Entradas etiquetadas como ‘Catarata’

Lecturas científicas para días de manta y sofá

Por Mar Gulis (CSIC)

Estas navidades van a ser diferentes. Quizá no podamos hacer todos los planes que nos gustaría, pero a cambio tendremos más tiempo para estar en casa y dedicarnos, por ejemplo, a leer. Desde Ciencia para llevar te proponemos algunos de los últimos títulos de la colección de divulgación ‘¿Qué sabemos de?’ (CSIC-Catarata) para estos días de manta y sofá. Los efectos del ejercicio físico en nuestro cerebro, los últimos avances de la exploración marciana o qué debemos hacer para protegernos de las ciberestafas son algunos de los temas de los que tratan. ¿Te animas a descubrirlos?

¿Cómo se pesa un átomo?

Nuestra primera propuesta te ofrece un viaje al nanomundo sin salir de casa. Pesar objetos diminutos como una bacteria, un virus o incluso un átomo, medir la presión sanguínea en el interior de las venas o posicionar aviones y satélites no sería posible sin las aplicaciones derivadas de la nanomecánica. Daniel Ramos Vega, investigador del CSIC, presenta los métodos con los que podemos visualizar e intervenir sobre la materia en la escala de los nanómetros, es decir, la milmillonésima parte de un metro (0,000000001 m) en el libro Nanomecánica.

En esta escala, las propiedades físicas y químicas de los objetos cambian y estos se comportan de un modo diferente a como lo hacen en el mundo macroscópico. Esto se aprovecha para desarrollar un sinfín de nuevos dispositivos descritos en el texto, como balanzas atómicas, narices electrónicas que dotan de olfato a los robots, sensores para sistemas de posicionamiento, acelerómetros que hacen saltar el airbag de los coches en caso de accidente o giroscopios instalados en teléfonos móviles y mandos de consolas.

Los efectos del ejercicio físico en nuestro cerebro

Todos sabemos que la actividad física resulta beneficiosa para nuestro organismo, incluido el cerebro. Ahora bien, ¿todo tipo de ejercicio genera efectos saludables?, ¿es cierto que el deporte ayuda a retrasar el envejecimiento?, ¿qué cambios se producen en nuestras neuronas cuando lo practicamos? Estas y otras cuestiones tienen respuesta en Cerebro y ejercicio. Los investigadores del CSIC Coral Sanfeliu y José Luis Trejo presentan las evidencias científicas de cómo la actividad física y deportiva moldea el cerebro humano y explican los efectos del ejercicio sobre la cognición, el estado de ánimo y la salud cerebral a todas las edades.

A lo largo del texto los investigadores se adentran en los mecanismos genéticos, moleculares y celulares que sustentan los innumerables beneficios del ejercicio. “Entre otros efectos positivos, produce un incremento de la capacidad cognitiva y de la formación de neuronas nuevas (potencia la capacidad de análisis matemático y la habilidad lingüística); hace crecer el flujo sanguíneo en el cerebro; incrementa la funcionalidad y disponibilidad de neurotransmisores clave e induce neuroprotección en todas las áreas cerebrales analizadas hasta la fecha”, afirman Sanfeliu y Trejo. Aparte de las consecuencias directas, el deporte produce también efectos indirectos, como ocurre con los individuos que se benefician del ejercicio físico que realizaron sus progenitores. Además, el ejercicio físico puede constituir una vía para hacer frente al envejecimiento y contribuye al bienestar psicológico. Después de leer este libro, seguro que te dan ganas de calzarte las zapatillas y ponerte en movimiento.

Enfermedades raras, patologías desconocidas con gran impacto económico y social

Son trastornos o condiciones muy diversos e infrecuentes, en su mayoría tienen origen genético y suelen aparecer en la infancia, por lo que se padecen durante casi toda la vida. Las enfermedades raras, englobadas bajo este término hace tan solo cuatro décadas, solo afectan a menos de 5 individuos por 10.000 habitantes, pero constituyen un problema de salud global. El investigador Francesc Palau hace divulgación sobre el origen, diagnóstico, tratamiento, atención sanitaria e investigación de estas patologías que, en términos globales, tienen incidencia sobre 26 millones de personas en Europa.

El libro Enfermedades raras presenta una realidad muy poco conocida por la ciudadanía. “El contraste entre los bajos datos epidemiológicos de la población afectada y su elevada diversidad y heterogeneidad, nos pone ante la paradoja de la rareza: las enfermedades son raras, pero los pacientes con enfermedades raras son muchos”. La distrofia muscular de Duchenne, la fibrosis quística o la esclerodermia son solo tres de las 6.172 enfermedades raras descritas hasta la fecha. Debido a su cronicidad, complejidad y la necesidad de una mayor atención sanitaria, los recursos que consumen son muy elevados.

La investigación biomédica es el camino para cambiar el futuro de las personas afectadas por una de estas patologías, pero también para esclarecer el complejo modo de enfermar del ser humano. “Actuaciones sobre las enfermedades raras son también acciones que nos ayudan a conocer y enfocar mejor las enfermedades comunes”, apunta Palau.

Del tupperware al teletrabajo: ¿cómo se hace la innovación?

La siguiente propuesta está protagonizada por un término usado hasta la saciedad. No hay ningún ámbito en el que la palabra innovación no aparezca como el talismán que soluciona todos los problemas. Pero, ¿qué se entiende en la actualidad por innovación?, ¿qué hacen Spotify, Zara o Amazon para triunfar innovando? o ¿cuáles son las cualidades de una persona innovadora? Los investigadores Elena Castro e Ignacio Fernández han escrito La innovación y sus protagonistas con la intención de explicar el alcance y dimensiones de este fenómeno y su evolución. “En este mundo globalizado, la supervivencia de las empresas y muchas actividades sociales pasan por la capacidad para desarrollar productos y procesos nuevos o mejorados, pero tratando de que tales innovaciones contribuyan a los objetivos sociales que van a permitir un futuro más sostenible y equitativo y que contribuya al bienestar de las personas”, apuntan los investigadores del CSIC.

La innovación es mucho más que nuevos productos o servicios, ya que también se puede innovar en los procesos de fabricación o en el desarrollo de políticas sociales, por ejemplo. Por otro lado, no solo hace falta una buena idea: “para que las invenciones sean consideradas innovaciones tienen que ser aplicadas en un proceso productivo, o su resultado ha de llegar al mercado o a la sociedad”, señalan Castro y Fernández. El texto ofrece otros muchos ejemplos de innovación, y da pistas de los atributos que han de tener las personas innovadoras. Además, los autores hacen hincapié en que no solo innovan las empresas, sino también otras organizaciones sociales. Una lectura imprescindible si quieres saber el verdadero alcance de la innovación y usar este término con propiedad.

Marte y el enigma de la vida

Lo han llamado dios de la guerra, Horus en el horizonte y estrella de fuego. Marte, ese punto rojo en el firmamento, siempre ha estado ahí, ante nuestros ojos, desafiando nuestra curiosidad. Desde la Antigüedad, el ser humano no ha cesado de observarlo y, lejos de agotar las preguntas, el más habitable de los planetas a nuestro alcance sigue ofreciéndonos un relato apasionante. Juan Ángel Vaquerizo, astrofísico y divulgador del CSIC ha escrito Marte y el enigma de la vida. El número 117 de la colección condensa el conocimiento que tenemos hasta el momento del planeta, explica sus peculiaridades y semejanzas con la Tierra, la historia de su exploración y los retos que se abren ante las nuevas misiones lanzadas hacia territorio marciano.

Marte

“Marte es especial porque ha provocado un profundo impacto en la cultura y ha impulsado de modo decisivo el avance de la ciencia en los últimos siglos. A día de hoy, es el primer objetivo astrobiológico, ya que es el mejor escenario para demostrar la existencia de vida fuera de la Tierra”, señala Vaquerizo. “Estamos viviendo momentos cruciales en la exploración marciana. Tanto es así que el primer ser humano que pise Marte ya ha nacido, y todo apunta a que algunos de los grandes enigmas que aún esconde el planeta rojo podrían ser resueltos durante las próximas décadas”, añade el autor. Si quieres saber más sobre estos enigmas y sus posibles respuestas, no te pierdas esta lectura marciana.

Matemáticas para la pandemia

Desde el inicio de la pandemia ocasionada por el virus SARS-CoV-2 contamos y medimos sin descanso. Cada día recibimos cantidades ingentes de información en forma de gráficos, tablas e infografías, y hemos incorporado a nuestro vocabulario expresiones como ‘ritmo de contagio’, ‘aplanar la curva’ o ‘crecimiento exponencial’. Los investigadores Manuel de León y Antonio Gómez Corral nos ayudan a entender estos términos en el libro Las matemáticas de la pandemia.

El texto recoge las herramientas que se utilizan para comprender el proceso de transmisión de enfermedades como la viruela, la malaria o la COVID-19 y expone cómo esta disciplina ayuda a diseñar medidas para combatirlas. En sus páginas se explica, entre otros, el modelo SIR. Formulado hace casi un siglo, su nombre alude a los tres grupos en los que se clasifican individuos de una población según su estado ante una enfermedad: susceptible (S), infectado (I) y resistente o recuperado (R).

Sobre las lecciones aprendidas durante la pandemia actual, los autores ponen el foco en la rapidez de acceso a los datos y en su calidad para hacer posible un análisis adecuado. “Sean cuales sean las características y peculiaridades que se incorporen al modelo matemático que describa la propagación del SARS-CoV-2, sus virtudes y limitaciones estarán siempre marcadas por los datos que lo soporten, es decir, que permitan su construcción y validación”, explican.

Las amenazas del ciberespacio

¿Qué tiene que ver una web que instala cookies de rastreo sin consentimiento con un programa informático malicioso capaz de sabotear una central nuclear? ¿Y con un correo fraudulento en el que nuestro supuesto jefe nos ordena hacer una transferencia urgente? Todas estas acciones, estén o no vinculadas, suponen una amenaza para la ciberseguridad, una disciplina de reciente cuño a la que está dedicado el último libro de la colección. Escrito por los investigadores del CSIC David Arroyo, Víctor Gayoso y Luis Hernández, el texto aborda un problema, el de la seguridad de la información almacenada o transmitida en el ciberespacio, que no ha dejado de crecer en los últimos años. Un ejemplo de ello es que en 2019 los ciberdelitos aumentaron en España un 35% con respecto al año anterior.

Estas prácticas afectan a particulares, empresas y estados, que sufren sus consecuencias más allá del mundo virtual. “El ciberespacio no es un mero anexo del mundo real, sino uno de los elementos que actualmente lo configuran, por lo que se puede constituir en causa y efecto en el mundo físico”, precisan los autores. En la detallada descripción de amenazas que recoge el libro Ciberseguridad, dos de las que reciben mayor atención son el phishing (homófono inglés de fishing: ‘pesca’), uno de los ataques más extendidos en la actualidad, y las herramientas de teletrabajo, que desde marzo de 2020 han experimentado un crecimiento estimado del 84% y que a juicio de los autores se han adoptado de modo improvisado.

Ciberseguridad

Además de exponer un amplio catálogo de ciberriesgos, los investigadores ofrecen consejos y dan pautas para protegernos de los peligros del ciberespacio.

Todos los libros de la colección ‘¿Qué sabemos de?’ están escritos por el personal investigador del CSIC. Además de los que te hemos contado, la serie te ofrece otros cien títulos para saciar tu curiosidad científica. Si eres ese tipo de personas que disfrutan con el olor y el tacto del papel, los tienes en formato bolsillo, y, si prefieres la pantalla, también los puedes conseguir en formato electrónico. ¡Que la ciencia te acompañe!

Islam e islamismo: distinguir conceptos y deshacer tópicos

Cristina de la Puente (CSIC)*

La mayoría de lectores de este blog perteneceréis a países occidentales y es probable que pocos estéis familiarizados con el islam. En la Unión Europea, los musulmanes son minoría, aunque una minoría significativa: un 3,12%, lo que supone 15 millones de personas. Sin embargo, el reparto es desigual y hay naciones donde se duplica ese porcentaje: un 6% en Francia y Bélgica, y un 4% en Alemania, por ejemplo.

En 2017, en España se calculaba que había 3,6% de musulmanes. Pero su reparto regional también era desigual, porque, dejando al margen Ceuta y Melilla, donde el porcentaje es muy elevado, la mayoría vive en Cataluña, cuya población musulmana alcanza el 6,9% del total, el 11,1% en la provincia de Gerona. Por consiguiente, no es extraño que exista confusión con ciertos términos que son necesarios para comprender el mundo islámico, para interpretar la información que nos llega al respecto, así como para deshacer tópicos. Para empezar, islam no es islamismo y árabe no es sinónimo de musulmán.

Musulmanas leyendo el Corán en una mezquita durante el Ramadán. / Rawpixel Freepik

Musulmanas leyendo el Corán en una mezquita durante el Ramadán. / Rawpixel Freepik

El islam es una religión y por extensión una cultura y, por tanto, existen numerosas maneras de aproximarse a ella. Quien profesa esta religión es un musulmán (islam sí que es sinónimo de religión musulmana). En la actualidad, hay más de 1.500 millones de musulmanes en el mundo, una cifra que sigue creciendo debido a la alta natalidad en los países de mayoría musulmana y porque el islam es una religión proselitista (en este sentido, las musulmanas no pueden casarse con no musulmanes, lo cual en principio garantiza que su descendencia permanezca siempre en el seno del islam, y los varones pueden hacerlo, pero sus hijos serán siempre considerados musulmanes).

Nos referimos a este grupo de países de mayoría musulmana como mundo islámico, que abarca todo el norte de África, una parte importante del África subsahariana, el Oriente Próximo y grandes zonas de Asia central, un territorio extenso de población muy numerosa del subcontinente indio, así como los archipiélagos indonesio y malayo. En Europa, es ligeramente mayoritario en Albania y en Bosnia Herzegovina (52% en ambos territorios).

Por otra parte, el término mundo árabe alude al conjunto de países donde el idioma árabe es mayoritario y oficial, los cuales constituyen la Liga Árabe. Todas estas naciones, aunque de mayoría musulmana, poseen población autóctona perteneciente a otras religiones, como el Líbano, donde el 50% de la población es cristiana. Sin embargo, en España hay una tendencia a asociar musulmán exclusivamente con árabe por diversos motivos: porque el islam nace en Arabia, por la razón de nuestra proximidad geográfica con el mundo árabe y, sobre todo, a causa de nuestra propia historia, pues durante muchos siglos una parte de la península ibérica estuvo arabizada e islamizada. En definitiva, árabe no es sinónimo de musulmán porque hay minorías árabes cristianas y judías y, sobre todo, porque los árabes suman 350 millones aproximadamente y esa cifra solo representa un 22% de la población musulmana total en el mundo.

Otro término que merece especial atención es el de la islamología o estudios islámicos. Esta disciplina permite conocer el mundo islámico de forma profunda y cada vez más rigurosa. Lo lleva haciendo desde finales del siglo XVIII a través de metodologías y herramientas, como la filología, es decir, la lectura científica de los textos en sus lenguas originales, en este caso, árabe, persa, turco, urdu, etc., que facilita su progresivo conocimiento, interpretación y contextualización de los hechos. Esos textos muestran que no existe un único islam, un único credo, ni una única explicación, sino una religión con unas características básicas y comunes, con múltiples puntos de vista, y que ha evolucionado a lo largo de los siglos.

Ni si quiera el Corán, el libro sagrado que contiene la revelación divina, es inmutable a la hora de ser interpretado. Por ejemplo, la esclavitud está presente y parcialmente regulada en el Corán y fue abolida en casi todos los países de mayoría musulmana sin que se haya levantado ninguna voz a favor de su restauración. Otro ejemplo de actualidad es el del hiyab, “velo”. Esta palabra aparece en el Corán, pero no hay una doctrina concreta sobre la vestimenta de los y las musulmanas. La forma de vestir se ha interpretado de mil formas distintas, que oscilan desde considerar que hay que vestir de manera púdica y honesta, pero no es necesario cubrirse la cabeza, hasta creer que solo han de dejarse los ojos al descubierto, o ni siquiera eso.

Al-Masjid an-Nabawi (la Mezquita del Profeta), en Arabia Saludita. / Pixabay

Al-Masjid an-Nabawi (la Mezquita del Profeta), en Arabia Saudita. / Pixabay

Islamismo. Más allá del islam

Solemos meter en el mismo saco los términos islam e islamismo. Pero no son lo mismo. Aunque en español el nombre de las demás religiones acabe en “ismo” -cristianismo, budismo, judaísmo, etc.-, es incorrecto llamar islamismo al islam. De igual forma, quien practica esta religión no es un islamista, sino un musulmán, como ya hemos visto. Tampoco se denomina islamista a quien dedica su vida al estudio del islam, pues ese es un islamólogo. Por otro lado, también es incorrecto llamar a los musulmanes mahometanos porque mientras que los cristianos siguen a Cristo, a quien consideran la encarnación de Dios, y creen en él, los musulmanes no siguen a Mahoma, pues para ellos este es solo un hombre elegido por Dios para transmitir su revelación. Le admiran, pero no le adoran.

Islamismo se refiere a aquellas doctrinas que consideran que el islam no es solo una religión, sino que debe estar presente en la esfera privada y también en todas las instituciones, y debe ser la guía primera que rija su convivencia y sus normas, así como el fundamento de la jurisprudencia de los países musulmanes. Islamistas son, entonces, quienes defienden el islamismo, quienes desean la implantación del islam y la Ley Islámica, “sharía”, en todas las estructuras del Estado, públicas y privadas.

Mapa de países y su utilización de la sharía: en morado, sharía estatal; en verde, los países miembros de la Organización para la Cooperación Islámica que no tienen la sharía como base de su sistema judicial; naranja, sharía a nivel regional; amarillo, sharía como ley familiar. / Wikipedia

Mapa de países y su utilización de la sharía: en morado, sharía estatal; en verde, los países miembros de la Organización para la Cooperación Islámica que no tienen la sharía como base de su sistema judicial; naranja, sharía a nivel regional; amarillo, sharía como ley familiar. / Wikipedia

Cabe señalar, finalmente, que la ideología islamista es numéricamente muy minoritaria en el mundo islámico, aunque la repercusión de sus acciones haya sido y sea hoy enorme. También es necesario reiterar que hay muchos credos dentro del islam y dentro del islamismo. En este último caso, hay una gran variedad de movimientos que sostienen no solo ideas muy distintas, sino a veces muy enfrentadas entre sí.

* Cristina de la Puente es investigadora en el Instituto de Lenguas y Culturas del Mediterráneo y Oriente Próximo del CSIC y autora del libro ‘Islam e islamismo (CSIC-Catarata) de la colección ¿Qué sabemos de?

Tres teorías para explicar el origen de la asimetría en los seres vivos

Por Luis Gómez- Hortigüela (CSIC) *

La quiralidad es la propiedad que tienen ciertos objetos de no ser superponibles con su imagen especular. Así, cada una de las imágenes especulares constituyen entidades diferentes. El mundo que nos rodea está lleno de objetos quirales, como el clásico ejemplo de nuestras manos (la izquierda se convertirá en la derecha si la ponemos frente a un espejo), u objetos que posean ejes helicoidales, como tornillos o escaleras de caracol.

La trascendencia más fundamental de la quiralidad tiene lugar en el nanomundo de las moléculas, en particular en las que conforman el funcionamiento de los seres vivos. Esto es así porque, ya desde su más remoto origen, la vida decidió funcionar de manera asimétrica, empleando compuestos quirales para construir las biomoléculas funcionales: aminoácidos para formar proteínas y azúcares para los ácidos nucleicos. En una entrada anterior, ya hablábamos de la asimetría como una propiedad esencial para la vida. Por alguna misteriosa razón, de las dos posibles formas especulares de estos compuestos quirales, la vida decidió comenzar su andadura empleando exclusivamente la forma zurda (L) de los aminoácidos y la forma diestra (D) de los azúcares, fenómeno que se conoce como homoquiralidad.

El pez platija con su extravagante asimetría en la posición de los ojos es un claro ejemplo de quiralidad.

A su vez, consciente de su eficiencia, la evolución trasmitió esta caprichosa selección quiral a todos los seres vivos, al menos en lo que concierne a nuestro planeta. Ahora bien, una vida imagen especular de la existente, con aminoácidos diestros y azúcares zurdos, en principio debería ser igualmente viable. ¿Por qué entonces la naturaleza se decantó por la vida basada en L-aminoácidos y D-azúcares? ¿Fue fruto de una mera casualidad o existe un imperativo cósmico detrás? ¿Podría existir vida imagen especular de la nuestra en otros planetas? Hasta el momento, hay tres posibles teorías que responden esta cuestión.

La homoquiralidad surgió por azar

Al ser las dos formas especulares (enantiómeros) de compuestos quirales igualmente estables, en principio existen en igual proporción (50% de cada uno). La senda hacia la homoquiralidad requiere el establecimiento de ciertos desequilibrios enantioméricos primigenios, una ruptura inicial de esa simetría del 50% que pueda derivar por diversos mecanismos de amplificación hacia la exclusividad quiral requerida para traspasar la barrera de la materia inerte a la viva. Un primer agente que podría haber generado esos desequilibrios es el propio azar.

Imaginemos que lanzamos una moneda al aire 100 veces; la estadística predice que lo más probable es que obtengamos 50 caras y 50 cruces. Sin embargo, si realizamos el experimento varias veces, es muy posible que en alguna ocasión obtengamos 49 caras y 51 cruces (o viceversa), lo que da lugar a una ruptura de la simetría. De manera similar, pequeños desequilibrios estocásticos en la proporción de uno y otro enantiómero de biomoléculas quirales en el caldo prebiótico habrían generado un germen de asimetría que habría derivado en la homoquiralidad. De ser este el mecanismo, la vida terrestre basada en L-aminoácidos y D-azúcares constituiría un mero accidente congelado fruto de un azaroso desequilibrio primigenio, condenado a la eternidad por la selección natural y las ventajas bioquímicas de la homoquiralidad. Esta selección quiral, por tanto, no sería imperativa en el universo, sino que podría encontrarse vida imagen especular en otros rincones del mismo.

El Hibiscus hawaiano, es quiral: los pétalos se montan unos sobre otros de manera helicoidal. / Wikipedia

Imperativo cósmico

No obstante, Einstein encontraba poco espacio en el universo para el azar: “Dios no juega a los dados con el universo” (o en este caso, la selección natural a través de la evolución química). Así, también se han propuesto mecanismos deterministas, donde ciertas influencias asimétricas debieron concurrir para generar esa ruptura inicial de simetría, lo que establecería una causa última para la selección quiral de la vida.

La primera de las teorías deterministas está relacionada con la naturaleza íntima de la materia. Uno de los más desconcertantes descubrimientos científicos del siglo XX fue la llamada caída de la paridad, que se deriva del hecho de que las partículas que conforman nuestro universo de materia son asimétricas. En palabras de Asimov, que el electrón es zurdo (su reverso de antimateria, el positrón, sería su análogo diestro).

Nuestro universo está constituido por partículas de materia, como el electrón, y por tanto es asimétrico. Esta asimetría es debida a un desequilibrio inicial, cuyas causas aún se desconocen, entre la cantidad de materia y antimateria tras el Big Bang, que hizo que la primera prevaleciera en su épica batalla ancestral contra la antimateria, conformando así nuestro universo.

Tal asimetría de la materia que configura las moléculas de nuestro universo implica que existe una ínfima diferencia de estabilidad entre los enantiómeros L y D de los aminoácidos construidos a base de materia, lo cual podría proporcionar la causa para un desequilibrio inicial. De hecho, estudios teóricos sugirieron una ligerísima mayor estabilidad para los L-aminoácidos y los D-azúcares, coincidente con la selección quiral de la vida. Sin embargo, las diferencias de energía calculadas eran extremadamente pequeñas y controvertidas. Así, por muy eficientes mecanismos de amplificación que existieran, resulta difícil predecir que tales mínimos desequilibrios condujeran a la homoquiralidad de la vida. En todo caso, si este fuera el origen, la quiralidad estaría impresa en los mismos entresijos de la materia, y por tanto cualquier vida en nuestro universo de materia debería reflejar la misma selección quiral que la terrestre.

La espiral de las conchas de caracol giran invariablemente hacia la derecha, una muestra de la quiralidad en esta especie.

Origen extraterrestre

En 1969, la llegada de un inesperado visitante en forma de meteorito a Murchison (Australia) proporcionó una nueva pista para otro posible mecanismo de ruptura de simetría quiral. El célebre meteorito contenía aminoácidos de origen extraterrestre. Sorprendentemente, se observaron ciertos desequilibrios enantioméricos en dichos aminoácidos, lo que sugería la provocativa idea de un germen de quiralidad exógeno, forjado en algún rincón del universo donde pudieran darse condiciones que no serían posibles en la Tierra. De esta manera, el desequilibrio quiral inicial habría alcanzado nuestro planeta a bordo de meteoritos.

Para estudiar esta sugerente posibilidad, la Agencia Espacial Europea envió en 2004 la sonda Rosetta al cometa 64P-Churiumov Guerasimenko para analizar in situ la existencia de desequilibrios enantiómericos en compuestos quirales de interés para el origen de la vida, si bien azares del destino impidieron llegar a conclusiones definitivas. En este caso, no existiría una quiralidad universal, sino que su origen sería local asociado a una región particular del universo, y podría por tanto existir vida imagen especular en otros planetas de otras regiones estelares.

Sea como fuere, resulta sobrecogedor pensar que el código quiral que describe la asimetría de la vida pudiera proceder en último término de algún lejano rincón del universo bañado por la luz asimétrica de una estrella de neutrones durante la llamada era química, o bien de lo más recóndito de la existencia, en el más insondable periodo posterior al Big-Bang, cuando la materia venció en su decisiva batalla contra la antimateria durante la era cósmica, salvándose de su desintegración absoluta y permitiendo la formación de las galaxias y el desarrollo de la era biológica que condujo, de la mano de la evolución, a nuestra propia existencia para admirar la asimétrica belleza del Universo… ¿O no fue más que una mera casualidad?

Luis Gómez-Hortigüela es investigador del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC y autor del libro ‘La quiralidad’ (CSIC-Catarata) de la colección ¿Qué sabemos de?

Una inmensidad fría y estéril: ¿Será así el final del universo?

Por Mar Gulis (CSIC)

A finales del siglo pasado, la mayor parte de la comunidad científica pensaba que el cosmos iría frenando poco a poco su expansión debido a la acción de la gravedad. Algunos incluso creían que, luego, el universo comenzaría a contraerse de forma progresiva hasta terminar concentrado en un punto, que señalaría el final del espacio-tiempo. En ese caso el final del cosmos sería una gran implosión o Big Crunch, algo semejante a una película al revés del Big Bang.

remanante supernova

Remanente de una explosión de supernova termonuclear. / NASA.

Con el objetivo de medir la desaceleración del universo, en los años 90 dos equipos científicos independientes (el High-z Supernova Search Team y el Supernova Cosmology Project) se propusieron determinar la velocidad de alejamiento de galaxias situadas a diferentes distancias. Lo hicieron observando supernovas termonucleares, también conocidas como supernovas de tipo Ia.

Estas estrellas en explosión se forman a partir de enanas blancas, objetos muy densos en los que acaban convertidas la mayoría de las estrellas tras perder su combustible nuclear. Cuando una enana blanca absorbe materia de una estrella cercana –o se funde con otra enana blanca– y su masa supera en 1,44 veces la masa del Sol, se alcanza el denominado límite de Chandrasekhar. En ese momento “la enana se contrae con rapidez y esto da lugar a la ignición termonuclear explosiva de la mezcla de carbono y oxígeno de la que está formada”, explica Pilar Ruiz Lapuente, investigadora del CSIC e integrante del Supernova Cosmology Project.

Las supernovas termonucleares constituyen un excelente patrón para medir distancias, ya que es posible calibrar su luminosidad con una gran precisión. Es como si observásemos a lo lejos una bombilla cuya potencia en vatios conocemos previamente: midiendo el brillo con el que su luz llega a nuestros ojos podemos saber a qué distancia se encuentra. Otra ventaja de estas supernovas es que son muy brillantes. “Mientras que con las cefeidas [estrellas cuya luminosidad también puede calibrarse] solo podemos ir a distancias de algunos millones de años-luz, con las supernovas podemos alcanzar miles de millones de años-luz: la supernova que más lejos se ha observado, por el momento, está a 12 mil millones de años-luz”, señala Ruiz Lapuente en su libro La aceleración del universo (CSIC-Catarata).

En 1998 los dos equipos presentaron sus impactantes conclusiones: las supernovas más lejanas observadas se encontraban entre un 10 y un 15% más distantes de lo esperado. Estos resultados, confirmados y reforzados después por otras investigaciones, acreditan que el universo, en lugar de desacelerar su expansión, está expandiéndose a un ritmo cada vez mayor.

El misterio de la energía oscura

Si tiramos una moneda al aire, esperamos que más tarde o más temprano comience a caer por efecto de la gravedad. Si en lugar de eso, empezase a alejarse de nosotros a mayor velocidad, pensaríamos que hay un componente que está contrarrestando la acción de la gravedad. La causa de que el universo siga el mismo patrón que la moneda del ejemplo y se expanda aceleradamente es lo que se conoce como energía oscura.

Todavía no se ha podido precisar la naturaleza física de la energía oscura, pero la mayoría de los datos actuales apuntan a que es una energía intrínseca al espacio-tiempo: una energía del vacío cuya presencia relativa aumenta a medida que el espacio-tiempo se expande. Así, aunque en los inicios del universo la energía oscura habría constituido una pequeña parte de toda la masa-energía del universo, en la actualidad constituye un 73% de la misma. El también investigador del CSIC Alberto Casas aclara que “la razón es que la densidad de materia va disminuyendo a medida que el universo se expande, ya que la misma cantidad de materia se va diluyendo en un espacio cada vez mayor. Pero la energía oscura está asociada al propio espacio, por lo que su densidad no disminuye.”

En concreto, las observaciones muestran que el universo no siempre se ha expandido de forma acelerada: hace más de 5.000 millones de años –la edad del cosmos se estima en unos 13.700 millones de años­– las galaxias estaban reduciendo el ritmo al que se alejaban unas de otras; pero, llegado ese momento, empezaron a distanciarse a un ritmo cada vez mayor. Todo indica que el espacio-tiempo había alcanzado una dimensión en la que la energía oscura se hizo dominante con respecto al resto de componentes del universo, y que fue entonces cuando sus efectos antigravitatorios comenzaron a notarse.

Gráfica energía oscura

En el centro, esquema de la historia del universo que refleja cómo la proporción de energía oscura ha ido aumentando con el tiempo. Arriba a la izquierda, visión de cómo se produce una supernova de tipo Ia en un sistema binario: la enana blanca absorbe materia de la estrella cercana hasta alcanzar el límite de Chandrasekhar (1,44 veces la masa del Sol) y muere en una explosión de supernova. / Nobel Prize Foundation

 

De ser así la energía oscura habría venido a resucitar la constante cosmológica de Albert Einstein. Cuando el físico alemán formuló su ecuación original del campo gravitatorio estaba convencido de que el universo ni se contraía ni se expandía, sino que era estático. Sin embargo, se percató de que “según su ecuación el cosmos perdería ese equilibrio y pasaría a contraerse bajo la acción de la gravitación”, señala Ruiz Lapuente. Por eso, introdujo la constante cosmológica en la ecuación, un término que actuaba como una ‘antigravitación’ que mantenía al universo en equilibrio.

En 1931 el ‘padre’ de la teoría de la relatividad tuvo que aceptar la evidencia de que el universo estaba en expansión. Eso hacía innecesaria la constante cosmológica, idea a la que renunció públicamente afirmando que había sido uno de los errores más importantes de su vida. Ahora vemos que quizás Einstein no estaba tan desencaminado: si la energía oscura es realmente una energía del vacío como la descrita –esta hipótesis todavía necesita confirmarse–, vuelve a ser necesario introducir la constante cosmológica en su ecuación. Esta vez no como factor de equilibrio del universo, sino como responsable de su expansión acelerada.

Malos tiempos para la cosmología

Todo ello tiene importantes implicaciones a la hora de predecir el destino del universo. Según Ruiz Lapuente, “si, en efecto, se confirma que la constante cosmológica es la causa de esta aceleración, esto significa que el universo seguirá expandiéndose de forma acelerada. Su materia será cada vez más dispersa e incapaz de formar galaxias y sistemas estelares. Además, lo que exista irá perdiendo conexión causal paulatinamente y no se podrían transferir señales de un punto del universo a otro. El panorama que surge es el de un universo que va apagando sus luces al acabarse la vida de las estrellas y va enfriándose hacia un final de una inmensidad fría y estéril”.

Casas, autor del libro El lado oscuro del universo, ahonda en esta idea: “Las pocas dece­nas de galaxias que forman el Grupo Local, pequeño cúmulo al que pertenece la Vía Láctea, continuarán ligadas por atrac­ción gravitatoria. Es decir, nuestro Grupo Local permanecerá unido, pero el resto de miles de millones de galaxias actual­mente visibles se alejarán de nosotros cada vez a mayor velo­cidad (de forma exponencial). Cuando el universo tenga 100.000 millones de años, la luz que nos llegará del resto de galaxias será tan débil y estará tan desplazada hacia el rojo, que se volverán invisibles a todos los efectos.”

“Sin embar­go, todavía habrá estrellas durante cientos de miles de millo­nes de años. Es decir, que podemos imaginar observadores inteligentes en esa época futura. A ellos les parecerá que el universo consiste en unas pocas galaxias que flotan en un océano de espacio totalmente vacío, exactamente como les parecía el universo a los astrónomos alrededor del año 1900. Además, no verán la expansión del universo (ya que no verán galaxias distantes alejándose) y no podrán detectar la propia energía oscura, principal responsable de la situación. En consecuencia, no podrán aprender del universo lo que hemos aprendido noso­tros (a menos que les dejemos algún tipo de testimonio que pudiera llegar hasta ese futuro extraordinariamente lejano, algo difícil de concebir). No será una época muy buena para hacer cosmología, esta es más divertida”, añade el investigador del CSIC.

“Los otros cúmulos de galaxias que vemos en el cielo actual formarán también sus propios universos-isla, totalmente desgajados unos de otros. Más allá de aquella época, las estrellas terminarán de consu­mir su combustible (hidrógeno y otros elementos ligeros) y se apagarán. Literalmente, la desolación final será absoluta. ¿Hubiera preferido usted el apoteósico final del Big Crunch?”, concluye Casas.

Para saber más:

Diatomeas: las algas que ayudan a respirar al planeta y limitan el cambio climático

Por Mar Gulis (CSIC)

Viven cautivas en cápsulas microscópicas de cristal, miden una décima parte de un milímetro y surgieron hace 240 millones de años en los océanos del Triásico, al mismo tiempo en que los primeros dinosaurios comenzaban a caminar sobre los continentes. Las diatomeas, algas unicelulares capaces de producir más oxígeno que todos los bosques amazónicos, centroafricanos e indonesios juntos, son ‘el otro pulmón’ de la Tierra.

Al igual que en los continentes, en los océanos también hay bosques y desiertos, y las diatomeas forman una parte esencial de los primeros, donde sirven de alimento para larvas, moluscos, crustáceos y peces. “Si pudiésemos acumular sobre los continentes toda la biomasa que producen las diatomeas, en tan sólo dos décadas tendríamos suficiente como para reemplazar todos los bosques tropicales del mundo”, explica Pedro Cermeño, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Mar y autor de Las diatomeas y los bosques invisibles del océano (CSIC-Catarata).

Ejemplares de algas diatomeas  ‘Coscinodiscus wailesii’ (redondas)  y de ‘Thalassiosira rotula’ (con forma de cadena). / Isabel G. Teixeira.

Otra de sus cualidades es que incrementan la eficiencia de la bomba biológica, un proceso mediante el cual los ecosistemas marinos absorben dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera y lo transfieren hacia las capas más profundas del océano, lo cual contribuye a paliar el efecto invernadero y a enfriar el clima del planeta. Según Cermeño, “la mayor parte de los microorganismos que componen el fitoplancton no superan los 0,01 milímetros de diámetro, mientras que las diatomeas pueden llegar a sobrepasar los 0,5 milímetros”. Si volvemos al símil del bosque, estas algas unicelulares son el análogo oceánico de cedros y secuoyas. Sus abultadas dimensiones y sus pesadas cápsulas de sílice hacen que se hundan rápidamente al morir. “De esta forma, aumentan sobremanera los efectos de la bomba biológica”, añade el investigador del CSIC.

Las diatomeas también han sido un componente crucial en la formación de petróleo marino. Del mismo modo que la madera de los árboles acaba transformándose en carbón mineral fósil, una fracción de la biomasa de fitoplancton, principalmente de diatomeas, se acumula en los sedimentos marinos que, con el tiempo, se convierten en petróleo.

Pero, ¿cómo alcanzaron la hegemonía de la producción primaria oceánica estas “joyas del mar”, un sobrenombre que reciben por el color dorado de sus células? Desde su origen, hace 240 millones de años, hasta que lograron convertirse en los productores primarios más importantes de los océanos, las diatomeas pasaron 200 millones de años en la retaguardia. Una de las claves de su éxito reside en haber desarrollado vacuolas de almacenamiento, “algo así como una despensa para momentos en los que los nutrientes escasean”, ilustra Cermeño. La posibilidad de acumular nutrientes en vacuolas les permitió proliferar en ambientes turbulentos como los surgidos en los océanos durante la segunda mitad del Cenozoico, hace 40 millones de años, hasta la actualidad.

Ejemplares de diatomeas ‘Guinardia flaccida‘ y ‘Guinarida delicatula’. / Isabel G. Teixeira Pedro Cermeño

Aplicaciones beneficiosas para el medioambiente

Además de regular el clima y servir de sustento a las redes tróficas marinas, en el futuro las diatomeas podrían contribuir a la sostenibilidad de la agricultura y a conseguir un consumo energético sin huella de carbono.

Las principales ventajas de su uso agrícola son que las diatomeas producen de forma natural sus propios pesticidas, que frenan la proliferación de plagas y aumentan la productividad, y pueden ser útiles en la depuración de aguas residuales, un medio muy similar al utilizado para el crecimiento de microalgas en el laboratorio. En concreto, las diatomeas son expertas en procesar nitrato, amonio, fosfato, hierro, silicio y metales pesados como el cadmio, el cromo o el cobre, a menudo abundantes en las aguas residuales. Además, sus vacuolas les permitirían resistir las posibles fluctuaciones en la composición nutricional de este medio. También liberan sustancias pegajosas, lo que favorece la formación de agregados que, junto a la alta densidad de las capsulas de sílice, facilitan la decantación y la recolección de su biomasa. Con todos estos factores se abre un campo de estudio en expansión que “podría cambiar el paisaje en torno a nuestras ciudades si el cultivo de microalgas consigue ganar terreno y convertirse en un medio de aprovechar la fotosíntesis para depurar las aguas residuales”, afirma el autor.

La comunidad científica también ha visto en el uso de las microalgas una alternativa a los combustibles fósiles, ya que pueden cultivarse en terrenos marginales o en plataformas flotantes usando aguas residuales, como se ha mencionado, o aguas saladas. “Con un suministro adecuado de luz y nutrientes, las microalgas pueden producir más de 100 toneladas de biomasa por hectárea y año, hasta 30 veces más que un cultivo agrícola convencional. La biomasa generada se convertiría en biocombustible mediante la aplicación de procesos termoquímicos que imitan las condiciones geológicas bajo las que se forma el petróleo crudo en el interior de la Tierra”, apunta el investigador.

Reducir los costes de producción de la biomasa e incrementar la eficiencia de conversión de biomasa en biocombustible son algunas de las claves para poder producir biocombustible en cantidades relevantes y a precios competitivos con los combustibles fósiles. Y, de nuevo, las diatomeas se colocan como favoritas. “Los excelentes rendimientos fotosintéticos y las altas eficiencias de conversión de biomasa a biocombustible las convierten en una de las materias primas bioenergéticas con mayor potencial: está en nuestras manos producir en minutos el petróleo que la Tierra tardó millones de años en generar”, concluye Cermeño.

 

Desertificación: cuando ya no hay marcha atrás

Por J.M. Valderrama (CSIC)*

Más de dos tercios del territorio español corren riesgo de desertificación. Tras esta afirmación, muchos de los lectores y lectoras pensarán que nuestro país se va a convertir en un secarral de tierras yermas y agrietadas, pero lo cierto es que esa imagen no es del todo correcta, ya que tendemos a confundir desiertos con desertificación. Mientras que un desierto es un tipo de ecosistema restringido a un territorio en el que se dan unas condiciones climáticas determinadas, la desertificación es un tipo de degradación ambiental propia de los territorios áridos, y es consecuencia de las variaciones climáticas, que se acentúan con el cambio climático, y las actividades humanas inadecuadas. Así lo especifica el artículo 1 de la Convención de Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación, firmada el 17 de junio de 1994, de ahí que el próximo domingo se celebre el Día Mundial de Lucha contra la Desertificación.

Este fenómeno se achaca a tres grandes motivos: el sobrepastoreo, la deforestación y las actividades agrarias inadecuadas, como el sobrecultivo y la salinización de suelos o aguas subterráneas. El abandono de las tierras de cultivo y el turismo son considerados como causas de desertificación dentro del ámbito Mediterráneo, según apuntan diversos autores. Pero, ¿cuáles son las causas de las causas? O dicho de manera más específica: ¿por qué se sobrepastorea un determinado lugar? ¿Qué lleva a intensificar el uso de las tierras de cultivo? En definitiva, ¿qué hace que las actividades humanas sean “inadecuadas”, como dice la definición oficial de desertificación?

Imagen de Tabernas, Almería. / Colin C Wheeler (CC 3.0).

El ser humano ha desarrollado estrategias para adaptarse a las zonas secas, en las que llueve poco y de manera impredecible. El truco para mantenerse en estos territorios es estar atento a las señales de escasez y adaptar las tasas de extracción de recursos (el pasto consumido, el agua extraída de los acuíferos, los árboles talados) a las de regeneración. El estereotipo que mejor refleja esta situación son los nómadas que siguen las erráticas lluvias y el pasto que brota tras su paso. Cuando la hierba se acaba, deshacen su campamento y buscan nuevos pastizales. La zona pastoreada volverá a ser productiva tras un periodo de regeneración.

En un sistema autorregulado (punto 1 en la figura) como el descrito no pueden darse episodios de desertificación. Pero más que vivir, se sobrevive. Por eso, cuando ocurre alguna perturbación que le es favorable (punto 2), el ser humano la aprovecha. Puede ser un periodo de lluvias extraordinario; o una novedad tecnológica que permita establecerse permanentemente en un territorio y vivir de un modo más desahogado e incluso con lujos hasta entonces impensables.

De repente el sistema aparenta ser más productivo (punto 3). Una subida del precio del trigo en los mercados internacionales puede convertir en un negocio redondo los rácanos campos de secano. En consecuencia, aumentan las tasas de extracción y se genera un sistema económico de mayor envergadura. Este nuevo equilibrio es muy precario, inestable. Tanto, que una vez que aparezcan las primeras señales de escasez -bien porque vuelvan las sequías o porque el ecosistema muestre los primeros síntomas de agotamiento- será necesario retraer el sistema económico a sus dimensiones originales (recorrido del punto 5 al 1). Sin embargo, puede suceder que la nueva situación haya desmantelado las antiguas vías de organización, y ya no sea posible la marcha atrás.

Estructura de los procesos de desertificación. / Los desiertos y la desertificación (CSIC-La Catarata).

En caso de mantener la sobreexplotación —porque deliberadamente se ignoran los síntomas de deterioro o porque no se perciben correctamente—, el sistema se dirige hacia unos umbrales que, a escala humana, son irreversibles como es el caso de pérdida de suelo fértil o salinización de los acuíferos. Este proceso de esquilmación en el que se sobrepasan puntos de no retorno se denomina, en el ámbito climático señalado, desertificación.

Ante la disyuntiva (punto 5) que sugiere este esquema, ¿por qué no detenemos la desertificación eligiendo la opción de regresar del punto 5 al 1 antes de que sea demasiado tarde? Hay tres razones, no necesariamente independientes, para entender -que no justificar- el camino destructivo del NO.

  1. El carácter oportunista resulta en una visión cortoplacista de la realidad. Esto implica maximizar el rendimiento económico en el menor tiempo posible, lo que no deja de ser un caso más de la Tragedia de los Comunes. Esta teoría afirma que cuando varios individuos explotan un recurso compartido limitado y actúan de manera independiente y motivados solo por el interés personal, terminan por arruinar ese recurso común, aunque a ninguno de ellos, ya sea como individuos o en conjunto, les convenga que tal destrucción suceda.
  2. La segunda explicación tiene que ver con la racionalidad limitada del ser humano, principio enunciado por el premio Nobel Herbert Simon y con la distorsión de las señales de escasez. Por un lado, nuestra mente tiende a simplificar las interacciones y elementos que componen un sistema y por otro el componente emocional interfiere en la interpretación de la información. Además, muchas veces ésta es escasa y confusa y no sabemos, a tiempo real, cual es el estado de un sistema. Puede que un acuífero se esté agotando y que al mismo tiempo los precios que se paguen por los productos que se riegan con ese recurso sean muy elevados e inciten a seguir bombeando agua.
  3. El coste de oportunidad. En muchas ocasiones la rentabilidad de las actividades alternativas a la que se realiza es tan baja que es preferible mantenerse en un uso poco productivo e insostenible. Por tanto, para aliviar la presión sobre unos recursos maltratados, han de implementarse políticas que favorezcan la versatilidad socioeconómica del lugar. El desarrollo de la industria agroalimentaria para amortiguar los períodos de crisis que afectan a los centros de producción agrícola es un buen ejemplo de esta estrategia.

Esta visión del problema incide en un hecho simple pero rotundo: la desertificación no consiste en el avance de los desiertos. El enemigo está en casa y para adelantarse al desastre, a que los paisajes empiecen a parecerse a un desierto, es necesario integrar las distintas políticas que afectan a los territorios (agricultura, gestión forestal, agua) y tratar de acoplar nuestras ambiciones a las reglas de la naturaleza. Pensemos con más amplitud de miras.

* J.M. Valderrama es investigador de la Estación Experimental de Zonas Áridas (EEZA) del CSIC y autor del libro Los desiertos y la desertificación de la colección ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y La Catarata. También escribe el blog Dando bandazos.