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De latín, ciencia, y panes mohosos

Recuerdo que aquella mañana de otoño llovía de manera inusualmente intensa en Sevilla. Las horas se hacían largas. Fue a mitad de mañana cuando el alumno de bachillerato que se sentaba al fondo de la clase le preguntó con algo de picardía y bastante cinismo al cansado profesor, al que ya le florecían en abundancia las canas en la barba:

-  Y a mí, ¿para qué me va a servir aprender latín?

El profesor, entre la indignación y la tristeza, lo miró fijo con sus ojos hundidos y le contestó:

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En busca de la eterna juventud de los circuitos electrónicos

Todos sabemos que ha llegado la hora de cambiar nuestro vehículo cuando, tras un sinfín de averías, pasa más tiempo en el taller que en el garaje. Pero a veces es complicado identificar unos síntomas tan evidentes en los dispositivos electrónicos que manejamos a diario y tan sólo notaremos, en el peor de los casos, una cierta ralentización en su funcionamiento. Si bien el impacto de la degradación de prestaciones en estos equipos para electrónica de consumo no es especialmente crítico, sí lo puede ser en sistemas electrónicos que forman parte de aplicaciones de automoción, aeroespaciales o biomédicas.

Estos sistemas electrónicos están formados por transistores que tienen unas dimensiones por debajo de la centena de nanómetros, permitiendo una gran densidad de integración y un consumo de potencia cada vez más reducido. Sin embargo, a diferencia de las tecnologías que dominaban el mercado hace más de una década (con transistores de dimensiones mucho mayores), el efecto del paso del tiempo en los transistores actuales es muy significativo. De hecho, es habitual que los fabricantes de microprocesadores ajusten la frecuencia (velocidad) de sus microprocesadores de forma conservativa por debajo de la máxima que realmente admitiría. Esto permite “amortiguar” en cierta medida el efecto del paso del tiempo, y hacer que nuestros ordenadores o teléfonos móviles funcionen de forma más o menos fluida durante toda su vida útil.

Los transistores de los chips se pueden degradar debido a distintos fenómenos, y la forma en la que éstos se combinan para deteriorar las prestaciones de un circuito integrado depende de factores tales como la disposición en el circuito de los transistores que envejecen, o las tensiones y temperaturas a las que están expuestos. Con todas estas variables, es difícil predecir cómo disminuirá el rendimiento máximo de un cierto sistema electrónico con el tiempo.

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El valor de las especies raras ¿las llevará a su extinción?

Quiero hablaros sobre un proceso que nos afecta como personas y de la misma manera afecta a las especies del medio natural que nos rodean y a nuestra relación con ellas. Se trata del “efecto Allee”. Pero ¿quién es Allee? No, no es Wally, ni tampoco hay que buscarle entre muchos otros iguales. Warder C. Allee fue un científico que en los años 1930-1950 estudiaba el comportamiento animal y su vida social. Entre sus ideas pioneras, una se quedó en el tintero y no fue retomada hasta mucho tiempo después, en los años 1990.

Allee investigaba sobre los beneficios de crecer en un ambiente donde “otros” están o han estado: ciertos peces crecen más deprisa en aguas donde han estado sus congéneres. O sobre el hecho de que ser muchos puede prolongar la supervivencia en condiciones adversas: un claro ejemplo es a través de mecanismos como la termorregulación social, mirad las marmotas o los osos como hibernan en grupo para resistir mejor el invierno.

Además de estas situaciones más o menos automáticas (lo que se llama facilitación), Allee se dio cuenta de que en muchos casos existe una cooperación activa entre los individuos, y esa cooperación aumenta cuanto más grande es el grado de socialización de la especie. La otra cara de la moneda es la más importante: ser pocos tendría una consecuencia nefasta en aquellas especies que necesitasen de ese beneficio social. Es lo que se ha llamado el Efecto Allee: al disminuir el número de individuos en la población, disminuyen los beneficios que cada individuo recibe, disminuye la “eficacia biológica” de los individuos que quedan, les cuesta más sobrevivir y reproducirse, y eso lleva a un mayor riesgo de que la población se extinga.

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El estudio de los océanos a bordo de un gran laboratorio marino

El conocimiento de nuestros océanos nos hace entender el funcionamiento global y complejo del planeta donde vivimos. Por esta razón, es necesario estudiar todos los procesos existentes en esta parte del planeta que ocupa el 70% de su superficie total y de la que solo vemos su superficie. Se estima que el conocimiento de los océanos es solo una entre un 5 y10%, así nos queda un misterioso mundo subacuático que descubrir.

Para poder analizar todos los compartimentos marinos es necesario el uso de plataformas donde poder desarrollar estos estudios, ya que el trabajo de obtención de muestras se debe realizar in situ. Actualmente, existen muchas plataformas para obtener estos datos, pudiendo ser todas ellas complementarias unas de otras, ya que todas tendrán sus ventajas y sus inconvenientes.

Por ejemplo, la obtención de datos desde satélites es un recurso eficaz, ya que de una forma rápida somos capaces de obtener datos de cobertura es global, sin embargo, únicamente son recopilados datos de la superficie oceánica. Otra de las infraestructuras de las que podemos obtener información son las boyas ancladas, donde se obtienen en un mismo punto geográfico múltiples parámetros, perdiendo una resolución espacial. Otro ejemplo podría ser el de submarinos no tripulados (planeadores submarinos) de los que se pueden obtener información muy valiosa de la columna de agua durante un periodo de tiempo bastante amplio.

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Soy un cerebro, Watson. El resto de mí es solo un apéndice (Arthur Conan Doyle, “La piedra de Mazarino”)

Decía Stanley B. Prusiner, premio Nobel de Medicina en 1997, que “el cerebro es el objeto más fascinante del universo”.  De hecho, nuestro cerebro es una estructura de gran complejidad que influye y origina nuestras respuestas frente a un atardecer, un cuadro surrealista, o un espectáculo musical. Además, esas respuestas no están aisladas sino que dependen de todo un contexto social y cultural donde cada individuo ha podido desarrollarse de forma diferente, de forma que dichas respuestas ocurren también de forma distinta en cada caso. En definitiva, nuestro cerebro nos hace únicos a la hora de integrar, recordar, imaginar y aprender de las mismas experiencias.

Por otro lado, es una estructura altamente sensible y sufre desde el seno materno. Por ejemplo, se han relacionado ciertas infecciones sufridas durante el embarazo con el desarrollo posterior de diferentes tipos de trastornos mentales como la esquizofrenia. Y sigue sufriendo tras el nacimiento, si existe un ambiente familiar inadecuado. Así, diferentes experimentos han mostrado que separaciones cortas de la madre durante un breve periodo de tiempo después del parto generan un estrés en el recién nacido que se mantiene en el adulto con cambios a nivel neuroquímico que pueden traducirse en diferentes formas de depresión y alteraciones emocionales. Posteriormente, durante nuestra vida juvenil-adulta, el cerebro se ve sometido a condiciones (drogas, estrés, toxinas ambientales, alimentación, etc) que lo dañarán de formas diversas. Algunos de estos factores pueden influir de forma directa pero también a través de otros elementos como la microbiota, conjunto de microorganismos comensales que forman parte del individuo y que son cruciales en el mantenimiento y equilibrio del sistema nervioso. Así, se ha demostrado la relación entre una alteración en la microbiota intestinal y la aparición de depresión, ansiedad, esquizofrenia, autismo, o enfermedad de Parkinson, entre otras. Y con el paso del tiempo, todos estos factores van a confluir en otras manifestaciones, siendo el envejecimiento el principal factor de riesgo asociado a las enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer o el Parkinson.

En todos los casos nos enfrentamos con enfermedades extremadamente complicadas en las que intervienen diferentes componentes de tipo celular (el sistema nervioso no solo se compone de neuronas, sino que también existen células con función inmunológica como la microglia, o de soporte como astrocitos, entre otras) y molecular (el sistema nervioso no solo es capaz de sintetizar y liberar neurotransmisores, sino también otros mediadores como citoquinas y neuropéptidos). Dicha complejidad viene acompañada por la dificultad de acceder al nicho nervioso para evaluar la enfermedad y su tratamiento, por la ausencia de biomarcadores que nos indiquen la progresión del desorden, y por la cronicidad de estas enfermedades. Entonces, ¿Qué hacemos actualmente para tratar estas enfermedades?.

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¿Por qué participo en La Noche de los Investigadores?

Una gran parte de lo que nos rodea está relacionado con la ciencia, la investigación y la innovación. Nos despertamos por la mañana ayudados de nuestros teléfonos inteligentes, que nos avisan del tiempo que disfrutaremos durante el día y de las actividades que tenemos programadas, a la vez que nos permiten mantener un contacto diario con nuestros seres mas queridos. También nos abren una ventana al mundo a través de las redes sociales. Si miramos bien a nuestro alrededor, en la ducha o preparando el desayuno podemos apreciar la existencia de tecnologías que no existían hace unos pocos años atrás. Si durante el día nos sentimos mal, tenemos a nuestro alcance una gran variedad de recursos que nos permiten mejorar y cuidar nuestra salud y, si la cosa se agrava, en un hospital podemos encontrar infinidad de nuevas técnicas que han sido desarrolladas para nuestro bienestar.

Si después de darnos cuenta de esta realidad nos preguntamos, ¿dónde se genera todo el conocimiento necesario para que dispongamos de estas nuevas tecnologías? La mayoría seguramente coincidirá en que se realiza en grandes empresas y corporaciones que, por desgracia, en nuestra mente situamos fuera de España. ¿Es eso cierto? Probablemente España compra la mayoría de las tecnologías que usamos, pero contribuimos a ella a nivel básico, lo que se puede entender como un problema estructural.

La mayoría de científicos en España pertenecen a organismos públicos de investigación que incluyen a las Universidades y al CSIC. Aunque los científicos somos de las profesiones mejor valoradas en las encuestas, cuando llega el momento de discutir la financiación de nuestros proyectos de investigación siempre se escuchan voces discrepantes: existen otras prioridades, la ciencia la debería financiar la empresa y un largo etc., que se resumen en la frase “Que inventen, pues, ellos y nosotros nos aprovecharemos de sus invenciones” (Miguel de Unamuno, El pórtico del templo, 1906).

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Hacia un futuro de "luces"

El mayor reto del hombre actual, el Homo sapiens, es conseguir, y luego utilizar, un tipo de energía limpia e inagotable que le dé un futuro “de luces”. Para poder conseguir este objetivo la ciencia actual ha construido las instalaciones científico-técnicas más complejas y costosas hasta ahora conocidas, los aceleradores de partículas. En estos centros de investigación, donde predomina la física fundamental, la ciencia busca “la esencia íntima de la materia”.

Partiendo de la materia conocida se intenta recrear la situación que debió existir en los primeros instantes del Big Bang, y sacar a la luz las partículas ya extinguidas que formaron la llamada “sopa de partículas primigenia”. Allí concurrían la antimateria ( m), los quark y material bosónico que después encapsuló a la fuerza nuclear de interacción fuerte (f.n.i.f.), el cúmulo de energía más grande que existe en el Universo conocido. Este extraordinario reservorio de E podría ser utilizado por el hombre en un futuro no muy lejano. El confinamiento de la gravedad (G) en la f.n.i.f. es un reto que la ciencia podrá conseguir en el futuro, de momento estamos en el mundo de la ciencia-ficción.

Así pues, los aceleradores de partículas junto a las misiones espaciales, que ponen en órbita grandes telescopios (y otros equipos) que observan y analizan el Cosmos que está a nuestro alcance, son la base para el conocimiento de lo que denominamos como Universo observable y pudieran darnos luz, un día, sobre la materia y la energía oscuras(que componen el 95% del Universo) y sobre la propia esencia de la materia que conocemos. Retos y conocimientos, hoy inimaginables, se alcanzarán en un futuro no lejano.

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Los LED: su impacto social

Se trata de un acto involuntario en la mayoría de las ocasiones pero cada vez que damos la luz en nuestra casa, estamos apreciando distintos casos de innovación según el tipo de bombilla del que dispongamos en nuestro hogar.

Tras muchos años de trabajo, esfuerzo y numerosos errores, Thomas Alva Edison fue el primero en patentar una bombilla incandescente de filamento de carbono. Aunque la historia nos dice que el verdadero inventor fue Joseph Swan, mientras que Edison lo que consiguió fue perfeccionar la bombilla de Swan mejorándola en durabilidad y efectividad lumínica.  

En 1962 Nick Holonyak crea el primer led o luz de emisión de diodos. Este tipo de luz presenta numerosas ventajas frente a otros tipos de focos de iluminación. Por una parte, gracias a la emisión de diodos se consigue reducir la toxicidad al no contener mercurio, además de poder conectarse a fuentes de energía alternativa como la solar. Los LED (Light Emiting Diode o en español diodo emisor de luz), presentan una mayor eficiencia y economía.

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Dolor, algo más que un concepto biomédico

El dolor es una sensación que nos afecta a todos, tan universal como la muerte. No hay prácticamente ser humano que a lo largo de su vida se libre de padecer dolor.

Esta condición universal nos podría hacer pensar que el dolor nos iguala a los seres humanos más allá de nuestra nacionalidad, cultura, sexo, edad, condición económica, etc., pero estaríamos completamente equivocados. El dolor es universal y depende del contexto al mismo tiempo. Son tan importantes en su definición los componentes biológicos, como los psicológicos, y por supuesto, los componentes sociales que hacen que el dolor se viva de una manera diferente en distintas sociedades y en distintos grupos sociales.

El dolor depende tanto del contexto que su propia definición ha cambiado a lo largo de la historia, transformándose al mismo ritmo que lo hace la sociedad y la cultura que lo define. Mucho ha cambiado el mundo desde que el ser humano creía que el dolor lo causaban los demonios o espíritus que entraban por los orificios del cuerpo, o que era una prueba del amor o del castigo divino. Actualmente, en la mayor parte de las sociedades, el dolor es algo que hay que controlar y en ocasiones es considerado como una enfermedad en sí mismo.

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Sin pajita, gracias

El estilo de vida desarrollado en Occidente se está imponiendo a todo el mundo como un imperativo absoluto para el desarrollo y construcción de futuro. Gran parte de la economía mundial se centra en “el pico del petróleo”, toda nuestra civilización se basa en él y sus derivados. El consumo abusivo de plástico de un solo uso divide a los plásticos en tres categorías; termoplásticos, termoestables y elastómero, encontrándose más de 30 tipos de plásticos para satisfacer distintas necesidades humanas. Estos plásticos son encontrados en envases de productos, cosméticos, juguetes, textil y materiales de construcción entre otros. Su consumo ha provocado que la contaminación por plásticos sea uno de los problemas medioambientales más serios del mundo pudiendo llegar a provocar una “quiebra de la naturaleza”, su interés por parte de la comunidad científica ha hecho que sea una preocupación para la sociedad actual en los últimos años, ya que la naturaleza no puede ser rescatada.

El destino final de los plásticos son los océanos constituyendo entre un 60-80% del total de residuos marinos, estimándose entre 4.8-12.7 millones de toneladas. Los plásticos han sido encontrados en todos los océanos y mares del mundo, desde el Ártico hasta la Antártida y desde la superficie de la columna de agua hasta el sedimento. Uno de los plásticos más abundantes en el océano es el poliestireno (PS) caracterizado por sus múltiples usos (envases de alimentos e industriales, cubiertos desechables, discos compactos, aislamiento de edificios, productos médicos y juguetes) y por ser un polímero no biodegradable. Los plásticos en el medio marino, han sido clasificados en función de su tamaño en macroplásticos >25 mm, mesoplásticos <25mm, microplásticos.

Figura 1: Diatomea marina Phaeodactylum tricornutum expuesta a nanoplásticos de poliestireno de 50 nm. En las imágenes tomadas con microscopio óptico se puede observar como los nanoplásticos son capaces de formar agregados con las microalgas provocando distintos efectos: inmovilización,  daños en su pared y membrana celular y daños en la eficiencia fotosintética debido al efecto pantalla.

Figura 1: Diatomea marina Phaeodactylum tricornutum expuesta a nanoplásticos de poliestireno de 50 nm. En las imágenes tomadas con microscopio óptico se puede observar como los nanoplásticos son capaces de formar agregados con las microalgas provocando distintos efectos: inmovilización, daños en su pared y membrana celular y daños en la eficiencia fotosintética debido al efecto pantalla.

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