Archivo de febrero, 2020

Maracuyá, ¿la fruta de qué pasión?

Por Iñaki Hormaza y Mar Gulis (CSIC)*

Tiene una pulpa jugosa salpicada de semillas comestibles y su sabor es una atractiva mezcla de ácido y dulce. El maracuyá, también conocido como fruta de la pasión, es muy preciado en alta cocina, la repostería y la preparación de zumos y cócteles. Además de sus innegables propiedades gustativas y nutricionales (contiene carotenos y vitaminas A y C), muchas personas le suelen atribuir cualidades afrodisíacas. Pero, ¿qué pasión da realmente nombre a esta pequeña fruta de estimulante aroma? La respuesta está en su flor y en un encuentro que aconteció hace unos cuatrocientos años.

Flor del maracuyá/ Iñaki Hormaza

A comienzos del siglo XVII Manuel de Villegas, un fraile agustino proveniente de América, se presentó en el Vaticano ante el teólogo Giacomo Bosio con una sorprendente flor seca. Bosio quedó impresionado por su insólita estructura y comenzó a recopilar información sobre ella. Una de las primeras citas que encontró fue la de Francisco Hernández de Toledo, un naturalista y médico español de la corte de Felipe II que dirigió una expedición a la Nueva España de 1570 a 1577 y que menciona la planta como “granadilla”. El teólogo también leyó a José de Acosta, quien en su Historia Natural y Moral de las Indias recoge que: “la flor de granadilla es tenida por cosa notable; dicen que tiene las insignias de la Pasión, y que se hallan en ella los clavos y la columna y los azotes, y la corona de espinas y las llagas, y no les falta alguna razón, aunque para figurar todo lo dicho, es menester algo de piedad, que ayude a parecer aquello; pero mucho está muy expreso, y la vista en sí es bella, aunque no tiene olor. La fruta que da llaman granadilla, y se come, o se bebe, o se sorbe, por mejor decir, para refrescar; es dulce, y a algunos les parece demasiado dulce”. Bosio estaba preparando un tratado sobre la pasión de Cristo, y, utilizando estas referencias más su propia observación, decidió bautizar el maracuyá como fruta de la pasión. Así, asoció su forma a diferentes momentos del pasaje bíblico, nada más lejos del significado erótico o afrodisíaco en el que la mayoría pensamos cuando hablamos de esta planta tropical.

Una flor bíblica

¿Qué significa según Bosio cada parte de esta flor? En la base, sus cinco pétalos y cinco sépalos, que son similares, representarían a los diez apóstoles que estaban presentes en el momento de la crucifixión; todos menos Judas el traidor y Pedro, que negó a Jesús. Sobre los pétalos, círculo de filamentos que corresponden a sépalos modificados, aludirían a la corona de espinas. Los tres estigmas simbolizarían los tres clavos, mientras que la pieza central, el estilo, se asociaría a la columna en la que Cristo fue azotado. Los cinco estambres se corresponderían con las cinco llagas o heridas recibidas.

En 1745, años después de realizar esta interpretación religiosa, Linneo estableció el actual género Passiflora, dentro del cual describió 22 especies. Actualmente incluye unas 400 especies presentes fundamentalmente ​en América tropical y subtropical, con unos pocos representantes en Asia y Oceanía. La especie más conocida dentro del género es Passiflora edulis, el maracuyá, originario de la Amazonía de Perú, el sur de Brasil, Colombia, Paraguay y norte de Argentina. La palabra maracuyá deriva del guaraní Mburucuyá, aunque rápidamente se empezó a conocer como pasiflora y pasionaria. También se conoce con otros nombres como granadilla, parcha, o parchita, que es el nombre que se usa en las Islas Canarias.

Planta de maracuyá cultivada en Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea “La Mayora” (CSIC-Uma), ubicado en Málaga/ Iñaki Hormaza

Maracuyá ibérico

El maracuyá y otras especies e híbridos de frutas de la pasión se cultivan en regiones con clima tropical o subtropical. La mayoría son plantas trepadoras que pueden llegar a crecer hasta unos 10 metros. El color del fruto es variable desde morado a amarillo y en su interior hay numerosas semillas comestibles.

El principal país productor es Brasil, con más del 50% de la producción mundial, seguido por Ecuador y Colombia. La producción española es muy limitada y está concentrada en las Islas Canarias, por eso existe un creciente interés por su cultivo en la península. En el Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea “La Mayora”, centro mixto del CSIC y la Universidad de Málaga, se están evaluando diferentes especies y variedades con el objetivo de incentivar la producción de maracuyá en la Europa continental, del mismo modo que se cultivan otros frutos tropicales y subtropicales como el aguacate, el mango, la chirimoya, el litchi, la carambola o la papaya. La producción de todos ellos en esta zona se caracteriza por la sostenibilidad. Se apuesta por una producción local capaz de llegar a los mercados europeos en unas pocas horas. Esto permitiría a los consumidores disponer de frutas exóticas de alta calidad producidas en lugares próximos, lo cual evitaría el transporte desde otros continentes y con ello una reducción de la huella de carbono considerable.

 

* Iñaki Hormaza es investigador del CSIC en el Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea “La Mayora”, centro mixto del CSIC y la Universidad de Málaga.

 

Las dos medallas del Nobel que escaparon a los nazis

Por Mar Gulis (CSIC)*

9 de abril de 1940: el químico húngaro George Hevesy, conocido por haber descubierto el hafnio, acude como cada mañana a su trabajo en el Instituto de Física Teórica de la Universidad de Copenhague, Dinamarca. No es un día como cualquier otro: Alemania está invadiendo el país. Los ataques han comenzado durante la madrugada y el gobierno danés, consciente del desequilibrio de fuerzas, no ha tardado en presentar la rendición.

A su llegada, Hevesy encuentra a Niels Bohr, premio Nobel de Física en 1922 y director del instituto. El ‘padre’ de la mecánica cuántica está preocupado. No es ser hijo de madre judía lo que le inquieta en ese momento –al fin y al cabo, al nacer fue bautizado en el catolicismo–, sino que los ocupantes encuentren lo que obra en su poder. Bohr esconde las medallas del premio Nobel de dos físicos alemanes que, de una u otra forma, se han significado como opositores al régimen nazi: Max Von Laue, galardonado en 1914 por sus trabajos en cristalografía de rayos X, y James Franck, premiado en 1925 por sus investigaciones sobre el comportamiento de los electrones. Ambos han depositado sus condecoraciones en el instituto precisamente para evitar que caigan en manos de las autoridades de su país.

Se trata de un legado demasiado comprometedor. La Alemania de Hitler castiga incluso con la pena de muerte sacar oro del país; y las medallas están hechas con 200 gramos de oro de 23 quilates cada una. Franck, de origen judío, vive exiliado en Estados Unidos, pero Von Laue permanece en Alemania. “El nombre de Laue estaba grabado en la medalla, su descubrimiento por las fuerzas invasoras habría tenido muy serias consecuencias para él”, escribe Hevesy acabada la Segunda Guerra Mundial.

De izquierda a derecha: James Franck, Max Von Laue, George Hevesy y Niels Bohr.

Hay que darse prisa. El húngaro propone enterrar los metales, pero Bohr teme que alguien pueda descubrirlos. Entonces, echan mano de sus conocimientos sobre química. El oro es inalterable por el aire, el calor, la humedad y la mayoría de los elementos químicos, pero puede disolverse con agua regia, una combinación de una parte de ácido clorhídrico y tres de ácido nítrico.

Hevesy se pone manos a la obra y pasa la jornada encerrado en el laboratorio disolviendo las medallas. No es un trabajo fácil: “El oro es extremadamente no reactivo y difícil de disolver”, cuenta años después a Von Laue. Mientras tanto, en las calles de Copenhague ya desfilan las tropas invasoras.

Hasta 1980 todas las medallas del premio Nobel fueron acuñadas en oro de 23 quilates.

Cuando los nazis ocupan el instituto no advierten nada sospechoso. En 1943, Bohr y Hevesy, que acaba de recibir el Nobel por el estudio de organismos vivos mediante trazas radioactivas, parten al exilio. Temeroso de que Alemania se adelante en la carrera armamentística, el primero acaba en Estados Unidos colaborando con el proyecto Manhattan, que da lugar a la primera bomba atómica.

El oro permanece disuelto en agua regia hasta el fin de la guerra. Tras su regreso a Dinamarca, Bohr lo recupera y en 1950 lo envía a la Real Academia Sueca de Ciencias junto con una carta en la que explica lo sucedido. La Fundación Nobel refunde el metal y acuña con él nuevas medallas similares a las originales. Frank recibe el galardón en 1952 en una ceremonia celebrada en la Universidad Chicago. El relato más extendido sostiene que Von Laue también ‘recupera’ su medalla, aunque de esto no queda registro oficial.

 

* Si quieres descubrir más historias sorprendentes relacionadas con la química, consulta la web de la Yincana Virtual Entre Matraces, organizada por el Instituto de Química Médica del CSIC en colaboración con la FECYT. 

Bacterias, arañas, polillas: conoce a tus inseparables compañeros de piso

Por Mar Gulis (CSIC)

Si piensas que en tu casa solo vives tú o, como mucho, otras personas, te equivocas. Tu hogar está lleno de vida: multitud de especies, más o menos pequeñas o más o menos inofensivas, pueblan todos sus rincones, desde el recibidor a la cocina.

Hay compañía doméstica desde el momento en que pisas el domicilio, ya que en una suela de zapato suele haber unas 400.000 colonias de bacterias e incluso, a veces, pequeños artrópodos; seres a los que acabas de abrir la puerta de casa y, parte de los cuales, se instalarán en ella. Por esta razón, en algunas culturas se exige descalzarse para entrar en las viviendas, una costumbre cada vez más extendida por estos lares.

Este es solo uno de los datos que incluye Biodiversidad doméstica. Compañeros de piso, una exposición itinerante elaborada por el Museo Nacional de Ciencias Naturales del CSIC. La muestra realiza un recorrido por las distintas estancias de una casa y va arrojando datos sobre los seres vivos que podemos encontrar en cada una de ellas.

Cartel de la exposición Biodiversidad doméstica. Compañeros de piso

Supongamos que después de entrar a casa vamos al baño. Al contrario de lo que podría parecer, allí encontraremos más bacterias en el suelo que en la taza del retrete. Las especies más habituales en el primero serán las Rhodobacterias y las Rhizobacterias, mientras que las de los sanitarios serán del tipo Clostridium, relacionadas con el sistema digestivo.

En esta estancia probablemente también hallemos bacterias relacionadas con la piel, como Staphyloccocus y Streptococcus, y especies más grandes en tamaño pero totalmente inofensivas. Es el caso del pececillo de plata, que se pasea por suelos y rendijas, y los opiliones, animales parecidos a las arañas pero con patas extremadamente largas que deambulan por nuestra bañera o plato de ducha. ¿Hablamos del cepillo de dientes? De momento, quedémonos con la idea de que es mejor no compartirlo con otras personas.

Opilion, especie que frecuenta los baños

 

Ácaros durmientes

Vayamos ahora al dormitorio, a echar una pequeña siesta por ejemplo. En la cama nos esperará un nutrido cortejo de bacterias Streptococcus mutans y el rey de los colchones: el conocido ácaro del polvo (Dermatophagoides pteronyssinus), que suele estar presente también en otros elementos de la casa, como moquetas y sofás. Cuando nos durmamos, otra familia de ácaros se paseará por nuestra cara: se trata de Demodex folliculorum, un ser vivo con la fea costumbre de vivir dentro de nuestros folículos pilosos –justo por encima de la raíz del cabello– y salir al exterior durante estos periodos de reposo en los que nos encontramos en los brazos de Morfeo.

Demodex folliculorum saliendo del folículo piloso/Sciencephotolibrary

Pero la estancia con más vida de nuestro hogar es la cocina. Los suculentos restos de comida que permanecen allí por más que limpiemos son un fuerte atractivo para gran cantidad de especies. En el estropajo, por ejemplo, podemos encontrar hasta 20 familias diferentes de bacterias y en otras partes no nos sorprenderá ver organismos más grandes como hormigas, moscas y cucarachas. Las primeras no son peligrosas, pero no podemos decir lo mismo del resto. De hecho, las cucarachas, de las que existen en el mundo 3.500 especies, son uno de los organismos más resistentes que se conocen. Además pueden propagar enfermedades como la disentería o el cólera.

Otro organismo típico de la cocina con el que debemos tener cuidado es el moho, cuyas esporas se dispersan por el aire y pueden provocar reacciones alérgicas y problemas respiratorios, así como llegar a producir sustancias cancerígenas (como la aflatoxina).

 

El objeto más sucio de nuestro hogar

Tampoco estaremos solos o solas en el salón. Allí hay dos objetos que reúnen un gran número de especies: el mando a distancia y el teléfono. Numerosos estudios han puesto de manifiesto que el control remoto de la televisión es uno de los objetos más sucios de un hogar, un hotel o un hospital. Entre otras cosas, sobre él podemos encontrar restos de orina, de otros fluidos humanos y hasta de heces, todos ellos asociados a gran cantidad de bacterias y virus. Parece que eso de lavarse las manos después de visitar el baño no es una práctica tan habitual.

Estos son algunos ejemplos de la biodiversidad de nuestros hogares, pero no podemos olvidarnos de otros como las polillas, cuyas larvas se alimentan de nuestras prendas de ropa; los piojos, que pueden habitar en nuestros cabellos y de los que existen tres tipos de especies según prefieran vivir en nuestra cabeza, cuerpo o pubis; o las arañas, que a pesar del miedo que suscitan a algunas personas, pueden resultar beneficiosas porque se alimentan de otros insectos que sí serían nocivos o molestos.

No hay que asustarse, la mayoría de estas especies son inocuas y llevamos mucho tiempo conviviendo con ellas. Pero no viene mal tener buenos hábitos de higiene personal y una adecuada limpieza en las diferentes estancias de nuestro hogar. ¡Ah!, y si tienes pensado alojarte en algún hotel en tus próximas vacaciones, tal vez sea mejor disfrutar del entorno que coger ese mando a distancia que reposa sobre la mesa para ver la televisión.

 

La exposición Biodiversidad doméstica. Compañeros de piso es una idea original del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN) del CSIC y esta comisariada por A. Valdecasas, investigador del MNCN.

Radio cognitiva, la tecnología que hará más eficientes nuestros móviles

José M. de la Rosa (CSIC)*

Nos encontramos en los albores de la mayor revolución tecnológica que ha conocido la humanidad. Las primeras décadas del siglo XXI serán recordadas por la expansión de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) y de dispositivos como los teléfonos móviles, las tablets y los ordenadores personales. Gracias a ellos podemos acceder a la información a través de internet de una forma ubicua y con velocidades de conexión cada vez mayores.

Este desarrollo sin precedentes se debe en gran medida a la microelectrónica y los chips. Estos microingenios han evolucionado en los últimos 50 años de manera exponencial según la ley de Moore, y contienen miles de componentes en unos pocos nanómetros. Una de las consecuencias de este escalado es la integración de la microelectrónica en objetos de uso cotidiano, que ha dado lugar al denominado Internet de las cosas, IoT por sus siglas en inglés.

La computación neuronal artificial ya se ha comenzado a utilizar en algunos dispositivos comerciales

IoT comprende la interconexión de miles de millones de entidades ciberfísicas con una estructura híbrida software/hardware capaces de comunicarse entre ellas sin necesidad de intervención humana. La educación a través de plataformas de enseñanza virtual, la teleasistencia sanitaria personalizada, las operaciones bursátiles automatizadas, las redes energéticas inteligentes, la robotización en procesos industriales y redes de transporte, o los vehículos autónomos, son solo algunos ejemplos del sinfín de aplicaciones de IoT, cada vez más presente en nuestras vidas.

Para una implementación adecuada del Internet de las cosas se requiere el desarrollo de dispositivos electrónicos seguros y eficientes, tanto en coste como en consumo de energía. Tales dispositivos deben estar dotados de una cierta inteligencia y autonomía para poder tomar decisiones en tiempo real y ser robustos frente a las condiciones del medio en que se van a desenvolver. Y para que esto ocurra es necesario desarrollar tecnologías que hagan viable la construcción de un puente sólido entre el medio físico (real) y su versión virtualizada (digital).

Del 1G al 5G

Microfotografía de un chip del Instituto de Microelectrónica de Sevilla/ IMSE (CSIC-US)

Una de esas tecnologías para ‘construir puentes’ son las comunicaciones móviles. Hace poco más de un par de décadas, los terminales móviles eran simplemente teléfonos inalámbricos, cuya única funcionalidad era la transmisión de voz (primera generación o 1G), a la que se añadió posteriormente la transmisión de SMS en la segunda generación (2G), con velocidades de transmisión de unos pocos de kilobits por segundo. Con el desarrollo del 3G, los móviles pasaron a ofrecer servicios multimedia y conexión a internet de banda ancha con velocidades de acceso de varios Megabits/s (Mb/s). En la actualidad, la mayoría de las redes operan con terminales móviles de cuarta generación (4G), que permiten alcanzar velocidades de hasta centenares de Mb/s, y ya se empieza a implantar la red 5G, con velocidades de Gigabits/s (Gb/s).

Sin embargo, las comunicaciones móviles tienen un problema: las bandas del espectro electromagnético por donde se propagan las ondas radioeléctricas con la información transmitida por muchos aparatos electrónicos se pueden saturar y convertirse en un cuello de botella para la implementación práctica de IoT. Esto ha motivado la investigación y desarrollo de tecnologías para hacer un uso más eficiente y sostenible del espectro electromagnético. Una de ellas es la denominada radio cognitiva o CR por sus siglas en inglés.

En esencia, la radio cognitiva se basa en la convergencia de tecnologías de comunicación y de computación que permiten ajustar de forma autónoma y transparente para el usuario los parámetros de transmisión y recepción de los dispositivos electrónicos en función de la información que detectan del entorno radioeléctrico donde se utilizan. Para ello, dichos dispositivos han de incluir sistemas de comunicaciones en los que la digitalización (transformación digital de las señales que portan la información) se realice lo más cerca posible de la antena (tanto en el receptor como en el transmisor). Así, el procesamiento de la información se hace mediante software y puede ejecutarse en un microprocesador digital. Esto aumenta significativamente el grado de programabilidad y adaptabilidad de los terminales móviles a diferentes modos o estándares de comunicación.

Inteligencia artificial en nuestros móviles

Además de un sistema de comunicación basado en software, la radio cognitiva requiere del uso de algoritmos de inteligencia artificial (IA) para identificar de forma automática la banda óptima del espectro electromagnético en la que se pueda transmitir mejor la información. Con la inteligencia artificial se maximiza la cobertura, se minimiza el efecto de las interferencias y se incrementa la durabilidad y la vida útil de la batería, entre otras muchas ventajas.

Sin embargo, los microprocesadores empleados en dispositivos convencionales resultan ineficientes para realizar las tareas de inteligencia artificial requeridas en sistemas de radio cognitiva. Al llevarlas a cabo, estos dispositivos consumen mucha energía y reducen la durabilidad de la batería. Esto ha motivado la investigación de alternativas como los procesadores neuromórficos, los cuales realizan el tratamiento de la información inspirándose en el cerebro humano.

Esquema de funcionamiento de un procesador neuromórfico/ José M. de la Rosa

Hay tareas computacionales, como el cálculo, en las que los procesadores convencionales son más eficientes que el cerebro, pero otras, como el reconocimiento de patrones, son ejecutadas mejor por los sistemas neuronales. Es lo que ocurre, por ejemplo, en el reconocimiento facial, que el ojo y el cerebro humanos realizan de forma mucho más eficaz en términos de velocidad, precisión y consumo energético. En el caso de la radio cognitiva, los procesadores neuromórficos deben encargarse de reconocer patrones de señales radioeléctricas, que son las que transmiten la información en la telefonía móvil.

De hecho, la computación neuronal artificial ya se ha comenzado a utilizar en algunos dispositivos comerciales. Por ejemplo, la compañía Apple incorpora módulos neuronales de aprendizaje automático (o Machine learning) en sus procesadores más recientes incluidos en los últimos modelos de iPhone. Estos dispositivos contienen 8.500 millones de transistores integrados en una tecnología de 7 nanómetros. Otras compañías como Intel y Qualcom han desarrollado procesadores neuromórficos fabricados también en tecnologías nanométricas.

Aunque aún se está lejos de desarrollar ordenadores completamente basados en procesamiento neuronal, hay un interés creciente por integrar la inteligencia artificial en el hardware de los dispositivos. Esta es una de las líneas de investigación en las que se trabaja en el Instituto de Microelectrónica de Sevilla (CSIC-US). En un futuro, se espera poder incorporar procesamiento neuromórfico en chips de comunicaciones que hagan posible la realización de dispositivos IoT/5G más eficientes gracias al uso de la radio cognitiva.

*José M. de la Rosa es investigador del Instituto de Microelectrónica de Sevilla, centro mixto del CSIC y la Universidad de Sevilla.