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11 de febrero: científicas en las aulas

Por Mar Gulis (CSIC)

‘De mayor quiero ser científica’, ‘¿Qué hace una investigadora del CSIC en Etiopía?’ o ‘Cómo contar peces sin mojarse’ son algunos de los títulos de las más de 2.000 actividades que estos días se celebran en centros educativos, universidades e institutos de investigación de toda España para celebrar el Día internacional de la mujer y la niña en la ciencia y visibilizar el trabajo femenino en el ámbito de la investigación.

Entre el 1 y el 15 de febrero se han programado múltiples iniciativas para que las investigadoras hablen sobre sus carreras científicas en campos tan diversos como la genética, la nanotecnología o la arqueología, y compartan con el alumnado cómo se convirtieron en científicas. Junto con su experiencia vital, las investigadoras también abordarán la situación de la mujer y la ciencia en España, pues aún queda mucho recorrido para alcanzar la igualdad en este ámbito.

El campus central del CSIC en Madrid se ha sumado a esta celebración con unas banderolas que visibilizan a mujeres científicas de la institución. / Sandra Díez (CSIC)

Las charlas en las aulas de centros educativos de todos los niveles son las actividades más abundantes, pero también hay otras muchas propuestas, como talleres, exposiciones, proyecciones y yincanas en los propios centros de investigación. Toda la agenda de actividades puede consultarse en la web https://11defebrero.org/.

El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) participa en esta iniciativa con 200 actividades que se desarrollarán en todo el país, tanto en sus centros de investigación como en las aulas de colegios e institutos. “Es esencial que las niñas y los niños cuenten con referentes femeninos, y que vean la ciencia como una opción profesional factible si queremos que la investigación en España tenga futuro”, explica Leni Bascones, investigadora del Instituto de Ciencias de los Materiales de Madrid del CSIC y coordinadora del Día internacional en España.

Además, en las redes sociales de la institución se irán colgando diversos vídeos que destacan el papel de algunas investigadoras del CSIC, como María Ángeles Durán, Susana Marcos o Auxiliadora Prieto. “No es que tú necesites a la ciencia, la ciencia te necesita a ti”, afirma Durán, Premio Nacional de Sociología 2018, en uno de estos vídeos. “La ciencia es mucho mejor cuando hay gente muy distinta tratando de empujar el carro”, comenta. Los centros de Andalucía también hacen su particular homenaje a las investigadoras que trabajan en ellos con un relato audiovisual en el que las madres de investigadoras narran cómo ha sido la carrera de sus hijas.

En diciembre de 2015, la Asamblea General de las Naciones Unidas decidió proclamar el 11 de febrero como el Día internacional de la mujer y la niña en la ciencia en reconocimiento al papel clave que las mujeres desempeñan en la ciencia y la tecnología. Con esta conmemoración se persigue también apoyar a las mujeres científicas, promover el acceso de las mujeres y las niñas a la educación y la investigación en ciencia y tecnología, y favorecer su participación en esas actividades.

¿En qué consiste un estudio clínico nutricional? Te invitamos a participar en uno

Por Jara Pérez Jiménez (CSIC)*

A menudo nos llegan mensajes que hablan de la última dieta milagrosa o del alimento que no debe faltar en nuestra alimentación para evitar alguna enfermedad. Pero lo cierto es que el proceso de investigación en nutrición, hasta llegar a una conclusión trasladable al público general, es bastante lento y riguroso.

La investigación en nutrición suele combinar distintas etapas. La primera se basa en estudios in vitro, por ejemplo en células aisladas, donde se puede hacer una primera selección de alimentos potencialmente interesantes en relación a cierto proceso biológico, o evaluar los mecanismos de acción de un compuesto alimentario una vez entra en la célula. También se realizan experimentos en animales, que pueden ser útiles para determinar si un compuesto se acumula en determinados órganos, que se convertirían en reservorios del mismo. Finalmente, llegamos a los estudios en humanos. Dentro de estos últimos, a veces se desarrollan estudios observacionales, donde grupos de individuos proporcionan información sobre su dieta habitual y se evalúa cómo ésta se asocia con distintos marcadores de salud. En otras ocasiones, se trata de estudios clínicos nutricionales. Vamos a ver en qué consisten, y te propondremos participar en uno de ellos relacionado con la uva.

En los estudios clínicos nutricionales se pretende evaluar los efectos que se producen en la salud al incorporar cierto alimento a la dieta o al seguir unas pautas alimentarias concretas. Si has oído hablar de los estudios clínicos con medicamentos, a lo mejor estás pensando “ah, es lo mismo, pero en lugar de con una medicina, con un alimento”. La respuesta es “sí, pero no”, ya que los estudios clínicos nutricionales tienen algunas características específicas.

Las dificultades de investigar en nutrición

En la investigación con medicamentos es relativamente fácil preparar un placebo, por ejemplo, produciendo una cápsula con un aspecto semejante al de la medicina que se está probando, pero sin incorporar el principio activo. Sin embargo, ¿cómo se prepara el placebo de una manzana? Y lo cierto es que en los estudios nutricionales también se produce el efecto placebo.

Otra diferencia es que, si se está testando un nuevo medicamento que se ha sintetizado en el laboratorio, los investigadores médicos pueden tener la certeza de que los sujetos no están tomando este producto por ninguna otra vía. Pero, ¿cómo hacemos con los alimentos, que contienen múltiples compuestos, muchos de los cuales forman parte a su vez de otros alimentos? Por esta razón, los participantes en los estudios nutricionales suelen recibir instrucciones sobre cómo debe ser el conjunto de su dieta durante el estudio o qué alimentos no pueden consumir, todo ello para intentar que el grupo sea lo más homogéneo posible.

Y además, resulta que mientras de un medicamento se pueden probar dosis elevadas si no implican efectos secundarios relevantes, en nutrición existe un límite en las dosis que se pueden emplear. Éste viene fijado, entre otros, por el máximo que resulte razonable consumir en una dieta habitual; es poco relevante evaluar el efecto de consumir un kilo al día de salmón porque resulta bastante improbable que alguien haga eso de por vida.

Buscamos personas voluntarias para un estudio

Investigar en nutrición no es fácil pero, a pesar de ello, se sigue avanzando en este campo, para lo que son clave los estudios clínicos y, por supuesto, las personas que forman parte de los mismos. Porque a lo mejor te estarás preguntando quiénes son los que participan en estudios clínicos nutricionales. Pues son voluntarios, que pueden tener distintas características según lo que se investigue en cada estudio: a veces se centran en personas de una determinada edad, con cierta patología o que practiquen un deporte en concreto.

En el grupo de investigación ‘Polifenoles no extraíbles, antioxidantes y fibra dietética en salud’, del Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos y Nutrición (ICTAN), un centro del CSIC, estamos buscando voluntarios para un nuevo estudio nutricional. En concreto, buscamos personas con obesidad, que no presenten enfermedades cardiovasculares ni diabetes, ni tomen medicación relacionada con la glucosa, el colesterol o la tensión.

Estamos desarrollando un proyecto de investigación financiado por la Comisión de la uva de mesa de California para evaluar si ciertos compuestos de la uva -los polifenoles- permiten regular el metabolismo de las grasas y azúcares después de comer. Y es que a continuación de cada comida, como es lógico, en nuestro cuerpo se producen aumentos de estos compuestos en sangre. Pero en función de cómo ocurra esto (durante cuánto tiempo se mantengan altos esos niveles o a qué valores lleguen), puede aumentar nuestro riesgo de desarrollar enfermedades cardiovasculares o diabetes tipo 2. De ahí el interés en comprender mejor este proceso y evaluar si hay componentes de la dieta que lo puedan modular.

Y como lo que queremos es evaluar los efectos de la uva cuando se toma en una comida, los participantes en nuestro estudio han de tomar un desayuno y una comida que irán acompañados o de uva en polvo o de un producto placebo (una forma que tenemos para resolver el problema de cómo encontrar un placebo adecuado para los alimentos es proporcionarlos en polvo). A distintos tiempos se irán haciendo extracciones de sangre y en esas muestras podremos medir las diferencias en el metabolismo cuando se toma la uva o cuando se consume el placebo. De esta manera, podremos seguir avanzado para proporcionar información nutricional rigurosa y basada en la investigación.

Si crees que cumples los requisitos o quieres contactar con el equipo de esta investigación, puedes enviar un mensaje a uvasalud@ictan.csic.es.

* Jara Pérez Jiménez es investigadora del Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos y Nutrición (ICTAN), del CSIC.

¿Por qué nos cuesta tanto cambiar? Inercia y plasticidad de los circuitos neuronales

Óscar Herreras (CSIC)*

Por qué soy del Atleti, por qué la tortilla de mi madre es la mejor del mundo o por qué me rodeo de cierto tipo de personas son pequeños fragmentos de esa gran pregunta: ¿por qué somos como somos? Gracias al estudio experimental del desarrollo de los circuitos neuronales y de su actividad eléctrica durante el último siglo, el psicoanálisis, la programación neurolingüística y la astrología ya nada tienen que decir para explicar nuestra personalidad. Hoy ya empezamos a responder con el lenguaje común de la física a preguntas triviales como las anteriores. Así pues, ¿cambiamos de personalidad? Y si lo hacemos, ¿cuánto podemos cambiar? En unos pocos párrafos resumiré lo que la ciencia puede decir hoy día sobre el cómo, y usted podrá avanzar el resto utilizando un poco de observación y lógica. Verá que no necesita visitar a ningún gurú o que le echen las cartas.

A muchos, la complejidad y variedad extrema de las personalidades individuales les parecerá un problema imposible de resolver teniendo como único recurso un puñado de células, más o menos peludas, más o menos eléctricas: las neuronas. Al fin y al cabo, solo son células, como las del hígado o las de la sangre, y las células no parece que sean capaces de resolver los misterios del universo. Sin embargo, las neuronas y los circuitos que forman tienen una peculiaridad: almacenan información acerca de cada parte de nuestro cuerpo y de las interacciones con el medio que nos rodea; es decir, acerca de nuestras experiencias.

Muestra Cajal

Muestra original de Ramón y Cajal en la que se observan detalles de las conexiones dentro de la corteza auditiva de un gato (tinción con método Golgi). /Legado Cajal. Juan De Carlos

Se preguntarán cómo es posible que un grupo de células almacene nuestra vida. Podemos intentar dar algunas claves: al contrario que otros tipos de células que tienen una estructura y función muy estables y se recambian por otras nuevas de vez en cuando, las neuronas perduran toda la vida y, además, cambian continuamente. El cambio más relevante consiste en que forman contactos nuevos con otras neuronas, que se denominan sinapsis.

Alguien podría replicar: “Bien, y qué, las neuronas pueden comunicarse con otras neuronas diferentes a lo largo de mi vida, ¿pero dónde se guarda la información de mis experiencias, la que me hace ser diferente a otra persona?”. Aquí viene la solución al gran misterio, y por motivos de espacio, he de ir directamente a la parte final: en los circuitos. Nuestras experiencias se graban en forma de circuitos, circuitos nuevos con cada nuevo contacto entre neuronas viejas, de forma que el mapa de las conexiones de mi cerebro es una imagen de mi historia vital y cambia con las nuevas experiencias. Esto se conoce en el mundo ingenieril como la topología de la red, y actualmente en términos más neurológicos lo conocemos como el conectoma.  Por tanto, no piense en los circuitos como simples cables que conducen información. Esta fue una interpretación simple pero errónea hasta no hace muchos años, incluso entre científicos avezados. Los circuitos son la información. Habrán oído que hacemos representaciones del mundo exterior en nuestro cerebro. Las mal llamadas imágenes mentales no son sino cambios en los circuitos formados por las neuronas. Circuito diferente, información diferente.

Aún no tenemos datos cuantitativos precisos, pero el número de sinapsis que se forma o desaparece cada día podría ser de millones (se estima que tenemos alrededor de 2.000 billones de sinapsis). ¿Se imagina cuántos circuitos diferentes se pueden hacer con esa cantidad de contactos neuronales? Personas con una educación y ambiente social similar han recibido datos similares en la escuela y viven experiencias diarias parecidas, por lo que sus circuitos corticales, moldeados con datos similares, reaccionan de forma parecida ante las mismas situaciones. Pero el equilibrio es delicado, y una experiencia fuerte puede producir grandes cambios en sus circuitos que le harán reaccionar de manera distinta en adelante.

Pongamos algún ejemplo. Si en un circuito eléctrico sustituimos una bombilla por un timbre, al activarlo obtendremos sonido en lugar de luz. Pero, ¿qué haría usted si le cambian los brazos por alas? Volar. No lo piense mucho. Eso sí, necesitará practicar bastante antes de dominar esa nueva extremidad, el aprendizaje es posible gracias a que sus circuitos pueden cambiar. Y no se pregunte si sería usted un pájaro, la respuesta es irrelevante. La sustitución o el intercambio de órganos están a la vuelta de la esquina. Sus circuitos están vivos, y cambian con las experiencias. Usted no es un producto acabado.

Células nerviosas

Células nerviosas en el periodo de formación de circuitos corticales. Método StarTrack./ Laura López-Mascaraque (Instituto Cajal-CSIC)

 

Volviendo al principio, ¿por qué nos cuesta tanto cambiar? Bien, no todos los circuitos neuronales tienen la misma capacidad de cambiar, porque se construyen sobre un diseño básico inicial específico de cada especie y definido por la información genética. Al nacer, buena parte de los circuitos neuronales  ya tienen una estructura estable y función plena; son los que controlan las funciones vitales, como comer, dormir o respirar. No obstante, en ese momento otras partes del cerebro apenas han empezado a formarse, como el córtex motor que controla el movimiento voluntario de nuestro cuerpo. E incluso otros circuitos se forman muchos años después, durante la adolescencia.

Entrenamiento y maduración de nuestros circuitos cerebrales

¿Recuerda cuánto tiempo necesitó su sistema nervioso para aprender a andar? Hay cosas que se aprenden en un día y otras que  requieren un arduo y constante entrenamiento durante muchos años, todo depende de cuán básicos sean los circuitos que usted quiera cambiar. Por tanto, no empezamos a usar la razón por inspiraciones divinas, ni se requieren rituales mágicos de iniciación para ser adultos. Esto ocurre simplemente porque diferentes circuitos cerebrales maduran en diferentes etapas de nuestra vida, y eso permite realizar funciones que antes no eran posibles.

Gracias a las modernas tecnologías de imagen cerebral, hoy ya conocemos el desarrollo de estos circuitos tardíos en el humano: cuáles son, cuándo se establecen y qué regiones cerebrales conectan. Y lo más interesante, también hemos podido observar cómo la actividad cotidiana hace que los circuitos de un taxista o de una violinista sean diferentes y cambien progresivamente. El entrenamiento los cambia. En el cerebro del taxista, el hipocampo, que gestiona la orientación espacial, es más grande, como lo es la zona cortical que regula los movimientos de la mano en el de la violinista.

Así pues, ¿podemos cambiar nuestros circuitos? ¡Y tanto! Es más, no lo podemos evitar, pues están cambiando continuamente por el mero hecho de vivir. Grabar en nuestro cerebro una escena cotidiana es realizar nuevas conexiones entre un grupo de neuronas, y recordar esa escena es activar eléctricamente los circuitos que contienen esas neuronas. ¿Cuánto nos hace cambiar la experiencia diaria nuestra personalidad? Tanto como cambien nuestros circuitos, pero piense que lo más importante es que usted puede dirigir esos cambios, tan solo decidiendo qué quiere vivir hoy.

* Óscar Herreras es investigador del Instituto Cajal del CSIC.

 

 

Tu ciudad no necesita más árboles

Por Mariano Sánchez García (CSIC)*

En 1785, el historiador Antonio Ponz describió en su libro Viajes por España los desfigurados olmos del Paseo del Prado de Madrid. Debido a podas inadecuadas, los árboles se asemejaban a patas de araña. Hoy, casi tres siglos después, vemos exactamente lo mismo en esta calle.

Las imágenes aéreas de muchas localidades españolas reflejan terrenos muy verdes, pero esta percepción no siempre es correcta. Si miramos de abajo a arriba los árboles que componen estas arboledas, comprobaremos que, en la mayoría de los casos, éstos presentan un estado bastante mejorable.

Paseo del Prado de Madrid, con los olmos a los que se refería Antonio Ponz.

Las palabras ‘árbol’ y ‘ciudad’ parecen estar rodeadas de polémica, bien porque los árboles se caen, se podan o se talan, o bien porque se plantan o dejan de plantarse, poniendo o quitando sombras, molestando el tránsito peatonal u obstaculizando la circulación de vehículos, etc. Terminar con estas discusiones pasa por desarrollar una correcta gestión, disponer en cada localidad de un plan director de sus arbolados y facilitar información al ciudadano. Veamos algunas claves a tener en cuenta.

Una de ellas es que la calidad y la cantidad casan mal cuando hablamos de árboles en las ciudades; en contra de lo que suele pensarse, hay que optar por la calidad. Un árbol debe tener el mayor número de hojas posible, ya que son las encargadas de filtrar el aire y aportar oxígeno. Pero si el número de árboles es excesivo, las ramas se rozarán y entrarán en las viviendas, lo que obligará a podar cada cierto tiempo. El año que se pode, el número de hojas será menor, y por tanto menor la calidad medioambiental. Además, los cortes terminan generando pudriciones en ramas y tronco, y con el tiempo esto se traduce en riesgo de caída de ramas. La solución no es plantar más, algo que agrava el problema futuro, sino gestionar y seleccionar bien la especie para retrasar o hacer innecesaria la poda. Es mejor plantar 30 árboles que crezcan bien, con muchas hojas y que no requieran mantenimiento, que plantar 60 que haya que podar.

Las alineaciones son otra de las claves. Es curioso ver que en todas las ciudades españolas la distancia entre árboles es siempre la misma, 4 o 5 metros, independientemente de la especie de la que se trate. Sin embargo, una especie puede tener 30 metros de diámetro de copa y otra solo 8. Por ejemplo, si entre una sófora y otra se precisan 8 metros para que éstas puedan desarrollarse correctamente, es fácil deducir que en una calle con sóforas plantadas a 4-5 metros de distancia entre sí, sobra el 50% de los árboles. Igual ocurre en el caso de una calle con plátanos. Si entre un ejemplar y otro debería haber al menos 12 metros de distancia, con este criterio de plantación nos sobra un 70%. Este dato es extrapolable a todo el arbolado urbano de alineación. Si parece que no sobran árboles en las ciudades, es porque se podan ramas periódicamente, y acabamos de comentar que estos cortes conllevan riesgo de caída de ramas. Tampoco se tiene en cuenta, al decidir qué especies se plantan, si una ciudad es fría o cálida, si se encuentra cerca del mar o es continental.

Una clave más: nunca se debe talar masivamente una arboleda. La retirada de los árboles ha de ser progresiva, debe realizarse durante varios años antes de que se produzcan daños, y estar sujeta a un plan de gestión. Un plátano de paseo puede llegar a vivir 400 años, pero en la ciudad vive en buen estado unos 140 años como máximo. Una alineación urbana de Ulmus pumila llega a la senectud a los 40-60 años de ser plantada (según la ciudad y las podas realizadas). Pasado este tiempo, hay que retirarla progresivamente.

Plátanos del Paseo del Prado plantados con la separación correcta / Mariano Sánchez  García

La solución a la disyuntiva calidad versus cantidad es sencilla. Cada ciudad, según su clima y otras características, debe establecer una normativa con las especies que pueden ser plantadas, donde se indique la distancia idónea entre un árbol y otro, según el ancho de la calle y de la acera, y se fijen unos criterios de plantación. Por ejemplo, la prohibición de plantar pinos o árboles de grandes copas en praderas sin sistemas específicos de plantación. Los árboles plantados en pradera reciben el abonado anual y el riego frecuente y superficial que el césped necesita, y esto genera raíces superficiales que compiten por el agua y los nutrientes del césped con el que cohabita. En el caso de perennifolios como pinos y cedros plantados en pradera, sus raíces se despegan ligeramente de la tierra cuando llueve. Si coincide que hace viento, sus copas oponen resistencia y, al estar las raíces ligeramente sueltas, se pueden despegar de la tierra con el peligro de que el árbol llegue a volcar.

En las ciudades podemos mantener el mismo número de árboles siempre que cambiemos algunas especies de gran tamaño por otras de tamaño medio o pequeño, como ocurre en Tokio. En cualquier caso, la retirada de ejemplares y la plantación de un menor número de árboles, o de árboles de otros tamaños, no suponen una merma en la calidad del aire de la ciudad. Al contrario: si se realizan con criterio, mejorarán la calidad medioambiental y la seguridad de los ciudadanos y reducirán el presupuesto de mantenimiento; pero, además, habrá menos podas, residuos, floraciones (reduciendo así brotes de alergias) y disfrutaremos de más sombra todos los años sin depender del ciclo de poda.

 

Mariano Sánchez García es conservador del Real Jardín Botánico (RJB-CSIC).

La importancia de salirse de la norma: las proteínas dúctiles

Por Inmaculada Yruela (CSIC)*

A mediados del siglo XX se pensaba que las proteínas que no podían adoptar una determinada organización espacial y una estructura definida no podían realizar una función. Pero, a veces, los fenómenos que no encajan con el paradigma dominante del momento acaban convirtiéndose en la pieza central de un nuevo paradigma. Este es el caso de algunas observaciones que se hacían en el campo de la biología molecular a finales del siglo XX: las proteínas dúctiles o conocidas en inglés como Intrinsically Disordered Proteins (IDPs). Este tipo de proteínas, lejos de haber sido olvidadas por la comunidad científica debido a lo irregular y desordenado de su estructura, son cada día más populares gracias a su carácter moldeable y flexible (dúctil) y al papel que juegan tanto en los procesos de desarrollo y adaptación de los organismos a los cambios medioambientales como en la aparición de enfermedades como el cáncer, el Alzheimer, el Parkinson o la diabetes, entre otras.

Ejemplo de una proteína compacta y estructurada con varios módulos. Cada módulo se representa en un color diferente. Fuente: RCSB Protein Data Bank (https://www.rcsb.org) PDB 2VGB (Valentini et al. 2002)

Ejemplo de proteína compacta y estructurada con varios módulos. Cada uno en un color diferente. / Fuente: RCSB Protein Data Bank – PDB 2VGB (Valentini et al. 2002)

Desde los años sesenta del pasado siglo podemos explicar muchas de las propiedades de las proteínas, incluyendo su funcionamiento. Esto se consigue mediante el conocimiento de sus estructuras tridimensionales obtenidas a partir de la cristalografía y la difracción de rayos X. El año 1962 marcó un hito a este respecto cuando se concedió el premio Nobel en Química a John Kendrew y Max Perutz, investigadores que resolvieron las primeras estructuras de proteínas. Se trataba de dos proteínas humanas esenciales: la hemoglobina de los glóbulos rojos de la sangre y la mioglobina de los músculos. Actualmente, el número de estructuras resueltas se acerca a las 150.000, la mayoría en humanos y animal bovino.

A finales del siglo XX se observó que algunas proteínas escapaban de estos procedimientos experimentales, no pudiéndose resolver sus estructuras con las técnicas disponibles. Sin embargo, en los últimos veinte años las investigaciones han sido decisivas en este terreno para establecer que, en contra de lo aceptado en el pasado siglo, las proteínas no requieren adoptar formas rígidas y bien estructuradas en el espacio tridimensional para realizar sus funciones en la célula, sino que, por el contrario, la flexibilidad y la ductilidad en las proteínas es una propiedad que a menudo resulta crucial para su funcionamiento. Las proteínas dúctiles son esenciales para el ciclo celular, para la señalización celular y la regulación de los genes y las proteínas. Se considera que pueden haber desempeñado un papel clave durante la formación de los organismos multicelulares y la evolución.

Ejemplo de una proteína dúctil con un módulo estructurado (verde) y un módulo flexible (rojo). Fuente: RCSB Protein Data Bank (https://www.rcsb.org) PDB 2ME9 (Follis et al. 2014).

Ejemplo de proteína dúctil con un módulo estructurado (verde) y un módulo flexible (rojo). / Fuente: RCSB Protein Data Bank – PDB 2ME9 (Follis et al. 2014)

Se estima que, por ejemplo, en los animales, humanos y plantas, más de una tercera parte de las proteínas se hallan total o parcialmente desestructuradas, es decir, son proteínas que carecen, en su conjunto o en alguna de sus partes, de una estructura tridimensional estable en condiciones fisiológicas, aunque realizan importantes funciones biológicas. Por tanto, las proteínas no son entidades estructuralmente tan homogéneas como se pensaba, dado que presentan un nivel relevante de heterogeneidad. De esta manera, la estructura de una proteína no ha de considerarse como algo rígido, sino como algo dinámico. La transición entre diferentes formas, llamados estados conformacionales, que transcurre por estados sucesivos de completa estructuración y diferente grado de desestructuración, es necesaria para el reconocimiento y la interacción entre biomoléculas y para una función óptima.

Las proteínas con regiones dúctiles facilitan muchos procesos biológicos en la célula. Sin embargo, a menudo, la falta de organización estructural o plegamiento da lugar a la formación de agregados, que pueden acumularse en los órganos y tejidos del organismo dando lugar a ciertas enfermedades. Las características singulares de las proteínas dúctiles también hacen que su protagonismo trascienda a otras disciplinas científicas, tales como la medicina regenerativa, la nanotecnología, la agricultura o la tecnología de alimentos. El futuro que se abre en estos campos es estimulante y prometedor.

 

* Inmaculada Yruela Guerrero es investigadora en la Estación Experimental de Aula Dei (CSIC). Es autora del libro Las proteínas dúctiles (2016) en la colección ¿Qué sabemos de? (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata) y del espectáculo artístico-científico de danza, música y ciencia Molecular Plasticity: la relevancia de las proteínas dúctiles, producido en colaboración con la Ciència Al Teu Món y con la ayuda de la FECYT. Molecular Plasticity recorrerá distintos espacios abiertos a la divulgación científica en el territorio español.

¿Te atreves a fotografiar la ciencia? ¡Participa en la 16ª edición de FOTCIENCIA!

Por Mar Gulis (CSIC)

Prepara el objetivo y dispara. Tienes hasta el próximo 8 de febrero de 2019 (a las 12:00 a.m., hora peninsular española) para enviarnos tus fotos. Un año más, FOTCIENCIA pretende seleccionar las mejores imágenes relacionadas con la ciencia y la tecnología, con el objetivo de producir un catálogo y una exposición itinerante que recorrerá museos y centros culturales de toda España en 2019/20. Hay varias modalidades y la temática es casi infinita. ¡Las mejores imágenes serán remuneradas hasta con 1.500€!

Las fotos pueden estar relacionadas con la investigación científica o sus aplicaciones, reflejar aspectos concretos de algún fenómeno científico, mostrar el objeto de estudio de una investigación o las personas que la realizan, su instrumentación e instalaciones, los resultados de un avance científico, etc. Las imágenes han de presentarse junto con un texto propio y divulgativo que explique su contenido. A partir de criterios técnicos y estéticos, un jurado elegirá las mejores fotografías en las diferentes categorías.

FOTCIENCIA, una iniciativa organizada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), con el apoyo de la Fundación Jesús Serra, celebra este año su 16ª edición. Como en otras ocasiones, las imágenes seleccionadas formarán parte de un catálogo y una exposición itinerante. Consulta aquí las normas de participación y toda la información.

¿Cómo funciona un espejismo? El misterio de la ‘fata morgana’

Por Mar Gulis (CSIC)*

Hace ya tiempo que las gentes de Reggio Calabria, ciudad costera del sur de Italia, están acostumbradas a ver imágenes surreales, que parecen espectros, cuando miran al horizonte. Sobre el mar, en la línea donde este parece juntarse con el cielo, pueden observarse embarcaciones navegando por encima del agua, como si estuvieran en suspensión.

Lo que ven los lugareños no es una alucinación ni una ilusión óptica, sino un espejismo, una visión real que se produce por la confluencia de varios factores. Hoy tenemos una explicación científica sobre esta anomalía, pero antiguamente marineros y navegantes sentían pánico cuando veían estas imágenes en alta mar, pues las atribuían a maldiciones o hechizos. Estos espejismos distorsionan la apariencia de los objetos situados en el horizonte, que son proyectados como si flotaran.

esquema espejismo

Esquema del proceso de formación de los espejismos. / Camilo Florian Baron

El fenómeno del que hablamos se conoce como ‘fata morgana’, una denominación que procede del latín y significa hada Morgana, en alusión a la hermana del legendario rey Arturo, que según la leyenda era un hada cambiante. El espejismo, frecuente en el estrecho de Mesina, hace que las personas vean cosas donde no las hay debido a la existencia de distintas capas de aire con densidades diferentes. Como resultado, los rayos de luz se refractan, pero quien ve el espejismo no percibe esas diferentes capas, y de ahí el desconcierto.

Para entenderlo, hay que acudir a la óptica. El libro Descubriendo la luz (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata) explica cómo se produce la ‘fata morgana’. “Los espejismos son fenómenos asociados a la propagación de la luz en medios no homogéneos, donde el índice de refracción varía continuamente con la altura y, por tanto, la luz describe trayectorias curvas. Dichas curvas presentan una concavidad en la dirección de aumento del índice de refracción. Es decir, la luz se curva hacia el medio (agua, aire, etc.) con mayor índice de refracción”. En otras palabras, en un espejismo la luz ‘se dobla’ al atravesar las capas de aire a distinta temperatura. Como resultado, “la posición real del objeto está sujeta a la interpretación humana, ya que la formación de la imagen está condicionada por la refracción de la luz”.

Fenómeno de la fata morgana. / Wikimedia commons

Fenómeno de la fata morgana. / Wikimedia commons

Los espejismos pueden clasificarse en inferiores y superiores. La ‘fata morgana’ que alucina a los habitantes y turistas de la costa meridional de Sicilia es un ejemplo de espejismo superior. Como explica el libro Descubriendo la luz, “este se produce cuando el índice de refracción disminuye con la altura, algo que suele darse en zonas frías, donde la capa de aire próxima al suelo es muy fría y es más densa que las capas superiores”. Precisamente lo que sucede en el mar, donde generalmente el agua está a menor temperatura que el aire, produciendo un enfriamiento de las capas de aire más próximas a la superficie del agua. De este modo cambia su densidad y, por tanto, la forma en la que los rayos de luz se refractan. El resultado es el espejismo, bajo la apariencia de barcos que flotan sobre el mar o elementos en el horizonte como islas, acantilados o témpanos de hielo, con siluetas alargadas que les dan una apariencia fantasmal. Estos efectos suelen ser visibles por la mañana, después de una noche fría.

* Este texto está inspirado en los contenidos del libro Descubriendo la luz. Experimentos divertidos de óptica (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), coordinado por María Viñas, investigadora del Instituto de Óptica del CSIC.

Pinos, ¿nativos o exóticos?

Por Mar Gulis (CSIC)*

Los pinos están tan extendidos por nuestro territorio que resulta prácticamente imposible imaginar un paisaje natural sin su presencia. Pero, ¿alguna vez te has parado a pensar si esos árboles son nativos o exóticos? Es decir, si están ahí de forma natural o han sido introducidos por el ser humano.

A escala regional, la respuesta es clara: los estudios de biogeografía, el registro fósil y el registro de polen en estratos antiguos de las turberas nos dicen que han existido pinos desde hace millones de años. En la península ibérica y las islas baleares hay, según Flora iberica, seis especies nativas: el pino carrasco (Pinus halepensis), el pino negral (P. nigra), el pino resinero (P. pinaster), el pino piñonero (P. pinea), el pino silvestre (P. sylvestris) y el pino negro (P. uncinata). Otras especies, como el pino de Monterrey (P. radiata), han llegado de la mano de los seres humanos. Mientras, en el archipiélago canario el único pino nativo que hay es el pino canario (P. canariensis), que se diferencia de todos los anteriores porque sus hojas en forma de aguja se presentan en grupos de tres y no de dos.

Bosque natural de pino negro (‘Pinus uncinata’) en el pirineo de Andorra. / Jordi Garcia-Pausas.

Sin embargo, no todas las especies nativas pueden vivir en cualquier parte, sino que se distribuyen por el territorio según el clima, el suelo o la frecuencia de incendios. Así, por ejemplo, mientras el pino carrasco y el piñonero suelen vivir a baja altitud y soportan bien el calor y la sequía, el pino negro suele vivir en las montañas y está adaptado al frío. Además, en algunas zonas los pinos forman bosques puros y en otras se mezclan con otros árboles o arbustos. Y hay zonas en las que prácticamente no crecen pinos de forma natural, ya sea por las condiciones ambientales o por la competencia con otras especies más adaptadas a esas situaciones.

Lo que pasa es que los humanos, a lo largo de la historia, hemos ido modificando la distribución natural de cada especie mediante cortas, talas, plantaciones y restauraciones forestales, con el objetivo de aprovechar los numerosos recursos que proporcionan los pinos: madera, resina, piñones, protección del suelo, etc.

Reforestar con pinos no es la única solución

Sin duda, las restauraciones forestales han tenido un gran impacto sobre el territorio. Antiguamente se plantaban árboles (reforestación) para restaurar áreas degradadas sin pensar mucho en su origen, ni teniendo en cuenta si la especie era o no autóctona o si la variedad era local o no. Cuando más adelante se plantaron pinos autóctonos, algunas veces se hizo en zonas típicas de la especie, y otras en zonas donde la especie estaba ausente o en baja densidad.

Estas restauraciones, que sirvieron para frenar la erosión y controlar los recursos hídricos, son aún visibles en nuestros paisajes. Muchas de ellas se asemejan bastante a ecosistemas naturales, pero otras se parecen más a cultivos para la producción de madera, muy propensos a propagar fuegos intensos si están mal gestionados.

Actualmente, existe un gran acuerdo entre ecólogos y gestores del medio ambiente en que ni los pinos, ni los bosques en general, constituyen la única alternativa en paisajes mediterráneos: los matorrales son también autoctónos, naturales, diversos y antiguos, y contribuyen en gran medida a la elevada biodiversidad de los ecosistemas mediterráneos, además de favorecer la protección de sus suelos.

Un claro ejemplo de esto son los pinares sobre dunas de Doñana, donde hay plantaciones documentadas desde el siglo XVI, aunque masivas sólo en el XX. La finalidad de estas plantaciones era bienintencionada: fijar las dunas, crear puestos de trabajo y generar un ambiente forestal agradable. En aquella época, se valoraba más cualquier estructura arbolada densa, aunque fuese pobre en especies, que un matorral, por muy diverso en especies que fuera. Además, plantar pinos era mucho más fácil y agradecido (mayor supervivencia) que plantar otras especies arbóreas.

Pinar en dunas

Pino piñonero (‘Pinus pinea’) en las dunas de Doñana. / Pedro Jordano

Con los años, esos pinares han pasado a formar parte de nuestro paisaje cultural. La vegetación original de estas dunas litorales era probablemente un mosaico donde alternaban arbustos y árboles pequeños típicos de los ecosistemas mediterráneos, plantas de los brezales y sabinares ibéricos, y herbáceas propias de dunas. En ellas la densidad de pinos era baja, pero el sobrepastoreo y la explotación de leña fueron degradando esos ecosistemas y generando erosión y movimientos no deseables del terreno, lo que motivó las plantaciones de pino.

Tras el incendio que afectó a los pinares de la zona de Doñana en julio de 2017, se ha constatado una regeneración muy satisfactoria de muchas de las especies del mosaico de matorral y brezal que dominaron antes de las plantaciones, mientras que el pino prácticamente no se ha regenerado. Si se facilita y potencia la regeneración de estos matorrales, que son muy diversos en especies, los incendios (inevitables) que ocurran en el futuro serán menos intensos (por la menor biomasa) y el ecosistema se regenerará más rápidamente.

En un contexto de calentamiento global, la reducción de la densidad de pinos en dunas litorales y otros ecosistemas está justificada siempre que se favorezca una vegetación alternativa con importantes valores de conservación. En cualquier caso, ante cualquier intención de reducción drástica de un pinar antiguo, se debería evaluar que no haya especies que dependan de él.

 

* Este texto es una adaptación de la entrada del mismo título realizada por miembros de la Asociación Española de Ecología Terrestre (AEET), y publicada en el blog de Juli G. Pausas y en el del Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales (CREAF).

La misión InSight, con un instrumento español a bordo, llega a Marte este lunes

Por Juan Ángel Vaquerizo (CSIC-INTA)*

Después de un vertiginoso viaje de apenas seis meses y medio, el próximo lunes 26 de noviembre se producirá la llegada a Marte de la misión InSight de la NASA. En España estamos de enhorabuena porque a bordo de esta nave viaja el instrumento TWINS, un conjunto de sensores medioambientales desarrollado por el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).

InSight en Marte

Interpretación artística de la misión InSight con todos sus instrumentos desplegados en la superficie de Marte. Bajo el módulo principal a la izquierda, el insturmento SEIS; a la derecha, HP3. TWINS son las dos pequeñas estructuras que sobresalen en forma de L invertida a cada lado de la plataforma superior. /NASA-JPL Caltech

InSight (Interior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport; Exploración interior mediante investigaciones sísmicas, geodesia y transporte de calor) será la novena misión de la NASA que aterrice en la superficie del planeta rojo. Está basada en el diseño de la nave y el módulo de aterrizaje de la misión Phoenix, que llegó con éxito a Marte en 2008.

En esta ocasión, se trata de un explorador que estudiará a lo largo de un año marciano (dos años terrestres) la estructura y los procesos geofísicos interiores de Marte, lo que ayudará a entender cómo se formaron los planetas rocosos del Sistema Solar (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte) hace más de 4.000 millones de años. El lugar elegido para el aterrizaje es una extensión lisa y plana del hemisferio norte marciano y cercana al ecuador denominada Elysium Planitia; un lugar relativamente seguro para aterrizar y suficientemente brillante para alimentar los paneles solares que proveen de energía a la misión.

Marte es el candidato ideal para este estudio. Es lo bastante grande como para haber sufrido la mayor parte de los procesos iniciales que dieron forma a los planetas rocosos, pero es también lo suficientemente pequeño como para haber conservado las huellas de esos procesos geofísicos hasta la actualidad; al contrario que la Tierra, que las ha perdido debido a la tectónica de placas y los movimientos de fluidos en el manto. Esas huellas están presentes en el grosor de la corteza y la estratificación global, el tamaño y la densidad del núcleo, así como en la estratificación y densidad del manto. El ritmo al que el calor escapa de su interior proporciona, además, una valiosa información sobre la energía que controla los procesos geológicos.

Formación de un planeta rocoso

A medida que se forma un planeta rocoso, el material que lo compone se une en un proceso conocido como ‘acreción’. Su tamaño y temperatura aumentan y se incrementa la presión en su núcleo. La energía de este proceso inicial hace que los elementos del planeta se calienten y se fundan. Al fundirse, se forman capas y se separan. Los elementos más pesados se hunden en la parte inferior, los más ligeros flotan en la parte superior. Este material luego se separa en capas a medida que se enfría, lo que se conoce como ‘diferenciación’. Un planeta completamente formado emerge lentamente, con una corteza como capa superior, el manto en el medio y un núcleo de hierro sólido. /NASA-JPL Caltech

Un instrumento español a bordo

La instrumentación científica de la misión está compuesta por cuatro instrumentos. El primero es el SEIS (Experimento sísmico para la estructura interior), un sismógrafo de la Agencia Espacial Francesa que registrará las ondas sísmicas que viajan a través de la estructura interior del planeta. Su estudio permitirá averiguar la causa que las ha originado, probablemente un terremoto marciano o el impacto de un meteorito.

El segundo es el HP3 (Conjunto de sensores para el estudio del flujo de calor y propiedades físicas), una sonda-taladro de la Agencia Espacial Alemana que perforará hasta los cinco metros de profundidad e irá midiendo, a diferentes niveles, la cantidad de calor que fluye desde el interior del planeta. Sus observaciones arrojarán luz sobre si la Tierra y Marte están hechos de la misma materia.

Además, está el instrumento RISE (Experimento para el estudio de la rotación y la estructura interior) del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, que proporcionará información sobre el núcleo tomando medidas del bamboleo del eje rotación del planeta.

Y, por último, lleva a bordo el instrumento TWINS (Sensores de viento y temperatura para la misión InSight) proporcionado por el Centro de Astrobiología, adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA). TWINS cuenta con dos sensores para caracterizar la dirección y velocidad del viento y dos sensores de temperatura del aire capaces de obtener una medida por segundo de ambas variables.

Montaje InSight

Montaje y prueba de los equipos en Denver. /NASA-JPL Caltech-Lockheed Martin

Las tareas que debe desempeñar TWINS son muy importantes para los objetivos de InSight. Durante la fase inicial de la misión, los primeros 40-60 soles (días marcianos), TWINS caracterizará el entorno térmico y los patrones de viento de la zona de aterrizaje para que el equipo científico a cargo de SEIS y HP3 pueda establecer las mejores condiciones para realizar el despliegue de los instrumentos en la superficie marciana.

Una vez desplegados los instrumentos principales en la superficie, TWINS se encargará de monitorizar los vientos, con el objetivo de descartar falsos positivos en los eventos sísmicos detectados por el instrumento SEIS.

Por último, los datos medioambientales obtenidos por TWINS se compararán y correlacionarán con los datos ambientales registrados por REMS, la otra estación medioambiental española en Marte, a bordo del rover Curiosity de la NASA en el cráter Gale. Esto contribuirá a caracterizar en mayor detalle los procesos atmosféricos en Marte y mejorar los modelos ambientales existentes a diferentes escalas: procesos eólicos, mareas atmosféricas diurnas, variaciones estacionales, circulación en la meso-escala, vientos catabáticos/anabáticos y remolinos (dust devils).

En este enlace de NASA TV se podrá seguir en directo el aterrizaje, a partir de las 20:00 horas del lunes 26 de noviembre de 2018.

 

* Juan Ángel Vaquerizo es el responsable de la Unidad de Cultura Científica del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA). 

Acrilamida, el contaminante que podemos reducir de nuestras patatas fritas

Por Marta Mesías, Cristina Delgado Francisco J. Morales, (CSIC)*

La acrilamida es un contaminante químico que se produce de forma natural cuando se cocinan determinados alimentos a elevadas temperaturas (más de 120°C) y baja humedad. Se encuentra sobre todo en el café tostado, los cereales horneados y las patatas fritas. En general, los alimentos de origen vegetal contienen tanto azúcares como un aminoácido llamado asparagina, por lo que cuando se tuestan, se hornean o se fríen, se desarrolla una reacción llamada reacción de Maillard que, además de generar el aroma y el color apetecible de los alimentos procesados, da lugar a la formación de acrilamida.

Pero, ¿por qué debemos preocuparnos precisamente ahora por la acrilamida? En el año 2002 se descubrió su presencia en los alimentos procesados y se comprobó que la dieta es la principal fuente de exposición a este contaminante. Además, la acrilamida se encuentra tanto en alimentos procesados en la industria, como en alimentos cocinados en restaurantes y en nuestros hogares.

Años más tarde, en 2015, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA por sus siglas en inglés), tras consider las investigaciones aportadas hasta la fecha, concluyó que la presencia de acrilamida en los alimentos puede aumentar la probabilidad de desarrollar determinados tipos de cáncer y, por tanto, la ingesta de este compuesto puede suponer un riesgo para el consumidor. Durante este tiempo se han desarrollado numerosos estudios para comprender por qué se forma la acrilamida y cómo podemos reducir su aparición en los alimentos.

El pasado mes de abril entró en vigor el Reglamento de la Comisión Europea donde se establecen medidas concretas que obligan a las empresas alimentarias a controlar y reducir la presencia de acrilamida en los alimentos. Además, se fijan niveles de referencia para las principales fuentes de exposición (café, cereales y patatas fritas) y, en especial, para los alimentos infantiles, ya que los niños de corta edad, por su menor peso corporal y una dieta más monótona, tienen mayores tasas de exposición que la población adulta.

¿Cómo reducir la formación de acrilamida en las patatas fritas?

La buena noticia es que en nuestros hogares podemos reducir la formación de acrilamida y, en consecuencia, bajar los niveles globales de exposición. Sólo hay que seguir unas sencillas recomendaciones durante la manipulación y fritura de la patata:

  • En primer lugar debemos seleccionar patatas frescas sanas, no dañadas, sin zonas verdes, sin heridas y sin brotes.
  • Las patatas no deben almacenarse a bajas temperaturas, ya que el frío favorece la degradación del almidón a azúcares sencillos, que incrementarán la formación de acrilamida durante la fritura.
  • Después de pelar y cortar las patatas, debemos lavarlas bien debajo del grifo.
  • Una vez lavadas, hay que dejarlas en remojo en agua al menos 10 minutos, lo que favorecerá la eliminación de un posible exceso de azúcares. Esta acción es especialmente recomendable si utilizamos patatas de conservación. El objetivo es reducir el contenido en azúcares en la patata fresca, ya que se formará menos acrilamida durante la fritura.
  • Por último, hay que freír a temperaturas inferiores a 175°C y sólo durante el tiempo necesario para conseguir un color dorado. Conviene seguir el lema de la Agencia Española de Consumo, Seguridad Alimentaria y Nutrición (AECOSAN), “dorado, pero no pasado”, ya que la acrilamida se relaciona con la aparición del color tostado en los alimentos procesados.

El proyecto de investigación SAFEFRYING, que se desarrolla en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN) del CSIC, trabaja en identificar los puntos críticos de formación de acrilamida durante las operaciones de fritura en el ámbito doméstico y de restauración colectiva. La investigación se ha centrado principalmente en las patatas fritas, ya que su fritura es habitual en nuestras cocinas y los niveles de acrilamida pueden variar hasta en un 80% dependiendo del tipo de elaboración.

 

Marta Mesías, Cristina Delgado, Francisco J. Morales son investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN) del CSIC. Su grupo de investigación CHEMPROFOOD desarrolla el proyecto SAFEFRYING.