lunes, 30 de mayo de 2011

ROBOWORM: EL GUSANITO ROBÓTICO




Caenorhabditis elegans es un nemátodo, es decir, un gusano cilíndrico, con sus extremos terminados en punta. Tiene una longitud aproximada de 1 mm, es muy fácil de criar y mantener en laboratorio y, sobre todo, su estructura interna es de una simplicidad asombrosa. Todo ello ha facilitado que este simpático gusanito sea utilizado en multitud de laboratorios de todo el mundo para investigar en él procesos biológicos fundamentales.

Uno de estos procesos es la transmisión del impulso nervioso, para la cual Caenorhabditis es un excelente modelo de laboratorio. Sólo tiene 302 neuronas (los humanos tenemos billones) y los biólogos que lo estudian las han cartografiado con tal precisión que tienen localizadas hasta las aproximadamente 5000 conexiones que estas neuronas establecen entre sí o con células musculares. Un conocimiento tan exhaustivo del sistema nervioso del bichito ha permitido acometer una experiencia que, al menos a quien esto escribe, le parece auténtica ciencia-ficción.

Un equipo de la Universidad de Harvard, coordinado por Andrew Leifer, ha conseguido controlar las redes neuronales de este gusano hasta tal punto que, mediante muy precisos láser proyectados sobre ciertas neuronas, ha conseguido hacerle avanzar en el agua, detenerse e incluso...poner huevos! El trabajo ha sido publicado en Nature Methods y hay una muy asequible recensión en Investigación y Ciencia.

Para conseguir estos asombrosos resultados, el equipo de Leifer modificó genéticamente algunas neuronas y células musculares de Caenorhabditis, células de las que se sabía previamente que eran claves en la puesta en marcha y coordinación de los movimientos de los aproximadamente 100 músculos del animalito. Las modificaciones en su genoma hacían a las células portadoras del cambio sensibles a un haz láser extremadamente preciso, de modo que al recibir el láser, como si recibieran un impulso nervioso, desarrollaban una corriente eléctrica o se contraían, según fueran células nerviosas o musculares. El resultado, al estimular ciertas células clave de las redes neuronales de Caenorhabditis elegans, es una secuencia ordenada de movimientos o la detención de la misma. Dicho de otro modo: proyectando cortos y precisos pulsos láser sobre el animal, se controlan sus movimientos. El doctor Frankenstein estaría orgulloso de firmar estos experimentos.

Más allá de lo curioso, incluso friki, de esta experiencia, ¿podría tener alguna utilidad? A largo plazo, y sin querer despertar falsas esperanzas a nadie, a mi se me ocurre que podría llevar en un futuro a controlar redes neuronales capaces de permitir moverse a personas que, como los parapléjicos, han perdido el control cerebral de sus miembros. Sin duda, falta mucho para ello, si es que alguna vez se llega (el humano es muchísimo más complejo que este simpático gusanito), pero quizá sea una posible aplicación futura. ¿Se os ocurren otras?

jueves, 14 de abril de 2011

A Real Example of Cell Communication



Una bellísima animación que nos muestra cómo se comunican las células dentro de nuestro cuerpo.

ПОЕХАЛИ! (ЮРИЙ ГАГАРИН) / YURI GAGARIN: EL COMIENZO DE UNA EPOPEYA

Tenía yo intención de aprovechar el 50 aniversario del primer vuelo espacial tripulado (el de Gagarin) para escribir un post sobre la importancia de la exploración espacial. Sin embargo, otros lo han hecho mucho mejor de lo que yo podría hacerlo (y han venido en auxilio de mi pereza, dicho sea de paso), de modo que me limitaré a recomendar el que me parece uno de los más rigurosos blogs sobre ciencias: La pizarra de Yuri.
En esta entrada podéis leer un magnífico resumen de lo que pasó ese 11 de Abril de 1961 en que Gagarin salió de Baikonur (actual Kazajistán) en una nave Vostok, para cruzar la Tierra en diagonal (si puede decirse así) y aterrizar en mitad de la campiña rusa, a 1500 km de su punto de partida.
Pero no os perdáis tampoco esta soberbia entrada sobre la importancia y utilidad de la investigación espacial (después de lo que allí se dice, ¿para qué escribir yo?), con un muy explicativo dibujo de la NASA incluido.
Y, ya puestos, os recomiendo muy vivamente esta otra entrada sobre el accidente de la central nuclear de Fukushima. No tiene desperdicio.
Por último, una cuestión que me intriga: ¿Quién o quiénes están detrás de La pizarra de Yuri? Si alguien lo sabe, le ruego que me lo comunique.

domingo, 10 de abril de 2011

И я вошёл, и я сказал - Здравствуй!

Parafraseando un verso de Marina Tsvietáieva, comienzo un corto mensaje en el que sustituyo el lenguaje preciso y casi unívoco de los textos científicos por el mucho más abierto y sugerente de la poesía. Pero no creáis que el contenido del texto está tan alejado de la ciencia.


Не обольщусь и языком


Родным, его призывом млечным.


Мне безразлично, на каком


Непонимаемой быть встречным!


(No, mi lengua natal ya no me engaña,


ni materna, me engaña su llamada.


Ya me es indiferente en qué lenguaje


no seré comprendida por el hombre).


MARINA TSVIETÁIEVA. (Trad. de Lola Díaz).


Un neurolingüista encontraría discutible el contenido del texto pero mucho me temo que ni sabría rebatirlo ni, desde luego, podría expresarlo con palabras más bellas.

sábado, 9 de abril de 2011

Rubén Nieto

Crea tu insignia

ALGUNAS PREDICCIONES SOBRE EL CALENTAMIENTO GLOBAL / SOME PREDICTIONS ABOUT GLOBAL WARMING



Este tema, como en todos los fenómenos multicausales, productos de complejas interacciones entre muchos factores, hacer predicciones es bastante aventurado. Sin embargo, los más recientes desarrollos en software, junto con la cada vez mayor capacidad de computación de nuestros ordenadores, están permitiendo poner en pie modelos predictivos con un grado creciente de fiabilidad. Estos modelos pueden calibrarse utilizando como referencia el clima pasado (por ejemplo, de hace 100 años), bien conocido, para determinar si a partir de él los modelos “predicen” el clima actual. Los resultados de este calibrado, en los últimos modelos ideados, son bastante satisfactorios. Disponemos, pues, de una herramienta que, con ciertas limitaciones, funciona.

Para aproximarnos a las posibles consecuencias del calentamiento global, contemplaremos tres escenarios diferentes, en tres regiones del mundo muy distintas:

1º.- Regiones tropicales costeras, muy próximas al nivel del mar y muy densamente pobladas por una población dependiente de la agricultura. Por ejemplo, el delta del Ganges en el golfo de Bengala (Bangla Desh, parte de Myanmar y del estado indio de Bengala)- Nos centraremos en este lugar, pero las consecuencias serían muy parecidas en el delta del Mekong (Vietnam, Camboya), en la costa de Sumatra y Java (Indonesia), la costa de algunas islas Filipinas, etc. Todas estas regiones están muy densamente pobladas, sumando un total de más de 250 millones de habitantes.

Las características que hacen más vulnerable el Golfo de Bengala a un calentamiento son su orografía (enormes extensiones muy llanas, prácticamente al mismo nivel del mar), su dependencia del cultivo del arroz (que requiere que los campos se encharquen unas tres semanas antes de la cosecha) y del agua extraída mediante pozos de los acuíferos (agua subterránea) locales.

Un calentamiento que, entre otros efectos, produjera una mayor frecuencia de fenómenos meteorológicos de alta energía (ciclones, inundaciones) así como una subida de 20-60 cm en el nivel del mar, tendría las siguientes consecuencias:

1º.- Al aumentar la temperatura media del agua en una latitud dada (ej.: 10ºN), la latitud en la que el agua está lo bastante caliente como para permitir la formación de huracanes y tifones estaría más cerca de la costa.

En consecuencia, serían más frecuentes los años en los que esta región es barrida por ciclones destructivos, o bien el monzón de verano trae demasiada fuerza e inunda la región, produciendo grandes daños en viviendas e infraestructuras, y echando a perder la cosecha. Si esto sucede ahora, por ejemplo, una vez cada diez años, podría ocurrir una vez cada cinco o seis años, no dando tiempo a recuperarse plenamente a estas sociedades campesinas pobres y con estados carentes de recursos.

2º.- Por razones similares a las del punto anterior, la llegada de los monzones de verano (vientos húmedos que traen las lluvias procedentes del mar, imprescindibles para la maduración del arroz) se adelantaría y supondría un serio problema para el rendimiento agrícola. Naturalmente, la investigación agronómica puede desarrollar variedades de arroz adaptadas a estos cambios, pero esto significa recursos, tecnología, formación de personal científico, peritos, etc., y no parece que ni el lugar ni las circunstancias históricas sean las más propicias para hacerlo.

3º.- La subida del nivel del mar arrebataría, poco a poco, millones de hectáreas fértiles a estas regiones. Incluso una subida modesta, de unos pocos decímetros, lo haría, al ser una región extraordinariamente llana y ya parcialmente inundada. Cientos de miles de personas se irían desplazando, poco a poco, hacia áreas algo más al interior, pero no olvidemos que esta región tiene ya una de las mayores densidades poblacionales del planeta.[1] También aumentaría la emigración hacia las ya superpobladas ciudades: Dacca, Chittagong, Calcuta, etc. Podemos imaginarnos las enormes tensiones sociales que provocarán estas migraciones masivas de poblaciones pobres hacia lugares también pobres. Será como inundar con gasolina una región poblada por millones de personas empobrecidas y descontentas. Y, en estas situaciones, siempre hay un demagogo dispuesto a encender la mecha en beneficio propio.

4º.- Quizá lo más duradero a largo plazo: la salinización de los acuíferos. Inicialmente estas regiones se abastecían de agua (tanto para la agricultura como para consumo humano) gracias a algún caudaloso río que desembocaba en sus proximidades: el Ganges en el Golfo de Bengala, el Mekong en Indochina, etc. Sin embargo, al crecer extraordinariamente su población y, al tiempo, aplicar técnicas agrícolas que requieren mayores consumos de agua, hubo que recurrir cada vez más a otras fuentes de abastecimiento: los acuíferos próximos. Su uso intensivo está haciendo que el nivel freático de los campos de cultivo próximos al mar se haga más y más profundo. Al mismo tiempo, el nivel del mar, a causa del calentamiento climático, asciende lentamente. Cuando el nivel del mar esté, siquiera muy ligeramente, por encima del nivel freático de los acuíferos contiguos a la costa, estos comenzarán a recibir agua marina (principio de los vasos comunicantes) y a salinizarse, lo que los inutilizará tanto para consumo humano como agrícola.

En resumen, las perspectivas de un calentamiento global en algunas de las regiones más pobres y más pobladas del planeta son realmente sombrías. En otras regiones del empobrecido Sur, más alejadas del océano (el Sahel, África Oriental, ciertas áreas de Sudamérica, sobre todo en Brasil, Bolivia y Paraguay), sería la sequía la que, por su situación en los cinturones climáticos terrestres, se acentuaría, provocando también importantes desplazamientos de población con las consiguientes tensiones sociales. En realidad, casi deberíamos hablar en presente, puesto que hay indicios de que este proceso ya se ha puesto en marcha desde finales del siglo XX.

2º.- Regiones circunmediterráneas, con un clima caracterizado por una larga estación (verano) a la vez cálida y seca, y relativamente próximas a grandes desiertos como el Sahara. Nos referiremos especialmente a Andalucía

Estas regiones son especialmente vulnerables a los incrementos de temperatura que prevén los modelos globales. Las últimas simulaciones sobre calentamiento en esta región para finales del siglo XXI predicen unos aumentos de entre 2ºC y 6ºC, algo mayores que el incremento medio previsto para el planeta.

Pero, a diferencia de lo que ocurre en regiones intertropicales, en las que la subida de temperaturas acarrearía un aumento de precipitaciones, en el Mediterráneo, la proximidad de grandes desiertos, asociados a potentes anticiclones, junto a los largos veranos, aumentaría la aridez de la región. Por ejemplo, si suponemos un incremento de 3ºC, la humedad edáfica (volumen de agua retenido en el suelo) disminuiría un 20%. Dicho de otro modo, los suelos serían más secos y habría menos agua disponible para la vegetación.

Las consecuencias para los ecosistemas dependerían de otras variables locales: presencia de ríos o acuíferos superficiales, altitud, proximidad al mar,… aunque cabe esperar que habría una tendencia general al predominio de plantas y animales de climas áridos.

En cuanto a las actividades humanas más afectadas por este cambio, lo serían lógicamente las más dependientes del agua, que escasearía más que ahora. En nuestra comunidad autónoma, así como en otras muchas partes del Mediterráneo, dos de las actividades económicas más creadoras de riqueza y empleo – la agricultura de regadío y el turismo - se verían afectadas negativamente por la menor disponibilidad de agua.

Para compensar esta circunstancia, sería necesario tomar medidas estructurales: construcción de obras hidráulicas (embalses, trasvases de cuenca, desaladoras, etc.) francamente costosas. ¿Cómo se financiarían? Otra alternativa, más ambiciosa pero, a la larga, más realista, sería una reorientación general de la actividad económica hacia sectores de menor consumo de agua: agricultura ecológica, ecoturismo, pequeñas industrias de transformación, etc. En cualquier caso, se hiciere lo que se hiciere, tendríamos un serio problema económico y social, pues en unas décadas habría que llevar a cabo una costosa reconversión de los principales sectores económicos (¿quién la pagaría?), formación para el empleo de cientos de miles de personas, etc.

3º.- Regiones templadas del Norte y centro de Europa, con clima templado marítimo o continental. Los modelos climáticos predicen un aumento de la temperatura algo mayor que el promedio mundial, quizá de 4ºC para un promedio mundial de 3ºC. Hay dos consecuencias importantes de este incremento térmico:

  1. Un mayor y más rápido deshielo de la nieve invernal, junto con un mayor porcentaje de precipitaciones líquidas frente a nevadas. Por tanto, aumentaría la frecuencia e intensidad de inundaciones[2]. Este cambio afectaría principalmente a Europa central y oriental, Rusia, partes de Canadá y regiones de Estados Unidos como el valle del Mississippi y Missouri.
  2. La mayor temperatura en primavera, junto con la mayor concentración atmosférica de CO2 (ingrediente básico de la fotosíntesis), podrían aumentar el rendimiento de ciertos cultivos como cereales, frutales, etc. Esto, junto con la posibilidad de cultivar en la Europa atlántica especies propias hasta ahora del Mediterráneo – cítricos, vid, etc. – muy cotizadas en los mercados, podría ser un estímulo positivo para la agricultura en estas regiones.

No nos extenderemos en otros posibles efectos del calentamiento en las regiones mediterráneas y templadas, como la aparición de enfermedades infecciosas que hoy son propias de climas tropicales, al darse ahora las condiciones para que proliferen los gérmenes que las producen, o sus vectores como el mosquito Anopheles en el caso de la malaria. En nuestra región estaríamos especialmente expuestos a este riesgo: no olvidemos que la malaria fue endémica en Andalucía hasta mediados del siglo pasado.

Independientemente de todo lo anterior, existe también la posibilidad de que una fusión muy rápida de la banquisa ártica, al inyectar un enorme volumen de agua fría y densa en el Atlántico Norte, interrumpa la “cinta transportadora oceánica”, una enorme corriente marina que surca los principales océanos transfiriendo calor de las regiones ecuatoriales a las polares. Si esto sucediera, unido a la también consecuente interrupción de la Corriente del Golfo, el clima de la Europa atlántica (España y Portugal incluidas) se haría unos cuantos grados más fríos, especialmente en invierno. Pero no hay indicios claros de que esto vaya a suceder, aunque tampoco se puede descartar al cien por cien.


[1] Hay indicios de que en Bangla Desh esto ya está sucediendo.

[2] Nuevamente, hay indicios de que este cambio ya está sucediendo en algunas regiones de Europa y Norteamérica en las dos últimas décadas.

 
Creative Commons License
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons