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CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Entradas etiquetadas como ‘cultura científica’

¿Sabías que el primer “viaje” bajo los efectos del LSD se realizó en bicicleta?

Por José Antonio López Sáez y Mar Gulis (CSIC)*

Corría el año 1938 cuando el prestigioso químico suizo Albert Hofmann (1906-2008), en su búsqueda de aplicaciones medicinales de los alcaloides ergolínicos procedentes del hongo cornezuelo del centeno, consiguió sintetizar un nuevo derivado del ácido lisérgico. Como este nuevo compuesto ocupaba el puesto 25 de la serie de dietilamidas del ácido lisérgico que hasta entonces este eminente investigador había sintetizado en su laboratorio, lo llamó LSD-25.

El consumo de LSD produce notables alteraciones en la percepción visual y auditiva como cambios en el color, forma y brillo de objetos. // Mark Bray. Flickr (modificada)

El consumo de LSD produce notables alteraciones en la percepción visual y auditiva.  / Mark Bray. Flickr (modificada)

En principio, este nuevo alcaloide semisintético pretendía obtener pro­piedades estimulantes de la respiración y la circulación sanguínea. Sin em­bargo, tras numerosos ensayos clínicos acabó siendo desechado por los laboratorios Sandoz, donde trabajaba Hofmann. El LSD fue encerrado en un cajón y pasó a mejor vida, pero el químico no desistió en su empeño: en 1943 decidió sin­tetizar de nuevo el compuesto, a la vez que sintetizaba otro, el LA-111, que resultó ser la ergina, y su isómero isoergina.

Mientras realizaba su trabajo de laboratorio en Basilea (Suiza), sin dar­se cuenta sus dedos se impregnaron de estas tres ergolinas (LSD, ergina e isoergina). De repente comenzó a sentirse extraño, inquieto y mareado, según describió en su propio diario. Dejó el trabajo y se marchó a casa. Allí, tumbado y con los ojos cerrados, comenzaron las alucinaciones: luces deslumbrantes, colores caleidoscópi­cos, imágenes fantásticas… Había descubierto, sin quererlo, el poder alucinógeno de los alcaloides del ergot, aunque a partir de productos sintéticos.

Como buen científico, para estar realmente seguro de lo que había descubierto, unos días después, concretamente el 19 de abril de 1943, decidió hacer un experimento consigo mismo. Ingirió una dosis (que pensaba que era una dosis baja) de 0,25 miligramos (250 microgramos), pero como él mismo narraba más tarde, “resultó que era cinco veces la dosis debida. La dosis normal es 0,05 miligramos, y yo, para mi primer viaje, había tomado cinco veces más”.

Estando en el laboratorio, después de la ingesta, comenzó a sentirse mal. Al parecer se quedó casi sin habla y a duras penas consiguió pedir a su ayudante que le acompañara a casa. Según se cuenta, los vehículos motorizados estaban prohibidos a causa de las restricciones impuestas por la II Guerra Mundial. Así, aquel camino en bicicleta se convertiría en uno de los episodios psicodélicos más emblemáticos de la contracultura de los años 60. “Fue una experiencia terrible, un mal viaje. Todo cambió, y tuve la sensación de que había abandonado mi cuerpo, estaba en el espacio y podía ver mi cuerpo allí, y pensé: tal vez te has vuelto loco, o a lo mejor ya estás muerto. Fue realmente terrible, porque seguía consciente de mi situación y de la realidad cotidiana al mismo tiempo”.

El consumo de LSD produce notables alteraciones en la percepción visual y auditiva como cambios en el color, forma y brillo de objetos. También son frecuentes las sinestesias entre sentidos, es decir, ver un sonido u oír un color. A menudo provoca taquicardias, náu­seas, vómitos y disminución del apetito, incluso temblores y cierta descoordinación motora. Los efectos psicológicos pueden llegar a provocar cambios de ánimo brutales, incapacidad de comunicación, manías o depresio­nes profundas, así como psicosis persistente, cuyos efectos pueden ser devastadores en algunas perso­nas, incapaces de sentir la realidad de su vivir cotidiano y de pensar racionalmente.

El Dr. Albert Hofmann en 2006, con 100 años. // Stepan vía Wikipedia

El Dr. Albert Hofmann en 2006, con 100 años. / Stepan vía Wikipedia.

Prosigue Hofmann el relato de su autoexperimento: “Después de cinco o seis horas volví de nuevo a la normalidad, y entonces realmente me lo pasé muy bien. Disfruté con la sensación de haber vuelto a nacer. Volver de un mundo muy extraño y encontrarme con el mundo cotidiano y familiar. (…) Todas esas cosas que uno no valora en estado normal me parecían bellísimas, me di cuenta de lo bonito que es nuestro mundo, y estaba realmente feliz. Y así fue como descubrí la LSD”.

El LSD es una sustancia líquida, inodora e incolora. Su presentación usual es impregnada en pequeñas planchas de papel secante, que se dividen en cuadraditos o monodosis —conocidos como tripis, ácidos, micropuntos, bichos, secantes, ajos…— que se consumen por vía oral. Los efectos de esta droga psicodélica forman parte del llamado viaje o trip, de ahí que popularmente se la haya co­nocido como “tripi”.

La fecha de aquel viaje en bicicleta, que reveló a Hofmann el descubrimiento de una sustancia psicotrópica de enorme potencia a dosis muy bajas (recordemos que el químico veía el potencial del fármaco como herramienta médica y psiquiátrica, no para uso lúdico), sirvió para que años más tarde, en 1985, se celebrara por primera vez en Illinois (EEUU) el 19 de abril como Día Internacional de la Bicicleta.

Hofmann falleció en su casa de Basilea en 2008 a la increíble edad de 102 años. Un año antes, Lorenzo Veracini, Nandini Nambiar y Marco Avoletta recreaban en el cortometraje de animación A Bicycle Trip lo que pudo ser la experiencia de Hofmann en aquel emblemático viaje:

Aunque el LSD está incluido en la Lista I de los tratados y convenios sobre estupefacientes, es decir, es considerado una sustancia prohibida, la Administración para el Control de Drogas de los Estados Unidos ha aceptado su uso terapéuti­co. En la actualidad se siguen realizando estudios sobre esta sustancia en pacientes con determinadas problemáticas psíquicas, especialmente en aquellos que no han obtenido resultados beneficiosos con tratamientos tradicionales.

 

* José Antonio López Sáez es investigador del Instituto de Historia del CSIC en Madrid y autor del libro Los alucinógenos, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

¿Qué tiene que ver la gravedad con la vida en el universo?

Por Carlos Barceló Serón (CSIC)*

La gravitación, el fenómeno por el cual los objetos con masa se atraen entre sí, parece estar detrás de la vitalidad que muestra el universo, es decir, de su capacidad para generar vida.

Remolinos de polvo interestelar en la nebulosa del Águila captados por el telescopio Hubble. Son conocidos como los “pilares de la creación” de la nebulosa, por ser un lugar donde nacen estrellas. / NASA-ESA.

Así ocurre porque la vida tal como la conocemos requiere para su existencia de una gran variedad de elementos químicos. Para que esta complejidad química se haya producido, fue necesario formar primero un ecosistema de estrellas. Es en estos inmensos y potentes hornos donde se generaron los elementos químicos complejos (todos salvo los elementos primordiales generados en fases del universo temprano); incluido el carbono, que es fundamental en los compuestos orgánicos. Es más, algunos elementos pesados solo pudieron formarse en explosiones de tipo nova, supernova o en las colisiones de estrellas de neutrones.

Esto quiere decir que únicamente un medio suficientemente procesado por el nacimiento y muerte de generaciones de estrellas es un terreno abonado para la vida. Y la fuerza suprema responsable de la formación de estrellas es la gravedad. Es ella la que tiende a compactar la materia, aumentando su densidad hasta permitir las reacciones termonucleares responsables del enriquecimiento químico.

Sin embargo, existe otro aspecto todavía más importante que relaciona biología y gravedad, considerada una de las cuatro interacciones físicas fundamentales. Es el hecho de que la gravedad, a través de la generación de estrellas, abre una puerta entrópica en el universo.

¿Qué quiere decir esto? Para entenderlo, hay que saber que la entropía es un concepto fundamental en física de sistemas complejos (gases, fluidos, etc., en general, sistemas con muchos componentes). En la descripción propuesta por Ludwig Boltzmann, la entropía de un sistema es una medida de cómo de ordinaria es la configuración en la que se encuentra entre todas las configuraciones que el sistema podría adoptar. Todos los sistemas físicos conocidos satisfacen la segunda ley de la termodinámica, la cual nos dice que todo sistema evoluciona de lo singular a lo ordinario, es decir, que su entropía y su desorden siempre aumentan.

Restos de una explosión estelar en la nebulosa de Orión. /ALMA (ESO-NAOJ-NRAO), J. Bally-H. Drass et al., via Wikimedia Commons.

Sin embargo, la evolución biológica parece ir a primera vista en contra de esta ley, ya que aparentemente produce de forma progresiva estructuras más organizadas, más singulares. No obstante, esta violación es solo una apariencia y, de hecho, la segunda ley de la termodinámica no se vulnera aquí tampoco. Lo que sucede es que cada disminución de entropía de un sistema vivo se ve compensada con aumentos de entropía en otras partes del sistema total. Nosotros y todos los seres vivos consumimos energía empaquetada de forma singular para devolverla al sistema en forma ordinaria. Al contrario de la visión popular, no funcionamos a base de consumir energía como si de hacerla desaparecer se tratara; nuestros procesos vitales conservan la cantidad de energía. Funcionamos a base de desorganizar la energía. Para poder hacer esto necesitamos que haya fuentes de energía susceptibles de ser desorganizadas. Y un foco caliente –una estrella– en un universo frío proporciona precisamente esta situación.

Todo apunta a que el universo comenzó su andadura a partir de un estado extremadamente singular y que este hecho ha permitido que en la actualidad contenga tal riqueza estructural. Aunque la conexión exacta todavía se nos escape, deberíamos retener la idea de que la gravedad guarda la clave de lo que podría ser el más singular de todos los hechos: el nacimiento entrópico del universo.

 

* Carlos Barceló Serón es investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía, autor del libro de divulgación La gravedad (CSIC-Catarata) e impulsor del proyecto audiovisual ‘Territorio gravedad’.

¿Puede un robot diagnosticar una enfermedad mejor que un médico?

Por Ramón López de Mántaras y Pedro Meseguer (CSIC)*

La respuesta es ‘sí’. Pero, como casi todas las respuestas, hay que matizarla.

Históricamente, uno de los ámbitos de aplicación de la inteligencia artificial (IA) ha sido la medicina. En la actualidad la técnica de IA que está dando los resultados más espectaculares en el ámbito del diagnóstico basado en la imagen es el llamado aprendizaje profundo, que consiste en aprender a reconocer patrones de manera muy eficiente. Con esta técnica, recientemente científicos de la Universidad de Carnegie Mellón (EE UU), en colaboración con cuatro hospitales de Chicago, han desarrollado un sistema capaz de predecir infartos con cuatro horas de antelación en enfermos ingresados en UCIs, lo que mejora en más de tres horas los tiempos de predicción de los cardiólogos. Otro ejemplo exitoso de aplicación del aprendizaje profundo es el análisis combinado de imágenes médicas de rayos rayos X, MRI y ultrasonidos desarrollado por un grupo de la Universidad de Queensland (Australia), el cual puede diagnosticar el cáncer de mama mejor que los médicos.

diagnostico por ordenadorEste tipo de sistemas se entrenan a partir de enormes cantidades de datos. Así, el software capaz de predecir infartos fue entrenado con datos de 133.000 pacientes, que incluían 72 parámetros presentes en la historia clínica de estas personas (signos vitales, edad, glucemia, recuentos de plaquetas, etc.).

Cuando no se dispone de suficientes datos o el problema médico que se quiere resolver no se basa en el reconocimiento de patrones, sino más bien en razonamiento lógico basado en el procesamiento de conocimientos médicos, entonces es posible recurrir a otra técnica de IA menos novedosa pero también muy útil. Se trata de los denominados sistemas expertos, que utilizan el conocimiento acumulado sobre los síntomas de una enfermedad, el historial médico y los resultados de análisis médicos para llegar a conclusiones sobre el estado de un paciente, es decir, para diagnosticar. Cuanto mayor sea su capacidad para combinar sus conocimientos con las observaciones reales, más exacto será su diagnóstico.

El primer sistema experto médico fue HEURISTIC DENDRAL, desarrollado a partir de los años 70 en la Universidad de Stanford, en el ámbito de la química orgánica. Poco después, en la misma universidad se desarrolló MYCIN, orientado a las enfermedades infecciosas. Una parte del sistema describía posibles síntomas y otra expresaba una posible causa de los mismos. Además de incorporar conocimientos que permitían diagnosticar el agente causante de la infección, MYCIN también contenía información acerca del tratamiento adecuado, por lo que resultaba útil para la toma de decisiones por parte de los médicos.

Hoy ya hay multitud de sistemas en este campo que se usan regularmente en hospitales y centros médicos de todo el mundo. Por ejemplo, ATHENA, que ayuda a los médicos a tratar a pacientes con problemas de hipertensión. Este sistema procesa los datos clínicos de cada paciente y, a partir de su base de conocimientos sobre hipertensión, genera recomendaciones para mejorar la atención clínica personalizada.

Una de las aplicaciones más potentes a nivel mundial es el sistema GIDEON, que ayuda a diagnosticar 337 enfermedades infecciosas específicas en 224 países. Su base de datos cubre 1.147 taxones microbianos y 306 agentes antibacterianos y vacunas. La información que maneja es actualizada semanalmente e incluye más de 20.000 imágenes, gráficos, mapas infografías, etc. Todo ello le permite llegar a un 94% de diagnósticos correctos, y de ahí que sea uno de los sistemas más usados en el ámbito de la medicina. GIDEON es útil tanto para el diagnóstico y tratamiento de las enfermedades infecciosas, como para mejorar su conocimiento, identificar microorganismos patógenos y detectar brotes epidémicos. Básicamente lo que hace GIDEON es mejorar la exactitud del diagnóstico y ampliar la base de conocimientos de la persona experta. Ahora bien, como todo sistema, presenta algunas limitaciones. Por ejemplo, no es capaz de diagnosticar simultáneamente enfermedades concurrentes. Además, los signos y síntomas que se introducen para realizar una consulta se relacionan únicamente con las enfermedades transmisibles registradas en el sistema, por lo que quedan excluidas muchas otras.

En cualquier caso, es importante recalcar que los sistemas basados en IA, a pesar de ser capaces de proporcionar diagnósticos rápidos y certeros, nunca superarán el sentido común y el buen juicio de una persona, ni tampoco el efecto placebo resultante del trato humano y la empatía que caracteriza a un buen profesional de la medicina en la relación con sus pacientes. Otro punto fuerte de los expertos humanos respecto a la inteligencia artificial es la capacidad de aplicar el conocimiento existente cuando, por ejemplo, los datos son incompletos o la información sobre el estado de un paciente no se corresponde bien con los casos usuales.

Sin embargo, para un médico la capacidad de recordar datos organizados puede ser un factor limitante, igual que la de correlacionar los casos observados con el patrón de datos existente. Por ello el uso de sistemas de IA es una excelente ayuda. De hecho, los sistemas de IA en medicina no deberían diseñarse con el objetivo de sustituir al médico u otro personal sanitario, sino como sistemas de ayuda y complemento de su labor.

 

* Ramón López de Mántaras y Pedro Meseguer son investigadores del CSIC en el Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial del CSIC y autores del libro de divulgación Inteligencia Artificial (CSIC-Catarata).

La feria Ciencia en el Barrio reúne a 500 adolescentes para divulgar la ciencia

Por Mar Gulis (CSIC)

Abderrahim y Anás salen a explicar una estratigrafía arqueológica que acaban de realizar en su instituto para entender las huellas del tiempo en el paisaje. Una investigadora del CSIC, María Ruiz del Árbol, les ha explicado cómo hacerlo previamente. Estamos en el Instituto de Educación Secundaria (IES) María Rodrigo, en el Ensanche de Vallecas, y es la primera vez que reciben una visita de este tipo. Sus profesores y el director del IES no salen de su asombro; estos chicos no se implican en actividades académicas y menos científicas. Hasta que cambia su contexto de aprendizaje.

Motivar y generar curiosidad es uno de los objetivos de Ciencia en el Barrio, un proyecto del CSIC que, con el apoyo de la FECYT, trata de llevar actividades de divulgación científica a distritos de Madrid que no contaban con esta oferta. Este viernes, 16 de marzo, estudiantes procedentes de Usera, Carabanchel, Villaverde, Puente de Vallecas, Hortaleza y San Blas-Canillejas replican los talleres realizados previamente con personal investigador del CSIC en sus Institutos de Educación Secundaria (IES) en la Feria Ciencia en el Barrio, en el IES Arcipreste de Hita, en Entrevías, convirtiéndose así en divulgadoras y divulgadores por un día.

A las 10.00 de la mañana, el salón de actos del Arcipreste era un hervidero. Cerca de 500 adolescentes procedentes de nueve institutos madrileños deambulaban de un lado a otro buscando un stand, probando microscopios, preparando el material para hacer una extracción de ADN, ordenando los utensilios para hacer una cata de chocolate…La oferta de la feria es sumamente variada: hasta las 14.00, sus protagonistas van a acercarse a la ciencia a través de experimentos sobre los orígenes de la vida en el universo, la microelectrónica o la nanotecnología; y también mediante  talleres para aprender matemáticas con la vida de las abejas, ‘cocinar’ con polímeros, realizar catas de chocolates, pruebas olfativas o aplicar conocimientos arqueológicos al barrio.

Desde 2016, el Área de Cultura Científica del CSIC ha organizado en cada uno de los institutos participantes talleres experimentales, conferencias, clubes de lectura, y exposiciones sobre temas de actualidad científica, además de visitas guiadas a centros de investigación punteros. El programa está dirigido a estudiantes de 4º de la ESO, pero el resto del alumnado y la comunidad educativa y vecinal también pueden participar en algunas de las actividades.

Ciencia en el Barrio constituye una iniciativa pionera en la ciudad. Hasta el momento más de 2.500 personas han participado en un centenar de actividades que han permitido desmontar ideas falsas sobre las y los científicos, favorecer el contacto directo entre los jóvenes y el personal investigador, así como reforzar vocaciones científicas e inspirar otras nuevas.

Mientras la igualdad real sea un espejismo, necesitamos el 8 de marzo

Por Concha Roldán (CSIC)*

La alemana Clara Zetkin propuso en 1910 la celebración del Día Internacional de la Mujer Trabajadora / Wikipedia

En 1975 la Asamblea General de las Naciones Unidas estableció el 8 de marzo como Día Internacional de la Mujer. Hasta entonces ya llevaba más de 50 años (desde 1911) celebrándose bajo la denominación de Día Internacional de la Mujer Trabajadora: la propuesta había sido realizada por la maestra alemana Clara Zetkin (1857-1933) en la II Internacional de Mujeres Socialistas celebrada en Copenhague en 1910, y fue aceptada por unanimidad.

Pero ¿por qué elegir el 8 de marzo para esta celebración? En 1857 y en 1908 se produjeron en Nueva York dos huelgas de trabajadoras textiles (los operarios textiles eran ya entonces en su mayoría mujeres muy mal remuneradas). Al parecer, ambas tuvieron lugar un 8 de marzo y la segunda de ellas ha pasado a la historia de la lucha por la igualdad de derechos de las mujeres, dramáticamente recordada por la muerte de 120 mujeres en el incendio de la fábrica, donde habían sido encerradas por los dueños.

Clara Zetkin luchó toda su vida por los derechos fundamentales de las mujeres y sus convicciones feministas fueron de la mano de un socialismo que para ella rimaba con el pacifismo. Por eso, cuando el partido socialdemócrata alemán secundó la entrada de Alemania en la Primera Guerra Mundial, tanto ella como su amiga Rosa Luxemburgo (1871-1919) y su discípula Alejandra Kollontai (1872-1952) se refugiaron en las filas del comunismo ruso, que criticaba la familia patriarcal burguesa y quería “trasladar el hogar a la sociedad instaurando guarderías y casas-cuna”. Pero el verdadero rostro del patriarcado asomó tras las filas progresistas cuando Kollontai empezó a hablar de liberación sexual, como explica Ana de Miguel. Las ideologías patriarcales cosificaban y siguen cosificando los cuerpos de las mujeres, y detrás de ello emerge continuamente la violencia de género, que incluye la mutilación genital, la prostitución, la violencia obstétrica, los vientres de alquiler, las granjas de mujeres, etc. Algunos refranes castellanos son ilustrativos de lo que digo: “la maté porque era mía”, “la mujer, la pata quebrada y en casa”, etc.

Las mujeres estaban vinculadas “por naturaleza” a las tareas domésticas y de cuidado, destinadas al servicio y goce de los varones. Esto es algo que subrayan la mayoría de los filósofos occidentales, desde Aristóteles hasta Nietzsche, pasando por Kant, Kierkegaard o Schopenhauer. Las mujeres eran excluidas del estudio, del desempeño de tareas en la vida pública, de los derechos, de la ciudadanía, sencillamente porque eran consideradas inferiores a los varones: el “sexo débil” o “segundo sexo”, como denunciara Simone de Beauvoir (1908-1986) en su conocido libro. De ahí que las economías y políticas capitalistas sigan teniendo un trato desigual con las mujeres: me refiero a la precariedad de los empleos, la brecha salarial o al denominado techo de cristal, que se ha convertido en techo de acero impenetrable para la mayoría de las mujeres.

‘Escritos sobre la igualdad y en defensa de las mujeres’, de Marie de Gournay, es uno de los títulos de la colección Clásicos del Pensamiento del CSIC

Como ya puso de manifiesto en nuestro país Celia Amorós (Hacia una crítica de la razón patriarcal), el tejido social –tanto en las sociedades occidentales como en las orientales– se nutre de un humus androcéntrico. Y la vuelta de las políticas conservadoras lleva aparejado el retorno de una ideología patriarcal, de forma que la igualdad real sigue siendo un espejismo (Amelia Valcárcel, Feminismo en un mundo global), a pesar de los aparentes avances jurídicos. En este sentido, he denominado al patriarcado en algunos de mis escritos como “Alien, el octavo pasajero”. A pesar de creernos que lo hemos erradicado, siempre resurge pregnante y viscoso a través de rejillas y hendiduras para terminar anidando dentro de nosotros/as mismos/as…

Desde la filosofía queremos reivindicar a las mujeres como sujetos autónomos e independientes, defender que #lasMujeresTambiénPiensan. Por eso la actual presidenta de la Red Española de Filosofía, María José Guerra, ha lanzado una campaña para dar a conocer a las pensadoras, para combatir la invisibilidad, la falta de reconocimiento y hasta de legitimidad de las mujeres filósofas, a las que se ha hurtado un lugar en las historias de la filosofía durante siglos. Además, las filósofas que nos consideramos feministas queremos reivindicar nuestra propia genealogía, denunciar la masculinización de la filosofía y construir un “canon feminista”. Sin duda, son muchos los feminismos y está bien que prolifere esa pluralidad, siempre y cuando –a mi entender – todas sigamos defendiendo “un feminismo”, en singular, en el sentido de Alisson Jaggar: “Lo común a las diversas formulaciones de la teoría feminista es su compromiso por terminar con la subordinación, marginación y dominación de las mujeres”.  Acaso esta sea la razón última por la que diferentes mujeres de 177 países hemos decidido secundar una huelga general.

 

*Concha Roldán es investigadora y directora del Instituto de Filosofía del CSIC.

¿Manchas difíciles? La solución está en las enzimas

Por Francisco J. Plou (CSIC)*

Ana Yacobi / Flickr

Ana Yacobi / Flickr

En la actualidad, de cada 100 gramos de cualquier detergente, entre uno y dos corresponden a enzimas, es decir, a catalizadores biológicos utilizados para acelerar las reacciones químicas. El auge del uso de las enzimas en productos para la limpieza de ropa y vajillas es tan grande que en Dinamarca, el principal productor de estas proteínas, hay un detergente que contiene hasta nueve enzimas distintas. ¿De verdad merece la pena añadir enzimas a los detergentes o se trata de una cuestión de marketing?

Antes de responder a esta pregunta, conviene saber que el empleo de enzimas en productos de limpieza es relativamente nuevo en la historia de la humanidad y que no ha estado exento de polémicas.

En 1913 el científico alemán Otto Röhm (1876-1939) patentó el uso de extractos de páncreas de animales muertos en el prelavado de prendas de vestir. Sin embargo, no fue hasta la década de 1960 cuando en los detergentes para la ropa se empezaron a introducir masivamente enzimas, cuya producción se realiza generalmente a partir de cultivos de bacterias, levaduras y hongos. Esto sucedió de forma paralela a la implantación de las lavadoras, que requerían productos cada vez más eficientes capaces de eliminar las manchas a temperaturas bajas o moderadas.

Esta innovación fue velozmente popularizada en Europa pero no en Estados Unidos, donde creció el temor de que las enzimas pudieran causar reacciones alérgicas. Los ánimos se apaciguaron en 1971, cuando la Academia Nacional de Ciencias de este país dictaminó que el empleo de enzimas en detergentes representaba un avance tecnológico sin riesgo alguno para la salud.

De hecho, en 1975 se produjo otro logro biotecnológico que impulsó definitivamente este mercado, al conseguir encapsular las enzimas en pequeñísimos gránulos recubiertos por un material inerte que se dispersaba en contacto con el agua de lavado, liberándolas poco a poco. Esta liberación a través del agua de lavado no supone ningún problema ecológico, pues su naturaleza proteica las convierte en biodegradables.

Daniel Lobo / Flickr

Daniel Lobo / Flickr

Pero entonces, ¿las enzimas son realmente útiles en los detergentes? La respuesta es “sí”. Una de sus principales ventajas es el tratamiento de manchas difíciles que de otra manera sería difícil quitar. Así, los detergentes actuales suelen incorporar al menos cuatro tipos de enzimas, la mayoría especializados en un tipo distinto de mancha:

  1. Lipasas, que sirven para eliminar las manchas que contienen sustancias lipídicas, como las procedentes de grasas y aceites alimenticios, cosméticos, pintalabios o sudor. Las lipasas, además, permiten reducir casi un 25% la cantidad de agentes surfactantes o tensioactivos presentes en el detergente.
  2. Proteasas (las primeras enzimas empleadas en detergentes), que se utilizan para degradar las manchas que tienen una base de proteína, por ejemplo las de sangre, huevo o leche.
  3. Amilasas, que eliminan los depósitos de almidón, muy abundantes en patatas, salsas, pasta o arroz, por ejemplo.
  4. Celulasas, que se añaden para un mejor cuidado de las fibras celulósicas de las prendas de algodón, proporcionando una mayor suavidad a las telas y restaurando los colores.

Algunas compañías, en aras de obtener una eficiencia todavía mayor en el lavado, añaden otros dos tipos de enzimas:

  1. Mananasas, que degradan las manchas que contienen mananos, muy difíciles de eliminar. Los mananos, también llamados gomas, se emplean como espesantes en alimentos como helados y salsas, y también están presentes en lociones corporales o pasta de dientes.
  2. Pectinasas, para eliminar los residuos de la pectina de las frutas, por ejemplo en mermeladas, zumos o yogures.

Además, las enzimas generan una serie de beneficios medioambientales. El más destacado es la posibilidad de emplear programas de lavado más cortos y a temperatura ambiente, lo que supone un notable ahorro energético y de agua. De hecho, la mayor parte de la energía consumida en un lavado se utiliza para calentar el agua.

Pero también las enzimas permiten reducir, e incluso suprimir, la incorporación a los detergentes de algunas sustancias químicas que contaminan las aguas de lavado, fundamentalmente los fosfatos, que tienen un efecto demoledor sobre los medios acuáticos y que, poco a poco, están siendo prohibidos en los productos de limpieza en todo el mundo.

Así pues, como vemos, el tambor de la lavadora es una especie de reactor químico en el que las enzimas tienen que hacer su trabajo durante el breve tiempo de lavado, sorteando todo tipo de dificultades derivadas de la presencia de tensioactivos, agentes blanqueantes y suavizantes, en un entorno alcalino de un pH entre 9 y 12. ¡Y lo consiguen!

 

* Francisco J. Plou es investigador científico en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC y autor del libro ‘Las enzimas’, disponible en la Editorial CSIC Los Libros de la Catarata.

¿Es posible un ‘apocalipsis zombi’? Aquí, una perspectiva científica

Por Omar Flores (CSIC)*

Uno de los recursos más habituales de la ficción posapocalíptica son los zombis. Buena parte del público se ha preguntado alguna vez cómo actuaría en tal escenario; lo que, a su vez, lleva inevitablemente a la cuestión de si es realmente posible que existan los zombis y, de ser así, cómo serían. La ciencia, como siempre, acude para resolver nuestras dudas, incluso sobre no-muertos.

En primer lugar, vamos a desmentir una de las características más imposibles: los zombis como ‘máquinas de movimiento perpetuo’, que pase lo que pase nunca se detienen; cadáveres andantes que, encuentren o no comida, siguen caminando meses, años o toda la no-vida. Esto es totalmente imposible, pues, sin importar qué haya causado la zombificación, estas criaturas deben estar sujetas a los límites de la física. Ningún organismo, vivo o no-muerto, puede mantener su actividad sin recibir un aporte de energía que la sustente. Por tanto, los zombis desaparecerían por simple inanición.

Diferentes representaciones de zombies en las películas.  / AMC, Fox Searchlight y Screengems.

La siguiente cuestión es cómo se verían afectadas las capacidades físicas de los zombis al pasar a ese estado. En la ficción encontramos tres opciones básicas: zombis con fuerza o agilidad similares a las de los vivos (28 días después), con habilidades reducidas (The Walking Dead) o zombis con habilidades potenciadas, más fuertes y letales que en vida (Resident Evil). Desde el punto de vista científico, lo más probable es que los zombis tuvieran unas habilidades inferiores a las que tenían en vida, debido al deterioro físico de su organismo. Sería posible, aunque menos probable, que mantuvieran las mismas capacidades si, en vez de morir, solo perdieran su mente consciente, caso en el que podrían conservar su fuerza o agilidad siempre que consiguieran mantenerse bien alimentados. Lo que definitivamente no parece posible es que su fuerza se incrementase. Por tanto, parece evidente que podríamos enfrentarnos a los zombis y derrotarlos.

Otra idea tradicional del género es que los zombis se alimentan de cerebros. Sin embargo, no cabe esperar que los zombis sean selectivos con la comida. De hecho, las sagas más modernas ya presentan zombis que se alimentan de cualquier cosa para subsistir.

Tampoco parece muy razonable el comportamiento gregario por el cual los zombis tenderían a reconocerse y formar grupos. Sería más probable que se atacasen entre ellos, salvo que su carne no fuera útil para los propios zombis y que conservasen la capacidad de detectarse y descartarse mutuamente; algo complicado pero que podríamos aceptar. En cualquier caso, si así fuera, como mucho se ignorarían entre ellos.

Analizadas esas características secundarias (sobre las que podéis encontrar más detalles aquí), vamos por fin con la más importante de todas: ¿podrían existir realmente los zombis? Parece imposible que después de muertos algo nos vaya a hacer salir de las tumbas. En cambio, si aceptamos como zombis a aquellos cuerpos cuyo cerebro ha sido parcialmente destruido o anulado, dejando un organismo funcional pero reducido a un ente sin consciencia que solo busca satisfacer su impulso más básico de alimentarse, entonces sí podríamos llegar a enfrentarnos a una epidemia zombi. Para ello bastaría con que apareciese algún patógeno (virus, hongo o bacteria) que pudiese infectarnos, llegar a nuestro cerebro y dañarlo de esa manera. Otra posibilidad sería que un patógeno nos infectase en otra parte del cuerpo y que su actividad produjera una sustancia que llegase a nuestro cerebro y provocase esos síntomas, como si fuese una potente droga.

Pero si todo lo anterior es pura especulación, hay algo que es muy real, y es que, de hecho, ya existen zombis entre nosotros. Aunque solo en el caso de animales infectados por patógenos que los convierten en cierta clase de zombis.

El caso más simple sería el de la rabia, causada por un virus y cuyos síntomas se asemejan mucho a los de la ficción zombi (pérdida del control, agresividad, mordeduras y contagio a través de ellas), aunque los organismos infectados no son ‘muertos vivientes’.

Para encontrar animales cuyo comportamiento se aproxima más al de ‘muertos vivientes’ podríamos considerar el de los insectos que son hospedadores de parásitos como los gusanos nematomorfos (Nematomorpha o Gordiacea). Estos gusanos en su fase adulta viven en el agua (podemos encontrarlos incluso en charcos de lluvia), donde ponen sus huevos, que son ingeridos por los insectos. Los gusanos nacen en el cuerpo de su hospedador y se alimentan de él hasta que crecen lo suficiente para poder vivir libres. Cuando llega el momento de salir, el gusano toma cierto control del cuerpo del insecto y le provoca la necesidad autodestructiva de buscar agua y lanzarse dentro (Video de arriba).

A partir de ese momento, aunque el insecto se siga moviendo, ya es prácticamente un muerto viviente, pues no es dueño de sus acciones, y literalmente se suicida para que su parásito viva y continúe el ciclo.

El caso más extremo lo encontramos sin duda en el hongo Cordyceps unilateralis, que infecta a hormigas como las de la especie Camponotus leonardi. Las esporas de este hongo que alcanzan a las hormigas crecen dentro de ellas, comiéndoselas por dentro. En poco tiempo consiguen alterar el comportamiento de la hormiga, provocando que haga cosas extrañas como separarse del resto de hormigas, morder hojas y quedarse colgando de ellas, o lanzarse desde la vegetación al suelo. En este caso sí que podemos hablar de verdaderos ‘muertos vivientes’, ya que el hongo infecta completamente su cuerpo y su mente. Incluso llega a mover la mandíbula de la hormiga después de que esta haya muerto, lo que la convierte en una auténtica hormiga zombi. Al final el hongo desarrolla una seta que sale de la cabeza de la hormiga, para dispersar sus esporas e infectar a más hormigas. Esto sucede también con otros Cordyceps que infectan a otros insectos (como se puede ver también en este vídeo).

Hongo Cordyceps unilateralis en hormiga y representación humana (The Last of US). / Penn State y  Naughty Dog.

¿Podría pasar algo como eso en seres humanos? Ese es justo el argumento del videojuego The Last of Us, en el que una mutación de Cordyceps infecta a personas. Sin embargo, esta no parece una amenaza real, pues estos hongos han coevolucionado con los insectos, y no están adaptados para infectarnos (no bastaría una simple mutación para lograr que nos controlen como a las hormigas). En todo caso, podríamos especular sobre que en algún futuro llegase a aparecer (por evolución natural o de forma intencionada por nuestra intervención) una forma de patógeno que logre provocarnos una zombificación. Así que podemos concluir que, aun siendo poco probable, científicamente cabe la posibilidad de que lleguemos a convertirnos en zombis.

 

* Omar Flores es biólogo del CSIC en el Museo Nacional de Ciencias Naturales.

11 de febrero: un día para rescatar a nuestras inventoras del olvido

Por Eulalia Pérez Sedeño (CSIC) *

El próximo domingo 11 de febrero de 2018 se celebra el Día Internacional de la Mujer y la Niña en la Ciencia con el objetivo de romper las barreras de género en el ámbito científico. Una de esas barreras es la poca visibilidad de las científicas y la existencia de estereotipos que hacen que las niñas se interesen menos que los niños por algunas disciplinas como la física y las ingenierías, y que producen sesgos involuntarios en la evaluación de los méritos de las investigadoras.

Entre las muchas mujeres invisibilizadas en la historia de la ciencia y la tecnología, también se encuentran las inventoras y, entre ellas, cómo no, las inventoras españolas.

Ángela Ruiz Robles, con su enciclopedia mecánica.

En una ocasión dijo Voltaire que había conocido muchas mujeres ‘científicas’ muy inteligentes, pero ninguna inventora. Parecía así negarles capacidad inventiva, algo que se ha perpetuado en la falsa creencia de la incapacidad de las mujeres para la ingeniería. Los hechos históricos nos demuestran lo erróneo de esa idea: Josephine Cochran (lavavajillas), Mary Anderson (limpiaparabrisas), Rachel Fuller Brown y Elizabeth Lee Hazen (el antibiótico nistatina), Gertrude Ellion (los fármacos Inmuran y Zovirax, entre otros), Hedy Lamarr (cifrado de comunicaciones y más) o Stephanie Kwolek (fibra Kevlar) son algunos ejemplos significativos.

También aquí hemos tenido y tenemos inventoras desde hace mucho tiempo. La primera mujer en registrar un invento fue Fermina Orduña, quien en 1865 patentó un carro especial para vender en la calle leche de burra, vaca o cabra. Pero quiero traer aquí el caso de dos inventos que, al igual que sus inventoras, siguieron suertes muy distintas: la fregona y el libro mecánico.

Se suele señalar a Manuel Jalón, en 1964, como el inventor español de la fregona (había habido una patente semejante en EEUU en 1901). Pero Julia Montoussé Frages (de origen francés, aunque avilesina de adopción) y su hija Julia (Julita) Rodríguez-Montussé obtuvieron, en 1953, una patente muchos años antes que el mecánico de aviones. La patente de modelo de utilidad nº 34.262 se denominaba “dispositivo acoplable a toda clase de recipientes tal como baldes, cubos, calderos y similares, para facilitar el fregado, lavado y secado de pisos, suelos, pasillos, zócalos y locales en general”. ¡Un nombre mucho más difícil de recordar que el sencillo ‘fregona’! Desde luego, si examinamos los planos que figuran en la solicitud, no cabe duda de que se trata de una auténtica fregona.

Poco se sabe de estas mujeres, más allá de su parentesco y de la fecha de sus muertes: la madre en 1971 y la hija en 2005; o que eran de familia acomodada y sin estudios superiores, lo que muestra que la creatividad, inventiva y preocupación por situaciones humanas (el hecho de que las mujeres tuvieran que fregar los suelos de rodillas, día tras día) puede ser un buen acicate para encontrar soluciones.

La otra mujer que quiero sacar a la luz es Ángela Ruiz Robles (1895-1975), una leonesa de familia acomodada, con estudios superiores de magisterio, de gran capacidad innovadora y creativa, y siempre preocupada por mejorar la educación de sus compatriotas. Autora prolífica (dieciséis libros de texto), sus inventos fueron muchos y variados, pero quizás el más interesante fuera el del libro mecánico.

Extracto de la patente presentada por Julia Montoussé Frages y Julia Rodríguez-Montoussé.

En 1949 registró la patente nº 190.968, titulada “Procedimiento mecánico, eléctrico y a presión de aire para lectura de libros”. Las lecciones de cada asignatura estaban separadas en diversas hojas. Cuando se apretaban unos pulsadores, subían mecánicamente o por aire comprimido y el o la alumna podía ver la lección. Además, se podía aumentar el tamaño e incluso iluminar.

Posteriormente, Ángela Ruiz Robles perfeccionó el libro mecánico creando la Enciclopedia Mecánica, un dispositivo para mejorar las enciclopedias que usaban los escolares. La patentó en 1962 (nº 276.346), pero aunque se construyó un prototipo en bronce, madera y zinc, nunca llegó a comercializarse. En 1970 recibió una oferta de EEUU para explotarla en ese país, pero ella quería que los beneficios fueran especialmente para los españoles. Aunque hubo alguna empresa española que se interesó por la comercialización, la cantidad de dinero que tenía que aportar la inventora lo hizo inviable. No obstante, Ángela fue muy reconocida en su época y recibió un montón de distinciones y premios en diversos certámenes de inventores y exposiciones nacionales e internacionales.

Son dos casos muy distintos los de estas mujeres. Las primeras, Julia Montoussé y Julia Rodríguez-Montussé, han quedado ocultas como muchas otras mujeres en la historia, siendo reemplazadas, como tantas veces, por un varón. La última fue reconocida en su época, pero sus logros también han quedado oscurecidos, aunque ahora se la reconoce, al menos en nuestro país, como la precursora del libro electrónico. Así, una de las salas de trabajo del Museo Nacional de Ciencia y Tecnología lleva su nombre.

 

* Eulalia Pérez Sedeño es investigadora del CSIC en el Instituto de Filosofía y co-autora del libro Las ‘mentiras’ científicas sobre las mujeres (Catarata).

William R. Hamilton: el niño prodigio que emuló a Arquímedes

Por Sergio Barbero (CSIC) *

No es usual que un adolescente de 17 años se sienta interpelado a ocupar un lugar destacado en la historia de la ciencia. Y menos aún que semejante sentimiento acabe convirtiéndose en realidad, haciendo veraz el viejo aforismo de que sólo quien persigue con ahínco sus sueños es capaz de alcanzarlos. Esta es la historia de William Rowan Hamilton (1805-1865).

Retrato de Hamilton. Imagen de dominio público.

Hamilton fue educado por su tío James, un erudito en lenguas clásicas graduado en el Trinity College de Dublín. No es de extrañar, pues, que la educación del joven William tuviese un especial énfasis en el aprendizaje de idiomas. A muy temprana edad quedó patente la increíble capacidad de William: a los diez años –según su padre Archibald– conocía y hablaba, en mayor o menor grado, hebreo, persa, árabe, sánscrito, caldeo, siriaco, indostano, malayo, bengalí, griego, latín y varias lenguas europeas modernas. Dado el don de su hijo, Archibald aspiraba a que en el futuro William hiciese carrera con la prestigiosa Compañía Británica de las Indias Orientales. Sin embargo, la aritmética se interpuso a los deseos del padre. William descubrió que estaba dotado no sólo para aprender lenguas sino también para los cálculos aritméticos.

Su tío empezó a preparar a William para su entrada en el Trinity College. Allí, a pesar de las reticencias de James, Hamilton comenzó a estudiar distintas ramas de las matemáticas y mostró un interés especial por la aplicación de la geometría al estudio de la propagación de la luz. Desde tiempos de Euclides se había utilizado un modelo geométrico de la luz que postulaba que ésta se propagaba como una familia de líneas rectas, denominadas rayos de luz.

Hamilton no se limitaba a estudiar lo que se conocía sobre la geometría de la luz sino que, a pesar de su juventud (17 años), aspiraba a crear algo nuevo. Era plenamente consciente de su valía intelectual y prefería las ciencias naturales a los estudios humanísticos, porque, según escribió: “¿Quién no preferiría tener más la fama de Arquímedes que la de su conquistador Marcelo, o la de cualquier erudito de los clásicos, cuya máxima ambición fuese estar familiarizados con los pensamientos de otros hombres? […] Las mentes poderosas de todos los tiempos se han unido para encumbrar el vasto y hermoso templo de la Ciencia, inscribiendo sus nombres en caracteres imperecederos; pero el edificio no está finalizado: no es aún demasiado tarde para añadir un nuevo pilar u ornamento. No he llegado apenas a los pies de este templo, pero aspiro, un día, a alcanzar su cima.” Tal postura no implicaba que Hamilton despreciase las humanidades. De hecho siempre amó la poesía, a la que veía como fruto del mismo espíritu creativo del que emana la ciencia.

Sus estudios sobre óptica fructificaron. En 1823 escribía a su primo: “En óptica he hecho un descubrimiento muy curioso”. Tan sólo un año después, Hamilton mandaba su primer artículo científico –titulado ‘Sobre las cáusticas’– a la Royal Irish Academy.  Durante los siguientes años Hamilton establecería una teoría completamente original sobre la óptica geométrica basada en un nuevo principio determinante que  descubrió y denominó “Principio de acción constante”. Se sabía que una familia de rayos de luz siempre tiene asociada una superficie ortogonal a todos ellos que se denomina frente de onda. Étienne-Louis Malus (1775-1812) demostró que una familia de rayos con un frente de onda asociado seguía manteniéndolo a pesar de que esos rayos sufriesen una reflexión en un espejo o un cambio de medio (lo que se llama refracción). Pues bien, el principio de acción constante de Hamilton establecía que esa misma familia de rayos, al propagarse por un sistema de lentes o espejos, cumple la propiedad de que todos los rayos llegan a la superficie del frente de onda al mismo tiempo. La figura 2 muestra un esquema ilustrativo de este principio. La familia de rayos asociada al frente de onda W al refractarse en la superficie R se transforma en una nueva familia de rayos con el frente de onda W’. El principio que descubrió Hamilton establece que los rayos A, B, C de W llegan a los puntos A’, B’, C’ pertenecientes a W’ invirtiendo para ello el mismo tiempo. Esto tiene unas implicaciones muy profundas y prácticas en el ámbito de la óptica geométrica y por ende en el diseño de sistemas ópticos, como cámaras, telescopios, etc.

Esquema explicativo del Principio de acción constante.

Además, Hamilton se dio cuenta de que el formalismo que había creado para la óptica geométrica era válido para reformular la mecánica newtoniana. Así lo expuso en el que se convertiría en su más importante artículo científico: ‘Sobre un método general de la dinámica’ (1834). Allí definía una función, el denominado concepto Hamiltoniano, que describía por completo la evolución de un sistema mecánico. Paradójicamente, a pesar de que Hamilton ideó su teoría matemática para describir la mecánica clásica, su formulación alcanzaría su clímax precisamente con la crisis de esta misma mecánica clásica y la aparición de la mecánica cuántica, para la cual estaba especialmente adaptada. Tal fue así que Erwin Schrödinger (1887-1961), creador de la mecánica cuántica ondulatoria, diría de él: “El Principio Hamiltoniano se ha convertido en la piedra angular de la física moderna […] Su famosa analogía entre la mecánica y la óptica prácticamente anticipó la mecánica ondulatoria, que no tuvo que añadir mucho a sus ideas sino simplemente tomarlas en serio. Por lo tanto Hamilton es uno de los más grandes hombres de ciencia que el mundo ha creado”.

Hamilton consiguió su sueño: labrar para siempre su nombre en el templo sagrado de la ciencia. El Hamiltoniano es hoy en día, como afirmó Schrödinger, uno de los conceptos cruciales de la física moderna.

 

*Sergio Barbero Briones es investigador del CSIC en el Instituto de Óptica (CSIC).

 

¿Quieres ver las mejores imágenes científicas de 2017? Estas son las seleccionadas en FOTCIENCIA 15

Por Mar Gulis (CSIC)

‘Morir para seguir viviendo’ es el título de una de las fotos seleccionadas en la 15ª edición de FOTCIENCIA. La imagen muestra una hoja de tabaco que, al recibir luz ultravioleta, nos permite ver cómo un gen provoca la senescencia de algunas de sus células. Un azul intenso refleja la degradación de la clorofila en las zonas más dañadas, y contrasta con el rojo que predomina en el resto de la hoja.

Al observar ‘Con flotador de serie’, otra de las fotografías escogidas, ¿qué atrae nuestra mirada? Vemos una copa de agua con una naranja en su interior. La imagen pretende demostrar el principio de flotabilidad: gracias a la cáscara de la naranja, cuya estructura porosa alberga burbujas de aire, la fruta no  se hunde. Pero si le retiramos la piel… La naranja se sumerge hasta el fondo del recipiente. Ambas fotografías, y otras cinco más, forman parte de la selección realizada por el jurado.

Mira el vídeo y descubrirás un ‘paisaje nano’ que se asemeja a las pirámides de Egipto, la ingeniería natural que encierran las alas de una libélula, la interacción entre dos microorganismos, los conidios que genera un hongo para resistir al ataque de bacterias, o una original representación de las neuronas realizada por estudiantes de Educación Infantil.

Estas imágenes, junto a otras que se escogerán entre las 729 presentadas, serán incluidas en el catálogo de FOTCIENCIA 15. Como en años anteriores, las fotografías formarán parte de una exposición que recorrerá diferentes museos y centros de España a lo largo de 2018. Además, dos copias de esta muestra itinerante estarán disponibles para su préstamo gratuito.

FOTCIENCIA es una iniciativa de ámbito nacional organizada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), con la colaboración de la Fundación Jesús Serra. Su objetivo es acercar la ciencia a la ciudadanía a través de fotografías que abordan cuestiones científicas desde una perspectiva artística y estética. Cada imagen va acompañada de un comentario escrito por su autor/a en el que se ofrece una explicación científica de lo que ilustra la fotografía.

Toda la información relativa a FOTCIENCIA está disponible en la web www.fotciencia.es