SOS: estos elementos químicos están en peligro de extinción

Por Pilar Goya (CSIC)*

La tabla periódica constituye un verdadero icono de la ciencia y la cultura. La Sociedad Europea de Química (EuchemS, por sus siglas en inglés) ha contribuido al “Año Internacional de la Tabla Periódica de los Elementos Químicos”, que se está celebrando en 2019, con la elaboración de su propia tabla, presentada en el Parlamento Europeo el pasado 22 de enero.

Junto con su estética colorista, esta tabla incorpora un mensaje claramente conservacionista: no todos los elementos tienen la misma presencia en la corteza terrestre y los más escasos merecen un cuidado especial; no se pueden malgastar.

 

 

Esta tabla está basada en la diseñada por W. F. Sheehan, pero se ha modificado para reflejar la abundancia de los elementos a escala logarítmica, y se ha coloreado para llamar la atención sobre aquellos que pueden estar en peligro de desaparición a corto plazo. La tabla recoge los 90 elementos naturales constitutivos de todas las cosas, desde las maravillas de la naturaleza hasta los dispositivos electrónicos más sofisticados. A ellos se han sumado el tecnecio y el prometio, que son elementos radiactivos sintéticos, de los que, sin embargo, se han hallado trazas en la naturaleza. No figuran, por el contrario, los elementos transuránidos. La estructura de la tabla no deja espacio entre el berilio y el boro, ni entre el magnesio y el aluminio. Los lantánidos aparecen en su posición correcta.

El código de colores hace referencia a la disponibilidad y vulnerabilidad de los diferentes elementos. En rojo aparecen 12 elementos químicos cuya disponibilidad será considerablemente menor en los próximos 100 años: el helio, el zinc, el galio, el germanio, el arsénico, el estroncio, el itrio, la plata, el indio, el telurio, el hafnio y el tántalo. Por poner algún ejemplo, el helio se utiliza para la resonancia magnética nuclear, las sales de estroncio se añaden a los fuegos artificiales y bengalas para producir el color rojo, mientras que el galio se emplea en dispositivos optoelectrónicos y células solares, y el indio forma parte de la mayoría de las pantallas táctiles.

Los colores naranja y amarillo alertan sobre el riesgo que corren los correspondientes elementos si continuamos con su uso creciente; por ejemplo, el litio, cuya demanda aumenta progresivamente a causa de su presencia en baterías recargables para automóviles, aunque es un metal que puede ser reciclado de manera bastante sencilla. En verde se muestran los elementos químicos más abundantes.

Finalmente, hay cuatro elementos que aparecen en negro: el estaño, el tántalo, el wolframio y el oro, porque frecuentemente se obtienen de minerales extraídos en las denominadas zonas de conflicto.

Además, se ha incluido un icono de un teléfono móvil en las casillas de los 31 elementos que forman parte de los smartphones (algunos autores discrepan de esta cifra). La existencia de muchos de estos elementos estará en riesgo si seguimos usándolos con la frecuencia con la que lo hacemos en este momento. Solo en Europa se sustituyen unos 10 millones de teléfonos móviles al mes. Es cierto que una buena parte de ellos se envían a países en desarrollo para su uso o para su reciclaje, aunque sobre la eficacia de estos envíos hay dudas más que razonables.

En definitiva, el mensaje de esta tabla periódica es que hay que hacer todo lo posible para proteger y reciclar los elementos químicos amenazados. Además, quienes investigamos en química debemos trabajar en la búsqueda de alternativas que permitan utilizar elementos abundantes para sustituir aquellos que están en peligro, ya sea por su uso creciente o por su escasa disponibilidad.

* Pilar Goya es investigadora del CSIC en el Instituto de Química Médica y coautora del libro La tabla periódica de los elementos químicos . Este texto está extraído del artículo “La tabla periódica de EuChemS”, publicado en un número monográfico dedicado al Año Internacional de la Tabla Periódica de los Elementos Químicos por la revista Anales de Química.

La EuChemS es una organización supranacional que engloba a 42 sociedades químicas de 33 países y que representa a más de 160.000 químicos. En España, pertenecen a la EuChemS, la Real Sociedad Española de Química (RSEQ), la Asociación Nacional de Químicos de España (ANQUE), la Societat Catalana de Química (SCQ) y la Sociedad de Química Analítica (SEQA).

Blockchain, tierras raras, aceleradores de partículas… El CSIC lleva la actualidad científica a la Feria del Libro

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Sabes cómo funcionan el bitcoin y otras criptomonedas? Si quieres algunas pistas, el martes 11 de junio en la Feria del Libro de Madrid David Arroyo, Jesús Díaz y Luis Hernández presentarán su libro Blockchain. Los autores explicarán al público los entresijos de esta tecnología y sus aplicaciones en la denominada criptoeconomía.

Como cada año, investigadores e investigadoras del CSIC acudirán a esta emblemática cita para dar a conocer los últimos libros publicados en las colecciones ‘¿Qué sabemos de?’ y ‘Divulgación’ (CSIC-Catarata), que acercan la ciencia al público general. El mismo día 11, además de criptoeconomía, se hablará del futuro de la óptica; el LHC, el mayor acelerador de partículas del mundo; y las tierras raras, 17 elementos químicos omnipresentes en las sociedades tecnológicamente avanzadas y, sin embargo, poco conocidos.

El 12 de junio, la investigadora Pilar Ruiz Lapuente se ocupará de la energía oscura, del posible final “frío y estéril” del cosmos y de otras cuestiones relacionadas con la astrofísica que aborda en su libro La aceleración del universo. En la misma jornada tendrán cabida temas como la tabla periódica de los elementos químicos, el albinismo y otras mutaciones genéticas o el papel de las áreas protegidas en la sostenibilidad ambiental.

En total, el CSIC y la editorial Los Libros de la Catarata, presentarán ocho obras de divulgación a través de las intervenciones de sus propios autores.

Estas son las coordenadas

Las presentaciones se realizarán los días 11 y 12 de junio, a partir de las 12:30 horas, en el Pabellón Bankia de Actividades Culturales, situado en las proximidades de los jardines de Cecilio Rodríguez del parque de El Retiro. De acceso libre, estas citas son una oportunidad para escuchar y plantear preguntas a los protagonistas de la ciencia.

Quienes busquen actividades para público más joven, el sábado 8 de junio tienen además una cita en el Pabellón infantil. Allí, investigadores del CSIC que han participado en la obra Descubriendo la luz. Experimentos divertidos de óptica realizarán demostraciones para niños y niñas. Las sesiones, de entrada libre y una duración de 15 minutos, se prolongarán desde las 12:30 hasta las 15:00 horas.

Y si la prioridad es llevarte tu libro con dedicatoria incluida, pásate por la caseta del CSIC (número 19) o la de Los Libros de la Catarata (número 336). Durante toda la feria, los autores de las novedades editoriales estarán en firmando ejemplares.

La información de las firmas se puede consultar aquí.

De la investigación a tu casa: ¿cómo controlar el gas radón?

Por Borja Frutos Vázquez* y Mar Gulis (CSIC)

Llega el día en el que por fin decides mudarte a otra vivienda. Has escogido una bonita casa ubicada en la sierra, alejada de la gran ciudad, el tráfico, el bullicio y la contaminación. La situación te parece idílica y vives con ilusión el cambio hasta que un día, hablando con tus nuevos vecinos, descubres que vivir en ella te podría acarrear serios problemas de salud. Te informas y descubres que la mayoría de las casas construidas en esa zona tienen, en su interior, concentraciones de un gas que es considerado cancerígeno y que este se adentra en la vivienda de manera natural a través del suelo… ¿verdad que la situación ha empeorado bastante?

Esto nos podría suceder a cualquiera que decidamos ir a vivir a alguna de las zonas consideradas de potencial riesgo por presencia de radón según los mapas publicados por el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN). Esta cartografía representa, para todo el territorio nacional, los posibles niveles de presencia de gas radón según tres categorías.

Mapa de exposición potencial al radón elaborado por el CSN que muestra las tres zonas de riesgo, siendo la categoría 2 (color naranja) la de máximo riesgo

Pero tratemos de conocer mejor este gas, cómo puede estar presente en nuestros hogares y cómo podría afectar a nuestra salud.

El isótopo del radón Rn-222 aparece en la naturaleza como producto de la desintegración natural del radio-226, común en la corteza terrestre. La cantidad de este gas que puede exhalar viene definida, por un lado, por el contenido de radio del sustrato (por ejemplo, los graníticos), y por otro, por la permeabilidad del mismo, que facilita la movilidad a través de los poros. El radón, como elemento gaseoso, posee una alta movilidad y puede penetrar en los edificios a través de fisuras o grietas o por la propia permeabilidad de los materiales que estén en contacto con el terreno. Así, puede entrar fácilmente en el interior de la vivienda, atravesando los forjados, soleras y muros.

Caminos de mayor entrada de gas radón, que suelen coincidir con los puntos débiles de estanquidad de la envolvente en contacto con el terreno, fisuras, juntas, cámara de aire, chimeneas, conductos de saneamiento o materiales de cerramiento/ Elaboración propia

La acumulación de este gas en los recintos cerrados puede elevar las concentraciones y constituir un riesgo para la salud de las personas que lo inhalen. La OMS advierte de sus efectos, situándolo como agente cancerígeno de grado uno (es decir, probado), y alerta de que se trata de la segunda causa de cáncer de pulmón, detrás del tabaquismo. En otros documentos, como los publicados por la Agencia Estadounidense para la Protección Ambiental (EPA), se ofrecen datos de muertes asociadas a la inhalación de gas radón del mismo orden que las atribuidas a los accidentes de tráfico.

Dada la gravedad de la problemática y a partir de la percepción del riesgo derivada de estudios médicos epidemiológicos, algunos países han establecido unos niveles de concentración de radón de referencia, por encima de los cuales se recomienda, o se obliga según el caso, a una intervención arquitectónica para reducir los niveles. La concentración de este gas se expresa en bequerelios (número de desintegraciones subatómicas por segundo) por metro cúbico de aire y los valores límite que se están manejando a nivel internacional oscilan entre 100 y 300 Bq/m3, publicados en documentos de la OMS, la EPA o la Comisión Europea, mediante la Directiva 2013/59/EURATOM. Sobrepasados los niveles citados, resulta necesario realizar actuaciones correctoras para reducir las concentraciones.

¿Cómo se puede actuar frente al radón en las viviendas?

El CSN ha publicado una guía sobre las diferentes técnicas que se pueden emplear. Estas actuaciones se pueden clasificar en tres categorías. Ordenadas de mayor a menor eficacia, serían las siguientes:

  • Técnicas de despresurización del terreno. Se centran en drenar el gas contaminado en el terreno mediante redes o puntos de captación insertados en el subsuelo con conexión al ambiente exterior. Suelen usarse equipos de extracción para mejorar el rendimiento y radio de acción. Es una técnica de alta eficacia, aunque requiere de técnicos especializados.
  • Técnicas de barreras frente al radón. Se basan en la instalación de barreras estancas frente al paso del gas en todo elemento constructivo que separe el edificio del terreno. La colocación idónea es bajo la solera y por el exterior de los muros de sótano, por lo que suele usarse en proyectos en fase de ejecución y no en viviendas existentes.
  • Técnicas de ventilación. Mediante el intercambio de aire con el exterior se consigue reducir la concentración por dilución. Esta técnica puede requerir altas tasas de intercambio de aire que en muchos de los casos puede perjudicar la eficiencia energética por pérdidas de confort térmico. Se aconseja para situaciones de concentración baja o moderada.

Desde la identificación del radón como agente cancerígeno se ha incrementado el interés por el desarrollo de técnicas de protección. Durante las últimas dos décadas, se han venido probando soluciones y estudiando sus efectividades. En nuestro país, hace ya tiempo que se llevan a cabo estudios relacionados con la medida del gas, las concentraciones, los mecanismos de transporte o los efectos sobre la salud. Sin embargo, la investigación sobre las técnicas de protección y las experiencias de aplicación son aún escasas. En esta línea, en el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja del CSIC se están desarrollando, en la actualidad, dos proyectos con el objetivo de controlar con mayor precisión la eficacia y optimizar el diseño de técnicas de protección. En concreto, el proyecto RADONCERO, busca obtener datos de optimización de los sistemas de protección frente a la entrada de gas radón en edificios para desarrollar una metodología de intervención que tenga en cuenta la diversidad de terrenos, las tipologías edificatorias más comunes en España y el uso que se les vaya a dar.

Para ello, en primer lugar, se evalúa la penetración de radón en edificios existentes analizando varias tipologías de terrenos y técnicas constructivas. En segundo lugar, se estudian los sistemas de protección como las barreras y los basados en extracciones de gas y ventilaciones (mediante el uso de herramientas informáticas que permiten simular procesos de movimiento del gas en todo el recorrido, desde el terreno hasta el interior del edificio). La última fase del proyecto consiste en la intervención en los edificios previamente analizados, aplicando el método resultante de los estudios de simulación antes citados y el método que ha sido propuesto para la protección frente al radón.

Dado que, a pesar de su importancia, aún no existe una reglamentación específica al respecto en nuestro país, los resultados de este proyecto constituyen una referencia técnica para el documento básico de protección frente al gas radón que se encuentra en la actualidad en fase de desarrollo en el ámbito del Código Técnico de la Edificación.


* Borja Frutos Vázquez es investigador del Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc), del CSIC y lidera el proyecto RADONCERO.

25.000 especies están amenazadas: ¿cómo nos afecta esta pérdida de biodiversidad?

Por Mar Gulis (CSIC)*

Cerca de 25.000 especies están amenazadas por el cambio global causado por el ser humano. Más concretamente, el cambio climático amenaza la extinción de entre el 15 y el 37% de todas las especies terrestres de aquí a 2050. Estas son algunas de las cifras que recoge el libro colectivo Cambio global. Una mirada desde Iberoamérica, una publicación de LINCglobal en la que han participado una decena de investigadores e investigadoras del CSIC.

Las cascadas de Houpeton (Australia), póximas al Otway National Park, forman parte de un entorno de extraordinario valor ecológico por su gran biodiversidad. / David Iliff

La comunidad científica coincide en que vivimos en un periodo de extinción masiva de especies. Esta pérdida de biodiversidad es una de las consecuencias más perniciosas del denominado cambio global, referido al conjunto de transformaciones que la actividad humana está provocando a escala planetaria, y que ha llevado a algunas voces expertas denominar al actual momento como la Era del Antropoceno.

Pero este proceso comenzó hace mucho tiempo. Como explica el libro, “en los últimos 11.000 años (…), la humanidad se ha venido apropiando, de forma creciente y continuada, de los recursos biológicos y de la productividad natural de la tierra y el mar, para generar crecimiento y expandir las civilizaciones”. Como resultado, más de la mitad de la superficie habitable de la tierra ha sido significativamente modificada por la actividad humana. Hemos alterado la naturaleza, y por tanto la biodiversidad, a través de la agricultura, la silvicultura y la pesca; la sobreexplotación de las especies de valor comercial; la destrucción, conversión, fragmentación y degradación de hábitats; la introducción de especies exóticas; la contaminación del suelo, el agua y la atmósfera, etc. Nuestro modelo de “desarrollo” es insostenible, pues se apoya en la explotación de recursos naturales y en la generación de todo tipo de desechos sobre los sistemas naturales. Esa actividad frenética va acompañada de una mayor producción y consumo de energía, un aumento de contaminantes y un incremento de las temperaturas.

Las deforestaciones realizadas en la Amazonía ponen en peligro a muchas especies que habitan en esta región. / Aaron Martin

Pero, ¿qué efectos tiene la pérdida de la biodiversidad para la humanidad? Este concepto va mucho más allá de la diversidad de especies; se refiere a todas las variaciones de las formas de vida en una determinada región, lo que incluye también la diversidad genética, de formas, de atributos funcionales, de interacción entre especies e incluso de ecosistemas. Por ello, la pérdida de biodiversidad, en  cualquiera de sus formas, tiene consecuencias muy perjudiciales para la humanidad a corto y a largo plazo. Sectores como la producción de alimentos, el suministro de agua potable y la producción de medicamentos dependen directamente de la biodiversidad y los servicios ecosistémicos. Por ejemplo, la sobreexplotación de los océanos puede poner en peligro la pesca y afectar a la soberanía alimentaria de muchas comunidades, como sucede en la costa chilena, donde las pesquerías están prácticamente en colapso. También la deforestación y consiguiente pérdida de los bosques promueve la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera y puede alterar el ciclo hidrológico. Esta situación se observa en la Amazonía a través de los llamados ‘ríos voladores’, expresión que alude al vapor de agua generado por el bosque y que regula la precipitación en diferentes regiones del continente. Dicha regulación garantiza a su vez el agua necesaria para el consumo humano, la agricultura, la ganadería y la electricidad, de ahí que la pérdida de diversidad biológica sea tan nociva.

Junto a lo anterior, la obra se refiere a los efectos en el ecoturismo. Esta actividad, importante fuente de riqueza para muchas regiones, puede comprometerse si se pierde biodiversidad y se degradan los paisajes. Lógicamente, el deterioro del sector conllevaría la destrucción de empresas y puestos de trabajo relacionados con el turismo sostenible.

Aunque aún no conocemos el papel exacto de la biodiversidad en el mantenimiento de los procesos ecológicos, el debate científico en torno a esta cuestión se ha intensificado. Tanto es así que la ONU ha declarado el 22 de mayo Día Internacional de la Diversidad Biológica.

Como señala la obra Cambio global. Una mirada desde Iberoamérica, “asignar un valor a la biodiversidad no es sencillo, no podemos establecer un valor monetario, pero sin ninguna duda su mantenimiento y conservación son esenciales para el bienestar humano en el planeta”.

LiquenCity: busca líquenes urbanitas y conoce la calidad del aire de tu ciudad

Por Mar Gulis (CSIC)

La clasificación de los líquenes fotografiados es la base de este proyecto de ciencia ciudadana.

“En 1866, William Nylander fue el primer investigador que observó la desaparición de los líquenes según se adentraba en el centro de París durante el auge de la revolución industrial”, señala la web del proyecto LiquenCity. En efecto, durante décadas la comunidad científica ha utilizado los denominados epífitos, que crecen en la corteza de los árboles, para conocer el grado de contaminación atmosférica.

¿Por qué los líquenes? Estos organismos, formados por la unión simbiótica de un hongo y, al menos, un organismo fotosintético (un alga verde o una cianobacteria), son muy sensibles a los cambios ambientales en general y a la contaminación atmosférica en particular; por eso son buenos bioindicadores. “A diferencia de las plantas, no tienen estructuras activas para regular la entrada y salida del agua y los gases del aire, por lo que las sustancias que hay en la atmósfera, entre ellas las contaminantes, se acumulan fácilmente en su interior. Esto provoca síntomas de deterioro mucho más rápido que en otros organismos, lo que les convierte en excelentes centinelas de problemas potenciales para nuestra salud”, explica la misma web. De hecho, “se han publicado más de 2.000 trabajos científicos basados en el uso de líquenes como bioindicadores de la calidad del aire y los niveles de contaminación por dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, metales pesados… en los 5 continentes”.

Si te interesa saber cuál es la calidad del aire de tu ciudad o cómo varía de unos distritos a otros, quizá puedas participar en LiquenCity. En este proyecto de ciencia ciudadana, cuyo investigador principal es el liquenólogo Sergio Pérez Ortega, cualquiera puede identificar líquenes urbanos que servirán después para medir la contaminación atmosférica.

El equipo que impulsa la iniciativa, del Real Jardín Botánico (RJB) del CSIC y el Nodo Nacional de Información de la Biodiversidad (GBIF), trabaja bajo la hipótesis de que, tras analizar los datos recopilados, se confirmará que cuanta mayor diversidad de líquenes se observe en un área, mejor será la calidad del aire, y viceversa. Sin embargo, no todas las especies de líquenes tienen la misma sensibilidad hacia la contaminación. Algunas desaparecen al menor atisbo de polución en el aire, mientras que otras son capaces de medrar en áreas muy contaminadas. De momento, LiquenCity se basa en una selección de especies que viven en Madrid y Barcelona con distinta resistencia a la contaminación.

¿Cómo puedes participar?

Dos estudiantes toman una muestra de líquen.

Muestrear líquenes es sencillo. Solo tienes que buscarlos en los troncos de los árboles de tu ciudad, hacerles una foto y colgarla en Natusfera a través de su página web o la app móvil. La comunidad de Natusfera –que incluye a expertos del RJB y de la Universidad de Barcelona– te ayudará a identificar la especie que hayas visto. El proyecto se ha diseñado para que la ciudadanía, de forma voluntaria, realice el monitoreo de los líquenes. Acompañados por alguien experto, los participantes, lupa en mano, acuden a un punto de la ciudad para buscar ejemplares y obtener muestreos en distintas zonas. De momento, LiquenCity se ha centrado en el ámbito educativo: desde el pasado octubre, esta iniciativa se ha presentado en más de 50 centros escolares, donde ha llegado a más de 2.000 estudiantes que han realizado unas 4.000 observaciones. Estos datos se han volcado en Natusfera y han permitido identificar más de 30 especies de líquenes.

También se busca la participación del público general. Por ejemplo, en Madrid LiquenCity ha reunido a grupos de 50 personas de diversos perfiles en la Casa de Campo y el Parque del Oeste para que, durante unas horas, se convirtieran en ‘buscadoras de líquenes’.

Ahora el proyecto está en la segunda fase, que consiste en analizar la información recopilada para elaborar mapas de contaminación de varios distritos de Madrid y Barcelona. Estos mapas se basarán en el cruce de datos sobre la diversidad de líquenes detectada y los niveles de contaminación registrados por los medidores que gestionan los respectivos ayuntamientos. Uno de los objetivos de LiquenCity es dar recomendaciones para que se adopten medidas que mitiguen la contaminación en las zonas más afectadas.

Si te interesa lo que has leído hasta ahora, echa un ojo a la web del proyecto. En los próximos meses, el equipo de LiquenCity pretende ampliar su radio de acción, así que previsiblemente se necesitarán más personas dispuestas a detectar líquenes urbanitas en otras ciudades como Zaragoza, Pontevedra, Pamplona y Oviedo.

Esta iniciativa cuenta con el apoyo de la FECYT, y en ella participan también el Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC), el Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales (CREAF) y el Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio-UB), todos en Barcelona.

Ni estrellas ni planetas, ¿qué son las enanas marrones?

Por Mar Gulis (CSIC)

En los sesenta, nadie las había observado, pero Shiv S. Kumar predijo su existencia y las llamó enanas negras. En 1975, la astrofísica Jill Tarter las denominó enanas marrones, su nombre definitivo, dado que el término de Kumar también podía referirse a otros objetos estelares. Tarter no iba desencaminada al intuirlas marrones, sin embargo, estos cuerpos celestes suelen tener en realidad un color parecido al magenta o morado. Pero, más allá de su color, ¿sabes qué es una enana marrón?

Las enanas marrones son objetos subestelares que se encuentran a caballo entre las estrellas y los planetas. Un cuerpo celeste con composición similar a la solar y con masa mayor que 75 veces la masa de Júpiter sería una estrella, mientras que uno por debajo de esta masa (entre 65-75 masas) sería una enana marrón. No obstante, hay que tener en cuenta otros factores para determinar ante qué objeto nos encontramos. Una de las principales peculiaridades de la enana marrón es que en su núcleo no se llega a alcanzar, de manera estable, la temperatura de fusión necesaria para la quema de hidrógeno, como ocurre en una estrella, y en su lugar se quema deuterio.

Ilustración de una enana marrón. / NASA/JPL-Caltech

Ilustración de una enana marrón. / NASA/JPL-Caltech

Las características espectrales de las enanas marrones, como el pico de emisión centrado en longitudes de onda larga, la luminosidad o las temperaturas superficiales más bajas que las de una estrella, les otorgan precisamente ese color magenta o morado. En la clasificación espectral, las estrellas más calientes y luminosas tienen un color azul y a medida que se van enfriando, pasan al amarillo, al anaranjado y, por último, al rojizo. Después encontramos a las enanas marrones, que van del color rojizo al morado.

Primera enana marrón, primer exoplaneta

Teide 1 fue la primera enana marrón confirmada, gracias a un equipo español del Instituto de Astrofísica de Canarias, en 1995, el mismo año del descubrimiento del primer exoplaneta: 51 Pegasi b. ¿Coincidencia? La autora del libro Enanas marrones (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), María Cruz Gálvez Ortiz, antes investigadora del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), explica las evidencias sobre las conexiones que existen entre ellas y los exoplanetas (planetas que se encuentran fuera del sistema solar), más allá de que coincidan en el momento del hallazgo.

Las enanas marrones también limitan en el rango de masa y temperatura con los planetas, e incluso presentan atmósferas similares. De hecho, algunos de los métodos empleados para descubrir enanas marrones han permitido dar con planetas extrasolares. En ambos casos, a pesar de la mejora y afinamiento de los instrumentos y técnicas de investigación en astrofísica, las teorías sobre su formación, el cálculo de sus edades y la naturaleza de sus atmósferas se encuentran todavía en desarrollo.

En cuanto a las enanas marrones, a pesar de que se conoce relativamente poco sobre ellas, en las últimas dos décadas se han identificado cerca de 2.000 (cifra que va en aumento). Respecto a los exoplanetas, son ya más de 3.000 confirmados (otra cifra que sigue creciendo), de los cuales alrededor de 20 son de tipo terrestre y se encuentran en una zona de habitabilidad. Como señala Gálvez Ortiz, desde que comenzó la búsqueda de planetas extrasolares, “uno de los objetivos principales ha sido encontrar un planeta similar a la Tierra en tamaño y composición y en condiciones similares, de tal manera que pudiera albergar vida”.

Los estudios están profundizando también en el hallazgo de planetas alrededor de enanas marrones y, por el momento, se han detectado casi una decena de objetos de masa planetaria orbitando estos cuerpos subestelares. La búsqueda sigue…

 

* Puedes leer más en el libro Enanas marrones (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), de la colección ¿Qué sabemos de?

Henry Moseley, el joven que ordenó el rompecabezas de la tabla periódica

Por Mar Gulis (CSIC)

Moseley

Moseley (año 1910) en el laboratorio del Balliol-Trinity College poco después de su graduación. En su mano derecha sostiene un globo de vidrio grueso para bajas presiones que utilizaba en la medida del número atómico de gases.

A comienzos del siglo XX los avances en la comprensión de la estructura del átomo no solo removieron los cimientos de la física, sino también los de la química.

Sin ir más lejos, el creador de la tabla periódica, Dimitri Mendeleiev, creía que el hallazgo del electrón amenazaba sus postulados. Décadas antes, en 1869, el científico ruso había propuesto ordenar los 63 elementos químicos entonces conocidos en una particular disposición. En la primera formulación de su tabla periódica, muy distinta de la que conocemos en la actualidad, las columnas mostraban los elementos ordenados de menor a mayor según su peso atómico  –por ejemplo, berilio = 9,1 (su peso real es de 9,01); boro = 11 (10,81); carbono = 12 (12,01); etc.–, de tal forma que en las filas quedaban agrupados elementos que compartían propiedades químicas semejantes –por ejemplo, el litio, el sodio, el rubidio y el cesio, que junto al francio constituyen el grupo de los metales alcalinos–.

Tabla Mendeleiev

Tabla periódica propuesta por Mendeleiev en 1869.

La propuesta tuvo un tímido reconocimiento al inicio, pero fue haciéndose cada vez más popular a medida que fueron confirmándose muchas de sus predicciones. Mendeleiev había dejado huecos para ser completados con elementos aún no descubiertos, de los cuales no solo pronosticó acertadamente su existencia sino también algunas de sus propiedades. Esto fue posible porque fue una de las primeras personas en comprender que las propiedades químicas de los elementos se ‘repetían’ de forma periódica a medida que se incrementaba su peso atómico.

Sin embargo, Mendeleiev había trabajado con la idea de que el átomo era indivisible. En 1897 Joseph Thomson descubre el electrón y en 1911 Ernest Rutherford formula su famoso modelo atómico, en el que un número variable de electrones (de carga negativa) giran alrededor de un pequeño núcleo de carga positiva. ¿Cómo iban a afectar estos avances a la tabla periódica?

Contrariamente a lo que Mendeleiev creía, iban a perfeccionar sus teorías. También en 1911, antes de que se descubrieran los protones (de carga positiva) en el núcleo atómico, el físico aficionado Antonius van den Broek propuso en Nature que el orden de los elementos en la tabla periódica dependía del número de cargas positivas del núcleo o número atómico. Es decir, el hidrógeno ocupa el primer lugar de la tabla periódica porque solo tiene una carga positiva en el núcleo (hoy diríamos un protón) y, por tanto, su número atómico es el uno; el helio ocupa la segunda posición porque tiene dos cargas positivas (dos protones) y su número atómico es el dos; y así sucesivamente.

Sin embargo, fue Henry Moseley en 1913 quien logró probar esta hipótesis estudiando los espectros de rayos X de 50 elementos químicos. Moseley demostró que la frecuencia de los rayos X era proporcional (concretamente, la raíz cuadrada) al número atómico del elemento. Con este hallazgo, daba una justificación cuantitativa al concepto de número atómico y un apoyo fundamental al modelo atómico de Rutherford.

La utilización del número atómico para ordenar los elementos iba a resolver muchos problemas que habían traído de cabeza a quienes trabajaban en química hasta entonces. Por ejemplo, de acuerdo con su peso atómico, el níquel (58,693) debía situarse antes que el cobalto (58,933) en la tabla periódica; sin embargo, Mendeleiev había intercambiado sus posiciones para que resultaran más congruentes con sus propiedades químicas. La incoherencia desapareció cuando pudo conocerse que el número atómico del níquel era 28 y el del cobalto 27. Efectivamente, aunque el níquel pese un poco menos que el cobalto, tiene una carga positiva más en su núcleo, y por tanto puede agruparse junto a los elementos con los que compartía propiedades sin violar la ley periódica de Mendeleiev.

Tabla periódica moderna

Tabla periódica moderna, en la que los elementos aparecen ordenados según su número atómico.

Además, el número atómico permitió saber de forma inequívoca qué casillas faltaban por rellenar en la tabla periódica (43, 61, 72, 75, 85, 87 y 91) y la técnica de Moseley hizo posible identificar elementos de una forma mucho más rápida y certera. Hasta entonces las llamadas tierras raras, una denominación que engloba al escandio, el itrio y los quince elementos del grupo de los lantánidos, habían resultado enormemente difíciles de separar e identificar en el laboratorio. En el libro Las tierras raras (CSIC-Catarata), el investigador del CSIC Ricardo Prego cuenta que George Urbain, uno de los mayores expertos en este ámbito, viajó a Oxford en cuanto conoció el innovador trabajo de Moseley. Allí el francés le entregó una muestra que contenía una mezcla de tierras raras que le había llevado meses identificar con métodos químicos y desafió a su joven colega a intentarlo. Moseley tardó solo una hora en llegar al resultado de Urbain: la mezcla contenía erbio, tulio, iterbio y lutecio. La crisis de las tierras raras había quedado resuelta.

Mendeleiev murió en 1907, sin saber que la ‘intrusión’ de la física en la química no iba a contradecir sus planteamientos sino a darles un nuevo fundamento. Sus aportaciones siguen tan vigentes a día de hoy que la ONU ha declarado 2019 como Año internacional de la tabla periódica y de los elementos químicos precisamente porque se cumplen 150 años desde que Mendeleiev formulara por primera vez su sistema periódico. Moseley, que estuvo nominado tanto al Premio Nobel de Física como al de Química, falleció en 1915, a la temprana edad de 28 años, mientras luchaba con el ejército inglés en la famosa batalla de Galípoli. No pudo participar en los siguientes descubrimientos sobre la estructura del átomo, que seguirían revolucionando la física y la química.

El mercado de la reproducción asistida: ¿qué ocurre con las donantes de óvulos?

Por Vincenzo Pavone y Sara Lafuente Funes (CSIC)*

Entre el 1 y el 8% de todos los nacimientos que se producen en la actualidad son fruto de técnicas de reproducción asistida. Lo que en los años ochenta era casi experimental y estaba al alcance de muy pocas personas, se ha convertido en un abanico de técnicas y prácticas sociales presentes en todo el mundo.

La fecundación in vitro con óvulos de otras mujeres es el tratamiento que más ha aumentado. En España, este tratamiento representa una tercera parte de la reproducción asistida. Ese crecimiento se debe a dos cuestiones fundamentales: la primera es que nuestro país es el primer destino europeo de turismo reproductivo. De todos los residentes extranjeros que realizan procesos de reproducción asistida aquí, el principal tratamiento implica la donación de óvulos, seguido de la donación de semen. De hecho, la mitad de los ciclos de donación de óvulos realizados en Europa se llevan a cabo en España.

Future element/Odra Noel

La segunda cuestión es el retraso de la edad reproductiva. Si bien no existen datos de edad en los hombres (a pesar de que también estén afectados por el llamado ‘reloj biológico’), sí sabemos que una parte muy importante de las mujeres que acceden a reproducción asistida, y por ende a óvulos donados, tiene más de 40 años. Este cambio de patrón en la fertilidad es especialmente llamativo en España, donde la edad media del primer embarazo es de 32 años. Muchas parejas intentan reproducirse cuando los gametos de ambos no son de una calidad y eficacia suficiente para conseguir un embarazo. De ahí el uso de gametos ajenos, sobre todo óvulos. Obviamente, si se configurara el mundo de forma que las mujeres y los hombres no tuvieran que posponer constantemente la reproducción, habría menos necesidad tanto de óvulos donados como de vitrificación de los mismos.

Depende de a qué nivel miremos, la solución a este retraso generalizado de la maternidad puede ser estrictamente tecnológica y biomédica, o tener un enfoque múltiple, en combinación con el sociológico o el político. La tecnología sirve para algunas cuestiones, pero no es la única solución y, en el caso de la donación de óvulos, no va sola, sino que precisa de la colaboración de terceras partes, las donantes, de las que se sabe muy poco. En el proyecto Donación de óvulos en Reino Unido, Bélgica y España, EDNA por sus siglas en inglés, tratamos de entender mejor las experiencias de las donantes y el papel que representan en el contexto de un sistema que, por el momento, prefiere desarrollar técnicas reproductivas a establecer medidas económicas y sociales que posibiliten adelantar la edad de maternidad.

El proyecto EDNA se basa en un estudio internacional e interdisciplinar y pretende recopilar información sobre toda la experiencia del proceso de donación en los tres países mencionados. Partimos de la idea de que es fundamental conocer bien el punto de vista de las donantes: sus experiencias, dudas, deseos y preocupaciones.

España, a la cabeza de la bioeconomía reproductiva

En España la reproducción asistida con gametos de terceros/as es asumida fundamentalmente por el sector privado, ya que la Seguridad Social no trata a mujeres de más de 40 años y no cuenta con recursos suficientes ni para compensar económicamente a las donantes ni para montar la infraestructura necesaria para reclutarlas y gestionar los ciclos. Andalucía es una excepción a lo primero, y existen programas de donación sin compensación en otros lugares como el País Vasco, si bien el número de ciclos que realizan es muy bajo.

La donación funciona de forma anónima en todos los casos, y se compensa con aproximadamente 1.000 euros (con pequeñas variaciones según clínica y comunidad autónoma). En este contexto, el punto de vista de las protagonistas principales de esta práctica sigue siendo ignorado. Además, de acuerdo con las clínicas, la mayoría de las mujeres que se movilizan para donar sus óvulos son rechazadas por razones médicas, psicológicas o fenotípicas. Cómo viven el rechazo estas mujeres también es un tema completamente desconocido.

Gracias a la información procedente de las clínicas, los profesionales y de las propias donantes, nuestra investigación está desvelando una paradoja: a las mujeres que aportan sus óvulos se les pide que vean el proceso como una donación, pero con sus óvulos se ha construido un mercado. Todos los actores implicados actúan en un régimen comercial claramente definido: el personal sanitario, las receptoras y las agencias intermediarias que reclutan a las donantes. Sin embargo, a las mujeres donantes se les demanda que actúen desde el altruismo y la generosidad. Esto se afirma en el plano discursivo, pero en la práctica existe una compensación económica que parece explicar que haya tantas donantes en España, un país donde el salario mínimo no llega a la cantidad de la compensación.

Las clínicas de reproducción asistida, además, ofrecen discursos diferentes a sus clientes en función del tratamiento que reciben. Por ejemplo, cuando se habla de tratamientos con óvulos donados, se pone el foco en que la gestación es un proceso vital para el vínculo materno filial. Sin embargo, cuando se trata de gestación subrogada, todavía no permitida en España, la genética es lo central. El mercado crea un relato que permita construir un producto vendible.

Según el país del que se trate, las bioeconomías reproductivas se expanden de acuerdo a distintos modelos. El modelo español regula que la donación sea “no pagada”, pero reconoce una “compensación económica por las molestias”; en Estados Unidos existe un mercado libre; en Francia se ha desarrollado un sistema público (anónimo y sin compensación, que da lugar a muy pocos tratamientos); en múltiples países la donación de óvulos no está permitida… Y cada vez más los países están más interrelacionados: Italia compra óvulos a España, y en Bélgica se mezclan características de varios modelos.

En relación a la movilidad de los óvulos, cabe destacar que por cada donación se extraen unos 16 óvulos de media, lo que permite la realización de múltiples tratamientos. Hay clínicas que utilizan 4-6 óvulos para una receptora, congelan el resto y los comercializan hacia otras clínicas dentro y fuera del Estado. ¿Cuáles son las opiniones de las donantes sobre estas prácticas?, ¿las conocen?, ¿deberían formar parte de las decisiones sobre qué pasa con sus óvulos?

Nuevas preguntas sobre la reproducción asistida

Debatir estas cuestiones es fundamental para avanzar hacia un modelo que sea más justo, más eficaz, donde se repartan mejor los riesgos y los beneficios. En la bioeconomía reproductiva, uno de los problemas es que siempre se realizan las mismas preguntas, y se contestan desde una perspectiva muy tecnológica.

Uno de los objetivos del proyecto EDNA es generar nuevas preguntas. Para ello es esencial separar las tecnologías en sí de las prácticas; una cosa es la reproducción asistida y otra la implicación de terceras partes. En el caso de la donación de óvulos, estaríamos hablando no tanto de una técnica de reproducción asistida, como de una transferencia de capacidad reproductiva. Los óvulos de mujeres jóvenes, además de ayudar a otras mujeres a ser madres, estarían sosteniendo un sistema que retrasa la edad de maternidad, un modelo biomédico privado de reproducción asistida, es decir, están siendo utilizados para sostener la ‘reproducción’ de un sistema social, político y económico concreto.

Todo esto, además, debe ser tenido en cuenta al regular otros tipos de “transferencias de capacidad reproductiva” como la gestación subrogada, otra práctica relacional que tiende a presentarse como una “técnica”. Si se regulara la gestación subrogada en España de forma similar a la regulación de la donación de óvulos, se generarían dinámicas comerciales similares, ya que muchos de los actores implicados serían los mismos.

Entonces, ¿hacia dónde dirigir estas tecnologías y estas regulaciones? Como sociedad tenemos una gran responsabilidad respecto a los avances biomédicos, biotecnológicos y bioeconómicos. El hecho de que exista un tratamiento no quiere decir que debamos garantizar el acceso al mismo, fundamentalmente cuando requiere de la participación de terceras personas. Es importante estudiar detenidamente la relación entre estas tecnologías y prácticas, la estratificación reproductiva y la posible ampliación de estos tratamientos, su normalización y su naturalización. El futuro va a depender de lo en serio que nos tomemos pensar colectivamente qué queremos hacer con este conocimiento.

 

* Vincenzo Pavone y Sara Lafuente Funes son investigadores del Instituto de Políticas y Bienes Públicos del CSIC y responsables en España del proyecto EDNA, coordinado por Nicky Hudson de la Universidad de Monfort.

¿Te atreves con los microrrelatos científicos? Participa en el concurso #100QSD

Por Mar Gulis (CSIC)

Estamos de celebración. Acaba de publicarse el libro número 100 de nuestra colección de divulgación ‘¿Qué sabemos de?’. Se titula El LHC y la frontera de la física. El camino a la teoría del todo y lo firma el físico teórico del CSIC Alberto Casas, que escribió la primera parte de esta obra hace ya una década. Ahora, Casas actualiza y amplía lo que es un viaje fascinante por la ciencia básica y la física fundamental.

La colección, fruto de la colaboración entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y Los Libros de la Catarata, cumple además 10 años. En todo este tiempo, ‘¿Qué sabemos de?’ ha despertado la curiosidad de personas que querían aprender sobre mecánica cuántica, inteligencia artificial, neutrinos o cometas y asteroides. O descubrir la cultura de los neandertales, algunos falsos mitos sobre la alimentación, cómo se comunican las neuronas o las últimas terapias contra el cáncer o la enfermedad de Alzheimer. Los volcanes, la exploración planetaria, todo lo que se ha denominado la química verde o las células madre también están presentes en varios títulos de la colección. Y por supuesto las matemáticas, protagonistas de varias obras, la antimateria, la locura y temas de plena actualidad como las tierras raras o el debate sobre si vivimos o no en una nueva era, el Antropoceno. En fin, la lista sería demasiado larga…

Vamos a la celebración. Ayer lanzamos en Twitter el concurso de microrrelatos científicos #100QSD. Este es el reto: echad un vistazo al listado con los 100 títulos de ‘¿Qué sabemos de?’ (podéis consultarlo aquí) y buscad inspiración para condensar en un máximo de 280 caracteres un microrrelato propio, único y original. Eso sí, vuestra breve obra deberá contener el título (o alguna de sus palabras clave) de alguno de los 100 libros publicados hasta el momento.

Cuando la escribáis en Twitter utilizad el hashtag #100QSD y mencionad nuestra cuenta @CSICdivulga. Ojo, quienes se animen a participar deberán seguir a las cuentas @CSICdivulga y @CatarataLibros. Y si os sobra inspiración, aprovechadla: cada seguidor o seguidora podrá presentar un máximo de 5 microrrelatos en 5 tuits, a razón de un solo microrrelato por tuit (es decir, no son válidos hilos o microrrelatos divididos en varios tuits).

Os tenéis que dar prisa. El concurso comenzó este 4 de abril y solo podréis participar hasta el 7 de abril (hora española peninsular).

¿Y el premio? Lo habéis adivinado. Los tres mejores microrrelatos científicos recibirán un lote de cinco libros de ‘¿Qué sabemos de?’. El CSIC contactará con las personas premiadas a través de MD para concretar la dirección de envío.

Antes de poneros a escribir, podéis consultar las bases del certamen aquí.

¿Sabes cuánto tarda un nuevo medicamento en llegar a tus manos?

Por Mar Gulis (CSIC)*

Hay que remontarse al siglo XVIII para dar con el origen de los ensayos clínicos. El cirujano escocés James Lind (1716-1794) decidió probar distintos remedios frente al escorbuto, enfermedad causada por la deficiencia en vitamina C. Así, tomó a doce pacientes, los dividió en parejas y aplicó una terapia distinta a cada una: vinagre, nuez moscada o agua de mar, entre otras sustancias. Al parecer, el resultado fue que se curaron los que recibieron cítricos, mientras que los que llevaban una dieta escasa o nula en frutas y verduras siguieron padeciendo ese mal. Con este experimento, mediante la planificación de diversas curas, se consiguió demostrar la más eficaz.

En el siglo XIX, el médico francés Pierre Charles Alexandre Louis (1787-1872) propuso un método numérico para cuantificar los resultados de la experimentación. Cien años más tarde, el epidemiólogo británico Bradford-Hill (1897-1991) encontró una fórmula que hacía comparables los distintos grupos de estudio y estableció los “criterios de causalidad”. En ese momento se inició la era moderna de los ensayos clínicos.

Se estima que son de diez a doce años de media lo que tarda en desarrollarse un nuevo medicamento

A pesar de que para entonces empezaba a adquirirse conciencia del valor de la investigación, no fue hasta los años setenta cuando empezó a considerarse esencial el estudio de la eficacia y la seguridad de un medicamento antes de su lanzamiento al mercado. El punto de inflexión se produjo en los años cincuenta, cuando la administración de la recientemente descubierta ‘talidomida’ produjo un efecto indeseado, ocasionando malformaciones en recién nacidos, y poniendo de manifiesto la necesidad de establecer una regulación.

Actualmente se estima que son de diez a doce años de media lo que tarda en desarrollarse un nuevo medicamento. Se trata de un largo y costoso proceso en el que el fármaco ha evolucionado, sorteando obstáculos, hasta su lanzamiento como producto final, cuando se convierte en el posible remedio para nuestras dolencias. En el libro Cómo se fabrica un medicamento (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), las investigadoras del Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC María del Carmen Fernández y Nuria E. Campillo señalan que “una vez que en el laboratorio se identifica una molécula prometedora comienza el verdadero reto: ponerla en el mercado”.

El proceso se inicia con la búsqueda de la diana terapéutica, seguido de la identificación y desarrollo de moléculas que pueden interaccionar con dicha diana. De estas primeras etapas de identificación, síntesis y evaluación biológica (in vitro) nacerán las primeras moléculas o hits con potencial para llegar a ser un fármaco. Las etapas más complicadas comienzan ahora, con la fase preclínica, en la que se recurre a modelos celulares y a animales de experimentación para estudiar la seguridad y la toxicidad de las moléculas. Esta fase es el “puente necesario para pasar del laboratorio –etapa de descubrimiento– a la fase clínica”, en la que se realizan estudios en humanos, explican las investigadoras.

Esto es lo que se conoce como ‘desarrollo clínico’, del que forman parte los ensayos clínicos, centrados en descubrir o comprobar los efectos clínicos y farmacológicos, así como en identificar cualquier reacción adversa a los mismos y determinar su seguridad y eficacia en voluntarios y pacientes.

Proceso del desarrollo clínico de un medicamento

Proceso del desarrollo clínico de un medicamento. / María del Carmen Fernández y Nuria E. Campillo

Antes de que llegue hasta nuestras manos, el medicamento en cuestión debe ser autorizado y estará sujeto a diferentes regulaciones para su comercialización, por lo que el mundo farmacéutico se convierte en un entorno hiperregulado y sometido a una exigencia de alta calidad. Es una exigencia justificada porque precisamente es en las primeras fases de la investigación clínica donde pueden surgir reacciones adversas y, de hecho, alrededor de la mitad de los efectos indeseables de los fármacos se identifican solo en los ensayos clínicos en humanos, es decir, el éxito no siempre está garantizado ya que, como aseguran las investigadoras, “la probabilidad general de éxito clínico, es decir, que un fármaco pase con éxito todos los ensayos, es inferior al 12%”.

En definitiva, para comprender el proceso del desarrollo clínico habría que imaginarse un embudo: durante varios años se caracterizan entre 5.000 y 10.000 moléculas prometedoras, y solo unas 250 pasan a las fases preclínicas (un año), hasta llegar menos de 10 a los ensayos clínicos en humanos (seis-siete años). En ese momento, se da con un compuesto que podría ser el nuevo medicamento y si todo va bien… se lanza al mercado.

 

* Puedes leer más en el libro Cómo se fabrica un medicamento (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), de la colección ¿Qué sabemos de?