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Catorce científicas e inventoras que quizás no conozcas

08 de marzo de 2023

Por Mar Gulis

Si piensas en científicas o inventoras, ¿serías capaz de dar varios nombres? Sea cual sea tu respuesta, en este post vamos a descubrir a mujeres que han hecho historia por sus descubrimientos y avances científicos. Sin ellas, puede que no estuviésemos aquí, que no existiesen algunos de los objetos que nos rodean, que no contáramos con la atención sanitaria que recibimos o que no tomáramos ciertos alimentos.

La primera persona que vio un coronavirus al microscopio fue una mujer

Empecemos hablando de mujeres que hicieron grandes aportaciones en el ámbito de la salud. June Dalziel Hart (1930-2007), conocida como June Almeida, fue una viróloga escocesa, pionera en nuevos métodos de identificación y captación de imágenes de virus. Fue la primera persona en ver un coronavirus al microscopio. Con motivo de la pandemia de COVID-19, su nombre volvió a resonar, ya que investigadores chinos utilizaron sus técnicas para identificar el virus. Sin su trabajo, no hubiera sido posible una identificación tan temprana.

Por su parte, la genetista estadounidense Mary-Claire King (1946) identificó los genes responsables del cáncer de mama (BRCA1 y BRCA2) y aplicó la secuenciación de ADN para identificar a víctimas de violaciones de los derechos humanos. Y en su mismo país, la analista de datos de la NASA Valerie Thomas (1943) diseñó el transmisor de ilusión: un dispositivo óptico utilizado para la reproducción de imágenes de forma remota que emplea espejos parabólicos. Hoy, esta técnica se utiliza también en cirugía y en el cine 3D.

Si nos remontamos un poco en la historia, durante la Primera Guerra Mundial encontramos a la física rusa Alexandra Glagoleva-Arkadieva (1884-1945), que diseñó una instalación de rayos X para buscar restos de metal y balas en soldados heridos. Más tarde, su invención sería reutilizada para ayudar en partos.

Y un poco más atrás en el tiempo, tenemos a la médica neerlandesa Aletta Henriëtte Jacobs (1854-1929), que en 1881 realizó el primer estudio sistemático de la anticoncepción. Jacobs defendió los derechos reproductivos y sexuales de la mujer, y llegó a instalar el primer centro de planificación familiar de los Países Bajos para mujeres en situación de vulnerabilidad.

Del estudio de la caña de azúcar al agar-agar

En alimentación, la botánica Janaki Ammal (1897-1984) se centró en el estudio de la berenjena, hortaliza que le dio nombre entre sus colegas -Janaki Brengal-, y de la caña de azúcar. Fue la primera científica en cruzar esta planta con el maíz para conseguir variedades de alto rendimiento que pudieran cultivarse en su país, la India. Por su parte, la bioquímica Kamala Sohonie (1912-1998) investigó los efectos de las vitaminas y los valores nutritivos de las legumbres, el arroz y otros alimentos consumidos por los sectores más pobres del país. Además, fue la primera mujer india en recibir un doctorado en una disciplina científica.

¿Y qué sería la cocina actual sin el agar-agar? La microbiológa estadounidense Fannie Hesse (1850-1934) descubrió esta sustancia como agente gelificante de los medios de cultivo de microorganismos.

Mary Elizabeth Hallock-Greenewalt (1871-1950) ideó el órgano de color

Las máquinas llegaron para quedarse

Si hablamos de máquinas y de sus inventoras, también hay nombres para conservar en la memoria. ¿Has oído hablar del órgano de color? Fue ideado por la estadounidense de origen sirio Mary Elizabeth Hallock-Greenewalt (1871-1950) y lo llamó Sarabet. Este instrumento emitía luces de colores con intensidades y matices sincronizados con la música de un fonógrafo asociado, de un modo similar a cómo hacen ahora muchos dispositivos electrónicos. Hallock-Greenwalt también era pianista e inventó un tipo de música visual, que llamó Nourathar, de las palabras árabes nour (luz) y athar (esencia).

El lavavajillas es un electrodoméstico presente en muchas cocinas que comenzó a popularizarse en los años 50 de siglo XX. Josephine Cochrane (1839-1913), de Estados Unidos, fue la inventora de la primera máquina lavavajillas que resultó exitosa comercialmente. Eso sí, Hay que decir que estos primeros lavavajillas requerían gran cantidad de agua caliente y que las casas adaptaran su fontanería.

Josephine Cochrane (1839-1913) fue la inventora de la primera máquina lavavajillas que resultó exitosa comercialmente

Quienes trabajamos con ordenadores a diario utilizamos algún procesador de texto. Esto es gracias a la ingeniera informática estadounidense Evelyn Berezin (1925-2018), que en 1968 desarrolló la idea de un programa para almacenar y editar textos.

Y siguiendo con el almacenamiento de información, la inventora española Ángela Ruiz Robles (1895-1975) dio lugar a la Enciclopedia Mecánica, que podría considerarse el primer libro electrónico de la historia. Se trataba de un dispositivo en el que mediante pulsadores subían mecánicamente, o por aire comprimido, las diferentes lecciones; además, se podían aumentar de tamaño e incluso iluminar.

Cómo pensamos, nos sentimos o nos comportamos

El estudio de la mente humana también ha recibido importantes contribuciones de mujeres. Por ejemplo, la psicóloga estadounidense Mary Ainsworth (1913-1999) desarrolló la teoría del apego para explicar el vínculo entre niños y niñas y la primera figura, que actúa como cuidadora. La investigadora señaló la importancia de una relación sana para la salud emocional en la infancia por su impacto en la vida adulta.

Por su parte, la neurocientífica y psicóloga rusa Natalia Bekhtereva (1924-2008) desarrolló nuevos enfoques neurofisiológicos, como la medición de la actividad impulsiva de las neuronas humanas. Además, puso en marcha un método complejo para estudiar los mecanismos cerebrales del pensamiento, la memoria, las emociones y la creatividad.

Esta es solo una selección de mujeres que se han dedicado a la ciencia y la tecnología, pero la lista obviamente no termina aquí. A lo largo de la historia, ha habido numerosas científicas e inventoras, aunque sus nombres hayan quedado relegados a un segundo plano. Rescatarlas del olvido no solo contribuye a que las mujeres ocupen el lugar que se merecen en la historia de la ciencia, sino también a que cada vez haya más investigadoras y tecnólogas.

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Ciudad sin árboles: ¿merecemos un cielo sin estrellas?

03 de marzo de 2023

Por Mariano Sánchez (CSIC)*

Partiendo de la premisa, demostrada por la ciencia y conocida por todo el mundo, de que la presencia de árboles en la ciudad es sanadora, ¿quién puede ir contra esos seres vivos hasta el punto de podarles las ramas periódicamente o incluso talarlos por un muéveme acá esa infraestructura o colgar las luces de Navidad?

Sin embargo, parece que todavía es necesario incidir en que los árboles, con su estructura de ramas y hojas, son un elemento saludable para las personas y otros seres vivos, como las aves que anidan en ellos.

Banco y árboles

Árboles para reducir las islas de calor

Los árboles en entornos urbanos suponen múltiples beneficios: atenúan el efecto isla de calor ofreciendo sombra y evaporando agua, lo que reduce la temperatura ambiente; aportan oxígeno y retienen la contaminación en sus hojas; secuestran carbono en sus ramas, troncos y raíces; sujetan el suelo con sus raíces, evitando avenidas de agua; incrementan la biodiversidad de aves y otras plantas asociadas; y embellecen los paseos con su cromatismo y sus flores.

Como muestra de lo primero, un estudio de modelización realizado con datos de 93 ciudades europeas estimó que un tercio de las muertes atribuibles a las islas de calor podrían evitarse si los árboles cubrieran el 30% del espacio urbano.

Por otro lado, la visión de árboles y vegetación desde las ventanas de hospitales acorta las estancias y mejora las curaciones, como lo confirman estudios realizados en Estados Unidos y cualquier persona que, durante la pandemia, se haya asomado a una ventana desde casa y haya tenido un árbol cerca.

La importancia de los árboles maduros y adaptados

Asimismo, no hay duda de que nos aportan más beneficios los árboles grandes y ya maduros, por su gran número de hojas, que los árboles jóvenes o de menor tamaño. De ahí que, en la medida de lo posible, se deban conservar en su integridad cuando se realizan obras o podas.

Cuando se habla de talar árboles y se añade la coletilla de “es que se van a plantar muchos más de los que había” -se trata de un remedo del conocido “lo que sale por lo que entra”-, hay muchos aspectos que no se tienen en cuenta.

Uno de los más destacables es el cultural y humano. Con la tala, se habrán perdido los beneficios y la historia de los 30 ó 50 años que vivieron los árboles en ese lugar, así como la relación que durante ese tiempo la ciudadanía estableció con ellos: los paseos con charla, la meditación, las palabras perdidas entre las hojas, las lecturas, las miradas y los recuerdos.

Además, en estos momentos en que, tanto en el Real Jardín Botánico del CSIC como en muchas calles y jardines de ciudades españolas, detectamos que algunas especies -como el castaño de indias (Aesculus hippocastanum), el tilo (Tilia platyphyllos), el arce (Acer pseudoplatanus)- están perdiendo vitalidad por el cambio de la pluviometría y de la humedad de la península ibérica, disponer de árboles maduros de 30 o más años, ya adaptados, es un privilegio al que no se puede renunciar.

Plátano de paseo enorme

Mariano Sánchez (RJB-CSIC).

Mejor 50 árboles maduros que 250 jóvenes

En otras ocasiones, sobre todo cuando se habla de tala, se suele hablar de multiplicar la cifra de plantaciones en el espacio ya ocupado por esos árboles a los que se ha sentenciado. Se trata de la cuadratura del círculo; si antes cabían 50, ¿cómo es posible que se puedan plantar en ese mismo lugar 100 ó 250?

Se usan cifras liosas tratando de que sea equivalente cambiar 50 árboles de 50 años por 250 árboles de 10 años. Sin embargo, en arboricultura y para nuestra salud, las cifras y las matemáticas no funcionan de esa manera: 50 árboles grandes y maduros siempre serán mejor que 250 pequeños y jóvenes.

Al plantar árboles en las ciudades, hay que tener en cuenta que los ejemplares deben estar bien separados para que, de adultos, no se molesten. En este sentido, hay que aplicar el mismo razonamiento que se emplea con los vehículos y sus aparcamientos: ¿es que los autobuses pueden usar los aparcamientos de los coches o de las motos? Se ha de ser coherente con los conocimientos de la biología de los árboles y, si la especie es grande, la separación debe ser grande; si su porte es medio, el espacio deberá ser el de un coche; y, si es pequeño, de una moto.

Obras, talas y árboles

Por todo ello, al igual que se buscan soluciones técnicas para determinadas infraestructuras, deben buscarse también soluciones para las obras que afecten al arbolado. De ahí que toda obra que impacte en el arbolado urbano debería tener un informe de impacto obligatorio y vinculante.

Y en todo caso los ejemplares maduros deben permanecer porque suponen un futuro ganado frente a unos árboles jóvenes que no sabemos si se aclimatarán. En caso de que no lo hagan, habremos creado, donde no la había, una zona expuesta al sol, que no retiene la contaminación ni aporta frescor en los meses cada vez más tórridos del verano.

La palabra clave del futuro es CONSERVAR.

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

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¿Por qué mi hijo tiene una enfermedad rara?

28 de febrero de 2023

Por Lluís Montoliu* (CSIC)

Nadie las espera, casi nadie las conoce, pero la mayoría de enfermedades raras llegan sin avisar a las familias que, de la noche a la mañana, se encuentran con el nombre de una patología de la que generalmente nunca antes habían oído hablar, pero que a partir de ese momento pasará a ser el centro de sus vidas. Y entonces empiezan las preguntas, los temores, las angustias, la búsqueda de culpables, en un intento de explicar lo aparentemente inexplicable.

¿Por qué me ha tocado a mí y no a otra persona? ¿Es culpa mía o de mi pareja? ¿O de los dos? ¿Somos los únicos padres que tenemos un hijo con esta enfermedad rara? ¿Hay otras familias como nosotros? ¿Hay alguien que esté investigando esta enfermedad rara? ¿Existe algún tratamiento? Si tuviéramos otro hijo, ¿también podría tener esta misma enfermedad?

Esta es la dura situación a la que se enfrentan muchas familias en las que uno o varios de sus miembros es diagnosticado con alguna de las más de seis mil enfermedades raras que hoy conocemos. Todas extraordinariamente diversas, tanto en la parte del cuerpo u órgano que afectan como en la gravedad de la patología. Las hay que son mortales o terriblemente dolorosas o complejas de gestionar, pero también las hay que alteran mínimamente la calidad de vida. Lo único que comparten todas las enfermedades raras es su baja prevalencia en la población, un valor arbitrario: todas aquellas que aparecen con una frecuencia de menos de una de cada dos mil personas nacidas.

Lluis Montoliu junto a paciente con albinismo

Lluis Montoliu, autor de este post, junto a una paciente con albinismo. / Ana Yturralde

Cuestión de genes

La gran mayoría de las enfermedades raras son de origen genético. Las llamamos congénitas, dado que aparecen desde el nacimiento. Y es precisamente en la genética donde hay que buscar la causa de las mismas.

Todos somos mutantes. Todas las personas portamos multitud de mutaciones distribuidas por todo nuestro genoma. Ahora bien, no todos manifestamos o tenemos una enfermedad. Hay que recordar que tenemos unos veinte mil genes y que, de cada gen, generalmente tenemos dos copias: la que heredamos del padre y la que heredamos de la madre. Mientras al menos una de las dos copias génicas funcione correctamente en principio no tiene por qué pasar nada. Pero si se da la circunstancia de que una persona recibe de sus padres las dos copias del gen anómalas, la función que debería hacer ese gen, la proteína codificada, dejará de hacerse y entonces podrá aparecer la enfermedad.

Hay muchas excepciones a esta situación descrita, de mutaciones recesivas, que es la más frecuente. Por ejemplo, hay algunas enfermedades que ya se manifiestan con solo heredar una de las dos copias anómalas: son las que conocemos como de herencia dominante.

Cuando una pareja espera su hijo con la mayor de las alegrías y esperanzas y, al poco de nacer, o bien ellos o los médicos se percatan de que algo va mal, empieza un periplo que puede tardar desde unas pocas semanas a años hasta encontrar la causa de aquellos síntomas. Obtener un diagnóstico genético concluyente es más complejo de lo que parece, pues lo que siempre hacemos los genetistas es comparar el genoma de la persona estudiada con genomas de referencia. Y, claro, según qué genoma de referencia usemos podemos tener resultados distintos. Además, no es cierto que solo tengamos unas pocas diferencias entre cada uno de nosotros. La realidad es que entre una persona y otra hay entre tres y seis millones de cambios de letras. Y no es fácil descubrir cuál de esos cambios es el causante de la enfermedad.

Tampoco sabemos a ciencia cierta las causas genéticas que explican las enfermedades raras. Frecuentemente hay personas diagnosticadas clínicamente a las cuales no les encontramos mutación alguna. O, al revés, personas que portan mutaciones que deberían causarles enfermedad y, sin embargo, están sanas. Esto nos sugiere que todavía no sabemos todo lo que necesitamos de nuestro genoma y de las complejas interacciones que se establecen entre todos nuestros genes. Y esto hay que explicarlo a las familias.

Para seguir avanzando en nuestro conocimiento sobre las enfermedades raras y poder ofrecer respuestas a quienes las sufren y sus allegados, en el CSIC se llevan a cabo diversas investigaciones. En el Instituto de Investigaciones Biomédicas “Alberto Sols”, Isabel Varela Nieto estudia distintos tipos de sorderas en ratones y Víctor Ruiz, otra enfermedad rara: la osteogénesis imperfecta. El grupo de Paola Bovolenta, del Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa”, analiza los genes cuyas mutaciones causan enfermedades raras de la visión. Y yo mismo, en el Centro Nacional de Biotecnología, llevo más de 25 años investigando sobre los diversos tipos de albinismo que conocemos. Todos estos grupos formamos parte del Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), del Instituto de Salud Carlos III.

 

* Lluís Montoliu es investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) del CSIC y del Centro de Investigación Biomédica en Red en Enfermedades Raras (CIBERER) del ISCIII. Para intentar dar una respuesta a las familias que acaban de conocer la noticia, ha escrito el libro ¿Por qué mi hijo tiene una enfermedad rara? (Next Door Publishers). En él recopila respuestas a decenas de preguntas que ha tenido ocasión de responder desde hace años conversando con muchas familias. Es también autor de otros títulos de divulgación, como Genes de colores, Editando genes: recorta, pega y colorea o El albinismo. 

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El vacío… o cómo un termo mantiene el café caliente

21 de febrero de 2023

Por José Ángel Martín Gago y Mar Gulis (CSIC)*

Alguna vez en la vida, quien más quien menos se ha deleitado to­mando un café caliente en un entorno muy frío, remoto o en el que, por ejemplo, hay muy escasas posibilidades de poder encontrar una cafetería. El modo más habitual de conseguirlo es utilizando un simple y económico termo. Pero, ¿te has preguntado alguna vez por el mecanismo que hace posible este ‘milagro’?  Tiene que ver con el vacío. Aquí te lo explicamos.

Un termo consta de dos vasijas: una interior, en contacto con el líquido que queremos mantener a una temperatura dada; y otra exterior, en contacto con el ambiente y que generalmente hace de soporte del termo. La interior se sujeta por el cuello con la exterior a través de una mínima porción de material y dejan­do un pequeño espacio, vacío de aire, entre ambas vasijas. De esta forma, el termo aísla el espacio interior, donde nuestro café se mantiene a 40 °C, del exterior, que puede estar a 4 °C.

Si el recipiente que contiene el café estuviese en contacto directo con el ambiente, en po­cos minutos el café adquiriría la temperatura del entorno y nos lo tomaríamos frío. En cambio, si vaciamos de aire el espacio entre las dos vasijas, conseguimos aislarlas térmi­camente. Esto lo explica la teoría cinética de gases: la transferen­cia de calor se debe básicamente al intercambio de energía entre las moléculas más calientes y las más frías cuando cho­can entre sí. Con esta cámara de vacío intermedia se consigue que la conductividad térmica entre ambos recipientes sea prác­ticamente nula. Es decir, sin moléculas de aire que transfieran el calor, la vasija interior permanecerá aislada y, por tanto, no variará su temperatura.

Curiosamente, este desarrollo no es tan reciente como se podría supo­ner. El primero en realizarlo fue el físico escocés James Dewar en 1892. De ahí que estos recipientes que proporcionan aislamiento térmico se conozcan como Dewar o vasos Dewar.

Un dato muy ilustrativo de la eficacia de este proceso es que, si el vacío estuviese en el rango del ultra alto vacío (con presiones parecidas a las que puede haber en el espacio interplanetario) y el contacto entre ambos recipientes fuese inexis­tente o mínimo, se podría mantener el café caliente más de diez años. Sin embargo, en el caso de un termo di­señado para líquidos o alimentos, el vacío intermedio corres­ponde a lo que llamamos bajo vacío (la presión es poco menor de la atmosférica), lo que ocasiona que las moléculas de aire pongan en contacto ambas superficies, y nuestro café acabe enfriándose.

Criogenia: del termo de café al transporte del nitrógeno líquido

Sin embargo, para muchísimas aplicaciones tecnológicas se utiliza el nitrógeno o el helio líquido, elementos que deben mantenerse a temperaturas muy bajas y se transportan en recipientes metálicos de cientos de litros. La diferencia térmica entre las paredes interiores y ex­teriores en estos casos es muy grande (más de 200 °C). Si utilizáramos un mecanismo como el de un termo normal, el nitrógeno o el helio líquido se sublimarían fácilmente y pasarían de líquido a gas. Para evi­tarlo, es necesario tener alto vacío entre ambas superficies (presiones menores de un millón de veces la presión atmosférica, o menores de 10-6 milibares de presión). Cuando esto se logra, los tanques o recipientes tipo Dewar que transportan estas sustancias pueden conservar y almacenar nitrógeno líquido durante varias semanas a -196 °C.

El uso de temperaturas criogénicas es mucho más extenso de lo que podríamos imaginar. En biología, bioquímica o medicina la criogenia es muy importante para la conservación de célu­las y cultivos, como el esperma y los óvulos; medicamentos, como algunas vacunas; o para tratar algunos alimentos. También en pruebas de diagnóstico, como la resonancia magnética nuclear. Desde el punto de vista de la tecnología, muchos aparatos de inves­tigación, como los detectores de radiación o los imanes supercon­ductores, necesitan nitrógeno o helio líquido para funcionar. Por tanto, de manera indirecta, el vacío ayuda a conservar y transportar estas sustancias criogénicas y hace posible es­tas tecnologías en nuestro día a día.

*José Ángel Martín Gago es investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) y autor del libro de divulgación ¿Qué Sabemos de? El vacío (CSIC-Catarata).

 

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

15 de febrero de 2023

Por Fernando Herranz* (CSIC) y Mar Gulis

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

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

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

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

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

Nanomedicina para saber qué nos pasa

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

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

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

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

Transportistas de fármacos y nanopartículas terapéuticas

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

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

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

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

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Las mujeres invisibles en la aviación y la carrera espacial de EE.UU.

07 de febrero de 2023

Por Pedro Meseguer* (CSIC) y Mar Gulis

La invisibilidad física ha sido un tema recurrente en la narrativa fantástica, mediante polvos mágicos, capas de invisibilidad o con recónditos mecanismos científicos. Ha generado relatos extraordinarios que tanto la literatura como el cine han aprovechado para construir tramas de misterio. Por el contrario, la invisibilidad social, la que ignora de plano a un grupo de personas en una sociedad, es real y profundamente dañina para la sociedad. Ejemplo de ello es la historia de un grupo de mujeres matemáticas negras que trabajaron como computistas para la aviación y la exploración espacial en los Estados Unidos, primero en la NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) y después en la NASA (National Aeronautics and Space Administration). A lo largo de la historia han permanecido invisibles, excepto en el libro Hidden Figures (Figuras ocultas en castellano), de la escritora estadounidense Margot Lee Shetterly, y la película con el mismo nombre (2016).

Fotograma de la película ‘Figuras ocultas’ / Fox 2000 Pictures

Para conocer su historia hay que remontarse a la década de los años 40 del siglo pasado, cuando Estados Unidos entró en la Segunda Guerra Mundial. La necesidad de diseñar y mejorar los aviones militares llevó a contratar a muchas mujeres como computistas, ya que la mayoría de los hombres estaba en el frente. En 1943, tras un año de guerra, estaba claro que vencer pasaba por la supremacía aérea. Eso implicaba mejores aviones, lo que requería una cantidad enorme de cálculos. En aquel momento las computadoras digitales no estaban disponibles —el ENIAC fue uno de los primeros ordenadores y se instaló en 1946—, por lo que esos cálculos se harían a mano, con la ayuda de reglas de cálculo y máquinas electromecánicas. La NACA (institución predecesora de la NASA que había nacido en la anterior gran guerra) contrató personal técnico en su centro de investigación de Langley, en Hampton (Virginia). Ese estado, bajo las leyes de Jim Crow, era uno de los más beligerantes a favor de mantener la segregación racial. Bajo la fórmula de “separados pero iguales”, la segregación impregnaba todos los ámbitos de la vida social: “los negros y los blancos vivían por separado, comían por separado, estudiaban por separado, se relacionaban por separado, iban a la iglesia por separado y, en la mayoría de los casos, trabajaban por separado”. Y los servicios para la comunidad negra, especialmente la educación, eran de peor calidad.

La historia invisible de Dorothy Vaughan, Mary Jackson y Katherine Goble Johnson

En este contexto, en Langley se constituyeron dos grupos de computistas: la unidad del este, compuesta por mujeres blancas, y la unidad segregada del oeste, formada por mujeres negras y comandada por una mujer blanca. Entre ellas, la más veterana era Dorothy Vaughan, que entró de computista en la unidad oeste y llegó a ser su directora en 1951. Tras la guerra, muchas de sus integrantes fueron transferidas a otros departamentos no segregadas y, en 1958, esa unidad se desmanteló, terminando de forma oficial con la segregación en el centro de investigación.

Dorothy Vaughan, Mary Jackson y Katherine Goble Johnson son las protagonistas de esta historia

Pero la comunidad negra seguía siendo de segunda. La crisis de los nueve de Little Rock en 1957, o la decisión del gobernador de Virginia de cerrar las escuelas en las ciudades que habían seguido adelante con la no segregación en 1958, eran muestras claras de la tensión racial existente en la sociedad, que aparecía al llevar a la práctica el derecho a la educación. Si volvemos unos años atrás, cuando las necesidades militares debido a la guerra de Corea se habían vuelto a agudizar, a la unidad comandada por Dorothy Vaughan entró, en 1951, Mary Jackson. En 1956, Jackson comenzó a estudiar ingeniería, con un permiso especial de la universidad de Virginia para asistir a clase con estudiantes blancos. Y más tarde fue promovida a ingeniera aeroespacial. En 1953, se unió a la unidad Katherine Goble Johnson, quien pronto fue transferida a la División de Investigación de Vuelo, donde alcanzó un trato con los ingenieros por sus sólidas aportaciones. Las decisiones se tomaban en reuniones a las que solo asistían los ingenieros varones, pero ella pidió asistir. Sin embargo, le respondieron: “las chicas no van a las reuniones”. Rompió la norma y pudo asistir. Más tarde, cuando la NACA se transformó en la NASA, John Glenn, el astronauta del primer vuelo orbital estadounidense, pidió que fuese Johnson quien revisase los números, antes de su viaje. Los cálculos se habían realizado con computadoras, pero Johnson repitió todo el cómputo y lo corroboró. El vuelo fue un éxito. Después, la ingeniera estuvo implicada en el cálculo de las órbitas del módulo lunar y el módulo de servicio en la misión Apolo que llevó astronautas a la Luna.

La ingeniera Katherine Goble Johnson participó en el cálculo de las órbitas del módulo lunar y el módulo de servicio en la misión Apolo que llevó astronautas a la Luna

La llegada de computadoras significó un cambio sustancial en el trabajo de estas personas. Dorothy Vaughan y Katherine Goble Johnson se reciclaron como programadoras de Fortran y continuaron calculando con los primeros mainframes, que alimentaban con cintas y tarjetas perforadas. Mary Jackson trabajaba como ingeniera, y en los años 70 pasó a integrar el Comité Federal de Mujeres. Después fue nombrada directora del Programa Federal de Mujeres para ayudar a las mujeres en Langley.

El libro Figuras ocultas no deja dudas sobre la trascendencia del trabajo realizado, de forma invisible, por estas y otras mujeres. Ahora esa labor comienza a ser reconocida públicamente. De hecho, en la ciudad de Hampton (Virginia), se inauguró en 2017 un centro de computación con el nombre de una de ellas: el Katherine G. Johnson Computational Research Facility, integrado en el NASA Langley Research Center. Un acto en el que ella estuvo presente. Katherine G. Johnson murió en 2020, y su trayectoria ha dejado una estela imborrable de trabajo bien hecho, y un ejemplo nítido para todas aquellas mujeres que se quieran dedicar a la ciencia y la tecnología.

 

*Pedro Meseguer es investigador en el Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial del CSIC.

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¿Por qué tú y yo percibimos olores diferentes?

17 de enero de 2023

Por Laura López-Mascaraque* y Mar Gulis (CSIC)

¿Por qué cuando olemos algo, hay a quienes les encanta y a quienes, sin embargo, les produce rechazo? Es importante considerar la variabilidad individual que puede existir en la percepción olfativa debido a diferencias o mutaciones en los genes que codifican los olores. Ninguna persona huele igual.

Los seres humanos tenemos alrededor de 1.000 genes que codifican los receptores olfativos, aunque solo 400 son funcionales. Se conocen como proteínas receptoras olfativas que, de alguna manera, trabajan juntas para detectar una gran variedad de olores. El patrón de activación de estos 400 receptores codifica tanto la intensidad de un olor como la calidad (por ejemplo, si huele a rosa o limón) de los millones, incluso billones, de olores diferentes que representan todo lo que olemos. La amplia variabilidad en los receptores olfativos influye en la percepción del olor humano aproximadamente en un 30%. Esta variación sustancial se refleja a su vez en la variabilidad de cómo cada persona percibe los olores. Un pequeño cambio en un solo receptor olfativo es suficiente para afectar la percepción del olor. Esto influye en cómo una persona lo percibe, y provoca respuestas hedónicas muy dispares: «me encanta» o «lo odio».

Variaciones en el gen OR6A2 hacen que el sabor del cilantro sea algo parecido al jabón para algunas personas

Y si hay un alimento que genera tanto amor como rechazo, ese es el cilantro. En este caso, variaciones en el gen OR6A2 hacen que su sabor sea algo parecido al jabón para algunas personas mientras que otras lo definen como verde y cítrico. Alteraciones en el gen OR2M7 son responsables de detectar el fuerte olor de la orina al comer espárragos. O hay quienes no detectan el olor a violeta, relacionado con la variación en el gen β-ionona. Dos sustituciones de aminoácidos en el gen OR7D4 provocan que la androsterona, presente en la carne de cerdos machos, sea indetectable para algunas personas, otros lo relacionan con olor a orina y sudor, mientras que hay quienes la describen como un olor dulce o floral. A lo largo de nuestra vida se puedan activar o desactivar ciertos genes que codifican para unos receptores olfativos específicos, lo que podría provocar cambios en nuestro sentido del olfato. Esto podría explicar el por qué un olor determinado lo percibimos de forma diferente a lo largo de los años.

El sabor: olfato y gusto

Hasta ahora hemos hablado del olfato, pero el sabor es la combinación de olfato y gusto: el olor en la nariz y el gusto en la lengua. Sin embargo, el gusto está limitado a lo dulce, amargo, salado, ácido y al umami (sabroso en japonés, uno de los sabores básicos junto con los anteriores). Mientras que es el olor el que contribuye casi en un 80% al sabor. Cada receptor gustativo, situado en las papilas gustativas en la lengua, se especializa en la detección de uno de los cinco tipos, aunque todas las papilas contienen los cinco receptores. En el gusto también influye la genética. El término “supergustador” o “supercatador” se aplica a aquellas personas muy sensibles al gusto amargo, debido a polimorfismos en el gen TAS2R38. También existen determinadas sustancias que son transformadoras del sabor. Por ejemplo, la miraculina, una proteína que se encuentra en una baya roja (Synsepalum dulcificum), obstaculiza las papilas gustativas. Así impide que la lengua perciba los sabores ácidos y amargos, aunque intensifica la capsaicina (compuesto químico que aporta una sensación picante).

Una proteína de la baya roja Synsepalum dulcificum obstaculiza las papilas gustativas

Y no podemos olvidar que en la experiencia de saborear también entra en juego el tacto. Percibimos texturas suaves, más duras, crujientes… Al masticar, el nervio trigémino detecta la temperatura, la sensación picante o un sabor mentolado, y transmite la información sensorial al cerebro. Pero esto mejor lo dejamos para otro post.

*Laura López-Mascaraque es investigadora en el Instituto Cajal del CSIC.

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Conoce en un breve vídeo las mejores fotografías científicas de 2022

27 de diciembre de 2022

El movimiento coordinado de estorninos, la combustión del acero, la cristalización del paracetamol o las neuronas activadas durante la formación de un recuerdo son algunos de los temas protagonistas de las ocho fotografías elegidas en la 19ª edición de FOTCIENCIA, una iniciativa del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) con la colaboración de Fundación Jesús Serra, de Grupo Catalana Occidente.

Un gránulo de almidón de tapioca, un ácaro herbívoro, las células del estigma de una flor de Freesia o las formaciones de pirolusitas son otros temas retratados entre las casi 600 fotografías presentadas.

De izquierda a derecha y de arriba abajo: ‘El murmullo, atacado’, ‘Galaxia polisacárida’, ‘Bosque encantado’, ‘Recordando a Cajal’, ‘Fuegos artificiales petrificados’, ‘Nada se resiste al poder del fuego’, ‘Interacciones ocultas’ y ‘Plumas analgésicas’.

En esta décimo novena edición, a las modalidades de participación habituales –Micro, General, Alimentación y nutrición, Agricultura sostenible y La ciencia en el aula– se ha sumado una modalidad especial Año Cajal para recoger imágenes que tengan que ver con las neurociencias o el estudio del cerebro. Esto se debe a que FOTCIENCIA19 se ha unido al Acontecimiento de Excepcional Interés Público Año de Investigación Santiago Ramón y Cajal 2022 (Año Cajal), impulsado a nivel nacional.

Además, como en las últimas ediciones, cada participante ha podido adscribir su imagen a uno de los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) declarados por Naciones Unidas.

Un comité formado por 14 profesionales relacionados con la ciencia, la microscopía, las artes visuales o la divulgación científica, entre otras especialidades, han valorado y elegido las ocho fotografías más impactantes y que mejor describen algún hecho científico. Puedes descubrirlas en este vídeo:

Con una selección más amplia de fotografías y sus respectivos textos se elaborará una exposición itinerante que será inaugurada en primavera de 2023. Dos copias de la muestra se prestarán gratuitamente y recorrerán museos y centros culturales, educativos y de investigación de todo el territorio nacional a lo largo del año. Esta selección también quedará recogida en un catálogo de fotografías científicas.

Consulta toda la información sobre esta iniciativa en www.fotciencia.es.

Imágenes seleccionadas, por orden de aparición en el vídeo:

Modalidad Micro:

  1. Bosque encantado / Isabel María Sánchez Almazo, Lola Molina, Concepción Hernández Castillo
  2. Plumas analgésicas / María Jesús Redrejo Rodríguez, Eberhardt Josué Friedrich Kernahan

Modalidad General:

  1. El murmullo atacado / Roberto Bueno Hernández
  2. Nadie se resiste al poder del fuego / Sara María Rubio

Modalidad Año Cajal:

  1. Recordando a Cajal / Miguel Fuentes Ramos

Modalidad Alimentación y nutrición:

  1. Galaxia polisacárida / Antonio Diego Molina García

Modalidad Agricultura sostenible:

  1. Interacciones ocultas / José María Gómez Reyes, Isabel María Sánchez Almazo, Lola Molina, Daniel García-Muñoz Bautista-Cerro

Modalidad La ciencia en el aula:

  1. Fuegos artificiales petrificados / Carlos Pérez Naval

 

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Diez libros de divulgación para una Navidad de ciencia

20 de diciembre de 2022

Por Mar Gulis (CSIC)

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

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

 

¡Atención: ultraprocesados!

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

El complejo mundo de las vacunas

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

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

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

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

La salud de nuestro planeta

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

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

¿Para qué tantas luces?

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

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

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

El origen de Homo sapiens

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

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

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

Física para entender el mundo

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

¿Quién vive en una cucharada de agua de mar?

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

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

Más allá de una taza de café

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

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

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Así comes, así duermes. Te contamos las conexiones entre sueño y alimentación

22 de noviembre de 2022

Por Jara Pérez-Jiménez (CSIC) y Marie-Pierre St-Onge*

La mayoría de la gente sabe que la dieta es un aspecto clave para la salud, ya que está relacionada con el riesgo de desarrollar enfermedades como la diabetes tipo 2 o ciertos tipos de cáncer. Por lo tanto, incluso cuando el patrón dietético español se está desviando de la dieta mediterránea tradicional, las personas son al menos parcialmente conscientes de lo que es «una dieta saludable». Pero, ¿qué pasa con el sueño saludable? A pesar de ser un proceso fisiológico esencial, el sueño suele ser minusvalorado o incluso visto como una pérdida de tiempo. De hecho, la proporción de adultos y niños que no cumplen con las recomendaciones de duración adecuada del sueño está aumentando. Sin embargo, existe una fuerte evidencia científica respecto a cómo la duración del sueño, su regularidad y su calidad afectan a la salud. Así, el sueño corto, irregular o de baja calidad se ha asociado con un mayor riesgo de padecer enfermedades como patologías cardiovasculares o demencia.

A lo mejor has oído hablar de la melatonina como la “hormona del sueño” o la “hormona de la oscuridad”, dado que es un compuesto que sintetizamos cuando baja la intensidad de la luz, con objeto de inducir el sueño. Pero probablemente no sepas que, para producir esta hormona, nuestro cuerpo primero necesita triptófano, un aminoácido presente en algunos alimentos con alto contenido en proteínas: ese triptófano es transformado en nuestro interior en serotonina, la cual genera finalmente melatonina. Podríamos pensar que una forma fácil de estimular la formación de melatonina es consumir mucho triptófano. Pero lo cierto es que no es así de sencillo: para transformar el triptófano en melatonina, hacen falta otros constituyentes alimentarios, incluyendo el magnesio, vitaminas del grupo B, ciertas proporciones entre los diferentes aminoácidos que constituyen las proteínas, componentes de la leche y tener una microbiota sana. Lo cierto es que la relación entre la dieta y el sueño es compleja y, dependiendo de cómo gestionemos ambos, podremos tener dos situaciones muy diferentes, como veremos después.

Por otro lado, el ritmo circadiano es un proceso interno que existe en nuestro cuerpo para regular los ciclos de sueño y vigilia. Mientras que nuestro reloj central, situado en el cerebro, se activa por la luz, tenemos otros relojes secundarios distribuidos en nuestro cuerpo (en el hígado, los riñones, el páncreas, el corazón y los depósitos de grasa) que se activan, entre otros factores, al consumir alimentos. Cuando todos los relojes están sincronizados, es decir, cuando tenemos nuestros periodos de alimentación a las horas reconocidas por nuestro cuerpo como día y noche, respectivamente, se produce la alineación circadiana que contribuye, por ejemplo, a un funcionamiento adecuado de nuestro sistema inmunológico. Pero cuando esta sincronización se rompe y, por ejemplo, cenamos a una hora que nuestro cuerpo identifica como el momento de dormir, aparece una situación llamada desalineación circadiana.

Sueño y alimentación: cuando se genera un círculo vicioso

Las personas que trabajan por turnos han sido el objeto de numerosos estudios, donde se ha observado que presentan un riesgo aumentado de sufrir distintas enfermedades, y una de las razones que explica esto es precisamente la desalineación circadiana a la que están sometidas. Pero esta situación no solo se produce en este colectivo. ¿Sueles modificar las horas a las que te acuestas o te levantas los fines de semana en comparación con los días laborables? Esto es lo que se denomina jet lag social, y es otro tipo de desalineación circadiana, con mayores consecuencias en la salud de lo que podríamos pensar. Así, hoy sabemos que la desalineación circadiana aumenta el riesgo cardiovascular o empeora la capacidad de nuestro cuerpo para regular los niveles de glucosa. Un estudio reciente encontró que cuando las personas retrasan sus horarios de comidas respecto a la hora a la que se levantan experimentan más hambre a lo largo del día completo y presentan más tendencia a acumular grasa, aunque consuman las mismas calorías que otras personas que comen antes.

Finalmente, cuando no dormimos bien, establecemos un círculo vicioso entre el sueño y la alimentación.  No dormir los suficiente estimula los circuitos cerebrales de recompensa en nuestro cerebro, que responden a alimentos que nos resultan muy atractivos. Esto conlleva a un aumento en la ingesta de alimentos poco saludables y en el consumo energético total. Y, a su vez, este tipo de alimentación no nos proporciona los nutrientes que necesitamos para dormir bien, generando un bucle negativo.

Cómo promover una relación virtuosa entre dormir y comer

La buena noticia es que las investigaciones más recientes están mostrando que es posible romper ese bucle y generar un nuevo círculo, esta vez saludable. Antes hemos mencionado que la producción de melatonina en nuestro cuerpo no depende solo de que consumamos suficiente triptófano, sino también otros nutrientes, por lo que algunos investigadores están explorando de qué manera se podría mejorar la calidad del sueño basándose, en lugar de en alimentos aislados, en la composición global de la dieta. ¿Y sabes qué tipos de dietas se han asociado con una mejor calidad del sueño? Aquellas ricas en alimentos de origen vegetal y, en particular, la dieta mediterránea. Por tanto, parece que un efecto saludable adicional de la dieta mediterránea sería el de mejorar la calidad del sueño. A su vez, dormir bien no genera ese deseo incrementado por los alimentos ultraprocesados. De esta manera, es posible romper el círculo vicioso entre un mal sueño y una mala alimentación.

Las investigaciones sobre esta relación son relativamente recientes. Además, presentan distintas limitaciones. Muchas veces se han basado en estudios observacionales donde las personas completan cuestionarios sobre la dieta y el sueño, ya que es un campo donde es difícil llevar a cabo estudios en el que los participantes sigan las dietas que les sean pautadas y a la vez se controle su sueño. Sin embargo, cada vez más grupos de investigación están incluyendo estas aproximaciones en sus trabajos y podemos esperar que los próximos años se produzcan descubrimientos relevantes. Por el momento, lo que ya sabemos es que tu dieta tiene mucho que ver con tu sueño, y viceversa, así que intenta mantener ambos aspectos lo más saludables que puedas.

* Jara Pérez es investigadora del CSIC en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN-CSIC), en Madrid y Marie-Pierre St-Onge es investigadora del Departamento de Medicina de la División de Medicina General del Columbia University Irving Medical Center, en Nueva York. Este artículo forma parte de las actividades desarrolladas por Jara Pérez-Jiménez como investigadora visitante en la Universidad de Columbia, con financiación del Programa del Ministerio de Universidades para estancias de movilidad de profesores e investigadores seniors en centros extranjeros de enseñanza superior e investigación y la Comisión Fulbright.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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