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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 .

Siete libros de ciencia para tu maleta veraniega

Por Mar Gulis (CSIC)

Las deseadas y merecidas vacaciones están cerca, por eso nos gustaría proponerte unas lecturas de divulgación con las que disfrutar del verano. Las colecciones ¿Qué sabemos de? y Divulgación (CSIC-Catarata) cuentan con más de 150 títulos de libros fáciles de llevar y leer. Aquí te presentamos algunos de los números más recientes.

¿Existe una filosofía en español?

Decía Heidegger que pensar, lo que se dice pensar, solo es posible en griego y en alemán. Entonces, ¿no es factible la existencia de un pensamiento filosófico en nuestro idioma? El investigador del CSIC Reyes Mate aborda esta cuestión el libro Pensar en español, el primer volumen de estas colecciones dedicado a la filosofía. En un mundo dominado por el inglés, el autor trata de “crear un marco de referencia que nos sitúe frente a otros pensares en otras lenguas y, también, establezca vínculos entre nuestros propios intentos de pensamiento, en el primer caso para diferenciarnos, y en el segundo caso para unirnos”.

Para los que gusten de la reflexión en nuestra lengua, este texto es más que recomendable. Además, viene con contenido extra: un vídeo resumen de un minuto y una entrevista al autor en el nuevo pódcast del CSIC ‘Ciencia para leer’.

La enfermedad de las mil caras

La esclerosis múltiple es una enfermedad crónica, inflamatoria y neurodegenerativa del sistema nervioso central. Tiene un marcado componente autoinmune, y aparece generalmente en personas de entre 20 y 40 años, lo que supone un enorme impacto en su calidad de vida, importantes repercusiones sociales, y un elevado coste sanitario. Esta patología afecta a 2,5 millones de pacientes en el mundo y, a pesar de la investigación desarrollada desde su descubrimiento en el siglo XIX, aún presenta muchos interrogantes.

La esclerosis múltiple afecta a 700.000 personas en Europa. En España, la incidencia es de 100 casos por 100.000 habitantes, en su mayoría mujeres. / CSIC-Catarata

Las científicas Leyre Mestre y Carmen Guaza del Instituto Cajal del CSIC se adentran en su evolución, sintomatología, tratamientos y líneas futuras de estudio en La esclerosis múltiple, un libro que da a conocer una enfermedad muy heterogénea y difícil de tratar.

Los entresijos de la ciencia

Desde que alguien formula una hipótesis en un despacho o laboratorio de cualquier parte del planeta hasta que esa idea aparece publicada en una revista científica en forma de nueva teoría, tecnología o producto existe un largo y complicado proceso poco conocido más allá de los campus universitarios y los centros de investigación. Por qué y cómo se hace la ciencia está escrito “desde dentro” por Pere Puigdomènech, un profesional que ha dedicado su vida a esta labor. “Condensar en un libro de bolsillo un texto sobre la ciencia en sí misma no era tarea fácil, pero esta actividad tiene tal impacto tanto por los millones de personas que se dedican a ella como por su influencia en cómo vivimos y en las decisiones que toman los gobiernos, que merecía la pena intentarlo”, comenta el autor.

Con este libro, el investigador del Centro de Investigación en Agrigenómica adscrito al CSIC pretende describir la evolución histórica de la actividad investigadora, qué papel cumple en nuestra sociedad y cuál es su funcionamiento interno. Sus páginas, idóneas para curiosos y curiosas de los vericuetos científicos, responden a preguntas como quién investiga, dónde lo hace, qué método y reglas sigue o con qué financiación cuenta.

Nanotecnología y desarrollo sostenible

Desde 2010 se han publicado más de un millón de artículos científicos sobre descubrimientos o desarrollos relacionados con la nanotecnología y se han concedido cinco premios Nobel de Física o Química a personas que han realizado aportaciones significativas en este ámbito. Estos dos datos son solo una muestra de la relevancia que ha adquirido la llamada ‘ciencia de lo pequeño’ en los últimos años. Objetos o partículas que miden la milmillonésima parte de un metro (10-9) se perfilan como una de las soluciones para lograr la supervivencia de la especie humana en imprescindible equilibrio con el planeta que habita.

Por su carácter transversal, la nanotecnología impacta en la mayoría de los objetivos de la Agenda 2030. 

El investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid Pedro Serena firma Nanotecnología para el desarrollo sostenible, un libro que explica cómo el conocimiento acumulado sobre el nanomundo puede ayudar a mejorar nuestra calidad de vida sin comprometer el futuro de nuestros descendientes. El autor introduce los aspectos fundamentales de la nanotecnología y su salto de los laboratorios al mercado, para luego conectar las aplicaciones existentes y las futuras con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) establecidos por la ONU en su Agenda 2030.

¿Qué tienen en común la niebla y la cerveza?

Rodrigo Moreno, investigador del CSIC en el Instituto de Cerámica y Vidrio es autor de Los coloides, el libro que responde a esta pregunta. El arcoíris, un flan, la ropa deportiva impermeable que transpira y no pesa, la espuma con la que rizamos nuestro pelo o el famoso gel hidroalcohólico que nos aplicamos continuamente. Los coloides están presentes en muchos procesos y productos cotidianos, aunque la mayoría no hayamos oído hablar nunca de ellos. Son mezclas no homogéneas de dos o más fases (gas, líquido o sólido) en las que una de ellas tiene un tamaño menor a un micrómetro (0,001 milímetros) y que hacen posible la existencia de muchos materiales que usamos a diario. También se encuentran detrás de complejas tecnologías que en el futuro podrían permitir reutilizar materias primas o eliminar microplásticos de ríos y océanos. Este texto describe las características, técnicas de preparación y algunas de las numerosas aplicaciones de los sistemas coloidales.

La espuma de la cerveza es un coloide en el que partículas de gas, las burbujas, se encuentran dispersas en un medio líquido. 

La sorprendente vegetación de Atacama

Entre el océano Pacífico y la cordillera de los Andes se extiende un territorio de unos 178.000 kilómetros cuadrados donde predominan los tonos rojizos y, a simple vista, no se percibe rastro alguno de vegetación. Atacama, ubicado en el norte de Chile, es el desierto cálido más árido del mundo. Allí hay lugares donde no llueve en años, incluso en décadas, y otros en los que la media anual de precipitaciones no llega a los 5 milímetros de agua. Las temperaturas oscilan unos 30 grados entre el día y la noche, y la radiación solar es implacable. A pesar de las condiciones climáticas tan extremas, en este desierto se han descrito miles de especies de plantas que el investigador del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC Carlos Pedrós-Alió nos invita a descubrir.

El ‘desierto florido’ es uno de los fenómenos más llamativos que suceden en Atacama. Solo algunos años, y en zonas diferentes, la superficie se transforma en un campo de flores de distintas especies que dura varios meses. / Gerhard Hüdepohl

“Después de veinte años visitando este territorio para estudiar microorganismos, vi que en algunos sitios había plantas. Quise saber de qué especies se trataba, cómo se las arreglan para vivir en este entorno, qué adaptaciones tienen a la aridez, de dónde sacan el agua, cómo se distribuyen y cuánto tiempo hace que aparecieron en la evolución”, cuenta el científico. El resultado de esta investigación es el libro Las plantas de Atacama. El desierto cálido más árido del mundo, un recorrido por una de las zonas naturales más espectaculares del planeta.

La expedición Magallanes-Elcano

El 10 de agosto de 1519 partían desde Sevilla cinco naves con unos 250 tripulantes a bordo. Era el comienzo de la famosa expedición capitaneada por Fernando de Magallanes y finalizada gracias a Juan Sebastián Elcano. Financiada por la Corona de Castilla, su objetivo principal era llegar por occidente a un lugar llamado La Especiería – en el archipiélago de Las Molucas, ubicado en Indonesia– y crear así una ruta marítima alternativa a la establecida por Portugal para controlar el comercio de especias como el clavo de olor, la canela, la nuez moscada y la pimienta negra.

Terra Brasilis y el Atlántico Sur (Atlas Miller, 1519). Imagen del mapa que forma parte de la portada del libro. / CSIC

Más de tres años después, el 6 de septiembre de 1522, 18 europeos y 3 orientales enfermos y agotados arribaron a Sanlúcar de Barrameda. Después de recorrer 14.460 leguas, habían conseguido culminar la primera vuelta al mundo. En la conmemoración de su quinto centenario, Las plantas de la expedición Magallanes-Elcano (1519-1522)  rinde tributo a esta hazaña promovida por la búsqueda de nuevas plantas y nos propone viajar a través de unas páginas impregnadas de olores y sabores exóticos. El libro de la colección Divulgación está coordinado por el investigador del CSIC en el Real Jardín Botánico Pablo Vargas y escrito por una veintena de investigadores e investigadoras procedentes de aquellos países por los que transcurrió esta azarosa singladura.

La estimulación supernormal o por qué nos atraen ciertos alimentos

Por Javier Sánchez Perona (CSIC)*

A la mayoría de las personas los bebés nos parecen adorables y nos surge el instinto de protección hacia ellos. ¿Por qué sucede esto? La realidad es que si no experimentáramos esos sentimientos de forma generalizada la especie humana estaría en peligro de desaparecer. Nos gustan los bebés porque tiene que ser así para la supervivencia de la especie.

Del mismo modo, los seres humanos hemos evolucionado para sentir atracción por determinados alimentos porque nos resultan necesarios para la supervivencia y repulsión por otros que pueden ser dañinos. De ahí el magnetismo que nos causan los carbohidratos, sobre todo los dulces, la sal y las grasas (probablemente debido al oleogustus, el denominado ‘sexto sabor’). En cambio, tendemos a rechazar los sabores amargos porque muchas sustancias tóxicas tienen ese sabor.

Nuestro organismo ha desarrollado un sistema de recompensas, a través de neurotransmisores y hormonas, que responde a gratificaciones para mantenerse vivo. De esa forma, se asegura de la repetición una experiencia que probablemente sea indispensable para la supervivencia del individuo y de la especie. Cuando se produce un estímulo que tiene que resultarnos agradable, el cerebro libera sustancias que nos causan placer (endorfinas), deseo (dopamina) o mejora nuestras relaciones sociales, incluido el sexo (oxitocina).

Sin embargo, es llamativo que muchas personas también salivemos ante una publicidad o una fotografía de un alimento; algo, por cierto, muy similar a lo que nos ocurre cuando un muñeco nos despierta el mismo instinto de protección que un bebé real. Todas estas parecen respuestas exageradas de recompensa ante estímulos artificiales. Es lo que el científico y zoólogo Nikolaas Tinbergen llamó estímulos supernormales, que afectan sobre todo a nuestros instintos más primarios, como son la alimentación y la reproducción.

Nikolaas Tinbergen. / Wikipedia

El neerlandés Tinbergen observó que algunos animales respondían a estímulos artificiales en un célebre experimento con peces espinosos. Los machos de esta especie son particularmente agresivos con otros machos cuando compiten por las hembras y se reconocen entre sí por una banda roja en el abdomen. Tinbergen había situado un acuario con estos animales al lado de una ventana y observó que los animales tendían a volverse más agresivos cuando por la calle pasaba el camión de correos, que era de color rojo. La hipótesis de Tinbergen era que los peces reaccionaban ante el color rojo aunque no se tratara de un estímulo natural. Para comprobarlo, introdujo en la pecera peces de madera con distintas formas, algunos de los cuales tenían el abdomen colorado. Cuando los peces espinosos macho veían el color rojo se volvían agresivos, aunque el estímulo fuera artificial.

En el siguiente video se muestra una recreación del experimento de Tinbergen:

Cuando una botella de cerveza se convierte en objeto de deseo

Otro ejemplo de estimulación supernormal es la historia de la casi desaparición de los escarabajos australianos Julodimorpha bakewelli. Estuvieron en riesgo de extinción porque los machos no se reproducían con las hembras, ya que habían encontrado unas sustitutas artificiales más atractivas. Los machos de esta especie se sienten atraídos por hembras que son más grandes que ellos, de color marrón, brillantes y que tienen protuberancias en el caparazón. Las sustitutas que encontraron fueron… botellas de cerveza que cumplían con esas características. Los escarabajos encontraban esas botellas en el campo (un lugar poco apropiado para estos envases) y se sentían tan atraídos por ellas que ignoraban a las hembras. Lo hacían hasta tal punto que muchos morían por calor, inanición o por ataques de hormigas, tratando de copular con las botellas. Afortunadamente, la amenaza de extinción de esta especie se resolvió de forma muy sencilla: solo hubo que cambiar el diseño de las botellas de cerveza.

Escarabajos australianos Julodimorpha bakewelli. / Bing

En nuestros días, encontramos estimulación supernormal absolutamente en todos lados. La publicidad explota nuestra debilidad por algunos productos para que instintivamente nos sintamos atraídos por ellos e ignoremos otros que nos estimulan menos. La respuesta que muchos humanos generamos ante alimentos ultraprocesados, ricos en azúcares, harinas refinadas, grasas y sal, sería también un ejemplo de estimulación supernormal. Estos alimentos están diseñados precisamente para resultar más atractivos que los alimentos poco procesados y provocan una respuesta emocional mucho mayor, que facilita el desarrollo de conductas adictivas.

 

* Javier Sánchez Perona (@Malnutridos) es investigador del CSIC en el Instituto de la Grasa y responsable del blog Malnutridos.

Retrata la ciencia a través de tu cámara o microscopio. ¡Participa en FOTCIENCIA18!

Por Mar Gulis (CSIC)

Si te gusta la fotografía, ve sacando tu cámara y… ¡dispara! FOTCIENCIA abre desde hoy el plazo para participar en su 18ª edición. Anímate a descubrir y retratar la ciencia y la tecnología que nos rodean (en casa, en la ciudad, en la naturaleza, en los centros de investigación, etc.) y presenta una imagen junto con un texto que la describa. Puedes ganar hasta 1.500 euros.

Tu fotografía debe estar relacionada con la investigación científica o sus aplicaciones, así que puede reflejar aspectos tan variados como el objeto de estudio de una investigación, las personas que la realizan, su instrumentación e instalaciones o los resultados del avance científico. Es decir, tienes un rango de temáticas prácticamente infinito para plasmar: alimentos, química, biología, materiales, medicina, matemáticas, arquitectura, ciencias sociales… Es hora de captar lo científico que está presente en nuestro día a día y enviar tu propuesta. Tienes de plazo hasta el 14 de octubre de 2021 a las 13:00h (hora española peninsular).

Si tu imagen es de las mejores en alguna de las categorías de FOTCIENCIA recibirás una remuneración. Junto con estas, se seleccionarán otras imágenes de entre las presentadas para formar parte de un catálogo y una exposición itinerante que recorrerá distintas salas y centros culturales de toda España en 2022/2023.

Si eres mayor de edad, puedes participar en una de estas dos modalidades:

  • Fotografía General, cuando la dimensión real del objeto fotografiado sea mayor a 1 milímetro. Es decir, aquí cabrían casi todas las fotografías que no son microscópicas.
  • Fotografía Micro, cuando la dimensión real del objeto fotografiado sea menor o igual a 1 mm o la imagen haya sido obtenida mediante un instrumento de micrografía. Aquí puedes presentar esa imagen impactante de microscopio que, por su belleza, sus patrones o por lo llamativa que quedó, podría estar tanto en un artículo de Nature como en un museo de arte contemporáneo.

Los y las estudiantes de Secundaria y Ciclos Formativos podrán participar en la modalidad La ciencia en el aula. Sus fotografías deberán retratar motivos científicos captados en su centro de estudios e ir acompañadas, al igual que en el resto de modalidades, de un texto explicativo.

Estas son las mejores imágenes de la anterior edición , #FOTCIENCIA17. Puedes ver todos los datos y el resto de seleccionadas, aquí: https://www.fotciencia.es/Publico/Info/__Recursos/CATALOGO_FOTCIENCIA17.pdf

Estas son las mejores imágenes de la anterior edición  (#FOTCIENCIA17). Puedes ver todos los datos, información complementaria y el resto de imágenes que resultaron seleccionadas, aquí: https://www.fotciencia.es/Publico/Info/__Recursos/CATALOGO_FOTCIENCIA17.pdf

Además, las fotografías presentadas a las modalidad General y Micro podrán adscribirse a otras categorías específicas. Entre ellas, FOTCIENCIA18 incorpora la modalidad especial La ciencia frente al COVID para encontrar imágenes que reflejen la importancia crucial que la investigación científica y la tecnología han tenido durante la pandemia. Sin duda, hemos vivido una época que no olvidaremos y en la que se ha puesto de manifiesto que la ciencia y el conocimiento son pilares esenciales para nuestro bienestar social y para combatir todo tipo de enfermedades. Mostremos en imágenes ese trabajo científico.

Las otras dos categorías específicas son las ya habituales: Agricultura sostenible y Alimentación y nutrición, que cuentan con el apoyo del Instituto de Agricultura Sostenible (IAS-CSIC) y del Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA-CSIC), respectivamente.

Las dos mejores imágenes de la modalidad General y las dos mejores de Micro obtendrán una remuneración de 1.500 €. Y cada imagen que resulte la mejor de las otras cuatro modalidades (La ciencia en el aula, La ciencia frente al COVID, Agricultura sostenible, Alimentación y nutrición) recibirá 600 €. Este breve vídeo condensa la información principal:

Suena bien, ¿no? Pues recuerda que la participación se hace de modo digital y que tanto la imagen como el texto que presentes han de ser de tu autoría. Un comité evaluador valorará tanto la imagen –su calidad técnica, originalidad y valor estético– como la claridad de la explicación aportada por el autor o autora.

Si quieres inspiración, o simplemente disfrutar de las selecciones anteriores, entra aquí y descubre las imágenes de ediciones pasadas. O, aún mejor, consulta el calendario de exposiciones por si puedes visitar in situ la muestra de la pasada edición (FOTCIENCIA17). También puedes escuchar los textos que acompañaban a las imágenes de la muestra aquí.

Un año más, FOTCIENCIA se suma a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) declarados por Naciones Unidas, por lo que, en el formulario de participación, cada autor o autora deberá adscribir su imagen a uno de los 17 ODS. Puedes consultar las normas completas de participación en la web: www.fotciencia.es

FOTCIENCIA es una iniciativa organizada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), con la colaboración de la Fundación Jesús Serra.

Ácido hialurónico: mucho más que un tratamiento estético

Por Daniel Fernández-Villa (CSIC)*

El tiempo pasa para todos. Donde ayer había un pelo oscuro y fuerte, hoy asoma ya una cana, y donde hoy hay una piel tersa y suave, mañana habrá una arruga. Es así, es ley de vida. Sin embargo, a muchos nos cuesta afrontar esta realidad. Se podría aventurar que esto es debido a la visión que se nos ha inculcado viviendo en sociedad mientras crecíamos, pero lo que es seguro es que hoy en día disponemos de muchos recursos para disimular el paso del tiempo a unos precios bastante accesibles para la mayoría.

¿Quién no ha escuchado alguna vez hablar de todas las maravillas que puede ofrecernos el ácido hialurónico? Es el remedio número uno para combatir el paso del tiempo en nuestra piel. Cada día podemos verlo anunciado en forma de cremas, acondicionadores o inyecciones reafirmantes. Pero, ¿qué otros usos podemos darle? ¿Podría mitigar el paso del tiempo, no solo en el exterior? Por supuesto que sí. De hecho, podría ser un tratamiento eficaz para enfermedades que afectan a millones de personas en todo el mundo.

Osteopenia: una condición, diferentes enfermedades

Nuestra piel no es la única que envejece con el paso del tiempo: la sociedad también lo hace. Debido al aumento de la esperanza de vida en las últimas décadas, las sociedades desarrolladas tienen poblaciones cada vez más envejecidas, y eso ha traído consigo el incremento de la prevalencia de algunas enfermedades crónicas. Las que nos ocupan en esta ocasión son las relacionadas con el esqueleto.

 

 

Seguro que, por desgracia, tienes algún familiar o conoces a alguna persona con osteoporosis, una enfermedad que se caracteriza principalmente porque disminuye la densidad ósea, rasgo conocido como osteopenia. Pero esta no es la única causa por la que aparece dicha condición. Por ejemplo, tras tratamientos prolongados con determinados fármacos antiinflamatorios puede desarrollarse osteopenia, o bien puede ser consecuencia de una mala formación de hueso, como ocurre en los casos de osteogénesis imperfecta. En todas estas circunstancias, aunque por diferentes causas primarias, los huesos son menos densos y, por tanto, tienen una mayor tendencia a la rotura.

La guerra civil ósea: osteoblastos vs. osteoclastos

Cabría preguntarse qué tienen en común todos los procesos que derivan de la osteopenia. En este sentido, podríamos comparar nuestros huesos con la Sagrada Familia de Barcelona, ya que se encuentran en remodelado constante desde que nacemos hasta que morimos. De hecho, se calcula que tardamos unos diez años en renovarlos por completo.

Esto se debe principalmente a la acción de dos tipos celulares residentes en estas zonas que se encuentran en constante disputa. Por un lado, están las células encargadas de formar el hueso, los osteoblastos y, por el otro, las células encargadas de degradarlo, los osteoclastos. Ambos son necesarios para el correcto mantenimiento de nuestros huesos y, en condiciones normales, el balance neto entre formación y destrucción es cero. Sin embargo, cuando alguno de estos actores se desregula empiezan los problemas. Por ejemplo, en muchos casos de osteopenia, lo que se ha comprobado es que los encargados de formar el hueso están más “cansados” que los que lo destruyen, o bien que estos últimos están hiperactivos, lo que en ambos casos produce un desequilibrio hacia la destrucción de hueso.

Teniendo esto en cuenta, actualmente disponemos de tratamientos que pueden estimular a las células formadoras de hueso y otros que inhiben la acción de los osteoclastos. No obstante, dichos tratamientos se toman por vía oral y hay que administrar dosis altas para que después de distribuirse por todo el organismo lleguen a una concentración suficiente a las zonas de interés, lo que causa efectos adversos indeseados.

Formulaciones inyectables: ácido hialurónico y compañía

¿Y qué pinta el ácido hialurónico en todo esto? ¿Cómo podemos usarlo para conseguir regenerar nuestros huesos? El ácido hialurónico no solo se usa con fines estéticos. Actualmente ya hay disponibles muchos tratamientos basados en él. Por ejemplo, desde hace décadas se inyecta en articulaciones de pacientes con artritis para aliviar los dolores del roce entre huesos debido a la inflamación existente, o también se usa como recubrimiento de diferentes dispositivos biomédicos para evitar una posible reacción contra ellos al ser implantados en nuestro cuerpo.

En el caso de las enfermedades osteopénicas, el objetivo es aprovechar la estructura de este compuesto al máximo. Desde el punto de vista funcional, en nuestro laboratorio del CSIC sometemos al ácido hialurónico a un tratamiento químico para que, al ponerlo en contacto con otro compuesto similar (otro polímero) como el quitosano, se produzca una gelificación en apenas unos minutos. De esta forma tendríamos dos soluciones líquidas al principio –el ácido hialurónico y el quitosano-, fáciles de inyectar dentro del hueso a través de técnicas mínimamente invasivas. Una vez dentro, entrarían en contacto y se produciría la gelificación, de manera que el gel quedaría embebido en la estructura ósea.

Este tratamiento regenera los huesos, pero solo en parte. Lo que conseguimos es tener una formulación segura y natural, que puede ser inyectada fácilmente y que se mantiene dentro del hueso durante un periodo de tiempo más o menos largo. De esta manera se podrían aplicar los mismos fármacos que ya estamos usando en clínica, pero con dosis mucho más bajas, porque se administran de forma local, y de un modo mantenido y controlado en el tiempo, lo que reduce al mínimo los efectos secundarios.

En cualquier caso, se puede llegar más lejos con el ácido hialurónico. Estamos explorando una vía que consiste en encapsular células madre dentro de este sistema doble. El campo de las células madre ha supuesto una revolución en los últimos tiempos por los buenos resultados que están mostrando en etapas preclínicas, ya que se ha visto que son capaces de liberar toda una serie de moléculas que promueven la regeneración de los tejidos. Sin embargo, en la mayoría de los ensayos clínicos realizados en humanos se ha comprobado que estos efectos desaparecen enseguida porque nuestro cuerpo elimina rápidamente las células madre que introducimos sin protección. Con nuestro procedimiento, las células no solo quedarían atrapadas dentro del gel y del hueso, liberando todos esos compuestos regenerativos durante mucho más tiempo que si se aplicasen «desnudas”, sino que además podrían acabar transformándose en osteoblastos. Con pequeñas modificaciones podríamos adaptar fácilmente la terapia a cada enfermedad e, incluso, ajustarla atendiendo a la severidad de cada paciente.

Daniel Fernández-Villa (@DanielFdezVilla) es investigador predoctoral en el grupo de Biomateriales del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (ICTP-CSIC). Si quieres conocer más acerca de esta terapia, puedes ver el este vídeo que presentó a la segunda edición del concurso “Yo investigo. Yo soy CSIC” y que fue premiado con la tercera posición.

Encuentros temporales entre astronomía y prehistoria

Por Enrique Pérez Montero y Juan F. Gibaja Bao (CSIC) *

Entre las estrategias que usa la ciencia para facilitar el entendimiento de la naturaleza está la de proporcionar medidas que ayuden a fijar en una escala espacio-temporal aquellos objetos o eventos que estudia. No obstante, si el objeto de estudio sobrepasa las escalas que nos son familiares, puede ser complicado hacerse una idea de lo que esos números representan.

Uno de los casos donde esto ocurre de forma más clara es en la astronomía. Suele ser muy complejo distinguir la diferencia entre los cientos de miles de kilómetros a los que un asteroide ha pasado de la Tierra (en algunos medios de comunicación a veces se dice que nos ha pasado rozando), y los miles de millones de pársecs (unidad de longitud equivalente a 3,2616 años luz) a los que se encuentra la última galaxia de turno que ha roto el récord de distancia en el universo.

Esto mismo sucede incluso con escalas más pequeñas y cercanas, como la histórica. Al hablar de la prehistoria metemos en el mismo saco temporal a los primeros homínidos de hace unos 2,5 millones de años y a los últimos cazadores-recolectores del Mesolítico, que habitaron en ciertas zonas del Atlántico y Norte de Europa hace cerca de 5.000 años.

En el caso de la astronomía, una escala de distancia que trata de solventar esta dificultad es la basada en la velocidad de la luz, que viaja a unos 300.000 kilómetros por segundo. En el entorno de nuestro planeta esta escala no resulta práctica, ya que a un rayo de luz le da tiempo a dar siete vueltas y media a la Tierra en un solo segundo. Sin embargo, resulta mucho más cómodo y fácil imaginar que el Sol, la estrella que ilumina cada día nuestras vidas, está a 8 minutos y 20 segundos de distancia-luz, en vez de expresar que está a 150 millones de kilómetros. Es decir, podríamos recordar qué hicimos durante esos 8’20’’ transcurridos desde que los primeros rayos salieron del sol y llegaron a nuestro planeta.

El nacimiento de la escritura y la nebulosa de la Mariposa

Para poder entender la magnitud de la que hablamos proponemos hacer coincidir varios eventos de la historia de la humanidad con la distancia-luz a la que se encuentran algunos de los objetos astronómicos más notables. Así, por ejemplo, tomemos como punto de partida de nuestro viaje el momento en que se fija el inicio de la historia, el nacimiento de la escritura hace unos 3.500 años en Mesopotamia, en el extremo oriental del Mediterráneo. Poco después de ese momento partió la luz que los telescopios captan hoy en día desde la nebulosa de la Mariposa, también denominada NGC 6302, a 3.400 años-luz en la dirección de la constelación de Escorpio.

Nebulosa de la Mariposa. / NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team

Estas nubes de gas se produjeron cuando una estrella de masa intermedia, más o menos como nuestro Sol, terminó de fusionar los últimos elementos ligeros que se encuentran en el núcleo para crear otros más pesados. En ese momento, dicho núcleo se compactó para formar una enana blanca y las capas externas fueron eyectadas al medio interestelar.

¿Qué pasó en el cielo durante el inicio del Neolítico?

Otro momento relevante del desarrollo de la humanidad es el inicio de la domesticación de animales y vegetales, lo que conocemos como Neolítico. Aunque las primeras evidencias se documentan en Próximo Oriente hace unos 10.000 años, en pocos siglos aquellas comunidades ocuparon toda Europa. Sin duda, nosotros y nosotras somos sus más directos herederos. En ese mismo momento el cúmulo globular Messier 22, a 10.400 años-luz de distancia, nos envió la luz que hoy podemos ver. Este cúmulo se sitúa en la dirección de la constelación de Sagitario y está muy cerca del bulbo de nuestra galaxia. Está formado por una asociación de decenas o centenas de miles de estrellas, algunas de las cuales se cuentan entre las más antiguas de la Vía Láctea.

En la actualidad los observatorios infrarrojos espaciales y radiotelescopios de la Tierra recogen la radiación electromagnética que salió hace 28.000 años de Sagitario A*, que es como se denomina al núcleo de nuestra galaxia. Hoy sabemos que en el centro de la Vía Láctea hay un agujero negro supermasivo con una masa equivalente a cuatro millones de veces la de nuestro Sol. La presencia de un agujero negro tan enorme en esta posición no es algo anormal, sino un hecho común a todas las galaxias de tamaño similar a la nuestra. Cuando la radiación electromagnética porcedente de Sagitario A* inició su camino hacia la Tierra, algunos de nuestros antepasados más antiguos como especie, el Homo Sapiens, entraban en las cuevas de Altamira para pintar los magníficos bisontes, ciervos, manos y signos, tan enigmáticos a nuestros ojos contemporáneos.

Imagen de las cuevas de Altamira. / Museo de Altamira, D. Rodríguez

El origen del Homo Sapiens y la Gran Nube de Magallanes

Los Homo Sapiens aparecieron en África hace unos 150.000 años, momento en el que la luz emergía de la Gran Nube de Magallanes, más allá de los límites de nuestra galaxia. Esta es la más brillante entre las numerosas galaxias enanas satélite de la Vía Láctea. En ella se encuentra la nebulosa de la Tarántula, donde se halla el criadero de estrellas más masivo de todo nuestro grupo local de galaxias. En esta región se están creando más de diez nuevas estrellas por año y algunas de ellas son tan masivas que provocan vientos galácticos que arrastran el gas a cientos de kilómetros por segundo.

Los primeros homínidos y la galaxia de Andrómeda

Finalmente, si mirásemos por una máquina del tiempo qué ocurría en la Tierra hace dos millones y medio de años, observaríamos el origen de la Humanidad. En aquel momento, nuestros tatarabuelos los Homo Habilis habitaban en África y comenzaban a hacer algo que ninguna especie en nuestro planeta había hecho: transformar la naturaleza para crear instrumentos. Es el inicio de la tecnología, los primeros pasos de lo que hoy son nuestros móviles, telescopios o naves espaciales. Precisamente, a esa distancia espacio-temporal se encuentra la galaxia de Andrómeda o M31. Es el objeto más cercano a la Vía Láctea de un tamaño y masa parecidos. Su descubrimiento, realizado en la década de 1920 gracias a Edwin Hubble, nos concienció de que las galaxias eran numerosas y de que la nuestra no constituía todo el universo.

Galaxia Andrómeda. / Wikipedia, Boris Štromar

Todavía nos parece irreal pensar que su luz haya viajado más tiempo del recorrido por nuestra especie desde nuestro tatarabuelo Habilis. Y eso que es la galaxia más cercana a nosotros, en un universo que alberga miles de millones de ellas. Todo un desafío para nuestra comprensión sobre su inmensidad.

 

* Enrique Pérez Montero es investigador del el Instituto de Astrofísica de Andalucía del CSIC e investigador principal del proyecto de divulgación Astronomía Accesible, que tiene como fin el fomento de la astronomía entre las personas con discapacidad. Juan F. Gibaja Bao es investigador en la Escuela Española de Historia y Arqueología en Roma del CSIC y dirige y participa en diversos proyectos de divulgación científica, como Ciencia Incluisva.