Archivo de abril, 2019

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.