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Archive for the ‘Ciencia’ Category

Especialistas del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (Cinvestav), estudian sustituir los actuales microcircuitos de silicio y cobre de los sistemas computacionales por organismos vivos, como las bacterias.

Eduardo Santillán, investigador del Departamento de Matemáticas del organismo del Instituto Politécnico Nacional (IPN), auguró que en el futuro existirán biocomputadoras cuya información no se transmitirá por impulsos eléctricos, sino mediante mensajes químicos.

Para alcanzar esa tecnología el experto indicó que desarrollan osciladores biológicos, o sea sistemas que mandan señales en determinados lapsos.

“La idea general de nuestro proyecto es obtener y cultivar bacterias que al recibir una señal química, liberen una sustancia, una proteína por ejemplo, en ciclos determinados”, explicó Santillán Zerón.

El matemático detalló que uno de los principales retos para lograrlo consiste en introducir mediante una modificación genética, un sistema de “apagado y encendido” en el microorganismo, pues no lo poseen de manera natural ya que “nunca duermen, ni descansan, ni se detienen”.

La tarea es sumamente compleja, pues primero se debe desarrollar un modelo matemático adecuado que muestre las oscilaciones deseadas, ni demasiado rápidas ni demasiado lentas, detalló el también investigador nacional nivel II en un comunicado del Cinvestav.

Eduardo Santillán Zeron agregó que un segundo reto para lograr ese objetivo es que lo simulado sea compatible con la propia naturaleza de la bacteria.

3 de marzo, eluniversal.com

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Académicos de la UNAM producen piel humana y hueso a partir de la ingeniería de tejidos, con lo que se busca reparar o sustituir esas partes del cuerpo, así como otros órganos dañados por diferentes causas, y modular sus respectivas funciones.

Andrés Castell Rodríguez, jefe del Departamento de Biología Celular y titular de la Facultad de Medicina de la máxima casa de estudios del país, explicó que se trabaja con células que puedan ser diferenciadas a otro tipo celular, como de tejido adiposo o médula ósea.

Para llevar a cabo este procedimiento de ingeniería de tejidos, los científicos necesitan contar con células que tengan la capacidad de cambiar de tipo celular. Una vez obtenidas estas células, se construyen diminutos andamios de biomateriales como sustento para que crezca el nuevo tejido. Por último, se utilizan factores de crecimiento que regulan algunas de las funciones celulares y permiten que los tejidos se multipliquen y funcionen de manera adecuada en el laboratorio para después usarlos en trasplantes.

Las células se toman de una biopsia del paciente (lo que evita que su sistema inmunitario rechace el trasplante) y se cultivan en el laboratorio. Castell asegura que su equipo ha logrado producir dos metros cuadrados de piel en 20 días. Posteriormente, se colocan en forma de parches en pacientes con quemaduras o en personas con heridas que no cicatrizaron de manera correcta. Los investigadores también han logrado producir dermis, la capa de piel que se encuentra bajo la epidermis, para usarla en pacientes con úlceras de pie diabético o de origen vascular, que pueden tardar meses en cerrar y que son muy frecuentes en México.

Castell y sus colaboradores también producen hueso para pacientes que sufren de pérdida o lenta recuperación de masa ósea en fracturas. Actualmente están llevando a cabo un estudio que concluirá a mediados de 2012, en el Instituto Nacional de Rehabilitación. El estudio está encaminado a transformar células de médula ósea en osteoblastos, o células de hueso, a partir de un gel de plasma que colocan en la cabeza del fémur de personas jóvenes con zonas que presentan muerte celular.

También los producen en andamios elaborados con biomateriales para colocar esas células en ellos y en citocinas o factores de crecimiento, que permiten que aquellas crezcan y funcionen de manera adecuada en un modelo in vitro, que después será trasplantado a uno in vivo.

Si se toman células de cartílago (de aspecto más o menos redondo) y se colocan en un plato de cultivo, cambian de forma, se alargan y comienzan a producir colágena tipo 1, no tipo 2, que es el del cartílago.

“Si uno las toma y las coloca en un ‘andamio’, adquieren una forma redondeada y producen colágena tipo 2, no tipo 1”, abundó en un comunicado.

Detalló que el hecho que sean colocadas en una estructura tridimensional como la del andamio les confiere una funcionalidad adecuada, característica del sitio de donde fueron tomadas, y además hace posible trasplantarlas a otro para repararlo, con una función semejante o igual a la del tejido u órgano afectado.

La ingeniería de tejidos se vale de otras áreas como la histología (de la que desciende directamente), la inmunología, la bioquímica, las ciencias de los materiales y, por supuesto, la cirugía.

Los universitarios cultivan piel humana para colocarla en forma de parches en pacientes quemados o personas con cicatrices hipertróficas o queloides, o con gran retracción cutánea en alguna parte del cuerpo.

El especialista puntualizó que con esa técnica se toma una biopsia de la propia piel del paciente, lo que evita un posible rechazo. Posteriormente se cultiva en pequeñas cajas y la expanden, con lo que se puede producir dos metros cuadrados en 20 días.

Además se generan constructos cutáneos (sólo de la dermis) para colocarlos en pacientes con úlceras de pie diabético o de origen vascular, que tardan meses en cerrar y son muy frecuentes en México.

“Con el Hospital General Dr. Manuel Gea González llevamos a cabo un estudio de efectividad. Proporcionamos los constructos para que los apliquen allí y sean comparados con otros productos comerciales, como los parches coloidales. Hasta ahora hemos visto que los nuestros dan mejores resultados”, subrayó Castell Rodríguez.

Castell tiene el proyecto de crear en la Facultad de Medicina una Unidad de Ingeniería de Tejidos para producir tejidos y órganos para trasplantes

Con información de http://www.miblogtecnologico.com

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Maximino Aldana, Germinal Cocho Gil y Gustavo Martínez Mekler

Aquí mismo

A lo largo de nuestra historia, se han dado múltiples explicaciones al origen de la vida, que varían en cada época y cultura, y van desde lo mitológico hasta lo científico. Sin embargo, aun cuando algunas pueden ser contradictorias, la mayoría tienen un aspecto en común: en general, se asume que la vida se originó en la misma Tierra. Por alguna razón, nos hemos sentido más cómodos suponiendo que nuestros orígenes tuvieron lugar aquí mismo, en nuestra propia casa. Por ejemplo, casi todas las corrientes mitológicas y religiosas asumen que “los cielos” están dominados por los dioses, mientras que la Tierra es el lugar destinado a “los mortales”, ya sean plantas, animales o seres humanos, y que tales mortales fuimos “creados” aquí desde el principio.

Esta tendencia de suponer, o mejor dicho, de asumir que la vida en la Tierra se originó aquí no es particular de la religión o la mitología, también ha penetrado en las ideas científicas antiguas y modernas, a tal grado que se le ha dado un nombre: se le conoce como hipótesis endógena. Por ejemplo, en la década de los años 30 del s. XX, A. I. Oparin en Rusia y J. B. S. Haldane en Inglaterra propusieron, cada uno por su cuenta, un escenario en el que las primeras moléculas orgánicas útiles para la vida se crearon en la superficie de la Tierra a partir de compuestos de carbono y nitrógeno relativamente simples. De acuerdo con el modelo de Oparin y Haldane, estos compuestos orgánicos adquirieron cada vez mayor complejidad, y eventualmente evolucionaron para dar origen a los primeros organismos unicelulares, en los mares primitivos de la Tierra.

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Mensaje en una botella

Años más tarde, las ideas de estos dos investigadores inspiraron a S. L. Miller y H. C. Urey de la Universidad de Chicago, a realizar un experimento en el que simulaban las condiciones primitivas de la Tierra en una botella de vidrio. Miller y Urey depositaron en la botella diversos compuestos simples como amoniaco, hidrógeno, agua y algunos otros, e irradiaron la mezcla con luz ultravioleta y rayos X, los cuales se suponía que existían en la superficie de la Tierra primitiva debido a la ausencia de oxígeno en la atmósfera. El resultado de este experimento fue sorprendente, ya que después de un tiempo se obtuvieron moléculas orgánicas complicadas, como algunos aminoácidos y bases nitrogenadas que son fundamentales para los organismos vivos. De esta manera, Miller y Urey mostraron que era perfectamente posible obtener moléculas orgánicas complejas a partir de compuestos químicos sencillos con relativa facilidad, lo cual representó una especie de confirmación de las ideas de Oparin y Haldane.

Este histórico experimento marcó un hito en el desarrollo de las teorías sobre el origen de la vida, ya que posteriormente muchos otros investigadores realizaron experimentos similares, aunque más sofisticados, para producir moléculas orgánicas más complicadas y en mayores cantidades que las que obtuvieron Miller y Urey, pero siempre con la idea de obtenerlas a partir de compuestos sencillos que se encontraran bajo condiciones físicas y químicas similares a las que prevalecían en la Tierra primitiva. En otras palabras, tanto Oparin y Haldane, como Miller y Urey, y muchos otros investigadores que les siguieron, han asumido que la vida en la Tierra se originó en la misma Tierra.

Solamente algunos escritores de ciencia ficción, y algunos científicos arriesgados (como Fred Hoyle), habían imaginado que los primeros procesos biológicos que eventualmente condujeron a los seres vivos, pudieron haberse llevado a cabo afuera, es decir, en el espacio exterior. Sin embargo, hasta antes de la década de 1980, estas ideas no habían sido más que especulaciones sin fundamento. Pero en los últimos veinte años se ha acumulado evidencia que sugiere que los primeros procesos que originaron la vida en la Tierra no se dieron aquí mismo, sino que tuvieron lugar fuera de nuestro planeta. Pero antes de que discutamos las razones por las que se cree que la vida pudo haberse originado en el espacio exterior y los aspectos a favor y en contra de esta nueva hipótesis, debemos definir qué entendemos por “origen de la vida”.

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La información necesaria

Las unidades básicas de la vida son las células, ya que son los organismos vivos más pequeños a partir de los cuales todos los demás estamos construidos. Las células están compuestas, a su vez, por diferentes tipos de moléculas, por ejemplo, los azúcares, que conforman la reserva energética, o los ácidos grasos (fosfolípidos) que sirven para construir la membrana celular. Hay dos tipos de moléculas que desempeñan un papel fundamental dentro de la maquinaria celular: las proteínas y los ácidos nucleicos. Las proteínas son los “obreros” celulares, es decir, son las moléculas encargadas de llevar a cabo todas las funciones metabólicas de la célula. Hay proteínas que se encargan de transportar oxígeno, que dirigen la construcción de membranas, que introducen nutrientes a la célula; otras degradan estos nutrientes extrayendo la energía química requerida, y otras más expulsan los desechos fuera de la célula. En fin, las proteínas son las encargadas de realizar, de manera orquestada y organizada, todo el trabajo celular.

Por otro lado, los ácidos nucleicos, el ADN y el ARN, contienen la información genética del metabolismo celular. Es decir, en estas moléculas se almacena la información de todas las proteínas que requiere la célula para subsistir. Cuando decimos, por ejemplo, que el ADN contiene la información del color de los ojos de las personas, a lo que nos referimos es a que en el ADN está contenida la información de las proteínas que le dan el color a los ojos. Esta información se pasa íntegramente de la célula madre a las células hijas en la división celular, lo que hace que se conserven las características genéticas de la especie. Las proteínas son fundamentales para que esto ocurra, ya que participan activamente en la replicación de la célula, suministrando, transportando y degradando todos los nutrientes químicos necesarios para la replicación, y acelerando reacciones químicas metabólicas que de otra forma no podrían realizarse.

La interrelación entre ácidos nucleicos y proteínas es muy estrecha y complicada. En el ADN y ARN está la información para construir a las proteínas, y a su vez las proteínas son fundamentales para la conservación y replicación del ADN y del ARN. Al parecer, sin proteínas, los ácidos nucleicos no se pueden construir ni mucho menos replicar y, sin ácidos nucleicos, la célula no cuenta con la información para fabricar las proteínas que necesita para estar viva.

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El meollo de la vida

Bajo esta perspectiva, el problema del origen de la vida consta de dos partes: Primero, ¿de qué manera se originaron moléculas orgánicas complicadas, como las proteínas y los ácidos nucleicos, a partir de compuestos de carbono, nitrógeno e hidrógeno relativamente sencillos? Y, segundo ¿cómo se llegó a esa interrelación tan estrecha entre ácidos nucleicos y proteínas que le permite a la célula subsistir y replicarse?

El meollo del problema del origen de la vida radica en contestar estas dos preguntas. Vemos entonces que no estamos tratando de explicar cómo surgieron seres tan complejos como los dinosaurios o los tigres dientes de sable. Ni siquiera estamos tratando de explicar el origen de las células, las cuales ya de por sí son sistemas muy complejos y organizados, en los que muchas partes están interactuando unas con otras sin que sepamos bien a bien cómo lo hacen.

El origen de la vida tiene que ver con los primeros procesos físicos y químicos que eventualmente condujeron a las células. Estos procesos pueden clasificarse en dos tipos: el primero consiste en los procesos encargados de la formación de moléculas complejas a partir de moléculas sencillas (primera pregunta), y se llaman procesos prebióticos; ya Miller y Urey nos dieron algunas pistas de cómo se llevan a cabo. El segundo tipo de procesos son los que conducen a la interrelación entre proteínas y ácidos nucleicos que le permite a la célula realizar todas sus funciones metabólicas de subsistencia y replicación (segunda pregunta), y se conocen como procesos protobióticos.

Cuando decimos que hay evidencia de que la vida se originó en el espacio exterior, a lo que nos referimos es a que se ha descubierto que tanto los procesos prebióticos como los procesos protobióticos -ocurren en superficies cometarias, en meteoritos y en polvo interestelar. Esta evidencia de ninguna manera significa que existen “marcianos” con inteligencias super desarrolladas, civilizaciones con tecnologías más avanzadas que la nuestra o cosas por el estilo.

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Las primeras pistas

En 1864 cayó un meteorito en el pueblo de Origueil, cerca de Mountauban, Francia. Éste era particularmente extraño por su alta concentración de carbono y arcilla, lo que indujo a los geoquímicos a realizar análisis muy cuidadosos sobre su composición química. En 1963, I. R. Kaplan raspó un poco de polvo de la superficie del meteorito y lo analizó, encontrando una multitud de aminoácidos que, hasta entonces, se consideraban particulares de los organismos vivos (los aminoácidos son las moléculas con las que se construyen las proteínas, y los que encontró Kaplan en el meteorito fueron glicina, alanina, valina, prolina, ácido aspártico y ácido glutámico). De hecho, los encontró incluso en mayores cantidades que las que se obtienen en experimentos de tipo Miller-Urey. Además, encontró dos de las cuatro bases nitrogenadas que conforman al ADN y al ARN (alanina y guanina).

Quedaba la posibilidad de que, sobre la superficie de la Tierra y guardado durante muchos años en un museo de París, el meteorito se hubiera contaminado con moléculas orgánicas provenientes de nuestro planeta. Sin embargo, K. A. Kvenvolden, otro geoquímico, realizó análisis fisicoquímicos de las moléculas orgánicas del meteorito, y demostró contundentemente que estas moléculas no provenían de la Tierra, sino que fueron sintetizadas en el espacio exterior. Lo que Kvenvolden hizo fue tomar dos muestras de aminoácidos, unos provenientes del meteorito y otros de la Tierra, y comparar sus propiedades físicas y químicas: ¡encontró que los aminoácidos del meteorito tenían propiedades físicas muy diferentes de las correspondientes propiedades de los aminoácidos terrestres! Si los aminoácidos del meteorito hubieran sido producto de una “contaminación terrestre”, era de esperar que no se encontraran diferencias entre las dos muestras.

Después de esto, algunos astrónomos y astroquímicos se dedicaron particularmente a la búsqueda de materia orgánica en otras partes del espacio exterior, y encontraron que en las nubes de polvo interestelar y en los cometas también hay concentraciones de materia orgánica, en particular de aminoácidos y de bases nitrogenadas (con las que están hechos el ADN y ARN). Evidentemente, ningún astrónomo o astroquímico viajó a los confines del espacio exterior para tomar muestras de polvo interestelar o de cometas, regresando después a la Tierra para estudiarlas. Lo que hicieron fue analizar la luz proveniente de las estrellas lejanas y de los cometas, utilizando técnicas de análisis muy bien comprendidas y muy precisas, pertenecientes al área de la física denominada espectrometría. Encontraron en dicha luz (más precisamente, en los espectros de absorción y de emisión) la huella inequívoca de la presencia de materia orgánica, en particular, de aminoácidos y bases nitrogenadas.

El punto importante es que quedó demostrado, fuera de toda duda, que en el espacio exterior también existen las condiciones para la formación de moléculas orgánicas que en la Tierra encontramos íntimamente ligadas a la vida. Este hecho, por sí solo, no decía nada sobre el origen de la vida en la Tierra. Es decir, el que haya moléculas orgánicas en el espacio exterior no significa que la vida en la Tierra provenga del espacio exterior. En todo caso, lo único que demuestra es que los procesos prebióticos de síntesis de moléculas orgánicas se pueden dar en otras partes del Universo, tanto en nuestro confortable planeta como fuera de él. Sin embargo, la semilla de la duda estaba sembrada y, ahora sí, con bases muy firmes.

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¿Qué fue primero?

Conforme las investigaciones continuaron, se presentaron algunos problemas serios con la teoría de Oparin-Haldane y con los experimentos de tipo Miller-Urey, lo que condujo a algunos científicos a pensar que los procesos prebióticos y protobióticos no pudieron llevarse a cabo en la Tierra primitiva. Por un lado, tanto el modelo de Oparin-Haldane como los experimentos de tipo Miller-Urey suponían que el medio ambiente en el cual se llevaban a cabo las reacciones químicas de formación de moléculas orgánicas, era reductor, es decir, con mucho hidrógeno y poco (o casi nada) de oxígeno. Lo anterior obedece a que el oxígeno es un elemento muy reactivo químicamente, reacciona con casi todo lo que le pongan enfrente; en presencia de oxígeno libre las reacciones químicas que forman proteínas y ácidos nucleicos no se pueden llevar a cabo, porque el oxígeno “bloquea” dichas reacciones, impidiendo que se realicen. Así, la atmósfera primitiva de la Tierra debía ser reductora para permitir la formación de las moléculas orgánicas con las que estamos construidos los seres vivos.

Sin embargo, algunos modelos teóricos recientes de la formación de la Tierra sugieren que, en lugar de reductora, la atmósfera primitiva era medianamente oxidante (con algo de oxígeno). Esto parece estar parcialmente confirmado por observaciones recientes realizadas en yacimientos volcánicos al norte de África que datan de hace más de 4,000 millones de años, en los que se ha encontrado abundante “oxígeno prehistórico” (es decir, con composición isotópica muy diferente a la observada actualmente), atrapado en los minerales que conforman dichos yacimientos. Aparentemente, la atmósfera primitiva no albergaba las condiciones reductoras para que se llevara a cabo la formación de moléculas orgánicas complejas y, por lo tanto, para que surgiera la vida.

Por otro lado, seguramente ya habrás observado una dificultad con la interrelación entre proteínas y ácidos nucleicos a la que nos hemos referido antes. Decíamos que sin proteínas no hay ácidos nucleicos, y viceversa, sin ácidos nucleicos no hay proteínas. Entonces, ¿qué fue primero, las proteínas o los ácidos nucleicos? Esta pregunta perturbó durante muchos años a los investigadores del origen de la vida. Al principio se creía que los dos tipos de moléculas evolucionaron juntos, unas dependiendo de las otras. Pero la interrelación entre ácidos nucleicos y proteínas es tan compleja, que parece poco probable (o acaso imposible) que tal evolución simultánea se haya dado.

Resulta que en los últimos treinta años, un grupo de investigadores, entre los que destacan T. R. Cech, H. F. Noller y W. Gilbert, han encontrado una respuesta satisfactoria a esta interrogante, guiados por las propuestas de F. Crick, R. Orgel y C. R. Woese. Cech y Noller demostraron experimentalmente que el ARN es una molécula muy versátil, que puede reproducirse a sí misma, que puede autocatalizarse y catalizar otras reacciones químicas con otras moléculas, que puede construir proteínas o degradarlas; es decir, que la molécula sola de ARN puede realizar muchas reacciones metabólicas ¡sin la ayuda de ninguna proteína!

Estos descubrimientos llevaron a Walter Gilbert a proponer “el mundo primitivo de ARN”, esto es, un mundo en el cual los principales procesos de síntesis y replicación de moléculas orgánicas estaban basados en la química del ARN. De acuerdo con Gilbert, a este mundo de ARN se le incorporaron después las proteínas, estableciéndose una interrelación cada vez más complicada entre éstas y los ácidos nucleicos. De este modo, el problema de qué fue primero quedaba resuelto: primero fueron los ácidos nucleicos (ARN y ADN) y después fueron las proteínas.

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¿Y el agua?

 Si la hipótesis del mundo primitivo de ARN efectivamente es cierta (y cada vez hay más evidencia a favor de que sí lo es), entonces tenemos otro problema con el origen terrestre de la vida. Lo que ocurre es que el ARN es una molécula en extremo susceptible a la hidrólisis, lo que significa que se descompone en agua con mucha facilidad. De hecho, los investigadores que trabajan con ARN consideran al agua como su enemigo natural y tratan de mantenerla lo más lejos posible de sus experimentos. Por lo tanto, si las primeras moléculas orgánicas de importancia para la vida fueron de ARN, entonces no pudieron haberse formado en la Tierra primitiva, ya que ésta, en sus orígenes, era un planeta rebosante hasta el tope de agua. La idea de Oparin y Haldane, de una Tierra primitiva con sus mares llenos de materia orgánica (la “sopa orgánica” de Oparin), parece entonces ser falsa.

¿Y el tiempo?

Existen otros problemas como los anteriores, que surgen cuando suponemos que la vida en la Tierra se originó en la Tierra misma. Las investigaciones recientes sobre el origen de la vida que tienen que ver con los procesos prebióticos y protobióticos, hacen ver que en la Tierra primitiva no existían las condiciones para que dichos procesos se llevaran a cabo. No tenemos espacio aquí para discutir a fondo todos y cada uno de los problemas con los que se han enfrentado los investigadores. Basta con mencionar, como un último ejemplo, el denominado “problema del tiempo”.

Hasta hace no mucho se creía que los primeros organismos vivos (organismos unicelulares como bacterias), aparecieron sobre la Tierra hace apenas 600 millones de años. Esta creencia estaba basada en la edad de los fósiles de bacteria más antiguos que se habían encontrado. Pero en 1992, los paleontólogos encontraron, en Sudáfrica y en el oeste de Australia, en los estromatolitos más antiguos del planeta, fósiles de cianobacterias (organismos unicelulares llamados algas verdes y azules) de aproximadamente 3,600 millones de años de antigüedad. Más aún, en Isua, Groenlandia, en rocas volcánicas se encontraron vestigios de actividad biológica, ¡que datan de hace 3,900 millones de años!

Por otro lado, sabemos que la edad de la Tierra es de aproximadamente 4,500 millones de años. Sin embargo, en sus inicios estaba muy caliente y era un lugar totalmente inhóspito para la vida. De hecho, hay evidencia de que la superficie de la Tierra fue bombardeada por meteoritos y asteroides durante los primeros 500 millones de años de su existencia. Estos impactos contribuían a mantener la temperatura de la superficie de nuestro planeta lo suficientemente alta como para abortar cualquier intento de formación de moléculas orgánicas (a temperaturas arriba de los 200 °C casi todas las moléculas orgánicas se deshacen).

Para que los procesos prebióticos y protobióticos pudieran llevarse a cabo, la superficie de la Tierra debió enfriarse lo suficiente como para no romper, por medio del calor, las moléculas orgánicas que se hubiesen formado.

No se sabe exactamente cuando se llegó a una temperatura aceptable, pero sí sabemos que durante sus primeros 500 millones de años la Tierra no contenía ninguna molécula orgánica complicada. Por lo tanto, en nuestro planeta las condiciones para la vida no aparecieron sino hasta hace 4,000 millones de años, cuando mucho.

Los datos anteriores nos hacen ver que la vida en la Tierra apenas si tuvo tiempo de crearse, ya que entre que el planeta se enfrió y aparecieron las primeras bacterias, pasaron a lo más 100 millones de años. Esto quiere decir que si los procesos prebióticos y protobióticos se hubiesen llevado a cabo en nuestro planeta, entonces en tan sólo 100 millones de años se pasó de una “sopa” de compuestos inertes simples, como metano, amoniaco e hidrógeno, a una “sopa” de bacterias auto replicantes, con ácidos nucleicos, proteínas, azúcares, membranas, y todo lo demás, y con un metabolismo extraordinariamente complejo que incluso en la actualidad no entendemos del todo. Creemos que 100 millones de años es muy poco tiempo para que se formaran organismos vivos, aunque fueran unicelulares, a partir de compuestos químicos simples (tan sólo los dinosaurios dominaron la Tierra durante 180 millones de años, más o menos). Nadie duda que se haya dado esta evolución que condujo a la vida; lo que se duda es que haya ocurrido en tan poco tiempo.

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¿Casualidad, accidente u origen extraterrestre?

Las consideraciones precedentes hacen ver al origen de la vida en la Tierra más como una casualidad que como una consecuencia de la interacción y organización de la materia orgánica, ya que para que los procesos prebióticos y protobióticos se llevaran a cabo en la Tierra primitiva, se requeriría de condiciones físicas y químicas muy improbables: una (auto) organización muy rápida de la materia orgánica; un ambiente químico reductor; temperaturas muy bajas; ausencia de agua, etc. Algunos autores han sugerido que tales condiciones pudieron haberse dado por “accidente” hace 4,000 millones de años en algún nicho escondido de la Tierra, tal como una burbuja atmosférica atrapada en algún yacimiento mineral submarino, o cosas por el estilo. Sin embargo, otros científicos consideran que la vida es mucho más que un mero “accidente”.

Pero entonces, ¿cuál es la alternativa? Si los procesos prebióticos y protobióticos no se pudieron dar en nuestro joven planeta, ¿qué otro lugar queda? La respuesta salta a la vista inmediatamente: el espacio exterior. Ya hemos visto que hay evidencia contundente de que en el espacio exterior (cometas, meteoritos, polvo interestelar) se forman algunas de las moléculas orgánicas indispensables para los seres vivos. Pero, además, el llevar el origen de la vida fuera de la Tierra, hacia el espacio exterior, resuelve también algunos de los problemas que se presentan cuando suponemos que la vida se originó aquí mismo:

En el espacio exterior el oxígeno libre existe en cantidades muy pequeñas, mientras que el hidrógeno es el elemento más abundante. Por lo tanto, las condiciones reductoras requeridas para la formación de proteínas y ácidos nucleicos sí se dan “allá afuera”.

En el espacio exterior no abunda el agua, y la poca que hay está congelada, por lo que el mundo del ARN que propuso W. Gilbert sí puede existir fuera de la Tierra.

En el espacio exterior la temperatura es muy baja (entre -260 y -270° C), por lo que las moléculas orgánicas pueden formarse sin ningún problema.

Los materiales arcillosos con los que están hechos los cometas sirven como catalizadores (aceleran reacciones químicas) para la formación de proteínas y ácidos nucleicos.

En el espacio exterior se tiene muchísimo tiempo para que se lleven a cabo los procesos prebióticos y protobióticos, y no sólo los 100 millones de años (o tal vez menos) disponibles en la Tierra. En el espacio exterior disponemos de 10 mil millones de años para la realización de estos procesos, que era la edad del Universo cuando la Tierra se formó.

Vemos entonces que la hipótesis del origen extraterrestre de la vida no sólo cuenta con evidencia experimental, sino que además resuelve algunos de los problemas con los que se habían estado enfrentando los científicos sin tener éxito. Queremos insistir en que no estamos hablando de marcianos o de seres de otros mundos. Ni siquiera queremos dar a entender que del espacio exterior hayan caído bacterias o virus a nuestro planeta. Simplemente sabemos que, con alta probabilidad, los procesos prebióticos y protobióticos también ocurren en el espacio exterior, mientras que en la Tierra primitiva la ocurrencia de dichos procesos presenta serias dificultades.

Por otra parte, se tienen indicios de que quizá la vida existe o existió en el espacio exterior. En 1996, D. S. Mckay y su grupo de la NASA estudiaron un meteorito que cayó de Marte en la Antártida hace 13 mil años y encontraron estructuras carbonatadas de forma globular que podrían ser fósiles de bacteria, de más de 3,600 millones de años de antigüedad. Estas estructuras son similares a las que se encontraron en los estromatolitos de Australia.

Si los glóbulos carbonatados del meteorito efectivamente resultaran ser fósiles de bacteria, es claro que tales bacterias no provendrían de la Tierra. Por lo tanto, no sólo habría evidencia de que los procesos prebióticos y protobióticos se dan en el espacio exterior, sino también de que la vida misma puede surgir fuera de nuestro planeta. Hay que señalar, sin embargo, que existen serias dudas sobre la naturaleza de las estructuras globulares y para despejarlas tengamos que esperar hasta que la NASA analice las muestras que se obtuvieron recientemente de la superficie de Marte.

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No todo está resuelto

Aún cuando el escenario extraterrestre del origen de la vida presenta ciertas ventajas respecto del escenario terrestre, no es definitivo. Quedan todavía bastantes problemas que resolver y existe mucha controversia en la comunidad científica al respecto. Por ejemplo, no se sabe de qué manera la materia orgánica en los meteoritos, cometas o polvo interestelar, bajó a la Tierra sin destruirse, y cómo fue que los procesos prebióticos y protobióticos que albergaban los meteoritos, cometas o asteroides proliferaron por toda la superficie de la Tierra dando lugar a la vida que ahora conocemos.

Otro problema radica en que en el espacio exterior no se han encontrado todos los tipos de moléculas que utilizan los seres vivos en la Tierra, así que se tendrá que investigar cómo, a partir de las moléculas extraterrestres que se conocen, se originaron o se incorporaron todas las demás que nosotros utilizamos. El origen de la vida no está resuelto, ni con el escenario terrestre ni con el extraterrestre, y hace falta mucho trabajo todavía para llegar a la respuesta definitiva. Como te puedes dar cuenta, esto no es algo que pueda solucionar una sola persona, o un solo grupo de personas. En este tema han participado químicos, físicos, biólogos, astrónomos y geoquímicos, entre otros científicos de todo el mundo.

Probablemente, a lo más que lleguemos sea a proponer modelos plausibles de cómo se originó la vida que después proliferó por toda la Tierra, sin que seamos capaces de saber, a ciencia cierta, qué fue lo que pasó realmente hace 4,000 millones de años en nuestro joven y primitivo planeta. Sin embargo, de las investigaciones actuales una cosa nos ha quedado clara, y es que la hipótesis endógena no es la única alternativa posible, sino que, con alta probabilidad, la vida también se puede originar en otros lugares.

Maximino Aldana González estudió el doctorado en física en la UNAM, asociado al Centro en Ciencias Físicas y al Instituto de Física de la UNAM. Actualmente se dedica a la investigación de los sistemas complejos en biología.

Germinal Cocho Gil es médico y físico egresado de la UNAM con doctorado en física de la Universidad de Princeton. Es investigador del Instituto de Física de la UNAM. Promotor del estudio de los sistemas complejos en México, se dedica fundamentalmente al desarrollo de la biología teórica, en particular el origen de la vida y la dinámica inmunológica.

Gustavo Martínez Mekler, físico de la UNAM, con maestría en matemáticas de la Universidad de Warwick y doctorado en física de la Universidad de Manchester, es investigador del Centro de Ciencias Físicas de la UNAM en Cuernavaca. Su área de trabajo se relaciona con los sistemas no lineales, la física estadística y complejidad, con un enfoque interdisciplinario entre física, biología y matemáticas.

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http://www.comoves.unam.mx

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Constantino Macías García

Cuando Konrad Lorenz zoólogo austriaco, fundador de la Etología y Premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1973, publicó su estudio sobre la agresión, “el pretendido mal”, seguramente intentaba ayudar a reconciliarnos con nuestra naturaleza animal. Aunque sus intenciones hayan sido buenas, las críticas que siguieron a la publicación del libro fueron merecidas. Fue atacado porque propuso que nuestra conducta agresiva es instintiva. La verdad, es un poco instintiva, pero no en el sentido que Lorenz suponía.

Primero que nada hay que definir qué es un instinto, lo cual implica dos cosas: la naturaleza innata del instinto, y las causas de su expresión. Respecto a la primera, es posible referirse a cualquier conducta no aprendida como instintiva, lo que supondría que todas las conductas que no requieren entrenamiento son un instinto. Lamentablemente la necesidad de entrenamiento, o más generalmente la necesidad de influencias ambientales para que se manifiesten las conductas, hace que casi ninguna sea puramente congénita. Por ejemplo, los pollitos de gallina tienen la tendencia a picotear objetos en el suelo al nacer. Nadie les enseña eso, y se podría argumentar por tanto que es una conducta instintiva o congénita.

Es ciertamente congénita (existe al nacimiento), y probablemente está determinada en forma genética. Sin embargo, la calidad de la luz en el ambiente del pollito al salir del huevo puede ocasionar que el sistema nervioso asociado a la visión no se desarrolle adecuadamente, y por tanto que no se exprese la conducta de picotear. Muchas otras conductas que no requieren entrenamiento específico también precisan de un desarrollo neuromotor adecuado para expresarse en forma competente. Por ello, para salvar el problema de lo “innato” como requisito para considerar una conducta como instintiva, podemos decir que los instintos son normas de comportamiento que se manifiestan sin entrenamiento específico previo en las condiciones típicas de desarrollo de los organismos.

Aplicando ese aspecto de la definición de instinto a la conducta agresiva encontramos que, en efecto, no es preciso ser entrenado para responder agresivamente. Un perro, un gato, un humano, un gallo, responden con los patrones típicos de agresión de su especie frente a encuentros agresivos con organismos de la misma especie, aún si fueron criados en aislamiento, sin oportunidad de entrenar esa conducta. Por ejemplo, pollos únicos del pájaro bobo patiazul pueden, si se les introduce en un nido con extraños, manifestar los patrones de agresión entre hermanos que ocurren típicamente en nidos de dos o más pollos de esta especie.

Los animales (seguramente incluyendo al humano) tienen la capacidad de responder con patrones agresivos congénitos en situaciones de conflicto. Ello no supone que la conducta agresiva no se “ajuste” con la práctica, solamente que no es necesaria la práctica para que ocurra. Pero entonces ¿Lorenz tenía razón?, ¿tenemos instintos agresivos? Bueno, no tan rápido. Nuestra conducta agresiva puede ser congénita, pero la otra parte de la definición de instinto no la hemos explorado. Ésta compete a las causas de la conducta.

Una parte crucial de la definición de instinto, como la desarrollaron los etólogos (incluido Lorenz) en las décadas de 1940-1950, es que ocurre espontáneamente. Esto significa que no parece depender de la presencia de un estímulo inmediato en el ambiente. Por ejemplo, la conducta de cortejo en las palomas macho ocurre aún en ausencia de hembras, en cuyo caso es dirigida a algún punto visual (como una esquina de la jaula). Existen muchas conductas que se presentan como respuesta a estímulos específicos del ambiente, pero comúnmente el ambiente sólo dirige la conducta. Así, animales hambrientos de muchas especies inician conductas que los llevarían a encontrarse con comida.

Una vez que los estímulos que significan comida aparecen en el medio como consecuencia de esas conductas (llamadas apetitivas), éstos evocan respuestas estereotipadas, es decir, que son siempre las mismas, en forma tal que vemos lo que llamamos comportamientos instintivos. Eso es instinto, y lo crucial aquí es que: 1) su forma es estereotipada, y no depende del aprendizaje específico, sino solamente de que ocurran las condiciones típicas de desarrollo de la especie, y 2) su expresión, aún cuando dependa de factores ambientales, es el resultado de la presencia de factores motivacionales internos (como el hambre) que desencadenan patrones de acción; estos patrones pueden luego ser guiados por estímulos específicos del ambiente y llevar a pautas de acción particulares.

La conducta agresiva no parece responder a este último criterio. Sería necesario que, al haber sido privados de la posibilidad de ejercerla (como los pollos únicos del pájaro bobo patiazul), los organismos sintiéramos una tendencia a satisfacer tal conducta; un tipo de hambre conductual por la agresión. Pero no es así; tenemos apetitos alimentarios, sexuales, incluso sociales. Ellos genuinamente nos impulsan a buscar satisfactores en esos rubros. Lo que no tenemos son apetitos agresivos, aunque tengamos conductas apropiadas (congénitas) para responder a la agresión.

En general, la conducta agresiva en la naturaleza (y entre los humanos) es una forma de resolver conflictos sobre la posesión de recursos (refugio, pareja, alimento). Si no hay competidores, no hay necesidad de usar agresión, y nadie se frustra por ello. Pero habiendo competidores las cosas cambian. Frente a la competencia por recursos existen herramientas conductuales de las que echamos mano. La agresión en esos casos se daría primero en forma estereotipada: un pez extendería sus aletas frente al oponente; un niño echaría para adelante el pecho (y la región genital, significativamente). Si tales despliegues no informan a los oponentes sobre diferencias obvias que marquen claras asimetrías entre posible vencedor y posible vencido, se pasa al combate físico. También es típico que éste termine cuando uno de los combatientes asume una actitud sumisa (o de apaciguamiento), que literalmente inhibe al -vencedor e impide que ocurran daños mayores.

Las conductas de apaciguamiento, me parece, fallan frecuentemente en los humanos. Las razones pueden ser diversas: una, es que el daño que podemos causar haciendo uso de armas, es inconmensurablemente mayor, dado un mismo esfuerzo, que el que causaríamos sin ellas. Esto significa que nuestra respuesta agresiva, cuando está armada, produce más daño del que nuestros actos motores habrían causado. Se requeriría un esfuerzo enorme y una interacción personal muy intensa para causar con nuestras manos el mismo daño que ocasiona una bala a un oponente de peso y tamaño similares al nuestro (en la naturaleza no hay expertos en artes marciales).

Otra razón es la habituación: la literatura, pero sobre todo el cine, la televisión y los juegos de video, presentan escenas de violencia con tal frecuencia e intensidad que nuestras respuestas probablemente se habitúan a ellas. Es casi seguro que no nos hacemos más “agresivos” por ver tales imágenes, pero probablemente nuestros frenos conductuales, una vez que nos encontramos en un conflicto agresivo, sean insuficientes para detenernos antes de causar daños severos.

Recapitulando, los humanos compartimos con muchos animales el poseer en forma congénita la capacidad de responder a situaciones de conflicto en forma agresiva, aunque no tenemos ninguna necesidad biológica de ejercitar tal capacidad. También tenemos formas ritualizadas de enfrentamiento, como muchos otros animales, pero éstas nos fallan a veces. En ese sentido, somos como los gallos de pelea: en el palenque cuentan con navajas que matan al oponente antes de que su tendencia congénita a emitir conductas sumisas o responder a ellas se manifieste. En la naturaleza, los gallos (y seguramente los humanos) casi nunca morirían en enfrentamientos por parejas o territorios.

Podemos sobreponer a nuestras tendencias conductuales las herramientas de la tecnología, incrementando inmensamente nuestra capacidad de causar daño y amortiguando nuestra tendencia a refrenar a tiempo nuestros actos agresivos. Seguramente en ciertas situaciones la naturaleza provee ejemplos de uso excesivo de violencia y sufrimiento. Al ser atacada por un león, una cebra sufre, y ni modo. La selección natural no favorece a los leones que actúan con misericordia, ni a las cebras que sufren menos al morir.

Pero la selección natural sí ha favorecido a los miembros de cada especie que, en encuentros por parejas o recursos, ritualizan los combates y minimizan los daños. Eso hizo con nuestra especie, pero la cultura, en el sentido mas laxo, nos ha dado herramientas para revertir esas tendencias. Seguramente antes del desarrollo de las culturas humanas los conflictos interpersonales se resolvían por la fuerza, y no por la razón. Sin embargo, aquel porcentaje, seguramente grande, de conflictos que en la actualidad resolvemos por la fuerza tiene ahora consecuencias más fatídicas que las que hubiera tenido cuando nuestra especie recién bajaba de los árboles.

Constantino Macías García es investigador del Instituto de Ecología de la UNAM y se ha especializado en el estudio del comportamiento animal, particularmente en lo que se refiere a la selección sexual.

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Carlos Renato Ramos

Imagina que una vez la naturaleza, como una maestra que califica en los pupitres el trabajo de cada alumno, se detuvo a evaluar el desempeño de las especies vegetales en la reñida lucha evolutiva. En ese momento cada uno tuvo que crear nuevas estructuras o estrategias para poder sobrevivir. La naturaleza solo escogió aquellas que fueron posibles o ingeniosas, pero para beneficiarse de ellas las especies tuvieron que pagar un precio.

¿Has escuchado la expresión “esto tiene sus ventajas y desventajas”? Bueno, pues la vida de las plantas no es la excepción. Todos sabemos de la gran variedad de formas y tamaños que existen en el mundo vegetal; para confirmarlo basta con observar las llamativas plantas de un desierto o admirar el gran tamaño que pueden alcanzar algunos árboles. Estos atributos no son gratuitos, las plantas han debido pagar por ellos.

Historia de un modelo

Todo empezó en 1894 con los estudios demográficos del ecólogo Mac Leod, quien reconoció a las especies vegetales en dos ciclos de vida: especies capitalistas que invierten gran cantidad de energía y reservas para producir flores grandes y bastante néctar, y las especies proletarias que utilizan una menor cantidad de energía en la fase reproductiva y de producción.

En 1966, el biólogo M. L. Cody, al tratar de explicar los patrones de variación geográfica en el tamaño de los nidos de las aves, propuso el principio denominado asignación de recursos. En éste señala que existe un gasto de energía, materia y/o tiempo finitos para cualquier actividad de un organismo y todo en conjunto es importante en el éxito evolutivo de cada organismo.

Así, en 1967, Mac Arthur y Wilson postularon que las especies que fueron colonizadoras y en lugares donde comenzara asumir la vegetación, la asignación de recursos se destinaría a una descendencia rápida y temprana (organismos r), mientras que en las especies en lugares estables se observaría una fuerte competencia y mayor cuidado a la descendencia (organismos K).

De esta forma, a partir de los estudios de variación demográfica y asignación de recursos surge la teoría de selección r y K. La cual ha servido para identificar los trade-offs o costos y beneficios en las plantas. La traducción al español de trade-off es hacer un trato mutuo, trueque o cambalache.

El modelo se basa en la comparación de dos estrategias, en dos poblaciones diferentes de organismos. Estas estrategias son la colonización, es decir, la llegada y permanencia de una especie a un lugar, y la habilidad de cada especie para competir entre todas las demás, por ejemplo, la lucha por la captación de luz que sostienen las plantas tropicales de una selva.

Este modelo explica que para toda habilidad o beneficio en alguna estrategia o estructura hay un sacrificio o costo en la vida de un organismo. Esto sería el significado biológico de trade-off. De esta manera la selección r y K, denomina estrategas r a los organismos con: menor tamaño; mayor tasa de crecimiento;
periodo de vida muy corto; elevado uso de la energía para la reproducción, a tal grado que pagan con la vida en algunos casos; muchos descendientes.

Mientras que los estrategas K, son organismos de: mayor tamaño; menor tasa de crecimiento; periodo de vida más largo; inversión de energía en la reproducción, pero no a costa de la vida; pocos descendientes.
Cada grupo tiene ventajas y desventajas, que representan en cierta forma los cambalaches o costos y beneficios en la vida de un organismo.

¿Colonización o habilidad competitiva?

Las plantas estrategas r son altamente colonizadoras y poco competitivas, mientras que las K son buenas competidoras y poco colonizadoras. En los montículos de arena o polvo que ocasionalmente se encuentran en cualquier banqueta, se llegan a establecer pequeñas plantas, como el diente de león: son estrategas r. Cuando en estos montículos hay un poco de humedad, las diminutas semillas que han sido transportadas por el viento (anemócoras) germinan en un dos por tres, y así de rápido crecen, se reproducen y mueren.

En cambio, a las plantas estrategas K, por ejemplo los árboles de un bosque, les lleva más tiempo crecer y son muy longevas; en este caso las estrategas K se establecen en lugares más seguros, con un suelo bien desarrollado y en un solo hábitat. En una comunidad vegetal, las estrategas K son las más competitivas entre todas las demás especies.

Dime cómo son tus semillas y te diré cómo eres

Las semillas grandes, como la del aguacate, el mamey o el durazno, pueden por su tamaño almacenar reservas alimenticias que después de la germinación utilizará la nueva planta para su crecimiento. Sin embargo, se producen pocas semillas y por sus dimensiones los granívoros (animales que se alimentan de semillas) pueden encontrarlas fácilmente.

También existen plantas con semillas tan pequeñas como cualquier polvo fino. Y en un puñado se pueden encontrar millones de ellas. Al momento de estar formadas, la planta las libera y, por su reducido tamaño y peso, pueden ser llevadas por el viento. Así la especie logra una mayor dispersión, es decir, puede colonizar otros lugares porque sus semillas son dispersadas a grandes distancias.

Podemos decir entonces que entre más grande es la semilla, mayor es el riesgo de que la vean los depredadores y más difícil su dispersión (costo), pero aseguran mejor el alimento de la próxima planta que va a nacer (beneficio).

Por otro lado, entre más pequeñas son las semillas, contienen menos reservas alimenticias para el crecimiento de las nuevas plantas, por lo que éstas muy rápidamente tendrán que depender de los nutrimentos externos (costo), pero gracias a su elevado número se puede garantizar que algunas lograrán germinar (beneficio).

Grandes y pequeñas

“Forma de crecimiento” es un término que se usa para clasificar plantas por su forma y tamaño; por ejemplo, se dice que una planta tiene una forma de crecimiento herbácea (con forma y tamaño de hierba), arbustiva (de arbusto) o arbórea (de árbol).

¿Has cargado alguna vez una sandía o una calabaza? ¿Qué tipo de planta produce tales frutos? Las plantas de sandía y calabaza tienen una forma de crecimiento herbáceo que crece al ras del suelo.

Hasta ahora no se sabe de alguien que haya muerto de un golpe en la cabeza por una manzana o naranja, que al madurar se haya desprendido de un árbol, pero, ¿qué tal si existieran árboles con frutos del tamaño de la sandía o la calabaza?

Podemos ver que a los frutos de menor tamaño y peso les corresponden plantas de mayor tamaño, y viceversa. Y es que la relación entre el peso del fruto y la forma de crecimiento de la planta tiene un papel muy importante en el desempeño reproductivo y ecológico de cada especie.

Las plantas de sandía y calabaza deben pagar un costo: el de producir uno o muy pocos frutos. Pero esto se compensa con la dispersión óptima de sus semillas gracias a que los frutos son grandes, carnosos y llamativos: son una tentación para muchos animales, que al comerse el fruto dispersan las semillas. En la actualidad las plantas de sandía y calabaza son cultivadas por el hombre, por lo que esa estrategia para la dispersión de las semillas ya no cumple su función original.

Por otro lado, las plantas de mayor talla como los árboles se “preocupan” menos por el tamaño de sus frutos. La mayoría de los árboles pueden vivir muchos años y florecen y producen frutos varias veces en su vida. Así, los frutos son pequeños (costo), pero se producen muchos en la etapa de fructificación y durante toda la vida (beneficio).

Uno pensaría que las palmas costeras, con su gran altura y enormes semillas (los cocos), son la excepción a la regla y, por lo tanto, el costo y el beneficio en el peso del fruto y la forma de crecimiento ya no tiene validez. Sin embargo, las palmas, por su origen taxonómico y otras características anatómicas y morfológicas, no son consideradas como árboles, sino como plantas con una forma de crecimiento arborescente, es decir, que se parece a un árbol, pero que en realidad no lo es. La palma no produce madera por carecer de tejidos especiales para ello, y por lo tanto no presenta un tronco verdadero, además no forma ramificaciones como los árboles, por estar restringida a un solo punto de crecimiento o meristemo. Así, las palmas han conservado el tamaño grande de sus frutos, aunque tengan aparentemente una forma arbórea.

Contra el fuego

Existen plantas que tienen la desventaja o costo de ser muy inflamables, pero el beneficio de poseer una alta capacidad regenerativa, por ejemplo, algunos pastos.

La mayoría de los incendios forestales que en años recientes se han registrado en nuestro país se han incrementado, entre otras causas, por la propagación del fuego por medio de los pastizales, los cuales son un combustible ideal cuando sus hojas están secas.

Por otro lado, hay especies que tienen la ventaja o beneficio de ser poco inflamables por presentar ciertas estructuras que evitan, en lo posible, el avance del fuego en la planta. No obstante, estas especies carecen de una capacidad regenerativa y por lo tanto su costo ante un incendio puede ser la muerte. Existe una especie de yuca en los páramos sudamericanos que tiene, en casi toda la longitud del tronco, sus hojas muertas dispuestas una sobre otra, de forma muy similar a las hojas muertas de las yucas que conocemos en México. Debido a que este tipo de yuca sudamericana no deja caer las hojas, éstas se pueden acomodar perfectamente con las puntas dirigidas hacia el suelo para cubrir el tronco. Cuando ocurre un incendio, las hojas muertas se queman y así funcionan como una barrera que protege del fuego a las hojas de arriba, que están vivas.

La curiosidad por las plantas y la observación detallada de sus características son indispensables para descubrir sus estrategias de supervivencia, pero además hace falta un análisis de las especies que vincule los aspectos fisiológicos y ecológicos. Cabe señalar que el hecho de que una planta tenga estructuras grandes, chicas o alguna estrategia sobresaliente no significa que sea mejor o peor que otra. En la naturaleza no hay cosas buenas o malas, simplemente son.

También se puede decir que no todas las especies evolucionan al mismo tiempo o a la misma velocidad, ni todas poseen las mismas estrategias para afrontar los problemas comunes de la vida, como la falta de un recurso o la reproducción. Por ello cada especie representa un camino evolutivo distinto. De esta manera, las condiciones que podrían ser extremadamente costosas para una especie vegetal, pueden ser benéficas u óptimas para otra y viceversa.

En los animales también se aplica la selección r y K. se han realizado algunas observaciones en las poblaciones de ciertos insectos como las langostas y escarabajos, que permiten considerar a tales organismos, como estrategias r; las poblaciones representan una taza de reproducción máxima y rápida, e invierten una cantidad mínima de energía para el cuidado de sus crías. Estos organismos que viven de forma rápida, tienen bajas considerables en su población.

Los estrategas K, por ejemplo los mamíferos, son animales que poseen una masa corporal mayor y deben competir y rivalizar entre individuos de la misma especie. Se menciona el ejemplo de los mamíferos porque es el grupo animal que invierte más energía en la alimentación y cuidado de sus crías antes y después del parto, que son pocas en cada nacimiento.

Aún cuando se pueden establecer las estrategias en los animales para denominarlos estrategas r o K, hace falta estudiar a profundidad los atributos en la vida de cada especie.

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Abū ‘Alī al-Haṣan ibn al-Haṣan ibn al-Haytham (965–1040), llamado en Occidente Alhazen o Alhacén fue un matemático, físico y astrónomo árabe de religión islámica, nacido en el actual Irak, quien realizó importantes contribuciones a los principios de la óptica y a la concepción de los experimentos científicos. Se le llama también a veces al-Basri por su lugar de nacimiento, Basora (importante ciudad Irakí), considerado el padre de la óptica por sus trabajos y experimentos con lentes, espejos, reflexión y refracción. Murió probablemente en El Cairo, Egipto.

El matemático inglés Isaac Newton (1643-1727) es para muchos, el físico más importante de todos los tiempos, Al menos el padre indiscutible de la óptica moderna, o algo así nos dicen en la escuela. Los estudiantes lo estudian en los libros de texto, en los que abundan lentes y prismas de su famoso experimento, sus estudios de la naturaleza de la luz y de la refracción y descomposición de la luz en los colores del arco iris. No obstante, la verdad es diferente, Newton descansa sobre los hombros de un gigante que vivió 700 años antes que él. Se trata de Alhazen, sin duda, un gran físico que merece pasar a los anales de la historia junto a Newton por su talla científica.

El relato popular de la historia de la ciencia típicamente sugiere que ningún avance de relevancia tuvo lugar entre la antigua Grecia y la Europa renacentista, que durante la llamada Edad Media prevaleció el obscurantismo. Pero solo porque los países occidentales creen que se trata de años sombríos, no significa que también hubiera tal estancamiento en otras partes del mundo, de hecho entre el siglo IX y XIII se dan los años dorados de la ciencia árabe.

Se produjeron grandes avances en matemáticas, astronomía, medicina, física, química y filosofía. Entre los muchos genios de ese periodo sobresale Alhazen, considerado el padre del método científico moderno.

Como está comúnmente establecido, éste consiste en investigar un fenómeno para adquirir nuevo conocimiento o corregir e integrar tesis previas, a partir de la recopilación de datos a través de la observación y la medición, seguidas por la formulación y prueba de hipótesis para explicar los datos. Así es como se hace la ciencia en la actualidad y por eso se confía en los avances que se derivan de ella. Se argumenta a menudo que el método moderno no fue establecido sino hasta el siglo XVII, por Francis Bacon y René Descartes, sin embargo, Alhazen llegó primero.

De hecho, por su énfasis en los datos experimentales y la posibilidad de reproducir los resultados, se le llama a menudo “el primer científico de verdad”, pues probó con experimentos, por ejemplo, la falsedad de la llamada teoría de las emisiones (que defiende que la luz procedente de los ojos ilumina los objetos que vemos), -en su momento aceptada por grandes pensadores como Platón o Euclides- y estableció la idea moderna de que vemos porque es la luz la que entra por nuestros ojos.

Lo que también hizo, que ningún otro científico había intentado hasta entonces, fue usar las matemáticas para describir y probar ese proceso. Así que también puede ser considerado como el primer físico teórico. También escribió el primer tratado amplio sobre lentes, donde describe la imagen formada en la retina humana debido al cristalino.

Llevó a cabo también diversos estudios referidos a la reflexión y la refracción de la luz, al origen del arco iris y al empleo de las lentes, construyendo la llamada cámara oscura. Asimismo, defendió la idea de la finitud del espesor de la atmósfera terrestre. Fue la primera persona en poner a prueba hipótesis con experimentos verificables, y el desarrollo del método científico más de 200 años antes de que los eruditos europeos aprendieran de él mediante la lectura de sus libros.

Alhazen primero estudió teología, tratando sin éxito de resolver las diferencias entre los Chiítas y sectas Sunnitas, luego dirigió su atención a las obras de los griegos antiguos filósofos y matemáticos, como Euclides y Arquímedes. Completó la fragmentaria Cónica de Apolonio de Perga. Fue el primero en aplicar el álgebra a la geometría, la fundación de la rama de las matemáticas conocida como geometría analítica. Era un devoto musulmán que creía que los seres humanos son imperfectos y sólo Dios es perfecto. Para descubrir la verdad sobre la naturaleza había que eliminar las opiniones humanas y permitir que el universo hablara por sí mismo a través de experimentos de física, “El buscador de la verdad no es uno que estudia los escritos de los antiguos y, después de su disposición natural, pone su confianza en ellos”, escribió el primer científico “, sino el que pone su fe en ellos y pregunta lo que recoge de ellos, el que se somete a discusión y demostración”, escribió.

En su monumental estudio de la luz y la visión, Kitab al-Manazir (Libro de Óptica), presentó todas las hipótesis a una prueba física o una demostración matemática. Para probar su hipótesis de que “las luces y los colores no se mezclan en el aire”, por ejemplo, Alhazen ideó la primera cámara obscura, para observar lo que ocurría cuando los rayos de luz se cruzan en su apertura, al registrar los resultados a lo largo de sus investigaciones siguió todos los pasos del método científico.

Kitab al-Manazir fue traducido al latín como De aspectibus y atribuido a Alhazen a finales del siglo XIII en España, en su tiempo copias del libro circularon por toda Europa. Roger Bacon, a quien se acredita en la tradición occidental como el primer científico, escribió un resumen de Kitab al-Manazir titulado Perspectiva (Óptica), unos doscientos años después de la muerte del sabio conocido como Alhazen.

Todos los científicos necesitan cierta reclusión para realizar sus trabajos, en el caso de Alhazen tuvo una oportunidad insólita. Alegaba que las inundaciones de otoño en el Cairo podían ser contenidas por un sistema de diques y canales, que además servirían como reservas para el verano. Pero al llegar a El Cairo, enseguida se dio cuenta de que era imposible desde la perspectiva de la ingeniería. En lugar de admitir su error al peligroso y asesino califa, decidió fingir locura como forma de escapar al castigo.

Esto inmediatamente lo llevó a ser puesto en arresto domiciliario, lo que sin embargo le garantizó diez años de reclusión en los cuales pudo trabajar. Alhazen fue liberado cuando murió el califa. Su regreso a Irak lo aprovechó para publicar unos cien trabajos sobre diferentes asuntos en física y matemáticas.
Un experto en Alejandría mostró el reciente descubrimiento de algunos trabajos de Alhazen sobre astronomía. En ellos parece que llegó a desarrollar lo que se llama mecánica celestial, explicando la órbita de los planetas, con lo que se adelantó a europeos como Copérnico, Galileo, Kepler y Newton. “Es increíble que sólo ahora estemos descubriendo la deuda que los físicos de hoy le deben a un hombre que vivió hace mil años” concluyó.

Con información de Referencia bibliotecaria, Wikipedia y BBC.com

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Científicos nucleares encontraron un cinturón de antimateria retenidos por la magnetosfera terrestre. La antimateria -como la encontrada recientemente en el campo magnético que rodea la Tierra- podría almacenarse y utilizarse en el futuro para producir energía, incluso más eficiente que la nuclear, afirmó el científico del Instituto de Ciencias Nucleares de la Unam, Alejandro Ayala.

Ayala expuso que si se hace chocar un protón contra un antiprotón la energía que se produce es 300 veces mayor a la de una reacción nuclear típica. Eso permitiría alcanzar aceleraciones mayores que las producidas con combustibles comunes y corrientes, basados en la mezcla de hidrógeno y oxígeno.

La antimateria sería un combustible muy eficiente para impulsar naves espaciales y reducir su tiempo de viaje. Se calcula que en 20 años se tendrá esta tecnología, refirió el integrante del Departamento de Física de Altas Energías de la entidad universitaria.

Por ahora, una vez descubierta la antimateria tan cerca de nosotros, el siguiente paso es “imaginar cómo capturar y almacenar los antiprotones”, abundó el experto.

La agencia espacial estadounidense (NASA) quiere aprovechar el hecho de que materia y antimateria se aniquilan para diseñar una nave espacial cuyo componente más importante sea una máquina que dirija la luz -resultado de esa interacción- en cierta dirección, para provocar el movimiento del aparato en dirección opuesta.

El reto es colectar y almacenar la antimateria, hasta que, llegado el momento, se haga chocar con protones para producir la luz en la dirección conveniente

Ayala explicó que la antimateria está compuesta de partículas idénticas a las que componen la materia, pero con carga opuesta. Por ejemplo, los electrones, que transportan la electricidad en los cables de cobre de las instalaciones eléctricas, comparten las mismas propiedades que su anti-partícula, el positrón, con excepción de su carga eléctrica. Los primeros son negativos; los segundos, positivos.

Ese también es el caso de los protones que se encuentran en los núcleos atómicos, de carga positiva, y cuyas anti-partículas son los antiprotones, que son negativos. Al formarse el universo, de acuerdo con la teoría estándar, debió existir una gran simetría, es decir, equivalencia entre materia y antimateria.

“No hay razón para que en el comienzo una prevaleciera sobre la otra. En particular, en el ICN estamos interesados en saber el origen de la asimetría entre la materia y antimateria, “por qué estamos hechos de materia, porque hay más de una que de la otra”, refirió Alejandro Ayala.

Si dos partículas, una de materia y otra de antimateria, se encuentran, se aniquilan y producen radiación (luz). Al principio del cosmos, todo estaba condensado en un pequeño espacio y existía la misma cantidad de ambos tipos de partículas, de materia y de antimateria que debieron haberse encontrado fácilmente y haberse convertido en luz. Pero no sucedió así.

“Algo ocurrió en la evolución del universo temprano que hizo que hubiera más materia que antimateria, aunque no sabemos qué fue. Esa es una de las preguntas de mayor interés en la física moderna. En el ICN realizamos investigación para responder esta pregunta”,  refirió Ayala.

Hoy en día, lo que le ocurrió a las anti-partículas durante la evolución del universo es un gran misterio. “Es una de las preguntas que tratamos de responder en la ciencia de frontera; sabemos que existe, incluso la podemos producir en los grandes aceleradores de partículas -como el Fermilab o el CERN-, pero se desconoce qué le ocurrió a la gran mayoría de las antipartículas”, dijo el especialista.

Se había teorizado acerca de la presencia de antimateria en la vecindad de la Tierra. La confirmación de que ésta existe es muy importante, sostuvo el científico universitario. Se corroboró que está ahí y la probabilidad de que se produzca y se almacene coincide en buena medida con los cálculos.

En la naturaleza, la anti-materia se crea como en un laboratorio: con la colisión de partículas a muy altas energías. Eso sucede todo el tiempo, si el planeta es bombardeado por rayos cósmicos ultraenergéticos.

En el momento en que éstos llegan a las capas superiores de la atmósfera, encuentran átomos y, en particular, a sus núcleos, producen una gran cantidad de partículas, entre ellas, antimateria. Pero algunas de tales antipartículas no viven mucho tiempo; los piones, por ejemplo, lo hacen tan sólo un instante, durante un tiempo del orden de 10-10 segundos.

Otras son más estables, como los antineutrones que viven por alrededor de 10 minutos; otras, como los antiprotones lo hacen por siempre y por tener carga eléctrica están sujetas a la interacción con los campos magnéticos, como el terrestre.

En el interior de nuestro planeta, explicó Ayala, hay una especie de “imán” de barra enorme, “hecho” de hierro fundido, con polos positivo y negativo que coinciden, más o menos, con los polos Norte y Sur, respectivamente.

A partir de ellos se forman los llamados cinturones de Van Allen, especie de “orejas magnéticas” que van de un polo al otro del planeta, donde las anti-partículas quedan atrapadas, por encima de las capas atmosféricas más altas y tenues, donde la presencia de materia convencional escasea.

El Universal, 22 de agosto de 2011.

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