que plotear a mano en papel milimetrado.

Los que tenían más poder adquisitivo se podían hacer con un spectrum:

Este modelo popular se podía enchufar en la tele y así no hacía falta monitor. El ZX Spectrum de 48 K costaba 43950 pesetas (265 euros). Había una versión de 16 K que era ampliable hasta esos 48K e incluso contaba con periféricos.
Esta marca incluso llegó a lanzar una versión “profesional”: el QL.

Los ordenadores serios de la época utilizaban disquetes flexibles de 5’’ 1/ 4 (pulgadas) aunque todavía los había de 8’’, pero ambos podían llegar a almacenar como máximo un poco más de un mega. A veces se tomaban como un símbolo y en el anuncio de la derecha es utilizado por una empresa de software (¿Se vendía el software en este soporte? ¿Qué pasó con Lotus?):

Terminemos con un anuncio de tecnología fotolitográfica en el que se presume de poder meter 100.000 transistores en un chip y pronostican que en los 10 años siguientes se podrá meter 10 veces esa cantidad.

Había muchas más marcas y además aparecieron las estaciones de trabajo tipo Unix para el sector profesional, pero cubrir tanto excede este anecdótico post.
Pero lo que sí está claro es el abaratamiento del material informático, más si tenemos en cuenta el coste de la vida y sobre todo las prestaciones que ahora son varios órdenes de magnitud mejores. Así que podemos tener un ordenador en casa que ni la NASA soñaba para el proyecto Apolo, pero no podemos comprarnos una casa a un precio justo. Puede que quizás no hayamos adelantado tanto.

Ayer murió Antonio Vega, el excomponente del grupo musical Nacha Pop que nos regaló canciones tan bellas como “La chica de ayer”. Murió víctima de un cáncer de pulmón, probablemente inducido por el tabaco y el abuso de las drogas. Muchos afirman que fue uno de los grandes compositores de nuestro tiempo. Sus letras, atemporales y enigmáticas, parecen no pasar nunca de moda, aunque sean símbolos de una generación ya perdida.
Si en esta web sobre ciencia sacamos a colación a este músico no es porque le guste especialmente al que escribe, sino para resaltar una faceta suya que se da muy poco en el mundo artístico. Y es que Antonio Vega era un apasionado de la Física. “La Física es una forma, una visión del mundo que te da una visión de las cosas muy buena y completa tanto a nivel humano como material. A mí me entusiasma y la estudié durante años con vocación y dedicándole tiempo”, dijo él en una entrevista.
En un país cuyos habitantes desprecian la ciencia en general no es fácil encontrar a un artista que no sólo no lo haga, sino que le apasione, que se dé cuenta de la belleza de la Física y lo exprese:
“La Física cambió mi vida. Cambié mi postura ante el mundo cuando comprendí a Einstein. Cuando supe que el camino más corto entre dos puntos no es la línea recta. Cuando empecé a imaginarme cosas como qué pasaría si me montase a caballo en un haz de luz.”
Antonio Vega estaba estudiado Ciencias Física y Arquitectura cuando el éxito de Nacha Pop le retiró de los estudios. “Si no hubiera existido Nacha Pop, yo habría sido un licenciado en Ciencias Físicas y en Arquitectura. Es más, la Física me vuelve loco y me gustaría ser profesor”, dijo una vez.
No dejaba nunca de componer, ni de estudiar Física con vehemencia, porque simplemente le apasionaba.
No se le escapaba la relación entre la música, la Física y las Matemáticas cuando dijo: “La música es física pura, son unos valores frecuenciales, unas magnitudes hertzianas, que se combinan en un tiempo subdividido. Podrías llegar a construir una determinada armonía con sólo números.” Algo que los Pitagóricos o Bach ya sabían o intuían.

De las múltiples canciones que compuso probablemente “una décima de segundo” sea la que más hable de Física:

UNA DÉCIMA DE SEGUNDO
(Antonio Vega)

Un momento en un agenda,
una décima de segundo más.
Vuela, va saltando de hoja en hoja
mil millones de instantes de que hablar.

Una ráfaga de aire frío,
un molino de viento hace girar.
Sigue, va rodando sobre su eje
describiendo una trayectoria más.

Y es que no hay nada mejor que imaginar,
la física es un placer.
Es que no hay nada mejor que formular,
escuchar y oír a la vez.
Mide el ángulo formado por ti y por mi,
es la solución a algo muy común aquí.

Ahora tú no dejes de hablar,
Somos coordenadas de un par.
Incógnita que aún falta por despejar.

Busca un libro que diga “como”,
luego otro que se titula “si”,
un tercero llamado “nada”,
es la forma del círculo sin fin.
Y es que no hay nada mejor que revolver
el tiempo con el café.
Es que no hay nada mejor que componer
sin guitarra ni papel.
Paralelas, vienen siguiéndome.
Espacio y tiempo juegan al ajedrez.

Ahora tú, no dejes de hablar.

Quizás ya cabalga un haz de luz rumbo a esa dimensión desconocida y pueda conocer en persona a Einstein, Newton o Feyman. Terminemos este pequeño homenaje con sus palabras:

“Da la sensación de que hay mucho tiempo por delante para hacer cosas. Física, Astronomía y campos magnéticos; a veces se pelean. Estamos rodeados de leyes físicas que determinan nuestras vidas sin darnos cuenta. Nuestro planeta no es sólo la pelota que pisamos, pertenecemos a algo mucho más grande. Merece la pena tomar conciencia de todo ello, levantarte por la mañana y decir; no soy español, sino ciudadano del mundo, sé lo que hay más allá y me considero parte de ello.”

Fuentes y referencias:
Web oficial de Antonio Vega.

La vida quiere ser, quiere seguir existiendo, quiere seguir propagándose. Para ello utilizará todos los mecanismos de la evolución para poder adaptarse o para adaptar el medio que la alberga. A un organismo unicelular, cuya sucesión de generaciones es más rápida, le será más fácil evolucionar o adaptarse. Los reyes de la biosfera son los microorganismos y nosotros, como seres pluricelulares que somos, sólo ocupamos el rincón de complejidad que ellos nos dejan. Estaban aquí miles de millones de años antes de que apareciéramos sobre la faz de la Tierra y continuarán por aquí mucho tiempo después de que nos hayamos ido.
No es de extrañar que sean precisamente los microorganismos los que se hayan adaptado a los ambientes más inhóspitos posibles. A estos seres los llamamos extremófilos por vivir en lugares extremos, por prosperar en ambientes que para los demás son letales.
Tenemos microorganismos que soportan la radiación de un reactor nuclear, a otros que viven a 100 grados centígrados y alta presión o, por el contrario, a muy bajas temperaturas; también tenemos algunos que viven en medios con altísimo contenido en sal o a otros en una elevada acidez.
Recordemos que desde hace miles de años el ser humano utiliza ciertos sistemas para conservar los alimentos. Todos ellos consisten en eliminar a los microorganismos que descomponen nuestra comida y en crear un medio para que no prosperen. Así por ejemplo, teníamos los salazones antes de que los fenicios comerciaran a lo largo del mar Mediterráneo y todavía nos queda el bacalao salado y el jamón curado como casos actuales que nos los recuerdan. También teníamos escurtidos, en los que se usa la acidez del vinagre para conservar. Gracias a esto podemos conservar hortalizas o podemos cocinar escabeches que se conserven largo tiempo. Los pepinillos en vinagre y el escabeche de atún todavía tienen éxito en la actualidad. También hervimos los alimentos y los guardamos herméticamente para así tener conservas. Recientemente hemos empezado a usar las propiedades del frío e incluso hemos descubierto la capacidad de la radiación para conservar alimentos. No deja de ser chocante que haya seres que sobrevivan precisamente a todos esos ambientes que matan a casi todos sus congéneres.

Los extremófilos suelen ser procariotas como las bacterias y arqueobacterias, que son los seres con vida independiente más simples, pero también pueden ser eucariotas (con núcleo celular).
De los muchos extremófilos que ya se han descubierto nos vamos a centrar en una clase en especial para este reportaje: los acidófilos, o “amantes del ácido”. Y de los muchos lugares en los que estos amantes de los entornos ácidos pueden vivir nos fijaremos en uno en particular: el río Tinto.
El río Tinto se encuentra en Huelva, en el suroeste de España, y debe su nombre al color rojizo de sus aguas. Éstas están contaminadas con toda clase de metales y compuestos metálicos procedentes de un entorno rico en minerales, en especial hierro a una concentración de unos 20 g/l. Además su pH está entre 1,7 y 2,5 (cuanto más bajo es el pH más acidez se tiene, el pH neutro es pH=7), principalmente debido a la presencia de ácido sulfúrico. Es decir, es un entorno muy ácido y tóxico.
Los minerales de la región que “contaminan” el río Tinto se formaron en el fondo del mar hace entre 300 millones y 350 millones de años, en el Carbonífero, gracias a la actividad hidrotermal. Constituyen uno de los mayores depósitos piríticos del mundo.
El entorno del río Tinto se ha explotado para extraer minerales desde que hace unos 5000 años comenzaran a hacerlo tartesos e íberos. La explotación la continuaron fenicios y posteriormente los romanos, que acuñaron monedas con el oro y la plata procedente de allí. Una compañía británica empezó la explotación en el siglo XIX, principalmente para extraer cobre, pero también hierro y manganeso. La explotación de las minas de Río Tinto continuó hasta que la producción de cobre declinó en los ochenta, y la de plata y oro en los noventa. Cuando se dejó de explotar se planteó la recuperación del río eliminando su “contaminación”.
Los análisis preliminares, para sorpresa de muchos, en lugar de confirmar que el río estaba totalmente muerto, arrojaron que las aguas bullían de formas de vida extrañas. Así por ejemplo Acidithiobacillis ferrooxidan vivía de la oxidación del hierro contenido en las aguas. Pero la comunidad microbiana era mucho más compleja que eso, había tanto procariotas como eucariotas, y tanto productores primarios como consumidores.
Este ecosistema no soporta formas de vida pluricelular compleja (aunque se hayan observado ocasionalmente rotíferos y larvas) pero los eucariotas unicelulares son abundantes y más diversos que los procariotas. Los seres del río Tinto contradicen, por tanto, la teoría que afirma que los ambientes extremos deben estar dominados por eubacteria y arqueas, pues la presencia de eucariotas es, en este caso, muy importante.

En el ecosistema de río Tinto se puede encontrar a ejemplares como esta Euglena mutabilis. Foto: Linda Amaral-Zettler.

En la base de la pirámide están los eucariotas fotosintéticos y procariotas quimiolitotróficos. Ambos se encargan de producir la energía y los compuestos orgánicos que inician la cadena trófica. Sobre los primeros diremos que son algas unicelulares que utilizan clorofila y realizan la fotosíntesis, pero los segundos son quizás más interesantes.
Los organismos quimiolitotrofos que hay allí son autótrofos. Es decir, son capaces de obtener la energía necesaria para su supervivencia a partir de la materia inorgánica, en este caso de las propias rocas. Son, en general, seres aeróbicos y dependen del oxígeno atmosférico para oxidar los compuestos minerales. Oxidan, compuestos de hierro y azufre obteniendo energía en el proceso. Una de estas reacciones es la oxidación de ión ferroso (Fe2+) de la pirita a férrico (Fe3+). Como se extrae poca energía de esta reacción las bacterias tienen que procesar grandes cantidades de mineral.
Si un trozo hierro cae al río dura muy poco tiempo, como de hecho ha pasado con alguna vagoneta de la antigua explotación minera, que rápidamente es devorada por los microbios.

Microfotografías por epifluorescencia de bacterias presentes en el río Tinto. Foto: E. González-Toril, E. Llobet-Brossa, E. O. Casamayor, R. Amann y R. Amils.

Entre los microorganismos allí presentes se pueden citar a Acidithiobacillus sp., Leptospirillum ferrooxidans, Acidiphillium sp. o a Ferromicrobium sp. Pero los estudios morfológicos revelan la presencia de muchos eucariotas, incluyendo hongos, varias algas verdes, protistas ameboides, flagelados, diatomeas, levaduras y ciliados. Estudios basados en análisis genéticos demuestran incluso una mayor diversidad eucariótica que la observada con el microscopio. ¡Hay miles de especies distintas de microorganismos de todo tipo! El grado de biodiversidad del Tinto no ha sido descrito en ningún otro hábitat similar. Incluso hay casos de relaciones interespecíficas complejas, como simbiosis entre algas y hongos.

Diatomeas del río Tinto. Foto: Abnabel López Archilla.

Junto con procariotas quimiolitotroficos, los protistas fotosintéticos constituyen los otros productores primarios del río y añaden a sus aguas un tono verdoso. Cuando el observador se acerca a la orilla del río queda impresionado por el profundo color rojo y anaranjado, pero en su mayoría estos tonos corresponden a los precipitados de hierro que hay en el lecho del río o en las rocas y que son formados por los quiomiolitrotóficos. De hecho, son estos microorganismos los que forman estromatolitos a partir de los precipitados. El agua, en sí, no está tan roja y contiene un ligero tono verdoso. Aunque con ese pH hay que manejarla con cuidado, porque una salpicadura sobre la ropa deja una marca permanente. ¡Y no se le ocurra beberla!
Uno de los descubrimientos más curiosos es que el pH tan ácido es mantenido así precisamente por la propia comunidad microbiana. El río Tinto, por tanto, no estaría así debido a la contaminación producida por la actividad minera, sino que este ecosistema era así cientos de miles de años antes de que esta actividad comenzara. Es decir, es la vida la que ha modelado y transformado su medio para adecuarlo a sus necesidades, en lugar de adaptarse a él como sucede en otros ecosistemas ácidos.

Chlamydomonas es un alga flagelada. Foto: Linda Amaral-Zettler.

Podemos también considerar que el hierro, además de actuar como tampón para el mantenimiento de un pH constante, sirve como protector de la radiación y de la oxidación. En un hipotético sitio en donde no haya ozono que proteja del los rayos UV un sistema así puede ser un lugar acogedor para la vida. Conocemos un lugar que quizás pudo ser así: Marte.
Al considerar las importantes concentraciones de hierro presentes en Marte y las propiedades fisicoquímicas de este elemento se planteó el estudio del río Tinto como posible modelo de vida marciana primitiva. Acercarse al río Tinto sería como hacer un viaje hacia atrás en el tiempo y en el espacio a la superficie de un Marte de hace miles de millones de años, cuando allí había agua líquida sobre la superficie. Por eso la NASA ha investigado e investiga este ecosistema, y razón por la cual ahora sabemos mucho más de él. Uno de los programas de estudio que se hizo en este lugar se denominó precisamente MARTE (Mars Astrobiology Research and Technology Experiment). En el se ensayaron, además, futuras tecnologías de exploración marciana.

El robot Opportunity encontró jarositas en la zona de Marte sobre la que aterrizó. Este mineral está compuesto principalmente por sulfatos de hierro hidratados y aparece en zonas ricas en agua con bajo pH en donde haya esos compuestos. En la cabecera del río Tinto, en donde el pH puede ser inferior a 1, las jarositas son abundantes (no se forma por encima de un pH=3). Se cree que esa región de Marte en donde aterrizó esa sonda es el lecho fosilizado de un antiguo océano que posiblemente se extendía sobre las vastas planicies septentrionales de Marte. El río Tinto es, por tanto, el entorno terrestre más parecido a como podría haber sido Marte hace 4000 millones de años.
Pero aunque nunca haya habido vida en Marte (la más probable posibilidad) el río Tinto es importante porque podría ser clave para descubrir rutas metabólicas antiguas que ya no son utilizados aquí en la Tierra por los demás microorganismos que viven en condiciones menos extremas. El río es un modelo excelente de un mundo primitivo anóxico y rico en hierro, como era la Tierra hace miles de millones de años; así como también para un modelo en el que aparecen concentraciones de oxígeno crecientes, como precisamente ocurrió en la Tierra una vez que se inventó la fotosíntesis.
Y todo esto está a la vuelta de la esquina, en la provincia de Huelva. Merece la pena hacer una visita en un fin de semana. Ya sabe, es como viajar a Marte o a la Tierra primitiva, un mundo en el que sólo había microorganismos.

Referencias:
Vídeo sobre el tema.
Podcasts (inglés).
Vídeo “Río Tinto, Marte en la Tierra”
Fotos no acreditadas: NeoFronteras.

M49 es una galaxia elíptica situada en la constelación de Virgo. A través de un pequeño telescopio se muestra como un objeto difuso. Foto: Sloan Digital Sky Survey.

Es sencillo. Basta con salir al campo, a un lugar oscuro, una noche sin Luna; provistos sólo con nuestros ojos y la curiosidad innata que como seres humanos poseemos. Y mirar hacia el cielo. Es una banda enorme, que cruza el cielo de lado a lado. Los mayores la llaman el Camino de Santiago o Vía Láctea. Una vez que la vemos, mirando de reojo apreciamos que es muy grande. En algunas zonas es más brillante que en otras. A veces parece que tiene regiones más oscuras en su interior. Acabamos de asomarnos al abismo de un universo inimaginablemente enorme.

¿Qué son las galaxias?

Todas las estrellas que podemos ver a simple vista, varios miles desde un lugar sin contaminación lumínica, pertenecen a un mismo objeto que los astrónomos llamamos Galaxia o Vía Láctea. Este objeto alberga cerca de 200.000 millones de estrellas. A simple vista sólo distinguimos la diminuta punta de un iceberg inmenso. Y esto es sólo el principio. Actualmente creemos que el universo contiene al menos 100.000 millones de galaxias, la Vía Láctea es una de ellas.
Los grandes telescopios construidos a principios del siglo XX nos permitieron descubrir que, mirando en cualquier dirección, podemos observar agrupaciones gigantescas de estrellas, otras galaxias, similares a la nuestra. Aunque algunas se pueden contemplar a simple vista, como las Nubes de Magallanes -visibles desde el hemisferio sur de la Tierra- o la galaxia de Andrómeda -un objeto tenue pero fácil de observar si alguien nos dice dónde en la constelación de Andrómeda-, el resto son invisibles al ojo humano sin la ayuda de un instrumento óptico. Y no porque sean pequeñas, que muchas no lo son, sino porque la luz que nos llega de ellas es extremadamente débil.

¿Qué forma tienen las galaxias?

Algo que resultó muy sorprendente fue encontrar que no todas las galaxias eran iguales. En algunas de ellas se observa una concentración central de estrellas rojizas y viejas, rodeada a su vez de estrellas más azules y jóvenes que orbitan alrededor del centro en una estructura mucho más aplanada y extensa con forma de disco. En muchos casos las estrellas en estos discos se agrupan de manera que vistas desde fuera da la sensación de que las estrellas conforman unos brazos espirales que se arremolinan alrededor del centro. De ahí que a estas galaxias se las llame galaxias espirales. Nuestra Galaxia y la de Andrómeda son excelentes ejemplos de este tipo.

La galaxia de Andrómeda o M31 es la galaxia espiral más cercana a la nuestra, la Vía Láctea. Puede observarse a simple vista sin dificultad desde un lugar sin contaminación lumínica. Su tamaño aparente es grande, como se ve en la imagen en comparación con el tamaño de la Luna. Foto: Adam Block, NOAO, AURA, NSF. La Luna: Imagen de Jaime Izquierdo (UCM).

Pero también se encontró que hay galaxias aparentemente más aburridas, sin brazos espirales, en las que las estrellas son mayoritariamente rojizas y viejas. En estas galaxias las estrellas orbitan unas alrededor de las otras en todas direcciones, lo que da a dichas galaxias una forma esferoidal, como un balón de rugby. Por eso las llamamos galaxias elípticas. Hay incluso galaxias de forma irregular que no encajan en la clasificación de las espirales y las elípticas.

¿Qué sabemos de las galaxias?

Independientemente de su forma, cuando medimos su tamaño encontramos que algunas pueden ser mucho más grandes que otras. Por si esto fuera poco, hoy sabemos que las galaxias no sólo están formadas por estrellas. Pueden contener grandes cantidades de polvo y gas, parte del cual es fruto de la evolución y muerte, a veces violenta, de estrellas más antiguas. Con frecuencia este material es reutilizado para generar a su vez nuevas estrellas.
Tratamos de saber cómo se forman y evolucionan las galaxias, pero éstas son preguntas difíciles. Habitamos en una galaxia particular y no podemos ni siquiera acercarnos a la estrella más cercana al Sol dentro de la propia Vía Láctea. Ni soñar con hacerlo a otras galaxias. Somos los habitantes de una casa que se ven obligados a averiguar cómo son las otras casas sin salir de la nuestra.
Ahora sabemos que las galaxias pueden colisionar entre sí e incluso cambiar de aspecto, aunque en este proceso invierten decenas e incluso centenares de millones de años. Por fortuna no tenemos que esperar tanto. Tenemos miles de ejemplos. Son fotogramas estáticos y únicos de diferentes películas. Nuestra misión es reunir todos esos fotogramas para reconstruir la fascinante historia de la vida de las galaxias.

Las galaxias son ladrillos esenciales del universo

Tras el esfuerzo de varias décadas hemos conseguido catalogar las posiciones, brillos y formas de varios millones de galaxias. Así podemos afirmar que, en general, las galaxias no son objetos aislados. Muchas se distribuyen en un entramado de cúmulos y filamentos que pernean el volumen de todo el universo observable a gran escala. Por lo tanto, las galaxias son los ladrillos básicos del universo y las leyes de la naturaleza, su arquitecto.
Como la luz no viaja a una velocidad infinita, al observar las galaxias más lejanas estamos literalmente mirando hacia atrás en el tiempo, al origen del universo. De ahí nuestro interés en estudiarlas. No es tarea sencilla. Necesitamos los telescopios más grandes construidos por el hombre y apenas hemos empezado a hacerlo.
De la misma forma que en la Edad Media el Camino de Santiago celeste indicaba la ruta a seguir para acercarse a Finisterre -el fin de la Tierra o del mundo conocido-, el estudio detallado de las galaxias, y en particular el de la Vía Láctea, es el camino que debemos seguir para averiguar qué secretos esconde el universo que habitamos.

Nicolás Cardiel es doctor en Ciencias Físicas, fue postdoc en la Universidad de California en Santa Cruz y ha trabajado en el Observatorio hispano-alemán de Calar Alto. Es un gran divulgador de la temática astrofísica, colabora regularmente con el Planetario de Madrid y en medios de comunicación. En la actualidad es profesor titular en el Departamento de Astrofísica de la Universidad Complutense de Madrid.