SUPLEMENTO DE CAMBIO DE MICHOACÁN CAMBIO DE MICHOACÁN | C I E N C I A R I O | 10 DE FEBRERO DE 2 0 15 | 1 PARA LA DIVULGACIÓN DE TEMAS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS PREMIO ESTATAL DE DIVULGACIÓN 2013 EDITOR: RAÚL LÓPEZ TÉLLEZ ixca68@hotmail.com MARTES 10 DE FEBRERO DE 2015 NÚMERO 566 APARECE LOS MARTES www.cambiodemichoacan.com.mx
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Inteligencia animal David Tafolla Venegas
ESPECIAL | TOMADA DE INTERNET
«Todos somos genios. Pero si juzgas a un pez por su habilidad de trepar árboles, vivirá toda su vida pensando que es un inútil». A. Einstein Cuántas veces hemos dicho «¡mira, qué inteligente!», «hasta parece que pensara ¿verdad?», «¡qué chistoso piensa!» al ver a nuestra mascota hacer algo que nos recuerda a nosotros mismos, incluso ahora, en las redes sociales hay infinidad de videos sobre distintos tipos de animales que realizan alguna hazaña demostrando algún tipo de razonamien.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..
LA MEJOR FOTO DE TITÁN PÁGINA 5
to. Entonces retomamos una antigua pregunta en ciencias: ¿Los animales tienen inteligencia? Es una pregunta ya con sus años de edad y desde luego que se ha trabajado para tratar de responderla y aquí expongo un poco de lo mucho que se ha obtenido del trabajo de psicólogos, neurólogos, biólogos dedicados al estudio del comportamiento animal. Comencemos de manera típica haciendo la pregunta ¿qué es la inteligencia? Bueno, el Diccionario de la Real Academia de la Lengua Española, entre varias de sus acepciones, la define como «la capacidad de resolver problemas». Y, para resol.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..
ESCASEZ EN MEDIO DE LA ABUNDANCIA PÁGINAS 6
ver problemas se necesita, como ya sabrán, entender, razonar, emitir juicios, etcétera. Todo esto parecerá muy evidente pero no es tan sencillo. Creemos que la inteligencia cúspide en la naturaleza es la que nosotros poseemos, y no es así; sí tenemos un alto grado de razonamiento, pero es debido al proceso evolutivo particular en el que nos hemos visto biológicamente envueltos, por lo tanto; en cada linaje animal, su sistema nervioso central se ha desarrollado y actúa de acuerdo a las necesidades medioambientales que ha tenido que sortear. PÁGINA 4
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MÚSICA, COMUNICACIÓN EMOCIONAL PÁGINA 7
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REVIST A REVISTA Un provocativo estudio ha generado titulares en los que se afirma que dos terceras partes de los tumores se deben a la «mala suerte». El mensaje tiene un riesgo: que se subestime el valor de la prevención. Instituciones y científicos de medio mundo publican ahora seis cartas criticando el trabajo. Los autores se defienden.
Las cartas del cáncer no están echadas Jesús Méndez | SINC El que posiblemente será el artículo científico más polémico de 2015 se publicó nada más empezar el año, con la última campanada. Apareció en la más que reconocida revista Science, y se interpretó como que dos terceras partes de los tumores se debían exclusivamente al azar, o a la estricta y ciega «mala suerte», expresión que los autores no dudaban en emplear. Sus conclusiones y la oleada de titulares generados han dado lugar a un sinfín de críticas e interpretaciones, incluidas las de la Agencia Internacional de Investigación contra el Cáncer (IARC), molesta con el mensaje. Un mensaje que podría llevar a pensar que poco se puede hacer por independizarse de la mala fortuna. Tal ha sido la reacción, que la propia revista Science acaba de publicar seis cartas con comentarios de numerosos científicos e instituciones, ante las cuales los autores no han dudado en defenderse. El origen del caso: un misterio no resuelto Al parecer, la idea del estudio tuvo lugar en una reunión de trabajo en el Hospital Johns Hopkins (Baltimore, Estados Unidos), donde retomaron la pregunta que mucha gente se hace desde hace décadas: ¿Por qué unos tumores son mucho más frecuentes que otros? Es lógico que haya muchos casos de cáncer de pulmón: el tabaco es un carcinógeno potente y los pulmones son los órganos que más lo sufren; pero no
es igual de comprensible que haya tantos cánceres de colon y tan pocos del intestino delgado. Si un tóxico ambiental los provocara, estaría en contacto con los dos y no podría explicarse que un tipo fuera 25 veces más frecuente que el otro. El bioinformático y estadístico Cristian Tomasetti y el oncólogo Bert Vogelstein, famoso por haber descrito hace años la secuencia temporal del cáncer de colon, recuperaron una vieja idea sin demostrar: que el riesgo de cáncer depende del número de veces que las células se dividen. Cada vez que una célula se divide tiene que duplicar su material genético. Para ello, hace una copia idéntica del que ya posee, mediante un mecanismo de precisión brutal: copia tres mil millones de letras cada vez que se va a dividir, y sólo comete un error cada diez mil millones de caracteres. A pesar de tal esmero, es inevitable que los cambios se acumulen. Cuantas más divisiones haya, mayor será la probabilidad de que puedan dar lugar a un tumor. Pura matemática. Y en eso se basaron. El método: así se hizo el estudio de la polémica Los autores recogieron dos tipos de datos: uno, la probabilidad de desarrollar un tipo de tumor a lo largo de la vida según las estadísticas de Estados Unidos; y el otro, el número de divisiones de las células madre de cada tejido. Las células madre pueden dividirse sin fecha de caducidad, y las últimas teorías apuntan a que son el origen de gran parte de los
ESPECIAL | AGENCIA SINC
Células de cáncer de mama, un tumor muy frecuente que no se incluye en el estudio. tumores. Esta hipótesis no se ha confirmado y, a pesar de ello, la asumieron. Después, enfrentaron los datos, suponiendo que a mayor número de divisiones, más probable es desarrollar un cáncer. Y así sucedía, en general. El de colon es más frecuente que el de intestino delgado porque sus células madre se dividen a mayor velocidad. De ese análisis concluyeron que el 65 por ciento de las diferencias que presentan los tejidos en la aparición de tumores se deben simplemente a los fallos acumulados por la división de las células. Contra ellos, poco se puede hacer. Ahí introdujeron la aleatoriedad: que esos fallos tengan lugar en regiones importantes es una cuestión de azar, de mala suerte.
A continuación, clasificaron los 31 tipos de tumores estudiados. Aquellos que seguían fielmente la relación parecían depender estrictamente del azar, y los que se desviaban de esa línea seguramente dependían también de algún tóxico ambiental que aumentaba la frecuencia esperada. Entre ellos se situaban los tumores de pulmón provocados por el tabaco, o los de colon por una dieta indebida. Críticas, debilidades y fortalezas «El trabajo formaliza una hipótesis muy plausible, pero si tenemos en cuenta el diseño, las cifras que dan son muy cuestionables», asegura Esteve Fernández, jefe de la Unidad de Control del Tabaquismo en el Instituto Catalán de Oncología,
que emitió una nota aclaratoria. De opinión parecida es Enrique Vidal, bioinformático en el Programa de Epigenética y Biología del Cáncer del Idibell, en Barcelona, para quien «la evidencia no parece suficiente como para establecer las conclusiones que proponen, y menos aún las interpretaciones posteriores». El trabajo de Tomasetti y Vogelstein contiene lagunas. Lo primero que cabe decir es que se trata de un estudio de los llamados ecológicos, aquellos que en una clasificación de fiabilidad ocuparían la última posición: sirven para formular hipótesis, pero no para confirmarlas. Dicho esto, ahora vamos a los (cruciales) detalles.
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REVIST A REVISTA · Las conclusiones no son aplicables a la realidad El trabajo cifra en un 65 por ciento la importancia del azar para explicar la diferente aparición de tumores en unos tejidos u otros. Pero esto no significa, ni mucho menos, que dos terceras partes de los tumores en la vida real se deban al azar. En el estudio «a cada tipo de tumor se le da el mismo peso», certifican tanto Fernández como Vidal. La realidad es diferente: algunos de los tumores más dependientes del entorno, como los de pulmón o colon, son miles de veces más frecuentes que otros más independientes, como algunos de los huesos. Si se tuviera en cuenta ese aspecto, el porcentaje debido al azar se reduciría. Sólo el tabaco aumenta unas 20 veces el riesgo de cáncer de pulmón, que es el que más muertes provoca en el mundo. · El procedimiento es cuestionable Está basado en estimaciones sobre la división de las células, y la naturaleza de los cálculos hace que sean imprecisos, explican los críticos en Science. Y, como prueba, dos conclusiones dudosas: se considera que el cáncer de esófago y el melanoma son independientes del entorno. Si bien hay sospechas fundadas de que numerosos factores ambientales influyen en el primero, éstas son definitivas en el caso del segundo, donde la exposición solar es un factor de riesgo de primera magnitud. · No se incluyen algunos de los tumores más frecuentes Los tipos de tumores incluidos en el estudio sólo
suman el 34 por ciento de todos los casos que se dan en Estados Unidos. Faltan algunos muy frecuentes como los de próstata, mama, estómago o cuello de útero, estos tres últimos con claras influencias ambientales. »Especialmente el de mama se ha vinculado a una dieta rica en grasas, al alcohol, al sedentarismo y a la toma de anticonceptivos hormonales», comenta Fernández. Todos ellos son factores claramente modificables. · Es posible que exista un misterioso factor X Dos investigadores publicaron en el periódico británico The Guardian un artículo muy crítico con el trabajo y con los medios que lo recogieron. Entre sus denuncias estaba el hecho de que el estudio es incapaz de identificar cualquier factor que actúe de forma constante en todos los tejidos, ‘el misterioso factor X’. Por ejemplo, en el caso de que un tóxico aumentara la probabilidad de cáncer en todos los órganos, el estudio no lo apreciaría, porque sólo es capaz de detectar aquello que es diferente entre unos tejidos y otros. Es difícil que exista un tóxico así, pero podría haber características genéticas que protejan o que aumenten uniformemente el riesgo de cáncer. Por ejemplo, aquellas que afecten al sistema inmunitario de vigilancia o a la maquinaria celular de reparación de errores. «Esto se viene buscando desde hace muchos años, aunque todavía con escaso éxito», asegura Fernández, quien añade que «este estudio no debería desalentar nuevas investigaciones». Para Fernández, además, «el concepto de suerte no es apropiado. La naturaleza es la que es, y sus consecuencias dependen del entorno». · Las muertes por cáncer sí se pueden prevenir
En palabras de Christopher Wild, director de la IARC, «aunque pueda haber un elemento de azar, concluir que la mala suerte es la mayor causa de cáncer sería engañoso y podría disminuir los esfuerzos que se hacen para identificar sus causas y prevenirlas». También señala que los datos del estudio son sólo de pacientes en Estados Unidos y, según ellos, el cáncer de esófago no tendría ningún factor de riesgo importante aparte del propio azar -algo ya de por sí muy discutible–, pero eso no parece ser cierto si miramos los números de África: este tumor es muy común en el este del continente, pero tremendamente raro en el oeste. Es decir, algo está sucediendo a la derecha del mapa que aumenta el riesgo. Y eso debe investigarse. Sobre este punto inciden también los autores de las seis cartas de Science. En las poblaciones emigrantes, la mayoría de los tumores cambian de frecuencia a medida que se habitúan a la nueva zona de residencia. Eso le concede un gran papel al ambiente y hace necesario incluir datos de otros países. La propia IARC sostiene que, aparte del cinco al diez por ciento de tumores que se consideran heredables, una tercera parte podrían evitarse eliminando los riesgos que ya se conocen, especialmente el tabaco y la obesidad. Sólo eso nos libraría hasta de la mitad de las muertes por cáncer. · En el fondo es una cuestión de suerte, ¿pero nada más?
Eso no se puede negar. Aunque conociéramos todos los factores de riesgo y, como inmersos en una burbuja utópica, los evitáramos por completo, seguiría habiendo cáncer. Las células se dividen y eso no se puede impedir. Es justo lo que afir-
ma el artículo: que una parte importante de los tumores se deben simplemente a ese proceso de división. Lo dice Joan Massagué: «Mientras haya vida, habrá cáncer, es un precio que pagamos por estar vivos». Incluso la suerte parece jugar un papel en aquellos que más se exponen al riesgo. No todos los fumadores desarrollan un tumor de pulmón, y no parece haber una fuerza genética de tal potencia que sea capaz de inmunizar por completo a los afortunados. Pero piense en una primitiva macabra, en la que acertar los seis números implicara un cáncer. Ahora, le dejan ver dos de los números ‘ganadores’ de tan desafortunado premio. Sólo son dos; los otros cuatro seguirán en manos del azar. Aun así, ¿los marcaría? Los autores de la «mala suerte» se defienden A las dos semanas de su publicación, Science redactó una nota en la que se reflexionaba sobre cómo habían difundido el trabajo y
el papel de la prensa. Esta semana, además de seis cartas críticas de científicos, la revista publica una respuesta de los propios autores, que agradecen el debate generado. Aunque no contestan a algunas de las críticas y reconocen o t r a s c o m o ciertas, defienden con fiereza su trabajo. Primero, porque sus datos s i r v e n para la población de Estados Unidos, en la que se basó el estudio. Además porque, en su opinión, aunque se incluyeran más tipos de tumores las cifras no variarían en exceso. También consideran robusto su método de cálculo y recuerdan que sus cifras sobre el porcentaje de tumores que se pueden prevenir no están lejos de las que sostienen la mayoría de organizaciones contra el cáncer. Por último, defienden la expresión «mala suerte», por una razón psicológica: «Nuestro trabajo tiene un mensaje diferente al de las críticas que está recibiendo, por ejemplo, para los padres de niños con cáncer que pueden sentirse culpables por no haber evitado un cierto estilo de vida o entorno, y que por tanto creen que pueden haber causado la enfermedad». Y añaden: «Somos conscientes de la culpa injustificada que sienten muchos pacientes y sus familias hacia tumores que estaban más allá de su control». | Agencia SINC
«A las dos semanas de su publicación, Science redactó una nota en la que se reflexionaba sobre cómo habían difundido el trabajo y el papel de la prensa. Esta semana, además de seis cartas críticas de científicos, la revista publica una respuesta de los propios autores, que agradecen el debate generado».
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«El grupo de expertos al que pertenece Rafael Navarro, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM, encontró que Marte tiene una cantidad base de metano en su atmósfera pero que ésta aumenta drásticamente en ciertos periodos...»
DE PORTADA
Un mexicano en Marte
ESPECIAL | IMAGEN TOMADA DE INTERNET
«Una abeja «sabe» perfectamente desde que emerge como adulto qué debe hacer. ¿Cómo sabe algo al nacer? Eso es una de las estrategias naturales a la que me refiero...»
Inteligencia animal PÁGINA 1
Ejemplifico tres casos: medusa marina, abeja y chimpancé. La medusa es un animal con una organización corporal en extremo sencilla morfológicamente hablando. Sus requerimientos para subsistir son los mismos que de cualquier otro animal pero los obtiene, desde su origen evolutivo, de una manera muy sencilla y que le ha sido muy favorable hasta el día de hoy, flotando. Mientras flota se deja llevar por las corrientes marinas, atrapa a pequeñísimos animales (zooplancton) que chocan contra sus tentáculos y se los lleva a su boca y ya. Ejemplifico con comida porque es lo que nos mueve a todos los animales. Realmente no se necesita de mucho cerebro para vivir flotando en el océano. Pero cuando hay que buscar la comida activamente, ahí sí hay que «razonar». Las abejas buscan activamente la comida y la encuentran, son muy inteligentes podríamos pensar. Aquí hay algo muy importante que debemos saber: la naturaleza ha echado mano para en diferentes vías mantener a las especies, y en el tema de la inteligencia también. Una abeja «sabe» perfectamente desde que emerge como adulto qué debe hacer. ¿Cómo sabe algo al nacer? Eso es una de las estrategias naturales a la que me refiero, hay información genética que marca patrones de conduc-
ta ya establecidos desde el nacimiento. Otro ejemplo más evidente es que las arañas desde que nacen saben tejer una telaraña perfecta. ¿Cómo funciona esta «inteligencia genética»? Es tema para otro artículo pero, se relaciona mucho con lo que llamamos instinto, que los vertebrados también lo poseemos. Y en el chimpancé, debido a sus hábitos de vida y los sentidos que utiliza para hacerse en la naturaleza, su sistema nervioso central ha desarrollado las partes anatómicas necesarias y la integración funcional de estas distintas partes evocan las conductas, actitudes y actividades indispensables para sobrevivir; su razonamiento, su inteligencia. Finalmente, el hecho de que algunas conductas de animales nos parezcan «humanas» es debido a dos cosas, una: qué tan biológicamente estemos emparentados. Encontramos más similitud en nosotros con los gatos, puesto que somos mamíferos, que con las tortugas que son de otro tipo de vertebrados y dos: aparte de la cercanía biológica, si el medio en el cual evolutivamente nos desarrollamos fue similar. Entonces, no hablamos de animales más y menos inteligentes, hablamos de una inteligencia diversa en el reino animal, eso sí, todos los animales somos propensos al dolor, al estrés y la angustia de igual forma.
ESPECIAL | NASA | TOMADA DE INTERNET
El equipo científico del robot Curiosity de la NASA, que explora el suelo de Marte, halló emanaciones de gas metano en la superficie marciana, lo que sugiere que el planeta podría tener procesos geológicos o químicos hasta hoy desconocidos. El grupo de expertos al que pertenece Rafael Navarro, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM, encontró que Marte tiene una cantidad base de metano en su atmósfera pero que ésta aumenta drásticamente en ciertos periodos, lo que indica que cuenta con un proceso intermitente de liberación de gas a la atmósfera. Navarro González es el único latinoamericano del grupo y quien colaboró en el diseño del laboratorio Sample Analysis at Mars (SAM), que el robot explorador Curiosity lleva en su interior. Fue precisamente mediante el SAM que, en mediciones efectuadas a lo largo de 20 meses, se detectaron los niveles fluctuantes de metano en la atmósfera del Planeta Rojo. En la Tierra, cerca del 90 por ciento del gas metano de la atmósfera proviene de los seres vivos, en particular de un grupo de microorganis-
mos conocidos como metanógenos. Muchos de estos son anaerobios, es decir que no requieren de oxígeno, así que es posible encontrarlos en cavernas cerradas o enterrados. Según Navarro, en el caso de Marte, aunque el hidrocarburo podría provenir de la actividad de algún ser vivo, existen otras fuentes de generación, como la actividad volcánica. También es posible que reacciones químicas en el subsuelo propicien su producción y que aquél quede atrapado en grietas o cavernas hasta que algún acontecimiento súbito, como un sismo, le permita escapar, explica el astrobiólogo mexicano. Sin embargo, hasta ahora se cree que Marte no tiene actividad tectónica, por lo que la ocurrencia de temblores y actividad volcánica estarían descartadas. De ahí la importancia del descubrimiento del equipo científico del Mars Science Laboratory (MSL) o Curiosity de la NASA, que pareciera indicar que Marte podría ser más activo de lo que se creía. Por ello, la siguiente misión que la NASA enviará, llamada Insight, llevará consigo un sismógrafo. El lan-
zamiento está programado para 2016. La misión Insight es una sonda gemela de Phoenix, que amartizó en 2008 en uno de los polos de Marte con el propósito de estudiar la geología y el clima del planeta. Entre otras cosas, la sonda Phoenix descubrió agua en forma de hielo. Navarro comenta que también se buscan rutas para que Curiosity o su sucesor –que se enviará a Marte en 2020 y que hasta ahora recibe el nombre de Mars 2020 Rover– pueda determinar mediante experimentos químicos si la actividad biológica es el origen del metano en ese planeta. Por ahora, reconoce, es difícil determinar el origen del gas, pero afirma la importancia del descubrimiento porque podría ser la prueba de que Marte es mucho más activo de lo que se creía, sea en términos químicos, geológicos o biológicos. La investigación, de la que Navarro es uno de los autores principales, se publicó en días pasados en la revista Science, con el título «Mars methane detection and variability at Gale crater», en http://www.sciencemag.org/content/ 347/6220/415.short. | APRO
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El astrónomo Giovanni Cassini descubrió varios satélites de Saturno y la división principal en el sistema de anillos que rodea al planeta, así que fue obvio darle el nombre al orbitador que desde el 1º de julio de 2004 estudia a Saturno.
La mejor foto de Titán en el mejor momento Cony González Por si los lectores no se han dado cuenta, a mí me fascina seguir las noticias de las misiones espaciales, todas, pero una en particular es mi favorita: la misión CassiniHuygens, que estudia al planeta Saturno y se programó que estuviera mandando información durante tres años, pero ha sido tan exitosa y sigue en tan buen estado, que lleva ya casi once años de trabajo. El astrónomo Giovanni Cassini descubrió varios satélites de Saturno y la división principal en el sistema de anillos que rodea al planeta, así que fue obvio darle el nombre al orbitador que desde el 1º de julio de 2004 estudia a Saturno. Coincidencia: cuando la nave llegó a su destino para situarse en órbita, lo hizo entrando por la división de los anillos (la División de Cassini). El astrónomo Christian Huygens descubrió el 25 de marzo de 1655 al mayor y más interesante de los satélites de Saturno: Titán, así que le honró nombrando a una pequeña sonda que saldría del orbitador Cassini rumbo al satélite, se posaría en él y enviaría sólo 40 minutos de información antes de quedar sin energía, aunque el orbitador seguiría estudiando también a Titán. Titán es el segundo satélite más grande de todo el Sistema Solar (con un diámetro de 5150 kilómetros), después de Ganímedes (satélite de Júpiter de 5268 kilómetros). Fue el astrónomo catalán Josep Comas i Solà el que sugirió por primera vez que podría poseer una atmósfera, y efectivamente, se ha comprobado que la tiene, aunque está compuesta de nitrógeno y varios hidrocarburos. Incluso presenta viento y se ha visto llover sobre el satélite. La presencia de nubes es común. Su superficie fue una intriga y fue la sonda Huygens
decía que si Titán tuviera lagos, ese reflejo se vería desde los grandes telescopios de la Tierra, aunque quizá las nubes o la coincidencia de ángulos no lo habían permitido. No sé si les impactó la imagen tanto como a mí, aunque
espero que sí y es importante valorar a esta incansable misión que estudia y estudia a cada paso cada uno de los cuerpos que están atados a la gravedad de Saturno. ¿Qué sorpresas nos deparará?
ESPECIAL | FACILITADA POR LA AUTORA
la que desentrañó el misterio de su era dura o suave. La noticia de ese día decía «crash» o «splash», haciendo alusión al sonido que mostraría el contacto de la sonda con la superficie. La respuesta fue «splash», pues se trata de un sustrato suave que muestra dunas ocasionales y que se corrobora por la ausencia de cráteres de impacto. También se han observado deltas, como los que se forman en la Tierra en la desembocadura de los ríos. Desde el primer sobrevuelo de la Cassini sobre Titán se observaron crio volcanes, que en lugar de lava (como en la Tierra) o de azufre (como en Io, el satélite de Júpiter), se formaron por emanaciones de elementos volátiles como metano, agua y otros hidrocarburos. Lo que hay que resaltar para la nota de hoy es que –aparte de la Tierra– es el segundo sitio en el Sistema Solar que posee cuerpos de líquidos estables en la superficie, o sea que tiene lagos. Las imágenes que a lo largo de estos años hemos observado de este interesante satélite nos han permitido ver
líneas de costa que sufren de vez en vez cambios que pueden ser por mayor o menor aporte de líquido. Allá se presenta un «ciclo de los hidrocarburos», similar al ciclo del agua de la Tierra. Sus patrones climáticos también son estacionales. La nota de hoy es para resaltar una notable coincidencia que se dio entre tres cuerpos: el Sol, Titán y Cassini, y que se muestra en la foto que acompaña a esta nota, y aunque la mayoría de los lectores (y/o los editores) no la vean con ojos de sorpresa, realmente lo es. ¿Qué es lo que brilla tan notablemente en Titán?, uno de los puntos brillosos fue tan notable que saturó (deslumbró por decir algo) la cámara de la Cassini. El otro punto es más tenue pero igual de sorprendente. La imagen fue tomada a pesar que había nubes, así que tuvieron que usar un filtro que permitiera fotografiar en infrarrojo. Se trata del reflejo del Sol sobre los lagos de hidrocarburos de Titán, como si fuera un espejo. Me comenta Cuauhtémoc Sarabia que desde hace tiempo en la Tierra se
NASA, ESA, AND THE HUBBLE HERITAGE TEAM (STSCI/AURA)
En la imagen se observa el tránsito de los satélites Io, Europa y Calisto junto a la sombra que estos dos últimos proyectan sobre la superficie bandeada del planeta.
Sombras de lunas en Júpiter detecta el Hubble El telescopio espacial Hubble de la NASA ha detectado un suceso astronómico poco frecuente: el paso de tres de las mayores lunas de Júpiter por delante de este gigantesco planeta gaseoso. En la imagen se observa el tránsito de los satélites Io, Europa y Calisto junto a la sombra que estos dos últimos proyectan sobre la superficie bandeada del planeta. Estos satélites galileanos, llamados así por el científico Galileo Galilei que los descubrió en el siglo XVII, orbitan alrededor de Júpiter en periodos que oscilan entre dos y 17 días. Es habitual verlos por separado y proyectar sombras sobre las nubes. Sin embargo, observar tres lunas pasando por la misma cara de Júpiter al mismo tiempo es muy raro, sólo ocurre una o dos veces cada década. | Agencia SINC
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FRONTERAS
«Siendo nuestra vida tan dependiente de las plantas, como alimento, material de construcción y hasta fuente de energía, nos ha preocupado siempre que el crecimiento vegetal está limitado».
Escasez en medio de la abundancia
TOMADA DE INTERNET
Diferencias genómicas en el desarrollo fetal del cerebro masculino y femenino El desarrollo cerebral prenatal es el periodo más rápido de producción de neuronas en el sistema nervioso central y cada vez más la literatura científica apunta que muchos trastornos neuropsiquiátricos como la esquizofrenia o el autismo- tienen un considerable componente de desarrollo neurológico. Un estudio publicado en la revista Genome Research ha examinado los cambios en la forma en la que los genes se regulan durante el desarrollo del cerebro humano. Entre los resultados, el equipo de investigadores encontró diferencias entre los cerebros masculinos y femeninos en un proceso llamado metilación del ADN (una modificación química de una de las cuatro bases que componen nuestro código genético). Según los autores, todos ellos de la Escuela de Medicina de la Universidad de Exeter y el Kings College de Londres (ambos en Reino Unido), estas diferencias podrían contribuir a las variaciones sexuales en el comportamiento, la función cerebral y la enfermedad. El trabajo se centra en los «interruptores» moleculares que regulan la forma en la que los genes se activan sin cambiar el modelo de ADN subyacente. Estos procesos, conocidos como epigenéticos, modulan cómo se desarrollan diferentes tipos de tejidos y células, y ayudan a diferenciar las células del cerebro de las de otras partes del cuerpo. «Nuestro interés en las diferencias sexuales se PÁGINA 7
Cuauhtémoc Sarabia «¿Me preguntas por qué compro arroz y flores? Compro arroz para vivir y flores para tener algo por qué vivir» - K’ung-fu-tzu (Confucio) La vida abunda en el planeta Tierra. Aún con nuestros limitados sentidos, podemos maravillarnos de la diversidad de seres que comparten con nosotros este maravilloso fenómeno vital. Cuando salimos de estas jaulas que son las ciudades, podemos disfrutar de la vegetación (aunque sea desde la carretera). Las plantas verdes nos reconfortan, tal vez como una reminiscencia de nuestra naturaleza de primates arborícolas. Siendo nuestra vida tan dependiente de las plantas, como alimento, material de construcción y hasta fuente de energía, nos ha preocupado siempre que el crecimiento vegetal está limitado. Algunos factores obvios son el agua y la luz solar. Aunque el bióxido de carbono tiene baja concentración en la atmósfera (0.04 por ciento), las plantas lo aprovechan muy bien para fabricar todos los compuestos orgánicos gracias al proceso de fotosíntesis. El nitrógeno (N) indispensable para la fabricación de proteínas y muchos otros compuestos vitales, presenta el problema contrario: es abundante en el aire (79 por ciento) pero muy difícil de aprovechar desde ese medio gaseoso. Los átomos de nitrógeno se combinan con otros elementos por medio de tres ligaduras (valencias). Cuando se unen dos átomos de nitrógeno para formar la molécula N 2 (como en la atmósfera) la unión es tan fuerte, que se comporta casi como un gas inerte. Para romper ese enlace se necesita aplicar una gran cantidad de energía. En la naturaleza algunos organismos pueden
ESPECIAL | CORTESÍA DEL AUTOR
«Los átomos de nitrógeno se combinan con otros elementos por medio de tres ligaduras (valencias). Cuando se unen dos átomos de nitrógeno para formar la molécula N2 (como en la atmósfera) la unión es tan fuerte, que se comporta casi como un gas inerte».
fijar el nitrógeno atmosférico, las cianobacterias que colorean de verde a las aguas estancadas o las bacterias del género Rhizobium que se asocian a las raíces de las leguminosas, utilizan enzimas llamadas nitrogenasas como catalizador y como fuente de energía el compuesto llamado Adenosin trifosfato (ATP), que es como la llave maestra en muchos procesos celulares. En el suelo hay un equilibrio entre el nitrógeno que fijan las bacterias de la atmósfera y el que se pierde por acción de otro tipo de bacterias llamadas des-nitrificantes.
Dicen los agrónomos que las plantas siempre están hambrientas de nitrógeno y éste es generalmente el nutriente que limita su desarrollo. Desde la invención de la agricultura el rendimiento de los cultivos fue relativamente pobre. El agregado de estiércol al suelo solucionó poco el problema, contiene baja concentración de nitrógeno (2-4 por ciento) y de éste, menos de la mitad está realmente disponible. Si pensamos en el proceso de generación del estiércol, nos daremos cuenta que la limitación es siempre la capacidad de las bac-
terias del suelo para fijar nitrógeno. A principios del siglo XX los químicos alemanes Fritz Haber y Carl Bosch descubrieron el proceso industrial, utilizado hasta el presente, para fabricar amoníaco (NH 3), haciendo reaccionar nitrógeno atmosférico e hidrógeno (obtenido del gas natural) en reactores con catalizador de hierro, a muy alta presión y temperatura. Este proceso, energéticamente muy demandante, es la base de la producción de fertilizantes nitrogenados. Se considera que si no se utilizara este proceso, se requeriría cuatro veces más superficie de cultivo para alimentar a la población. Se dice también que el proceso Haber fue el detonador del crecimiento de la población mundial. Los biólogos y los químicos han buscado con afán un proceso más económico para fijar nitrógeno. Recientemente se publicó el trabajo de investigadores de la Universidad Northwestern (Illinois, Estados Unidos); inventaron un material muy poroso que contiene los mismos elementos presentes en las enzimas nitrogenasas: fierro, molibdeno y azufre. Cuando se ilumina con luz solar este material llamado Chalcogel, cataliza la síntesis de amoníaco a baja temperatura y presión. Aunque esta investigación está apenas en sus inicios, el logro es muy importante, pues es indispensable encontrar procesos para garantizar la alimentación de la población mundial, actualmente en etapa de crecimiento explosivo. Desde luego que habrá quien defienda los cultivos «orgánicos» y diga que los fertilizantes son venenos, pero es necesario hacer cálculos para saber si con ese idealismo no se está condenando al mundo a la hambruna.
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FRONTERAS
«La corteza auditiva del cerebro, área dedicada a escuchar, procesa elementos musicales básicos como la frecuencia de una nota y el volumen...»
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Música, comunicación emocional Tania Hernández Tafolla Mientras disfrutamos de una pieza musical diversos procesos mentales son involucrados, lo que nos hace experimentar determinadas sensaciones. La música es un medio de expresión que permite la percepción emocional. Rituales musicales de popularidad, como los conciertos o «Las mañanitas» en los cumpleaños, sugieren que la música otorga cohesión social mediante la creación de conexiones empáticas entre los miembros de un grupo, facilitando las interacciones físicas. Se ha demostrado que lo que sentimos al escuchar un fragmento musical es bastante similar a lo que todos los demás en la habitación están experimentando. Indicando que las canciones no sólo facilitan la unión física, sino también emocional. Incluso actúan a nivel individual, manipulando el humor y la psicología humana de manera más eficiente que las palabras.
En busca del placer musical evocado, científicos escanearon cerebros de músicos que experimentaban escalofríos de euforia mientras escuchaban música, y encontraron que esta activaba algunos de los mismos sistemas de recompensa estimulados por la comida, el sexo y drogas adictivas. Otros son los sistemas cere-
brales que incorporan las melodías, tal vez principalmente aquellos que rigen las emociones. Sobre la influencia musical en el estado de ánimo se han elaborado proyectos de investigación, en los que se
corrobora la relación música-emoción. Se demostró, mediante la técnica de tomografía por emisión de positrones, que áreas encargadas de procesar emociones son activadas cuando el cerebro procesa sensaciones relacionadas con la música. La parte del hemisferio derecho del área orbitofrontal y parte del cuerpo calloso respondieron a acordes consonantes, y acordes disonantes activaron la p a r t e derecha de la circunvolución del hipocampo. Cada uno de e s t o s sistemas es dedicado a un tipo diferente de emoción. La corteza auditiva del cerebro, área dedicada a escuchar, procesa elementos musicales básicos como la frecuencia de una nota y el volumen. La armonía, patrón musical complejo, se
procesa en áreas secundarias vecinas. También regiones cerebrales análogas a las involucradas en la comprensión y producción del lenguaje son excitadas al escuchar música. Con esto se propone que la composición musical pudo surgir de la evolución de mecanismos para la organización y comprensión de la gramática. Estudios muestran que cuando gente escucha música, regiones del cerebro encargadas de la movilidad se activan, probablemente con el propósito de procesar ritmo. Esto incluye áreas premotoras, las cuales preparan a la persona para la acción, y el cerebelo, que coordina el movimiento físico. Expertos en el tema aseguran que el lenguaje musical logra trascender fundamentales barreras de interacción, y que como tal, la música puede constituir una forma única de conexión. En lugar de facilitar el diálogo semántico facilita uno sensitivo. La humanidad ha estado acompañada del ritmo sonoro fruto de su ingenio. La música pone en evidencia el enlace cultural en una civilización, haciendo referencia a un importante medio de comunicación en la vida, fortaleciendo conexiones subyacentes a su formación social, basado en la transmisión emocional.
«En busca del placer musical evocado, científicos escanearon cerebros de músicos que experimentaban escalofríos de euforia mientras escuchaban música, y encontraron que esta activaba algunos de los mismos sistemas de recompensa estimulados por la comida, el sexo y drogas adictivas...»
debe en parte a la existencia de desigualdades en las tasas de muchos trastornos psiquiátricos entre hombres y mujeres. Por ejemplo, el autismo es más frecuente en hombres, pero la depresión es más común en mujeres», explica a Sinc Jonathan Mill, autor principal de la investigación. Por su parte, Helen Spiers, primera autora del estudio e investigadora en el King College de Londres, subraya la importancia del hallazgo: «Hombres y mujeres muestran diferencias en la susceptibilidad a algunas enfermedades neurológicas. Comprender las diferencias sexuales en el desarrollo del cerebro puede ayudarnos a entender los orígenes de estas variaciones». Plasticidad dramática del cerebro Los investigadores midieron los patrones genómicos de la metilación del ADN en cerca de 200 muestras, abarcando desde 23 hasta 184 días después de la concepción. Así, encontraron cambios significativos en la metilación del ADN a través del desarrollo del cerebro en más de un siete por ciento de los 400 mil sitios genómicos evaluados. «El periodo prenatal es un momento de gran plasticidad, cuando el cerebro está colocando las estructuras que controlan la función neurobiológica. Si podemos entender los patrones ‘normales’ de desarrollo del cerebro, nos proveerá información sobre las vías involucradas en estos trastornos», concluye Mill. | Agencia SINC
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8 | 10 DE FEBRERO DE 2 015 | C I E N C I A R I O | CAMBIO DE MICHOACÁN
De las más de cuatro mil especies de plantas leñosas que hay en México, se conoce la anatomía de no más de 400, asegura experta en botánica agronómica
Plantas leñosas y manejo forestal Noemí Rodríguez González Los estudios para describir el crecimiento secundario – factor que hace referencia al incremento en el diámetro o grosor del tallo, ramas y raíces– de las plantas leñosas se pueden realizar a diferentes niveles, entre ellos el estudio de sus tejidos, en específico del cámbium vascular y uno de sus derivados: la madera. Si bien los estudios del cámbium vascular permiten entender cuánto y cómo crecen las plantas leñosas, estimar su edad y relacionar sus ciclos con los factores climáticos, quizá lo más relevante, en palabras de la doctora Teresa Terrazas Salgado, del Instituto de Biología de la UNAM, es que «dichos estudios nos dan una idea de cómo mantener la biodiversidad de los bosques». En nuestro país estos estudios son pocos y se han enfocado en especies de importancia comercial como son algunas coníferas, principalmente del género pino y de árboles de las zonas tropicales como Aphananthe monoica (conocido con el nombre de chilesmin, cuachichile, cuerillo, pipín, tomatillo o varilla) y Pleuranthodendron lindenii (también llamado golondrina, pochitaquillo, polocastle, palo de maíz, maicillo, cachóngara y catarrita). En todas las plantas el tallo presenta un crecimiento primario que consiste en el aumento de altura o longitud, y sólo en algunas plantas, como es el caso de las especies leñosas, se da un crecimiento secundario o en grosor. Las plantas leñosas, que son las que tienen madera en el tallo, experimentan procesos de crecimiento periódicos, los cuales se producen en los meristemos laterales, regiones donde se generan nuevas células durante toda la vida de la planta; una de estas regiones es el cámbium vascular.
Algunas de estas marcas se dejan durante dos años y posteriormente se toman más muestras, las cuales son analizadas en el microscopio de luz, lo que permite ver cuánto tejido se formó y de qué tipo de células se trata. Lo que los investigadores buscan son las marcas de crecimiento conocidas como anillos de crecimiento, que pueden o no corresponder a una marca por año. Esto es necesario para entender la relación entre el ambiente y el crecimiento de las diferentes especies, y que ésta sea una de las variables para sugerir los ciclos en los que se deben cortar los árboles y conocer el tiempo que tardan en recuperarse los bosques. Anatomía de la madera ESPECIAL | TOMADA DE INTERNET
«En nuestro país estos estudios son pocos y se han enfocado en especies de importancia comercial como son algunas coníferas, principalmente del género pino y de árboles de las zonas tropicales como Aphananthe monoica» El crecimiento secundario –crecimiento diametral o en grosor– comienza con la diferenciación del cámbium vascular; las células del cámbium reciben el nombre de células iniciales, ya que a partir de ellas se forman células diferenciadas y especializadas que darán lugar al tejido responsable del transporte de agua (xilema secundario o madera) y al tejido responsable de la movilización de azúcares y otros productos de las hojas a las raíces (floema secundario). Para determinar el crecimiento de una planta o de un árbol, los investigadores acuden a una comunidad vegetal y seleccionan árboles de diferentes tamaños con el fin de marcar con un
bisturí el cámbium vascular. Después asisten periódicamente a volver a muestrear, y cuando no se tiene ninguna información acerca del crecimiento de una especie, la investigadora Terrazas va al campo a tomar muestras del tejido de la planta una o más veces al mes durante un año, esto con el fin de entender cuándo se activa el cámbium vascular y cuándo entra en reposo, cuáles fueron sus derivados a lo largo de un ciclo y cómo se relacionan estos con las condiciones ambientales (temperatura, precipitación y la humedad de la superficie en la que vive la planta) y la fenología de la especie (crecimiento vegetativo, floración y fructificación).
Los estudios anatómicos de la madera se realizan a través de la microscopía de luz. En el paso inicial se toman muestras de las especies que ya han sido determinadas por los taxónomos, y el trabajo en el laboratorio de Terrazas Salgado consiste en hacer cortes de las muestras, describirlas y compararlas, esto con el fin de encontrar los atributos, desde el punto de vista anatómico, que le permitan a alguien no especializado identificarlas. Los trabajos anatómicos parecen tradicionales, pero en países con gran diversidad como México son necesarios, ya que los especialistas carecen de información básica. «De las más de cuatro mil especies de plantas leñosas que hay en México, se conoce la anatomía de no más de 400 especies», dijo la también integrante de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC).
En este sentido, los estudios de la anatomía de la madera se han centrado en especies de importancia comercial; es decir, árboles, pero los arbustos o árboles pequeños del sotobosque – área de un bosque que crece más cerca del suelo– o de los matorrales han sido poco estudiados; por lo tanto, no se puede prever el impacto en el crecimiento de estas especies leñosas si hay un cambio, por ejemplo, en sus zonas de distribución. Los estudios de variación de la madera entre individuos de diferentes especies son importantes para entender cómo se modifica ésta a lo largo de gradientes -variables ambientales relacionadas con la latitud o la altitud- o en ambientes contrastantes o muy homogéneos. Por ejemplo, la madera de Buddleja cordata o tepozán cambia de tamaño y porosidad a lo largo del gradiente latitudinal que va de Chihuahua a Chiapas, y por ello, si se propone a esta especie para reforestación, debe ser con material propio de cada región. En el artículo «Variación anatómica en la madera de Quercus obtusata (Fagaceae)», en el que Teresa Terrazas participó, se concluye que ya sea para hacer recomendaciones del uso de la madera de Quercus obtusata –una de las especies de encino con mayor distribución en nuestro país– o para establecer estrategias de reforestación, se debe tomar en cuenta la procedencia microclimática de las poblaciones de cada especie. Lo anterior de acuerdo con diversos artículos, incluido el ya mencionado, indica que los estudios de variación anatómica de la madera en especies de importancia económica, proveen información que puede ser utilizada como un registro de las condiciones ambientales de las plantas leñosas, y al mismo tiempo, son la base para el manejo adecuado y a nivel regional de los recursos forestales. Tomado de la Agencia de Noticias de la Academia Mexicana de Ciencias, con autorizacioón de los editores.