SUPLEMENTO DE CAMBIO DE MICHOACÁN CAMBIO DE MICHOACÁN | C I E N C I A R I O | 21 DE ABRIL 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 21 DE ABRIL DE 2015 NÚMERO 576 APARECE LOS MARTES www.cambiodemichoacan.com.mx
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A estas alturas de la primavera y en el verano aumentan las enfermedades gastrointestinales. Primero debemos ubicar a dos tipos de padecimientos diferentes causados por el calor, los de origen fisiológico y los de origen infeccioso.
El calor y sus complicaciones David Tafolla Venegas Estamos ya sintiendo los estragos del calor sobre nuestras vidas, y digo eso porque cuando saludo a alguien con el típico «¿Cómo estás?», la respuesta generalizada varía entre «pues aquí soportando el calor» y «sufriendo de calor». Además, a estas respuestas al saludo, debo abonar algunas más que aún no son tan generalizadas como «con dolor de estómago» y en algunos casos «enfermo del estómago». Ya que a estas alturas de la primavera y en el verano aumentan las enfermedades gastrointestinales, les comparto algunas medidas sencillas de prevención. Primero debemos ubicar a dos tipos de padecimientos diferentes causados por el calor, los de origen fisiológico y los de origen infeccioso. Respecto a los fisiológicos, puede haber problemas cuando se encuentra en lugares con alta humedad en el ambiente, lo que impide una sudoración adecuada, sobre todo las personas de edad mayor, muy infantes y muy obesas que son expuestas a altas temperaturas por periodos prolongados puede ocurrir lo siguiente: Golpe de calor, ocurre cuando la temperatura corporal llega a los 41 grados centígrados; los síntomas son piel seca, pulsos rápidos y fuertes, además de mareos. Agotamiento por calor, ocurre cuando se mantiene en lugares con altas temperaturas; la sintomatología es sudoración profusa, respiración rápida y pulso acelerado y débil. Calambres por calor, este padecimiento acontece cuando se mantiene una rutina de ejercicio en lugares calientes sin la adecuada hidratación; los padecimientos son espasmos musculares intensos. Además
El golpe de calor, ocurre cuando la temperatura corporal llega a los 41 grados centígrados; los síntomas son piel seca, pulsos rápidos y fuertes, además de mareos
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¿UNIVERSO DESACELERADO? PÁGINA 4
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NACIDO EN MAYO
DE MADRES A MAMITAS
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REVIST A REVISTA El 18 de abril de 1955, justo hace 60 años, murió Albert Einstein, el científico más popular del siglo XX. El aniversario coincide este año con el Centenario de su Teoría de la Relatividad, que presentó en 1915 ante la Academia Prusiana de las Ciencias. Tres físicos españoles valoran para Sinc la figura de este genio y su famosa teoría, que cambió para siempre nuestra visión del espacio, el tiempo y el Universo.
Albert Einstein, permanecer con elegancia Enrique Sacristán | Agencia SINC «Es de mal gusto prolongar artificialmente la vida; he hecho mi parte, es hora de irse, Lo haré con elegancia». Con estas palabras, Albert Einstein (Ulm, Alemania,1879-Nueva Jersey, Estados Unidos, 1955) rechazó una nueva cirugía en el hospital de Princeton tras la rotura de aneurisma de aorta abdominal que había sufrido el 16 de abril de 1955. Dos días después murió a la edad de 76 años. De acuerdo con sus deseos y en la intimidad, su cuerpo enseguida fue incinerado y las cenizas arrojadas al Río Delaware. Sólo su cerebro ha permanecido a lo largo de las décadas por la sustracción que hizo el patólogo del hospital durante la autopsia. Confiaba en que algún día la mente del genio de la física pudiera desvelar sus secretos. Pero Einstein dejó su legado como hacen los científicos: publicando sus trabajos. Su annus mirabilis fue 1905, cuando presentó cuatro artículos fundamentales. Uno sobre el efecto fotoeléctrico le valió el Premio Nobel de Física en 1921, otro trataba sobre el movimiento browiano de las partículas –esencial para entender el átomo– y un tercero planteó su famosa fórmula E=mc 2 , indicando que la energía de un cuerpo es igual a su masa por la velocidad de la luz al cuadrado. El cuarto artículo versaba sobre la electrodinámica de cuerpos en movimiento, donde ya establece que la velocidad de la luz es constante y presenta la Teoría de la Relatividad Especial, cuyos cálcu-
los se plantearon en ausencia de fuerzas gravitatorias. Una década más tarde, en 1915, Einstein presentó ante la Academia Prusiana de las Ciencias la Teoría de la Relatividad General, en la que ya tiene en cuenta los efectos de la gravedad. Esta teoría, cuyo centenario celebramos este año, supuso toda una revolución para la ciencia, revelando que el espacio y el tiempo –que no transcurre igual en todas partes– están entrelazados y se pueden deformar. El avance ha deslumbrado desde entonces a los físicos. José Edelstein, Universidad de Santiago de Compostela Hace seis décadas dejó de respirar el físico más brillante de todos los tiempos. Albert Einstein irrumpió en el universo académico a los 26 años de un modo al que incluso le queda corto el adjetivo de sobrehumano. Publicó cuatro trabajos como único autor: sobre la naturaleza de la luz, de las moléculas, de la masa y del tiempo. Cada uno de ellos significó una revolución científica de tal calado que el único corolario razonable habría sido la concesión de cuatro premios Nobel. Sólo lo recibió por su explicación del efecto fotoeléctrico a través de los fotones, hito fundacional de la física cuántica. Cuando parecía imposible superarse, exactamente hace 100 años, Einstein presentó las ecuaciones de la Teoría de la Relatividad General. «Querido Sommerfeld, no te molestes conmigo por responder tu amable e interesante carta recién hoy. Este último mes ha sido uno de los más estimulantes y
agotadores de mi vida, quizá también el más exitoso. No podía pensar en escribir». Esto le escribía a uno de los pioneros de la teoría atómica, Arnold Sommerfeld, el 28 de noviembre de 1915. Tres días antes había presentado su teoría de la gravitación que echaba por tierra aquella que Isaac Newton construyera más de tres siglos antes, y en la que se basaba hasta ese entonces la comprensión del movimiento de los planetas y las estrellas. La gravedad no es más que el efecto que produce la curvatura del espacio y del tiempo. Se desprendían consecuencias drásticas. La luz debía curvarse al pasar cerca de un cuerpo muy masivo, como una estrella. Aprovechando el eclipse total de Sol, del 29 de mayo de 1919, una expedición encabezada por el astrofísico británico Arthur Eddington comprobó que, en efecto, esto ocurría. Einstein se convirtió de inmediato en una suerte de deidad planetaria con sólo 40 años. También se desprende de su teoría que el tiempo no transcurre al mismo ritmo en todos lados: su devenir es más lento cuanto mayor es la gravedad. Esto se pudo demostrar en vida de Einstein, aunque la confirmación definitiva llegó poco después de su muerte. Jamás habría imaginado que pocas décadas más tarde, cientos de millones de personas estarían comprobando a diario ese efecto al utilizar el GPS, cuyo funcionamiento tiene en cuenta la cadencia distinta de nuestros relojes y los que están en los satélites para triangular la posición. En el complejo entramado del universo físico, Eins-
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Einstein, la permanencia de una figura que más allá del ámbito elitista de la investigación, ha alcanzado el espacio de la cultura popular. tein siempre supo a qué tuerca había que darle la vuelta, incluso cuando estuvo equivocado. Dos de sus «errores» han sido la base de la mejor explicación disponible actualmente para la energía oscura –que constituye el 75 por ciento del contenido energético del Universo– y de una de las disciplinas más prometedoras del panorama actual: la computación cuántica. La importancia y belleza de la obra de Einstein no tienen parangón en la historia de la humanidad. Alberto Casas, Instituto de Física Teórica (UAMCSIC)
Albert Einstein ya era un físico mundialmente famoso en 1915, con un historial de éxitos científicos al nivel de los más grandes de la historia. Pero su máxima contribución a la ciencia, la Teoría de la Relatividad General, llegó aquel año después de ocho años de intenso trabajo. Esta teoría supone una perspectiva radicalmente nueva y revolucionaria sobre conceptos que habían parecido inamovibles durante siglos, como el espacio y el tiempo, la masa y la gravedad. Según la Teoría de la Relatividad General, el espacio-tiem-
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po –como un todo– no es algo inerte, inmutable y plano, sino que se asemeja más a un trozo de goma que puede estirarse, contraerse, curvarse y retorcerse. La forma en que lo hace está determinada por lo que hay en él, es decir, materia y energía. Por otro lado, la geometría resultante del espacio-tiempo es la que modifica las trayectorias de los objetos, produciendo la «ilusión» de una fuerza gravitatoria. Todo esto son conceptos revolucionarios. La relatividad general es uno de los dos pilares sobre los que se basa la física moderna, junto a la mecánica cuántica La relatividad general es uno de los dos pilares sobre los que se basa toda la física moderna (el otro es la mecánica cuántica) y supone la teoría más precisa que tenemos para describir la gravitación. Sus predicciones han sido puestas a prueba en numerosísimas ocasiones, siempre exitosamente, y a menudo con un grado de precisión fantástico. Entre ellas se puede mencionar el hecho de que el tiempo transcurre a diferente velocidad según la intensidad del campo gravitatorio, lo que fue utilizado, 80 años después de su formulación, para desarrollar el sistema GPS de geolocalización. Además, la Teoría de la Relatividad General es la base de la cosmología moderna, que conduce a predicciones extraordinarias. Un ejemplo es el hecho de que el Universo tuviera su origen en un Big Bang, un hito intelectual de la ciencia moderna. Es una teoría viva, no sólo porque funciona a las mil maravillas, sino porque no ha sido estudiada en toda su profundidad. Muy posiblemente necesite modificaciones para resultar compatible con la mecánica cuántica, que también es un área de trabajo prioritaria en fí-
«La Teoría de la Relatividad General es la base de la cosmología moderna, que conduce a predicciones extraordinarias. Un ejemplo es el hecho de que el Universo tuviera su origen en un Big Bang, un hito intelectual de la ciencia moderna». sica teórica. En resumen, la Teoría de la Relatividad General es una cumbre del pensamiento humano, de una belleza y precisión sobrecogedoras, y cuyas implicaciones aún no han sido exploradas completamente. Carlos Barceló, Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC) Hace 100 años un físico estaba a punto de revolucionar definitivamente nuestra forma de entender el Universo. Era Albert Einstein, que ya en 1915 destacaba por sus importantísimas contribuciones a la física. Habían pasado diez años desde que propusiera su archifamoso principio de relatividad y la constancia de la velocidad de la luz. La teoría de la luz encajaba perfectamente con esta relatividad especial pero no así la gravedad de Newton. Pero justo hace un siglo, años de titánica lucha por encajar la gravedad con la relatividad llegaban a su fin: las ecuaciones que describían la nueva gravitación, la relatividad general. «La detección de las ondas gravitatorias constituye uno de los retos científicos actuales más importantes» No es difícil argumentar que la relatividad general es la
obra cumbre de Einstein y una de las obras cumbre de la ciencia del siglo XX. De hecho, es la que ha hecho posible que podamos reflexionar de forma científica sobre el Universo como un gran teatro autocontenido donde todo sucede. La Teoría de la Relatividad General que hoy utilizamos es la misma propuesta hace 100 años. Sin embargo, lo que en sus inicios era exclusivamente una teoría, de difícil manejo y escasa utilidad práctica, conforma en la actualidad una gran red de desarrollos teóricos y aplicaciones prácticas. La semilla original ha dado lugar a un frondoso árbol que da sombra a multitud de desarrollos científicos, algunos tan cotidianos como los GPS de nuestros móviles, los que sin los cálculos precisos de la relatividad general no podrían funcionar. Pero la revolución relativista más profunda todavía está por abrir. La comunidad científica está embarcada en la búsqueda de las ondas gravitatorias predichas por la Teoría de la Relatividad General. Según esta teoría, ampliamente comprobada, el espaciotiempo puede ondularse cual estanque cuando cae una piedra. Esencialmente, cualquier fenómeno gravitatorio energético produce ondas gravitacionales que
después se difunden por todo el Universo. La detección directa de dichas ondas todavía no se ha conseguido y constituye uno de los retos científicos más importantes de nuestro tiempo. La inversión y el desarrollo tecnológico implicado en esta aventura presenta unas dimensiones enormes, comparable al del Gran Colisionador de Hadrones del CERN. Los gigantes interferómetros en tierra Ligo, Virgo, Geo600, ya funcionando y el proyectado interferómetro espacial e-Lisa (con su versión de prueba Lisa, que volará en el 2015 y que cuenta con una importante participación española) son los abanderados de esta búsqueda. La detección de estas esquivas ondas abrirá un nuevo dial al Universo iluminando sus zonas más oscuras. El chiste favorito de Einstein Frank Wilczek, Premio Nobel de Física en 2004, suele contar lo que él llama «el chiste favorito de Einstein». Tiene buenas razones para estar bien informado al respecto, dado que vivió en la propia casa del genio judío cuando trabajó en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, en Estados Unidos. El chiste cuenta que una persona tiene un proble-
ma en su coche, un ruido persistente que nadie ha podido resolver. Se lo comenta a un amigo diciéndole que ya ha pasado por decenas de talleres y nadie ha dado en el clavo. El amigo le dice que conoce a un mecánico excepcional y le aconseja visitarlo. El mecánico recomendado enciende el coche, lo escucha un rato y piensa en silencio. Finalmente, gira de manera casi imperceptible una tuerca con una llave inglesa y dice: «Ya está». En efecto, el ruido ha desaparecido. De la sorpresa inicial, el cliente pasa rápidamente al estupor cuando el mecánico le indica que le debe mil euros por el trabajo. «¡Pero si no hizo prácticamente nada!, ¡exijo una factura pormenorizada!». El mecánico, impasible, desglosa la factura con dos conceptos: 1. Girar una tuerca del motor, un euro. 2. Saber qué tuerca hay que girar, 999 euros. El reto de la física cuántica y los agujeros negros El Santo Grial para los físicos es lograr unificar la Teoría de la Relatividad de Einstein con la física cuántica; en concreto, descubrir las leyes de la denominada gravedad cuántica, que se supone son las que gobiernan el Universo. Si salen a la luz se podría averiguar cómo se originó el Universo y lo que pudo haber antes. También son las leyes que rigen lo que sucede en el interior de los agujeros negros, donde la materia desaparece y sólo queda el espacio-tiempo deformado. Recientemente la película Interestellar ha ofrecido una de las mejores representaciones de un agujero negro, un extraño lugar que hace que en su entorno una hora equivalga a siete años en la Tierra. Estos objetos se consideran la mejor guía para entender las propiedades de la futura teoría cuántica de la gravedad. | Agencia SINC
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El calor y sus complicaciones
desacelerado?
Cuauhtémoc Sarabia
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también se pueden tener las erupciones cutáneas por exceso de sudoración. Respecto a los de origen infeccioso, ocurren principalmente por la proliferación de microorganismos en alimentos que se mantienen expuestos al calor del ambiente por periodos largos de tiempo o bien por tener un deficiente proceso de refrigeración. De manera general los alimentos pueden tener microbios por dos causas; una es por contaminación después de haber sido cocinados y preparados, bien porque les cae polvo u otras partículas, bien porque después de la preparación se le añaden otros ingredientes que no son cocinados, y en todas esas cosas pueden ir esporas de bacterias o quistes de protozoarios. Y la otra causa es porque el proceso de cocción fue ineficiente. En cualquier caso, dependiendo de la especie de bacteria o protozoario, el cuadro clínico puede ir desde un dolor agudo en la boca del estómago, dolor más diarrea esporádica, fuertes dolores agudos y diarrea profusa, dolores, más diarrea y vómito o el cuadro más severo que incluye dolor de estómago agudo, dolor de huesos, fiebre, alucinaciones, diarrea profusa y vómito severo, en tal caso la hospitalización es meritoria. Las medidas preventivas son fáciles. Para el caso de los procesos fisiológicos, evitar la exposición prolongada al sol directo, e inde-
pendientemente de la zona en que viva y de las actividades que realice beber regularmente agua pura durante el día, si se siente un poco más acalorado de lo común beber suero como agua de uso hasta que se sienta mejor. En el caso de las infecciosas, asegurarse de que el proceso de cocción de los alimentos sean los adecuados, el resto de la comida depositarlo en trastes que cierren perfectamente y guardarlos en el refrigerador, así como subirle una o dos líneas más al regulador del frío si considera que abre muchas veces al día su aparato. Definitivamente las infecciones gastrointestinales tienen su origen fuera de casa y en lugares no muy bien establecidos, me refiero a los puestos de tacos y garnachas, aunque debo reconocer que hay comerciantes muy responsables con la salud de sus clientes, pero no todos, por desgracia, son así. Por lo tanto, cuando las ganas de cenar en la calle son inmensas, de preferencia pida los tacos con poca o sin verdura, si le pone salsa, también que sea poca y de recipientes recién rellenados. No pida agua fresca, mejor agua embotellada, y por supuesto, en todos los casos debe mantener una adecuada higiene en sus manos. Muy importante no olvidar que absolutamente todas las medidas preventivas deben ser aplicadas a sus mascotas.
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Los astrónomos habían establecido que en su momento más intenso, todas las supernovas «Ia» alcanzaban la misma luminosidad, y de ahí que los laureados con el Nobel de 2011 propusieron su teoría de la expansión acelerada. «Equipado con sus cinco sentidos, el hombre explora el Universo a su alrededor y llama Ciencia a esa aventura» - Edwin Powell Hubble No hay verdades absolutas en la ciencia, «gracias a Bios» como dice Cony González. Los investigadores se esfuerzan a diario para entender cómo funciona el Universo; cada vez que un hecho no concuerda con las explicaciones «generalmente aceptadas», se busca otra explicación basada en los resultados de experimentos y observaciones. Lo importante es que se establezcan unas bases firmes, para apoyar en ellas el trabajo de quienes tratan de explicar el funcionamiento de todas las cosas. El comentario viene a cuento porque ha surgido una duda sobre la teoría de que la expansión del Universo se está acelerando, como postularon los tres ganadores del Premio Nobel de Física en 2011. Para tratar de entenderlo, veamos algunos hechos. Cuando los átomos de las substancias (en todo el Universo) alcanzan temperaturas elevadas, emiten radiación electromagnética (luz) a longitudes de onda características. Por ejemplo el hidrógeno emite en el espectro visible, luz roja a 656 nanómetros (milésimas de micra). Si en una región del espacio detectamos (con un espectroscopio) una línea espectral a esta longitud de onda, sabremos que hay hidrógeno en ese lugar. Cuando el objeto que emite la radiación se está moviendo, un espectador observará
que la longitud de onda se acorta si se está acercando y se alarga si se está alejando (Efecto Doppler). En 1929 el astrónomo Edwin Powell Hubble observó que en las galaxias lejanas se observa que las líneas del espectro migran hacia mayores longitudes, lo que se explica si el Universo se está expandiendo. La pregunta que se han hecho los astrónomos es si esa expansión es a velocidad constante o si se está acelerando o deteniendo. ¿Cómo se puede medir la expansión del Universo? Se observan unas galaxias cercanas y otras muy alejadas de nosotros (de hecho más viejas). Se mide su velocidad de alejamiento por el efecto Doppler en las líneas de emisión, y se requiere también medir a qué distancia se encuentran esas galaxias. La distancia es difícil de medir, el método usual es buscar en esas galaxias unos «faros» muy luminosos que son las Supernovas, uno de cuyos tipos «Ia» (uno romano + a) se considera de luminosidad constante. Por la ley de la propagación de la luz, inversa al cuadrado de la distancia, se puede calcular ésta, midiendo qué tan intensa o débil es la luz que observamos. Las Supernovas son estrellas que explotan con una energía colosal, en unos meses emiten más luz que en toda su vida y llegan a ser más brillantes que toda su galaxia. Las del tipo «Ia» inician cuando una estrella moribunda «Enana blanca» le roba materia a otra estrella compañera. Cuando la presión de la masa acumulada en la enana rebasa un límite, se desencadena una
reacción súbita de fusión nuclear, en la que los átomos de carbono abundantes en la estrella, se combinan para formar átomos más pesados. La enorme energía expulsa materia al espacio a miles de kilómetros por segundo y la luz viaja a grandes distancias por el espacio. Los astrónomos habían establecido que en su momento más intenso, todas las supernovas «Ia» alcanzaban la misma luminosidad, y de ahí que los laureados con el Nobel de 2011 propusieron su teoría de la expansión acelerada. El día 11 de abril se publicó en la revista Astrophysical Journal un trabajo de astrónomos de la Universidad de Arizona, que pueden ser considerados como «aguafiestas». Dicen que las Supernovas «Ia» no pueden ser consideradas como «faros patrón», ya que de hecho no son de un único tipo, sino que existen diferencias importantes entre ellas. Es como si en una tienda de focos de 100 watts, encontráramos que brillan con diferente luminosidad. Dicen los autores que las diferencias no son al azar, sino que de las supernovas que son la minoría en nuestra cercanía, son la mayoría a grandes distancias. Los hallazgos siembran incertidumbre sobre la idea, aceptada en los textos, de que se acelera la expansión del Universo. Si se demuestra que tienen razón los autores de la publicación, se tendría también la duda de la existencia de la llamada «energía oscura» que viene considerando la responsable de dicha expansión acelerada. La ciencia se perfecciona con los cambios de paradigmas.
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«La vitamina D, nombrada así por McCollum en 1922, fue ligada en un principio específicamente con el raquitismo. En América se puede ubicar incluso geográficamente su deficiencia...» Los chicos nacidos en noviembre son al menos diez por ciento más rápidos, saltan doce por ciento más alto y quince por ciento son más fuertes que cualquier otro niño nacido en abril. Esta afirmación fue obtenida por la Universidad Essex, específicamente por el Centro de Deporte y Ciencias del Ejercicio, donde se estudió un grupo de ocho mil 550 niños, niñas y jóvenes de edades comprendidas entre diez y 16 años. El resultado es tajante, los nacidos en octubre y noviembre fueron ubicados en general como mejor en forma física, más fuertes y en general más energía que sus iguales nacidos en los otros diez meses del año, especialmente aquellos cuyo cumpleaños cayó en abril o junio. Se consideraron tres mediciones diferentes: resistencia general, fuerza de prensión en miembros superiores y la fuerza general del tren inferior. Los resultados revelaron que el mes de nacimiento de un niño podría hacer diferencias «significativas» a sus niveles de capacidad cardiovascular, la fuerza muscular y la capacidad de acelerar e incluso la recuperación fue menor, estas simples medidas pueden predecir qué tan hábil es alguien en el deporte en general, en el que tales atributos son vitales. Ahora, si se tuviera que cerrar el margen de resultados los más aptos en general son los nacidos en noviembre. El estudio, publicado en el Diario Internacional de Medicina Deportiva, fue tajante al determinar que los
Nacido en mayo Laura E. Robles B. nacidos en abril fueron los menos aptos para la actividad física en general, seguidos en segundo lugar por los nacidos en junio. Además, quienes vieron la primera luz en otoño también son favorecidos con un significativo mejor rendimiento académico en el rubro escolar, pero ¿por qué? Los autores creen que los nacidos en otoño tienen una mayor exposición a la vitamina D, hacia el final de su gestación. La concentración intrauterina de esa vitamina cambia de manera significativa durante las diferentes estaciones del año. La vitamina D, nombrada así por McCollum en 1922, fue ligada en un principio específicamente con el raquitismo. En América se puede ubicar incluso geo-
gráficamente su deficiencia, esto es, desde los 10 grados norte de latitud hasta aproximadamente los 55 grados sur y se considera que América Latina tiene garantizada la exposición solar continua durante todo el año. En nuestro continente, Brasil reporta los niveles más altos de ésta, «la vitamina del sol», mientras que Canadá, específicamente la población de Manitoba, es la de niveles más bajos aun cuando consumen leche fortificada con esta vitamina. Ahora abordemos las muy diferentes áreas donde puede afectar su carencia. Según estudios publicados, quienes tienen deficiencia de ella, tienen el doble de riesgo de padecer esquizofreinia, las personas tienen
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el doble de posibilidades de morir por complicaciones de enfermedades neuromusculares en comparación con los que reciben la exposición al sol, pacientes con cáncer de colon con altos niveles de vitamina D en la sangre tienen el doble de probabilidades de sobrevivir a la enfermedad. ¿Y qué tal esto?, las personas con niveles muy bajos de vitamina D están en mayor riesgo de muerte por todas las causas (incluyendo el cáncer) ¿Impresionante no? Es necesario decir que las mujeres son más propensas a niveles más bajos que los hombres. Recientemente se le ligó como un factor determinante en la fertilidad; ellas tienen el doble de probabilidades de concebir a través de fertilización in vitro si sus niveles son altos. Ahora, pasadas las dificultades de la concepción y el posterior desarrollo del embarazo, las que experimentaron niveles bajos durante la gestación aumentaron su percepción del dolor durante el parto. Según el Colegio Americano de Obstetras y Ginecólogos, la deficiencia es común durante el embarazo, sobre todo entre los grupos de alto riesgo, incluidos los vegetarianos, las mujeres con exposición limitada al sol y las minorías étnicas. Ya sea que esta vitamina sea tomada en forma de complemento o directamente del Sol, en necesario recordar que para cualquiera de las dos, debe haber un protocolo de seguridad básica. ¡Hagámoslo bien, las bondades son muchas!
Buscan investigadores mexicanos nuevas especies moleculares en el campo de la química orgánica La predicción de nuevos sistemas moleculares que violan completamente lo establecido por la química tradicional y que permiten llevar al límite conceptos básicos como la estructura y enlace químico, así como aromaticidad -una propiedad de los hidrocarburos cíclicos que tienen dobles enlaces que le confiere mayor estabilidad a la molécula-, son los temas de investigación en los que se ha enfocado el doctor Gabriel Merino Hernández desde hace diez años y que resumió durante la conferencia «Moléculas no clásicas de carbono». Hay dos principios básicos de construcción en el campo de la química orgánica y que enseñan en la escuela: el primero, que el máximo número de átomos ligados al carbono es cuatro (la tetracoordinación del carbono), y segundo, que todos los carbonos tetracoordinados adoptan un arreglo tetraédrico. Estos principios se propusieron en el siglo XIX y ayudaron a resolver algunos de los problemas más importantes que se tenían en esa época, pues en un inicio no se sabía mucho sobre la forma en que las moléculas adquirían la forma tridimensional. Así lo explicó en su charla el experto en química teórica y computacional ante un atento público conformado por estudiantes en el auditorio del Departamento de Química del Centro de Investigación y Estudios Avanzados (Cinvestav), la cual formó parte del ciclo de Conferencias PÁGINA 6
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Premios de Investigación de la AMC 2015. «Quizás esta regularidad estructural y la aparente ausencia de excepciones a la regla fueron el motor principal que permitió a la química orgánica crecer y consolidarse durante el siglo XX. Con estos dos principios fue posible explicar la química de casi 25 millones de compuestos; sin embargo, desde el siglo pasado se vio que hay excepciones a estas dos reglas básicas de construcción de los compuestos», comentó el galardonado con el Premio de Investigación 2012 de la AMC. La caza de las moléculas «exóticas» Hoy es posible hallar en la literatura científica sistemas que poseen átomos pentacoordinados, hexacoordinados, incluso heptacoordinados de carbono. Incluso se han capturado sistemas que poseen átomos de carbono tetracoordinados, pero de estructura plana. La primera excepción que se encontraron los científicos, destacó Merino, fue con el ion metanio (CH5), pues violaba completamente la forma en cómo se unían los enlaces. «¿Cómo podíamos unir cinco átomos de hidrógeno alrededor del carbono? Para ello se tuvo que reformular el concepto de enlace y proponer lo que se llaman enlaces multicéntricos; es decir, que no sólo se dan enlaces entre dos átomos y van a compartir dos electrones, sino también pueden compartir un par de electrones entre tres átomos». El químico resaltó cómo es que la química del carbono va más allá de los tetraedros, lo cual va de la mano con el desarrollo de nuevos modelos para entender la naturaleza del enlace de estas moléculas «exóticas» y de un cambio en la forma de entender este campo de la ciencia. PÁGINA 7
Botánica para principiantes. Café de sombra y biodiversidad Alfredo Amador García | VIII
En escala geográfica, la importancia del café de sombra como un refugio para la biodiversidad puede no deberse al total de superficie que comprende, sino a las áreas locales sujetas a intensa. De hecho, el área total plantada con café resulta moderada si se compara con el área que ocupan otros usos del suelo. Sin embargo, las plantaciones tienden a estar localizadas en suelos de relativamente alta calidad y en zonas ecológicas de elevaciones medias (500-2,000 metros). Los hábitats naturales que en esa zona incluyen bosques de pino-encino y bosque mesófilo de montaña, frecuentemente están fragmentados y degradados, y pocas áreas naturales protegidas (ANP) se han establecido ahí para proteger a la gran mayoría de organismos de esos ecosistemas. En áreas donde la deforestación es alta y el café aún se produce en condición de sombra, dichas plantaciones parecen ser un refugio para la biodiversidad. De hecho, se ha sugerido que las bajas tasas de extinción de aves que experimenta Puerto Rico en periodos de deforestación recientes pueden deberse en parte a la presencia de plantaciones de café de sombra. También, muchas especies de orquídeas raras sobrevivieron a la deforestación de Puerto Rico en fincas de café de sombra. En ese país, ya a finales del siglo XIX, se había perdido el 99 por ciento de la cubierta original de bosques sin haberse desarrollado un bosque secundario de reemplazo. Sin embargo, las plantaciones de café de sombra cubrían nueve por ciento de la isla. Conforme la economía rural se ha ido abandonando, el bosque va regresando a la mayor parte de la isla, y la «semilla» para este resurgimiento son las fincas de café abandonadas. La diversidad vegetal de las plantaciones de café re-
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sulta de dos procesos distintos. Primero, una pequeña proporción de las plantaciones rústicas están plantadas en bosques aclarados sólo en su sotobosque (los arbustos y árboles de menor talla). Por tanto, la diversidad del dosel natural (las copas de los árboles más altos) está conservada en una forma modificada. El término rústico se refiere al sistema agroforestal indígena altamente biodiverso que incorpora entre otros a la producción de café. Un ejemplo bien estudiado es el Te’lom o bosque manejado, de los mayas-huastecos de México. Los Te’lom contienen más de 300 especies vegetales y cubren un cuarta parte de la superficie agrícola en la región de la Huasteca. La incorporación de café en tal sistema agroforestal tradicional no es sorprendente porque el cacao (chocolate) fue cultivado de esa manera durante 2,000 años antes de la Conquista. En el segundo y más común de los procesos, el dosel de sombra es de una diversidad substancialmente menor que las plantaciones rústicas y es mantenida a través de plantaciones deliberadas. Las espe-
cies arbóreas que se encuentran en las plantaciones tradicionales de café varían de país a país y regionalmente dentro de cada país. Diversas leguminosas fijadoras de nitrógeno tales como Inga spp, Erythrina spp, y Gliricidia sepium forman un componente importante de muchas fincas cafetaleras. Los últimos dos géneros pierden la mayoría de sus hojas durante la temporada seca, lo cual abre el dosel de manera similar a las plantaciones de sol en ese periodo. En Latinoamérica es común encontrar plátano (Musa spp), cítricos (i.e. mandarina, naranja y limones) u otros árboles frutales (i.e aguacate, mamey, mango y zapotes) mezclados con el café, completando el sistema multiestratificado en el cual el café mismo forma el estrato arbustivo. Algunos árboles para leña y maderas preciososas, incluyendo Cedrella mexicana, Cordia alliodora y Swietenia macrophylla, también se encuentran en diversas fincas cafetaleras. En general, las fincas con plantaciones tradicionales de café comúnmente tienen más de 40 especies de árboles. Las grandes plantaciones tienden a ser menos diversas. Usan incluso árboles
exóticos, particularmente Grevillea robusta, la cual crece bien en elevaciones más altas y sobrevive a temperaturas más bajas. La alta complejidad estructural de las plantaciones tradicionales de café es el resultado de varias capas vegetales en el agroecosistema. Esta complejidad estructural ofrece sitios de anidación para una amplia variedad de organismos. Además de incrementar la diversidad estructural primaria de las capas de follaje, el dosel de las plantaciones puede soportar estructuras secundarias constituidas por epífitas, parásitas, musgos y líquenes, los que en su momento sostienen una comunidad de artrópodos, anfibios y otros organismos. Finalmente, el dosel también afecta el microclima del sotobosque de café. Así que las plantaciones de café de sol al carecer de la protección proporcionada por el dosel de los árboles son más vulnerables a los impactos de lluvia, viento y heladas, así como también carecen de los aportes de hojarasca de las ramas del dosel. Me encanta disfrutar del café, y más, a sabiendas de todas estas cosas. ¿Le seguimos…?
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«La oxitocina, también conocida como «la hormona del amor», es una sustancia producida en el cerebro y conectada con las sensaciones de placer. Su síntesis genera un comportamiento «mimoso», muy relacionado con conductas socializantes». En Cienciario ya hemos hablado de cómo muchos aspectos del comportamiento están dirigidos y modulados por sustancias químicas. Entre los aspectos más importantes de la conducta están los cuidados de las crías. Este comportamiento tiene la función de asegurar el desarrollo de las crías hasta que puedan ser independientes. El éxito evolutivo de los mamíferos, entre ellos el humano, depende grandemente de los cuidados paterno-maternos. En los ratones, los machos atacan por instinto a los más jóvenes. Este tipo de conducta se ha observado en muchas otras especies. En algunos casos los machos adultos muestran total indiferencia con las crías. Pero este comportamiento se da únicamente mientras los machos son «vírgenes». En el momento en que tienen su primera relación sexual se convierten en «padres amorosos» con las crías, es decir, cambian radicalmente y ya no los agreden ni los ignoran. Por el contrario, comienzan a mostrar con ellos verdadero amor ratonil. El elemento «disparador» del cambio de conducta es una feromona producida y liberada por los machos durante su relación sexual. De igual manera, las crías emiten feromonas que desencadenan el impulso agresivo en los machos jóvenes y «vírgenes». Esta semana la revista científica Science reporta que la hormona oxitocina
De madres a «mamitas» Horacio Cano Camacho transforma a las hembras en madres amorosas que le dispensan todo tipo de cuidados a las crías. Los ratoncitos chillan buscando a la madre y todo indica que este sonido, en la hembra, dispara la producción de la oxitocina, dirigiendo un cambio de conducta materna. La oxitocina, también conocida como «la hormona del amor», es una sustancia producida en el cerebro y conectada con las sensaciones de placer. Su síntesis genera un comportamiento «mimoso», muy relacionado con conductas socializantes. Está muy estrechamente relacionada con la producción de vasopresina en los machos. La vasopresina tiene la misma función en los machos que la oxitocina en las hembras: Nos torna cariñosos, proporciona placer en el contacto con los otros (otras) y nos prepara para que nuestro cerebro conmute circuitos o redes neuronales que determinan cambio de conducta. Al parecer en las hembras, el sonido emitido por los recién nacidos activa en el hipotálamo la producción y liberación de oxitocina y solamente después que esta hormona «pellizca» el cerebro de la hembra, ella res-
ponde con la preocupación y el cariño de una madre a los ratoncitos. En el estudio se logró detectar que los recién nacidos emiten sonidos ultrasónicos diferentes, dependiendo de la jerarquía de nacimiento y sus movimientos en torno a la madre. El cerebro femenino es capaz de reconocer y diferenciar esos sonidos y en consecuencia, mover a las crías para que coman, brindarles cuidados, limpieza y todo lo que configura el cuidado materno, respetando siempre la jerarquía que se establece en la familia. Un hecho muy interesante, que además ya se había observado en los machos, como apuntamos antes, es que las ratonas «vírgenes» son totalmente indiferentes a los chillidos de los ratoncitos. Pero si se cría una hembra virgen estrechamente junto una embarazada, la «virgen» desarrolla una conducta de cuidados maternos. Al parecer, la relación sexual dispara la producción de feromonas (como en los machos) en las hembras gestantes, que las liberan al ambiente, provocando que las adolescentes conmuten a una red neuronal que modifica la conducta y las hace más responsables…
Estos hallazgos hacen sospechar que la oxitocina transforma el cerebro «virginal» en un cerebro maternal. En los machos, ya dijimos que es la relación sexual quien torna al cerebro pendenciero y muy irresponsable en uno paternal y buen padre. En ambos casos, los cerebros de hembras y machos dedican unos botones pequeños de neuronas para percibir los cambios ambientales a través de reconocer hormonas y feromonas. Estos botones neuronales ya han sido identificados. Este tipo de estudios nos muestran cuánto dependemos de la producción de sustancias químicas y de cómo ellas son formas de responder a los cambios ambientales, desencadenando nuevos arreglos en las redes neuronales del cerebro, lo cual conduce a su vez a cambios de conducta. También enfatizan el papel de las relaciones sexuales, el contacto, la ternura y otras conductas mimosas en el desarrollo y madurez. Por cierto, hay que decir que todos estos sistemas y sustancias funcionan en los humanos… De manera más practica, estos estudios pueden permitirnos diseñar terapias para tratar desórdenes como el autismo y ciertas formas de depresión… Profesor-Investigador del Centro Multidisciplinario de Estudios en Biotecnología, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Michoacana.
Estas investigaciones, agregó, desembocaron en otro tipo sistemas interesantes, como puede ser el ion norbornilo, una molécula que también presenta un carbono pentacoordinado (la molécula no clásica); la primera propuesta de esta estructura se dio alrededor 1950 para poder explicar las reacciones con otros compuestos. «Nuestro grupo de trabajo empezó a discernir cuál era el mecanismo de reacción para pasar del ion norbornilo a esta especie no clásica, entonces se llevó a cabo una dinámica molecular en un programa desarrollado en el Cinvestav, que es una guía para saber por dónde movernos». Se realizaron dinámicas a diferentes condiciones; por ejemplo, en altas y bajas temperaturas, y lo que se observó es que a muy altas temperaturas ocurría la isomerización (proceso mediante el cual una molécula adopta otra estructura) en los experimentos y se dieron cuenta que el mecanismo subyacente era realmente complicado y que puede seguir dos vías: una, con 17 estados de transición, cada uno de los cuales fue caracterizado por el grupo que encabeza Gabriel Merino, y otra vía, la competitiva. De esta manera, una de las principales contribuciones que ha logrado el investigador con sus colegas es que, bajo ciertas condiciones, es posible estabilizar hidrocarburos con carbonos tetracoordinados, pero donde todos los átomos que rodean al carbono central se colocan en el mismo plano, es decir, carbonos tetracoordinados planos. Las reglas que emergieron de este trabajo se extendieron a otros átomos de la tabla periódica, como el boro y otros átomos del grupo 14. | Academia Mexicana de Ciencias
8 | 21 DE ABRIL DE 2 015 | C I E N C I A R I O | CAMBIO DE MICHOACÁN
Marcadores genéticos vs enfermedades autoinmunes Mariana Dolores | AMC El origen de algunas de las enfermedades autoinmunes ha sido posible determinarlo, pero el de otras aún sigue siendo desconocido. Tal es el caso de la artritis reumatoide y el lupus eritematoso generalizado, padecimientos en los que nuestro sistema inmune, que nos protege de las enfermedades, se vuelve en contra nuestra y ataca tejidos propios. Determinar la causa de estas afecciones ha sido crucial para poder retrasar su desarrollo o generar blancos terapéuticos dirigidos a combatirlas. En este rubro el doctor José Francisco Muñoz Valle, investigador del Centro Universitario de Ciencias de la Salud de la Universidad de Guadalajara, analiza el ADN de pacientes con estos padecimientos para encontrar marcadores genéticos de susceptibilidad que ayuden a la identificación temprana de enfermedades autoinmunes. «Hasta ahora hemos hallado un marcador genético de susceptibilidad para artritis reumatoide, lupus eritematoso generalizado y artritis psoriásica, se trata de dos polimorfismos ubicados en el gen que codifica para una citocina llamada MIF, el factor inhibidor de la migración de macrófagos. MIF es una citocina pro-inflamatoria producida principalmente por macrófagos, un tipo de leucocito responsable de la defensa del organismo en contra de microorganismos que pueden ser causa de enfermedad. Aunque el MIF también puede ser producido por otras células del sistema inmune», explicó el investigador. La importancia de la molécula de esta citocina es que induce la producción del factor de necrosis tumoral alfa -TNF alfa, una importante citocina involucrada en el proceso inflamatorio de las
etapas establecidas de la enfermedad-, por lo que determinar los niveles sanguíneos del MIF podría ser un marcador clínico del padecimiento y de la severidad con la que la cursan los pacientes con artritis reumatoide. A través de un estudio realizado en 2012 con enfermos de artritis reumatoide
en distintos tiempos de evolución de la enfermedad, los investigadores del grupo de trabajo del doctor Muñoz observaron que los niveles de esta citocina eran más altos en las primeras etapas de la misma. «Esto nos indica que en etapas iniciales del padecimiento existe un incremento de la citocina, pero mientras la enfermedad evoluciona los niveles de citocina tienden a disminuir. La citocina MIF es la primera en aparecer, después induce la expresión de otras citocinas inflamatorias, en particular el TNF alfa, la cual se observa incrementada en pacientes con artritis establecida», indicó José Francisco Muñoz. Estos resultados llevaron a los científicos a evaluar si esta molécula está aumentada en etapas tempranas de la enfermedad con el objetivo de poder determinar si es un marcador clínico y de susceptibilidad genética. Para ello, tomaron muestras de sangre de pacientes con artritis reumatoide y de individuos sanos para analizar el ADN, lo que permitió identificar dos variantes genéticas como promotoras del gen MIF a través de la téc-
nica de PCR –reacción en cadena de la polimerasa- con la posterior utilización de enzimas de restricción y de secuenciación de las muestras para asegurarse de que las variantes genéticas estaban presentes en el ADN. «Nuestro interés ha sido estudiar el componente genético como factor de riesgo para las enfermedades autoinmunes como la artritis reumatoide en zonas particulares como el occidente de México, esto debido a que en el país tenemos diferencias en el componente genético con distintos grados de mestizaje, según la zona geográfica, por ello debemos tener cuidado en definir cuáles podrían ser marcadores genéticos de susceptibilidad para enfermedades crónicas. En los criterios de selección de los pacientes se incluyó el que hayan vivido al menos tres de sus generaciones en el occidente mexicano, con apellidos derivados del castellano, que fueran mayores de 18 años, entre otros». José Francisco Muñoz Valle sostuvo que hasta ahora se han identificado dos marcadores de susceptibilidad genética para enfermedades con un fuerte componente autoinmune, los cuales se encuentran en la región promotora del gen MIF y que se han relacionado con susceptibilidad a enfermedades como artritis reumatoide, lupus y artritis psoriásica en población del occidente de México. El grupo de trabajo en inmunogenética funcional dirigido por el especialista en biología molecular está tratando de determinar si estos marcadores genéticos podrían conferir un riesgo similar para el sur y norte del país similar al que encontraron en la población del occidente..
El transcurrir de la ciencia ¿Por qué tenemos una barbilla prominente? Ninguno de nuestros ancestros primates ni incluso los Neanderthal la tuvieron. Una investigación realizada por Nathan Holton, de la Universidad de Iowa, concluye que la barbilla no evolucionó para adaptarse a las necesidades mecánicas, como masticar, sino que es producto de la adaptación a la vida gregaria. En el estudio se utilizaron análisis bio-mecánicos en cerca de 40 personas, cuyas medidas fueron registradas desde la niñez hasta la edad adulta. Se concluye que las fuerzas mecánicas como el masticar resultan incapaces de producir la resistencia necesaria para formar hueso nuevo. Se propone como explicación alternativa, que la vida en grupo favoreció un relajamiento de la violencia, la reducción de la producción hormonal (testosterona) y el desarrollo de un rostro más pequeño. La barbilla surgió de una simple geometría. Una nueva causa del Alzheimer: La privación de arginina por sobre-consumo por el sistema inmune. Se han incrementado las evidencias de que el sistema inmune, que protege al organismo de invasores, juega un papel importante en la enfermedad de Alzheimer, pero no se sabía la causa. En un nuevo estudio de la Universidad de Duke, se encontró que ciertas células que anormalmente consumen arginina, que es un nutriente importante. Bloqueando ese proceso en ratones mediante una droga, se previene la formación de las placas cerebrales y la pérdida de memoria características de la enfermedad. La nueva investigación apunta hacia una nueva causa del problema y hacia un nuevo tratamiento. La astronave Nuevos Horizontes está a tres meses de enviar a la humanidad las primeras imágenes cercanas y observaciones científicas del distante Plutón y sus lunas. La más rápida de las astronaves jamás lanzada, ha viajado más distancia y tiempo: nueve años y cinco mil millones de kilómetros, alcanzará su objetivo principal el próximo 14 de julio, para completar la exploración del Sistema Solar. La compacta y ligera astronave está equipada con el conjunto de cámaras y espectrómetros más avanzados jamás enviados en una misión de reconocimiento. El pasado día 9 de abril, Nuevos Horizontes envió la primera foto a color de Plutón y su satélite Caronte. Actualmente esta astronave está más cerca de Plutón, que la Tierra del Sol. Nueva prueba de sangre puede predecir el cáncer de seno. Aunque la mamografía puede detectar el desarrollo de cáncer en un 75 por ciento, la nueva prueba metabólica es capaz de predecir su aparición en los siguientes cinco años con una sensibilidad de 90 por ciento. El estudio fue realizado por la Universidad de Copenhague en colaboración con la Sociedad Danesa de Cáncer, con la información colectada en 57 mil personas. Los investigadores analizaron todos los compuestos y biomarcadores que la sangre contiene, e hicieron con la información el estudio de riesgo de contraer la enfermedad. El método fue probado en un solo grupo poblacional y requiere de ser validado en toda la población para que pueda ser utilizado. | Por el seguimiento y redacción, Cuauhtémoc Sarabia.