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¿Cómo sobreviven más de 100 especies diferentes en un solo metro cuadrado?

Por Ignasi Bartomeus (CSIC)*

 

En medio del Parque Natural de Doñana, en Andalucía, hay una pradera con decenas de especies de plantas que rivalizan por atraer a los muchos insectos polinizadores que revolotean por la zona: abejas, moscas, dípteros y hasta escarabajos de diversas clases. Estas plantas también sufren en silencio las mordidas de otros invertebrados que buscan alimento, como los caracoles, las orugas o las chinches. Es la finca Caracoles, que alberga una diversidad única en la que conviven cientos de especies diferentes por metro cuadrado (sin tener en cuenta microorganismos). Y no lo tienen fácil, porque la finca se inunda cada año de forma natural y tiene niveles de salinidad elevados, así que tienen que estar adaptadas a unas condiciones bastante duras. Cómo sobreviven todas esas especies en este espacio es una de las preguntas claves de la ecología.

Imagen de la Finca Caracoles, en el Parque Nacional de Doñana

No sería de extrañar que las mejor adaptadas fueran muy competitivas y desplazaran a las que son peores competidoras, un caso en el que encontraríamos tan solo una o muy pocas especies dominando la pradera. Por el contrario, podríamos preguntarnos por qué, en vez de cientos de especies, no encontramos miles o millones conviviendo en ese espacio.

La teoría ecológica postula que la persistencia de las especies en las comunidades ecológicas está determinada por las interacciones. Es decir, el complejo balance entre quién come a quién, quién ayuda a quién y quién compite con quién determina cuáles podrán coexistir y cuáles no. En la finca Caracoles, investigadores e investigadoras de la Estación Biológica de Doñana del CSIC y de la Universidad de Cádiz hemos medido todas estas relaciones a lo largo de los últimos años, observando una red de interacciones complejas entre cientos de especies. Por ejemplo, la camomila silvestre es una planta bastante abundante en la zona que compite con otras plantas, es polinizada por pequeñas moscas y sus hojas son comidas por orugas. Sin embargo, otras plantas como los melilotus (tréboles de olor) son polinizadas por abejas, y comidas principalmente por caracoles.

Bombus lapidarius sobre Melilotus officinalis (Tallinn) / Ivar Leidus

Con estos datos hemos descubierto que, si estas interacciones fueran al azar, muy pocas especies sobrevivirían. Pero esta red de interacciones tiene una estructura muy precisa que permite que sobrevivan. Para poner un símil, imaginaos que colocamos dentro de una caja unos diodos, un transformador, una antena y algún led y que los conectamos al azar con cables. Es altamente improbable que logremos crear una radio. De todas las conexiones posibles que podríamos hacer, solo una configuración muy precisa de estos componentes dará como resultado una radio funcional. Con la naturaleza pasa lo mismo, solo ciertas estructuras de interacciones entre plantas y animales funcionan y son estables.

¿Cuáles son estas estructuras estables? La primera es que las especies han de competir con ellas mismas más que con las otras. Es decir, que cuando crecen mucho en abundancia y hay muchos individuos de una especie se entorpecen a sí mismas. La segunda, es que se reparten los recursos entre especies, en vez de solaparse en su uso. Esto es similar a lo que pasa con las empresas, que se especializan en vender un producto concreto y se intentan diferenciar de lo que hacen otras lo máximo posible para evitar competir directamente.

Este resultado no es intuitivo. Los primeros ecólogos que empezaron a diseccionar estómagos de aves a mediados del siglo XIX observaron que algunos años las aves comían mucho de algo y otros años de otra cosa, así que hipotetizaron que cuanta mayor sea la diversidad de alimento disponible más estable serían las comunidades de aves, que podrían variar de alimentación en función de la disponibilidad. Tuvieron que pasar casi 100 años para que un ecólogo, Robert May, demostrara que eso no era así, y que la complejidad no es estable: cuantas más piezas tiene un sistema, más difícil es que todas estén conectadas correctamente, y una pequeña perturbación puede desmontar toda la comunidad.

Como vemos en la finca Caracoles, solo ciertas estructuras de interacciones entre especies son estables, y estas son precisamente las que vemos en la naturaleza. Si todas las plantas dependieran de la misma especie de abeja, o todos los caracoles quisieran comer las mismas plantas, la competencia no les permitiría sobrevivir a todos, por eso observamos que las especies interaccionan solo con ciertas especies, y no con otras. Estas estructuras permiten convivir a muchas especies, pero hay un límite en el que, si incrementamos su número, el sistema deja de funcionar y algunas se extinguen. Por eso encontramos cientos de especies en la finca.

 

* Ignasi Bartomeus es investigador de la Estación Biológica de Doñana (CSIC) y autor del libro ¿Cómo se meten 8 millones de especies en un planeta?, perteneciente a la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC-Catarata).

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

Por Fernando Herranz* (CSIC) y Mar Gulis

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

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

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

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

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

Nanomedicina para saber qué nos pasa

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

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

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

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

Transportistas de fármacos y nanopartículas terapéuticas

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

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

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

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

Diez libros de divulgación para una Navidad de ciencia

Por Mar Gulis (CSIC)

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

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

 

¡Atención: ultraprocesados!

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

El complejo mundo de las vacunas

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

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

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

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

La salud de nuestro planeta

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

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

¿Para qué tantas luces?

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

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

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

El origen de Homo sapiens

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

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

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

Física para entender el mundo

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

¿Quién vive en una cucharada de agua de mar?

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

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

Más allá de una taza de café

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

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

Diez propuestas para leer y escuchar ciencia esta Navidad

Por Mar Gulis (CSIC)

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

La primera campaña global de vacunación

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

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

Matriarcales, ubicuas y abundantes

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

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

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

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

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

Reciclaje en la farmacia

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

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

El surgimiento de la agricultura

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

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

¿Existen los superalimentos?

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

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

Un espectacular viaje científico por los polos

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

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

Escuchar la ciencia

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

El investigador Manuel de León nos explica Las matemáticas de la pandemia. Desde el inicio de la crisis sanitaria ocasionada por el virus SARS-CoV-2 contamos y medimos sin descanso. Cada día recibimos cantidades ingentes de información y oímos expresiones como ritmo de contagio, aplanar la curva o modelo SIR. Pero, ¿sabemos realmente su significado? Manuel de León nos cuenta las herramientas matemáticas que se utilizan para comprender el proceso de transmisión de enfermedades como la viruela, la malaria o la COVID-19, y expone cómo esta disciplina ayuda a diseñar medidas para combatirlas.

En las últimas décadas, acontecimientos como el 11-S, los atentados de Madrid y Londres o la reciente crisis en Afganistán han alimentado un creciente interés hacia el islam que suele ir acompañado de una gran confusión terminológica. Todavía gran parte de la opinión pública desconoce que islam e islamismo no son sinónimos, como tampoco lo son árabe y musulmán. Esta ignorancia “ya no es una cuestión anecdótica, sino que se ha vuelto peligrosa”, afirma Cristina de la Puente, investigadora del CSIC y autora del libro Islam e islamismo. Hablamos con ella para conocer las diferencias entre estos conceptos y la diversidad que encierra cada uno, para superar interpretaciones erróneas y desmontar tópicos.

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

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

 

Esclerosis múltiple: la enfermedad de las mil caras

Por Mar Gulis (CSIC)

La esclerosis múltiple (EM) es una patología crónica e inflamatoria, con un componente autoinmune, que afecta a 2,5 millones de personas en el mundo y a 700.000 personas en Europa. En España, la incidencia es de 100 casos por 100.000 habitantes, en su mayoría mujeres (3 de cada 4 pacientes). Afecta al sistema nervioso central y aparece generalmente en personas de entre 20 y 40 años, por lo que es la mayor causa de discapacidad no traumática en adultos jóvenes. Entre los múltiples y variados síntomas que provoca se encuentran la pérdida de visión, ciertos problemas en el habla, alteraciones motoras, falta de coordinación muscular, sensación de hormigueo, alteraciones gastrointestinales o disfunción urinaria y/o sexual. Esto supone un enorme impacto en la calidad de vida de los pacientes, importantes repercusiones sociales y un elevado coste sanitario.

Si quieres saber más sobre esta enfermedad, respondemos a algunas preguntas con el libro La esclerosis múltiple (CSIC-Catarata), firmado por las investigadoras Leyre Mestre y Carmen Guaza, del Instituto Cajal del CSIC.

¿Cuál es la causa de la esclerosis múltiple?

Para comprender la EM, hay que tener en cuenta la variedad de estímulos que llegan y activan las neuronas del cerebro y la médula espinal, y que actúan como control a todas nuestras actividades. En la EM se produce la desmielinización o la pérdida de la mielina de los axones, un proceso que te contamos a continuación.

“En algún momento todos hemos tenido un cable entre las manos y hemos comprobado que está compuesto por un material conductor recubierto de un material aislante. Algo parecido encontramos en el sistema nervioso central”, explican las investigadoras. Las neuronas tienen su axón, una prolongación que conduce el impulso nervioso de una célula a otra, rodeado por la mielina. Esta substancia protege las fibras nerviosas y contribuye a que los mensajes viajen de manera más rápida y fluida. En la EM, “la destrucción de la mielina convierte a los axones en una especie de ‘cables pelados’ que van a transmitir peor la información, o incluso dejarán de transferirla. Dependiendo de dónde se haya producido la desmielinización y su grado, las consecuencias para el sistema nervioso central del paciente serán distintas”, apuntan las científicas. En este sentido, “la diversidad en el grado y en la localización donde se produce la falta de mielina es lo que genera los distintos síntomas. Son dos de las características básicas de la esclerosis múltiple, por eso se denomina la enfermedad de las mil caras”, afirman Mestre y Guaza. Además, en fases iniciales, la percepción de los síntomas puede ser muy leve y suelen pasar desapercibidos, lo que dificulta su diagnóstico. Por tanto, la mielina o, mejor dicho, la desaparición de la misma, es una de las claves de esta patología; aunque a día de hoy aún se desconoce la causa de la pérdida de esta substancia.

¿Cómo evoluciona la enfermedad?

La heterogeneidad que caracteriza a la EM también puede verse en que presenta hasta tres fases diferentes. La primera y más frecuente es la denominada remitente recurrente. Supone un 85-90% de los casos y se manifiesta en brotes temporales de deficiencias neurológicas, que remiten al poco tiempo totalmente, aunque a veces dejan secuelas de discapacidad en los pacientes.

La siguiente forma (remitente progresiva) puede aparecer entre 8 y 20 años después de la manifestación del primer brote, y puede desencadenarse tras un brote temporal. En esta fase, explican las investigadoras, “se produce una acumulación de discapacidad neurológica progresiva, sin que haya brotes”. Por último, hay otra variedad clínica, la primaria progresiva, que afecta a un 10-15% de los pacientes. En este caso, desde el principio de la enfermedad aparece discapacidad neurológica y se produce un empeoramiento gradual desde los primeros síntomas.

¿Cómo puede diagnosticarse la enfermedad?

Mestre y Guaza explican que los avances tecnológicos y metodológicos han ayudado mucho al diagnóstico. Un ejemplo es el desarrollo de la resonancia magnética, que ha facilitado la detección de lesiones desmielinizantes. Además, se han incluido en los criterios diagnósticos elementos radiológicos y de análisis de líquido cefalorraquídeo, que protege la parte interna del cerebro. De esta forma, se consigue una mayor especificidad y un diagnóstico y tratamiento más temprano. Sin embargo, las investigadoras inciden en la necesidad de evaluar la actividad y la progresión de la enfermedad. La progresión de la EM se define “como el empeoramiento de más de un punto en la escala de discapacidad neurológica de Kurtzke que se mantiene durante al menos seis meses”, apuntan.

En la EM se produce la pérdida de la mielina de los axones / Freepik

¿Su origen es genético o ambiental?

Un posible origen de la enfermedad podría estar en el resultado de mutaciones genéticas en la población escandinava durante el primer milenio que, posteriormente, se expandieron por las migraciones de la descendencia y las invasiones vikingas. Esta teoría, no demostrada de forma concluyente, explicaría la mayor prevalencia de la EM en países poblados por descendientes escandinavos (Islandia, Reino Unido, Canadá, Australia y Nueva Zelanda).

Al margen de esta hipótesis, sí es posible afirmar que la EM no es una enfermedad hereditaria, aunque existe evidencia científica de que, al comparar a los pacientes con personas sanas, presentan diferencias en genes relacionados con los mecanismos reguladores de la respuesta inmune, entre otros. La genética es por tanto un factor relevante pero no suficiente para explicar la causa de la enfermedad, ya que también entran en juego factores ambientales.

Las investigadoras señalan algunos de estos factores, como el déficit de vitamina D. Diferentes estudios han demostrado que individuos con niveles altos de esta vitamina disminuían el riesgo de desarrollar EM. La obtención de vitamina D está relacionada con la exposición a la luz solar, por lo que esta circunstancia podría determinar la distribución irregular de la enfermedad según la zona geográfica, ya que es más común en latitudes altas y muy escasa en regiones cercanas al trópico.

Otros factores de riesgo, como el consumo de tabaco o los procesos infecciosos, pueden afectar al desarrollo y evolución de la patología, así como la obesidad en edades tempranas y la ingesta de sal. También la microbiota intestinal ha cobrado protagonismo en los últimos años en este sentido: al ser clave en el entrenamiento del sistema inmunitario para discriminar lo propio de lo extraño, puede influir en el desarrollo de una patología autoinmune como esta.

¿Se puede curar?

Las autoras señalan que, por el momento, no existe una cura definitiva, aunque son optimistas, ya que en los últimos años han surgido “nuevos tratamientos farmacológicos modificadores de la enfermedad que han logrado reducir la frecuencia e intensidad de los brotes, prevenir la aparición de nuevas lesiones o retrasar y disminuir la discapacidad contraída”.

Un total de 15 compuestos, aprobados por la Agencia Europea del Medicamento, han demostrado su eficacia, pero “hay que tener siempre en cuenta el beneficio/riesgo para cada persona, así como la influencia del tratamiento en la vida cotidiana del paciente”, precisan. Como complemento a la terapia farmacológica, proponen la fisioterapia, el ejercicio físico, el acompañamiento psicológico o una correcta alimentación para la mejora funcional de las actividades desarrolladas por los pacientes y de su estado de ánimo.

A pesar de la investigación desarrollada en torno a la EM desde su descubrimiento en el siglo XIX, este ámbito de estudio aún presenta muchos interrogantes. Para mejorar el tratamiento y calidad de vida de los pacientes en el futuro serán claves el diagnóstico temprano, asociado a tecnologías como la genómica y al manejo del big data, y la medicina regenerativa con terapia celular.

 

* Leyre Mestre y Carmen Guaza son investigadoras del CSIC en el Instituto Cajal y autoras de La esclerosis múltiple, de la colección de divulgación ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

Lecturas científicas para días de manta y sofá

Por Mar Gulis (CSIC)

Estas navidades van a ser diferentes. Quizá no podamos hacer todos los planes que nos gustaría, pero a cambio tendremos más tiempo para estar en casa y dedicarnos, por ejemplo, a leer. Desde Ciencia para llevar te proponemos algunos de los últimos títulos de la colección de divulgación ‘¿Qué sabemos de?’ (CSIC-Catarata) para estos días de manta y sofá. Los efectos del ejercicio físico en nuestro cerebro, los últimos avances de la exploración marciana o qué debemos hacer para protegernos de las ciberestafas son algunos de los temas de los que tratan. ¿Te animas a descubrirlos?

¿Cómo se pesa un átomo?

Nuestra primera propuesta te ofrece un viaje al nanomundo sin salir de casa. Pesar objetos diminutos como una bacteria, un virus o incluso un átomo, medir la presión sanguínea en el interior de las venas o posicionar aviones y satélites no sería posible sin las aplicaciones derivadas de la nanomecánica. Daniel Ramos Vega, investigador del CSIC, presenta los métodos con los que podemos visualizar e intervenir sobre la materia en la escala de los nanómetros, es decir, la milmillonésima parte de un metro (0,000000001 m) en el libro Nanomecánica.

En esta escala, las propiedades físicas y químicas de los objetos cambian y estos se comportan de un modo diferente a como lo hacen en el mundo macroscópico. Esto se aprovecha para desarrollar un sinfín de nuevos dispositivos descritos en el texto, como balanzas atómicas, narices electrónicas que dotan de olfato a los robots, sensores para sistemas de posicionamiento, acelerómetros que hacen saltar el airbag de los coches en caso de accidente o giroscopios instalados en teléfonos móviles y mandos de consolas.

Los efectos del ejercicio físico en nuestro cerebro

Todos sabemos que la actividad física resulta beneficiosa para nuestro organismo, incluido el cerebro. Ahora bien, ¿todo tipo de ejercicio genera efectos saludables?, ¿es cierto que el deporte ayuda a retrasar el envejecimiento?, ¿qué cambios se producen en nuestras neuronas cuando lo practicamos? Estas y otras cuestiones tienen respuesta en Cerebro y ejercicio. Los investigadores del CSIC Coral Sanfeliu y José Luis Trejo presentan las evidencias científicas de cómo la actividad física y deportiva moldea el cerebro humano y explican los efectos del ejercicio sobre la cognición, el estado de ánimo y la salud cerebral a todas las edades.

A lo largo del texto los investigadores se adentran en los mecanismos genéticos, moleculares y celulares que sustentan los innumerables beneficios del ejercicio. “Entre otros efectos positivos, produce un incremento de la capacidad cognitiva y de la formación de neuronas nuevas (potencia la capacidad de análisis matemático y la habilidad lingüística); hace crecer el flujo sanguíneo en el cerebro; incrementa la funcionalidad y disponibilidad de neurotransmisores clave e induce neuroprotección en todas las áreas cerebrales analizadas hasta la fecha”, afirman Sanfeliu y Trejo. Aparte de las consecuencias directas, el deporte produce también efectos indirectos, como ocurre con los individuos que se benefician del ejercicio físico que realizaron sus progenitores. Además, el ejercicio físico puede constituir una vía para hacer frente al envejecimiento y contribuye al bienestar psicológico. Después de leer este libro, seguro que te dan ganas de calzarte las zapatillas y ponerte en movimiento.

Enfermedades raras, patologías desconocidas con gran impacto económico y social

Son trastornos o condiciones muy diversos e infrecuentes, en su mayoría tienen origen genético y suelen aparecer en la infancia, por lo que se padecen durante casi toda la vida. Las enfermedades raras, englobadas bajo este término hace tan solo cuatro décadas, solo afectan a menos de 5 individuos por 10.000 habitantes, pero constituyen un problema de salud global. El investigador Francesc Palau hace divulgación sobre el origen, diagnóstico, tratamiento, atención sanitaria e investigación de estas patologías que, en términos globales, tienen incidencia sobre 26 millones de personas en Europa.

El libro Enfermedades raras presenta una realidad muy poco conocida por la ciudadanía. “El contraste entre los bajos datos epidemiológicos de la población afectada y su elevada diversidad y heterogeneidad, nos pone ante la paradoja de la rareza: las enfermedades son raras, pero los pacientes con enfermedades raras son muchos”. La distrofia muscular de Duchenne, la fibrosis quística o la esclerodermia son solo tres de las 6.172 enfermedades raras descritas hasta la fecha. Debido a su cronicidad, complejidad y la necesidad de una mayor atención sanitaria, los recursos que consumen son muy elevados.

La investigación biomédica es el camino para cambiar el futuro de las personas afectadas por una de estas patologías, pero también para esclarecer el complejo modo de enfermar del ser humano. “Actuaciones sobre las enfermedades raras son también acciones que nos ayudan a conocer y enfocar mejor las enfermedades comunes”, apunta Palau.

Del tupperware al teletrabajo: ¿cómo se hace la innovación?

La siguiente propuesta está protagonizada por un término usado hasta la saciedad. No hay ningún ámbito en el que la palabra innovación no aparezca como el talismán que soluciona todos los problemas. Pero, ¿qué se entiende en la actualidad por innovación?, ¿qué hacen Spotify, Zara o Amazon para triunfar innovando? o ¿cuáles son las cualidades de una persona innovadora? Los investigadores Elena Castro e Ignacio Fernández han escrito La innovación y sus protagonistas con la intención de explicar el alcance y dimensiones de este fenómeno y su evolución. “En este mundo globalizado, la supervivencia de las empresas y muchas actividades sociales pasan por la capacidad para desarrollar productos y procesos nuevos o mejorados, pero tratando de que tales innovaciones contribuyan a los objetivos sociales que van a permitir un futuro más sostenible y equitativo y que contribuya al bienestar de las personas”, apuntan los investigadores del CSIC.

La innovación es mucho más que nuevos productos o servicios, ya que también se puede innovar en los procesos de fabricación o en el desarrollo de políticas sociales, por ejemplo. Por otro lado, no solo hace falta una buena idea: “para que las invenciones sean consideradas innovaciones tienen que ser aplicadas en un proceso productivo, o su resultado ha de llegar al mercado o a la sociedad”, señalan Castro y Fernández. El texto ofrece otros muchos ejemplos de innovación, y da pistas de los atributos que han de tener las personas innovadoras. Además, los autores hacen hincapié en que no solo innovan las empresas, sino también otras organizaciones sociales. Una lectura imprescindible si quieres saber el verdadero alcance de la innovación y usar este término con propiedad.

Marte y el enigma de la vida

Lo han llamado dios de la guerra, Horus en el horizonte y estrella de fuego. Marte, ese punto rojo en el firmamento, siempre ha estado ahí, ante nuestros ojos, desafiando nuestra curiosidad. Desde la Antigüedad, el ser humano no ha cesado de observarlo y, lejos de agotar las preguntas, el más habitable de los planetas a nuestro alcance sigue ofreciéndonos un relato apasionante. Juan Ángel Vaquerizo, astrofísico y divulgador del CSIC ha escrito Marte y el enigma de la vida. El número 117 de la colección condensa el conocimiento que tenemos hasta el momento del planeta, explica sus peculiaridades y semejanzas con la Tierra, la historia de su exploración y los retos que se abren ante las nuevas misiones lanzadas hacia territorio marciano.

Marte

“Marte es especial porque ha provocado un profundo impacto en la cultura y ha impulsado de modo decisivo el avance de la ciencia en los últimos siglos. A día de hoy, es el primer objetivo astrobiológico, ya que es el mejor escenario para demostrar la existencia de vida fuera de la Tierra”, señala Vaquerizo. “Estamos viviendo momentos cruciales en la exploración marciana. Tanto es así que el primer ser humano que pise Marte ya ha nacido, y todo apunta a que algunos de los grandes enigmas que aún esconde el planeta rojo podrían ser resueltos durante las próximas décadas”, añade el autor. Si quieres saber más sobre estos enigmas y sus posibles respuestas, no te pierdas esta lectura marciana.

Matemáticas para la pandemia

Desde el inicio de la pandemia ocasionada por el virus SARS-CoV-2 contamos y medimos sin descanso. Cada día recibimos cantidades ingentes de información en forma de gráficos, tablas e infografías, y hemos incorporado a nuestro vocabulario expresiones como ‘ritmo de contagio’, ‘aplanar la curva’ o ‘crecimiento exponencial’. Los investigadores Manuel de León y Antonio Gómez Corral nos ayudan a entender estos términos en el libro Las matemáticas de la pandemia.

El texto recoge las herramientas que se utilizan para comprender el proceso de transmisión de enfermedades como la viruela, la malaria o la COVID-19 y expone cómo esta disciplina ayuda a diseñar medidas para combatirlas. En sus páginas se explica, entre otros, el modelo SIR. Formulado hace casi un siglo, su nombre alude a los tres grupos en los que se clasifican individuos de una población según su estado ante una enfermedad: susceptible (S), infectado (I) y resistente o recuperado (R).

Sobre las lecciones aprendidas durante la pandemia actual, los autores ponen el foco en la rapidez de acceso a los datos y en su calidad para hacer posible un análisis adecuado. “Sean cuales sean las características y peculiaridades que se incorporen al modelo matemático que describa la propagación del SARS-CoV-2, sus virtudes y limitaciones estarán siempre marcadas por los datos que lo soporten, es decir, que permitan su construcción y validación”, explican.

Las amenazas del ciberespacio

¿Qué tiene que ver una web que instala cookies de rastreo sin consentimiento con un programa informático malicioso capaz de sabotear una central nuclear? ¿Y con un correo fraudulento en el que nuestro supuesto jefe nos ordena hacer una transferencia urgente? Todas estas acciones, estén o no vinculadas, suponen una amenaza para la ciberseguridad, una disciplina de reciente cuño a la que está dedicado el último libro de la colección. Escrito por los investigadores del CSIC David Arroyo, Víctor Gayoso y Luis Hernández, el texto aborda un problema, el de la seguridad de la información almacenada o transmitida en el ciberespacio, que no ha dejado de crecer en los últimos años. Un ejemplo de ello es que en 2019 los ciberdelitos aumentaron en España un 35% con respecto al año anterior.

Estas prácticas afectan a particulares, empresas y estados, que sufren sus consecuencias más allá del mundo virtual. “El ciberespacio no es un mero anexo del mundo real, sino uno de los elementos que actualmente lo configuran, por lo que se puede constituir en causa y efecto en el mundo físico”, precisan los autores. En la detallada descripción de amenazas que recoge el libro Ciberseguridad, dos de las que reciben mayor atención son el phishing (homófono inglés de fishing: ‘pesca’), uno de los ataques más extendidos en la actualidad, y las herramientas de teletrabajo, que desde marzo de 2020 han experimentado un crecimiento estimado del 84% y que a juicio de los autores se han adoptado de modo improvisado.

Ciberseguridad

Además de exponer un amplio catálogo de ciberriesgos, los investigadores ofrecen consejos y dan pautas para protegernos de los peligros del ciberespacio.

Todos los libros de la colección ‘¿Qué sabemos de?’ están escritos por el personal investigador del CSIC. Además de los que te hemos contado, la serie te ofrece otros cien títulos para saciar tu curiosidad científica. Si eres ese tipo de personas que disfrutan con el olor y el tacto del papel, los tienes en formato bolsillo, y, si prefieres la pantalla, también los puedes conseguir en formato electrónico. ¡Que la ciencia te acompañe!

Tres teorías para explicar el origen de la asimetría en los seres vivos

Por Luis Gómez- Hortigüela (CSIC) *

La quiralidad es la propiedad que tienen ciertos objetos de no ser superponibles con su imagen especular. Así, cada una de las imágenes especulares constituyen entidades diferentes. El mundo que nos rodea está lleno de objetos quirales, como el clásico ejemplo de nuestras manos (la izquierda se convertirá en la derecha si la ponemos frente a un espejo), u objetos que posean ejes helicoidales, como tornillos o escaleras de caracol.

La trascendencia más fundamental de la quiralidad tiene lugar en el nanomundo de las moléculas, en particular en las que conforman el funcionamiento de los seres vivos. Esto es así porque, ya desde su más remoto origen, la vida decidió funcionar de manera asimétrica, empleando compuestos quirales para construir las biomoléculas funcionales: aminoácidos para formar proteínas y azúcares para los ácidos nucleicos. En una entrada anterior, ya hablábamos de la asimetría como una propiedad esencial para la vida. Por alguna misteriosa razón, de las dos posibles formas especulares de estos compuestos quirales, la vida decidió comenzar su andadura empleando exclusivamente la forma zurda (L) de los aminoácidos y la forma diestra (D) de los azúcares, fenómeno que se conoce como homoquiralidad.

El pez platija con su extravagante asimetría en la posición de los ojos es un claro ejemplo de quiralidad.

A su vez, consciente de su eficiencia, la evolución trasmitió esta caprichosa selección quiral a todos los seres vivos, al menos en lo que concierne a nuestro planeta. Ahora bien, una vida imagen especular de la existente, con aminoácidos diestros y azúcares zurdos, en principio debería ser igualmente viable. ¿Por qué entonces la naturaleza se decantó por la vida basada en L-aminoácidos y D-azúcares? ¿Fue fruto de una mera casualidad o existe un imperativo cósmico detrás? ¿Podría existir vida imagen especular de la nuestra en otros planetas? Hasta el momento, hay tres posibles teorías que responden esta cuestión.

La homoquiralidad surgió por azar

Al ser las dos formas especulares (enantiómeros) de compuestos quirales igualmente estables, en principio existen en igual proporción (50% de cada uno). La senda hacia la homoquiralidad requiere el establecimiento de ciertos desequilibrios enantioméricos primigenios, una ruptura inicial de esa simetría del 50% que pueda derivar por diversos mecanismos de amplificación hacia la exclusividad quiral requerida para traspasar la barrera de la materia inerte a la viva. Un primer agente que podría haber generado esos desequilibrios es el propio azar.

Imaginemos que lanzamos una moneda al aire 100 veces; la estadística predice que lo más probable es que obtengamos 50 caras y 50 cruces. Sin embargo, si realizamos el experimento varias veces, es muy posible que en alguna ocasión obtengamos 49 caras y 51 cruces (o viceversa), lo que da lugar a una ruptura de la simetría. De manera similar, pequeños desequilibrios estocásticos en la proporción de uno y otro enantiómero de biomoléculas quirales en el caldo prebiótico habrían generado un germen de asimetría que habría derivado en la homoquiralidad. De ser este el mecanismo, la vida terrestre basada en L-aminoácidos y D-azúcares constituiría un mero accidente congelado fruto de un azaroso desequilibrio primigenio, condenado a la eternidad por la selección natural y las ventajas bioquímicas de la homoquiralidad. Esta selección quiral, por tanto, no sería imperativa en el universo, sino que podría encontrarse vida imagen especular en otros rincones del mismo.

El Hibiscus hawaiano, es quiral: los pétalos se montan unos sobre otros de manera helicoidal. / Wikipedia

Imperativo cósmico

No obstante, Einstein encontraba poco espacio en el universo para el azar: “Dios no juega a los dados con el universo” (o en este caso, la selección natural a través de la evolución química). Así, también se han propuesto mecanismos deterministas, donde ciertas influencias asimétricas debieron concurrir para generar esa ruptura inicial de simetría, lo que establecería una causa última para la selección quiral de la vida.

La primera de las teorías deterministas está relacionada con la naturaleza íntima de la materia. Uno de los más desconcertantes descubrimientos científicos del siglo XX fue la llamada caída de la paridad, que se deriva del hecho de que las partículas que conforman nuestro universo de materia son asimétricas. En palabras de Asimov, que el electrón es zurdo (su reverso de antimateria, el positrón, sería su análogo diestro).

Nuestro universo está constituido por partículas de materia, como el electrón, y por tanto es asimétrico. Esta asimetría es debida a un desequilibrio inicial, cuyas causas aún se desconocen, entre la cantidad de materia y antimateria tras el Big Bang, que hizo que la primera prevaleciera en su épica batalla ancestral contra la antimateria, conformando así nuestro universo.

Tal asimetría de la materia que configura las moléculas de nuestro universo implica que existe una ínfima diferencia de estabilidad entre los enantiómeros L y D de los aminoácidos construidos a base de materia, lo cual podría proporcionar la causa para un desequilibrio inicial. De hecho, estudios teóricos sugirieron una ligerísima mayor estabilidad para los L-aminoácidos y los D-azúcares, coincidente con la selección quiral de la vida. Sin embargo, las diferencias de energía calculadas eran extremadamente pequeñas y controvertidas. Así, por muy eficientes mecanismos de amplificación que existieran, resulta difícil predecir que tales mínimos desequilibrios condujeran a la homoquiralidad de la vida. En todo caso, si este fuera el origen, la quiralidad estaría impresa en los mismos entresijos de la materia, y por tanto cualquier vida en nuestro universo de materia debería reflejar la misma selección quiral que la terrestre.

La espiral de las conchas de caracol giran invariablemente hacia la derecha, una muestra de la quiralidad en esta especie.

Origen extraterrestre

En 1969, la llegada de un inesperado visitante en forma de meteorito a Murchison (Australia) proporcionó una nueva pista para otro posible mecanismo de ruptura de simetría quiral. El célebre meteorito contenía aminoácidos de origen extraterrestre. Sorprendentemente, se observaron ciertos desequilibrios enantioméricos en dichos aminoácidos, lo que sugería la provocativa idea de un germen de quiralidad exógeno, forjado en algún rincón del universo donde pudieran darse condiciones que no serían posibles en la Tierra. De esta manera, el desequilibrio quiral inicial habría alcanzado nuestro planeta a bordo de meteoritos.

Para estudiar esta sugerente posibilidad, la Agencia Espacial Europea envió en 2004 la sonda Rosetta al cometa 64P-Churiumov Guerasimenko para analizar in situ la existencia de desequilibrios enantiómericos en compuestos quirales de interés para el origen de la vida, si bien azares del destino impidieron llegar a conclusiones definitivas. En este caso, no existiría una quiralidad universal, sino que su origen sería local asociado a una región particular del universo, y podría por tanto existir vida imagen especular en otros planetas de otras regiones estelares.

Sea como fuere, resulta sobrecogedor pensar que el código quiral que describe la asimetría de la vida pudiera proceder en último término de algún lejano rincón del universo bañado por la luz asimétrica de una estrella de neutrones durante la llamada era química, o bien de lo más recóndito de la existencia, en el más insondable periodo posterior al Big-Bang, cuando la materia venció en su decisiva batalla contra la antimateria durante la era cósmica, salvándose de su desintegración absoluta y permitiendo la formación de las galaxias y el desarrollo de la era biológica que condujo, de la mano de la evolución, a nuestra propia existencia para admirar la asimétrica belleza del Universo… ¿O no fue más que una mera casualidad?

Luis Gómez-Hortigüela es investigador del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC y autor del libro ‘La quiralidad’ (CSIC-Catarata) de la colección ¿Qué sabemos de?

¿Por qué oímos hasta con los oídos tapados?

Por Mar Gulis (CSIC)

Imagina que oyes de repente un ruido muy molesto, como una alarma a todo volumen, un pitido intenso que no cesa durante minutos o que estás en medio de una conversación bulliciosa entre varias personas. Seguramente lo primero que vas a hacer es taparte los oídos, pero te darás cuenta de que lo vas a seguir oyendo… aunque sea de una forma más leve. ¿Por qué ocurre esto?

Nuestros oídos son un laberinto para el sonido. Un laberinto dividido en tres partes: oído externo, medio e interno. El recorrido comienza cuando el sonido llega al oído externo y golpea al tímpano, haciéndolo vibrar, y esa vibración se transmite a través de la cadena de huesecillos (martillo, yunque y estribo) que se encuentran en el oído medio. Las vibraciones continúan hasta la cóclea, en el oído interno y en forma de espiral, también conocida como caracol, donde se convierten en impulsos electroquímicos que viajan hasta el cerebro, capaz de interpretar y entender a través de las terminaciones nerviosas del ganglio auditivo. Esto es lo que nos permite oír.

oído, sonido, sordera

Así lo explican la investigadora Isabel Varela Nieto, del Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC-UAM), y el otorrinolaringólogo Luis Lassaletta Atienza, autores del libro La sordera, de la colección ¿Qué sabemos de? (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata). La energía acústica se transmite desde el exterior hasta la cóclea, y toda esa cadena “proporciona una amplificación a la señal sonora de unos 35 decibelios (dB)”. Oímos, incluso aunque tengamos los oídos tapados, porque el sonido puede llegar hasta la cóclea a través de la vía ósea. De esta forma la vibración sonora se transmite a través del cráneo, que pone en marcha los líquidos del laberinto de nuestro oído.

Exposición constante al ruido: trauma acústico y la sordera del siglo XXI

La explosión de un petardo, un disparo o la música de una discoteca a todo volumen. Estos son algunos de los ruidos que si escuchas de forma intensa o prolongada podrían pasarte factura: desde provocar lesiones en el oído hasta el conocido como trauma acústico, que se produce cuando el deterioro es irreversible, señalan los investigadores. Por ello, advierten sobre una serie de factores a tener en cuenta para prevenir estos trastornos: la intensidad sonora (límite de 80 dB), el tiempo de exposición, la frecuencia de ruido (las más lesivas, comprendidas entre 2.000 y 3.000 Hz) y la susceptibilidad de cada persona.

De hecho, hay personas que por su profesión están más expuestas al ruido, incluso a más de 80 dB, como por ejemplo armeros, militares o personal de una discoteca. Sobrepasar este límite “produce de forma característica una pérdida de audición bilateral con afectación inicial en 4.000 Hz que con el tiempo afecta al resto de frecuencias”. Y peor aún, el impacto sonoro puede desembocar en hipoacusia neurosensorial –que responde a problemas en el receptor auditivo, la cóclea o en las vías nerviosas– o en acúfenos, es decir, la sensación de oír ruidos dentro de la cabeza.

El ruido es, por tanto, la principal causa evitable de sordera en el mundo. Aunque no siempre llega del exterior: el uso de dispositivos de audio a una intensidad alta durante varias horas también puede derivar en esta dolencia. Por ello, los autores destacan que “el mejor tratamiento para el trauma acústico es la prevención”, ya que todavía no existe un tratamiento específico, lo que constituye uno de los retos de la medicina del siglo XXI. De hecho, evitar el ruido puede ser una opción recomendable.

 

* Puedes leer más en el libro La sordera (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata), de la colección ¿Qué sabemos de?

Blockchain, tierras raras, aceleradores de partículas… El CSIC lleva la actualidad científica a la Feria del Libro

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Sabes cómo funcionan el bitcoin y otras criptomonedas? Si quieres algunas pistas, el martes 11 de junio en la Feria del Libro de Madrid David Arroyo, Jesús Díaz y Luis Hernández presentarán su libro Blockchain. Los autores explicarán al público los entresijos de esta tecnología y sus aplicaciones en la denominada criptoeconomía.

Como cada año, investigadores e investigadoras del CSIC acudirán a esta emblemática cita para dar a conocer los últimos libros publicados en las colecciones ‘¿Qué sabemos de?’ y ‘Divulgación’ (CSIC-Catarata), que acercan la ciencia al público general. El mismo día 11, además de criptoeconomía, se hablará del futuro de la óptica; el LHC, el mayor acelerador de partículas del mundo; y las tierras raras, 17 elementos químicos omnipresentes en las sociedades tecnológicamente avanzadas y, sin embargo, poco conocidos.

El 12 de junio, la investigadora Pilar Ruiz Lapuente se ocupará de la energía oscura, del posible final “frío y estéril” del cosmos y de otras cuestiones relacionadas con la astrofísica que aborda en su libro La aceleración del universo. En la misma jornada tendrán cabida temas como la tabla periódica de los elementos químicos, el albinismo y otras mutaciones genéticas o el papel de las áreas protegidas en la sostenibilidad ambiental.

En total, el CSIC y la editorial Los Libros de la Catarata, presentarán ocho obras de divulgación a través de las intervenciones de sus propios autores.

Estas son las coordenadas

Las presentaciones se realizarán los días 11 y 12 de junio, a partir de las 12:30 horas, en el Pabellón Bankia de Actividades Culturales, situado en las proximidades de los jardines de Cecilio Rodríguez del parque de El Retiro. De acceso libre, estas citas son una oportunidad para escuchar y plantear preguntas a los protagonistas de la ciencia.

Quienes busquen actividades para público más joven, el sábado 8 de junio tienen además una cita en el Pabellón infantil. Allí, investigadores del CSIC que han participado en la obra Descubriendo la luz. Experimentos divertidos de óptica realizarán demostraciones para niños y niñas. Las sesiones, de entrada libre y una duración de 15 minutos, se prolongarán desde las 12:30 hasta las 15:00 horas.

Y si la prioridad es llevarte tu libro con dedicatoria incluida, pásate por la caseta del CSIC (número 19) o la de Los Libros de la Catarata (número 336). Durante toda la feria, los autores de las novedades editoriales estarán en firmando ejemplares.

La información de las firmas se puede consultar aquí.