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Catorce científicas e inventoras que quizás no conozcas

Por Mar Gulis

Si piensas en científicas o inventoras, ¿serías capaz de dar varios nombres? Sea cual sea tu respuesta, en este post vamos a descubrir a mujeres que han hecho historia por sus descubrimientos y avances científicos. Sin ellas, puede que no estuviésemos aquí, que no existiesen algunos de los objetos que nos rodean, que no contáramos con la atención sanitaria que recibimos o que no tomáramos ciertos alimentos.

La primera persona que vio un coronavirus al microscopio fue una mujer

Empecemos hablando de mujeres que hicieron grandes aportaciones en el ámbito de la salud. June Dalziel Hart (1930-2007), conocida como June Almeida, fue una viróloga escocesa, pionera en nuevos métodos de identificación y captación de imágenes de virus. Fue la primera persona en ver un coronavirus al microscopio. Con motivo de la pandemia de COVID-19, su nombre volvió a resonar, ya que investigadores chinos utilizaron sus técnicas para identificar el virus. Sin su trabajo, no hubiera sido posible una identificación tan temprana.

Por su parte, la genetista estadounidense Mary-Claire King (1946) identificó los genes responsables del cáncer de mama (BRCA1 y BRCA2) y aplicó la secuenciación de ADN para identificar a víctimas de violaciones de los derechos humanos. Y en su mismo país, la analista de datos de la NASA Valerie Thomas (1943) diseñó el transmisor de ilusión: un dispositivo óptico utilizado para la reproducción de imágenes de forma remota que emplea espejos parabólicos. Hoy, esta técnica se utiliza también en cirugía y en el cine 3D.

Si nos remontamos un poco en la historia, durante la Primera Guerra Mundial encontramos a la física rusa Alexandra Glagoleva-Arkadieva (1884-1945), que diseñó una instalación de rayos X para buscar restos de metal y balas en soldados heridos. Más tarde, su invención sería reutilizada para ayudar en partos.

Y un poco más atrás en el tiempo, tenemos a la médica neerlandesa Aletta Henriëtte Jacobs (1854-1929), que en 1881 realizó el primer estudio sistemático de la anticoncepción. Jacobs defendió los derechos reproductivos y sexuales de la mujer, y llegó a instalar el primer centro de planificación familiar de los Países Bajos para mujeres en situación de vulnerabilidad.

Del estudio de la caña de azúcar al agar-agar

En alimentación, la botánica Janaki Ammal (1897-1984) se centró en el estudio de la berenjena, hortaliza que le dio nombre entre sus colegas -Janaki Brengal-, y de la caña de azúcar. Fue la primera científica en cruzar esta planta con el maíz para conseguir variedades de alto rendimiento que pudieran cultivarse en su país, la India. Por su parte, la bioquímica Kamala Sohonie (1912-1998) investigó los efectos de las vitaminas y los valores nutritivos de las legumbres, el arroz y otros alimentos consumidos por los sectores más pobres del país. Además, fue la primera mujer india en recibir un doctorado en una disciplina científica.

¿Y qué sería la cocina actual sin el agar-agar? La microbiológa estadounidense Fannie Hesse (1850-1934) descubrió esta sustancia como agente gelificante de los medios de cultivo de microorganismos.

Mary Elizabeth Hallock-Greenewalt (1871-1950) ideó el órgano de color

Las máquinas llegaron para quedarse

Si hablamos de máquinas y de sus inventoras, también hay nombres para conservar en la memoria. ¿Has oído hablar del órgano de color? Fue ideado por la estadounidense de origen sirio Mary Elizabeth Hallock-Greenewalt (1871-1950) y lo llamó Sarabet. Este instrumento emitía luces de colores con intensidades y matices sincronizados con la música de un fonógrafo asociado, de un modo similar a cómo hacen ahora muchos dispositivos electrónicos. Hallock-Greenwalt también era pianista e inventó un tipo de música visual, que llamó Nourathar, de las palabras árabes nour (luz) y athar (esencia).

El lavavajillas es un electrodoméstico presente en muchas cocinas que comenzó a popularizarse en los años 50 de siglo XX. Josephine Cochrane (1839-1913), de Estados Unidos, fue la inventora de la primera máquina lavavajillas que resultó exitosa comercialmente. Eso sí, Hay que decir que estos primeros lavavajillas requerían gran cantidad de agua caliente y que las casas adaptaran su fontanería.

Josephine Cochrane (1839-1913) fue la inventora de la primera máquina lavavajillas que resultó exitosa comercialmente

Quienes trabajamos con ordenadores a diario utilizamos algún procesador de texto. Esto es gracias a la ingeniera informática estadounidense Evelyn Berezin (1925-2018), que en 1968 desarrolló la idea de un programa para almacenar y editar textos.

Y siguiendo con el almacenamiento de información, la inventora española Ángela Ruiz Robles (1895-1975) dio lugar a la Enciclopedia Mecánica, que podría considerarse el primer libro electrónico de la historia. Se trataba de un dispositivo en el que mediante pulsadores subían mecánicamente, o por aire comprimido, las diferentes lecciones; además, se podían aumentar de tamaño e incluso iluminar.

Cómo pensamos, nos sentimos o nos comportamos

El estudio de la mente humana también ha recibido importantes contribuciones de mujeres. Por ejemplo, la psicóloga estadounidense Mary Ainsworth (1913-1999) desarrolló la teoría del apego para explicar el vínculo entre niños y niñas y la primera figura, que actúa como cuidadora. La investigadora señaló la importancia de una relación sana para la salud emocional en la infancia por su impacto en la vida adulta.

Por su parte, la neurocientífica y psicóloga rusa Natalia Bekhtereva (1924-2008) desarrolló nuevos enfoques neurofisiológicos, como la medición de la actividad impulsiva de las neuronas humanas. Además, puso en marcha un método complejo para estudiar los mecanismos cerebrales del pensamiento, la memoria, las emociones y la creatividad.

Esta es solo una selección de mujeres que se han dedicado a la ciencia y la tecnología, pero la lista obviamente no termina aquí. A lo largo de la historia, ha habido numerosas científicas e inventoras, aunque sus nombres hayan quedado relegados a un segundo plano. Rescatarlas del olvido no solo contribuye a que las mujeres ocupen el lugar que se merecen en la historia de la ciencia, sino también a que cada vez haya más investigadoras y tecnólogas.

El vacío… o cómo un termo mantiene el café caliente

Por José Ángel Martín Gago y Mar Gulis (CSIC)*

Alguna vez en la vida, quien más quien menos se ha deleitado to­mando un café caliente en un entorno muy frío, remoto o en el que, por ejemplo, hay muy escasas posibilidades de poder encontrar una cafetería. El modo más habitual de conseguirlo es utilizando un simple y económico termo. Pero, ¿te has preguntado alguna vez por el mecanismo que hace posible este ‘milagro’?  Tiene que ver con el vacío. Aquí te lo explicamos.

Un termo consta de dos vasijas: una interior, en contacto con el líquido que queremos mantener a una temperatura dada; y otra exterior, en contacto con el ambiente y que generalmente hace de soporte del termo. La interior se sujeta por el cuello con la exterior a través de una mínima porción de material y dejan­do un pequeño espacio, vacío de aire, entre ambas vasijas. De esta forma, el termo aísla el espacio interior, donde nuestro café se mantiene a 40 °C, del exterior, que puede estar a 4 °C.

Si el recipiente que contiene el café estuviese en contacto directo con el ambiente, en po­cos minutos el café adquiriría la temperatura del entorno y nos lo tomaríamos frío. En cambio, si vaciamos de aire el espacio entre las dos vasijas, conseguimos aislarlas térmi­camente. Esto lo explica la teoría cinética de gases: la transferen­cia de calor se debe básicamente al intercambio de energía entre las moléculas más calientes y las más frías cuando cho­can entre sí. Con esta cámara de vacío intermedia se consigue que la conductividad térmica entre ambos recipientes sea prác­ticamente nula. Es decir, sin moléculas de aire que transfieran el calor, la vasija interior permanecerá aislada y, por tanto, no variará su temperatura.

Curiosamente, este desarrollo no es tan reciente como se podría supo­ner. El primero en realizarlo fue el físico escocés James Dewar en 1892. De ahí que estos recipientes que proporcionan aislamiento térmico se conozcan como Dewar o vasos Dewar.

Un dato muy ilustrativo de la eficacia de este proceso es que, si el vacío estuviese en el rango del ultra alto vacío (con presiones parecidas a las que puede haber en el espacio interplanetario) y el contacto entre ambos recipientes fuese inexis­tente o mínimo, se podría mantener el café caliente más de diez años. Sin embargo, en el caso de un termo di­señado para líquidos o alimentos, el vacío intermedio corres­ponde a lo que llamamos bajo vacío (la presión es poco menor de la atmosférica), lo que ocasiona que las moléculas de aire pongan en contacto ambas superficies, y nuestro café acabe enfriándose.

Criogenia: del termo de café al transporte del nitrógeno líquido

Sin embargo, para muchísimas aplicaciones tecnológicas se utiliza el nitrógeno o el helio líquido, elementos que deben mantenerse a temperaturas muy bajas y se transportan en recipientes metálicos de cientos de litros. La diferencia térmica entre las paredes interiores y ex­teriores en estos casos es muy grande (más de 200 °C). Si utilizáramos un mecanismo como el de un termo normal, el nitrógeno o el helio líquido se sublimarían fácilmente y pasarían de líquido a gas. Para evi­tarlo, es necesario tener alto vacío entre ambas superficies (presiones menores de un millón de veces la presión atmosférica, o menores de 10-6 milibares de presión). Cuando esto se logra, los tanques o recipientes tipo Dewar que transportan estas sustancias pueden conservar y almacenar nitrógeno líquido durante varias semanas a -196 °C.

El uso de temperaturas criogénicas es mucho más extenso de lo que podríamos imaginar. En biología, bioquímica o medicina la criogenia es muy importante para la conservación de célu­las y cultivos, como el esperma y los óvulos; medicamentos, como algunas vacunas; o para tratar algunos alimentos. También en pruebas de diagnóstico, como la resonancia magnética nuclear. Desde el punto de vista de la tecnología, muchos aparatos de inves­tigación, como los detectores de radiación o los imanes supercon­ductores, necesitan nitrógeno o helio líquido para funcionar. Por tanto, de manera indirecta, el vacío ayuda a conservar y transportar estas sustancias criogénicas y hace posible es­tas tecnologías en nuestro día a día.

*José Ángel Martín Gago es investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) y autor del libro de divulgación ¿Qué Sabemos de? El vacío (CSIC-Catarata).

 

De los test COVID al tratamiento del cáncer: la revolución de la nanomedicina

Por Fernando Herranz* (CSIC) y Mar Gulis

Un amigo mío [Albert R. Hibbs] comentaba, aunque sea una idea loca, lo interesante que sería en cirugía si el paciente se pudiera tragar al cirujano. Pones al cirujano mecánico en los vasos sanguíneos y se dirige al corazón “mirando” alrededor […]. Esa máquina encuentra qué válvula es la defectuosa, saca el cuchillo y la corta. Otras máquinas podrían incorporarse en el cuerpo de forma permanente para asistir en el funcionamiento de algún órgano defectuoso.

Este es un extracto de la famosa charla que el físico teórico Richard Feynman dio en 1959 en la reunión anual de la American Physics Society. En esa intervención, considerada como el origen de la nanotecnología, el científico y su colega Hibbs se anticiparon a muchos de los conceptos y desarrollos que hoy son una realidad, como el uso de nanomateriales para mejorar el diagnóstico y el tratamiento de una patología.

Treinta años después de la charla de Feynman, en la década de los 90, la investigación en nanomedicina comenzó a crecer de forma sistemática y, a partir del año 2000, experimentó una auténtica explosión. Pasadas poco más de dos décadas, la comunidad científica ha generado un catálogo de nanomateriales con aplicaciones para problemas biomédicos tan amplio como sorprendente. Los test para detectar en casa enfermedades como la COVID-19, o los eficientes mensajeros que, dentro de nuestro organismo, entregan en tiempo y forma un fármaco allí donde se necesita, o incluso tratamientos de ciertas patologías son solo algunos de los muchos logros de la nanotecnología aplicada a la medicina.

El nanomaterial más empleado en los kits para la COVID-19 son las nanopartículas de oro. / Jernej Furman

Lo más importante de un nanomaterial es el tamaño porque, a medida que aumenta o disminuye, sus propiedades ópticas, magnéticas o eléctricas, entre otras, pueden ser completamente distintas. Por ejemplo, es posible obtener toda una gama de colores fluorescentes usando un mismo material, con idéntica composición química, variando únicamente su tamaño. A veces, una mínima diferencia de un nanómetro hace que la luz emitida por el nanomaterial cambie. Las aplicaciones de una propiedad como esta son enormes en ámbitos como el diagnóstico de una enfermedad.

Nanomedicina para saber qué nos pasa

Una de las aplicaciones más importantes de las nanopartículas son los test de diagnóstico. En el caso del diagnóstico in vitro, cuando la muestra sale del paciente y se aplica a un sistema de análisis, el nanomaterial más empleado son las nanopartículas de oro, presentes tanto en los test de embarazo como en los populares kits para la COVID-19.

De hecho, gracias a los nanomateriales, durante la pandemia se consiguió obtener en tiempo récord varias versiones de kits suficientemente sensibles y con bajos costes de producción. Y hoy ya se pueden comprar test que emplean nanopartículas de oro y que, en una sola medida, pueden detectar la presencia del SARS-CoV2 y de los virus de la gripe A y la gripe B.

Cuando se quiere estudiar el interior del paciente para sacar una prueba in vivo se utiliza la imagen molecular. Para realizar estos ensayos se utilizan diferentes técnicas, como la imagen por resonancia magnética (MRI) o la tomografía por emisión de positrones (PET). La lista de potenciales ventajas de las nanopartículas en este ámbito es muy larga, porque para cada modalidad de imagen existe al menos un tipo de nanopartícula que se puede diseñar con un tamaño ‘a la carta’ y mejorar así el diagnóstico, o reducir la toxicidad de las sustancias inyectadas al paciente. Hay materiales que directamente funcionan como un código de barras hecho a base de nanopartículas, ya que a cada enfermedad le corresponde un perfil de fluorescencia único.

Nanopartículas de oro de distintos colores debido a su distinto tamaño. / Fernando Herranz

Transportistas de fármacos y nanopartículas terapéuticas

Desde el origen de la nanomedicina, las nanopartículas se han empleado como eficientes sistemas de transporte de fármacos. Aquí sucede lo mismo que en otros campos: la variabilidad de nanomateriales es enorme. Su misión es mejorar el funcionamiento in vivo, la seguridad o la estabilidad de un ingrediente farmacéutico activo. Para cumplir esta función, la nanomedicina ya tiene una notable presencia en oncología y hematología. Y después del éxito de las vacunas de la COVID-19, las de ARNm (ARN mensajero) también están creciendo rápidamente.

Hasta ahora, la nanomedicina ha ayudado a detectar de forma más rápida y precisa una patología y ha servido de apoyo fundamental para la liberación de medicamentos en nuestro interior. Pero, ¿y si las nanopartículas también pudieran curarnos? ¿Y si tuvieran efecto terapéutico? Esto no es ciencia ficción. Algunas nanopartículas ya se encuentran en ensayos clínicos de nuevos tratamientos anticancerígenos. En esta línea, existe una técnica denominada hipertemia magnética que trata de matar las células cancerígenas aplicando calor. Para conseguir que este llegue principalmente a las células cancerosas y no a las sanas se emplean nanopartículas magnéticas, principalmente de óxido de hierro. Si situamos nanopartículas magnéticas dentro de un campo magnético se alinearán en el sentido de dicho campo. Si ahora cambiamos el sentido, las nanopartículas girarán con él. Si ese giro se hace de forma continua y rápida, empleando un campo magnético alternante, el giro generará calor en la zona donde las nanopartículas están acumuladas. Este tipo de tratamiento parece prometedor para el cáncer de páncreas (ya se están realizando ensayos en España) y también podría ser eficaz en el cáncer de próstata.

El flujo de artículos científicos y de aplicaciones de la medicina no para de crecer, así que el futuro en este ámbito tiene buen pronóstico. Los retos para la comunidad científica experta en nanomateriales residen en ir de la mano de los profesionales clínicos. También es necesario fomentar la sencillez de los nanomateriales, porque muchas veces las personas que trabajamos en química, tentadas de demostrar la complejidad que pueden alcanzar estos materiales, construimos sistemas con muchos más componentes de los necesarios, y esto puede ser un escollo para las agencias evaluadoras de nuevos fármacos.

* Fernando Herranz es investigador del CSIC en el Instituto de Química Médica (IQM-CSIC) y autor del libro La nanomedicina (CSIC-Catarata).

¿Por qué tú y yo percibimos olores diferentes?

Por Laura López-Mascaraque* y Mar Gulis (CSIC)

¿Por qué cuando olemos algo, hay a quienes les encanta y a quienes, sin embargo, les produce rechazo? Es importante considerar la variabilidad individual que puede existir en la percepción olfativa debido a diferencias o mutaciones en los genes que codifican los olores. Ninguna persona huele igual.

Los seres humanos tenemos alrededor de 1.000 genes que codifican los receptores olfativos, aunque solo 400 son funcionales. Se conocen como proteínas receptoras olfativas que, de alguna manera, trabajan juntas para detectar una gran variedad de olores. El patrón de activación de estos 400 receptores codifica tanto la intensidad de un olor como la calidad (por ejemplo, si huele a rosa o limón) de los millones, incluso billones, de olores diferentes que representan todo lo que olemos. La amplia variabilidad en los receptores olfativos influye en la percepción del olor humano aproximadamente en un 30%. Esta variación sustancial se refleja a su vez en la variabilidad de cómo cada persona percibe los olores. Un pequeño cambio en un solo receptor olfativo es suficiente para afectar la percepción del olor. Esto influye en cómo una persona lo percibe, y provoca respuestas hedónicas muy dispares: «me encanta» o «lo odio».

Variaciones en el gen OR6A2 hacen que el sabor del cilantro sea algo parecido al jabón para algunas personas

Y si hay un alimento que genera tanto amor como rechazo, ese es el cilantro. En este caso, variaciones en el gen OR6A2 hacen que su sabor sea algo parecido al jabón para algunas personas mientras que otras lo definen como verde y cítrico. Alteraciones en el gen OR2M7 son responsables de detectar el fuerte olor de la orina al comer espárragos. O hay quienes no detectan el olor a violeta, relacionado con la variación en el gen β-ionona. Dos sustituciones de aminoácidos en el gen OR7D4 provocan que la androsterona, presente en la carne de cerdos machos, sea indetectable para algunas personas, otros lo relacionan con olor a orina y sudor, mientras que hay quienes la describen como un olor dulce o floral. A lo largo de nuestra vida se puedan activar o desactivar ciertos genes que codifican para unos receptores olfativos específicos, lo que podría provocar cambios en nuestro sentido del olfato. Esto podría explicar el por qué un olor determinado lo percibimos de forma diferente a lo largo de los años.

El sabor: olfato y gusto

Hasta ahora hemos hablado del olfato, pero el sabor es la combinación de olfato y gusto: el olor en la nariz y el gusto en la lengua. Sin embargo, el gusto está limitado a lo dulce, amargo, salado, ácido y al umami (sabroso en japonés, uno de los sabores básicos junto con los anteriores). Mientras que es el olor el que contribuye casi en un 80% al sabor. Cada receptor gustativo, situado en las papilas gustativas en la lengua, se especializa en la detección de uno de los cinco tipos, aunque todas las papilas contienen los cinco receptores. En el gusto también influye la genética. El término “supergustador” o “supercatador” se aplica a aquellas personas muy sensibles al gusto amargo, debido a polimorfismos en el gen TAS2R38. También existen determinadas sustancias que son transformadoras del sabor. Por ejemplo, la miraculina, una proteína que se encuentra en una baya roja (Synsepalum dulcificum), obstaculiza las papilas gustativas. Así impide que la lengua perciba los sabores ácidos y amargos, aunque intensifica la capsaicina (compuesto químico que aporta una sensación picante).

Una proteína de la baya roja Synsepalum dulcificum obstaculiza las papilas gustativas

Y no podemos olvidar que en la experiencia de saborear también entra en juego el tacto. Percibimos texturas suaves, más duras, crujientes… Al masticar, el nervio trigémino detecta la temperatura, la sensación picante o un sabor mentolado, y transmite la información sensorial al cerebro. Pero esto mejor lo dejamos para otro post.

*Laura López-Mascaraque es investigadora en el Instituto Cajal del CSIC.

Diez libros de divulgación para una Navidad de ciencia

Por Mar Gulis (CSIC)

Seguro que a estas alturas la lista de regalos y la de cosas que debes meter en la maleta navideña rondan tu cabeza o están apuntadas en algún cuaderno de notas. Te proponemos diez títulos de divulgación de la colección ¿Qué sabemos de? editada por el CSIC y Catarata para que estas fiestas puedas disfrutar y regalar lecturas sobre la ciencia y la tecnología que nos rodean.

Comenzamos con robots. Este término apareció por primera vez en una obra de teatro. El dramaturgo checo Karel Capek escribió en 1920 Robots Universales Rossum, RUR, una pieza en la que la compañía RUR fabrica replicantes de seres humanos con el fin de generar mano de obra barata y sumisa. Cuatro décadas más tarde se fundó en Estados Unidos la primera compañía de robótica, que instaló el primer robot industrial en una fábrica de General Motors. Ahora, la robótica interviene en múltiples ámbitos de nuestra vida y los robots se han convertido en sistemas móviles autónomos capaces de desenvolverse por sí mismos en diferentes entornos. “Nos encontramos en la era de los robots al servicio del ser humano, por eso es importante entender cómo funcionan y saber qué podemos esperar de ellos”, afirma la investigadora del CSIC Elena García Armada. La experta en robótica y creadora del primer exoesqueleto pediátrico ha escrito Los robots y sus capacidades (CSIC-Catarata), un texto que explica la morfología, los componentes y las habilidades de estos ingenios. Además, la publicación responde a cuestiones como si los robots son realmente inteligentes o si los seres humanos estamos preparados para confiar en ellos.

 

¡Atención: ultraprocesados!

Bollería, refrescos, roscones y un sinfín de dulces navideños industriales llenan las estanterías de cualquier supermercado ocupando más espacio que alimentos frescos como frutas, verduras, carne o pescado. En el último medio siglo hemos visto un crecimiento explosivo en la fabricación y el consumo de alimentos ultraprocesados. Estos productos que parecen llamarnos a gritos desde los lineales de las tiendas alimentación pueden tener consecuencias negativas para nuestra salud si abusamos de su consumo. ¿Cuál es la evidencia científica al respecto? ¿Qué tienen esas galletas o esas salchichas que no podemos parar de comer? Javier Sánchez Perona, investigador del CSIC en el Instituto de la Grasa, responde a estas cuestiones en el libro Los alimentos ultraprocesados (CSIC-Catarata). El autor explica la composición de estos productos, cómo llegaron a nuestra mesa, qué relación tienen con las altas tasas de sobrepeso y obesidad de la población adulta e infantil y qué medidas públicas e individuales se pueden adoptar para reducir su consumo.

El complejo mundo de las vacunas

En 1796, Edward Jenner, un médico rural que trabajaba en el sur de Inglaterra, descubrió que las pústulas de la viruela de las vacas podían proteger a los humanos de la viruela. En aquellos momentos no se sabía lo que era un virus ni cómo el sistema inmunitario nos protegía de los agentes infecciosos, pero ese fue el comienzo del desarrollo de la primera vacuna. A partir de aquí se inicia una historia épica de investigación, esfuerzo y perseverancia basada en el trabajo de la comunidad científica para combatir microorganismos causantes de enfermedades infecciosas; una historia que ya ha alcanzado grandes logros, pero que aún tiene muchos retos en el horizonte. Las investigadoras del CSIC Mercedes Jiménez, Nuria E. Campillo y Matilde Cañelles dan cuenta de este proceso en constante evolución y condensan en el libro Las vacunas (CSIC-Catarata) el conocimiento que existe sobre el método preventivo más eficaz contra enfermedades presentes en la actualidad.

Riadas, robos o ciberataques: ¿cómo gestionar el riesgo?

Los riesgos son parte de nuestra vida. Una epidemia, un robo en nuestro domicilio, un incendio forestal o un ciberataque representan algunas de las amenazas a las que las sociedades modernas deben hacer frente. Los investigadores del CSIC David Ríos y Roi Naveiro presentan en el libro Análisis de riesgos distintas metodologías para abordar el análisis y la gestión de estos eventos adversos. Se trata de una disciplina poco conocida, pero imprescindible en la actualidad. “Existe una inadecuada gestión de riesgos tanto a nivel individual como social, lo que se agrava por la falta de formación sólida en probabilidad y estadística en la mayoría de la población. Nuestro texto explica de forma sencilla los ingredientes fundamentales de este ámbito de estudio y las herramientas básicas que existen para desarrollarlo”, comentan los autores.

Hay un enorme potencial del análisis de riesgo aplicado al ámbito social para beneficio de administraciones y organizaciones no gubernamentales. / CSIC-Catarata

La salud de nuestro planeta

“La Tierra necesita un tratamiento médico que revierta sus problemas y los seres humanos, que somos los pacientes, también tenemos que hacer de médicos”. Con este contundente mensaje comienza el texto que han escrito los investigadores Fernando Valladares y Adrián Escudero junto con la periodista especializada en medioambiente Xiomara Cantera. La salud planetaria (CSIC-Catarata) no es un libro más sobre ecología. Es una mirada al pasado y al presente del lugar donde habitamos que explica cómo hemos llegado a una situación cercana al colapso y que propone argumentos y estrategias para cambiar esta deriva, poniendo en el centro el medioambiente y la idea de que solo existe una única salud global, que incluye a todos los organismos.

La contaminación del aire reduce la esperanza de vida a nivel mundial en una escala mayor que el sida. / CSIC-Catarata

¿Para qué tantas luces?

Miremos hacia donde miremos, en estas fechas nos acompañan cientos, miles de bombillas de todos los colores. Una luminosidad, a veces cegadora, que no tiene buenas consecuencias para nosotros, ni para nuestros ecosistemas. La luz artificial ha supuesto un salto exponencial en el desarrollo y bienestar de la sociedad, pero su uso abusivo ha convertido un elemento de progreso en una amenaza. De hecho, el 80% de los habitantes del planeta vive bajo cielos contaminados y un tercio de la población mundial no puede ver la Vía Láctea.

Alicia Pelegrina, integrante de la Oficina de Calidad del Cielo del Instituto de Astrofísica de Andalucía del CSIC, explica en La contaminación lumínica (CSIC-Catarata) las causas de este fenómeno y alerta sobre sus efectos. “Asociamos luz con riqueza, alegría y seguridad, pero la utilización inadecuada de la iluminación artificial se ha convertido en un grave problema ambiental. Es un tipo de contaminación que no duele, no se oye, ni se huele. No la percibimos como un problema, pero el exceso de luz es responsable de la mortalidad masiva de algunas aves, desequilibra los ecosistemas, supone un elemento clave en la desaparición de los insectos y provoca alteraciones en nuestro organismo”, declara la autora.

 El exceso de luz es responsable de la mortalidad masiva de algunas aves, es un factor clave en la desaparición de insectos y provoca alteraciones en nuestro organismo. / CSIC-Catarata

El origen de Homo sapiens

En 1758 Carlos Linneo asignó a los seres humanos el nombre científico Homo sapiens. Con esta denominación nos otorgó un lugar como especie dentro del reino de los animales, que aún hoy sigue vigente. Ahora bien, ¿cómo podemos definir nuestra especie? ¿Dónde y cuándo empieza a existir el Homo sapiens y dónde y cuándo acaban los representantes de otras especies humanas próximas? ¿Por qué esta especie ha perdurado hasta nuestros días frente a otras del género Homo? La comunidad científica ha tratado de dar respuesta a estas cuestiones desde hace cientos de años y, en la actualidad, siguen ocupando a equipos de investigación de todo el mundo.

El director del grupo de paleoantropología del Museo Nacional de Ciencias Naturales del CSIC Antonio Rosas ha escrito Origen y evolución de ‘Homo sapiens’ (CSIC-Catarata). La publicación recoge las diferentes teorías que tratan de acotar qué nos hace humanos. “Las recientes investigaciones en arqueología, paleoantropología y genética han cambiado la manera de entender el devenir evolutivo de nuestra especie. La irrupción de la paleogenómica, por ejemplo, ha permitido el estudio del ADN antiguo y ha hecho que se tambaleen algunos de los modelos más sólidos”, afirma el autor.

Los nuevos datos aportados en arqueología, paleoantropología y genética ponen en entredicho el modelo vigente de un origen africano relativamente reciente y muy localizado geográficamente / CSIC-Catarata

Física para entender el mundo

La física cuántica y la relatividad son los dos pilares de la física moderna y, por tanto, del pensamiento humano. Extienden nuestro conocimiento de la naturaleza, nuestra capacidad para predecirla y explicarla, y para producir nuevas tecnologías, a terrenos que van más allá de lo que podemos percibir y experimentar con nuestros sentidos, incluido el “sentido común”. El investigador y creador del blog de divulgación Cuantos completos Carlos Sabín hace una nueva entrega para continuar contando de forma accesible, y con ciertas dosis de humor, la física. En esta ocasión, Sabín aborda la teoría cuántica de campos, con la que se construye el modelo estándar de las partículas elementales, es decir, la teoría que explica el comportamiento de la naturaleza en el nivel más fundamental que nos es accesible. El libro se titula Física cuántica y relativista (CSIC-Catarata).

¿Quién vive en una cucharada de agua de mar?

Virus, bacterias, organismos flagelados unicelulares, microalgas y pequeños crustáceos. Todos estos seres vivos caben en apenas una cucharada de agua de mar y forman parte del plancton, un conjunto de microorganismos animales y vegetales sin los cuales la vida en la Tierra no sería posible. El investigador del Instituto de Ciencias del Mar del CSIC Albert Calbet presenta este formidable y diverso ‘equipo acuático’ invisible al ojo humano, pero responsable de la producción de una buena parte del oxígeno del planeta, del pescado que consumimos y precursor de combustibles fósiles como el petróleo. El plancton y la redes tróficas marinas (CSIC-Catarata) recorre el medio marino y explica algunos de los fenómenos más importantes que suceden en su interior, como la bomba biológica, el papel de bacterias o la función de los copépodos, unos crustáceos acuáticos más abundantes que los insectos (hay unas 12.000 especies descritas) imprescindibles para las redes tróficas marinas.

Los copépodos son una subclase de crustáceos acuáticos presentes en casi todos los mares y océanos. Son más abundantes que los insectos y constituyen la base de la alimentación de los peces / Albert Calbet

Más allá de una taza de café

El 90% de la cereza del café, el fruto de donde salen los granos para preparar la popular bebida, se desecha antes de llegar a la taza que desayunamos cada mañana. La industria cafetera aporta importantes beneficios, pero también genera una gran cantidad de desechos. Las investigadoras del Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación del CSIC María Dolores del Castillo y Amaia Iriondo firman El café (CSIC-Catarata), un texto que recorre el camino desde las plantaciones de cafetales hasta la mesa del consumidor, explica los beneficios de esta bebida introducida en el siglo XVII por los venecianos y, sobre todo, describe los posibles usos, algunos ya introducidos en el mercado, que pueden tener los subproductos resultantes de la fabricación del café para que este sea más sostenible. Cosmética, alimentación animal, agricultura o incluso joyería y materiales de construcción son varias de las aplicaciones que tiene la cáscara del café, con alto contenido en fibra, y propiedades antioxidantes.

Si aún no te has decidido por un título, puedes empezar oyendo a sus autores en el pódcast Ciencia para leer. La ciencia también se escucha, y, mientras preparas esa maleta navideña, puedes conocer un poco más de todos estos temas que forman parte de nuestro día a día.

Mendeléiev, Penrose o Meitner: 6 casos de inspiración científica súbita

Por Pedro Meseguer (CSIC)*

A menudo creemos que, con la formación adecuada, estudiar en profundidad un problema es suficiente para atacarlo con probabilidades de éxito. Analizamos su historia, el contexto, las cuestiones cercanas, sus formulaciones y métodos de solución, etcétera. Y si se resiste profundizamos más. Insistimos hasta que encontramos la solución al problema que nos habíamos planteado. Pero, a veces, esto no basta y nos estrellamos contra un muro que parece infranqueable. En esas ocasiones, no es infrecuente experimentar el siguiente hecho singular: cuando nos damos un respiro o dejamos el problema a un lado, como por arte de magia, la solución aparece nítida en nuestra mente. ¿Qué ha sucedido? Se trata de la llamada inspiración súbita.

Una experiencia común

En ciencia, estas experiencias no son desconocidas. Hay diversas anécdotas sobre cómo la solución de un problema ha sido revelada a la persona que lo investigaba sin aparente esfuerzo por su parte, bien en el periodo de vigilia o bien en sueños. A continuación, detallamos seis ejemplos de inspiración súbita protagonizados por personajes relevantes de la historia de la ciencia.

William Rowan Hamilton, el matemático de cuyo nombre proviene el término “hamiltoniano”, halló la multiplicación de los cuaterniones de forma súbita, mientras se dirigía con su mujer a una sesión de la Royal Irish Academy dando un paseo a lo largo del Royal Canal, en 1843. El impacto de la idea fue muy intenso: lo describió como “un circuito eléctrico que se cierra”. Al no disponer de pluma ni papel, marcó con su navaja la fórmula de la operación en una piedra del puente de Brougham, por el que circulaba en ese momento.

August Kekulé, uno de los padres de la química orgánica, descubrió la estructura de anillo del benceno tras soñar con una serpiente que se mordía la cola. Se cree que sucedió en 1862. La composición química de este elemento se conocía, pero no su disposición en el espacio. Antes de formarse en química, Kekulé estudió arquitectura y era un delineante competente, por lo que se puede suponer que poseía una buena imaginación espacial.

Dmitri Mendeléiev, el creador de la tabla periódica, era catedrático en San Petersburgo, en 1869. Tuvo un sueño en el que vio “una tabla en la que todos los elementos encajaban en su lugar”. “Al despertar, tomé nota de todo”, declaró. Y así nació la clasificación de los elementos químicos.

Mendeléiev, el creador de la tabla periódica, tuvo un sueño en el que vio “una tabla en la que todos los elementos encajaban en su lugar”. / Imagen: Studio4rt – Freepik

Henri Poincaré, el gran matemático y físico teórico francés, fue profesor en la universidad de Caen, en febrero de 1881. Llevaba trabajando varios días sobre una cuestión que se le resistía. Frustrado, decidió tomarse un descanso y se unió a una expedición geológica. Al subir al autobús, la solución del problema —un importante descubrimiento sobre funciones fuchsianas— apareció clara en su mente, acompañada de la certeza de su validez.

Lise Meitner, física responsable de la fisión nuclear, huyó en 1938 de Berlín por su origen judío. Su antiguo jefe, Otto Hahn, bombardeó átomos de uranio con neutrinos, esperando obtener un elemento más pesado, pero sucedió al revés, obtuvo elementos más ligeros. Le preguntó a Lise por carta, y ella le contestó con la posibilidad de que el átomo se hubiera partido. Tras enviar su respuesta, Lise salió a dar un paseo por el bosque. De pronto sacó un papel del bolsillo y comenzó a hacer cálculos. Comprobó que la energía generada se correspondía con el defecto de masa observado, a través de la ecuación de Einstein E=mc2. Y así descubrió la fisión nuclear; aunque no obtuvo el reconocimiento correspondiente. A pesar de que ella proporcionó la explicación, Otto Hahn no incluyó su nombre entre las personas firmantes del artículo que lo describía, y recibió en solitario el Premio Nobel de Química en 1944.

Roger Penrose, que recibió el Premio Nobel de Física del año 2020, tuvo una experiencia singular. En 1964, un colega estadounidense lo visitó en Londres. Durante un paseo, y al cruzar la calle, a Penrose le vino la solución al problema en el que trabajaba en esa época. La conversación siguió al otro lado de la calle y ocultó la idea, pero no su alegría. Cuando el visitante se marchó, Penrose buscó la causa de su júbilo, y volvió a encontrar la idea que había tenido al cruzar la calle.

Las tres fases de la inspiración

Grandes investigadores e investigadoras se han interesado por los aspectos psicológicos del descubrimiento científico, en particular, del matemático. Han escrito obras de títulos en ocasiones autoexplicativos: Ciencia y Método, de Poincaré, La psicología de la invención en el campo matemático, de Hadamard, La nueva mente del emperador, de Penrose.

A partir de estos análisis, destacaría tres fases sobre la iluminación o inspiración súbita. Primero, hay una etapa de trabajo intenso sobre el problema en cuestión, sin que se produzcan resultados; allí es donde se realiza una labor profunda en el inconsciente. En segundo lugar, hay un periodo de relax, durante un paseo o un viaje, a veces en un sueño, donde la mente consciente está ocupada en ‘otra cosa’ y espontáneamente surge la iluminación o inspiración súbita. Por último, una nueva etapa de trabajo consciente, donde se verifica la validez de esa iluminación. Aunque la inspiración súbita haya sido acompañada de la certeza de su corrección, es un paso muy necesario para formalizar sus resultados.

En todas estas historias, se vislumbra que los procesos mentales humanos de la inspiración súbita comparten una naturaleza común y siguen circuitos similares. Estas vivencias refuerzan la utilidad del descanso para alcanzar soluciones creativas a problemas complejos. Evidentemente la mente consciente se ha de enfocar en ellos, pero solo concentra una parte del esfuerzo. La otra radica en la mente inconsciente, con unos ritmos internos que se han de respetar para que rinda sus frutos y nos permita avanzar en la comprensión del mundo.

 

*Pedro Meseguer es investigador en el Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial del CSIC.

¿Puedes ver a Galileo en esta Inmaculada de Rubens?

Por Montserrat Villar (CSIC)*

Durante dos mil años, la Luna se consideró un cuerpo perfecto. A principios del siglo XVII se descubrió lo contrario: que en ella había valles y montañas, como en la Tierra, y se confirmó que nuestro ‘corrupto’ planeta era capaz de iluminarla. Estos descubrimientos no solo impactaron en la astronomía, la filosofía y la doctrina de la Iglesia; también lo hicieron en las representaciones artísticas de la época.

La Inmaculada Concepción de Pedro Pablo Rubens resulta una obra fascinante en este sentido. Pintada entre 1628 y 1629, y expuesta en el Museo Nacional del Prado, es uno de los primeros cuadros en los que la Luna se representa como la mostró el telescopio: imperfecta y opaca, en contradicción con la idea de la pureza lunar defendida desde los tiempos de Aristóteles.

‘La Inmaculada Concepción’, Pedro Pablo Rubens (1628-1629). Museo Nacional del Prado.

‘La Inmaculada Concepción’, Pedro Pablo Rubens (1628-1629). Museo Nacional del Prado.

Galileo versus Aristóteles

En los albores del siglo XVII, la naturaleza y la composición de la Luna seguían sin dilucidarse. Fieles a una tradición de casi 2000 años de antigüedad, muchos mantenían que nuestro satélite era una esfera perfecta, hecha de una sustancia cristalina o vaporosa, reflectante o transparente. Eran ideas heredadas de Aristóteles, que en el siglo IV a.C. había dividido el cosmos en el mundo celestial o supralunar, donde todo era puro e inmutable, y el mundo sublunar, el de la Tierra y el ser humano, sometido a lo corrupto y cambiante. La Luna, habitante del ámbito celeste, se consideraba perfecta, al igual que los demás astros.

En el otro lado estaban quienes proponían que la Luna era un cuerpo sucio y áspero. Así lo mostraban las observaciones realizadas por Galileo Galilei a partir de 1609, para las que utilizó el recién inventado telescopio. El astrónomo descubrió que la Luna tenía relieve, al igual que la Tierra.

El misterio de la luz cenicienta

Había otra pieza que no encajaba en el rompecabezas lunar, y que separaba aún más las posturas. En días próximos al novilunio, cuando nuestro satélite tiene el aspecto de un delgado arco luminoso, se aprecia una luz débil de color grisáceo en la parte oscura. Es la llamada luz cenicienta. Para explicarla, quienes defendían la pureza lunar habían planteado que la luz de Venus o de las estrellas fijas iluminaba débilmente la zona sombría de nuestro satélite. O que quizás este emitía su propia luz. Alternativamente, la explicación también se hacía recaer en la luz del Sol, que en parte se reflejaba y en parte atravesaba la esfera semitransparente de la Luna.

Como antes hizo Leonardo da Vinci (1452-1519), en los primeros años del siglo XVII Kepler y Galileo defendieron la idea rompedora (y correcta) de que la luz cenicienta se producía porque la Tierra iluminaba la esfera sólida y opaca de la Luna con los rayos solares que reflejaba hacia ella. Es decir, de la misma manera que la Luna ilumina nuestras noches con la luz que refleja del Sol, así hace la Tierra con la Luna.

Las consecuencias de este planteamiento eran profundas y polémicas. ¿Cómo podía un cuerpo corrupto iluminar un astro perfecto? Esto implicaba que hay fenómenos del mundo celestial que son el efecto de lo que ocurre en el ámbito terrestre. De ser así, aquella división tradicional del cosmos debía descartarse.

Inmaculadas para frenar el protestantismo

Mientras se producía este debate, los artistas pintaban la Luna. En aquella época, la Iglesia Católica promovía el culto a la Inmaculada Concepción como parte de su estrategia para frenar el avance del protestantismo. Por esta razón, en el siglo XVII proliferaron las representaciones de la Inmaculada, que tomaron como base este pasaje del Apocalipsis de la Biblia: “Un gran signo apareció en el cielo: una mujer vestida del Sol, y la Luna bajo sus pies y una corona de doce estrellas sobre su cabeza”.

Esta es la razón por la que la Luna aparece en todas las Inmaculadas. Nuestro satélite se convirtió en alegoría de la pureza de María y, como tal, se representaba siempre como un cuerpo perfecto: llena, creciente o menguante, de alabastro o cristal; siempre inmaculada, como la Virgen.

La Inmaculada Concepción pintada por Francisco de Zurbarán (hacia 1630), izquierda, y Bartolomé Esteban Murillo (hacia 1675), derecha. Ambas obras, expuestas en el Museo Nacional del Prado, reflejan una concepción clásica y prefecta de la luna. 

La Inmaculada Concepción pintada por Francisco de Zurbarán (hacia 1630), izquierda; y la de Bartolomé Esteban Murillo (hacia 1675), derecha. Ambas obras, expuestas en el Museo Nacional del Prado, reflejan una concepción clásica y perfecta de la luna.

La excepción de Rubens

Los nuevos descubrimientos sobre la imperfección de la Luna y el origen terrestre de la luz cenicienta penetraron en círculos religiosos y artísticos, aunque se mantuvo la tradición de representar el astro impoluto por motivos obvios. Rubens fue una excepción. El artista, contemporáneo de Galileo, estaba al tanto de los descubrimientos realizados por el astrónomo y así lo reflejan otras de sus obras, como Saturno devorando a un hijo, donde dejó constancia de la apariencia de estrella triple del planeta Saturno, y El nacimiento de la Vía Láctea, donde nuestra galaxia aparece representada como un conjunto de infinidad de estrellas.

Detalle de ‘La Inmaculada Concepción’ de Rubens.

En su Inmaculada Concepción, la Virgen María está de pie sobre la Luna, que es una bola maciza y opaca, como hecha de plomo, muy diferente del ideal de pureza defendido durante siglos.

Es casi Luna nueva y, aunque solamente se ve iluminado un arco delgado en la parte inferior, identificamos perfectamente el globo completo de nuestro satélite. Rubens podría haber representado la luz cenicienta. El destello en la mitad superior de la esfera implica que el artista interpreta este fenómeno como luz reflejada en la Luna. No es luz emitida por ella o luz del Sol que la atraviesa, como proponían algunos eruditos de la época. La fuente de luz que produce ese reflejo ha de estar en la parte superior izquierda, fuera del plano del cuadro, en la dirección opuesta a la posición del Sol que ilumina el arco brillante. Por lógica, es la posición que esperamos para la Tierra cuando la Luna es casi nueva. La fuente de luz que ilumina y se refleja en la parte oscura de la Luna es, por tanto, la propia Tierra. Indirectamente, Rubens parece plasmar en su pintura el origen terrestre de la luz cenicienta.

La Luna de Rubens es la Luna de Galileo.

* Montserrat Villar es investigadora del CSIC en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) y creadora del itinerario “Reflejos del cosmos en el Museo del Prado”, que puede disfrutarse hasta el 16 de octubre de 2022.

El Mar Menor y su trayectoria hacia el colapso

Por Juan Manuel Ruiz Fernández* y Mar Gulis (CSIC)

En primavera de 2016 las concentraciones de clorofila en el Mar Menor multiplicaron por más de 100 los valores medios de las últimas dos décadas, habitualmente inferiores a un microgramo por litro. Este excepcional y explosivo crecimiento de fitoplancton (seres vivos capaces de realizar la fotosíntesis que viven flotando en el agua) lo protagonizaba una cianobacteria del género Symbiodinium sp, un conocido disruptor del funcionamiento de los ecosistemas acuáticos.

La ausencia de luz generada por la acumulación de esta cianobacteria causó en los meses siguientes la pérdida del 85% de las praderas de plantas acuáticas (los denominados macrófitos bentónicos) que tapizaban de forma casi continua los 135 km2 del fondo de la laguna.

Las aguas extremadamente turbias del Mar Menor han causado la desaparición del 85% de las praderas de la planta marina ‘Cymodocea nodosa’, fundamental para el funcionamiento del ecosistema lagunar. / Javier Murcia Requena

Esto supuso la movilización de miles de toneladas de carbono y nutrientes por la descomposición de la biomasa vegetal y del stock almacenado en el sedimento durante décadas; un proceso que, a su vez, retroalimentó el crecimiento del fitoplancton y prolongó la duración de este episodio de aguas turbias sin precedentes. Todo apuntaba que se estaban atravesando los umbrales ecológicos, a partir de los cuales los ecosistemas sometidos a una presión creciente colapsan y se precipitan bruscamente hacia un estado alterado que puede incluso ser tan estable como el estado anterior. Pero, ¿cómo ha llegado este singular ecosistema a una situación tan extrema?

Una laguna hipersalina

En primer lugar, es necesario conocer un poco el marco ambiental. El Mar Menor es una albufera hipersalina conectada a una cuenca vertiente de 1.300 km2. Sin embargo, de acuerdo con el carácter semi-árido del sureste peninsular, no hay ríos que desembocan en él. Las únicas entradas de agua dulce son las aportadas por escorrentía superficial durante unos pocos eventos de lluvias torrenciales cada año, y unas entradas más difusas de aguas subterráneas.

Las escasas entradas de agua dulce y una limitada tasa de intercambio con el Mediterráneo (en promedio, la tasa de renovación del agua del Mar Menor es de 1 año) explican la elevada salinidad de esta laguna costera. Antes de la década de 1970 la salinidad era incluso superior, pero disminuyó debido a la ampliación del canal del Estacio, una de las cinco golas (o conexiones) naturales entre el Mar Menor y el Mediterráneo. Desde entonces, los valores medios se han mantenido entre 42 y 48 gramos de sal por litro.

Dragados y vertidos de aguas residuales

El flujo a través de este canal gobierna ahora el régimen hidrodinámico de la albufera. Su dragado es considerado uno de los hitos principales de la transformación del Mar Menor por la acción humana.

Básicamente, se argumenta que favoreció la entrada y dispersión de especies mediterráneas y el declive de algunas especies lagunares de flora y fauna. Por ejemplo, uno de los organismos que vio favorecida su dispersión en los fondos de la laguna fue el alga oreja de liebre (Caulerpa prolifera), una especie oportunista capaz de aprovechar los nutrientes de forma muy eficiente y ocupar grandes extensiones en breves periodos de tiempo. Se considera que la oreja de libre tiene la capacidad de desplazar competitivamente a las especies nativas, como Cymodocea nodosa, que también forma praderas en el fondo de la laguna.

La oreja de liebre es un alga verde que cubre todo el fondo de la laguna, y es capaz de realizar grandes desarrollos en muy poco tiempo. En las praderas marinas del Mar Menor abundaba el bivalvo gigante del Mediterráneo o Nacra, especie ahora en peligro de extinción en todo el Mediterráneo. / Javier Murcia Requena

No obstante, alguno de los efectos negativos achacados al cambio de régimen hidrológico sobre las comunidades biológicas podría haber sido exagerado o carente de suficiente evidencia científica. A modo de ejemplo, se ha obtenido nueva evidencia que apunta a que las praderas de C. nodosa no solo no experimentaron un declive tras la propagación de Caulerpa, sino que ambas especies han coexistido con una elevada abundancia durante al menos las cuatro décadas anteriores al colapso ecosistémico.

Este incremento en la abundancia de organismos fotosintéticos implica la existencia de una elevada disponibilidad de nutrientes, condición que se cumplía con creces en el momento de la propagación del alga debido a los vertidos de aguas residuales sin depurar al Mar Menor. Por tanto, no solo el cambio en el régimen hidrológico es clave para entender este proceso de transformación del ecosistema de la laguna, sino también los excesos de nutrientes procedentes del desarrollo urbano y turístico.

Agricultura intensiva

En la década de los 1990 se completan los sistemas de tratamiento de aguas residuales en la zona, que dejan de ser vertidas al Mar Menor (a costa de ser desviadas al Mediterráneo). Pero con esto no desaparecen los problemas relacionados con el exceso de nutrientes en la albufera, sino que persisten, e incluso se intensifican, por el desarrollo de la agricultura de regadío que se inicia den la década de 1950.

Este modelo de agricultura va progresivamente reemplazando a la tradicional agricultura de secano a expensas de la sobreexplotación de las aguas subterráneas. Para soportar y aumentar este desarrollo, en 1979 se crea el transvase entre las cuencas del Tajo y del Segura, el siguiente hito clave en la transformación y el deterioro del Mar Menor.

Los recursos hídricos trasvasados eran insuficientes para sostener el crecimiento de dicha producción y tuvieron que ser complementados con las aguas subterráneas que, al ser salobres debido a la sobreexplotación previa, debían ser tratadas en plantas desaladoras cuyos vertidos, con hasta 600 miligramos de nitrato por litro, acababan en la laguna. Esta intensa actividad agrícola causó además un aumento en la recarga del acuífero y en sus niveles de contaminación por nitratos (150 mg/l), que se tradujo en un aumento de los flujos de aguas subterráneas altamente cargadas en nitrógeno al Mar Menor.

40 años de resiliencia

¿Cómo es posible que esta entrada masiva de nutrientes durante décadas no se haya visto reflejada en un deterioro aparente del ecosistema? Al menos hasta 2016, la laguna mantuvo unas aguas relativamente transparentes y unos fondos dominados por notables comunidades de plantas marinas. ¿Qué hizo que el crecimiento explosivo del fitoplancton se mantuviera ‘a raya’ y las aguas no se enturbiaran?

Uno de los mecanismos que pueden explicar la resiliencia del ecosistema es la función de filtro de partículas y nutrientes que realiza la vegetación del fondo marino. Otro son los desequilibrios en las proporciones de nitrógeno o fósforo.

Cuando los nutrientes no son limitados, la proporción de estos elementos en el fitoplancton suele ser de 16 unidades de nitrógeno por una de fósforo. Las aguas contaminadas por la actividad agrícola están cargadas de nitrógeno, pero apenas tienen fósforo. Y, aunque el fósforo es abundante en las aguas residuales urbanas, este tipo de vertido ya no se realiza en la laguna, al menos intencionadamente. Por tanto, en la actualidad, la principal vía de entrada del fósforo al Mar Menor son las toneladas de tierra arrastradas por la escorrentía superficial desde las parcelas agrícolas durante episodios de lluvias torrenciales. En la DANA de 2019 se estimó que, junto a los 60 hectómetros cúbicos de agua que llegaron a la laguna, entraron también entre 150 y 190 toneladas de fosfato disuelto.

Por ello, mientras que los aportes de nitrógeno son más continuados en el tiempo, los de fósforo son puntuales y esporádicos, limitados a unos pocos eventos anuales. A esto hay que añadir que, una vez entran en la laguna, estos fosfatos son inmediatamente absorbidos por la vegetación y/o fijados en los sedimentos. Estas diferencias en la dinámica de ambos elementos podría explicar que, aunque ambos entran de forma masiva en la laguna, las ocasiones en que sus proporciones son adecuadas para el desarrollo del fitoplancton son limitadas.

Un ecosistema alterado e inestable

El colapso del ecosistema lagunar en 2016 supuso la pérdida y/o el profundo deterioro de buena parte de los mecanismos de resiliencia y de sus servicios ecosistémicos. Así lo sugieren otros importantes hitos, como la pérdida del 85% de la extensión total de las praderas de plantas en el fondo de la laguna y del 95% de la población de Pinna nobilis, una especie de molusco bivalvo endémica del Mediterráneo. Estas pérdidas, que no muestran apenas síntomas de recuperación hasta la fecha, son claros exponentes del grado de alteración del ecosistema.

Antes del colapso ecosistémico las poblaciones de caballito de mar parecían estar recuperándose, pero el deterioro actual del ecosistema las hace estar próximas a la extinción local. / Javier Murcia Requena

Aunque carecemos de datos para valorar esta alteración de forma más global, se ha observado un régimen mucho más inestable respecto a décadas anteriores, más vulnerable a los cambios del medio, con mayores fluctuaciones de sus condiciones ambientales. La frecuencia de eventos de crecimiento explosivo del fitoplancton como el de 2016 ha aumentado claramente, y ahora los periodos de aguas turbias se alternan con los de aguas más turbias y coloreadas.

A diferencia de épocas pasadas, en estos periodos se pueden producir episodios de déficit de oxígeno hasta niveles que comprometen la vida marina y que han resultado en mortalidades masivas de organismos marinos, como se ha observado en episodios muy recientes.

En agosto de 2021 el agotamiento del oxígeno en el agua alcanzó niveles tóxicos para la vida marina, lo que provocó la mortalidad masiva de peces, moluscos y crustáceos. / Javier Murcia Requena

Se trata de eventos muy extremos y propios de sistemas costeros en etapas muy avanzadas del proceso de eutrofización (presencia excesiva de nutrientes). No obstante, desconocemos todavía los factores y mecanismos por los cuales se desencadenan todos estos eventos, algunos de los cuales se producen incluso sin que vayan precedidos de un incremento de las concentraciones de nutrientes en el agua.

*Juan Manuel Ruiz Fernández es investigador del CSIC en el Instituto Español de Oceanografía

Una pareja que hizo historia en ciencia y en divulgación

Por Pedro Meseguer (CSIC)*

La inmigración no es un fenómeno nuevo. Durante todo el siglo XIX se mantuvo una corriente de Europa a América, donde los recién llegados compartían su origen de diáspora. Entre los muchos que cambiaron de país estaba la familia Eckhard, que llegó a Wisconsin desde Alsacia. Uno de los hijos, el pequeño Bernard de seis años, en el barco a América quizá se fijó en el duro trabajo de los marineros, o tal vez escuchó alguna historia cruda de derrotas y superaciones. Lo cierto es que en su nueva patria se abrió camino con energía: estudió, se graduó en la Universidad de Milwaukee y se estableció en Chicago donde, dedicado a la industria molinera, se convirtió en un empresario de éxito a la vez que en un líder ciudadano. Al final de su vida donó cientos de miles de dólares a la universidad de esa ciudad, que erigió el Eckhard Hall para albergar el Departamento de Matemáticas y una nutrida biblioteca.

Un día del otoño de 1954, una estudiante subía las escaleras de ese edificio y tropezó con un chico que bajaba. Era alto y guapo, con una mata de pelo castaño oscuro. Ella acababa de ser admitida como alumna adelantada a la temprana edad de dieciséis años. Lo que no sabía —y seguro que fue motivo de charla entre los dos— es que él también había entrado a una edad en que la mayoría de los adolescentes habitan la high school; a sus diecinueve años ya se había graduado y se encaminaba al máster con paso firme. Ese encuentro, sin duda feliz para ellos —se enamoraron rápidamente—, fue beneficioso para el resto de sus contemporáneos porque marcó el comienzo de una relación entre dos personas que llegaron a ser científicas eminentes y realizaron grandes contribuciones en la divulgación de la ciencia.

Lynn Margulis.

Ella se llamaba Lynn Petra Alexander, posteriormente conocida como Lynn Margulis, y tras pasar por las universidades de Chicago, Wisconsin-Madison y Berkeley, se convirtió en una brillante y controvertida investigadora en biología. Además de sus cualidades intelectuales, Lynn no tenía miedo: “He crecido en el sur de Chicago”, decía con orgullo, exhibiendo una credencial de vida que garantizaba su arrojo. La combinación de su talento con esa determinación le permitió construir una teoría que se enfrentaba a las opiniones científicas dominantes, y mantenerla durante años contra viento y marea. Su hipótesis de que ciertas partes de la célula eucariota habían sido antes bacterias independientes y que se habían unido mediante una simbiosis que beneficiaba a ambas fue ignorada durante años —y el artículo que la postulaba fue rechazado quince veces antes de su publicación—. Pero aplastantes pruebas genéticas la respaldaron y la teoría se aceptó. Durante toda su vida, ella mantuvo posiciones críticas con el neo-Darwinismo, en un debate sin fin. Hoy, sus ideas son ampliamente reconocidas.

Lynn Margulis y Carl Sagan el día de su boda.

Pero retrocedamos a Chicago. Allí, hace 65 años, una semana después de su graduación en liberal arts, Lynn se casó con ese novio de la universidad, un estudiante de doctorado en astrofísica llamado Carl Sagan. Ambos llegarían al más alto nivel académico en Estados Unidos, university professors —él en Cornell, ella en Amersh. Además, Lynn fue elegida para la Academia de Ciencias, un exclusivo reconocimiento que él no logró—. Ese 6 de junio de 1957 se unieron dos promesas académicas (entonces aún no se habían doctorado), que se divorciaron ocho años más tarde, con dos hijos en común. Hoy, cuando ya han desaparecido tras dejar dos espléndidas trayectorias científicas llenas de aportaciones —las de ella fueron revolucionarias—, tiene sentido preguntarse sobre su influencia mutua. Porque Lynn realizó muchas actividades divulgativas —un dominio donde Carl sobresalió, hasta el punto de tener un programa sobre astrofísica llamado COSMOS en la televisión estadounidense en 1980—. Con Dorian, su primer hijo, Lynn escribió varios libros sobre biología con títulos atrayentes o incluso provocativos, destinados a un público general. Curiosamente, el tema de investigación preferido de Carl era la vida extraterrestre, la exobiología, lo que llama la atención al ver la profunda investigación de Lynn sobre el origen de la vida en la Tierra. ¿Hizo suya Lynn la motivación de Carl, su objetivo de difundir la ciencia mediante el lenguaje de la calle? ¿Se dejó Carl influir por la inclinación de Lynn por el estudio de la vida?

No tenemos respuestas concluyentes, aunque ella confesó que el amor de Carl por la ciencia “era contagioso”. Sea como fuere, lo que sí podemos apreciar es el enorme impacto social de su actividad. Los libros de divulgación de Lynn, muchos traducidos, se vendieron por miles. Se estima que no menos de 400 millones de personas han visto la serie COSMOS en 60 países. Ellos perseguían el loable objetivo de poblar, con elementos científicos comprensibles, las mentes de sus conciudadanos. Su intención era que las ideas que profundizan en el conocimiento del mundo dejasen de pertenecer a unos pocos para ser libremente compartidas por la mayoría e incluidas en el patrimonio de todo el mundo. ¿Acaso no es esa una manera de repartir, sin discriminación, una nueva riqueza?

*Pedro Meseguer es investigador en el Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial del CSIC y autor del libro Inteligencia Artificial (CSIC-Catarata). Con este artículo queremos celebrar los ocho años que cumple el blog Ciencia para llevar, donde se publican entradas del personal investigador y técnico del CSIC y bajo la firma colectiva Mar Gulis, en homenaje a la científica Lynn Margulis.

Ultrasonidos: la revolución silenciosa de la medicina moderna

Por Francisco Camarena (CSIC-UPV)*

En 1983 nació la primera persona de mi familia sabiéndose de antemano cuál iba a ser su sexo. A su madre le habían hecho unas pruebas un poco raras echándole un gel pastoso y frío sobre el vientre, y el ginecólogo se había adelantado a la naturaleza diciendo: “creo que es una niña”. Las imágenes eran grises, ruidosas, bastante confusas y con mucho movimiento. ¿Cómo iba a deducirse de ese enredo de sombras que aquello iba a ser una niña?, debió pensar su madre con escepticismo.

Medida de la translucencia nucal con ecografía en la semana 13 de embarazo.

Corrían los años de la movida y las técnicas de imagen para diagnósticos médicos también se revolucionaban: acababan de concederles el Premio Nobel a los creadores de esa maravilla de imagen 3D que es la Tomografía Axial Computerizada (TAC). Los inventores de la resonancia magnética, también premiados con el Nobel, andaban haciendo imágenes espectaculares del cerebro humano utilizando propiedades cuánticas de la materia; y había unos científicos que obtenían imágenes de los procesos metabólicos del organismo con nada más y nada menos que antimateria, que es lo que se usa para obtener una imagen PET (Tomografía por Emisión de Positrones). Así que, ¿quién iba a dar importancia a unas imágenes tan pobres como las que se empezaban a tomar con sonidos?

Ventajas de los ultrasonidos

Lo cierto es que las imágenes tomadas con ultrasonidos no eran 3D, pero eran en tiempo real. Solo daban información anatómica, pero era complementaria a la que proporcionaban los Rayos X. Eran ruidosas, sí, pero incluso del ruido se podía extraer información relevante para el diagnóstico. Es verdad que dependían del operador que manejase la máquina, pero como no era más que sonido, y no podía ionizar átomos y afectar a nuestras moléculas de ADN, siempre se podía repetir la prueba las veces que fuese necesario. Y, sobre todo, se podía tener cien máquinas de ultrasonidos con lo que cuesta un TAC, una resonancia o un PET, y eso sí que es harina de otro costal.

Imagen de Microscopia de Localización con Ultrasonidos y Doppler Color de un corte coronal del cerebro de un ratón

Las décadas de los ochenta y noventa del S.XX permitieron la consolidación a nivel mundial de la técnica, con sus grandes éxitos en el campo de la obstetricia y la cardiología, que prácticamente no existirían sin esta modalidad de imagen, y con el desarrollo de la imagen Doppler, 3D y, en el campo de la terapia, de la litotricia para el tratamiento de cálculos renales y biliares con ondas de choque. El arranque del siglo XXI no fue menos fructífero: la elastografía, una variante de imagen ecográfica, permitió la mejora de los diagnósticos mediante la obtención de mapas de la dureza de los tejidos, y la aparición de sistemas cada vez más pequeños y económicos posibilitó la implantación de la tecnología en pequeñas clínicas de todo el mundo. En 2014, el número de pruebas con ultrasonidos a nivel mundial ascendió a 2.800 millones (éramos 7.200 millones de habitantes sobre la faz de la Tierra en ese momento), lo que aupó esta tecnología, junto con la de Rayos X, a la cima de las modalidades de imagen más utilizadas en medicina. Además, durante la segunda década de este siglo se ha extendido el uso del ultrasonido terapéutico, principalmente para producir quemaduras internas en los tejidos mediante la focalización del sonido, de un modo parecido a como focaliza una lupa la luz solar, lo que está permitiendo tratar de forma no invasiva enfermedades como el temblor esencial, la enfermedad de Parkinson, el cáncer de próstata o la fibrosis uterina.

Nuevas terapias contra el cáncer

El futuro próximo se vislumbra muy prometedor. Las mejoras técnicas están disparando el número de aplicaciones y en pocos años veremos consolidarse nuevas formas de terapia, como la histotripsia: ultrasonidos focalizados de altísima intensidad que trituran literalmente los tejidos tumorales y esparcen en derredor antígenos que favorecen la respuesta inmunológica del cuerpo contra el propio tumor. Otras novedades serán los dispositivos para modular con precisión quirúrgica el funcionamiento del cerebro humano y modalidades de imagen de una espectacularidad propia de la ciencia ficción, como la optoacústica o la microscopía de localización por ultrasonidos.

Mapeo de los vasos sanguíneos del cerebro humano realizado con ultrasonidos. 

Los ultrasonidos, ese sonido que los humanos no podemos oír, son la base de una tecnología que ha sido uno de los pilares sobre los que se ha construido el edificio de la medicina moderna. Han supuesto una revolución trascendental en el modo de observar el interior del cuerpo humano, hasta hace poco tan misterioso y opaco, y nos han permitido verlo como veríamos con los oídos, como ven los murciélagos, como componen su mundo las personas invidentes. Puede parecer menos, pero los murciélagos vuelan a oscuras y eso no lo pueden hacer los pájaros con sus flamantes ojos. Ha sido una revolución tranquila, de avances graduales pero fiables, sin excesivo ruido mediático, sin premios Nobel, sin estridencias, como no podía ser de otra manera al tratarse, como se trata, de sonido inaudible. Una revolución silenciosa, sí, pero una revolución, al fin y al cabo.

 

*Francisco Camarena Fermenía trabaja en el Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular (i3M, CSIC-UPV), donde dirige el Laboratorio de Ultrasonidos Médicos e Industriales (UMIL)