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¿Por qué los atunes recorren miles de kilómetros para reproducirse en el Mediterráneo?

Por María López, Anna Aguiló, Patricia Reglero y Daniel Ottmann*

Cada año, a partir del mes de abril, grandes bancos de atunes rojos del Atlántico (Thunnus thynnus) cruzan el Estrecho de Gibraltar en dirección hacia una de sus principales áreas de reproducción, el Mediterráneo occidental. Este gran depredador marino recorre miles de kilómetros desde el Atlántico Norte en busca de las condiciones perfectas para cumplir con el ciclo reproductivo, uno de los momentos más importantes en su vida.

Atún nadando en el mar. / candi…

El Mediterráneo occidental: buen lugar para comenzar la aventura de la vida

Los ejemplares adultos se toman muy en serio esta cuestión y no dejan nada al azar. El objetivo es que la fecundación se realice con éxito y sobreviva la mayor cantidad de peces posible. Los grupos de atunes en edad reproductiva que participan en esta migración son tan numerosos que pueden verse desde el aire.

Os preguntaréis el porqué de un viaje tan largo. No hay una única respuesta para esa pregunta. La más obvia es que buscan las condiciones óptimas para la reproducción. Los atunes rojos son muy exigentes y necesitan, en primer lugar, que el agua alcance los 20 grados centígrados de temperatura. Cuando esto ocurre, liberan en el agua millones de huevos y grandes nubes de esperma. La puesta se realiza a unos cinco metros de profundidad entre las dos y las cuatro de la madrugada. Parece ser que la razón por la que trasnochan es para evitar a los depredadores.

Huevos de atún rojo atlántico, ‘Thunnus thynnus’. / Fernando de la Gándara

Sin embargo, la calidez del agua no es suficiente para el éxito. Es necesario, además, que no falte el alimento a sus crías. Pero contra toda lógica, los atunes rojos eligen aguas muy pobres en nutrientes para criar. Investigadores e investigadoras del CSIC estamos intentando descifrar el motivo. Es posible que la ventaja sea que, al ser aguas pobres, acudan menos depredadores de las crías. Y sí se sabe que las crías, para compensar, practican el canibalismo y a menudo se comen las unas a las otras. Cuando llegan a un cierto tamaño dejan de hacerlo y a partir de entonces nadan siempre en grupo.

Además, hay otros factores que pueden ser importantes a la hora de decantarse por este lugar. Pueden influir la cercanía con las islas, o las corrientes que se crean como resultado de entrar en contacto las aguas más densas del Mediterráneo con las menos salinas del Atlántico.

Sólo dos de cada 30 millones de huevos fecundados llegan a la edad adulta

El atún rojo es un impresionante depredador marino y es un excelente y veloz nadador que puede alcanzar los 400 kilos de peso. Cuando alcanza la edad adulta hay pocos depredadores a los que deba temer…. Pero antes, en sus primeras fases de vida, el coloso es también presa.

Curiosamente, va a ser un pequeño invertebrado el que diezme considerablemente su población. Se trata de las éfiras: crías de medusa de entre 4 y 12 milímetros que se comen los huevos y las larvas de atún de hasta 5 mm. Las éfiras, que coinciden con las larvas de atún en los primeros 20 metros de la columna de agua, cazan a sus presas filtrando el agua. Sus sensores químicos le indican donde se encuentra la comida y van a por ella.

La estrategia reproductiva de los atunes parece haberse adaptado para evitar a uno de sus grandes depredadores: básicamente consiste en esquivar a las éfiras de medusa buscando las zonas donde no suelen estar. Mientras los atunes se quedan en el frente de aguas que llega del Atlántico, estas se sitúan en aguas residentes del Mediterráneo. Ocurre además que la medusa se reproduce antes que el atún. Su época de cría comienza en abril y alcanza el pico en mayo, mientras que el atún empieza a desovar a mediados de junio.

Hasta ahora se creía que el preciado atún rojo atlántico se reproducía solamente en el Mediterráneo y en el Golfo de México. Sin embargo, nuevos estudios han demostrado la existencia de una tercera zona en la costa noratlántica de Estados Unidos, y parece ser que incluso podría haber más zonas aún sin descubrir. Cada año, el personal investigador del Instituto Español de Oceanografía del CSIC realizamos una campaña oceanográfica para estudiar el estado de las poblaciones de atún en el Mediterráneo occidental y conocer más de este gran y veloz migrador.

* María López es periodista; Anna Aguiló, divulgadora; y Patricia Reglero y Daniel Ottmann, son investigadores del Instituto Oceanográfico del CSIC en las Illes Balears. Todos ellos, junto con la ilustradora Flavia Gargiulo, participan en el proyecto de divulgación Planet Tuna.

 

¿Cómo influye el estilo de vida en el sistema inmunitario?

Por Ascensión Marcos, Esther Nova, Sonia Gómez-Martínez, Ligia Esperanza Díaz* y Mar Gulis (CSIC)

La respuesta inmune comienza en el útero materno. Desde ese momento se sucede una carrera a lo largo de toda la vida para conseguir un sistema inmune óptimo. Es decir, que nuestro organismo tenga la capacidad de luchar contra cualquier agente extraño que suponga una agresión sin que esta respuesta resulte dañina para nuestros tejidos y células. La mayoría sabemos que para conseguir esto se precisa una dieta y una nutrición adecuadas. Pero, ¿hasta que punto nuestro estilo de vida puede influir en el sistema inmunitario? En este texto trataremos de arrojar algo de luz sobre el tema.

Los factores que influyen en el buen funcionamiento de nuestro sistema de defensa se pueden clasificar en no modificables, que son intrínsecos al individuo, como la edad o la genética, y los modificables, que son los que dependen de nuestros hábitos y condiciones de vida.

Entre los modificables, la nutrición es clave. Omitir alguna de las tres comidas más importantes del día, comer demasiado deprisa, de pie, hacerlo en situaciones de cansancio o aburrimiento, no mantener una correcta hidratación o prescindir de alimentos ricos en fibra, ácidos grasos omega-3, polifenoles o incluso, probióticos, puede tener consecuencias graves sobre nuestro sistema inmune y, por tanto, sobre nuestra salud. Pero, además, existe evidencia científica sobre el efecto que algunos hábitos como el ejercicio, el sedentarismo, las horas de sueño, el estrés o el tabaco tienen sobre nuestras defensas.

Ejercicio regular y con intensidad moderada

La Organización Mundial de la Salud (OMS) considera que la actividad física es una de las principales estrategias en la prevención de algunas patologías y tiene un beneficio sobre el sistema inmunitario. Por el contrario, el organismo internacional señala que la inactividad y el sedentarismo tienen un efecto negativo sobre el sistema inmune y la salud.

Por eso plantea unas recomendaciones sobre la realización de actividad física en los distintos grupos de edad. Las personas adultas de 18 a 64 años, por ejemplo, deberían realizar actividades físicas aeróbicas moderadas (caminar rápido o montar en bici, nadar o bailar) entre 150 y 300 minutos a la semana.

Sin embargo, el ejercicio es una conducta compleja que debe ser valorada desde varias dimensiones: tipo o modo, intensidad, duración y frecuencia. Las recomendaciones deben ajustarse a las circunstancias de cada persona y son importantes tanto la regularidad como el tiempo dedicado.

Se ha demostrado que la realización de actividad física y ejercicio se asocia a cambios en la microbiota intestinal y también que la respuesta del sistema inmunitario al ejercicio es dual: es decir, tiene unos efectos beneficiosos si se practica de manera regular y con una intensidad moderada, pero puede tener efectos negativos si se realiza de manera aguda y con gran intensidad.

Ojo con el estrés, las alteraciones del sueño o el tabaco 

Otro factor importante es el estrés. Este genera cortisol, una molécula que deprime el sistema inmunitario y hace a una persona mucho más vulnerable a padecer una infección o un proceso de inflamación. Además, las situaciones de estrés provocan alteraciones en el sueño, que es otro aspecto que ha demostrado tener importantes propiedades restauradoras y reguladoras en muchos sistemas del cuerpo, incluido el inmunitario.

El efecto que puede generar el sueño sobre el organismo depende no solo de las horas dedicadas a dormir, sino también de su calidad y de la regulación de los ciclos circadianos. La disfunción del sueño se asocia a un posible desequilibrio de la flora intestinal que, a su vez, se relaciona con alteraciones en la permeabilidad de la membrana del intestino y en la funcionalidad del sistema inmunitario, así como a un mayor riesgo de estados inflamatorios.

Al igual que con el ejercicio físico, también existen recomendaciones sobre las horas de sueño adecuadas para cada grupo de edad respaldadas por organismos como la OMS y analizados en detalle por varios estudios. Para mayores de 18 años se recomiendan de 7 a 8 horas de sueño, pero llega a ser de entre 14 y 17 para bebés de 0 a 3 meses.

Otro factor del estilo de vida modificable que se debe tener en cuenta es el consumo de tabaco, el cual, además de asociarse a enfermedades del tracto respiratorio, se ha relacionado con ciertas dolencias gastrointestinales y diversos tipos de cáncer. Su consumo, ya sea activo (fumar) como pasivo (Inhalar del humo ambiente), produce alteraciones de la respuesta inmune, ya sea celular o humoral, incluso en los grupos de edad más jóvenes. De nuevo, una conducta modificable, como es el consumo de tabaco, se relaciona con una disminución en la diversidad microbiana intestinal, lo que puede alterar su equilibrio y aumentar la abundancia de bacterias proinflamatorias.

La Inmunonutrición, que estudia cómo los alimentos y el estilo de vida inciden en las defensas de nuestro organismo, es una ciencia relativamente joven que se ha desarrollado durante los últimos 40 años y que actualmente se encuentra en pleno apogeo. Se requiere mucha más investigación en esta área interdisciplinar, pero podemos concluir que no solo es importante tener unos adecuados hábitos alimenticios, sino vigilar otros aspectos como la actividad física, el estrés, tener un sueño reparador y relajado y no consumir tóxicos, como el tabaco. Un estilo de vida saludable es sinónimo de una microbiota saludable y, por ende, de un buen sistema de defensas, lo que reduce el riesgo de desarrollar infecciones, alergias o procesos inflamatorios.

* Ascensión Marcos, Esther Nova, Sonia Gómez-Martínez y Ligia Esperanza Díaz pertenecen al Grupo de Inmunonutrición del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN) del CSIC y son autoras del  libro Inmunonutrición, perteneciente a la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC-Catarata).

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

Por Fernando Herranz* (CSIC) y Mar Gulis

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

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

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

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

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

Nanomedicina para saber qué nos pasa

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

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

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

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

Transportistas de fármacos y nanopartículas terapéuticas

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

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

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

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

Diez libros de divulgación para una Navidad de ciencia

Por Mar Gulis (CSIC)

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

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

 

¡Atención: ultraprocesados!

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

El complejo mundo de las vacunas

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

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

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

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

La salud de nuestro planeta

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

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

¿Para qué tantas luces?

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

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

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

El origen de Homo sapiens

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

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

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

Física para entender el mundo

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

¿Quién vive en una cucharada de agua de mar?

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

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

Más allá de una taza de café

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

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

El vidrio: una historia de ida y vuelta

Por Mar Gulis (CSIC)

Según cuenta Plinio el Viejo en su Historia natural, mercaderes de natrón (carbonato sódico natural, un mineral traslúcido que se usa en la fabricación de jabón, vidrio y tintes) descubrieron el vidrio en Siria por casualidad. Un día, en la ruta que realizaban hacia Egipto, utilizaron el natrón para apoyar las ollas sobre las fogatas hechas para cocinar. Al día siguiente, comprobaron que el natrón se había fundido y, en contacto con la arena de la playa, se había convertido en un material brillante y duro. Eran los primeros vidrios.

Desde entonces, el mundo del vidrio ha sufrido una auténtica revolución. Es, junto con la cerámica, el material más antiguo y más utilizado por el ser humano para la conservación y el almacenamiento de productos, y un magnífico ejemplo de economía circular. Se trata de un material que, además de cumplir a la perfección su función como envase, también es 100% reciclable infinitas veces, sin perder calidad ni cantidad en el proceso. De esta manera, el vidrio reciclado puede volver al ciclo productivo del que partió para sustituir a las materias primas originales y convertirse de nuevo en un envase puro y seguro para contener alimentos y bebidas. Cierra así su recorrido circular, un camino que puede repetir eternamente, ahorrando energía y evitando emisiones.

¿Cuántas veces habremos depositado nuestras botellas y envases de vidrio vacío en el contenedor verde? Desde que, en 1982, el alcalde de Madrid Enrique Tierno Galván inauguró el primer contenedor de vidrio en el barrio de Moratalaz, ha habido grandes avances, y las cifras así lo demuestran. Actualmente en nuestro país se reciclan más de 7 de cada 10 envases de vidrio, y cada día se depositan en estos contenedores más de 8 millones de envases. Con este acto cotidiano estamos contribuyendo a que su vida útil sea infinita, ayudando al aprovechamiento de este material.

Enrique Tierno Galván, alcalde de Madrid entre 1979 y 1986, reciclando en un contenedor de vidrio en 1982 / Agencia EFE

El vidrio, a exhibición

De la relación del vidrio y la economía circular trata la exposición Vidrio: presente y futuro circular, una muestra elaborada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), Ecovidrio y la Asociación Nacional de Fabricantes de Envases de Vidrio (ANFEVI), con apoyo de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), en el marco del Año Internacional del Vidrio 2022. Esta exposición, que a lo largo de 2022 ha viajado a diferentes espacios y municipios y lo seguirá haciendo durante los próximos años, permite descubrir cómo se fabrican y reciclan los envases de vidrio. También da a conocer otras cuestiones relacionadas con este material, como su origen, cuál es la diferencia entre el vidrio y el cristal o qué artículos podemos tirar al contenedor verde.

Además, sus contenidos también se encuentran disponibles en la web https://vidriocircular.es. Esta página permite navegar por la exposición en castellano o en inglés, descargarla y escuchar sus audioguías, que también se pueden oír desde las principales plataformas de audio (iVoox, Spotify, Google Pódcasts y Amazon Music).

Además, Vidrio: presente y futuro circular es una buena herramienta de aprendizaje, ya que incluye recursos educativos para ESO y Bachillerato que estimulan la creatividad e invitan al debate. Sus contenidos incorporan un Pasapalabra vidriero, juegos de verdadero o falso o una sopa de letras con términos relacionados con el vidrio y la economía circular. Asimismo, el alumnado que trabaje con este material podrá analizar cómo el confinamiento por la crisis sanitaria de la COVID-19 modificó nuestros hábitos de consumo, averiguar de dónde vienen los diferentes colores del vidrio o, incluso, diseñar una campaña de sensibilización que defienda el reciclaje de este material. También es posible construir un polariscopio. Con materiales sencillos y siguiendo unos simples pasos se aprende cómo se utiliza la luz polarizada para detectar tensiones en objetos de vidrio y se puede comprobar si objetos cotidianos como un vaso o unas gafas sufren algún tipo de tensión y podrían romperse más fácilmente.

Esta exposición, junto con la muestra La Edad del Vidrio, es una de las grandes apuestas de divulgación sobre la importancia del vidrio para un futuro más sostenible. Ambas forman parte de un conjunto de recursos que el CSIC, con el apoyo de la FECYT, ha puesto en marcha a lo largo de la conmemoración del Año Internacional del Vidrio, donde se pueden encontrar vídeos, visitas guiadas, conferencias o publicaciones divulgativas.

Descubre más aspectos sobre el vidrio y la economía circular a través de la exposición Vidrio: presente y futuro circular.

El viento, el elemento olvidado del cambio climático

Por César Azorín-Molina*

El viento es aire en movimiento. Esta definición implica que la expresión “hace aire” –tan común entre el público general y los medios de comunicación– es incorrecta: lo apropiado es decir “hace viento”. Este movimiento de aire se origina por las diferencias de presión atmosférica entre las superficies de la Tierra y los distintos niveles de la atmósfera; y ha sido utilizado por la humanidad desde el pasado hasta nuestros días como fuente de energía para la navegación a vela, el molido del grano o la extracción de agua de pozos subterráneos. La relevancia social, económica y ambiental del viento es múltiple, y tiene una doble vertiente, ya que el viento supone tanto un recurso como un riesgo climático.

El molino de viento convierte la energía eólica en energía rotacional con el fin principal de moler granos. Es un tipo particular de molino que opera por medio de paletas llamadas aspas.​

En un contexto como el actual, en el que nos enfrentamos a las consecuencias del cambio climático, el viento constituye la segunda fuente más importante en la generación de electricidad y la principal fuente de energía limpia. Su comportamiento altera la capacidad de producción de la industria eólica, pero es también clave en procesos muy dispares: la agricultura y la hidrología, pues incide sobre la evaporación y la disponibilidad de recursos hídricos; la calidad del aire, ya que dispersa la contaminación atmosférica; o las catástrofes naturales, por las pérdidas económicas y humanas que producen los temporales. Otros fenómenos afectados por el viento son la ordenación y el planeamiento urbano, las operaciones aeroportuarias, el tráfico por carretera, la propagación de incendios forestales, el turismo, los deportes de viento e incluso la dispersión de semillas, las rutas migratorias de las aves o la erosión del suelo.

Un aerogenerador es un dispositivo que convierte la energía cinética del viento en energía eléctrica.

¿El viento se detiene o se acelera?

La veleta para conocer la dirección del viento fue inventada en el año 48 a. C por el astrónomo Andronicus y el anemómetro que mide la velocidad a la que viaja el aire en movimiento, en 1846 por el astrónomo y físico irlandés John Thomas Romney Robinson. Sin embargo, el estudio de los cambios del viento en escalas temporales largas (periodos de más de 30 años) no despertó el interés de la comunidad científica hasta hace apenas un par de décadas.

La veleta es una pieza de metal, ordinariamente en forma de saeta, que se coloca en lo alto de un edificio, de modo que pueda girar alrededor de un eje vertical impulsada por el viento, y que sirve para señalar la dirección de este.

Fue en Australia, donde el profesor emérito de la Australian National University Michael Roderick, en su afán de cuantificar el efecto del viento en la evaporación, observó un debilitamiento de los vientos superficiales durante las últimas décadas. En 2007, para denominar este fenómeno, acuñó el término anglosajón de ‘stilling’. Pocos años más tarde, en 2012, el también australiano Tim McVicar, de la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, concluyó que este descenso de la velocidad de los vientos estaba ocurriendo sobre superficies continentales de latitudes medias, preferentemente del hemisferio norte, desde la década de 1980. En cambio, otras investigaciones detectaron un reforzamiento de los vientos sobre las superficies de los océanos y, en la última década, un cese del fenómeno ‘stilling’ y un nuevo ciclo de ascenso de la velocidad de los vientos o ‘reversal’.

Falta de evidencias

La causa principal que explica ambos fenómenos se ha atribuido a los cambios en la circulación atmosférica-oceánica. Estos cambios se producen tanto por la propia variabilidad natural del clima como por efecto de la acción humana sobre el clima: el calentamiento global consecuencia de las emisiones de gases de efecto invernadero y también los cambios en los usos del suelo, entre los que destaca la rugosidad del terreno provocada por la masa forestal y la urbanización. En cualquier caso, tampoco hay que descartar la posibilidad de errores instrumentales en la medición del viento por el desgaste de los anemómetros, entre otros.

En la actualidad, la ciencia del clima se afana por descifrar el comportamiento del viento y elaborar proyecciones para los próximos 100 años. En un escenario de aumento de emisiones de gases de efecto invernadero y de calentamiento global, es previsible que una nueva fase de ‘stilling’ domine el siglo XXI.

El último informe del Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC) concluyó que el viento es una de las partes olvidadas del sistema climático dadas las escasas evidencias sobre sus cambios pasados y futuros. Un nuevo ‘stilling’ obligaría a desarrollar nuevas estrategias a medio-largo plazo en el sector de la energía eólica, un motor clave en la descarbonización de la economía establecida en el Acuerdo de París y el Pacto Verde Europeo. El estudio del viento debe ser prioritario para impulsar las energías renovables en la transición hacia una economía global con bajas emisiones de gases de efecto invernadero.

* César Azorín-Molina es investigador del CSIC en el Centro de Investigaciones sobre Desertificación (CSIC-UV-GVA) y pertenece a la Red Leonardo de la Fundación BBVA

 

¿Qué pasa en el cerebro cuando morimos?

Por Óscar Herreras* y Mar Gulis (CSIC)

¿Qué actividad cerebral hay en un coma profundo? ¿Y durante un ictus? ¿Qué pasa en el cerebro cuando nos morimos? Para acercarnos a estas delicadas cuestiones solo contamos con los registros de la actividad eléctrica de las neuronas, el electroencefalograma (EEG), una medida de la actividad cerebral que constituye un indicador de cómo de despierto está un paciente al salir de una anestesia, por ejemplo, o para conocer cómo de profundo es un coma.

La actividad cerebral que se refleja en un EEG durante un coma profundo es nula (EEG plano). Sin embargo, en el momento de la muerte de algunos enfermos que estaban en la UCI se ha podido registrar una actividad eléctrica cerebral que dura entre 20 y 30 segundos y que algunos han querido interpretar como un «despertar antes de la muerte». Profesionales sanitarios comentan que a veces han observado gestos faciales de mirada al vacío y expresión apacible, lo que ha alimentado ciertas especulaciones que unos y otros relacionan con la experiencia vital o religiosa. Sin embargo, esto no ocurre de forma general, ni podemos asegurar que los rasgos faciales reflejen una sensación real de la persona en tránsito. Ni siquiera podemos asegurar que esa actividad eléctrica sea neuronal, podría ser muscular. Porque realmente…  ¿qué ocurre en el cerebro cuando morimos?

La información sobre la muerte cerebral en personas es muy escasa, y los registros del EEG en pacientes solo nos dan un reflejo de lo que ocurre en las capas más externas del cerebro, la corteza cerebral. No obstante, podemos acercarnos mucho a este proceso si nos fijamos en la investigación neurofisiológica que explora formas de disminuir o evitar el daño cerebral que sobreviene tras un ictus o una parada cardiorrespiratoria transitoria.

Actividad eléctrica durante la muerte

Representación del brote de actividad eléctrica cerebral que precede al “apagado” del cerebro durante la onda de despolarización SD (spreading depolarization). / Óscar Herreras

Durante una parada, el cerebro sufre la falta de riego sanguíneo (isquemia), al igual que en un ictus, un aneurisma o un traumatismo craneal severo. En estos últimos el daño se limita a una zona del cerebro y puede tener otros factores agravantes. Entre 1 y 5 minutos después de la parada se genera un potencial eléctrico muy pronunciado en el cerebro, relacionado con la falta de oxígeno en los vasos sanguíneos que irrigan las neuronas. Este potencial se inicia en uno o varios sitios y se propaga como una onda de despolarización SD (del inglés, spreading depolarization), que también aparece en las migrañas y en los ictus. Las neuronas pierden su capacidad de funcionar como pilas eléctricas y dejan de generar los impulsos eléctricos con los que procesan la información, dan órdenes a los músculos o controlan la actividad hormonal.

Ahora bien, justo en el momento en que la onda llega a una zona concreta de la corteza cerebral, esta genera un brote de impulsos eléctricos durante unos segundos. Además, aunque la onda afecta a las neuronas, no inactiva sus fibras, que comienzan a producir por sí solas descargas eléctricas que se transmiten y activan otras zonas que aún no han sido desactivadas. Esto puede explicar las diferentes sensaciones visuales o de otro tipo que se tienen antes (o en el momento) de morir, o los gestos faciales. Algunas personas que han sido recuperadas mediante desfibriladores o reanimación cardiopulmonar (RCP) relatan imágenes del pasado, imágenes de amistades, de familiares fallecidos… que “residen” en los circuitos corticales como parte del conectoma personal, ese mapa de conexiones en el que se graba nuestra experiencia vital y nuestros conocimientos.

Nuestro cerebro se apaga por zonas

¿Por qué es tan frecuente que las personas que han sufrido una parada y son reanimadas padezcan secuelas cognitivas importantes, y que incluso puedan quedar en estado vegetativo permanente? Los numerosos estudios para conocer las causas de la muerte neuronal por isquemia o anoxia han aportado mucha información. Por ejemplo, sabemos que la onda de despolarización no surge en todo el cerebro, sino que hay regiones más susceptibles que otras. El cerebro es un órgano muy heterogéneo, y la falta de oxígeno es más letal para unas zonas que para otras, en concreto, las regiones más “modernas” evolutivamente, como la corteza cerebral, son las más sensibles, junto con el hipocampo, y son las primeras que mueren. Pero el tronco encefálico, en el que residen funciones vegetativas como el control cardiorrespiratorio, y la médula espinal son muy resistentes y soportan hasta horas sin oxígeno. Lo que hace que unas regiones mueran y otras aguanten es el hecho de que las primeras pueden generar la onda eléctrica y las últimas no, o la desarrollan muy tarde y de manera muy atenuada. Podríamos decir que nuestro cerebro muere por partes, no se “desconecta” todo a la vez. A esta “muerte por zonas” la denominamos vulnerabilidad selectiva.

Neuronas que parecen estrellas. En esta imagen, clones de astrocitos en la corteza cerebral. /López-Mascaraque Lab.

Neuronas y estrellas, espacio extracelular y espacio interestelar

Recordemos que las neuronas son las únicas células del cuerpo que, salvo unas pocas excepciones, no se regeneran. En el momento de su muerte, las neuronas de estructuras en las que se genera la onda de potencial despolarizante sufren una entrada masiva de agua a su interior y revientan. Si nos permiten poner un punto de poesía en este lúgubre tema, cuando no les llega más oxígeno, las neuronas explotan al final de su vida, como lo hacen las estrellas, vertiendo su contenido al espacio extracelular, como las estrellas lo hacen al espacio interestelar.

*Óscar Herreras es investigador del CSIC en el Instituto Cajal.

¿Ha resuelto la inteligencia artificial el enigma de la estructura de las proteínas?

Por Emilio Tejera* (CSIC)

Cuando oímos hablar del creciente poder de los ordenadores y, en concreto, de la inteligencia artificial, suelen llamarnos la atención los aspectos más perturbadores: que si sirve para colarnos bulos (aunque también para combatirlos), desafiar nuestra privacidad o volvernos más consumistas; que si los robots nos robarán los trabajos; incluso, que una inteligencia artificial, influida por los seres humanos, se ha vuelto racista. Al final, sentimos un temor instintivo que nos lleva a apagar el ordenador, pensando en Hal9000 o en Terminator. Sin embargo, hoy quiero mencionar la historia de una inteligencia artificial que, quizá, haya resuelto un enigma científico que llevaba más de 50 años desafiando a la comunidad científica. En una palabra, hoy quiero hablar del día en que una máquina nos hizo un gran favor.

Empezaremos con los artífices de este logro: Deepmind. La empresa, dirigida por Demis Hassabis y adquirida por Google, empezó desarrollándose sobre todo en el campo de los videojuegos, pero también utilizaba los clásicos juegos de mesa para perfeccionar sus propios sistemas de inteligencia artificial, como refleja el documental AlphaGo, que trata sobre el entretenimiento de origen chino denominado Go. En él se narra cómo su algoritmo fue capaz de derrotar de manera aplastante al campeón mundial de este juego milenario, mucho más complejo que el ajedrez.

Imagen del juego Go / Prachatai / Flickr

Los frikis de los juegos se meten en ciencia

Pero el equipo de Deepmind quería llegar mucho más lejos y aplicar su experiencia a la ciencia. En concreto, se interesaron por una cuestión clave para la biología: cómo conocer la estructura de una proteína –las moléculas que realizan buena parte de las funciones biológicas– a partir de su secuencia de aminoácidos (es decir, de sus componentes fundamentales). Resulta que poseemos esta secuencia básica de la mayoría de las proteínas, pero para obtener su estructura hay que realizar complicados estudios bioquímicos que tardan meses o años en extraer resultados. Por eso, siempre existió el interés en que las máquinas pudieran acortar este proceso y deducir las estructuras, aunque hasta ahora los resultados eran bastante pobres. Hasta que Deepmind, con su programa AlphaFold, ganó de modo rotundo las ediciones de 2018 y 2020 del concurso bienal CASP, que premia los software que trabajan en este ámbito. Se intuía que algo gordo iba a ocurrir y, en efecto, sucedió.

En julio de 2021, Deepmind, en colaboración con el Laboratorio Europeo de Biología Molecular, publicaba dos artículos en la prestigiosa revista Nature. En uno describían el proceso para crear una versión mejorada del software de AlphaFold (cuyo código fuente donaron al mundo, como corresponde a una investigación financiada en parte con fondos públicos). Y en el otro aportaban las estructuras del 98,5% de las proteínas de las células humanas: un resultado espectacular si tenemos en cuenta que hasta entonces solo conocíamos la estructura del 17% de ellas. Además, publicaron las estructuras de 365.000 proteínas de 20 tipos de organismos diferentes, muchos de ellos modelos clave para la investigación en biología. El manantial de nueva información a disposición de la comunidad científica era impresionante (y sigue aumentando).

Imagen de la estructura de la mioglobina, una de las primeras proteínas que se desentrañó/ Wikipedia

Un software que ahorraría años de investigación

Pero, ¿por qué es tan importante averiguar la estructura de las proteínas? Gracias a este conocimiento, podemos analizar cómo actúan estas moléculas y, a partir de ahí, elaborar fármacos que modifiquen su función y nos permitan actuar sobre toda clase de enfermedades. De hecho, softwares similares a AlphaFold podrían predecir cómo un medicamento interaccionará con determinada proteína y, así, ahorrar años de investigación y acelerar el desarrollo de nuevos tratamientos.

¿Ha desentrañado finalmente Deepmind este tan descomunal como intrincado problema? Probablemente tardaremos años en dilucidarlo, conforme las técnicas clásicas confirmen (o no) que las estructuras propuestas por AlphaFold en tan sólo unas pocas horas de análisis coinciden con las que realmente poseen dichas proteínas. Además, se plantean nuevos interrogantes: quizá existan estructuras concretas frente a las que AlphaFold no sea lo suficientemente resolutiva. Hasta ahora, el software no ha entrado en los cambios que se producen en las proteínas cuando interaccionan con otras moléculas; y, entre conocer la conformación de una proteína, y curar enfermedades como el alzhéimer, queda por recorrer un mundo. No obstante, si se confirma (de momento, los últimos artículos refuerzan tanto las perspectivas como las dudas), será un avance fundamental; y no logrado por especialistas en biología que llevan años estudiando la cuestión, sino por un grupo de frikis expertos en informática que empezaron trabajando en videojuegos.

Deepmind está desarrollando otras aplicaciones para sus software: quiere diagnosticar enfermedades mediante el análisis de imágenes de fondos de ojo, así como predecir dolencias futuras a partir de las constantes básicas de un individuo. Las aplicaciones de la inteligencia artificial (capaz de aprender de sí misma, y de detectar patrones que permanecen ocultos al intelecto humano) son todavía innumerables; entre otras cosas porque muchas, probablemente, no somos capaces aún de imaginarlas.

La inteligencia artificial, desde luego, representa un reto para la humanidad, pero, como la mayor parte de las creaciones humanas, presenta tantos inconvenientes como ventajas. Al final, la tecnología es una herramienta: la gran responsabilidad que tenemos es que nos lleve a prosperar como sociedad. De no ser así, poco importará que llegue Terminator para acabar con la humanidad: seremos nosotros mismos quienes habremos desaprovechado esta inmensa oportunidad.

* Emilio Tejera (@EmilioTejera1) es responsable de la Unidad de Biología Molecular del Instituto Cajal (IC-CSIC). En este post de su blog realiza una descripción más detallada del tema de este artículo.

Diez propuestas para leer y escuchar ciencia esta Navidad

Por Mar Gulis (CSIC)

Llegan días de fiesta y, aunque estaremos de preparativos y celebraciones, seguro que hay algún hueco disponible para disfrutar de un buen libro. Este año os proponemos descubrir diez títulos de divulgación. Un menú muy variado en contenido y en formatos que incluye un cómic sobre la primera campaña global de vacunación, títulos de bolsillo dedicados a las hormigas o los superalimentos y un espectacular viaje científico a las zonas polares. Algunos están servidos en papel y otros en formato pódcast, para quienes gustan de una buena lectura al amor de la lumbre o para los que prefieren escuchar. ¡Se abre el bufet!

La primera campaña global de vacunación

Comenzamos con una aventura que sucedió hace más dos siglos. El 30 de noviembre de 1803 zarpa del puerto de A Coruña la corbeta María Pita. En su interior viajan 22 niños con la misión de llevar en su propio cuerpo la vacuna de la viruela, una de las enfermedades más mortíferas de la humanidad, a América y Filipinas. El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Ministerio de Ciencia e Innovación (MCIN) y Editorial Planeta han conmemorado esta gesta sanitaria con el lanzamiento de dos publicaciones: la novela gráfica El mar recordará nuestros nombres, del Premio Nacional de Cómic 2020 Javier de Isusi, y La expedición de Balmis. Primer modelo de lucha global contra las pandemias, un libro monográfico coordinado por Susana Ramírez, de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), y prologado por el virólogo del CSIC Luis Enjuanes.

“El objetivo de ambas publicaciones es dar a conocer al público estos hechos y a sus protagonistas, muchos de ellos anónimos”, señala Pura Fernández, directora de Cultura Científica y Ciencia Ciudadana del CSIC. Según el autor del cómic, “se trata de dos libros complementarios: uno centrado en los datos históricos y otro en el relato, en la dimensión de aventura de la campaña”.

Matriarcales, ubicuas y abundantes

Las hormigas se pueden encontrar en un bote de mermelada mal cerrado, sobre las aguas de la Amazonia flotando a modo de balsas vivientes o en las copas de los árboles mientras tejen nidos hechos con hojas. Las hay negras, rubias y azules, y son capaces de emitir múltiples señales para avisar de la presencia de alimento o para alertar a su colonia de un peligro inminente. José Manuel Vidal Cordero abre una ventana al formidable mundo de la mirmecología en Las hormigas (CSIC-Catarata). “La cantidad total de materia viva de estos individuos es mucho mayor que la de cualquier otro grupo de insectos. Además, constituyen uno de los mejores ejemplos de organización social avanzada dentro del reino animal”, comenta el entomólogo del CSIC. Si piensas que las hormigas solo son insectos agresivos y molestos que entran sin permiso en nuestras despensas, este texto cambiará tus esquemas.

Las hormigas tejedoras del género Oecophylla utilizan sus propias larvas para unir los extremos de las hojas mediante la seda que estas producen. / Sergio Ibarra Mellado

Del transistor a la computación neuronal: el espectacular desarrollo de la microelectrónica

En 1958, el joven físico e ingeniero Jack Kilby tuvo la idea de fabricar todos los elementos necesarios para realizar un circuito empleando materiales semiconductores e integrándolos en un sustrato común. El resultado fue lo que hoy denominamos un circuito integrado. Desde entonces, se han fabricado dispositivos cada vez más compactos, capaces de hacer posibles aplicaciones tan punteras como la computación neuronal o los ordenadores cuánticos. El investigador del CSIC y profesor de la Universidad de Sevilla José M. de la Rosa firma De la micro a la nanoelectrónica, un título de la colección ‘¿Qué sabemos de?’ (CSIC-Catarata) donde se hace un recorrido por los principios y componentes esenciales de estas tecnologías y sus principales aplicaciones, así como por los retos y tendencias que se vislumbran en el horizonte de la electrónica del siglo XXI.

Hoy en día se pueden construir chips que contienen en su interior miles de millones de componentes de dimensiones cercanas al nanómetro.

Reciclaje en la farmacia

Se estima que el 75% de los fármacos conocidos pueden tener nuevos usos terapéuticos y que los medicamentos en uso clínico podrían utilizarse hasta en 20 aplicaciones diferentes de aquellas para las que fueron aprobados originalmente. El libro Nuevos usos para viejos medicamentos (CSIC-Catarata) explica cómo se lleva a cabo el reposicionamiento y la reformulación de fármacos, dos de las opciones en las que trabajan tanto la comunidad científica como la industria farmacéutica para acelerar los plazos y reducir los elevados costes de la producción de nuevos medicamentos. Las investigadoras del CSIC Nuria E. Campillo, Mª del Carmen Fernández y Mercedes Jiménez firman este texto.

Para dar ‘una nueva vida’ a medicamentos existentes, la comunidad científica utiliza estrategias experimentales y computacionales.

El surgimiento de la agricultura

Hace unos 12.000 años, las tierras del Próximo Oriente fueron testigo de uno de los cambios más revolucionarios de la humanidad: el paso de una sociedad cazadora y recolectora, que había vivido así durante cientos de miles de años, a otra basada en la domesticación animal y vegetal. “Si se considera la población rural actual, unos 3.400 millones de personas, podemos decir que vive en un entorno muy similar, en lo esencial y dejando aparte la tecnología, al de aquellas primeras sociedades neolíticas”, afirman Juan F. Gibaja, Juan José Ibáñez y Millán Mozota, investigadores del CSIC y autores de El Neolítico (CSIC-Catarata). Los autores cuentan este período histórico desde su origen en la región denominada “el Creciente Fértil” hasta su expansión en Europa, especialmente en el área mediterránea.

Reconstrucción del asentamiento de Mondeval (Dolomitas Bellunesi, Belluno, Italia). / A. Guerreschi y M. Cutrona

¿Existen los superalimentos?

Jengibre, cúrcuma, bayas de goji o panela son algunos de los muchos productos que solemos encontrar bajo la etiqueta de superalimentos. Se trata de una lista que en los últimos años no ha dejado de crecer, pero ¿son tan poderosos como los pintan? La investigadora del CSIC Jara Pérez es la autora de Los superalimentos (CSIC-Catarata) que trata de contextualizar el uso de estos alimentos en nuestra dieta, compararlos con aquellos que consumimos habitualmente y dar a conocer las propiedades reales de algunos de ellos, según el conocimiento científico. Quien quiera ‘degustar’ un aperitivo del texto, puede escuchar una entrevista con la autora en Ciencia para leer, el pódcast del CSIC sobre libros de divulgación.

Las bayas de goji contienen cantidades similares de polifenoles a frutas tan comunes como la ciruela.

Un espectacular viaje científico por los polos

La Antártida y el Ártico son regiones tan remotas e inhóspitas como atractivas. Numerosas expediciones han llegado hasta los confines de nuestro planeta en busca de recursos naturales o simplemente por el mero interés de explorar lugares desconocidos. Pero, sobre todo, las zonas polares han sido visitadas por su gran interés científico. De hecho, a día de hoy constituyen los principales motores reguladores del clima de la Tierra y son un ‘laboratorio’ ideal para el estudio de los contaminantes a nivel global. El libro de la colección Divulgación Observando los polos (CSIC-Catarata) ofrece una visión multidisciplinar del conocimiento científico sobre ambas regiones a la vez que describe la historia y la situación actual de la investigación polar en España. 56 especialistas pertenecientes a la plataforma temática interdisciplinar POLARCSIC han participado en la elaboración de la publicación, que incluye una espectacular colección de imágenes tanto de la flora, la fauna y los paisajes del Ártico y de la Antártida, como de las instalaciones, los equipamientos científicos y las campañas llevadas a cabo por el personal investigador del CSIC.

Los depredadores, como los osos polares, actúan como centinelas del medio marino porque reflejan los efectos de los cambios ambientales en sus presas. / Manuel Dall’Osto.

Escuchar la ciencia

Las tres propuestas que nos quedan llegan en formato audio. Ciencia para leer es un pódcast realizado a partir de los libros de la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC y Catarata). Charlamos con sus autores y autoras sobre descubrimientos, desarrollos tecnológicos y temas de actualidad vistos a través del prisma de la ciencia.

El investigador Manuel de León nos explica Las matemáticas de la pandemia. Desde el inicio de la crisis sanitaria ocasionada por el virus SARS-CoV-2 contamos y medimos sin descanso. Cada día recibimos cantidades ingentes de información y oímos expresiones como ritmo de contagio, aplanar la curva o modelo SIR. Pero, ¿sabemos realmente su significado? Manuel de León nos cuenta las herramientas matemáticas 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 las últimas décadas, acontecimientos como el 11-S, los atentados de Madrid y Londres o la reciente crisis en Afganistán han alimentado un creciente interés hacia el islam que suele ir acompañado de una gran confusión terminológica. Todavía gran parte de la opinión pública desconoce que islam e islamismo no son sinónimos, como tampoco lo son árabe y musulmán. Esta ignorancia “ya no es una cuestión anecdótica, sino que se ha vuelto peligrosa”, afirma Cristina de la Puente, investigadora del CSIC y autora del libro Islam e islamismo. Hablamos con ella para conocer las diferencias entre estos conceptos y la diversidad que encierra cada uno, para superar interpretaciones erróneas y desmontar tópicos.

En la Grecia clásica ya se conocían los beneficios del ejercicio físico para el cuerpo y para la mente, y hoy día todo el mundo es consciente de los perjuicios del sedentarismo. Pero, ¿cualquier tipo de ejercicio es bueno?, ¿qué cantidad e intensidad de actividad física nos conviene practicar? Charlamos con José Luis Trejo, autor junto con Coral Sanfeliu del libro Cerebro y ejercicio para conocer cómo la actividad física moldea el cerebro humano y cuáles son esos efectos beneficiosos del ejercicio sobre nuestras neuronas o nuestro estado de ánimo.

Todos los libros de las colecciones ‘¿Qué sabemos de?’ y ‘Divulgación’ están escritos por personal investigador del CSIC. Además de los que te hemos contado, ambas series te ofrecen más de 150 títulos para saciar tu curiosidad científica. Buena lectura.

 

Cambia el chip: la leche entera es beneficiosa para la salud

Por Javier Fontecha (CSIC)*

El consumo de leche ha supuesto una ventaja evolutiva para la especie humana. Quienes más se han beneficiado de él han sido las poblaciones que lograron, mediante mutación genética, obtener la capacidad de digerir la lactosa. Pero las poblaciones con distintos niveles de intolerancia a la lactosa también encontraron una ventaja adaptativa en el consumo de lácteos fermentados como el yogurt y el queso, con contenido reducido o nulo de este hidrato de carbono.

En la actualidad, la comunidad científica ha llegado al consenso, en contra de muchas ideas, bulos y mensajes erróneos, de que la leche y los productos lácteos aportan prácticamente todos los nutrientes esenciales para las distintas etapas de la vida, especialmente durante la infancia y la adolescencia, pero también en la edad adulta. La leche sigue siendo considerada el alimento más completo desde el punto de vista nutricional, al aportar proteínas con todos los aminoácidos esenciales y de elevada biodisponibilidad, hidratos de carbono como la lactosa –un disacárido que favorece la absorción de calcio y con actividad probiótica–, grasas complejas con una gran variedad de ácidos grasos de cadena corta y media y pequeñas cantidades de ácidos grasos esenciales (Omega 6 y Omega 3), así como una gran contribución de minerales y vitaminas. Todo ello en un conjunto equilibrado y de bajo poder calórico y, lo que quizá sea lo más importante en los tiempos en que vivimos, a un precio reducido: en algunos casos, el litro de leche puede ser más barato que el litro de agua mineral. Aunque el consumo de leche y productos lácteos no es imprescindible para la vida, desde un punto de vista nutricional no es sencillo poder sustituir el aporte de nutrientes que se obtiene de un simple vaso de leche con otros productos alimentarios en una dieta variada y equilibrada.

El debate sobre la grasa láctea y el colesterol

Pero es alrededor de la grasa láctea donde realmente se ha generado un mayor debate científico y social en las últimas décadas. La grasa láctea, al igual que otras grasas de origen animal, es una grasa denominada ‘saturada’ por contener en su composición un elevado porcentaje de ácidos grasos saturados (AGS) y colesterol, lo que se ha relacionado con el incremento del riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares.

La lactosa es un tipo de azúcar que se encuentra en la leche y otros productos lácteos como quesos y yogures.

Esta relación, conocida como el paradigma grasa-salud, fue generada en la década de los 60 por el fisiólogo estadounidense y presidente de la American Heart Association Ancel Keys, quien estableció mediante el famoso estudio de los siete países (hoy en día muy criticado y devaluado) la relación entre la incidencia de la enfermedad coronaria (EC) y la concentración total de colesterol plasmático procedente de la dieta, que luego correlacionó con la energía aportada por los AGS. Esta hipótesis estableció las bases para la “demonización” de las grasas de la dieta (principalmente lácteas) y la aparición de las primeras recomendaciones nutricionales donde se aconsejaba la disminución de la ingesta de grasas de manera indiscriminada a toda la población, que se mantienen hasta nuestros días.

Sin embargo, como es bien sabido, correlación no es causalidad y hoy en día se reconoce la ausencia de efectos negativos derivados del consumo moderado de alimentos ricos en colesterol, como el huevo, y en ácidos grasos saturados de cadena corta y media, presentes en un elevado porcentaje en la leche entera. Además, las conclusiones obtenidas después de más de 50 años de controversia sobre la grasa láctea en estudios epidemiológicos y otros de elevado rigor científico (meta-análisis y revisiones sistemáticas) ponen de manifiesto la ausencia de una evidencia científica clara que relacione el consumo de leche entera y de productos lácteos con un incremento del riesgo de enfermedades cardiovasculares o de la mortalidad. Muy al contrario, estos estudios relacionan el consumo de estos alimentos con un efecto inverso en los biomarcadores asociados con la enfermedad cardiovascular y el riesgo de diabetes.

Información nutricional de un brick de leche entera. / Open Food Facts

A diferencia de otras grasas animales, la grasa láctea es la única grasa alimentaria que contiene ácido butírico (C4:0) y por eso se le llama grasa butírica. Como se ha demostrado, este y otros ácidos grasos de cadena corta y media (aproximadamente el 12-15 % del total de AGS) no tienen efecto sobre los niveles del LDL-colesterol en sangre, ya que son empleados por el organismo principalmente como fuente de energía rápida. De hecho, suelen ser recomendados en programas de control de peso.

Estudios recientes, además, consideran la leche como una de las fuentes más importantes de componentes bioactivos naturales y señalan que sus efectos sobre la promoción de la salud son el resultado de la interacción de todos sus nutrientes. Es decir, que sus efectos van más allá de la simple suma de efectos individuales. Esto es así gracias a su matriz, que incrementa la biodisponibilidad de muchos de sus nutrientes y de sus compuestos bioactivos.

Por último, es importante señalar que toda la corriente que incide en la demonización de las grasas y el colesterol de la dieta, y en particular de la grasa láctea, y su eliminación incluso de las fórmulas infantiles, ha llevado a una entronización de los hidratos de carbono simples que ha generado consecuencias negativas para la salud de la población, como es la creciente incidencia de la diabetes tipo 2 y de la obesidad.

* Javier Fontecha es investigador del CSIC en el Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación .