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0 0 4 4 0

6,50 EUROS

Nuevasaportacionesde la teoría

de redes

ASTROFÍSICA

Formaciónde cúmulos

estelaresTECNOLOGÍA

Enjambres

de insectosartificialesEPIDEMIAS

La amenazade los poxvirus

mayo 2013 InvestigacionyCiencia.es

Evoluciónlenguajedel

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Mayo 2013, InvestigacionyCiencia.es 1

d a v i d p a l u m b o

Mayo 2013, Número 440

18

ASTROFÍSICA

50 Origen y evoluciónde lo cúmulo etelare

Todas las estrellas nacen en grupos, pero después sedispersan lentamente por el espacio. Una nueva teoríaintenta explicar cómo estos grupos se forman y sedeshacen o, en casos excepcionales, persisten durantecientos de millones de años. Por Steven W. Stahler

SISTEMAS COMPLEJOS

58 Lenguaje, rede y evoluciónLa teoría de redes y la física de sistemas complejos apor-tan nuevas pistas sobre los orígenes y la evolución dellenguaje. Por Ricard V. Solé, Bernat Corominas-Murtray Jordi Fortuny

HISTORIA DE LA CIENCIA

68 El arte de editar a LeibnizQuien tal vez fuera el último sabio universal apenaspublicó nada en vida. Tres siglos después de su muerte,gran parte de la obra de Leibniz aún debe ver la luz. Por Eberhard Knobloch

QUÍMICA

78 ¿A qué e debe la electricidad etática?Considerado tradicionalmente como un problema perte-neciente al ámbito de la física, la respuesta tal vez lleguede la mano de la química y otras disciplinas. Por Meurig W. Williams

ARTÍCULOs

EVOLUCIÓN HUMANA

18 Lo orígene de la creatividadNuevas pruebas del ingenio de nuestros antepasados

obligan a reconsiderar el momento en que estos

empezaron a pensar con inventiva.

Por Heather Pringle

BIOLOGÍA EVOLUTIVA

26 Dar vida al ADN fóilLa biotecnología revela cómo sobrevivieron los mamuts

en ambientes fríos, además de otros misterios de la

vida de los animales extintos. Por Kevin L. Campbell

y Michael Hofreiter

EPIDEMIOLOGÍA

32 La nueva amenaza de lo poxviruLa viruela puede haber desaparecido, pero sus primos

víricos, la viruela del simio y la bovina, están organi-

zando su regreso. Por Sonia Shah

TECNOLOGÍA

38 Abeja robóticaEl proyecto RoboBee persigue diseñar enjambres de

insectos artifciales. Dotados de una «inteligencia colec-

tiva» similar a la de las colmenas reales, podrían aco-

meter un gran número de tareas. Por Robert Wood,

Radhika Nagpal y Gu-Yeon Wei

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E N P O R T A D A

2 INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, mayo 2013

Desde hace unos años, físicos, matemáticos y lingüistas se han

embarcado en un nuevo y sugerente programa de investigación

interdisciplinar. La adopción de técnicas procedentes de la teoría

de redes está permitiendo abordar de manera novedosa el estudio

de la semántica, la sintaxis y los orígenes del lenguaje. Diseño de

portada: Ricard V. Solé y Iosebah Santiago; realización: Investigación

y Ciencia.

6

44

46

sECCIONEs

4 Carta de lo lectore5 Apunte

Microbios en las alturas. Cómo se dobla un muelle. Siem-pre verdes. Cerca, pero no demasiado. Limpiaparabrisasintermitentes. Más allá de la superfcie del océano.

9 Agenda

10 Panorama Líneas de defensa. Por John MatsonEl antiimán. Por Àlvar Sánchez, Carles Navauy Jordi Prat La malnutrición favorece el desarrollo de bacteriasnocivas. Por Ana Izcue y Fiona PowrieLa dinámica peculiar de los cúmulos de galaxias. Por Leopoldo Infante Vencer la resistencia a los antibióticos. Por MónicaCartelle Gestal

44 De cerca Venenos robados. Por Fernando Jordán Montés

46 Filooía de la ciencia ¿Qué es un organismo individual? Por Arantza Etxeberría

48 Foro científcoModelos de crecimiento. Por Mark Buchanan

86 Taller y laboratorioMinería artesanal. Por Marc Boada Ferrer

89 Juego matemáticoTodo o nada. Por Bartolo Luque

92 LibroNuevas tendencias en arqueología. Por Luis AlonsoEl retorno de Owen. Por Laura Nuño de la RosaLa era de los rankings. Por Pablo Fernández Gallardo

96 Hace...50, 100 y 150 años.

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Cartas de los lectores

[email protected]

CEREBRO Y GENOMA

En «El proyecto cerebro humano» [I-ó y C , agosto de 2012], Henry Markram explica cómo se persigue crearuna gran simulación digital del cerebro.La audacia del proyecto resulta sobreco-gedora. Sin embargo, a la vista del éxitopasado en el desciframiento del genoma,tal vez podríamos pensar que tampocoaquí ninguna dicultad acabará siendo

insalvable.

¿Qué obstáculos podría plantear el ce-rebro que no hayan tenido que solucio-narse en el desciframiento del genoma? Siel único problema fuese el grado de com-plejidad del objeto de estudio, la crecien-te capacidad de simulación digital de losordenadores tal vez podría hacerle fren-te. Sin embargo, puede que el problemasea de otra naturaleza: mientras que elgenoma corresponde a un objeto estáti-co, el cerebro es dinámico.

El genoma de cada individuo perma-nece idéntico desde que nace hasta quemuere. Algo así no ocurre con el cerebro.Todos venimos al mundo dotados de uncerebro que podemos llamar «elemen-tal», pero con una potencialidad enor-

me. El cerebro de cada ser humano se vacongurando a lo largo de su vida gracias

a las experiencias, las cuales pueden sermuy variadas e imprevisibles, pero sobretodo mediante los actos de la voluntad,más imprevisibles aún. En esto consiste

precisamente su dinamismo: un dinamis-mo que dejaría de ser tal el día que se lopudiese digitalizar. Al nal, nos topare-mos con un problema al que solo la lo-sofía podrá hacer frente.

J S P

Segovia

MÁS DUDAS SOBRE El ITER

En el número de marzo, Joaquín Sán-chez responde con claridad a una pre-gunta de José Álvarez García sobre las

posibles emisiones del reactor de fusiónITER [«Apuesta de futuro», por JoaquínSánchez; Ió y C , ene-ro de 2013]. Sin embargo, su explicaciónsolo hace referencia a la manera de evi-tar las fugas durante el funcionamientodel reactor, por lo que cabe preguntarsepor el proceso de mantenimiento. ¿Cadacuanto tiempo tendrán que sustituirse las

piezas de la envoltura protectora? ¿Serán

estas piezas radiactivas? ¿Dónde se guar-darán? ¿Durante cuánto tiempo?

M V E

Grupo de Investigación

en Arquitectura, Urbanismoy Sostenibilidad

Universidad Politécnica de Madrid

R S: La envoltura prin-

cipal podrá mantenerse muy probable-

mente durante toda la vida del reactor.

Sin embargo, con los conocimientos ac-

tuales sobre la forma de operación, tal

vez su parte inferior deba ser renovada

con frecuencia (cada pocos años). En esta

zona se concentra la interacción del plas-

ma con la pared, lo que erosiona el mate-

rial. Aquí el plasma no se encuentra tan

caliente como en el centro del reactor, pero

aún conserva temperaturas considerables

(unos 50.000 grados Kelvin).

Las piezas que se extraigan del reac-

tor para su sustitución estarán activa-

das debido al bombardeo de los neutrones

producidos en la reacción de fusión; es

decir, si bien en origen no eran radiac-

tivas, pasarán a serlo. Se trata de com-

ponentes con bajos niveles de radiacti-vidad, los cuales podrían reciclarse por

completo en unos cien años. Durante ese

tiempo deberán permanecer bajo custo-

dia, como otros residuos de media y baja

actividad. En España, tales residuos se

almacenan en las instalaciones de El Ca-

bril (Córdoba).

Existe la posibilidad de que, en vez de

sustituir las piezas completas, baste con

reemplazar solo la parte que se halla en

contacto con el plasma. Ello limitaría el

conjunto a dos juegos que se irían alter-

nando: uno en operación, otro en restau-ración. Esta opción reduciría de manera

considerable el inventario de material

activado.

Agosto 2012

Marzo 2013

C A R T A S D E L O S L E C T O R E S

Investigación y C iencia agradece la opinión de loslectores. Le animamos a enviar sus comentarios a:

PRENSA CIENTÍFICA, S.A.Muntaner 339, pral. 1. a, 08021 BARCELONA

o a la dirección de correo electrónico:[email protected]

La longitud de las cartas no deberá exceder los 2000caracteres, espacios incluidos. Investigación y C iencia

se reserva el derecho a resumirlas por cuestionesde espacio o claridad. No se garantiza la respuesta

a todas las cartas publicadas.

Errata corrigeEn el artículo «Escarabajos xilófagos» del número de mayo, al nal del segundo párrafo debe sustituirse

el término «litografías» por «xilografías».

En el artículo del número de marzo «IceCube: Astrofísica desde el hielo», de Carlos Pérez de los Heros, se

dice en la pág. 68 que la sincronización entre el reloj de los módulos ópticos y el sistema GPS asciende a

«mil millonésimas de segundo». El valor correcto es una milmillonésima de segundo ( i.e. un nanosegundo).

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En 1860, Louis Pasteur abrió un frasco de cristal en el glaciar Mon-tanvert, en los Alpes franceses, y recogió una muestra de aire. Unosdías después, el fondo de dicho frasco estaba repleto de una sus-tancia viscosa, una prueba para Pasteur y sus colegas de que en elaire había algo, invisible pero muy real. Hoy en día, entendemos quéconstituye ese ente invisible: los microbios presentes en nuestra at-mósfera. Sin embargo, a pesar de que han pasado más de 150 añosdesde el experimento de Pasteur, los cientícos aún están empezan-do a comprender cómo afectan a la vida en la Tierra los microorga-nismos del aire.

Recientemente, un equipo de cientícos capturó más de 2100 es-

pecies de microbios que atravesaban el océano Pacíco, desde Asiahasta Norteamérica, en grandes columnas de aire en la troposfera su-perior, a una altura de hasta veinte kilómetros sobre la supercie de laTierra. Buena parte de los microorganismos eran bacterias, con el con-siguiente riesgo para la salud humana. En África, en una región co-nocida como el cinturón meningítico, las tormentas de polvo trans-portan la bacteria Neisseria meningitidis (imagen), que infecta a unas200.000 personas de esa zona cada año. Sin embargo, para la mayo-ría de la gente en la mayor parte de lugares, los microbios del aire sontotalmente inofensivos, señala David Smith, microbiólogo del Cen-tro Espacial Kennedy de la NASA y autor principal del estudio sobrelos 2100 microbios viajeros. «No hay que preocuparse», arma Smith,cuyos hallazgos fueron publicados en línea el pasado mes de diciem-

bre en la revista Applied and Environmental Microbiology . «Esto siem-pre ha sucedido de forma natural».

Más allá de los aspectos relativos a la salud, los microbios de la at-mósfera también podrían ser importantes para el clima. «Estamos in-teresados en saber si contribuyen a la formación de los núcleos de con-densación de las nubes», explica Susannah Burrows, cientíca especia-lizada en fenómenos atmosféricos del Laboratorio Nacional del PacícoNoroeste en Richland, Washington. Las bacterias pueden agruparsegenerando la semilla en torno a la cual se forma la nube y pueden, por tanto, constituir un componente clave de nuestra atmósfera, apunta.

Otros investigadores se preguntan cómo se comportan los mi-

croorganismos mientras se hallan suspendidos en el aire y si puedenreproducirse al tiempo que viajan. «Tenemos varios indicios de quelos microbios del aire están vivos y act ivos», no son simples pasajeros,arma Paraskevi Polymenakou, microbiólogo atmosférico del CentroHelénico de Investigación Marina en Grecia.

Para Dale Grin, microbiólogo del Servicio Geológico de los Esta-dos Unidos, las preguntas van más allá de la atmósfera. «No impor -ta lo alto que miremos, parece que siempre encontramos vida», se-ñala. Smith no solo se cuestiona hasta qué altura se puede encontrar vida, sino también cómo sobrevive tan arriba. «Cuando era estudian-te de biología, creía que todo se había investigado ya», comenta. «Laatmósfera nos da la oportunidad de estudiar un lugar en el que nadiehabía buscado vida anteriormente». —Rose Eveleth

MICROBIOLOGÍA

Microbios en las alturas


Apuntes

D e n n i s K u n K e l M i c r o s c o p y ,

i n c .

c o r b i s

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Apuntes

d e « O v e r c u r v a t u r e d e s c r i b e s t h e b u c k l i n g a n d f O l d i n g O f r i n g s f r O m c u r v e d O r i g a m i t O f O l d a b l e t e n t s » ,

p O r p i e r r e - O l i v i e r m O

u t h u y e t a l . ,

e n N A T U R E C O M M U N I C A T I O N S ,

v O l .

3 ,

n . O

1 2 9 0 ; 1 8 d e d i c i e m b r e d e 2 0 1

2 ( m u e e ) ; d e « c e l l l O n g e v i t y a n d s u s t a i n e d p r i m a r y g r O w t h i n p a

l m s t e m s » ,

p O r p .

b a r r y t O m l i n s O n y b r e t t a .

h u g g e t t ,

e n A M E R I C A N J O U R N A

l O f B O T A N y ,

v O l .

9 9 ,

n . O

1 2 ,

d i c i e m b r e d e 2 0 1 2 ( h a z v a s c u a r )

MATEMÁTICAS

Cómo se dobla un muelleUna noticia que puede interesar a losentusiastas del camping y a los aspiran-tes a escultores modernos: los investiga-dores han conseguido un gran avance en

la comprensión y el control de la hiper-curvatura, que se encuentra en lugarestan dispares como las tiendas de campañaautomontables, los plásmidos de ADN y la papiroexia. La hipercurvatura se pro-duce cuando un anillo se halla demasia-do curvado para reposar en una supercie

plana como lo haría un círculo perfecto.Por ejemplo, si uno corta un segmento deun muelle elástico y conecta sus extremos

para formar un aro cerrado, será muy di-fícil conseguir que el elemento permanez-ca estable sobre un suelo plano. La cur-

vatura intrínseca de los aros del muellehará que el anillo se combe y adopte unaforma tridimensional de silla de montar.

De hecho, los muelles elásticos de-sempeñaron un papel importante eneste proyecto de investigación, cuyos re-sultados fueron publicados en la revista Nature Communications el pasado mesde diciembre. Después de observar anilloshipercurvados de distintos tamaños y ma-teriales, los investigadores encontraronuna familia de curvas con una descrip-ción matemática bastante simple que, en

su opinión, constituiría un buen modelopara las formas que estos anillos hiper-curvados toman en el espacio.

Utilizaron aros fabricados con partesde muelles de plástico para realizar medi-ciones precisas y encontraron que las cur-

vas que habían predicho se ajustaban a lo

que observaban en los aros de los muellesde plástico. «Nos sorprendió mucho», ar-ma Alain Jonas, cientíco de materiales de

la Universidad Católica de Lovaina, que

dirigió la investigación. «Es una de esasocasiones en las que uno idea una posiblesolución y es justo la correcta».

El estudio incluye unas indicacioneseficaces para plegar tiendas automon-tables y otros anillos hipercurvados, talcomo se muestra en la imagen. Para ple-gar un anillo en tres aros, coloque sus ma-nos en dos extremos opuestos del anillo.

Mientras las sube, acerque una a otra y tome ambos lados en una sola mano. Uti-lice la que queda libre para presionarloshacia abajo y uno hacia el otro con el obje-tivo de lograr la forma de silla de montar.Empuje un lado sobre el otro, tanto porla parte superior como por la inferior, y

junte los tres aros.La propuesta diere del enfoque que

suele elegir la gente. Requiere más ener-gía al inicio, pero en conjunto utiliza me-nos. «No resulta muy intuitivo», señalaJonas, «pero es lo que requiere la física

del problema». Después de realizar la in- vestigación, tomó prestada la tienda decampaña de un amigo para practicar latécnica que él y sus colaboradores habíandesarrollado. Fue un éxito.

— Evelyn Lamb

Siempre verdes: Los pinos, que pueden cre-cer durante miles de años, son los árbolesvivos más antiguos que existen. Los cientí -cos, sin embargo, han descubierto que laspalmeras pueden ser más longevas, al me-nos a nivel celular. Un artículo reciente pu-blicado en la revista American Journal of Bo-

tany explica que la mayoría de los árbolesexperimentan una fase de crecimiento se-cundaria, en la que se sustituyen tejidos

funcionales por células más jóvenes, perolas palmeras no. Las células de una palme-ra, vistas en esta micrografía de un ejemplar del género Veitchia, perduran a lo largo detoda la vida del árbol, que puede estar entrelos 100 y los 740 años.

Esta sección transversal de 1,5 milíme-tros de ancho de un haz vascular (centro rojo

y verde) se encarga de transportar agua, mi-nerales y nutrientes por el tronco. Se pue-den encontrar miles de estos haces en cadanivel de la palmera, funcionando sin in-terrupción para mantener su crecimiento.

— Ann Chin

¿ q u é e s e s t o ?

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Apuntes


t h O m a s f u c h s ( a s t e r o i d e ) ; © 5 5 5 d i g i t / i s t O c k p h O t O ( i m p i a p a r a b r i s a s )

ASTEROIDES

Cerca, pero no demasiadoEl pasado 9 de enero,el asteroide Apos, de unos 300 metros de

diámetro, se aproximó a la Tierra. Aunque pasó a una distancia

tranquilizadora (mucho más allá de la órbita de la Luna), el objeto no se había acercado tanto a nuestro planeta desde 2004,

año en que fue descubierto. Poco después de su ha-llazgo, los astrónomos temieron durante un tiem-po que Apos impactase contra la Tierra en un

futuro, pero las últimas observaciones hanatenuado estas preocupaciones. Con todo, Apos se acercará mucho más en 2029,

cuando pasará a unos 35.000 kilómetrosde la Tierra (unas cinco veces el radio denuestro planeta). Y, al menos por el mo-mento, sigue existiendo una minúscula

probabilidad de colisión para 2036.El caso de Apos se asemeja al de otros

asteroides potencialmente peligrosos. En

un principio, la incertidumbre inicial en elcálculo de su órbita revela una probabilidad deque el objeto golpee algún día nuestro planeta, peroobservaciones posteriores rebajan ese riesgo hasta nivelesinsignicantes.

Así sucedió con el asteroide 2011 AG5, al que inicialmente seasoció una pequeña probabilidad de impacto para el año 2040.

Descubierta hace dos años, esta roca de 140 metros de diámetroes una de las que hasta la fecha han obtenido una puntuaciónsuperior a 0 en la escala de Turín. Esta cuantica el riesgo de

que un cometa o un asteroide impacte contra la Tierra con una valoración comprendida entre 0 y 10. La de Apos es 0.

En 2011, el asteroide 2011 AG5 recibió una puntuación iguala 1, lo que se traduce en una colisión «extremadamente poco

probable, sin razón para la atención o alarma del pú- blico». Este resultado lo equiparó con el asteroide

más amenazador detectado hasta el momento,2007 VK184, al que se le asigna una probabilidad de impacto de 1 entre 1820 para el

año 2048.Sin embargo, nuevos datos publicados

el pasado diciembre disiparon la amenazadel 2011 AG5. En octubre, David Tholen,astrónomo de la Universidad de Hawái, y otros investigadores determinaron su ór-

bita con una precisión suciente como para

limitar los posibles itinerarios que el objeto

seguirá en el futuro. Sus resultados implicanque, en 2040, 2011 AG5 pasará junto a la Tierra ala tranquilizadora distancia de unos 900.000 kilóme-

tros (la separación media entre la Tierra y la Luna asciende a

unos 380.000 kilómetros). «En conclusión, no existe riesgo de

impacto para el año 2040», señala Tholen.—John Matson

HISTORIA DE LA TÉCNICA

Limpiaparabrisas intermitentesEl origen de algunos de los inventos más

sencillos es a veces más recordado por lasdisputas legales que acarrearon que porel ingenio de sus creadores. En los ana-les de los famosos pleitos sobre patentes,el limpiaparabrisas intermitente ocupaun lugar privilegiado. La génesis de este

dispositivo, útil pero aparentemente se-cundario, llegó a interesar incluso a losguionistas de Hollywood en su búsquedade historias del tipo de la de David y Go-liat, que en 2008 la convirtieron en el ar-gumento de la película Destellos de genio.

La historia gira en torno de un brillan-te e idiosincrásico profesor de universidadllamado Robert Kearns. Cegado casi porcompleto en 1953 al descorchar una bo-tella de champán en su noche de bodas,Kearns se percató de que el monótono

barrido de las escobillas del limpiaparabrisas perjudicaba su ya sufrida visión, tal y como suele contarse en la versión másextendida de los acontecimientos.

A partir de componentes electrónicossencillos y fáciles de adquirir, Kearns ideóen 1963 unos limpiaparabrisas que lim-piaban la supercie y luego se detenían.

El ingeniero hizo una demostración de

su invento ante la Ford, a quien acabó

revelando algunos detalles sobre su fun-cionamiento. La compañía decidió no

comprar las escobillas a una compañíade Detroit a la que Kearns había cedidosus derechos de patente y, en su lugar, sedispuso a desarrollar su propio limpiapa-rabrisas intermitente.

En 1976, mientras trabajaba en la Oci-na Nacional de Normalización de EE.UU.,Kearns desmontó un sistema comercial deescobillas limpiadoras y concluyó que la

Ford había copiado su diseño. Al recobrar-

se de la crisis nerviosa que ello le produjo, comenzó una batalla legal que habríade prolongarse hasta los años noventa.Kearns reclutó a varios de sus hijos paraque le ayudasen a preparar las demandascontra algunos de los mayores fabrican-tes de automóviles y, en ocasiones, llegó aactuar como su propio abogado. Al nal,

los tribunales dictaminaron que Ford y Chrysler habían infringido los derechosde patente de Kearns y sancionaron a lascompañías a indemnizarle por un total deunos 30 millones de dólares.

Los críticos sostienen que la idea de

Kearns viola un criterio esencial en todapatente: el invento no debería resultar«obvio» para alguien familiarizado conla construcción de artefactos similares.En su defensa, la Ford argumentó que eltemporizador electrónico —clave de la in-

vención de Kearns— era, cuando menos,muy evidente. Con todo, los argumentosde Kearns persuadieron a los jueces enaquellos dos casos (si bien no en otrosposteriores), lo cual acabaría por conver-tirlo en un auténtico héroe de los peque-ños inventores. —Gary Stix

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OCEANOGRAFÍA

Más allá de la superfcie del océanoVarios expertos están analizando los da-tos obtenidos por el submarino robótico Papa Mau. A nales del año pasado, este

batiscafo cruzó el océano Pacíco de pun-

ta a punta, con lo que batió el récord dedistancia recorrida por un vehículo ma-rino autónomo. El ingenio, del tamañode una tabla de surf e impulsado por lascorrientes marinas, recorrió los 16.668kilómetros que median entre San Fran-cisco y la bahía de Hervey, en Australia.En su travesía obtuvo gran cantidad deinformación sobre las corrientes oceáni-cas, la velocidad del viento y algunos delos organismos esenciales para la vidamarina.

El Papa Mau, que permaneció en el

mar durante más de un año, forma partede una ota de cuatro vehículos robóticos

fabricados por la empresa californiana

Sunnyvale. El director ejecutivo de lacompañía, Bill Vass, sostiene que sussubmarinos proporcionan datos másprecisos que los de los satélites emplea-

dos para medir la velocidad del viento,la altura de las olas o la proliferación dealgas. Según Vass, los satélites estimanesas cantidades «lo mejor que pueden»desde una altura de 400 kilómetros y,además, solo pueden estudiar las condi-ciones cerca de la supercie del agua. Los

submarinos, en cambio, miden la ampli-tud de las corrientes en su totalidad. Ellorevertiría en una mejor determinación dela velocidad y dirección de las corrientes,con consecuencias notables para el sectornaviero, la extracción de petróleo y gas o

la meteorología.Oscar Schoeld, profesor de oceano-grafía bioóptica de la Universidad Rut-

gers, conviene en que los satélitessufren limitaciones, pero arguyeque constituyen la única formade obtener una visión global delocéano, aunque esta se reduzca ala supercie. La cuestión reside en

cómo obtener una reconstruccióntridimensional de los fenómenosque acontecen en las profundida-des. Scott Glenn, profesor de Rut-gers especializado en oceanografía

física, señala que una combinaciónde datos tomados por satélites y por submarinos podría propor-cionar una imagen más completadel océano. Los satélites generan

mapas del estado del mar en cadainstante, mientras que los sub-marinos y las naves de supercie

aportan perles verticales del agua

y pueden dirigirse hacia las zonasde mayor interés, explica Glenn.

Liquid Robotics ha elegido a

cinco expertos para que estudien

los datos obtenidos por el Papa

Mau y sus otras naves robóticas.Investigadores de la Universidadde California en Merced, la Univer-sidad de California en Santa Cruz,el Instituto Oceanográco Scripps

de la Universidad de Texas en

Austin, así como de la compañíainformática Wise Eddy emplearánesa información para analizar lasalud y la respiración del océano,su biomasa y otros aspectos esen-ciales para la vida marina.

—Karen A. Frenkel

A Ge N D A

CONFERENCIAS

14 de mayo

Evolución del habla y la música:

de los monos a los humanos

Josef Rauschecker, Hospitalde la Universidad GeorgetownCosmocaixa, Barcelona

www.obrasocial.lacaixa.es

16 de mayo

Las levaduras como modelos

y herramientas

Carlos Gancedo, Instituto de Investiga-ciones Biomédicas Alberto SolsReal Academia de Ciencias Exactas,

Físicas y Naturales, MadridCiclo de conferencias del cincuentenariode la SEBBM www.sebbm.es/ES/50-aniversario_16

27 de mayo

Smart citizen: sensores en tu balcón

Tomás Díez, Fab Lab Barcelona e Instituto de Arquitectura Avanzadade CataluñaCiclo «Ciudadanos + investigadores =ciencia»Biblioteca Sagrada Familia, Barcelona bit.ly/14p0btR

OTROS

2 de mayo - Cine

«La habitación del hijo», NanniMoretti, Italia, 2001Ciclo «El psicoanálisis en el diván»

Instituto de Historia de la Medicina y de la Ciencia López Piñero, Valencia

www.ihmc.uv-csic.es/peliculas.php

11 de mayo – Experimento público

Izar un menhir

Parque de las Ciencias, Granada www.parqueciencias.com

11 y 12 de mayo – Curso

Observación e identifcación

de artrópodos en el campo

Eduardo Mateos Frías,Universidad de BarcelonaMuseo Archivo Municipal Vilassar de Dalt, Barcelonaichn.iec.cat/pdf/CURSOS_2013.pdf

18 de mayo

Día internacional

y noche de los museos

imd.icom.museumNav rbóica cerca de la costa de Hawái.

c O r t e s Í a d

e l i Q u i d r O b O t i c s ( s u b m a r i n o ) ; p a r Q u e d e l a s c i e n c i a s ( m e n h i r )

http://www.sebbm.es/ES/50-aniversario_16

http://bit.ly/14p0btR

http://www.ihmc.uv-csic.es/peliculas.php

http://www.parqueciencias.com/

http://imd.icom.museum/

http://imd.icom.museum/

http://www.parqueciencias.com/

http://www.ihmc.uv-csic.es/peliculas.php

http://bit.ly/14p0btR

http://www.sebbm.es/ES/50-aniversario_16

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Panorama

f u e n t e : « C l o s e e n C o u n t e r s i n a P e d i a t r i C W a r d : M e a s u r i n g f a C e - t o - f a C e P r o x i M i t y a n d M i x i n g

P a t t e r n s W i t h W e a r a b l e s e n s o r s » ,

P o r l o r e n z o i s e l l a e t a l . ,

e n P L

o S O N E ,

v o l . 6 ,

n . o

2 , 2

8 d e f e b r e r o d e 2 0 1 1 ;

j a n W i l l e M t u l P ( g á f i c o s )

Acudir a un hospital no debería ponernos enfermos. Sin em-

bargo, muchas personas contraen algún mal mientras es-tán hospitalizadas. En algunos países, las llamadas infeccionesnosocomiales afectan a más del diez por ciento de los pacientes.

Para investigar las vías de transmisión, un grupo de investi-gadores asignó tarjetas de identicación por radiofrecuencia a

119 personas del área de pediatría de un hospital. Las tarjetas

registraban las interacciones personales y, por tanto, la posibletransmisión de patógenos que se propagan por el aire.

Las enfermeras interactuaron con la mayor variedad de per-sonas, entre ellas, pacientes, médicos y otras enfermeras. Elestudio indica que debería darse prioridad a ese grupo cuandose planican estrategias para prevenir o controlar brotes infec-ciosos en los hospitales. —John Matson

SALUD

Líneas de defensa Los patrones del contacto entre personas revelan las vías de transmisión de enfermedades

e n f e r m

e r a s

Interacciones: Cada línearepresenta al menos un contacto,con una proximidad de unos1,5 metros y un minuto o másde duración, entre personas( nodos circulares) presentesen el área de pediatría.

Grupos: Las enfermerasinteractúan con todo tipo depersonas del servicio; en caso debrote infeccioso, sus movimientospodrían contribuir a la propagaciónde la enfermedad. Las interacciones delas enfermeras están resaltadas en distintoscolores (derecha). Otros gráfcos similares( abajo, de izquierda a derecha) se centran enmédicos, familiares, auxiliares de enfermería

y pacientes, respectivamente.

Personas: El tamañode un nodo gris reeja el

número total de contactosde esa persona. El círculo inte-

rior coloreado representa sololos contactos con un grupo selec-cionado: en este caso, lasenfermeras.

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j . P r a t , C .

n a v a u y à . s

á n C h e z , u

a b

H

acerse invisible ha sido siempre uno

de los grandes sueños del ser huma-no. La cultura popular ha plasmado estafantasía en todo tipo de obras, desde elmito griego de Perseo hasta El hombre in-visible, de H. G. Wells, o Harry Potter. Pero¿cómo tornar invisible un objeto?

En principio caben dos posibilidades:conseguir que el objeto se vuelva transpa-rente al paso de la luz (como el protago-nista de la novela de H. G. Wells), o bienrevestirlo con una «capa de invisibilidad»que haga que la luz que llegue hasta susupercie la rodee y continúe después por

el mismo camino que hubiera tomado encaso de que el cuerpo no existiese (comola capa de Harry Potter). Aunque la pri-mera estrategia pertenece aún al ámbitode la ciencia cción, algunos avances re-cientes han situado las capas de invisi-

bilidad en el marco de la más rigurosainvestigación cientíca.

La revolución en capas de invisibilidaddata de 2006, cuando John Pendry, del Co-legio Imperial de Londres, y sus colabora-dores propusieron la teoría de la óptica detransformación. Aquel trabajo demostróla posibilidad de desviar la trayectoria de

la luz de la manera deseada si, para ello,se empleaban ciertos materiales dotadosde propiedades eléctricas y magnéticasmuy exóticas.

Sin embargo, la fabricación de talesmaterias —inexistentes en la naturaleza—se encuentra plagada de dicultades. Y

aunque el empleo de metamateriales(redes articiales cuya microestructura

les conere propiedades singulares) ha

permitido construir algunas capas de in-

visibilidad, estas solo operan en determi-

nadas frecuencias, como las microondas, y de manera parcial. Más que tornar unobjeto invisible, se limitan a reducir su

visibilidad.Hace dos años, y siguiendo de nuevo

una línea iniciada por Pendry, nuestrogrupo de la Universidad Autónoma deBarcelona decidió investigar la posibili-dad de hacer un objeto «invisible» no ala luz, sino al campo magnético. A n de

cuentas, este objetivo no dista tanto deloriginal, ya que la luz no es más que uncampo electromagnético que se propaga

en el espacio.En condiciones normales, dos imanescercanos experimentarán una atracción ouna repulsión mutua. Pero ¿sería posiblerodear uno de ellos con una capa de in-

visibilidad magnética —un «antiimán»—de modo que dicha interacción desapa-reciese y el segundo imán se comportasecomo si el primero no existiese? Dadaslas innumerables aplicaciones del mag-netismo en la tecnología actual (desde lageneración y transporte de energía hastalos motores o las memorias informáticas),un antiimán resultaría de utilidad en un

sinfín de campos.

¿Capas perfectas?

En septiembre de 2011 publicamos un ar-tículo en el New Journal of Physics en elque describíamos una propuesta teóricapara construir un antiimán. Esta consta-ría de una capa superconductora rodeadaa su vez de estratos alternados de mate-rial ferromagnético y superconductor. Laprimera capa evitaría que el campo mag-

nético de su interior (por ejemplo, el de

un imán) se transmitiese al exterior; lassiguientes contrarrestarían el efecto mag-nético de la capa superconductora más in-terna, de modo que el conjunto resultasemagnéticamente indetectable.

El concepto de antiimán cuajó entre lacomunidad de investigadores dedicadosa estudiar la invisibilidad. Sin embargo,nuestro diseño adolecía del mismo pro-

blema que las propuestas teóricas parala luz: aunque factible en principio, re-sultaba extremadamente complicado dellevar a la práctica.

Era el momento de emprender unreto aún mayor: ¿podíamos diseñar unacapa de invisibilidad magnética realiza-

ble experimentalmente y que, al mismotiempo, lograse una invisibilidad exacta?En teoría, nuestro antiimán podía tornarinvisible cualquier campo magnético. Sinembargo, nos percatamos de que cuantamayor uniformidad espacial exhibiesedicho campo, menos capas de materialsuperconductor y ferromagnético seríannecesarias. ¿Podría simplicarse su dise-ño a tan solo dos capas, una de cada tipo,de modo que funcionase con campos mag-

néticos estáticos y uniformes? Aquel fue uno de esos momentos llenos

de emoción que en ocasiones embargana los cientícos. Unas horas de trabajo

intenso y febril nos llevaron a la demos-tración matemática del objetivo que bus-cábamos: una sola capa superconductorarodeada por una capa de material ferro-magnético, cuyas dimensiones quedabandeterminadas a partir de una sencillarelación matemática, conseguiría hacer

FÍSICA

El antiimánCómo hacer invisible el campo magnético

Iviiii éi: Una capa erromagnética (a) o una superconductora (b) resultan ácilmente detectables por sepa-

rado, pues distorsionan la geometría de un campo magnético uniorme (rojo). Sin embargo, cuando se combinan de la manera

adecuada, la bicapa resultante (c) es «invisible» al campo magnético.

a b c

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Panorama


indetectable un campo magnético uni-forme. Por primera vez se había logradoun diseño que permitía una invisibilidadexacta... y factible, pues bastaban para ellodos capas de materiales conocidos.

El último paso —imprescindible—consistía en vericar empíricamente el

hallazgo. Lo logramos gracias a la co-

laboración del grupo de Fedor Gömöry,del Instituto de Ingeniería Eléctrica deEslovaquia. Nuestros colegas eslovacosconstruyeron la bicapa y midieron sus

propiedades: el ingenio funcionaba a laperfección. Los resultados fueron acepta-dos en pocas semanas para su publicaciónen la revista Science en marzo de 2012.

¿Qué futuro nos depara la invisibili-dad? Lo que hace apenas diez años pare-cía relegado a la ciencia cción pertenece

ahora a la ciencia. Nuestro trabajo, así

como el de numerosos grupos de todo elmundo, está contribuyendo al diseño denuevas capas de invisibilidad para dife-rentes tipos de luz y en condiciones cada

vez menos restrictivas. La ciencia ha convertido en realidad varios sueños de lahumanidad, como volar, desplazarnos a

velocidades antes inconcebibles e inclu-so visitar otros mundos. El camino estátrazado para que la invisibilidad deje deser un sueño.

—Àlvar Sánchez, Carles Navauy Jordi Prat

Departamento de físicaUniversidad Autónoma de Barcelona

La malnutrición aumenta la frecuen-cia y gravedad de infecciones gas-

trointestinales y afecciones diarreicas.Pese a que este efecto se observa desdehace décadas, hasta el momento no se co-nocía con detalle el mecanismo respon-sable del vínculo existente entre dieta einmunodeciencia. En la edición de ju-lio de 2012 de la revista Nature , TatsuoHashimoto, de la Academia Austriaca deCiencias y la Universidad de la ciudad de

Yokohama, y sus colaboradores analizanla relación entre una dieta pobre en pro-teínas y la predisposición a padecer ina-mación intestinal. Los autores revelan laexistencia de una intrincada red en la quese hallan implicados el transporte de nu-trientes, la ecología microbiana, las res-puestas antimicrobianas y la inamación.

El cuerpo sintetiza la mayor parte delos aminoácidos a partir de otros com-puestos, pero los aminoácidos esencialesse obtienen de la dieta con la ayuda deproteínas transportadoras especializa-das. El modelo de estudio escogido porHashimoto fueron los ratones Ace2-/y, quecarecen del gen que codica la enzima con-

vertidora de angiotensina 2 (ACE2). En elintestino, esta enzima controla la fun-ción de la proteína transportadora B0 AT1,que capta tan solo aminoácidos sin cargaeléctrica. Los autores del estudio obser-

varon que los animales sin ACE2 presen-taban una baja concentración sanguíneade este tipo de aminoácidos esenciales,pero ninguna alteración aparente en laestructura del intestino. La sorpresa llegócuando administraron a los ratones una

sustancia irritante para determinar susensibilidad a la inamación intestinal:

mientras que los animales normales mos-traron solo una inamación moderada,

los que carecían de ACE2 resultaron sermucho más vulnerables y presentarondiarreas más intensas y un mayor núme-ro de células inamatorias. El resultado

sorprendió porque la sustancia adminis-trada induce inamación en el intestino

grueso y en ese lugar apenas se expresa

la enzima ACE2 (lo hace sobre todo en elintestino delgado).

Los investigadores se centraron en-tonces en cierto aminoácido sin cargaeléctrica (neutro), el triptófano. Una dietapobre en él puede causar pelagra, una en-fermedad producida por una deciencia

vitamínica que afectó a Europa durantesiglos y alcanzó proporciones epidémi-cas en Estados Unidos a principios delsiglo . Las mejoras en la alimentaciónasociadas al nivel de vida actual han li-mitado la incidencia de esta enfermedada tan solo algunas regiones en vías dedesarrollo y a campos de refugiados. Lapelagra se caracteriza por las «cuatro D»:diarrea, dermatitis, demencia y, en casosextremos, defunción. Resulta interesanteobservar que los pacientes con mutacio-nes en el gen B0 AT1 pueden sufrir un sín-drome similar a la pelagra.

Para comprobar si existía una relacióndirecta entre la absorción de triptófano

y la presencia de daños en el intestino,Hashimoto sometió a ratones normales auna dieta pobre en este aminoácido. Losanimales, igual que los ratones Ace2 -/y,

mostraron una mayor predisposición ala inamación intestinal, cuando se les

administraba la sustancia irritante. Esmás, los investigadores descubrieron que,al complementar la dieta de los ratones Ace2-/y con una forma de triptófano quese absorbe sin la intervención de B0 AT1,se recuperaba su capacidad de resistenciaa la inamación. Cabe destacar que los

animales portadores de una mutación quereducía los niveles totales de triptófano en

el organismo debido a su pérdida excesivaa través de la orina no eran más sensiblesa la sustancia irritante, lo que sugiere quela resistencia a la inamación depende

directamente de la cantidad de este ami-noácido en el intestino.

Para entender de qué manera la ausen-cia de ACE2 afecta al intestino gruesopese a su escasa expresión en este órgano,Hashimoto y sus colaboradores analiza-ron la función de los péptidos antimicro-

bianos. Tales moléculas const ituyen laprimera línea de defensa contra ataques einfecciones. Son segregadas en abundan-cia por las células epiteliales que tapizanlas paredes del intestino y se desplazanpor el conducto digestivo para controlarla composición de las comunidades mi-crobianas. Los investigadores compro-

baron que tanto los animales sin ACE2como los sometidos a una dieta pobreen triptófano presentaban niveles bajosde péptidos antimicrobianos en el intes-tino delgado. Observaron también quelas especies microbianas presentes en elintestino grueso de los ratones sin ACE2eran distintas de las halladas en anima-

InmUnoLogÍA

La malnutrición favorece el desarrollode bacterias nocivas

La ausencia de un único aminoácido en la dieta altera la comunidad microbiana y disminuye la inmunidad intestinal

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N a t u r E

les normales, diferencia que se redujo alañadir una fuente de triptófano a la dietade los primeros. En un experimento con-cluyente demostraron que, al transferir lamicrobiota de ratones Ace2-/y y de ratonesnormales a otros sin microbiota propia,aquellos que la recibían de los mutantes Ace2 eran más sensibles a la inamación

intestinal inducida por productos irritan-tes que aquellos que la habían recibidode animales normales. Estos resultadosindican que el factor que agrava la ina-mación es la comunidad microbiana quese establece en el intestino de los ratonescon carencia de triptófano.

Algunos aspectos de ese proceso yahabían sido sugeridos antes, pero Hashi-moto los ha integrado en una cadenacoherente de acontecimientos: desde lamutación genética y la deciencia nutri-cional especíca, hasta los cambios en la

comunidad microbiana intestinal y la sus-ceptibilidad a la inamación. Este estudio

también destaca la dependencia mutuade los distintos factores implicados en elmantenimiento del equilibrio intestinal,como las células epiteliales, el sistema in-munitario y las bacterias residentes.

Quedan por resolver varias preguntas,en particular la relación entre el triptó-fano y la inamación. Se ha demostrado

que este aminoácido y sus derivados de-sempeñan una importante función en larespuesta inmunitaria, si bien los meca-nismos implicados se conocen tan solo de

manera parcial. Por ejemplo, los valores bajos del triptófano y otros aminoáci-dos son detectados por una vía celulardependiente de la proteína mTOR, unamolécula clave en la respuesta inmunita-ria debido a su efecto en procesos básicoscomo el crecimiento celular y la transcrip-ción. Cabe mencionar que en el estudio deHashimoto se comprobó que la actividadde mTOR se hallaba reducida en el intes-tino de los ratones decientes en ACE2.

La metabolización del triptófano porenzimas como la triptófano 2,3-dioxi-genasa (TDO) y la indolamina 2,3-dioxige-nasa (IDO) puede inuir también en la respuesta inmunitaria. Estas enzimasproducen compuestos derivados del trip-tófano, como las quinureninas, que pue-den activar el factor de transcripción AhR,que controla la expresión de citocinas(proteínas implicadas en la comunicaciónintercelular), además de otras moléculas.En algunas células del sistema inmuni-tario, la activación de AhR induce la se-creción de las citocinas IL-22 e IL-17, queestimulan a su vez la producción de pép-tidos antimicrobianos en las células epi-

teliales del intestino. Las moléculas ac-tivadoras de AhR derivadas de la dietaresultan esenciales para la producciónintestinal de IL-22, y el fallo de esta vía deseñalización aumenta la predisposición asufrir daños e inamación en este órgano.

Dadas las similitudes entre los efectos dela deciencia de AhR y las características

de los ratones decientes en ACE2 de este

estudio, podría conjeturarse que la activa-ción de AhR representaría el eslabón quefalta por identicar en la relación entre

los niveles bajos de triptófano en la dieta y una reducción de la cantidad de péptidosantimicrobianos en el intestino. Sin em-

bargo, no debe olvidarse el posible papelde otros derivados de este aminoácido conactividad inmunitaria, como la serotonina.

En resumen, Hashimoto y sus colabo-radores han demostrado que las interac-ciones complejas entre la dieta, la dota-ción genética, la respuesta del huésped

y la ecología microbiana del intestinopueden desentrañarse mediante modelosapropiados. Los estudios que analicen esosprocesos interrelacionados y el modo enque son regulados resultarán fundamen-tales para hacer frente a los problemasde salud pública de las regiones pobres,donde siguen muy extendidas la inmuno-deciencia asociada a la desnutrición y las

enfermedades infecciosas.

—Ana Izcue Instituto Max Planck de Inmunología y

Epigenética de Friburgo, Alemania—Fiona Powrie

Dpto. Nufeld de medicina clínica Universidad de Oxford

arí cuo origin pubicdo en Nature,vo. 487, págs. 437-439, 2012.

trducido con e permisode Mcmin Pubishers ld. © 2012

d e s n u t r I c I ó n e I n m u n o d e f I c I e n c I a

El aiácid triptófa se obtiene de la dieta y es absorbido en el intestino delgado a tra-

vés de una proteína transportadora de aminoácidos dependiente de la enzima ACE2. Un equi-

po de investigadores ha demostrado que los ratones que carecen de ACE2 o que reciben una

dieta sin triptófano sufren, en respuesta a agresiones, una inamación más pronunciada en el

intestino grueso que los que poseen niveles normales de este aminoácido. Los animales con

carencia de triptófano presentan también menos péptidos intestinales antimicrobianos, molé-

culas producidas por las células epiteliales que se desplazan por el intestino para controlar lacomunidad microbiana. Los microbios intestinales cumplen una función clave en la respues-

ta inmunitaria (fechas rojas), y los autores proponen que la microbiota alterada de los ratones

con carencia de triptófano es la causa de su propensión a la inamación. Aún se desconoce si

el vínculo entre los bajos niveles de triptófano en el intestino y de péptidos antimicrobianos

descrito por los investigadores es directo (línea continua) o si se hallan implicados otros tipos

celulares (línea de puntos). Por ejemplo, el triptófano y sus metabolitos podrían provocar, a tra-

vés del factor de transcripción AhR, que las células del sistema inmunitario intestinal produz-

can las citocinas IL-22 e IL-17, que a su vez estimulan la secreción de péptidos antimicrobianos.

AhR

Péptidosantimicrobianos

Triptófano

ACE2

Metabolitosdel triptófano

Transportadorde aminoácidos

Células epitelialesdel intestino

Sistema inmunitarioCélula inmunitaria

Intestino delgado Intestino grueso

Microbiota intestinal

IL-22IL-17

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Panorama


s u d e e P d a s y d a v i d s P e r g e l , u

n i v e r s i d a d d e P r i n C e t o n

El universo se expande desde hace13.700 millones de años. Sin embar-

go, no siempre lo ha hecho al mismo rit-mo: desde que tenía unos 6000 millonesde años de edad esa expansión tiene lugarde forma acelerada, lo cual implica quelos cúmulos de galaxias se alejan unosde otros a una velocidad cada vez mayor.El agente responsable es la energía oscu-ra, una enigmática forma de energía queejerce efectos repulsivos. Aunque desco-nocemos su naturaleza, hoy sabemos quecompone tres cuartas partes de toda la

masa y energía presentes en el universo.Como resultado del juego entre laatracción gravitatoria y la ex-pansión acelerada, las grandesestructuras cósmicas adquierenmovimientos peculiares (despla-zamientos relativos que se super-ponen al alejamiento uniformeque imprime la expansión cós-mica). Medir ese campo de velo-cidades peculiares permite dedu-cir información fundamental encosmología, como la ecuación deestado del universo (que relacio-

na presión y densidad) o la clasede procesos que participan en elcrecimiento y evolución de loscúmulos de galaxias.

El año pasado, producto deuna colaboración internacionaldirigida por Nick Hand, de la Uni-

versidad de California en Berkeley,

y en la que participó el autor, descubri-mos que los movimientos peculiares delos cúmulos de galaxias se encuentrancodicados en el espectro de la radiación

del fondo cósmico de microondas (CMB,por sus siglas en inglés). Junto con la de-tección de una nueva partícula de propie-dades compatibles con el bosón de Higgs,el hallazgo fue considerado por la revista Physics World como uno de los resultadosmás importantes en física de 2012.

Desde la gran explosión hasta hoy

Unos 380.000 años después de la granexplosión (cuando el universo solo tenía

el 0,003 por ciento de su edad actual), elcosmos se enfrió lo suciente como para

que protones y electrones pudieran unirse y formar átomos neutros, principalmentehidrógeno. La materia neutra no interac-ciona con los fotones, por lo que dichoproceso liberó una ingente cantidad deradiación que, desde entonces, uye libre-mente por el universo. Esa luz, detectadaen 1964 por Arno Penzias y Robert Wilson,es la que hoy compone el CMB. Con muy

buen grado de aproximación, su espectroactual coincide con el de un cuerpo negro

a unos 2,7 grados Kelvin, cuyo máximo deemisión ronda los 160 gigahercios (GHz).En 1970, los físicos Rashid Su-

nyáev y Yákov Zeldóvich predi- jeron que, en su camino haciala Tierra, los fotones del CMBdebían sufrir pequeños cambiosen su energía. Dichas uctuacio-nes se originarían al interaccio-nar con los electrones libres delplasma presente en los cúmulosde galaxias, cuyas temperaturaselectrónicas alcanzan las decenasde millones de grados Kelvin. Di-

cho fenómeno, denominado efec-to Sunyáev-Zeldóvich (SZ) térmi-co, implica una leve distorsióndel espectro de cuerpo negro delCMB. La frecuencia de la señal re-sulta independiente de la distanciaal objeto y se caracteriza por un de-cremento en frecuencias cercanasa los 140 GHz, un desplazamientoneto nulo hacia los 210 GHz y unincremento a partir de los 270 GHz.

El efecto SZ térmico ha sido ob-servado en numerosas ocasiones.Sin embargo, si el cúmulo poseeuna velocidad peculiar, los elec-trones del plasma ejercerán unefecto adicional sobre los fotonesdel CMB. Tales correcciones se co-nocen como efecto SZ cinético y provocan una leve alteración enla radiación del CMB, la cual con-serva la forma de su espectro, peromodica su amplitud de manera

proporcional a la velocidad pecu-liar del cúmulo. Un cúmulo típicoalejándose de la Tierra rebajarála temperatura del CMB en torno

CoSmoLogÍA

La dinámica peculiarde los cúmulos de galaxias

Un efecto sutil permite leer nueva información en el fondo cósmico de microondas

e i hi ti, los otones del ondo cósmico de

microondas (CMB, arriba) ven

modifcada su energía al inte-

raccionar con los electrones delplasma caliente de los cúmulos

de galaxias. Si un cúmulo se aleja

de nuestro planeta (izquierda), la

longitud de onda de los otones

del CMB experimentará un ligero

desplazamiento hacia el rojo

(menor energía). Si el cúmulo se

aleja (derecha) se observará el

eecto contrario. Observaciones

recientes realizadas con el Teles-

copio Cosmológico de Atacama

(debajo), en Chile, han permitido

medir por primera vez este eecto.

Fondo cósmico de microondas (CMB)

Fotón del CMB

V e l o c

i d a d e

s p e c u

l i a r e s

Fotón desplazadohacia el azul

Fotón desplazado

hacia el rojo

Cúmulode galaxias

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a una millonésima de grado. Un cúmuloque se acerque a nuestro planeta causaráel efecto contrario.

La intensidad del efecto SZ cinéticoresulta un orden de magnitud menor quela del térmico, motivo por el que nuncahabía sido observado con anterioridad.Su detección fue posible gracias a un

análisis estadístico de las observacionesrealizadas con el Telescopio Cosmológi-co de Atacama y los datos del catálogode galaxias BOSS del Sondeo Digital delCielo Sloan.

Estadística cósmica

El Telescopio Cosmológico de Atacamase ubica en la segunda región de Chile.Fue diseñado para detectar la radiaciónde fondo en tres frecuencias: 148, 218 y 270 GHz. Estas coinciden con las bandaspropias del efecto SZ térmico, lo que per-

mite medir las uctuaciones correspon-dientes. Sus objetivos cientícos incluyen

el análisis del espectro de potencias delCMB y de la distribución de materia enel universo, la determinación de los pa-rámetros cosmológicos, el estudio de loscúmulos de galaxias, el efecto de lentegravitacional sobre las uctuaciones del

CMB y la naturaleza de fuentes puntualesextragalácticas.

Nuestro trabajo se efectuó sobre unaregión del cielo que cubría 330 gradoscuadrados en el ecuador celeste. Para de-terminar las uctuaciones de temperatura

del CMB, comprendidas entre 15 y 25 mi-crokelvin, se usó la banda de 148 GHz delTelescopio Cosmológico de Atacama conuna resolución de 1,4 minutos de arco.Por otro lado, las galaxias rojas luminosas

del catálogo BOSS permitieron trazar loscúmulos de galaxias.

Dado que el efecto SZ cinético resultamuy difícil de detectar en cúmulos indi-

viduales, nuestro estudio abordó el problema de manera estadística. La técnicaconsiste en estudiar la señal en pares decúmulos cercanos que experimentan una

atracción mutua. El más alejado «cae» sobre el más próximo, por lo que el primeroparece acercarse al observador, mientrasque el segundo se aleja.

La diferencia entre los momentos li-neales de cada cúmulo resulta tanto me-nor cuanto más distantes se encuentranestos. A partir de las fluctuaciones detemperatura del CMB, el efecto SZ ciné-tico provee una herramienta para medirla componente del momento a lo largode la línea de visión. Cualquier otra se-ñal en la banda de microondas asociada

a cúmulos de galaxias individuales, comoel efecto SZ térmico, se anula.Los resultados se muestran compa-

tibles con los modelos de formación deestructuras que predicen que los paresde cúmulos deben experimentar una pe-queña tendencia a acercarse, en lugar dealejarse. Las mediciones del momentomedio en parejas de cúmulos efectuadasen este trabajo representan el paso inicialpara constreñir el colapso y el crecimien-to de las grandes estructuras cósmicas,así como para poner límites a la energíaoscura, las posibles modicaciones de la

gravedad, o ambas.

—Leopoldo Infante Dpto. de astronomía y astrofísica

Ponticia Universidad Católica de Chile

Desde 1940, en que Edward P. Abra-ham y Ernst B. Chain describieron

la primera resistencia a la meticilina enStaphylococcus, hasta hoy en día se handescrito diversos mecanismos de resisten-cia a múltiples antibióticos. Si se tiene encuenta que muchos de esos fármacos sehan obtenido a partir de hongos (como Penicillium spp.) que se hallan en condi-

ciones normales en la naturaleza, no re-sulta extraño que desde el principio de laera de los antibióticos empezara a la vezla era de la resistencia a ellos.

En sus inicios, el problema de la resis-tencia se hallaba focalizado en el entornohospitalario. Pero debido a diversas cau-sas, como el no lavado de las manos trasel contacto hospitalario o el abuso de an-

Ciencia en primera persona

www.investigacionyciencia.es/blogs

SciLogs

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Evolución molecular

mICRoBIoLogÍA

Vencer la resistencia a los antibióticos

El conocimiento profundo de la percepción de quórum,un sistema de comunicación peculiar en las colonias bacterianas,

augura avances en la lucha contra las resistencias

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Panorama


tibióticos en la agricultura y la ganadería,hoy en día los patógenos multirresistentesse han convertido en un problema comu-nitario. Ello conlleva enormes pérdidaseconómicas, además de humanas.

La resistencia se basa en diversos me-canismos. Las bacterias patógenas produ-cen enzimas que destruyen el antibiótico,

disminuyen la permeabilidad de la mem- brana (con lo que dicultan la entrada del

fármaco), cuentan con bombas de expul-sión que extraen activamente el antibió-tico fuera de la célula o bien alteran ladiana de acción del antibiótico (cambianla estructura de cierta proteína contra laque va dirigida el medicamento). Talesmecanismos están codicados por genes

que se hallan bien en el cromosoma dela bacteria o bien en plásmidos, segmen-tos de ADN circular extracromosómicoque se transeren de una bacteria a otra

y se diseminan así en la población. Losplásmidos permiten que los mecanismosde resistencia sean transmisibles, lo quehace aumentar de forma exponencial lasupervivencia de las bacterias como yacomprobaron la autora y otros en 2007 en un artículo publicado en la revista Journal of Antimicrobial Chemotherapy.

De una forma u otra, los genes res-ponsables de la resistencia a los antibió-ticos se activan y las infecciones dejan de

reaccionar a los tratamientos. Pero ¿cómosaben las bacterias cuál es el momentoindicado para activar esos genes?

La comunicación entre bacterias

Cabe introducir aquí el concepto de «per-cepción de quórum» (quorum sensing ),que se podría denir como el lenguaje

bacteriano. Se trata de un mecanismo em-pleado por las poblaciones microbianaspara poder comunicarse unas células conotras, con el objetivo de generar diferen-tes fenotipos de una forma coordinada.Tal lenguaje está basado en la secreciónde ciertas sustancias al exterior. Estas sonidenticadas por el resto de las bacterias

de la población que, como consecuencia,modican su comportamiento.

El mecanismo de acción de la per-cepción de quórum es el siguiente: las

bacterias producen ciertas moléculas

señalizadoras (conocidas también comoautoinductoras o feromonas) que son ex-portadas al medio externo; mientras lapoblación bacteriana no alcanza ciertadensidad, la cantidad de esas moléculasresulta insuciente para ser detectada por

las células vecinas o producir un efectoen ellas. Pero a medida que la población

bacteriana va creciendo, las señales se vanincrementando y acumulando en el me-dio. Al llegar a una determinada densidad

de población, las moléculas alcanzan un valor crítico a partir del cual pueden serreconocidas por el resto de las bacterias.De este modo se coordina la expresiónde ciertos genes que, a su vez, puedeninducir ciertos fenotipos, tales como laproducción de biopelículas o toxinas.

Ese fenómeno no solo se emplea en

la comunicación de una especie bacte-riana consigo misma, sino también en-tre distintas especies, como veremos másadelante.

Una de las bacterias patógenas en quese ha demostrado la percepción de quó-rum y que causa hoy en día más proble-mas en diferentes aspectos de la medicinaes Pseudomonas aeruginosa. Este micro-organismo constituye un grave problemaen los pacientes con brosis quística (una

enfermedad hereditaria que ocasiona al-teraciones en las secreciones mucosas).

Invade los pulmones y se adhiere a lascélulas, inicia la formación de biopelícu-las y establece una infección crónica en lospulmones del paciente. Otra razón paradestacar esta bacteria es que se ha conver-tido en uno de los principales patógenosde adquisición nosocomial, especialmenteen pacientes inmunodeprimidos. Además,en varias ocasiones se han descrito brotesdebidos a cepas de P. aeruginosa con re-sistencia múltiple a antibióticos.

e l l e n g u a j e b a c t e r I a n o

Cuando la molécula señalizadora entra en una célula vecina, reconoce genes especí-

cos y desencadena la expresión de estos. Tales genes dan lugar a fenotipos a menu-

do relacionados con la virulencia y la patogenicidad de la bacteria.

Las bacterias se comunican entre sí mediante la se-creción de moléculas señalizadoras que son detec-

tadas por el resto de las células de la población, las

cuales, como respuesta, generan diferentes fenotipos

de forma coordinada. Cuando la densidad de pobla-

ción es baja, la señal se diluye en el medio y no pue-

de ser percibida por el resto de las bacterias. Sin em-

bargo, cuando el cultivo alcanza cierta densidad y las

moléculas señalizadoras adquieren una concentra-

ción crítica, las células vecinas pueden identicar la

señal y regular su fenotipo de acuerdo con ella.

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M ó n i C a C a r t e l l e g e s t a l

P. aeruginosaemplea la percepción de

quórum para organizar y regular numero-sos comportamientos, como la formaciónde biopelículas, la movilidad, la produc-ción de exopolisacáridos o la agregacióncelular, todos ellos directamente relacio-nados con la virulencia y la patogenicidaddel microorganismo. Pseudomonas poseedos sistemas principales de percepción dequórum que interaccionan entre sí pararegular todo el comportamiento de la po-

blación bacteriana.

Una sociedad organizada

La percepción del quórum tiene dos con-

secuencias principales. Por un lado, reguladiferentes comportamientos que promue-

ven la cooperación, como la síntesis deproductos extracelulares que proporcio-nan un benecio local a la población. Por

otro, hace aumentar la síntesis de las pro-pias moléculas de percepción de quórum,con lo que se produce la autoinducción.

El funcionamiento de la colonia se basa en que los individuos de la poblacióncooperan de una manera honesta y coor-dinada. Sin embargo, puede darse el casode que existan individuos «tramposos».Son aquellos que se sirven de las señalesdel resto de la población, pero se ahorranel coste de producirlas, con lo que nuncapierden. Tales individuos suelen hallarseentremezclados con las bacterias que pro-ducen las señales. En el momento en queestas comienzan a hacerlo, disminuyen sucrecimiento porque la producción de laseñal les supone un gasto energético. Talsituación es aprovechada por los trampo-sos, que empiezan a proliferar de formaexponencial, pues usan las moléculas se-ñalizadoras pero no gastan energía en lasíntesis de estas.

La combinación de cooperación y en-

gaño en la comunicación bacteriana semantiene en la evolución gracias a lo quese conoce como «selección de parentesco»(kin selection), el cambio en las frecuen-cias génicas a lo largo de las generacionesque surge a raíz de las interacciones entreindividuos emparentados. De este modo,una alta relación genética permite a las

bacterias cooperar e interactuar entreellas, lo que conlleva una mayor virulen-cia, mientras que una baja relación gené-tica permite a los tramposos explotar alresto de la población y obtener benecio

de ella. Las bacterias se benecian así de

la comunicación honesta predominante,que garantiza la cooperación entre ellas,pero en poblaciones mixtas pueden existir«tramposos» que, cuando tienen la oca-sión, se aprovechan de sus vecinos paracrecer y propagarse.

¿Existe un lenguaje universal?

La percepción de quórum no solo puedemodicar el comportamiento de las bac-terias vecinas, sino que también facilita lacomunicación cruzada con las hormonasdel huésped, de modo que estas puedenregular la expresión de algunos genes

bacterianos. Ello signica que existe una

comunicación universal o comunicaciónentre reinos.

El sistema digestivo humano contieneentre 500 y 1000 especies bacterianas, loque proporciona un benecio mutuo: las

bacterias consiguen un hábitat idóneoque les proporciona nutrientes constan-temente, y los humanos nos servimos delas bacterias para mejorar la digestión y laabsorción de nutrientes. La composiciónde la microbiota intestinal puede variaren función de factores genéticos, ambien-

tales o los hábitos alimentarios del hués-ped [véase «El ecosistema microbianohumano», por J. Ackerman; I

C , agosto de 2012].Los microorganismos nos proporcio-

nan asimismo una barrera de defensa,al impedir que las bacterias patógenasse adhieran a nuestro aparato digestivo

o lo colonicen; además, segregan diver-sas sustancias antimicrobianas que des-truyen los posibles patógenos invasores.Tales reacciones se producen gracias a lacomunicación entre bacterias y huésped,regulada principalmente por moléculasautoinductoras (procedentes de las bac-terias comensales) y por hormonas delhuésped (como la epinefrina y la norepi-nefrina). Se ha observado que las altera-ciones en esta comunicación dan lugar ala aparición de infecciones.

Aplicación terapéutica Actualmente se están desarrollando nuevas alternativas terapéuticas frente al in-cremento de la resistencia a los antibióti-cos. Entre los nuevos campos de estudiocabe mencionar los que se centran en elposible uso de bacteriófagos, bacterioci-nas (toxinas proteicas) o péptidos, perohacen falta más investigaciones para suaplicación.

Desde hace algunos años se están en-sayando estrategias basadas en moléculasque inhiban la percepción de quórum. Laidea consiste en impedir la comunicación

entre las bacterias con el n de desestruc-turar la comunidad y eliminar así su viru-lencia y patogenicidad. La ventaja de talestrategia reside en la escasa probabili-dad de que el microorganismo desarrolleuna resistencia ante ella. En la actuali-dad, diversas compañías farmacéuticas y universidades, como la de Nottingham,están colaborando para crear este tipo detratamiento.

Tras el auge de la era antibiótica, laera de la lucha contra las resistencias hacobrado especial importancia. El descu-

brimiento de la percepción de quórumha dado pie a una nueva etapa que per-mite augurar avances importantes en lostratamientos antibióticos. Pensar en las

bacterias como comunidades y socieda-des que pueden cooperar y evolucionar enun fenotipo más resistente, y comprendertal comunicación para poder controlarla,son algunos de los nuevos objetivos de lamicrobiología.

—Mónica Cartelle Gestal Centro de Ciencias Biomoleculares

Universidad de Nottingham

bipí de la bacteria Pseudomonas aeruginosa desarrollada en cultivo líquido en

medio mínimo después de incubarla a 37 grados centígrados durante tres días. (Ima-

gen obtenida mediante microscopía conocal.)

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Nuevas pruebas del ingeniode nuestros antepasadosobligan a reconsiderar

el momento en queestos empezaron

a pensar con inventiva

Heather Pringle

e v olu c i ón h u m a n a

losorígenes

de la

Creatividad

Durante mucho tiempo h ndo qu l c-tividd d lo huno iitivo n ni-ftó ht hc 40.000 ño, cundo u ccidd l innovción ció di.

Pero algunos descubrimientos arqueológicos -lizdo n lo últio ño hn dotdo qunuto ncto tuvion dtllo d illntzntio fch.

Tales hallazgos indicn qu l ccidd hun l innovción dolló lo lgo d cin-to d il d ño gci difnt fctoiológico y ocil.

E N S Í N T E S I S


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p á g i n a s a n t e r i o r e s : i l u s t r a c i ó n d e d a v i d p a l u m b o

Realizada a principios del siglo x, la obra posee una bellezamisteriosa y mística que ningún otro retrato anterior había sa-

bido recoger. Para pintar el cuadro, Leonardo, quien en una oca-sión escribió que le hubiera gustado «hacer milagros», empleóuna nueva técnica artística que él denominó sfumato, o difumi-nado. Durante varios años aplicó, tal vez con la delicada puntade su dedo, diferentes capas de pintura muy nas y translúcidas,

algunas no más gruesas que un glóbulo rojo de la sangre. A medi-da que superponía unas 30 capas, una detrás de otra, Leonardo

fue suavizando las líneas y las gradaciones de colores hasta quela escena pareció quedar detrás de un velo de humo.

Sin duda, la Mona Lisa es obra de un genio de la invención,una creación que se sitúa al lado de la música de Mozart, las jo-

yas de Fabergé, la coreografía de Martha Graham y otros grandesclásicos. Pero estas obras famosas constituyen solo manifesta-ciones magnícas de un rasgo que durante largo tiempo ha for-mado parte de nuestro acervo: la capacidad de crear algo nue-

vo y benecioso, el don de mejorar continuamente los diseños

y las técnicas, desde los últimos coches sin emisiones de Japónhasta las elegantes naves espaciales en las plataformas de lan-zamiento de la NASA. Para Christopher Henshilwood, arqueó-logo de la Universidad de Witwatersrand en Johannesburgo, loshumanos actuales somos inventores distinguidos que avanza-mos y experimentamos con la tecnología de forma constante.

El modo en que hemos adquirido esa capacidad de crearen apariencia innita es objeto de intensas investigaciones. No

siempre hemos tenido tal vorágine de creatividad. La línea evo-lutiva humana se originó en África hace unos 6 millones de años,pero durante casi 3,4 millones de años los primeros miembrosde nuestra familia no dejaron un registro visible de su capaci-dad de invención. Probablemente obtenían sus alimentos vege-tales y animales utilizando sus manos o mediante palos de ca-

var rudimentarios que no se han conservado. En algún momen-to, esos homininos nómadas empezaron a golpear cantos derío con otras piedras para producir lascas con los de corte. Se

trató de un acto de un ingenio asombroso, sin duda, pero des-

pués hubo un período largo con escasosavances. Parece que durante 1,6 millonesde años nuestros ancestros no cambia-ron la forma de tallar las hachas de manomultifuncionales y solo hubo pequeñas

modicaciones en el diseño. Según Sally McBrearty, arqueóloga de la Universidadde Connecticut, se trata de herramientasmuy estereotipadas.

Entonces, ¿cuándo empezó la mentehumana a agitarse con nuevas ideas técnicas y artísticas? Has-ta hace poco, la mayoría de los investigadores señalaban el ini-cio del Paleolítico superior, hace 40.000 años, como el momen-to en que Homo sapiens empezó una repentina y extraordina-ria carrera de invenciones en Europa: collares elaborados conconchas, pinturas rupestres de uros y otros animales en las pa-redes de las cuevas y la talla de una gran variedad de instru-mentos líticos y de hueso. Esos hallazgos dieron lugar a la ideaextendida de que una mutación genética habría originado un

salto en la capacidad cognitiva de los humanos y habría provo-cado una «gran explosión» de creatividad.

Sin embargo, los nuevos datos ponen en entredicho tal teo-ría. Durante la última década, los arqueólogos han descubier-to indicios mucho más antiguos de manifestaciones artísticas

y de técnicas avanzadas que indican que la capacidad humanade innovación se desarrolló mucho antes de lo que se pensaba,incluso antes de la aparición de Homo sapiens, hace 200.000años. Pero aunque la capacidad de crear surgió muy pronto, semantuvo latente durante milenios hasta que prendió en nues-tra especie a lo largo de África y Europa. Las pruebas señalanque nuestro poder para la innovación no emergió de repenteen nuestra historia evolutiva, sino que se fue gestando duran-te cientos de miles de años gracias a una compleja mezcla defactores biológicos y sociales.

Pero ¿en qué momento exacto empezó la humanidad a pen-sar fuera de los marcos establecidos y qué causas espolearon -nalmente nuestra brillante creatividad? Entender esas circuns-tancias exige una investigación detectivesca basada en muchostipos de pistas, entre ellas, la que demuestra que las raíces bio-lógicas de la creatividad resultan mucho más antiguas de loque se suponía.

las raíces de la invenciónDesde hace tiempo los arqueólogos han considerado el empleode símbolos como el indicador más importante de una cogni-ción humana moderna, en gran parte porque demuestra la ca-

S , 779 cuelga detrás de un grueso cristal en la ilumi-nada Sala de los Estados del Louvre. Exceptolos martes, en que el museo está cerrado, todaslas mañanas poco después de las nueve, pari-sinos, turistas, amantes del arte y curiosos em-piezan a deslar por la sala. Sus murmullos se

mezclan como el zumbido de un enjambre, algunos estiranel cuello para ver mejor y otros alzan los brazos fugazmentepara tomar fotos con el móvil. Pero la mayoría se inclina ha-

cia delante y una mirada de asombro ilumina su rostro mien-tras contemplan una de las creaciones más famosas de la hu-manidad: la Mona Lisa de Leonardo da Vinci.

Heather Pringle es escritora científca

y director a editorial de la rev ista Archaeology .

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e n o r d e n c r o n o l ó g i c o : c o r t e s í a d e p .

J . t e x i e r ,

c o p y r i g h t © m p

K / W t a p ; c o r t e s í a d e J a y n e W i l K i n s ,

u n i v e r s i d a d d e t o r o n t o ;

c o r t e s í a d e t o v ë r u t h s m i t h y s i m e n o e s t m o ; c o r t e s í a d e c h r i s

t o p h e r h e n s h i l W o o d ,

u n i v e r s i d a d W i t s ; c

o r t e s í a d e u n i v e r s i d a d

d e t u b i n g a ; c o r t e s í a d e p e d r o s a u r a ,

u n i v e r s i d a d c o m p l u t e n s e d e m a d r i d ; c o r t e s í a d e h .

J e n s e n ,

c o p y r i g h t © u n i v e r s i d a d d e t u

b i n g a

Desarrollo del ingenioDe forma sorprendente, los ejemplos más antiguos de inventivaartística y técnica indican que la creatividad humana se gestó alo largo de cientos de miles de años hasta alcanzar su apogeo

hace entre 60.000 y 90.000 años en África y hace 40.000 añosen Europa. Causas sociales, como el aumento de la población,parecen haber acentuado el poder de innovación de nuestrosantepasados. Por un lado, estas aumentarían la probabilidadde que alguien del grupo descubriese una innovación técnica y, por otro lado, fomentarían las relaciones entre grupos queintercambiaban ideas. La representación cronológica ilustralos primeros indicios de inventos fundamentales que llevaronal punto álgido en la evolución cultural.

Hace 3,4 millonesde añosHuesos de animales conmarcas de corte en Dikika,Etiopía

Hace 1 millón de añosHuesos quemados y materia-les vegetales que indican elcontrol del fuego en la cuevade Wonderwerk, Sudáfrica

Hace 500.000 añosPuntas líticas que debieron estar jadas amangos de madera, un indicio de instrumen-tos complejos en Kathu Pan 1, Sudáfrica

Hace 77.000 años

Camas con repelentesde insectos en la cuevaSibudu, Sudáfrica

Hace entre 42.000 y 43.000 añosInstrumentos musicales(autas) en la cueva

de Geissenklösterle, Alemania

Hace entre 37.000 y 41.000 añosPinturas rupestres de El Castillo,España

Hace entre35.000 y 40.000 años Arte gurativo de Hohle

Fels, Alemania

Hace 164.000 añosInstrumentos líticos tratadostérmicamente de Pinnacle Point,Sudáfrica

Hace 1,76 millonesde añosInstrumentos de piedra bifacia-les de Turkana, Kenia

Hace 2,6 millonesde añosLascas de piedra de Gona,Etiopía

h a l l a z g o s

Hace 71.000 añosPuntas de proyectil dePinnacle Point, Sudáfrica

Hace entre 75.000 y 100.000 añosFragmento de ocre, u óxidode hierro, grabado en lacueva de Blombos, Sudáfrica

Hace entre 30.000 y 40.000 años Agujas de coser de Kostenki, Rusia

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c o r t e s í a d e l a u n i v e r s i d a d d e t h e W i t W a t e r s r a n d ,

J o h a n n e s b u

r g o

pacidad para el lenguaje, un rasgo distintivo de los humanos. Así, una impresionante cueva con arte rupestre del Paleolíticosuperior señala, sin duda, la presencia de personas que pensa-

ban como nosotros. Pero en tiempo reciente los expertos hanempezado a buscar en el registro arqueológico pruebas de otroscomportamientos modernos, y de sus precedentes, y han descu-

bierto datos fascinantes.La arqueóloga Lyn Wadley, de la Universidad de Witwaters-

rand, ha dedicado gran parte de su carrera a estudiar la cogni-ción en el pasado, unas investigaciones que la llevaron en losaños noventa del siglo xx a iniciar excavaciones en la cueva Si-

budu, a unos 40 kilómetros al norte de Durban (Sudáfrica). Hacedos años descubrió con su equipo una extraña capa de un mate-rial vegetal de color blanco y broso. Parecían los restos de an-tiguas camas formadas por esteras y otras plantas que aquellasgentes distribuirían por el suelo para sentarse o dormir. Peroese manto pudo también formarse por el arrastre y acumula-ción de hojarasca llevada por el viento. El único modo de ave-riguarlo consistía en extraer la capa entera en un bloque de es-cayola y llevarla al laboratorio. «Nos llevó tres semanas envol-

verla con escayola», recuerda Wadley, «y todo ese tiempo estuvede bastante malhumor; me preguntaba si estaba desperdician-do tres semanas de trabajo de campo».

Pero la apuesta de Wadley tuvo una enorme recompensa.En diciembre de 2011, ella y su equipo publicaron en Scien-

ce que los antiguos pobladores de Sibudu habían selecciona-do las hojas de un solo tipo de árbol, de los muchos disponi-

bles en la zona, para elaborar sus lechos hace 77.000 años,

unos 50.000 años antes de lo que apuntan otros casos descritospreviamente. Lo que más sorprendió a Wadley fue el conoci-miento profundo que poseían esos habitantes acerca de la ve-getación local. Los análisis revelaron que las hojas escogidaspertenecían a Cryptocarya woodii, un árbol con compuestosinsecticidas y larvicidas que repelen los mosquitos que hoy transmiten enfermedades. Wadley destaca la importancia dedisponer de ese recurso para dormir, sobre todo cuando se

vive cerca de un río.Sin embargo, la creatividad de Sibudu no acaba aquí. Sus mo-

radores tal vez idearon trampas para capturar pequeños antílo-pes, cuyos restos están repartidos por todo el yacimiento. Tam-

bién debieron de confeccionar arcos y echas para cazar pre-sas más difíciles, a juzgar por el tamaño, la forma y las marcasde uso de unas puntas de piedra halladas en la cueva. Además,prepararon nuevos compuestos químicos muy útiles. Al anali-zar el residuo oscuro presente en algunas puntas de echa me-diante un haz de alta energía, el equipo de Wadley detectó quehabían utilizado pegamentos de diversas sustancias para engan-char las puntas a mangos de madera. Los investigadores repro-dujeron experimentalmente los adhesivos mezclando partícu-las de ocre de diferentes tamaños con resinas vegetales y calen-

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tando la mezcla con fuego. Cuando publicaron sus resultadosen Science, el equipo concluyó que hace 70.000 años los habi-tantes de Sibudu poseían conocimientos de química, alquimia

y técnicas del fuego.En otros lugares del sur de África se han hallado más prue-

bas de otros inventos antiguos. Los cazadores recolectores quehabitaron la cueva de Blombos hace entre 72.000 y 100.000

años grabaron diseños en fragmentos de ocre; construían pun-zones de hueso, quizá para confeccionar trajes con pieles; seadornaban con collares brillantes de conchas de caracol, y crearon un estudio de artista al moler ocre rojo y guardarlo enel primer contenedor que conocemos, realizado con conchasde abulón. Más al oeste, en el yacimiento de Pinnacle Point,los pobladores de hace 164.000 años descubrieron que me-diante el fuego podían transformar una roca silícea local enun material más lustroso que se tallaba mejor [véase «Cuan-do el mar salvó a la humanidad», por C.W. Marean; I- C , octubre de 2010]. «Estamos documentan-do comportamientos que no imaginábamos hace diez años»,destaca Henshilwood.

Por otra parte, la capacidad técnica no era exclusiva de loshumanos modernos; otros homininos exhibían también ras-gos de creatividad. En el norte de Italia, un equipo dirigidopor Paul Peter Anthony Mazza, de la Universidad de Floren-cia, descubrió que nuestros parientes próximos, los neanderta-

les, que aparecieron en Europa hace 300.000 años, mezclabanun tipo de alquitrán con corteza de abedul para jar lascas de

piedra a piezas de madera; confeccionaban así instrumentosenmangados hace 200.000 años. Del mismo modo, en un estu-dio publicado en Science el pasado noviembre se armaba que

unas puntas líticas halladas en el yacimiento de Kathu Pan 1,en Sudáfrica, constituyeron el extremo letal de unas lanzas de500.000 años de antigüedad, supuestamente pertenecientes a

Homo heidelbergensis, el último antepasado común de los nean-dertales y de H. sapiens. Por último, en la cueva Wonderwerk,en Sudáfrica, un estrato con restos de cenizas de plantas y pe-queños fragmentos de huesos quemados demuestra que un ho-minino aún más arcaico, Homo erectus, aprendió a utilizar elfuego para calentarse y protegerse de los depredadores haceun millón de años.

Incluso nuestros antepasados más remotos acuñaban en oca-siones nuevas ideas. En dos yacimientos cerca del río Kada Gona,en Etiopía, el equipo liderado por Sileshi Semaw, de la Univer-sidad de Indiana en Bloomington, recuperó las industrias lí-ticas más antiguas: cantos tallados hace 2,6 millones de añospor Australopithecus garhi u otra especie contemporánea, uti-lizados para cortar la carne de animales muertos. Ese tipo deinstrumentos pueden parecernos rudimentarios si los compa-ramos con los teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles otabletas actuales. «Pero cuando el mundo estaba formado solo

Sabiduría antigua: La meti-

culosa excavación de la cueva

Sibudu en Sudáfrica (izquier-

da) ha proporcionado indicios

de que, hace 77.000 años, sus

pobladores hacían los lechos

(arriba, derecha) con plantas

repelentes de insectos (imagen

inferior derecha), unos 50.000

años antes de lo que apuntaban

los primeros ejemplos descri-

tos de esa técnica.

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por objetos modelados por la naturaleza, la capacidad de ima-ginar algo y hacerlo real debió de parecer algo mágico», ar-man Liane Gabora, de la Universidad de Columbia Británica, y el psicólogo Scott Kaufman, ahora en la Universidad de Nueva

York, en un capítulo del libro The Cambridge handbook of crea-

tivity (Cambridge University Press, 2010).

cognición y creación

Por mucho que sorprendan esos primeros destellos de creatividad, la gran disparidad entre los humanos actuales y nues-tros antepasados en cuanto a la profundidad y amplitud delas innovaciones exige una explicación.¿Qué cambios se produjeron en el cere-

bro para diferenciarnos tanto de nues-tros ancestros? Gracias al estudio de es-cáneres tridimensionales obtenidos delendocráneo de homininos arcaicos y alanálisis del cerebro de nuestros parien-tes más próximos, los chimpancés y los

bonobos (su línea evolutiva se separó dela nuestra hace 6 millones de años), se

está empezando a resolver este enigma.Los datos indican la profunda transfor-mación de nuestra materia gris a lo lar-go del tiempo.

Se puede decir que la selección na-tural ha favorecido un cerebro de grantamaño en los humanos. Mientras quelos australopitecinos tenían una capa-cidad craneal de unos 450 centímetroscúbicos, semejante a la de los chim-pancés, H. erectus casi doblaba esa ci-fra hace 1,6 millones de años, con unamedia de 930 centímetros cúbicos. Y,

hace 100.000 años, Homo sapiens poseía una capacidad media

de unos 1330 centímetros cúbicos. En ese mayor volumen cerebral, un número aproximado de 100 mil millones de neuronasprocesan la información y la transmiten a lo largo de 165.000 ki-lómetros de bras nerviosas envueltas de mielina, en un siste -ma con unos 150 billones de sinapsis. Dean Falk, de la Univer-sidad estatal de Florida, arma que, cuando se busca en el re -gistro arqueológico con qué se relaciona ese hecho, se pone demaniesto una asociación entre el tamaño cerebral y la tecno-logía o las capacidades intelectuales.

Pero no solo cambió el volumen craneal a lo largo del tiem-po. En la Universidad de California de San Diego, la antropólo-ga física Katerina Semendeferi ha estudiado una parte del ce-rebro que parece coordinar los pensamientos y las acciones enla toma de decisiones, la corteza prefrontal. Tras examinar esaregión en humanos actuales, chimpancés y bonobos, Semende-feri y sus colaboradores descubrieron que varias áreas impor-tantes de ella se habían reorganizado durante la evolución delos homininos. Así, el área 10 de Brodmann, que está implica-da en la consecución de los planes y la organización de la in-formación sensorial, se había duplicado en tamaño después deque los chimpancés y bonobos se separasen de la línea evoluti-

va humana. Además, el espacio horizontal entre las neuronasde esta área se había ensanchado un 50 por ciento, lo que ha-

bía creado más espacio para los axones y las dendritas. SegúnFalk, ello habría originado conexiones más complicadas y re-motas, con lo que se obtendrían comunicaciones más comple-

jas y directas entre las neuronas.

Averiguar la forma en que un cerebro más grande y organi-zado pudo haber estimulado la creatividad constituye una ta-rea delicada. Pero Gabora cree que los estudios psicológicosde personas creativas actuales pueden proporcionar algunasclaves. Según ella, esos individuos parecen estar en las nubes.Cuando se enfrentan a un problema dejan que su mente diva-gue y permiten que sus recuerdos o pensamientos se evoquenentre ellos. Esa asociación libre estimula las analogías y da lu-

gar a ideas novedosas. Entonces, cuando esas personas tienenuna idea imprecisa de la solución, cambian a un pensamientode tipo más analítico. Centran su atención en las propiedades

más relevantes y empiezan a limar unaidea para que resulte factible.

Según Gabora, un cerebro más gran-de conllevaría, sin duda, una mayorcapacidad de asociación de ideas. Losmiles de millones de neuronas pudie-ron procesar muchos más estímulos.Un número mayor de ellas participa-rían en la codicación de un episodio

en particular, lo que permitiría memo-

rizar más detalles y establecer más re-laciones entre los diferentes estímulos.Imaginemos un hominino que roza unarbusto y una espina araña su piel. Unaustralopitecino codicaría este suce-so de una forma simple: como una pe-queña herida que asociaría como rasgoidentitario del arbusto. En cambio, un

Homo erectus, con un mayor número deneuronas, codicaría muchos más de-talles del episodio, entre ellos la formade las espinas y el aspecto de su heri-da. Así, cuando este hominino empe-

zó a cazar, ante la necesidad de abatir una presa, pudo acudir

a las zonas de su memoria que almacenaban el desgarro de lapiel y recordar que este fue provocado por las puntas de las es-pinas. Ello le podría inspirar la idea de un arma: una lanza a-lada en su extremo.

Pero los homininos de cerebro grande no podían detener-se demasiado tiempo en esa situación asociativa en la queun suceso hace recordar otros hechos, sean estos importan-tes o intrascendentes. Su supervivencia dependía de su pen-samiento analítico, el modo por defecto. Nuestros ancestrosdebieron desarrollar, pues, una forma de cambiar de un tipode pensamiento a otro mediante una ligera modicación de

las concentraciones de dopamina y otros neurotransmisores.Gabora plantea que H. sapiens necesitaría decenas de milesde años para anar ese mecanismo antes de poder sacar pro-

vecho de la creatividad de su gran cerebro, hipótesis que ella y sus estudiantes están comprobando mediante el empleo deredes neuronales articiales. A través de un modelo generado

por ordenador han simulado la capacidad del cerebro de cambiar entre el pensamiento asociativo y el analítico. Intentancomprender cómo el cambio ayudó a romper nuestras barre-ras cognitivas y permitió que viéramos las cosas de otra for-ma. «No es suciente con tener más neuronas», arma Gabo-ra, «se ha de poder utilizar la masa cerebral adicional». Una

vez adquirida esa última pieza del repertorio biológico, qui-zás hace algo más de 100.000 años, la mente de nuestros an-tepasados se mantuvo latente a la espera de situaciones socia-les que permitieran su expansión.

«n mp

qu u , mé

qu á»—Mark ThoMas,

Colegio Universitario de Londres

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crecer en la brillantezEn otoño de 1987, Christophe y Hedwig Boesche, de la Univer-sidad de Zúrich, observaron un comportamiento nuevo en ungrupo de chimpancés que buscaban comida en el Parque Na-cional Tai, en Costa de Marl. Una hembra se detuvo cerca de

un nido de una especie de hormiga legionaria y agarró una pe-queña rama. Introdujo uno de sus extremos en la tierra pococompacta de la entrada del hormiguero y esperó a que las hor-

migas soldado de la colonia lo atacasen. Cuando los insectos hu- bieron cubierto unos diez centímetros de la rama, la chimpan-cé la retiró del nido y, con mano diestra, arrastró las hormigasdel vástago hacia su boca. Repitió el proceso varias veces has-ta quedarse saciada.

Los chimpancés son hábiles en el uso de diferentes tipos deherramientas: cascar nueces con piedras, absorber el agua de losagujeros de los árboles mediante hojas y extraer las raíces nu-tritivas de las plantas con palos de cavar. Pero parece que nopueden ir más allá de esos conocimientos ni elaborar técnicasmás avanzadas. Según Henshilwood, los chimpancés enseñana sus congéneres cómo cazar termitas, pero no mejoran el mé-todo ni se plantean hacerlo con otro tipo de rama; simplemen-

te, repiten la acción una y otra vez. En cambio, los humanos ac-tuales carecemos de esas limitaciones. De hecho, tomamos lasideas de otros y les añadimos detalles propios; vamos incorpo-rando modicaciones hasta crear algo completamente nuevo y

más complejo. Nadie por sí solo puede desarrollar la complica-da tecnología que contiene un ordenador portátil; tales logrosse consiguen gracias a la perspicacia creativa de generacionesde inventores.

Los antropólogos consideran un rasgo humano esa acumu-lación gradual de conocimientos. Para ello resulta primordialla capacidad de pasar el conocimiento de un individuo a otro,o de una generación a la siguiente, hasta que en algún momen-to alguien desarrolle una mejora. En marzo de 2012, el prima-tólogo del comportamiento Lewis Dean, ahora en la Sociedad

Fisiológica de Londres, y otros cuatro cientícos publicaron enScience un artículo donde explicaban por qué los humanos po-seemos tal aptitud y los chimpancés o los monos capuchinos no.Dean y su equipo diseñaron un experimento mediante un pro-

blema con tres niveles de dicultad. Presentaron el problema

a grupos de chimpancés en Texas, monos capuchinos en Fran-cia y niños de una guardería en Inglaterra. Solo un chimpan-cé de los 55 primates no humanos alcanzó el nivel más alto dedicultad después de más de 30 horas de intentarlo. Los niños

lo hicieron mucho mejor. A diferencia de los grupos de monos,trabajaron juntos, hablaron entre ellos, se ofrecieron ayuda y algunos enseñaron a los demás cómo resolver un problema. Des-pués de dos horas y media, 15 de los 35 niños habían superadoel tercer nivel de dicultad.

Equipados con esa destreza social y capacidades cognitivas,nuestros antepasados transmitieron los conocimientos a otros,un requisito para hacer avanzar el mecanismo de creatividadcultural. Pero hizo falta algo más para impulsar el proceso y llevar a Homo sapiens a nuevas metas creativas en África haceentre 60.000 y 90.000 años y, en Europa, hace 40.000 años.

Mark Thomas, genético evolucionista del Colegio Universita-rio de Londres, opina que el empuje provino de la demografía.Su explicación es simple. Cuanto más numeroso fuera el grupode cazadores recolectores, mayores serían las posibilidades deque alguno de sus miembros tuviera una nueva idea que pro-dujera un avance técnico. Por otra parte, los individuos de ungran grupo que mantienen contactos frecuentes con grupos ve-

cinos presentan más oportunidades de aprender innovacionesque los de grupos pequeños y aislados. «No solo importa lo in-teligente que uno es», arma Thomas, «sino también lo bien

conectado que está».Para contrastar tales ideas, Thomas y dos colaboradores de-

sarrollaron un modelo informático para simular el efecto de lademografía en el desarrollo cultural. Con los datos genéticos deeuropeos actuales estimaron el tamaño de las poblaciones huma-

nas en Europa a inicios del Paleolítico superior, en el momentoen que la creatividad humana empezó a repuntar, y calcularonla densidad de la población. También analizaron la evoluciónde las poblaciones africanas, mediante la simulación de su cre-cimiento y los patrones de migración. Su modelo demostró quelas poblaciones africanas alcanzaron la misma densidad que sehabía estimado en los inicios del Paleolítico superior europeohace unos 101.000 años, justo antes de que se realizaran las pri-meras innovaciones en las regiones subsaharianas, según indi-ca el registro arqueológico. También reveló el modo en que lasgrandes redes sociales alentaron la creatividad humana.

En noviembre de 2012 se publicaron en Nature nuevos da-tos arqueológicos sobre la revolución tecnológica que siguió

al aumento de la densidad de población en África. Hace unos71.000 años, los Homo sapiens de Pinnacle Point idearon y en-señaron a sus descendientes la compleja técnica de fabricar -nas láminas de piedra para elaborar armas de proyectil. Calen-taban la silcreta a una temperatura determinada para mejorarsus cualidades. A continuación la tallaban para producir lámi-nas de pocos centímetros de longitud que después enganchabana mangos de madera o de hueso con un adhesivo fabricado porellos mismos. Los arqueólogos Fiona Coward, de la Universidadde Londres, y Matt Grove, de la Universidad de Liverpool, enun artículo publicado en PaleoAnthropology en 2011 compararonlas innovaciones culturales con la propagación de los virus. Am-

bos necesitan unas condiciones sociales muy particulares paradispersarse; sobre todo, deben contar con poblaciones conecta-

das que puedan «infectarse» entre sí.Ello nos lleva al mundo de hoy: competitivo, abarrotado y

estrechamente conectado. Nunca antes los humanos habíamos vivido en ciudades tan pobladas. Accedemos a una enorme can-tidad de conocimiento con tan solo pulsar una tecla y comparti-mos conceptos, proyectos y diseños innovadores gracias al cre-cimiento de las redes sociales de Internet. Nunca antes los in-

ventos habían surgido con tal rapidez que van llenando nuestras vidas de nuevas modas, coches, músicas y arquitecturas.

Medio milenio después de que Leonardo da Vinci realiza-se su obra más famosa nos maravillamos de su genialidad, unacreación que se sustenta en las innumerables ideas e invencio-nes concebidas por un linaje de artistas que se remonta al Pa-leolítico. Incluso hoy, una nueva tanda de artistas contemplala Mona Lisa para inspirarse y crear algo nuevo y deslumbran-te. La cadena de la invención humana no ha acabado y, en unmundo extraordinariamente conectado, nuestro singular talen-to para crear tiene un largo camino por delante.

p a r a s a b e r m á s

Middle Stone Age bedding construction and settlement patterns at Sibudu, South Africa. Lyn Wadley et al. en Science , vol. 334, págs. 1388-1391, 9 de diciembre de 2011.Hominin paleoneurology: Where are we now? Dean Falk en Progress in brain research,vol. 195, págs. 255-272, 2012.Orígenes del pensamiento. VV.AA. Informe especial publicado en Investigación y Ciencia

n.o 425, febrero de 2012.

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B I O L O G Í A E V O L U T I VA

Dar vidaal

ADN fósilLa biotecnología revela cómo sobrevivieronlos mamuts en ambientes fríos, además de otrosmisterios de la vida de los animales extintos

Kevin L. Campbell y Michael Hofreiter

D 150 - do huesos y dientes fósiles para reconstruir las es-

pecies del pasado. Los esqueletos permiten saber eltamaño y la forma corporal de animales extintos; lasinserciones musculares indican cómo era su mus-culatura y cómo se movían; la forma y desgaste delos dientes reejan la clase de alimentos que inge-

rían. A partir de este tipo de restos se ha obtenido una informaciónextraordinaria. En contadas ocasiones se han podido estudiar tam-

bién momias muy bien conservadas y cuerpos congelados, lo que haañadido detalles a las reconstrucciones, como la longitud del pela-

je, la forma de las orejas y el contenido estomacal de la última in-

gesta del animal. Pero aunque se han deducido numerosas caracte-

rísticas físicas de las formas de vida del pasado, sabemos muy pocosobre los procesos siológicos que las sustentaban.

b r y a n c h r i s t i eDurante mucho tiempo, l coociito

o lo il xtito h do lo to fóil d u huo y dit.

La posibilidad d tudi l -leofsiología resultaba impensa-l hc t olo u décd.


Avances recientes l tudio dl aDnantiguo están revolucionando la inves-tigación de estas especies del pasado.

Los investigadores ud ho -crear los genes de esos animales y exa-minar las proteínas codifcadas por ellos.


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Kevin L. Campbell es profesor de siología evolutiva y ambientalen la Universidad de Manitoba. Su investigación se centra en lahemoglobina de mamíferos actuales y en la evolución y laspropiedades de las proteínas obtenidas de mamíferos extintos.

Michael Hofreiter es profesor de biología en la Universidadde York, en Inglaterra. Utiliza las secuencias de ADN fósilpara estudiar la respuesta de los animales ante los cambios

ambientales.


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Dar vida a los mamutsLa reconstrucción de genes antiguos permite recrear las proteínas codicadas por ellos

y observar su función, lo que aporta información sobre la siología de los animales extintos.

De este modo, la reproducción de la hemoglobina de un mamut, la proteína que forma parte

de los glóbulos rojos (abajo), ha demostrado que la molécula evolucionó para adaptarse a las

condiciones frías en que vivió la especie. Con tales adaptaciones, la hemoglobina pudo seguir

realizando su función y transportar de forma ecaz el oxígeno a los tejidos corporales.

Secuenciación delos fragmentos de genesque codican la hemoglobina

1

Recreación de la función de losgenes de hemoglobina del mamut.Se utilizan los genes equivalentes deun elefante asiático y se alteran sussecuencias en tres puntos para igua-larlas a las del mamut

2

f a s e s d e l p r o ce s o

No obstante, nuevos datos están colmando esa laguna de co-nocimiento. Recientes avances biotecnológicos están ayudandoa reconstruir genes de especies extintas y a recrear las proteí-nas (las moléculas que forman y controlan la maquinaria celularresponsable de diferentes procesos vitales) codicadas por talesgenes [véase «Viaje molecular al pasado», por R. Pérez Jiménezet al.; I C, octubre de 2011]. Se augura asíel nacimiento de una nueva disciplina cientíca, la paleosio-

logía: el estudio del funcionamiento orgánico de animales de-

saparecidos. Si bien el campo se halla aún en sus albores, ya sehan obtenido datos extraordinarios sobre la adaptación de unode los animales icónicos de la prehistoria, el mamut lanudo, alas duras condiciones de las épocas glaciales. Aunque todavíano pueden clonarse animales prehistóricos como en Parque Ju-

rásico, nuestro trabajo ha demostrado la posibilidad de observar procesos siológicos clave de animales que desaparecieronde la faz de la Tierra hace mucho tiempo.

Restos congeladosPara uno de nosotros (Campbell), el interés por el tema na-

ció una tarde de 2001 mientras veía un programa de televi-

sión en el que se documentaba la exhumación de los restos deun mamut lanudo hallado en el permafrost de Siberia. A raízde la publicidad que se hizo en 1997 acerca de la clonación dela oveja Dolly, algunos expertos en el programa especulaban,de forma incorrecta, que el ADN del mamut podría hacer re -

vivir a esos animales. Campbell pensó entonces en un objetivo mucho menos complejo y, por tanto, más factible. Deseabaaveriguar el modo en que esos primos extintos de los elefan-

tes asiáticos se habían adaptado al clima frío de las altas lati-tudes donde habitaron.

El registro fósil indica que el origen de los antepasados delos mamuts lanudos se sitúa en las llanuras subtropicales de Áfri-ca. Esos animales se dispersaron por Siberia hace dos millonesde años, cuando la Tierra se adentraba en uno de los períodos

más fríos de su historia, los ciclos glaciales del Pleistoceno. Igualque los elefantes africanos actuales, el principal reto siológi-co que habían afrontado los antepasados de los mamuts en su

región de origen era evitar el sobrecalentamiento. Pero una vezque el linaje migró hacia el norte y el planeta se enfrió, el ma -

yor problema consistía en mantener el calor corporal.La mayoría del conocimiento del que disponemos sobre la

biología de las especies desaparecidas procede de estudios de-tallados de restos fósiles, momicados o congelados. Por tanto,el análisis sobre las adaptaciones al frío de los mamuts se ha-

bía centrado en los atributos físicos observados en los cuerpos

recuperados, como el denso pelaje que los cubría y que les diosu nombre. Pero las características físicas constituyen solo unaparte de los hechos, quizá la menos importante. Para poder so-

brevivir en condiciones tan frías resultaba fundamental dispo-ner de una trama de procesos siológicos. Por desgracia, talesprocesos no dejan huella en el registro fósil, por lo que la únicaesperanza de poder estudiarlos consistía en recuperar peque-ños fragmentos de ADN de los fósiles. Con ellos podría recons-truirse la secuencia de los genes y, a continuación, insertar es-tos en células vivas para obligarlas a sintetizar de nuevo las pro-teínas responsables de los procesos. Ello permitiría observar elfuncionamiento preciso de las proteínas de animales extintos y compararlo con el de sus parientes actuales.

Aunque la idea de Campbell de estudiar las adaptacionesal frío de los mamuts utilizando el ADN antiguo resultaba mu-

cho más simple que hacer revivir a un animal entero, llevarla acabo exigía una cantidad inmensa de análisis biotecnológicosmuy complejos. Afortunadamente, los enormes progresos re-cientes en la investigación del ADN antiguo han allanado el ca-

mino para alcanzar ese objetivo.Incluso en las mejores circunstancias, de conservarse el

ADN de animales muertos hace mucho tiempo, la cantidadrecuperada resulta muy escasa. Además, el material está muy fragmentado y dañado químicamente. Las células de organis-mos vivos contienen dos tipos de ADN: las cadenas circularessimples en las mitocondrias (los orgánulos que suministranla energía de las células) y las cadenas mucho más complejas

en el núcleo celular. Los primeros estudios del ADN antiguose centraron en la diversidad del ADN mitocondrial, ya que esmucho más abundante que el nuclear. Ello se debe a que cada e

m i l y c o o p e r

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Inserción de los genes modicadosen la bacteria E. coli para hacer quesintetice la hemoglobina del mamut

3

Exposición de la hemoglobina puricadaa un ambiente químico similar al delinterior de un glóbulo rojo

4 Observación de la forma en que la hemoglobina del mamut libera oxígeno antediferentes temperaturas siológicas

5

célula posee centenares de mitocondrias pero un solo núcleo.No obstante, el ADN mitocondrial representa una parte dimi-nuta de todo el contenido genético de la célula y, además, co-

dica unas pocas proteínas que solo utilizan las mitocondrias.La información más importante se ubica en el ADN nuclear. Alprincipio, se pensaba que resultaría imposible recuperar su-

ciente ADN nuclear como para poder estudiarlo. Pero, en 1999, Alex Greenwood, ahora en el Instituto Leibniz para la Inves-

tigación de Animales Salvajes y en Cautiverio, y sus colabora-

dores publicaron que en unos restos hallados en el permafrostse habían conservado, durante decenas de miles de años, pe-queños fragmentos de ADN nuclear en una cantidad sucien-

te para analizarlos.El trabajo de Greenwood demostró la posibilidad de obte-

ner pequeños fragmentos de secuencias genéticas, formados porunos 70 nucleótidos (las «letras» del código genético), en espe-cies tan antiguas como los mamuts. Aun así, parecía inviablesecuenciar los centenares o miles de nucleótidos que constitu-

yen un gen completo. Uno de nosotros (Hofreiter) halló la so-

lución a ese problema aplicando una técnica, la amplicaciónmúltiple de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR múlti-

ple), que los biólogos moleculares utilizan para generar copiasdel ADN de especies actuales. Se superaba así el primer escollopara estudiar la siología de organismos extintos. En un estu-

dio demostrativo preliminar publicado en 2005, Hofreiter y suequipo reconstruyeron el ADN mitocondrial completo (forma-

do por 16.500 nucleótidos) de una especie de la edad del hie -

lo, el mamut.

Rubios y peliRRojosTras perfeccionar la técnica de secuenciación del ADN antiguo,el equipo de Hofreiter en Leipzig la ha aplicado para reprodu-

cir el primer genoma completo de una especie extinta: una vezmás, el mamut. En concreto, se utilizó un hueso de la pierna deun ejemplar de 43.000 años de antigüedad muy bien conserva-

do, descubierto en el norte de Siberia por Eske Willerslev, dela Universidad de Copenhague. El equipo seleccionó el gen re-ceptor de la melanocortina 1 ( MC1R), que contribuye a la colo-

ración de las plumas en las aves y del pelo en los mamíferos. Elinterés del gen residía en su corta longitud y en la facilidad deinsertarlo en las células, donde podía medirse su actividad mo-

lecular. Ello permitía relacionar una secuencia genética con unrasgo determinado.

Dado que el pelo de los mamuts conservados en el perma-frost suele ser de color claro u oscuro, Hofreiter y su equipo atri-

buyeron ese rasgo a diferencias genéticas y no a las caracterís-

ticas químicas del sedimento donde permanecieron los restosdurante miles de años. La secuenciación completa de los 1236nucleótidos del gen MC1R reveló dos tipos de variantes genéti-cas, o alelos. El primer alelo se diferenciaba del gen correspon-

diente del elefante africano en un único nucleótido, mientrasque el segundo contenía tres mutaciones más. Estas producíansustituciones de aminoácidos (las moléculas que forman las pro-

teínas) en la proteína que codicaban. A Hofreiter y sus colaboradores les extrañaba que dos de

esas sustituciones ocurrieran en dos posiciones que apenas ha- bían cambiado a lo largo de la evolución. Ante la ausencia demutaciones comparables en otros mamíferos resultaba impo-

sible saber si esas variaciones genéticas inuirían en la colora-

ción del pelaje. Pero el análisis de la actividad genética en lascélulas demostró que una de las tres mutaciones en el segundoalelo daba lugar a una versión menos activa del gen de la pig-

mentación. A juzgar por la actividad de los genes de la pigmen-

tación en otros mamíferos, esa variante más débil probablemen-

te produjo un pelaje claro en algunos mamuts.Por una coincidencia sorprendente, Hopi Hoekstra, enton-

ces en la Universidad de California en San Diego, y sus colabo-

radores descubrieron que algunas poblaciones del ratón cier- vo de costa poseen una variante del gen MC1R que produce elmismo tipo de aminoácido hallado en el segundo alelo de ma-

mut. De hecho, los ratones con esa variante presentan un pelomás claro, lo que les proporciona un camuaje natural en losambientes arenosos donde habitan. En el caso de los mamuts,

no está tan claro que el pelaje rubio les ofreciera una ventaja, ya que en los ambientes deforestados de Siberia los animalescontinuarían siendo visibles. Pero sí puede concebirse que ese

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g e t t y i m a g e s

color les ayudara a mantenerse calientes en un ambiente ven-

toso y frío, igual que sucede en aves y mamíferos árticos de to-

nalidades claras. Tal idea parecería contradictoria, ya que elpelaje claro reeja más la radiación solar; sin embargo, tam-

bién desvía una parte de ella hacia la piel, donde es absorbidaen forma de calor. Por el contrario, el pelaje oscuro absorbe laradiación solar en su parte más externa, donde el viento disi-pa el calor rápidamente.

Tras reconstruir con éxito los genes nucleares de los mamuts,el grupo de Hofreiter puso su atención en los neandertales, losparientes de Homo sapiens que vivieron en Eurasia y se extin-

guieron hace 28.000 años. El equipo secuenció un fragmento de128 nucleótidos del gen MC1R que codicaba una sustitución deaminoácido no observada en los humanos actuales. De la mis-ma forma que con el alelo del mamut, los análisis funcionalesindicaban que ese cambio pudo reducir la función de la proteí-na, en comparación con la versión humana habitual. Dado quealgunas personas pelirrojas y piel clara de ascendencia europeapresentan variantes del gen MC1R con una actividad reducidasemejante, proponemos que los neandertales tendrían tambiénel pelo rojizo y la piel clara (aunque a causa de una mutacióndistinta, pero con los mismos efectos en la actividad proteica).En las altas latitudes donde vivían los neandertales escaseaba laluz ultravioleta que sirve para sintetizar la vitamina D. La pielclara pudo ayudarles a absorber una mayor cantidad de esa ra-

diación que la piel oscura.Esos estudios pioneros han demostrado que la reconstruc-

ción genética de rasgos observables resulta hoy factible. Esta-mos preparados, por tanto, para utilizar esta nueva y poderosaherramienta para conocer los procesos biológicos de organis-mos extintos, su verdadera paleosiología.

cuando la sangRe se enfRíaTodos los animales actuales de grandes dimensiones adapta-

dos a climas fríos, como el reno o el buey almizclero, poseen unsistema sanguíneo de arterias y venas que se disponen de for-

ma antiparalela a lo largo del cuerpo y de las extremidades. Talconguración, conocida como rete mirabile, o red maravillosa,actúa como un intercambiador de calor a contracorriente enel que la sangre arterial caliente y oxigenada que sale del cen-

tro del cuerpo transere parte de su calor a la sangre venosaque regresa al corazón. Este gradiente térmico permite que latemperatura de las extremidades en contacto con las super-

cies frías, como las plantas de los pies, se mantenga justo porencima del punto de congelación, lo que reduce en gran medi-da la pérdida de calor corporal. Gracias a este ahorro de ener -

gía se necesitan menos calorías para mantener la temperaturacorporal, una ventaja crucial para las especies árticas en invier-no, cuando obtener calorías a menudo resulta difícil. Paradóji-camente, esta adaptación anatómica limita la energía calorícaque necesita la extremidad para que la hemoglobina funcionede forma correcta. En los animales vertebrados, esta proteína,que se halla en los glóbulos rojos, transporta el oxígeno de lospulmones a los tejidos corporales. Para romper el enlace quí-mico entre la hemoglobina y el oxígeno se requiere energía. Portanto, cuando desciende la temperatura disminuye su capaci-dad de liberar oxígeno.

Para compensar esa limitación, la hemoglobina de los ma-míferos resistentes al frío cuenta con una fuente de calor su-

plementaria. Aunque todavía desconocemos el mecanismo mo-

lecular exacto de ese proceso, parece que conlleva la unión deotras moléculas con la hemoglobina dentro de las células. Laformación de esos enlaces químicos desprende energía calóri-

Los escasos restos excepcionalmente conservados, como el de esta cría de mamut de 42.000 años de antigüedad hallado en

Rusia, ofrecen un caudal de información. Pero solo el ADN puede indicarnos con precisión la biología de este animal en vida.

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ca, la cual se aprovecha para ayudar a liberar el oxígeno de lahemoglobina a los tejidos.

El equipo de Campbell propuso la hipótesis de que la he -

moglobina del mamut habría experimentado también cambiosevolutivos que le permitirían transportar oxígeno en ambien-

tes fríos. La secuenciación de los genes de la hemoglobina enlos mamuts y su comparación con la de los elefantes asiáticospodría revelar entonces si habían sucedido tales cambios y en

qué consistían.En colaboración con Alan Cooper, de la Universidad de Ade-

laida, realizamos los primeros intentos de secuenciar los genesde dos mamuts que codican la proteína globina, una parte fun-

damental de la hemoglobina. Pero chocamos con un gran con-

tratiempo: la mayoría de las muestras disponibles no tenían lacalidad suciente como para obtener segmentos de ADN apro-

vechables. En ese momento, los equipos de Campbell y Cooperunieron sus esfuerzos con los de Hofreiter y utilizaron el mis-

mo extracto de ADN del que se había obtenido el gen MC1R. Deesta forma, pudieron establecer la secuencia genética comple-

ta de la hemoglobina de dos mamuts y determinar las secuen-

cias de aminoácidos de las cadenas de la globina.

Los resultados iniciales indicaban que una de las cadenasde la globina del mamut difería de la del elefante asiático en3 de las 146 posiciones. El hallazgo resultaba apasionante, por-que estábamos convencidos de que ese trío de sustituciones enlos aminoácidos nos señalaban las diferencias genéticas de unasiología adaptada al frío. Las primeras pruebas a favor de talhipótesis vinieron de una variante extraña de la hemoglobinahumana, la hemoglobina Rush, que presenta una de las muta-

ciones halladas en la secuencia del mamut. Aunque la varian-

te solo se distingue de la normal en una posición de aminoáci-do, ello altera por completo las propiedades bioquímicas de laproteína. La mutación reduce su sensibilidad a la temperatu-

ra, lo que le permite liberar oxígeno en condiciones frías másfácilmente, igual que sucede en la hemoglobina de los mamífe-

ros adaptados al frío.El siguiente paso para averiguar si los cambios observados

en la hemoglobina del mamut representaban una adaptaciónal frío consistía en reproducir la proteína y examinarla en ac-ción. Para crear copias de los genes de la hemoglobina del ma-

mut, tomamos genes de la hemoglobina de elefantes asiáticos y los alteramos hasta obtener las tres mutaciones presentes enlas secuencias de los mamuts. Luego insertamos los genes re-producidos en la bacteria Escherichia coli, engañándola paraque sintetizara una hemoglobina idéntica a la que corría porlas venas del mamut de hace 43.000 años cuyo ADN había-

mos recuperado.Por primera vez en la historia teníamos la posibilidad de ana-

lizar un importante proceso siológico de una especie extinta,de la misma manera que se haría para estudiar dicho procesoen animales actuales. Medimos la capacidad de la hemoglobinadel mamut y del elefante de unirse al oxígeno y desprenderse deél a diferentes temperaturas y en disoluciones que imitaban elambiente químico interno de los glóbulos rojos. Tal y como pre-

decían los estudios sobre la hemoglobina Rush, a bajas tempe-raturas la proteína del mamut liberaba más oxígeno que la delelefante (a una temperatura corporal de 37 grados, ambas he-moglobinas funcionaban con la misma ecacia). Curiosamente,la capacidad de la hemoglobina del mamut para unirse con otrasmoléculas y así crear la fuente de calor adicional necesaria paraliberar el oxígeno se basa en variaciones genéticas distintas delas halladas en los mamíferos árticos actuales.

Cabe destacar también que, aunque la mutación de los ma-

muts representa una adaptación al frío, no sucede así con la va-riante humana de hemoglobina Rush, ya que la mutación de-

sestabiliza la proteína y sus portadores padecen anemia cróni-ca. Sin embargo, se desconoce por qué ese efecto secundariotan indeseable aparece en la hemoglobina de los humanos y noen la de los mamuts.

¿Renacimiento del mamut?Por supuesto, la modicación de la hemoglobina solo puedeexplicar en parte la resistencia de los mamuts lanudos al frío.Todavía quedan por descubrir otras adaptaciones bioquímicasde esos animales, así como las de decenas de especies extin-

tas. Desgraciadamente, la multitud de genomas secuenciadosen los últimos años no sirve de mucho, porque se ha utilizadola técnica de secuenciación al azar (shotgun sequencing ), queproporciona un conjunto aleatorio de secuencias. Si bien elmétodo permite tener una visión global de los cambios genéti-cos, no es lo sucientemente completo como para ofrecer da-

tos siológicos, a menos que se repita tantas veces que alcan-

ce un coste prohibitivo.

Una nueva estrategia, la captura por hibridación, permiteobtener información sobre genes especícos con un coste me-nor. Con ella podrían realizarse estudios a mayor escala y esta-

blecer redes de comparación entre los genes de mamuts siberia-nos de períodos relativamente templados y los de aquellos que

vivieron en los máximos glaciales, cuando las capas de hielo te-nían su máximo espesor. La captura por hibridación permitiríacomparar diversas poblaciones geográcas de una misma espe-cie, por ejemplo, los mamuts siberianos y los de España. Talesestudios ofrecerían la ocasión de determinar la variabilidad ge-nética de una especie y proporcionarían información sobre lasdiferentes adaptaciones siológicas según las condiciones geo-grácas o climáticas. Aunque el futuro se presenta fascinante(imagínese el lector la posibilidad de desvelar 50.000 años de

evolución), nuestra capacidad para analizar la paleosiología tal vez resulte más limitada. Lo ideal sería estudiar in vivo las pro-teínas extintas, ya que muchas de sus propiedades solo se ma-niestan en el organismo vivo. Sin embargo, no parece proba-

ble que tales estudios se realicen a corto plazo, ya que ello exi-giría recrear especies desaparecidas.

Por el momento debemos contentarnos con observar las pro-

teínas antiguas dentro de tubos de ensayo y cultivos celulares. Ya estamos utilizando esas técnicas para conocer la siología deotros animales del pasado, entre ellos el mastodonte y la vacamarina de Steller, un mamífero marino del Ártico recién desapa-

recido. La posibilidad mucho más compleja de clonar esos ani-males en el futuro inmediato sigue siendo una fantasía. Mien-

tras tanto, continuaremos dando vida a las especies extintas alir estudiando, una a una, sus proteínas.

p a r a s a b e r m Á s

Multiplex amplication of the mammoth mitochondrial genome and the evolution of Elephantidae. Johannes Krause et al. en Nature, vol. 439, págs. 724-727, 9 de febrero de 2006.

A melanoc ortin 1 recep tor allele suggests varying pigme ntation among Neandertha ls. Carlos Lalueza Fox et al. en Science, vol. 318, págs.1453-1455, 30 de noviembre de 2007.Substitutions in woolly mammoth hemoglobin confer biochemical properties adaptivefor cold tolerance. Kevin L. Campbell et al. en Nature Genetics, vol. 42, págs. 536-540, juniode 2010.

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x x x x x x x x

Ancient scourge:Smallpox scarred this

child for life in 1915.

ua aa laa: la viruela marcó a este

niño de por vida en 1915.

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c o r b i s

La viruela puede haber desaparecido, pero sus primos víricos,la viruela del simio y la bovina, están organizando su regreso

H , , mucho más que rezar a los dioses para pedir ayuda. El virus que causaba laenfermedad atacaba primero el revestimiento de la nariz o de la garganta y se extendía por todo el cuerpo hasta provocar una erupción cutánea caracte-rística, seguida de la formación de ampollas llenas de virus sobre la piel. A lo

largo de la historia, el «monstruo moteado» mató hasta un tercio de las personas que infec-taba. Solo durante el siglo fallecieron más de 300 millones de hombres, mujeres y niños.

Sin embargo, a nales de los años setenta, la lacra mor-tal fue eliminada de la faz de la Tierra gracias a las cam-pañas de vacunación masiva que protegieron a millonesde personas, que se quedaron con una pequeña cicatrizen el brazo. Sin ningún sitio donde esconderse en el mun-do natural (los humanos son el único huésped del virus),la viruela fue llevada a la extinción. En la actualidad, las

únicas muestras víricas conocidas se hallan encerradasen dos laboratorios gubernamentales especializados, uno enEE.UU. y el otro en Rusia. Si no se produce un accidentecatastróco de laboratorio o una liberación intencionada

ni se vuelve a crear el virus mediante ingeniería genética,la viruela nunca más volverá a sembrar la muerte y la mi-seria en el mundo.

Sonia Shah

Sonia Shah es periodista cientíca y autora de The fever: how malariashas ruled humankind for 500.000 years («La ebre: cómo la malaria hadominado a la humanidad durante 500.000 años»). Actualmenteescribe un nuevo libro sobre enfermedades emergentes.

LA NUEVAAMENAZA

DE LOSPoxvirus

Ep idEmiología

e n s Í n t e s i s

Cuando se erradicó la viruela, hc 35 ño, lo humno d-

jon d v cun f nt ll .

En los años siguientes, l olción gnl h dido linmunidd, no olo l viu d l viul, ino tmién otooxviu lo qu l vcun d l viul oní n jqu .

El número de casos d viul dl imio y ovin h mzdo umnt, lo qu h lvdo l oiilidd d qu un nuvlc mundil xtind n lug d l viu l tdicionl.

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La Organización Mundial de la Salud (OMS), que había or-ganizado la campaña de erradicación, hizo esta pública en 1979,dos años después de registrarse el último caso esporádico en untrabajador de un hospital somalí. Desde entonces, ningún paísha vacunado de forma sistemática a sus ciudadanos frente a la

viruela, aunque los EE.UU. empezaron a inocular a cierto perso-nal sanitario y a determinados miembros de sus fuerzas arma-das después de los ataques terroristas del 11 de septiembre de

2001. Por tanto, toda una generación ha llegado a la edad adul-ta sin ninguna exposición a la enfermedad o a la vacuna, que a

veces causaba efectos secundarios graves. Y ahí está el problema. La vacuna contra la viruela no solo

protege contra el virus variólico. Cualquier persona que se haya vacunado también ha desarrollado inmunidad frente a otros vi-rus emparentados con él, como la viruela del simio y la bovi-na. Dada la mayor magnitud de las infecciones de viruela enese momento, tal protección secundaria se vio como un bene-cio menor.

Ahora que la vacuna contra la viruela ya no se administra deforma generalizada, la pregunta es: ¿podrían estos patógenosdesconocidos, que al igual que la viruela, pertenecen al géne-

ro Orthopoxvirus, representar un nuevo peligro para los sereshumanos? Hay motivos para preocuparse. A diferencia de la vi-ruela tradicional, la del simio y la bovina se esconden de formanatural en roedores y otros animales, por lo que nunca se eli-minarán por completo. El número de casos de viruela del simio

y bovina en los humanos ha aumentado de manera constanteen los últimos años; ambos virus han comenzado a infectar aotros animales más allá de sus huéspedes normales, lo que haaumentado la posibilidad de que se propague a través de nue-

vas vías por todo el planeta.Nadie sabe cómo evolucionarán la viruela del simio y la bo-

vina a lo largo del tiempo. A los virólogos les preocupa que, silos virus mutan y se propagan con mayor facilidad de una per-sona a otra, podrían devastar amplias zonas del mundo. Esta

sombría posibilidad impulsa a un pequeño grupo de investiga-dores a aprender más acerca de la aparición de estas o de cual-quier otra plaga de poxvirus, lo que les permitirá dar la alarmasi observan que los virus muestran signos de convertirse en for-mas más amenazadoras.

Distin ta graveDaD

La historia y la biología de los poxvirus ofrece algunas pistas sobre lo que puede esperarse de los parientes de la viruela en el fu-turo. Históricamente, el 60 por ciento de los patógenos que aso-lan a la humanidad, incluidos los ortopoxvirus, se han originadoen el cuerpo de otros vertebrados. El pariente vivo más cercanode la viruela, el taterapox, se aisló a partir de un jerbo salvaje en

África en 1968. Los análisis moleculares sugieren que el ances-tro evolutivo de la viruela quizá tuvo su inicio en una especie deroedor africano, al parecer hoy extinguido. Del mismo modo, la

viruela del simio y la bovina, a pesar de sus nombres, viven entopillos, ardillas y otros roedores silvestres.

Cuando el ancestro de la viruela se propagó por primera vez a los humanos, seguramente no era muy contagioso, ar-ma el microbiólogo Mark Buller, de la Universidad de San Luis.Pero, según él y otros investigadores, en algún momento apa-reció una variante mucho más transmisible. El cambio críticopermitió que el virus se propagara a través de la tos, exhalacio-nes o estornudos de una persona infectada. Mientras tanto, loshumanos comenzaron a vivir en lugares más densamente po-

blados, lo que hizo más probable el contagio de una persona a

otra. La combinación del cambio biológico y del nuevo entor-no dio al virus emergente la ventaja necesaria para convertirseen una lacra mundial.

Sin embargo, el hecho de que un virus se transmita con fa-cilidad no lo hace necesariamente letal. De hecho, todavía sedesconoce por qué la gravedad de los poxvirus resulta tan va-riable. En la mayoría de las personas, las infecciones por vi-ruela bovina, del camello o del mapache desencadenan poco

más que una erupción en la piel, con pústulas llenas de virusque desaparecen por sí solas. En cambio, la viruela del simiopuede resultar mortífera para los humanos. Aun así, no todoslos virus de esa enfermedad presentan la misma virulencia. Elpeor subtipo, descubierto en la cuenca del Congo, mata a cer-ca del 10 por ciento de las personas que infecta, mientras queotra versión de África occidental rara vez provoca la muerte.Precisamente esta última cepa causó en 2003 los primeros ca-sos registrados de viruela del simio en el hemisferio occiden-tal. El brote, que tuvo lugar en seis estados de EE.UU., obligóa hospitalizar a 19 personas, entre ellos un niño que sufrióencefalitis y una mujer que se quedó ciega y necesitó un tras-plante de córnea. Los investigadores siguieron el rastro de la

infección y localizaron su origen en roedores importados deGhana. Estos habían pasado el virus a perritos de las praderasdomésticos que, a su vez, habían infectado a sus dueños. Loshospedadores intermedios permiten que un virus que normal-mente vive en animales con escaso contacto con los humanosse propague a un gran número de personas.

Pequeñas diferencias genéticas podrían explicar la grave-dad variable de las infecciones por viruela. Por ejemplo, algu-nos poxvirus poseen genes que codican proteínas que impiden

una respuesta inmunitaria ecaz contra la infección. Al com -parar diferentes poxvirus, los expertos se centraron en un genque se hallaba en varios tipos de ellos. En las cepas más mortí-feras de viruela, el gen daba lugar a la síntesis de una proteínaque, según se ha demostrado, diculta la coordinación de algu-

nas células del sistema inmunitario para contraatacar al virus.Pero el gen equivalente en las cepas de la viruela del simio de lacuenca del Congo (menos mortales que la viruela), contenía lasinstrucciones para la síntesis de una proteína mucho más cor-ta. Cuando los investigadores examinaron la versión más levede viruela de África occidental, observaron que el virus carecíadel gen y la proteína en cuestión no podía fabricarse. Luego losdatos indicaban que la proteína más corta de las cepas de vi-ruela del simio de la cuenca del Congo las hacía, de alguna ma-nera, menos letales que la viruela tradicional.

El debate cientíco sobre el modo en que las diferentes es -pecies de poxvirus adquirieron este y otros genes hace plantearla cuestión de si el virus de la viruela del simio y sus parientespodrían convertirse en amenazas más peligrosas de lo que sonahora. Los genes, que no resultan imprescindibles para la re-plicación del poxvirus, parecen copias eles de otros que los vi-rus adquirieron de organismos que infectaron en algún momen-to del pasado evolutivo. Sin embargo, en el transcurso normalde un ciclo infectivo, los virus no se sitúan cerca del materialgenético almacenado en el núcleo de las células del huésped.

Una posible explicación, aceptada entre los virólogos de la viruela, postula la infección simultánea de un huésped huma-no o de otro vertebrado con un poxvirus y un retrovirus. Talescoinfecciones parecen producirse con frecuencia. Se sabe quelos retrovirus incorporan sus propios genes en el ADN del hués-ped (alrededor de un 8 por ciento del genoma humano consisteen ADN procedente de retrovirus). Tal vez la actividad bioquí-

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f u e n t e : « M o n k e y p o x : a n e M e r g i n g i n f e c t i o n f o r H u M a n s ? » p o r

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mica excepcional del retrovirus dentro dela célula permitiese al poxvirus capturarlos genes del huésped.

De ser cierta esa hipótesis, se auguraun mal presagio. Los poxvirus son gené-ticamente estables y no suelen mutar conrapidez. Si tienen la capacidad de robargenes de sus antriones que los hacen

más virulentos, entonces resulta imposible predecir qué daños ocasionará un poxvirus poco agresivo, por no hablar de unomortífero, en las circunstancias adecua-das. El cambio desde una amenaza levehasta una grave podría ocurrir de formamás rápida e imprevisible de lo que nadiepodría haber sospechado antes.

el «primo pequeño»

De la viruela

En la actualidad, el virus de la viruela delsimio está mejor preparado que cualquie-

ra de sus parientes víricos para conver-tirse en una amenaza mundial. Los vi-rólogos se reeren a él como el «primo

pequeño» de la viruela, en parte porqueocasiona una enfermedad clínicamente in-distinguible de esta. Descrito por prime-ra vez en monos en cautividad en 1957, el

virus suele residir en roedores africanos,posiblemente en la ardilla Funisciuruscongicus. Hasta ahora, la mayoría de los

brotes se han producido en África Cen-tral, con las notables excepciones de losEE.UU. en 2003 y Sudán en 2006.

En 2002, la epidemióloga Anne W. Ri-

moin, de la Universidad de California enLos Ángeles (UCLA), se hallaba en Kin-shasa, en la República Democrática delCongo, cuando oyó por primera vez quealgunos miembros de la población localhabían contraído la viruela del simio. Des-conocía el número de individuos infecta-dos, el modo en que se habían expues-to al virus o si este se había propagado aotras personas. Pero sabía que la enferme-dad era potencialmente mortal y deseabaaprender más sobre ella.

Rimoin empezó preguntando a su alre-dedor y se percató de que probablementehabía muchos más casos de los que se es-taban informando. Pero ¿cómo determi-narlos? Como era de esperar, dada la es-casez de centros sanitarios en el Congorural, solo unas pocas personas enfermassolicitaban ayuda médica. Y aquellas quese habían recuperado no podían identi-carse fácilmente a través de análisis san-guíneos, porque no había forma de sabersi la presencia de los anticuerpos fren-te al poxvirus se debía a una vacunaciónanterior contra la viruela o a otra infec-ción por un poxvirus. La evaluación de la

República Democráticadel Congo

Camerún

República Centroafricana

GabónRepública del Congo

Liberia

Sierra Leona

Nigeria

Costa de Marfil

EE.UU.

Sudán

760 casos

1970 1980 1990 2000 2010

10 casos58 casos511 casos*14 casos404 casos

Intervalos de estudio: 1970–1986 1987–1995 1996–1997 2003 2005 2006–2007

Realizar un seguimiento de las infecciones de viruela del simio en

humanos resulta difícil: la enfermedad se produce sobre todo en

áreas remotas, alejadas de la ayuda médica, y no es fácil conrmar infecciones pasadas. En cualquier caso, el número de casos aumentó

después de que, en 1980, nalizara la vacunación sistemática frente

a la viruela tradicional, que también protegía frente a la del simio.

Pero los resultados de los estudios intermitentes llevados a cabo

durante los últimos 40 años sugieren que la viruela del simio ha pro-

vocado más infecciones de lo que cabría esperar. Los investigado-

res sospechan que los disturbios civiles y la deforestación han empu-

jado a la población a comer o manipular animales salvajes infectados.

El aumento en los casos podría tener consecuencias de largo alcance,

puesto que proporciona al virus más oportunidades para adaptarse

mejor a los humanos.

Rápido ascensode la viruela del simio

u n a t e n D e n c i a p r e o c u pa n t e

* no todos los casos de los años 1996 y 1997 pudieroconfrmarse mediante

aálisis de laboratorio.

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incidencia de la viruela del simio requirió hallar personas quepadecieran una infección aguda a causa de la enfermedad, mo-mento en el que era posible comprobar la presencia del virus apartir de las pústulas de la piel.

Rimoin comenzó su búsqueda tras establecer un centro deinvestigación en las profundidades del bosque. No había carre-teras, ni cobertura de telefonía móvil ni señal de radio. Fleta-

ba aviones para desplazarse y pasó días caminando y viajando

en canoa o en moto para localizar los casos de viruela del simioentre los habitantes del interior del Congo.

Los resultados fueron alarmantes. En comparación condatos similares recopilados por la OMS entre 1981 y 1986, Ri-moin halló que el número de casos de viruela del simio enhumanos se había multiplicado por veinte. Aun así, cree queesas cifras, que se publicaron en 2010, representan una esti-mación a la baja. «Es la punta del iceberg», asegura. Despuésde todo, la OMS realizó una operación de mayor envergadu-ra y mejor nanciada hace treinta años. Sin duda, el equipo

de Rimoin pasó por alto muchos más casos, en términos re-lativos, que la OMS.

aumento De la viruela Del simio Aunque el aumento de los casos de viruela del simio era mayorde lo previsto, no despertó asombro. Después de todo, la ma-

yoría de la población del país no estaba vacunada frente a lospoxvirus. (La República Democrática del Congo dejó de vacu-nar frente a la viruela en 1980.)

Pero otras investigaciones indicaban que estaba pasando algomás. El ecólogo James Lloyd-Smith, uno de los colaboradoresde Rimoin en la UCLA, utiliza modelos informáticos para estu-diar el modo en que las enfermedades se propagan de los ani-males a los humanos. Tras analizar los datos de Rimoin, pensóque la suspensión de la vacuna de la viruela y la posterior pér-dida de inmunidad frente a los poxvirus no podían explicar porcompleto el aumento de los casos. Sin duda, los acontecimien-

tos en que los roedores infectados transmitieron el virus a loshumanos debieron al menos quintuplicarse.

El motivo por el que la viruela del simio se propaga a los hu-manos con mayor frecuencia es motivo de discusión. Tal vez eldesmonte continuado de las tierras para su uso agrícola y parala quema de madera haya facilitado el contacto de las perso-nas con ardillas, ratones y otros roedores infectados. Además,la población puede haberse visto obligada a comer animalespotencialmente infectados como consecuencia de la guerra ci-

vil congoleña. Un estudio realizado en 2009 y publicado en oc-tubre de 2011 señaló que un tercio de la población del Congorural se alimenta de roedores hallados muertos en el bosque

y que, curiosamente, el 35 por ciento de los casos de virueladel simio tienen lugar durante la temporada de caza y de la-

branza. La mayoría de las personas contraen la viruela del si-mio por contacto directo con animales infectados, al manipu-larlos o comerlos.

Rimoin y otros virólogos temen que con las mayores opor-tunidades de infectar a las personas, la viruela del simio puedaadaptarse mejor al cuerpo humano. Buller estudia las formasen las que los ortopoxvirus causan las enfermedades en los hu-manos y en los animales. La viruela del simio «ya puede matara la gente», dice, y también puede propagarse entre las perso-nas, solo que no tan bien. Lo único necesario para transformarla viruela del simio en un patógeno humano mucho más con-tagioso serían unos pocos ajustes sin importancia en un ras-go vírico actual.

propagación De la viruela bovina

Los informes sobre personas y animales infectados por roedo-res con el virus de la viruela bovina también están aumentando,en este caso en Europa.

Las infecciones por esa viruela resultan leves en la mayoríade las personas. Después de que el virus se introduzca en lascélulas y desarme la respuesta inmunitaria inicial del huésped,una descarga de anticuerpos fabricados por la víctima frente al

virus evita que el patógeno se propague a los tejidos del cuer-po. No ocurre así en las personas con el sistema inmunitariodebilitado, ya sea a causa de infección por el VIH, quimiotera-pia o tratamiento para evitar el rechazo de un trasplante. SegúnMalcolm Bennett, de la Universidad de Liverpool, esas perso-nas pueden sufrir una enfermedad parecida a la viruela y falle-cer. Los expertos en salud pública estiman que, desde 1972, elnúmero de personas inmunodeprimidas en EE.UU. con propen-sión a padecer una enfermedad grave debida a la viruela bovi-na y a otros poxvirus ha aumentado en 100 veces.

Bennett, patólogo veterinario, estudia la ecología y la evolu-ción de la viruela bovina en la fauna salvaje. En el Reino Unido,el virus reside en los topillos rojos, topillos de campo y ratones

campestres sin causar daños. Los gatos domésticos lo contraende los roedores que cazan y pueden exponer a las personas quecuidan de ellos a la enfermedad, una cadena de eventos que ex-plica la mitad de los casos de viruela bovina en humanos en elReino Unido.

Al igual que la viruela del simio, la bovina ha empezado ahacer incursiones en animales distintos de sus reservorios nor-males. Con las poblaciones de topillos rojos en auge gracias alos inviernos suaves y otras condiciones climatológicas favora-

bles, las ratas tal vez hayan empezado a desempeñar la funciónde intermediario en la transmisión de esa enfermedad, como laque tuvieron los perritos de las praderas en el brote de la virue-la del simio de 2003. Mary Reynolds, epidemióloga en los Cen-tros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de

los EE.UU., apunta que ha habido un aumento de los informessobre casos de viruela bovina asociados a ratas, ya sean rela-cionados con animales o con mascotas. Esa tendencia resultapreocupante, porque las ratas pardas y negras se multiplicancon gran ecacia por todo el mundo. Si la viruela bovina se es-tablece en las ratas, podrían infectarse varios millones de per-sonas más que con los topillos y los ratones de campo, a causade una mordedura de rata o el contacto con sus excrementos.

De hecho, los ortopoxvirus presentan una enorme capacidadpara colonizar especies nuevas. El virus que se utilizó para crearlas vacunas modernas contra la viruela ahora se propaga libre-mente en el ganado lechero de Brasil, así como en los búfalosde la India. Y hay una serie de ortopoxvirus que nunca se hanaislado o caracterizado por completo, señala Reynolds. Dadaslas oportunidades adecuadas, las cepas de viruela menos cono-cidas podrían extender sus áreas de distribución en nuevas re-giones y especies. Algunas se volverán patógenas para los hu-manos, añade Bennett. «Simplemente, todavía no han logradodar el salto a nuestra especie.»

armaDos y vigilantes

A medida que va aumentando el número de personas que nun-ca han recibido la vacuna contra la viruela, los virólogos espe-ran que la incidencia de la viruela del simio, la bovina y otrostipos de poxvirus siga creciendo en los humanos.

Si alguno de esos virus adquiere la capacidad de infectar alas personas, se necesitarán nuevos fármacos y vacunas (y los

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f u e n t e : « H u M a n M o n k e y p o x : a n e M e r g i n g z o o n o t i c d i s e a s e » , p

o r s c o t t p a r k e r ,

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1 , 2 0 0 7 ; p o r t i a s l o a n r o l l i n g s

recursos necesarios para utilizarlos) para contener la amenaza.Debido al temor de la liberación intencionada del virus de la vi-ruela, surgido a raíz del 11-S, se están desarrollando una serie denuevas vacunas y fármacos para combatir la enfermedad. Tales

fármacos quizá proporcionen también protección frente a lospoxvirus que aparezcan de forma natural. Pero la producción

y distribución de estos, así como la protección frente a sus ine- vitables efectos adversos, constituirá una tarea más compleja y costosa. Las nuevas vacunas contra la viruela, como Imvamune,de Bavarian-Nordic, se han diseñado para administrarse de for-ma segura, incluso para las personas inmunodeprimidas; perodeben ofrecerse en dosis más elevadas y en dos aplicaciones enlugar de una, lo que las hace más caras que las vacunas tradi-cionales contra la viruela. Un fármaco nuevo, ST 246, fabrica-do por Siga Technologies, evita que los ortopoxvirus pasen deuna célula a otra en un huésped. A pesar de que aún no ha sidoaprobado por la Agencia Federal de Fármacos y Alimentos delos EE.UU., el gobierno federal ya ha comprado una gran can-tidad del medicamento y lo ha incorporado a la reserva nacio-nal de defensa biológica.

En lugares como la cuenca rural del río Congo, con limita-ciones en la nanciación sanitaria para nuevas vacunas y fár-macos de vanguardia, la mejor opción por ahora tal vez consis-ta en realizar una mayor vigilancia y desarrollar programas deeducación de la comunidad. Gracias a un programa de educa-ción sobre la viruela del simio llevado a cabo por los CDC, jun-to con funcionarios locales de salud y organizaciones no guber-namentales de la República Democrática del Congo, la propor-ción de la población que supo reconocer los casos de virueladel simio aumentó del 23 al 61 por ciento. La difícil vigilanciade Rimoin sobre esa enfermedad también continúa. La investi-

gadora lleva a cabo nuevos estudios encaminados a la secuen-ciación de los genes de variantes que infectan hoy a animales

y personas para ver cómo puede estar cambiando el virus. Unamejor detección signica más oportunidades de atender y ais-

lar a las personas infectadas, lo que reduce la posibilidad del virus de mutar en nuevas formas que se propaguen con mayorecacia entre las personas.

La antigua guerra entre los poxvirus y los humanos quizáno terminara cuando aquel trabajador de 21 años de edad deun hospital somalí se deshizo de la infección de viruela en 1977.Con las nuevas herramientas y medidas de vigilancia, los ex-pertos se hallan mejor armados y se mantienen más alerta quenunca. Pero para evitar que otro virus de la viruela asole a lahumanidad, la sociedad deberá mantener esas defensas duran-te algún tiempo más.

Primates

no humanosRoedores

terrestres

Roedores

arborícolas

Humanos Humanos

La viruela del simio, másdifícil de detener que la

tradicional

m u c h a s v í a s D e i n f e c c i ó n

La erradicación mundial de la viruela fue posible porque solo nece-sitaba romperse una cadena de transmisión (fecha gris), en las per-

sonas. En cambio, la viruela del simio puede propagarse de una

persona a otra, así como también entre un humano, un primate

no humano o un roedor arborícola o terrestre. El virus cuenta con

demasiadas vías de escape y, por tanto, difícilmente podrá erradi-

carse alguna vez.

viruela viruela del simio

p a r a s a b e r M Á s

Extended interhuman transmission of monkeypox in a hospital community in the Republicof the Congo, 2003. Lynne A. Learned et al. en American Journal of Tropical Medicine and Hygiene,vol. 73, n.o 2, págs. 428-434, agosto de 2005. www.ajtmh.org/content/ 73/2/428.fullMonkeypox virus and insights into its immunomodulatory proteins. Jessica R. Weaver yStuart N. Isaacs en Immunology Reviews, vol. 225, págs. 96-113, octubre de 2008. www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2567051Major increase in human monkeypox incidence 30 years after smallpox vaccination cam-paigns cease in the Democratic Republic of Congo. Anne W. Rimoin et al. en Proceedings of the National Academy of Sciences USA, vol. 107, n.o 37, págs. 16.262-16.267, 14 de septiembre de 2010. www.pnas.org /content/107/37/16262.fullPágina web del laboratorio de Anne W. Rimoin, de la Universidad de California en Los Ánge-les: www.ph.ucla.e du/epi/faculty/rimoin/rimoin.ht ml

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Una colonia de abejas robóticas po-drí llevr cbo todo tipo de tre,dede polinizr cultivo ht prti-cipr en miione de recte en code ctátrofe. El proyecto RoboBeetrbj en el dieño de eto inectoartifciales.

Su reducido tamaño plnte todotipo de reto técnico e informático.Debido l impoibilidd de empler piez mecánic normle, lo in-vetigdore hn credo «múculo»artifciales, inspirados en la anatomíade un bej rel.

Otro desafío conite en reproducir linteligenci colectiv de un enjmbre,en el que mile de inecto e coordi-nn in ningún liderzgo centrlizdo.Un colmen robótic debe poder lo-grr u objetivo unque lguno deu miembro frcen.



Polinizadores artifciales: La abe-

ja robótica que muestra esta imagen

ha sido aumentada de tamaño para

que puedan apreciarse sus detalles.

Para ver su verdadero tamaño, pase

la página.

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Radhika Nagpal enseña ciencias de lacomputación en Harvard y el Instituto Wyss.Sus investigaciones sobre el comportamientocolectivo abarcan los campos de la inteligencia

articial, la robótica y la biología.

Gu-Yeon Wei es profesor de ciencias de la computaciónen Harvard. Sus estudios se centran en el rendimientoeciente de los sistemas de cómputo.

Robert Wood es profesor de ingeniería y ciencias aplicadas en laUniversidad Harvard y el Instituto Wyss de Ingeniería Inspiradaen la Biología. El año pasado fue galardonado con el premio AlanT. Waterman de la Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU.

Abejasrobóticas

El proyecto RoboBeepersigue diseñar enjam-

bres de insectos artifciales.Dotados de una «inteli-gencia colectiva» similara la de las colmenas reales,podrían acometer un grannúmero de tareas

Robert Wood, Radhika

Nagpal y Gu-Yeon Wei

T E C N O L O G Í A

t R a v i s R a t h B o n E

Pensemos ahora en la colmena. En ella no parece haber gobierno centralizado alguno; sin embargo, decenas de miles de insectos se reparten con acierto las tareas en pos del bienestar de todala comunidad. Si se necesita más polen, salen abejas de refuerzo a aprovisionarse; cuando la colme-na requiere cuidados, permanecen más insectos en ella; y si sucede algo imprevisto (como la muer-te inesperada de una abeja reina), el grupo se adapta con rapidez a las nuevas circunstancias. Sin

N regiones del mundo sufrieron una misteriosa pla-ga, conocida como síndrome de despoblamiento delas colmenas. Gran parte de la polinización comer-cial depende de las abejas, por lo que la enferme-dad supuso una amenaza para la agricultura. En2009, junto con otros colaboradores de Harvard y

de la Universidad Nororiental de EE.UU., comenzamos a considerarla posibilidad de crear una colonia de abejas robóticas. Nos pre-guntábamos si una población de insectos mecánicos podría imitarno solo la conducta de las abejas una a una, sino el complejo com-portamiento colectivo que emerge de la interacción entre miles deellas. Hoy, en el marco del proyecto RoboBee, ya hemos construidolas primeras ciberabejas y estamos desarrollando métodos para lo-grar que miles de ellas cooperen, como en una colmena real.

A primera vista, la tarea se antoja imposible. Millones de añosde evolución han hecho de las abejas máquinas increíbles: pueden

volar durante horas, su diminuto cuerpo se mantiene estable fren-te a las rachas de viento, hallan ores y esquivan depredadores. No

parece que podamos exigir talentos semejantes a un robot del ta-maño de una moneda de cinco céntimos.

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una autoridad responsable, ¿cómo puede una co-lonia de insectos resolver situaciones tan complejas?

Aunque la agricultura gura entre sus posibles aplicaciones,

una colmena robótica podría ejecutar muchas tareas más. Paramultitud de cometidos, un conjunto de robots diminutos, sim-ples y ágiles resultaría más ecaz que unas pocas máquinas de

enormes prestaciones. Tras un desastre natural, podrían libe-rarse unas mil abejas robóticas (con un peso total inferior a unkilogramo) a n de detectar sonidos, calor o el dióxido de car-

bono exhalado por los supervivientes. Aunque solo tres de ellaslo lograsen, el enjambre se habría apuntado un éxito. No pode-mos decir lo mismo de los robots de salvamento actuales, cuyocoste ronda los 100.000 dólares por unidad.

Sin embargo, aún hemos de superar enormes dicultades téc-nicas. Nuestras abejas robóticas no deberían medir más de unospocos centímetros ni pesar más de medio gramo (cien veces me-

nos que el objeto volador autónomo más pequeño fabricado has-ta la fecha). En tales dimensiones hemos de incorporar el sistemade vuelo, los componentes electrónicos del «cerebro» y la visióndel robot, así como los controles que deben regular la interaccióncon otros miembros del enjambre. Con todo, los últimos avancesen ciencia de materiales, tecnología de sensores y arquitectura in-formática ponen tales objetivos a nuestro alcance.

CUERPO Y VUELO

El principal reto a la hora de fabricar un robot volador tan di-minuto reside, precisamente, en el sistema de vuelo. Los pro-gresos en miniaturización de robots logrados durante la pasadadécada no nos sirven de mucho, ya que el minúsculo tamaño denuestras abejas cambia por completo la clase de fuerzas que in-tervienen en el proceso. Las fuerzas de supercie, sobre todo el

rozamiento, cobran más importancia que las asociadas al volu- B R y a n c

h R i s t i E ( i l u s t r a c i ó n ) ; t R a v i s R a t h B o n E ( f o t o g r a

f í a )

f u n c i o n a m i e n t o

Anatomía

de un microvueloEl proyecto RoboBee pretende crear enjambresde robots voladores autónomos del tamaño de

un insecto. Las abejas robóticas volarán conautonomía, podrán adaptarse a circuns-tancias cambiantes y trabajarán

en común.

Actuadorde controldel vuelo

Actuador

principal(propulsordel vuelo)

Circuitointegrado(«cerebro»)

Circuitosde alimentación

Batería

Sensor deujo visual

Láser ultravioleta

Fibra de carbono

1 Manufactura

2 Laminado

3 Piezas

Adhesiv

Polímero bland

Articulación exible

abj bó s En este espacio, el insecto deberáacomodar músculos articiales, sensoresdel ujo visual, procesadores informáticos y una fuente de alimentación. El conjuntoentero pesará cerca de medio gramo.

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men, como la gravedad o la inercia. Ello deja de lado la mayo-ría de las piezas mecánicas habituales, como rodamientos, en-granajes y motores electromagnéticos, frecuentes en todo tipode robots, pero inadecuadas para nuestro propósito.

Nuestras abejas robóticas no emplean motores giratorios niengranajes. En su lugar, su diseño imita la anatomía de un in-secto volador. Dos tipos de «músculos» articiales se encargan

de propulsar y controlar el vuelo: en el tórax, un actuador im-pulsa el mecanismo que bate las alas; a su vez, otros actuado-res menores generan los pares motores necesarios para manio-

brar y controlar el aleteo. Estos dispositivos operan en la juntaentre el ala y cuerpo del insecto.

Los músculos articiales se componen de materiales pie-zoeléctricos que se contraen cuando se aplica un voltaje entresus caras. Los inconvenientes de los que suelen adolecer estosdispositivos —su fragilidad y el alto voltaje necesario— se con-

vierten aquí en ventajas debido a su reducido tamaño: cuantomenores sean, más rápido se moverán. Dado que la cantidad deenergía suministrada por ciclo (y unidad de masa) se mantienecasi constante, una mayor velocidad en el aleteo se traduce enun aumento de potencia. No en vano, estos «músculos» operancon una potencia equiparable a la que desarrollan los músculosde los insectos reales con un tamaño similar.

En los últimos años hemos probado docenas de congura-ciones de actuadores y juntas. Estas deben resultar fáciles deconstruir, ya que las miles de abejas robóticas de una coloniadeberán fabricarse en serie. Los mejores modelos hallados has-ta ahora se basan en piezas formadas por tres capas: dos lámi-nas rígidas entre las que se sitúa una delgada película de polí-mero. Para formar las articulaciones, se tallan hendiduras enlas capas rígidas; de esta manera, la película de polímero pue-de exionarse con facilidad.

aEl vuelo de una abeja robótica depende de la acción de«músculos» articiales, materiales piezoeléctricos que secontraen al aplicarles un voltaje. Las alas se mueven de dosmaneras: hacia delante y hacia atrás, y girando su orienta-ción. En vez del aleteo vertical característico de las aves, elmovimiento se asemeja más al de las patas de un perro quenada en una piscina. Los músculos controlan el aleteo, perola rotación es pasiva; viene determinada por la inercia de lasalas, la interacción de estas con el aire y la elasticidad de la junta con el res to del cuerpo.

4 Despliegue

Rotaciónpasiva

Aleteoactivo

Músculo articialpiezoeléctrico

Respuestaal voltajeaplicado

mj dspbLa fabricación de robots tan diminutos comporta grandes retos. Lasdiferentes piezas se confeccionan a partir de capas de material rígido,como bra de carbono, entre las que se intercalan películas de políme-

ros blandos. Las hendiduras practicadas en la bra permiten que el polí -mero se doble y opere a modo de articulación exible. Elaborar piezas conun diseño estraticado redunda en un proceso de montaje más eciente( abajo a la izquierda).Primero, las capas se tallan con un láser ultravioleta•1 . Después, se juntan y se unen al polímero con un adhesivo•2 . De ese sustrato pueden extraerse componentes individuales•3 . Por último, la construcción en dos dimensiones puede desplegarse y adoptar su forma tridimensional•4 .

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Si bien hemos realizado grandes progresos en lo tocante aconstruir un robot del tamaño de una abeja, aún debemos di-señar un sistema de alimentación óptimo. Para cubrir sus nece-sidades energéticas durante el vuelo, gran parte de la masa delinsecto debería residir en al actuador principal y en la unidad

de alimentación (la «batería», aunque también estamos consi-derando emplear una micropila de combustible óxido sólido).Las dicultades de la alimentación se convierten en un círculo

vicioso: una unidad mayor almacenará más energía, pero sumayor peso exige un sistema propulsor más potente y este, asu vez, necesita una fuente de alimentación mayor.

Aunque aún no disponemos de una abeja robótica capaz de volar con total autonomía, hemos demostrado que un ejemplarde unos cien miligramos puede alcanzar el impulso necesariopara despegar, si bien después hemos de mantenerlo atado auna fuente de alimentación externa. Además, nuestro insectopuede estabilizarse por sí solo mediante una combinación demecanismos activos y pasivos. Con todo, nuestras mejores esti-maciones para el tiempo de vuelo no pasan de unas decenas desegundos. A n de lograr una mayor autonomía, estamos traba-

jando para reducir al máximo el peso del insecto, así como paraoptimizar el rendimiento de cada una de las piezas.

CEREBRO Y NAVEGACIÓN

La alimentación no es la única atadura que retiene a nuestra ciberabeja. Otro problema reside en dotar al insecto de un cerebroque le permita percibir el entorno, tomar decisiones y contro-lar el vuelo. Los dispositivos electrónicos externos pueden ser-

vir como solución provisional en el laboratorio, pero en condi-ciones reales el insecto necesitará un cerebro propio.

A un nivel de organización superior, el cerebro electrónico delinsecto deberá orquestar asimismo su interacción con los res-

tantes miembros de la colonia. A tal n nos dispusimos a cons-truir un cerebro estructurado en capas: con sensores que inter-preten el entorno físico, un «sistema nervioso» electrónico querealice las funciones de control básicas, y una corteza cerebralprogramable para tomar decisiones de alto nivel. Como primerpaso, decidimos diseñar un subsistema cerebral que capacitaseal robot para volar con autonomía. Superar este reto exige un

bucle de control riguroso entre varios sensores, los procesado-

res de señales y el movimiento de las piezas del cuerpo.Para elegir el tipo de sensores y la estructura de la circuite-

ría cerebral volvimos a inspirarnos en la naturaleza. Las mos-cas, por ejemplo, se valen de dos tipos de sensores: los propio-ceptivos, que informan al insecto sobre su condición interna (ennuestro caso, la rapidez del aleteo o la carga de la batería), y losexteroceptivos, que reeren datos relativos al entorno.

Los sensores modernos, como los dispositivos GPS, los ace-lerómetros o los giróscopos multiaxiales, resultan demasiadopesados o consumen una energía excesiva. En estos momentosestamos investigando un sistema de visión electrónico que, si-milar al de las abejas reales, analiza el «ujo óptico», o movi -miento aparente de los objetos en el campo visual del sensor.

Para entender cómo funciona, imagine que se encuentra miran-do al exterior desde la ventanilla de un automóvil: los objetosmás próximos atraviesan el campo visual con rapidez; los máslejanos, a menor velocidad. Un sistema visual que aproveche esainformación puede generar una representación tridimensionaldel entorno muy detallada, incluso equipado con un sensor deimagen pequeño y sencillo.

El cerebro de una abeja robótica debe poseer la potencia su-ciente para procesar el torrente de datos provenientes de los

sensores de imagen, así como para controlar los actuadores cor-porales. Tampoco aquí podemos utilizar componentes están-dar, por lo que hemos explorado un nuevo tipo de arquitecturainformática que combina la computación de uso genérico conuna clase de circuitos especiales, conocidos como aceleradores

de soporte físico, o aceleradores de hardware. A diferencia delos procesadores habituales (los microcircuitos genéricos que,en los ordenadores domésticos, ejecutan todo tipo de tareas),la aceleración por soporte físico emplea circuitos muy especí-cos que realizan una sola tarea con gran precisión. Así, el cere-

bro del robot podría realizar en tiempo real los rápidos cálcu-los requeridos por el bucle de control y mantener un vuelo es-table dentro de los límites de consumo energético.

Uno de los grandes retos a los que nos enfrentamos consisteen determinar a qué podemos renunciar y a qué no. Por ejem-plo, nos gustaría dotar a nuestras abejas de una cámara de altaresolución, pero un gran número de píxeles requiere sensoresmayores y aumentar la potencia de cálculo. ¿Dónde se encuen-tra el punto óptimo? Para responder a tales preguntas hemosideado una cámara de prueba. Colocamos el cuerpo de la ciber-abeja sobre un sensor jo de fuerzas multiaxiales y pares rota-torios, y le permitimos desplegar las alas en simulacro de vuelo.Sobre las paredes proyectamos imágenes del entorno que el in-secto deberá atravesar, a n de explorar la interacción entre el

sistema visual, el cerebro y el cuerpo del insecto.Por supuesto, controlar el vuelo solo supone el punto de par-

tida. Al mismo tiempo, estamos trabajando en el desarrollo desensores adicionales que faculten a la ciberabeja para realizartareas diversas, como localizar a las víctimas de un seísmo quehan quedado atrapadas entre los escombros.

Por desgracia, no prevemos que nuestras abejas dispongande un sistema que permita la comunicación directa entre ellas:

La colonia en acciónUna colonia de miles de ciberabejas deberá repartir las tareas

entre sus miembros aun cuando carezca de una clara visión

del entorno. En la situación ilustrada, el enjambre debe locali-

zar ores y polinizarlas. Cada robot comienza explorando dis-

tintas zonas. Al regresar a la colmena, los robots indicarán asus compañeras dónde se encuentran las ores. Esa informa-

ción marcará el destino de las expediciones futuras, ya que

se asignarán más robots a las zonas donde haya más trabajo.

Esta manera colectiva de proceder garantizaría el éxito de la

misión aunque la comunicación directa entre abejas se vea

restringida por motivos técnicos.

i n t e l i g e n c i a a r t i f i c i a l

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los costes energéticos asociados a las comunicaciones inalám- bricas resultan excesivos. Sin embargo, ello no implica que losinsectos deban limitarse a actuar cada uno por su cuenta.

COLONIA Y COMUNICACIÓN

Una abeja robótica resulta minúscula en comparación con elentorno al que debe enfrentarse. Además, las restricciones depotencia y peso limitan la clase de sensores y métodos de co-

municación. Por ello, aparte de diseñar la anatomía y el cerebro de estos pequeños autómatas, hemos de gurarnos cómo

actuará un enjambre. Tal y como ocurre con las abejas reales,un insecto aislado solo podrá llevar a cabo un número muy li-mitado de tareas; sin embargo, esas restricciones no tienen porqué aplicarse a la colonia. Su comportamiento colectivo permi-tirá explorar áreas extensas, reconocerlas, repartirse las tareasde modo eciente y cumplir su propósito aunque varios de sus

miembros fracasen. Un enjambre de abejas pequeñas, ágiles y «sacricables» podría llevar a cabo todo tipo de actividades im-practicables para un robot individual; desde polinizar un cam-po hasta labores de rescate.

Desde principios de los años noventa, la rama de la inteli-

gencia articial conocida como «inteligencia de enjambre» hapermitido desarrollar potentes algoritmos de coordinación ins-pirados en el comportamiento de los insectos eusociales. Estosabarcan desde estrategias de búsqueda en común hasta la divi-sión del trabajo. Pero, aun contando con tales algoritmos, con-trolar el comportamiento de toda una colonia de abejas robóti-cas plantea varias dicultades.

En primer lugar, programar y razonar desde el punto de vis-ta de cada abeja se torna inviable cuando se trata de miles deellas: sería como pedir a un programador que escribiese las ins-trucciones para cada uno de los bits físicos de un ordenador. Ensu lugar, necesitamos un sistema que funcione a modo de com-pilador. A partir de un conjunto de instrucciones escritas en unlenguaje de programación inteligible, los compiladores generan

los ceros y unos con los que trabaja la máquina. De igual modo,para programar el enjambre necesitaremos un lenguaje abstrac-to de alto nivel que transforme instrucciones globales en pro-gramas que rijan la conducta de cada abeja.

¿Qué lenguaje podría capturar el comportamiento de una col-mena real, así como el que esperamos de una colonia de abejasrobóticas? Aunque carecemos de una respuesta denitiva, he-mos desarrollado dos lenguajes de programación abstractos quepodrían resultar de utilidad. Uno de ellos, Karma, permite es-pecicar un diagrama de ujo de las tareas que debe realizar la

colmena. Este emplea información procedente de cada uno delos individuos y asigna los recursos disponibles a unas tareas uotras, de un modo que imita el papel que desempeña la colme-na en las colonias reales de abejas melíferas.

Otro método diferente, OptRAD («optimización de la reac-ción de advección y difusión»), trata la colonia de robots vola-dores como un uido que se difunde en el entorno. Cada abeja

ejecuta un algoritmo probabilístico que, a partir del estado delmedio, determina si el robot debe realizar o no una tarea con-creta. Al considerar la colonia como un uido, OptRAD puede

efectuar razonamientos de alto nivel sobre el resultado que seespera de una determinada acción, así como modular su com-portamiento para adaptarse a nuevas circunstancias.

Aún es mucho lo que nos queda por aprender sobre la mane-ra de construir y manejar una colonia compuesta por miles derobots autónomos, un número muy superior al de los humanosque la controlan. Cuando los miembros del enjambre se cuen-

tan por millares, controlarlos uno por uno resulta impractica- ble. Imaginemos que cada robot poseyese un conmutador de en-cendido y apagado que tardase cinco segundos en activarse. Situviésemos que accionar mil robots uno por uno, el proceso sedemoraría una hora y media. Cualquier otro aspecto, desde elcoste al mantenimiento, sufre limitaciones similares. Cada pe-queño autómata debe resultar barato, fácil de construir y sen-cillo de operar. En un caso ideal, el tiempo necesario para lle-

var a término cualquier acción no debería depender de cuántosindividuos formen la colonia (o, al menos, debería crecer muy lentamente con el tamaño del enjambre).

Para afrontar los retos descritos hemos desarrollado el sis-tema Kilobot: cientos de robots del tamaño de una monedaque se desplazan mediante vibraciones y que pueden comuni-carse entre sí. Este colectivo nos permite ensayar nuestros len-guajes de programación, así como poner a prueba los mode-los matemáticos que describen el comportamiento emergente.Puede también emplearse para poner a prueba la clase de con-ducta que nos gustaría conseguir en las colonias de ciberabe-

jas. Por ejemplo, resulta posible pedirles que busquen un obje-to y que, una vez que uno de ellos lo encuentre, comunique al

resto su localización.El sistema Kilobot ha sido diseñado en código abierto, conmiras a que todo programador interesado pueda tomar parteen el proyecto. También resulta posible adquirir los robots pre-fabricados a K-Team, una compañía de robótica educativa. Es-peramos que este sistema estandarizado ayude a concebir nue-

vas ideas y promover avances cientícos colectivos, inasequi- bles para grupos reducidos de investigadores. Después de todo,también los humanos dependemos de la cooperación colectivapara conseguir ciertos resultados.

EL FUTURO

Pese a todos los avances, aún queda mucho por hacer. No obs-tante, podemos aventurar que dentro de pocos años ya veremos

abejas robóticas volando en el laboratorio. En unos cinco o diezaños más, su uso tal vez se haya generalizado.

En 1989, el experto en robótica Rodney Brooks escribió unartículo en el que defendía el empleo de pequeños robots en losprogramas de exploración espacial. Su trabajo se titulaba «Rá-pido, barato y fuera de control: Una invasión robótica del sis-tema solar», en referencia al conocido aforismo ingenieril se-gún el cual ningún producto comercial puede ser a la vez rápi-do, barato y able: a lo sumo, debe conformarse con dos de esos

tres atributos. Sin embargo, cuando disponemos de un gran nú-mero de agentes, el fracaso de uno de ellos no reviste demasia-da importancia.

Brooks acertó de plano a la hora de reinterpretar dicho con-cepto en el ámbito de la robótica. Si logramos que un gran nú-mero de autómatas sencillos trabajen de manera conjunta, nodeberemos preocuparnos por fallos individuales. La única mane-ra de asegurar el éxito de los exploradores robóticos es permitirque, de tanto en tanto, alguno de ellos se desplome.

P a R a s a B E R M Á s

Kilobot: A low cost scalable robot system for collective behaviors. Michael Rubenstein,Christian Ahler y Radhika Nagpal en 2012 IEEE International Conference on Robotics and Auto-

mation (ICRA), págs. 3293-3298, 14-18 de mayo de 2012.Progress on «pico» air vehicles. R. J. Wood et al. en International Journal of Robotics Research,vol. 31, n.o 11, págs. 1292-1302, septiembre de 2012.Canal en YouTube del Laboratorio de Micror robótica de Harv ard: www.youtube.com/Micro-roboticsLab

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Venenos robados

Los nudibranquios emplean como defensa las sustancias tóxicas de algunosorganismos de los que se alimentan

Entre los pocos seres vivos que se atre-

ven a devorar a los peligrosos cnida-rios (anémonas de mar, corales, ascidiase hidroideos) destacan los nudibranquios,o babosas marinas, que, pese a poseer uncuerpo blando y delicado, no resultanafectados por las sustancias urticantes delos primeros. Esta inmunidad les permi-te aprovechar en exclusiva unos nutrien-

tes que resultan vetados para la mayorparte de los organismos marinos, lo quesin duda les confere una notable venta-

ja competitiva.Los nudibranquios, sorprendentemen-

te, poseen además muy pocos enemigos.El secreto de ello reside en su elevadacapacidad defensiva, basada en un pode-roso arsenal químico. Este se compone

de diversas sustancias, de origen muy va-riado, que las babosas van concentrandoen el cuerpo. En unas pocas especies losproductos son de síntesis propia y sonexcretados a través de la piel en formade un mucus de olor repelente y sabordesagradable, o bien de propiedades no-civas e irritantes. Otras especies exudanun ácido concentrado cuyo componente

principal es el ácido sulfúrico. Con semejante catálogo de sustancias repulsivasse comprende que pocos depredadoresataquen a los nudibranquios.

Pero en la mayoría de los casos el ori-gen de los venenos empleados por los nu-dibranquios resulta mucho más complejo.Las babosas marinas no solo se alimentande los peligrosos cnidarios, sino que ade-

más extraen de ellos las sustancias tóxicasque poseen y las acumulan en su cuerpopara utilizarlas en su propia defensa. Las

babosas, inmunes a la acción de dichastoxinas, devoran a los cnidarios y al mismotiempo ingieren las células urticantes que,sin ser alteradas, pasan a través del tractodigestivo y se depositan y concentran en elextremo de las protuberancias existentes

en el dorso del cuerpo, los ceratos. Esas es-tructuras constituyen el sistema defensivode los nudibranquios. Cualquier animalque ataque a una babosa marina experi-mentará la misma reacción alérgica quesi se hubiera aproximado a los cnidariostóxicos.

—Fernando Jordán Montés A l b e r t o J o r d á n M o n t é s ( f o t o g r a f í a s )

Los doridáceos, como este Hypselodoris, presen-

tan dos estructuras relevantes en el dorso, los rinófo-

ros (órganos sensoriales) y las branquias, con gran

variabilidad de formas y colores.

Los rinóforos (naranja) son órganos

sensoriales que captan moléculas presen-

tes en el agua, así como vibraciones y cam-

bios de presión. En Flabellina exoptata, el

minúsculo punto en la base del rinóforo

corresponde a un ojo sensible a los cam-

bios de luz. Además, los tentáculos orales

aportan información sobre el entorno, lo

que ayuda a percibir el contorno del sus-

trato o localizar presas.

De cercapor Fernando Jordán Montés

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Hypselodoris elegans junto a su oviposición (derecha). Tras la puesta y eclosión

de los huevos, surgen larvas planctónicas con concha protectora, la cual desaparecerá

en la metamorfosis hacia la etapa adulta.

Como hermafroditas simultáneos,

los nudibranquios poseen órganosfemeninos y masculinos funcionales, lo

que permite a cada individuo fecundar

y ser fecundado en la misma cópula.

Dado que los órganos sexuales se ubi-

can siempre en la parte lateral dere-

cha, los individuos deben situarse en

sentido inverso uno con respecto al

otro. En la imagen, Chromodoris lochi.

Carentes de branquias estrictas, los aeolidáceos

han desarrollado ceratos, apéndices que cumplen

la función de estas y que además albergan sustan-

cias defensivas. En la imagen, Flabellina afnis.

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Arantza Et xeberría es profesora de losofía

de la ciencia en la Universidad del País Vasco.

Filosofía de la ciencia

por Arantza Etxeberría

¿Qué es un organismo individual?La losofía de la biología aborda con nuevos datos los tradicionales conceptos

de organismo e individuo

Los organismos individuales consti-tuyen un objeto de estudio priori-

tario para la biología. Pero esta se ocupatambién de otras clases de entidades: in-dividuos que no son organismos (genes,poblaciones, especies), partes de los or-ganismos o disociadas de estos y alma-

cenadas en biobancos o en laboratorios(priones, orgánulos, células, tejidos, ór-ganos), entidades semivivas (semillas,esporas) o restos de seres vivos (fósiles).

A menudo no hay acuerdo sobre la clasede entidad a la que pertenece un obje-to biológico: se debate si los virus son o noorganismos vivos, si los endosimbiontesconstituyen un solo organismo o inclusosi los seres multicelulares deben entender-se como sistemas ecológicos formados porentidades de muchas especies. Por ello, elestatus teórico de los conceptos de orga-nismo e individuo se ha convertido recien-

temente en un tema importante para la -losofía de la biología. En la discusión hay asuntos losócos básicos en juego: la na-turaleza de la frontera entre lo vivo y lo no

vivo, si hay entidades básicas en la vida y si las diferentes disciplinas biológicas pue-den unicarse.

Ni el concepto de organismo ni el deindividuo cuentan con una acepción es-

tablecida y consensuada en biología; asi-mismo, hay ciertas diferencias en el uso decada uno de ellos. La noción de organismotiene un carácter sistémico, asociado conla integración funcional y continuidad es-paciotemporal, las capacidades y el com-portamiento de una entidad formada por

partes heterogéneas. Es objeto de disci-plinas como la siología, la morfología y,

en fecha más reciente, la biología de sis-temas o biología evolutiva del desarrollo(evo-devo), en las que la organización oautoorganización viviente y los problemasasociados ocupan un lugar destacado. A su vez, la noción de individuo es un con-cepto teórico para la biología evolutiva,referido a entidades continuas y cohesivaslocalizadas espaciotemporalmente. Sueledenotar objetos que al ser replicados pue-den dar lugar a linajes genealógicos (esdecir, son replicadores). Como categoría,

no se opone a la de organismo (los orga-nismos serían individuos de un cierto ni-

vel jerárquico) sino a la de clase, que en la biología evolutiva de la síntesis modernase consideraba propia de un pensamientopre-evolutivo. Las clases ordenan las en-tidades lógicamente, sobre la base de suspropiedades, y, por tanto, se predican. Losindividuos, en cambio, se nombran; genes,

especies y organismos serían individuoscon nombre propio.

La noción de individualidad puedeexaminarse desde varios puntos de vista(todos ellos operativos en la biología ac-tual, aunque no unicados): como unidad

íntegra, como singularidad única y como

autonomía. Las excepciones (quimeras,clones, parásitos) son habituales, por ellohabría que reexaminar empíricamente las

variedades de individualidad biológica delmundo viviente. Las tres intuiciones sobrela individualidad servirán de hilo argu-mental en lo sucesivo.

En primer lugar, la individualidadpuede concebirse como unidad en el sen-tido de integridad o no separabilidad. Dehecho, este es el signicado con el que el

término «organismo» fue originalmenteacuñado a principios del siglo , enoposición al mecanicismo, para destacar

que ciertos entes, no solo vivientes, estánorganizados. Hoy día es sinónimo de «ser

vivo individual» y se aplica a entidades detodos los reinos vivientes, aunque el con-cepto se asocia a menudo a propiedadesde los metazoos que los entes de otrosreinos no poseen.

¿Podría proponerse un concepto deorganismo exible y aplicable a todos

w i k i m e d i a c o m m o n s / d o m i n i o p ú b l i c o / L a s d a m a s c h o L m o n d e L e y , s

i g l o x v i i , t a t e , l o

n d r e s 2 0 1 1

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los casos problemáticos? Para ello habríaque tener en cuenta cuáles son los prin-cipios biológicos que crean una unidadorganizada, si son evolutivamente con-

vergentes o bien si puede haber formasoportunistas. Si la multicelularidad haaparecido en diferentes ocasiones y en di-

ferentes taxones podría haber varios pro-cesos que la facilitaran. Así, los ejemplosde simbiosis muestran que lo que ahoraes individual e inseparable puede estarconstituido por entidades separadas enel pasado. Son sugerentes los trabajos deKwang Jeon, hoy profesor emérito de laUniversidad de Tennessee, con amebasunicelulares que sobrevivieron a una in-

vasión de bacterias, en la que otras amebas perecieron: encontró que no solo las bacterias continuaban viviendo dentrode las supervivientes, sino que al cabo

de varias generaciones las amebas ya nopodían sobrevivir sin ellas.En una segunda forma, la individua-

lidad se entiende como singularidad nu-mérica o identidad única y reconocible.En esta idea se basa el concepto teóricode individuo de la biología evolutiva ba-sado en las propiedades de las entidadessujetas a evolución darwinista. Cuando seconsidera que la identidad única dependeexclusivamente del sistema genético, sur-gen paradojas con respecto al sentido co-mún, pues habría que pensar que ciertosorganismos aparentemente individuales,

como los dientes de león o los adios, noson tales por no ser genéticamente úni-cos: como no se han reproducido pormeiosis y fecundación, sino como clonesque adquieren intacta la dotación gené-tica de los progenitores, algunos autorespiensan que son solo partes de un únicoindividuo evolutivo, que se corresponde-ría con la entidad dispersa en todas suspartes.

Se puede cuestionar si la identidadúnica de un organismo depende solamen-te de la dotación genética inicial. Quizásea moldeada también por diferencias ad-quiridas durante el desarrollo y ligadas alos sistemas epigenético, hormonal o in-munitario, diferencias que pueden tenerrepercusiones en la selección. De hecho, lateoría de la evolución se ha empobrecidocuando ha olvidado los rasgos organísmi-cos de los individuos. Las constantes dis-cusiones sobre las unidades de selecciónofrecen prueba de ello: muchos piden quesean tenidos en cuenta los organismos, eincluso entidades de otros niveles (gru-pos, especies), como unidades sobre lasque opera la selección natural. También

se reivindica la importancia del organis-mo con el argumento de que replicar y reproducir son conceptos diferentes. Elsegundo tiene en cuenta, no solo la co-pia molecular, sino todo el proceso dedivisión celular (en el caso de los seresunicelulares) y de desarrollo, e incluso el

ciclo de vida completo (en el caso de losorganismos multicelulares).

El tercer sentido es el que asocia laindividualidad con la autonomía y conla agencialidad. Según esta idea, las en-tidades biológicas actúan en su entorno

y se adaptan al mismo transformándolo,como sujetos activos. Para explicar estacapacidad de acción autónoma, se apela ala evolución de la complejidad entendida

como una progresiva internalización delos recursos, de forma que el organismoes cada vez más robusto frente al medio.

Y con respecto a los demás seres vivosdel entorno, la autonomía sugiere ciertaindependencia del individuo.

Esta tercera concepción de las enti-dades biológicas (autónomas) plantea

varios problemas. Por un lado, dependedemasiado del supuesto de que las célu-las serían las unidades biológicas, cuan-do hay objetos no celulares relevantes ennumerosos procesos biológicos. Por otrolado, la perspectiva ecológica subraya lainteractividad entre entidades, patente enfenómenos como la transferencia lateralde genes, la simbiosis o el parasitismo. Porello, en nuestra época post-genómica ten-demos a analizar las entidades biológicascomo redes complejas, de modo que lasclases o las genealogías permiten solo unaaproximación a la ontología de lo vivo.Todo ello sugiere que la dinámica ecológi-ca puede a su vez producir nuevas formasde vida. Esto es compatible con la biología

de sistemas, que estudia la emergencia deentidades a partir de interacciones entrelas partes. Por eso, aunque la autonomíaconstituya un rasgo irrenunciable de cier-tas entidades biológicas, especialmente delos organismos, es preciso estudiar cómose combina con la dependencia interac-

tiva entre unidades.Finalmente, deben tenerse en cuenta

las aplicaciones prácticas de las catego-rías. Con respecto a la distinción entreindividuo y organismo, la losofía de la

biología encuentra hoy que la noción teó-rica de individuo empieza a resultar insa-tisfactoria e insuciente para referirse a

toda la variedad de entidades biológicas, y la de organismo requiere aún más de-sarrollo; habría que modular en ella launidad con la interdependencia, y la ge-nealogía con la interactividad ecológicaque constituye redes de procesos más quefenómenos clásicos ligados a entidadesindividuales jas.

Las tres intuiciones examinadas sobre la individualidad no son conclusivas,pero han de ser tenidas en cuenta. A lolargo de la historia de la losofía, muchos

autores, como Aristóteles o Leibniz, sehan preguntado qué son los individuos.Se trata de una cuestión importante quehoy día resurge, desde una perspectivanaturalizada, en las losofías de las cien-cias especiales. En biología se ha conce-

bido la noción de individualidad desde

una perspectiva sistémica (organizacióndel organismo), histórica y genealógica(linajes que persisten en el tiempo y enel espacio como individuos). Hoy díacrecen las pruebas de que es necesariotener en cuenta también una perspectivainteractiva o ecológica, cuyos datos nosiempre se amoldan a las concepcionesprevias. En adelante, la tarea de denir

qué es un organismo individual no será ya a priori, sino que dependerá de lo que vayamos sabiendo sobre la evolución y organización de los seres vivos y de otrosobjetos biológicos.

Aunque la autonomía

constituya un rasgoirrenunciable de

ciertas entidades

biológicas, es preciso

estudiar cómo

se combina con

la dependencia

interactiva entre

unidades

p a r a s a b e r m Á s

Organisms and their place in biology.K. Ruiz Mirazo, A. Etxe-berría, A. Moreno y J. Ibáñez en Theories in Bioscience, vol. 119,n.os 3-4, págs. 209-233, 2000.

Varieties of living things: Life at the intersection of lineageand metabolism. J. Dupré y M. O’Malley en Philosophy & Theory in Biology (revista en línea abierta), 2009.Simbiosis. Seres que evolucionan juntos. A. Moya y J. Peretó.Editorial Síntesis, 2011.The evolution of the individual. P. Godfrey Smith. The Laka-tos Award lecture, 2011.The limits of the self. Immunology and biological identity. T. Pradeu. Oxford University Press, 2012.

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Mark Buchanan, físico teórico, es escritor

y columnista de Nature Physics. Le interesa el uso

de conceptos físicos en la comprensión de la

dinámica de fenómenos biológicos y sociales.

Modelos de crecimientoEntre las ciencias sociales y las físicas

Las controversias en torno a los lími-tes del crecimiento económico se

iniciaron hace varios siglos. A comienzosdel xx , Thomas Malthus fue el primeroen señalar que la especie humana se en-frentaba a limitaciones físicas y biológi-cas que conllevarían hambre y enferme-dades que frenarían su crecimiento. Al nocumplirse esas amenazas, los economis-

tas se fueron conando.Más tarde, el movimiento «Los límitesdel crecimiento» (inspirado por el librohomónimo que publicó el Club de Romaen 1972) prestó especial atención a loscostes y las consecuencias (sobre todoambientales) del crecimiento económico.Mediante sencillos modelos teóricos ex-ploraron posibles escenarios. Sus cálculossugirieron que si continuábamos crecien-do al ritmo de siempre se produciría uncolapso socioeconómico en algún momen-to del siglo xx. Lejos de ser contestadas,estas preocupaciones fueron ignoradas

y acalladas por poderosos economistase intereses empresariales. Sin embargo,según un estudio de Graham M. Turner,de la Agencia Australiana para la Ciencia,publicado en 2012 en GAIA, muchas delas predicciones del libro han resultado

bastante acertadas.Numerosos economistas opinan que

la idea de limitar el crecimiento infringeprincipios teóricos esenciales sobre los be-necios de la innovación tecnológica y el

intercambio económico. El debate sobreeste asunto entraña un choque de ideas y métodos derivados de las ciencias sociales

y físicas, una colisión entre estilos de pen-samiento distintos. Si pretendemos com-prender el crecimiento, necesitaremosuna ciencia que sea física y social a la vez.

En una conversación sobre los lími-tes del crecimiento, el físico Tom Mur-phy señaló a un destacado economistaque el consumo de energía había venidoaumentando un 2 por ciento anual du-rante los tres últimos siglos. Si se man-tuviera un crecimiento exponencial deeste tipo, tropezaríamos con unos claroslímites marcados por la termodinámica.

Aun con todas las posibles mejoras en elrendimiento energético, toda la energíaconsumida acabaría igualmente transfor-mada en un calor que pasaría al ambiente.La energía disipada sería suciente, según

Murphy, para hacer hervir los océanos entan solo cuatro siglos.

El economista arguyó que quizás ha- bría una manera de continuar el desarro-

llo sin gastar más energía o, al menos, sinque aumentara tan deprisa su consumo.Quizá logremos hacer un uso más inteli-gente de la misma. Dado que la actividadeconómica se está desplazando hacia laproducción y el procesamiento de infor-mación, puede que hallemos formas deprocesar esta con un reducido consumode energía, de tal modo que se desligueel crecimiento económico del energético.

La conversación dejó ciertas cuestio-nes en el aire, tales como si sería posi-

ble sostener un crecimiento económicoperpetuo aun manteniendo fijo el PIB

global. Si así fuera, parece que este tipode «crecimiento» sería muy diferentedel que hoy conocemos: ya no tendría

vinculación directa con el incrementodel gasto energético. En un interesanteestudio publicado en 2011 en Bioscience,James Brown y otros expertos reunierondatos sobre el crecimiento económico y elconsumo mundial de energía entre 1980

y 2003. Observaron que en numerosospaíses el gasto energético aumentaba aun ritmo menor que el de la produccióneconómica; se apreciaba, en cambio, unamejora progresiva del rendimiento. Escierto que las economías grandes requie-ren más energía, pero también la utilizancon más eciencia que las pequeñas.

El estudio abarcó 220 países. Las cifrasenergéticas incluían el consumo metabóli-co de la población humana, así como todaclase de energía utilizada en la industria,el transporte y cualesquiera otros nes.

La representación gráca de los datos

per cápita muestra una relación de escala bien denida, con una notable variación

de un país a otro: el consumo de energíaaumenta en proporción al PIB elevado

a 0,75. Ciertos países (Rusia, Ucrania, Chi-na) presentaban menor eciencia energé-tica; otros (Congo, Hong Kong, Japón), unrendimiento mayor. Andando el tiempo,todos crecían según un patrón parecido.

Curiosamente, ese modelo de progre-sión guarda una gran semejanza con el queestablecen los biólogos para el aumento dela tasa metabólica animal según el índice

de masa corporal. Brown y sus colaborado-res sugieren que ello podría deberse a quelas economías guardan cierto parecido conun metabolismo, por cuanto consumen,transeren y asignan energía para man-tener todas las estructuras y procesos quelas sustentan [véase «Economía biofísica»,por Jesús Ramos Martín; I

C , junio de 2012]. Revisaron, además,multitud de parámetros relativos a la hue-lla ecológica (electricidad, aluminio y re-siduos producidos, número de televisorespor cada 1000 habitantes) y encontraronque ningún país había conseguido elevar

su PIB sin gastar, al mismo tiempo, másenergía y recursos naturales, con el consi-guiente impacto ambiental.

Parece, pues, que existe una relaciónnatural entre la actividad económica y laenergía consumida. Potenciar la actividadexige, en general, consumir más energía(no conocemos ningún país cuya econo-mía haya crecido mientras su consumoenergético disminuía). En este sentido, laidea de una economía de la informaciónque lograra desvincularse de un mayorgasto energético sigue siendo más fanta-sía que realidad.

Quizá sobrevenga alguna transforma-ción tecnológica que reduzca el modeloaquí descrito a una relación propia de unaépoca histórica y de vigencia transitoria.

Acaso algún día podremos crecer en la eco-nomía y hacer más con menos. Pero, aquí y ahora, no hay nada que sustente esta hipó-tesis. Creer hoy en un crecimiento ilimitadoes lo más parecido a un acto de pura fe.

Artí culo origina l publicado en Nature Physics.Traducido con el permiso de Macmillan

Publishers Ltd. © 2012

Foro científco

por Mark Buchanan

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Todas las estrellasnacen en grupos, perodespués se dispersan

lentamente por el espacio.Una nueva teoría intenta

explicar cómo estos gruposse forman y se deshacen

o, en casos excepcionales,persisten durante cientosde millones de años

Steven W. Stahler

ASTROF Í S ICA

ORIGEN

Y EVOLUCIÓNdE LOs

CúmULOsEstELaREs


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Las Pléyades, un cúmulo de

los denominados

«abiertos», es uno

de los grupos estela-

res más estables

de la Vía Láctea.

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P á g i n a s a n t e r i o r e s : C o r t e s í a d e n a s a , e s a , a U r a y C a L t e C H

El ciElo nocturno Es un campo dE EstrEllas.Por todas partes, estrellas tenues y brillantes colman el hori-zonte. Algunas parecen formar patrones bien denidos que re-conocemos como constelaciones. Pero por muy seductores que

sean estos diseños, la mayor parte de ellos no son más que me-ras proyecciones de la mente humana. La gran mayoría de lasestrellas, tanto en nuestra galaxia como en otras, no tienen una

verdadera conexión física entre ellas. Al menos, ya no. En realidad, todas las estrellas comienzan

su vida en grupo, rodeadas por hermanas de aproximadamente sumisma edad de las que, más tarde, se separan. Lo sabemos por-

que algunos de estos viveros de estrellas, llamados cúmulos es-telares, todavía existen. El de la nebulosa de Orión es probable-mente el más famoso: en las imágenes del telescopio espacialHubble, sus estrellas parpadean desde el interior de agitadasnubes de gas y polvo. El de las Pléyades puede verse a simple

vista: es una mancha borrosa en la constelación de Tauro.Los cúmulos estelares presentan una enorme variedad, que

abarca tanto frágiles asociaciones con apenas unas docenasde miembros, como densas aglomeraciones de hasta un millón deestrellas. Algunos grupos son muy jóvenes (unos pocos millonesde años), mientras que otros datan de los orígenes del universo.

En ellos encontramos estrellas en todas las etapas de su ciclo vi-tal. De hecho, las observaciones de cúmulos estelares proporcio-naron las pruebas fundamentales en las que se basa la teoría, hoy

en día aceptada, que explica cómo evolucionan las estrellas individuales a lo largo del tiempo. La teoría de la evolución estelares uno de los triunfos de la astrofísica del siglo .

Pese a ello, se sabe poco sobre el funcionamiento interno y la evolución de los propios cúmulos. ¿A qué se debe la variedad

de formas que se observan? Sabemos mucho más sobre las es-trellas que sobre los lugares donde se desarrollan.

La ironía de esta situación se me presentó por primera vezhace 20 años, cuando empecé a escribir un libro de texto de pos-grado sobre la formación estelar, en colaboración con FrancescoPalla, del Observatorio Astrofísico de Arcetri en Florencia. Poraquel entonces, nos visitábamos con regularidad. Mientras se-guíamos los múltiples frentes abiertos en este fructífero campo

de investigación, las cuestiones pendientes sobre los cúmulos

estelares continuaban rondando por nuestra mente.Una tarde, durante un descanso en el Cae Strada —en Ber-

keley, por supuesto—, me vino a la mente la semilla de una res-puesta. Quizá los mismos procesos físicos habían dado forma

a todos los cúmulos, independientemente de su edad y tama-ño actuales. Y tal vez una única variable podía dar cuenta de

cómo esas fuerzas actúan sobre un cúmulo individual: la masa

de la nube que lo originó. Reunir las pruebas para corroborar

este presentimiento me mantuvo ocupado durante buena par-te de las décadas siguientes.

NUbLadO CON pOsIbILIdad dE EstRELLas

Cuando empecé este trabajo, los astrónomos ya poseíamos ungran conocimiento acerca de la formación estelar y bastante so-

bre los tipos de cúmulos en los que se produce. Las estrellas nose materializan de la nada, sino por coalescencia en el interiorde inmensas nubes compuestas fundamentalmente por molécu-las de hidrógeno, junto con otros elementos y una pequeña pro -porción de polvo. Estas nubes moleculares se hallan distribuidaspor todas las galaxias y cada una de ellas ejerce una atraccióngravitatoria: no solo sobre las estrellas y otros objetos fuera dela nube, sino también sobre las distintas regiones dentro de ella.Debido a su propia gravedad, las zonas donde el gas y el polvoson especialmente densos colapsan formando protoestrellas. Deesta manera, cúmulos de entre docenas y miles de estrellas pue-den surgir de una única nube molecular.

Los cúmulos se pueden clasicar, en general, en cinco tipos,

diferenciados en parte por su edad y en parte por el número y

densidad de las estrellas que contienen. Los grupos estelares más jóvenes, o cúmulos «incrustados», se encuentran en nubes tan

espesas que la luz que irradian las estrellas en las longitudes de

onda visibles se halla totalmente oscurecida. Solo vemos el bri-llo infrarrojo del polvo calentado por las estrellas, pero no po-demos discernir los detalles de la estructura de estos cúmulos

primitivos, que continúan siendo un misterio.

En el extremo contrario, los cúmulos globulares son los gru-pos estelares más viejos y populosos. Su edad se remonta al alborde los tiempos y pueden llegar a contener un millón de estrellasestrechamente unidas. Las nubes precursoras de estos cúmulos

maduros ya han desaparecido y las estrellas que contienen son

visibles en su totalidad. Sin embargo, los cúmulos globulares más

cercanos se hallan a cierta distancia del disco de la Vía Láctea y,por tanto, también resulta difícil estudiarlos en detalle.

Así pues, por razones prácticas, mi teoría se restringe a lostres tipos de cúmulos que se dan en el plano de nuestra galaxia

y que pueden verse mejor. El más disperso de estos se conoce

steve W. staher es astrofísico teórico de la Universidad deCalifornia en Berkeley y coautor, junto con Francesco Palla,de La formación de las estrellas, el primer libro de textoexhaustivo sobre la formación estelar (Wiley-VCH, 2004).

la etrea fon ncúulo, dnto d nub co-put d g zcldo conpolvo.

E a Vía láctea obvnt tipo d cúulo, con di-fnt tuctu hitoivolutiv.

la maa de a ube qu d lug un gupo tl pud xplic t difnci tvé d u fctoob l quilibio nt l contcción y l xpnióndl cúulo.

Úicamete lo cúulo bitopncn intcto dpué dqu l nub oiginl hy di-pdo.


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m a L C o L m g o d w i n

Una causa, tres resultados

T e o r í a d e l a e v o l u ci ó N

Asociación T: Estos cúmulos duran normalmente unos pocos millones de años y contienen cientos de estrellas jóvenes, llamadas T Tauri, envuel-tas por los restos de la nube original. Probablemente surgen cuando una nube de poca masa se contrae lentamente por acción de su propia atraccióngravitatoria, relativamente débil. Esta contracción suave da lugar a un reducido número de estrellas. Los vientos estelares irán reduciendo la nube, lo queprovocará que tanto las estrellas como el gas se separen.

Asociación OB: Estos cúmulos permanecen unidos hasta diez millones de años y están compuestos por miles de estrellas densamente agrupa-das, incluyendo unas pocas muy masivas, llamadas estrellas de tipos O y B. Para producir un cúmulo así de compacto, la nube original tiene que habersido extremadamente masiva y haberse contraído muy deprisa. La intensa radiación ultravioleta de las estrellas más masivas acaba por destruir la nubeoriginal y el cúmulo se va expandiendo hasta que fnalmente se dispersa.

Cúmulo abierto: Es el más duradero de los tres y puede llegar a sobrevivir cientos de millones de años, pero tiene muchas menos estrellas quelas asociaciones OB. Estos grupos probablemente surgen cuando una nube de masa intermedia se contrae. Aunque los vientos estelares son capaces dealejar la nube, el cúmulo no se dispersa durante un largo período de tiempo.

Los tres tipos de cúmulos estelares más fácilmente observa-

bles de nuestra galaxia comenzaron como una nube difusa de

gas y polvo, dentro de la cual se condensaron pequeñas regio-

nes para formar estrellas. El autor propone que un único fac-

tor (la masa de la nube original) explica las diferencias en la

posterior evolución y estructura del cúmulo (abajo). En primer

lugar, las nubes se contraen y aceleran la producción estelar a

un ritmo determinado por la masa inicial; las nubes de mayor

masa se contraen más y generan estrellas con más rapidez.

Después, los cúmulos se expanden y las nubes se dispersan

total o parcialmente, dependiendo del número y la clase de las

estrellas presentes.

nube iicia nube e cotracció Etado obervado

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f U e n t e s : « s t a r f o r m a t i o n i n t H e o r i o n n e B U L a C L U s t e r » , P o r f r

a n C e s C o P a L L a y s t e V e n w . s t a H L e r ,

e n A S T R O P H Y S I C A L J O U R N A L , V o L . 5 2 5 ; 1 9 9 9 ( i z q u i e r d a ) ; C o r t e s í a d e n a

s a , H s t , C . r . o ’ d e L L y s . K . w o n g ( d e r e c h a )

como asociación T, ya que está compuesto en su mayoría por el

tipo de estrella joven más común, llamada T Tauri (nuestro Sol

fue una T Tauri en su juventud). Cada asociación T puede con-tener cientos de estas estrellas, rodeadas, aunque no totalmente

oscurecidas, por la nube original. Las asociaciones T no perma-necen unidas durante mucho tiempo: las más antiguas que se

observan tienen unos cinco millones de años, un abrir y cerrarde ojos desde el punto de vista cósmico.

Los cientícos saben desde hace tiempo que la masa de la nube precursora de una asociación T es mucho mayor que la de su progenie estelar. En mi opinión, este rasgo explica elcorto período de vida de estos cúmulos. La masa determina la

intensidad de la fuerza gravitatoria: cuanto mayor es la prime-ra, más fuerte es la segunda. Así, si la masa de la nube originalde una asociación T es mucho mayor que la de las estrellas que

la componen, la gravedad de la nube (y no la gravedad que las

estrellas ejercen unas sobre otras) ha de ser lo que mantiene

unido al cúmulo. Y si la nube se evapora, las estrellas se disper-sarán. Se cree que los vientos estelares (chorros de gas expul-

sados violentamente por las estrellas) acaban por desgarrar lanube original de una asociación T, liberando las estrellas pre-

viamente ligadas por el espacio.El segundo tipo de grupo estelar fácilmente observable en la

Vía Láctea recibe su nombre de dos tipos de estrellas excepcio-nales, designadas O y B, que son las más masivas y luminosas del

universo. Estos cúmulos, o asociaciones OB, suelen tener unas

diez veces más estrellas que las asociaciones T e incluyen algu -nas O y B. El cúmulo de la nebulosa de Orión es un ejemplo tí-pico; situado a unos 1500 años luz de distancia, consta de cua-tro estrellas muy masivas y unas 2000 estrellas menores, entreellas muchas T Tauri, y presenta una densidad estelar mayor que

cualquier otra región en la vecindad de la galaxia.

Todas las asociaciones OB jóvenes presentan altas densidades

similares y surgen de nubes primordiales especialmente masivas. A pesar de la formidable gravedad en estos sistemas, las es-trellas de las asociaciones OB más antiguas no se dispersan de

forma gradual, sino que salen despedidas hacia el espacio. En

las imágenes de asociaciones OB maduras, tomadas con un in-

La historia del cúmulo apoya la teoría Los datos del cúmulo de la nebulosa de

Orión, una asociación OB en esta nebu-

losa (fotografía), apoyan la teoría del

autor de que la contracción de la nube

tiene lugar al inicio de la evolución delcúmulo, provocando que la formación

estelar se acelere a medida que aumenta

la densidad de la nube original. La for-

mación estelar del cúmulo se interrum-

pió hace unos cien mil años, pero hasta

ese momento la nube original proba-

blemente se había estado contrayendo

durante millones de años. Para demos-

trar que esta contracción ocurrió, el autor

determinó, en primer lugar, las edades delas estrellas jóvenes del cúmulo ( puntos

amarillos en el gráfco de la izquierda), que

pueden estimarse a partir de su lumino-

sidad y temperatura. En general, la línea

roja representa estrellas muy jóvenes que

acaban de hacerse visibles en las longitu-

des de onda ópticas; estas estrellas se van

haciendo más calientes y más tenues, de

una manera predecible, conforme enve-

jecen (echas blancas en el gráfco de la

izquierda), hasta que alcanzan la línea azul.

De este modo, la posición de la estre-

lla entre la línea roja y la azul nos indica

su edad. A continuación, el autor calculó

la masa total de las estrellas (relativa a la

masa del Sol) en cada grupo de edad de

un millón de años, lo que reveló la tasa de

formación estelar del cúmulo durante este

período ( gráfco de la derecha). Los resul-

tados indican que la producción estelar se

incrementa drásticamente con el tiempo,

tal y como predicen los modelos teóricos

(línea blanca).

p r u e b a s

log Temperatura super ficial (kelvins)

l o g L u m i n o s i d a d ( r e l a t i v a a l a d e l S o l )

-3

-2

-1

2

0

1

Edad de la estrella (millones de años)

T a s a d e f o r m a c i ó n e s t e l a r ( e n m a s a s s o l a r e s p o r m i l l ó n d e a ñ o s )

0

0

250

244,4 4,0 3,6

Más caliente Más fría

4,6 4,2 3,8 3,4

M á s b r i l l a n t e

M á s d é b i l

Línea de madurezestelar

Línea de nacimientoestelar

Estrellas jóvenesen el cúmulode la nebulosa de Orión

3

4

5

6

200

150

100

50

6810

Las estrellas jóvenes muestran su edad La formación estelar se ha acelerado

A l t a

B a j a

Vieja Joven

Tasa

observada

Tasa

predicha

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tervalo de tan solo unas pocas décadas, se observa claramentecómo sus miembros se han separado unos de otros.

Una de las razones para esta rápida dispersión es que las es-trellas ya se estaban moviendo a gran velocidad con anteriori-dad. La intensa gravedad de la nube original las impulsa a des-plazarse en órbitas muy rápidas. Las asociaciones OB jóvenes se

hallan repletas de estas veloces estrellas, preparadas para esca-par del cúmulo en caso de que disminuya la masa de la nube. Y

en estas asociaciones, la nube original se halla permanentementeamenazada por la intensa radiación ultravioleta que las estrellas

de tipo O y B emiten durante su corta vida. Al igual que nuestro

Sol, estos astros obtienen su energía de la fusión nuclear, soloque arden con mucha mayor intensidad. Por ejemplo, una es -trella O típica tiene 30 veces la masa del Sol, pero agota su com-

bustible en apenas unos pocos millones de años.En el transcurso de esa inmolación, la radiación ultraviole-

ta que surge de la estrella ioniza el gas circundante, abrasando

la nube original. El gas y el polvo del cúmulo de la nebulosa de

Orión brillan a causa de esta ionización, y a medida que la nube

arde, su gravedad se debilita. Cuando, nalmente, las estrellas

masivas mueren y la nube desaparece, la gravedad del sistema

ya no puede sujetar a las estrellas más pequeñas, que se muevena gran velocidad, y estas salen despedidas con fuerza.De ese modo, tanto las asociaciones T como las OB se desha-

cen, bien por desgaste gradual o bien por extinción violenta. Eltercer tipo de grupo estelar de la Vía Láctea, mucho menos co-mún, es, sin embargo, extraordinariamente estable. Los llama-dos cúmulos abiertos poseen hasta un millar de estrellas comu-nes y persisten durante cientos o incluso miles de millones deaños, a pesar de que sus nubes moleculares y la gravedad aso-ciada a ellas han desaparecido hace tiempo.

Las Pléyades constituyen uno de estos cúmulos. Tiene 125

millones de años y su nube original probablemente se dispersóhace 120 millones de años o más. El también famoso cúmulo de

las Híades, no muy lejos de las Pléyades en el cielo, tiene 630

millones de años. En los connes de nuestra galaxia encontra-mos docenas de cúmulos abiertos todavía más antiguos. El M67,

un sistema compuesto por unas 1000 estrellas, surgió hace cua-tro mil millones de años.

Pero ni siquiera los cúmulos abiertos son inmortales; muy

pocos son más viejos que el M67. Se cree que, al nal, la grave-dad de las nubes moleculares que pasan por sus cercanías aca-

ba por dispersar estos sistemas. Aun así, plantean un moles-to problema: en las últimas décadas se ha conseguido explicar

de forma satisfactoria cómo la dispersión de la nube originalprovoca la ruptura de las asociaciones T y OB, pero todavía no

se conoce la causa de que las estrellas de los cúmulos abiertos

sobrevivan a la dispersión de la nube y permanezcan ligadasdurante muchos millones de años.

tIRa Y afLOja

Al escribir mi libro, tuve muchas oportunidades de preguntar-me acerca de los diversos tipos de cúmulos y me pareció que el

misterio de los cúmulos abiertos pertenecía a una clase más am-plia de preguntas: ¿por qué nuestra galaxia solo alberga una va-riedad limitada de agregados estelares?, ¿cómo puede una nube

molecular «decidir» qué tipo va a producir?

Consideré las fuerzas que operan en los cúmulos estelares. En

conjunto, los estados evolutivos de los tres tipos que decidí estu-diar indican dos procesos que se compensan mutuamente: la con-tracción, debida a la gravedad de la nube original, y la expansión,promovida por los vientos estelares y la radiación ionizante. To-

das las nubes productoras de estrellas se hallan sometidas a estasdos inuencias opuestas en mayor o menor medida. En el caso de

las asociaciones T y OB predomina la expansión; en los cúmulos

abiertos, ambas parecen estar en equilibrio, al menos durante la

etapa crítica en la que se forman las estrellas.

El equilibrio de fuerzas dentro de una nube, deduje, deter-mina su destino, así como el del cúmulo estelar al que da lugar.

Y se me ocurrió que la clave de este equilibrio podría residir en

la masa inicial de la nube. Tal y como he explicado, la masa to-tal de una nube determina su gravedad; y esta, a su vez, regulael ritmo de contracción de la nube. La masa determina tambiénel número de estrellas que se producen. Una nube de poca masa

se contraería lentamente, causando un incremento gradual ensu densidad, que daría lugar a un reducido número de estrellas

comunes. Más tarde, los vientos de estas estrellas dispersaríanla nube de forma paulatina, revirtiendo la contracción y liberan-do las estrellas hacia el espacio. Este modelo encaja con lo que

observamos en las asociaciones T hoy en día.En el extremo opuesto, una nube con una masa un orden

de magnitud mayor sufriría una veloz contracción, que produ-ciría muchas estrellas nuevas, muy cerca unas de otras. En un

momento dado, el núcleo de esta nube alcanzaría una densidadtan alta que surgirían varias estrellas masivas. A continuación,

como se observa en las asociaciones OB, la intensa radiación

de estas estrellas dispersaría velozmente la nube y las estrellasmás rápidas serían expulsadas de la asociación.

Por último, parece probable que exista un intervalo intermedio

de masas en el que ambos efectos sean comparables. Estas nubes

se contraerían aproximadamente al mismo ritmo al que pierden

masa y el resultado sería una nube molecular que contendría una

fracción cada vez mayor de estrellas jóvenes, muy unidas, peroninguna verdaderamente masiva. Incluso cuando los vientos es-telares despejasen la nube, la atracción gravitatoria entre estasestrellas tan cercanas sería suciente para mantenerlas ligadas

durante largo tiempo, en una conguración no muy distinta a la

que los astrónomos llaman un cúmulo abierto.

CONtRaCCIÓN dE La NUbE

Mi teoría del equilibrio de fuerzas describe cómo la masa ini -cial de una nube determina la interacción entre contracción y expansión en el cúmulo resultante (y, por tanto, su evolución).

Pero, a pesar de que la expansión y dispersión se habían observado de forma directa en las asociaciones OB, no se había en-contrado ninguna prueba de que las nubes moleculares se hu - bieran contraído en algún momento, no digamos ya del modo

predicho por mi teoría. Tal contracción debería ocurrir en losprimeros estadios de la formación del cúmulo, pero los grupos

estelares más jóvenes (los cúmulos incrustados) son difíciles

de examinar directamente. Tenía que pensar en algún méto -do de demostrar que los cúmulos más maduros habían expe -rimentado una contracción mucho tiempo atrás.

Me dio una pista el trabajo realizado por Maarten Schmidt,del Instituto de Tecnología de California, a nales de los años

cincuenta del siglo pasado. Schmidt observó que la tasa de na-cimiento de nuevas estrellas dependía de la densidad de gascircundante. De este modo, deduje, si una nube primordial sehubiera contraído en el pasado, su densidad habría aumentado,

y la tasa de formación estelar se habría incrementado. Así pues,mi teoría postulaba una aceleración de la formación estelar enel desarrollo temprano de todos los grupos estelares.

Para comprobar esa predicción, necesitaba un método que

me permitiera medir las tasas de formación estelar históricas

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causante de que el cúmulo abierto se expandiera (aunque tan

despacio que esta expansión podría pasar fácilmente inadver-tida a los astrónomos).

mIstERIOs sIN REsOLVEREste estudio de los cúmulos estelares aporta pruebas que apoyan

la tesis de que la masa original de una nube molecular determi-na tanto la estructura de un cúmulo como su evolución. El tra-

bajo también abre nuevas rutas para futuras investigaciones. Porejemplo, hacia maneras de observar la expansión uniforme de loscúmulos abiertos predicha por los trabajos del autor.

Pero estos resultados también ponen de maniesto la can -tidad de cosas que aún no sabemos acerca de los cúmulos es-telares. A pesar de los avances en las técnicas de simulaciónnumérica, todavía no tenemos las herramientas necesarias paramodelizar el proceso mediante el cual determinadas regiones delas nubes primordiales llegan a ser lo sucientemente densas

como para formar estrellas. Además, varias décadas de observaciones en longitudes de ondas de radio e infrarrojas no hansido sucientes para descifrar los movimientos internos dentro

de esas nubes. La fase de nacimiento de los grupos estelares,que tiene lugar entre el denso polvo de los cúmulos incrustados,

permanece envuelta en misterio. Aun así, el modelo de equilibrio de fuerzas aquí presenta-

do puede ayudarnos a averiguar más detalles sobre esta fase,así como otros aspectos de la evolución de los cúmulos. Quere-mos vericar, mediante la combinación de estudios analíticos

y simulaciones de N cuerpos, que una nube que pierda masa al

mismo ritmo al que se contrae realmente da lugar a un siste -ma gravitatoriamente ligado, con propiedades similares a las deun cúmulo abierto. También queremos utilizar la modelización

para explorar cómo las asociaciones T nacientes pueden rever-tir el colapso de la nube para después dispersarse por el espa-cio. ¿Realmente cumplen los vientos estelares la destacada fun-ción que actualmente se les atribuye?

El impacto de estas investigaciones se extiende mucho másallá del ámbito de los cúmulos. Aunque el estudio de los grupos

estelares de la Vía Láctea ha estado relegado a un segundo pla-no durante mucho tiempo, su relevancia en otras áreas de in- vestigación anes está aumentando rápidamente. Algunos as-trónomos creen, por ejemplo, que el Sol se formó en una con -currida asociación OB y que la cercana presencia de estrellas

vecinas perturbó el disco de gas y polvo que había a su alrede-dor, lo que dio forma a nuestro sistema solar. Las nubes mo-leculares que engendran los cúmulos también desempeñan una

función fundamental en la evolución del medio interestelar y las galaxias en su conjunto. Los cúmulos estelares pueden te -ner la clave para comprender mejor el universo entero: desdeel nacimiento de nuestro sistema solar hasta el pasado y el fu-turo de todo lo que existe más allá de él.

P a r a s a B e r m á s

Embedded clusters in molecular clouds. Charles J. Lada y Elizabeth A. Lada en Annual Review of Astronomy and A strophysics, vol. 41, págs. 57-115, septiembre de 2003.The Orion nebula: Where stars are born. C. Robert O’Dell. Belknap Press/Harvard Univer-sity Press, 2003.The formation of stars. Steven W. Stahler y Francesco Palla. Wiley-VCH, 2004.The dynamical evolution of the Pleiades. Joseph M. Converse y Steven W. Stahler en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , vol. 405, págs. 666-680, junio de 2010.The birth and death of star clusters in the Milky Way. Steven W. Stahler en Physics Today ,vol. 65, n.o 10, págs. 46-52, octubre de 2012.

m e c a N i s m o d e e x p a N s i ó N

Un «paso a tres» binarioEn las simulaciones numéricas, los cúmulos abiertos continúan expandiéndose lentamente durante

cientos de millones de años. El autor propone que esta expansión está impulsada por los sistemas

binarios, pares de estrellas que orbitan alrededor de un centro común y que son bastantes comu-

nes en los cúmulos estelares (abajo). En primer lugar, una estrella pasa lo sufcientemente cerca

como para incorporarse al sistema y alterar la órbita de las binarias. Tras un complicado ballet gravitatorio, la más ligera de las tres estrellas sale despedida a gran velocidad. La expulsada se

encuentra en su camino con otras estrellas del cúmulo y les transfere su momento. Este inter -

cambio de energía acelera las otras estrellas, que amplían sus órbitas y empujan los límites

del grupo más allá en el espacio.

sitema biario Etrea que e aproxima

Etrea expuada, quetramite mometo

a otra etrea

Órbita perturbada nuevo itemabiario

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S I S T E M A S C O M P L E J O S

Lenguaje,

redesy evoLuciónLa teoría de redes y la física de sistemas complejosaportan nuevas pistas sobre los orígenes

y la evolución del lenguaje

Ricard V. Solé, Bernat Corominas Murtra y Jordi Fortuny


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El lenguaje humano se estructura en múltiples niveles. A partir de

unas reglas de composición simples, los fonemas pueden combinarse en

sílabas, estas en palabras y, gracias a la sintaxis, las palabras pueden for-

mar oraciones de un poder expresivo ilimitado. Nuevas técnicas de análi-

sis tradicionalmente asociadas a la matemática y la física están ayudando

a entender los orígenes de esta complejidad.


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C O R T E S Í A d E L O S A U T O R E S .

F U E N T E : « T H E S E M A N T I C O R G A N I Z A T I O N O

F T H E A N I M A L C A T E G O R Y : E V I d E N C E F R O M S E M A N T I C V E R B A L

F L U E N C Y A N d N E T W O R K T H E O R Y » ,

J . G O Ñ I E T A L .

E N C o G N I T I V E P R o C E S S I N G ,

V O L .

1 2 ,

N . O

2 ,

P Á G S .

1 8 3 - 1 9 6 ,

M A Y O d E 2 0 1 1

r E D E s s E M á N t i c A s

Perro, gato, león, jirafa...El estudio cuantitativo de las propiedades emergentes del len-

guaje se basa en la teoría de redes complejas. Para ello, se parte

de un grupo de palabras, se consideran las relaciones que existen

entre ellas y se analizan las propiedades estadísticas del entra-

mado resultante.El esquema reproducido aquí se basa en un experimento rea-

lizado en 2010 en el que se pidió a un grupo de participantes que

enunciaran los nombres de todos los animales que acudían a su

mente. El resultado simboliza una red de relaciones semánticas entre

términos que denotan animales. En ella se aprecia la existencia de

módulos (conjuntos de vocablos más relacionados entre sí que con

el resto, grupos de colores) y de palabras puente (aquellas que conec-

tan varios módulos, nodos amarillos). Estas características facilitan

enormemente la navegación por la red, lo cual supone una ventaja

a la hora de realizar numerosas tareas cognitivas.

Varios estudios han demostrado que las redes lingüísticas sonredes sin escala. Estas se caracterizan por poseer un pequeño

número de nodos mucho más conectados que el resto, lo cual per-

mite llegar de un punto a otro con enorme rapidez. En las redes

semánticas, estos «superconectores» serían las palabras muy poli-

sémicas, lo cual explicaría la razón de ser de este fenómeno uni-

versal (en apariencia ineciente, dada la ambigüedad que implica).

tomena de anmale: Las relaciones de signicado entre palabras pueden inferirse a partirde las listas de términos que un grupo de sujetos enuncia de manera espontánea, ya que dos palabrasconsecutivas siempre suelen guardar algún vínculo semántico. El tamaño relativo de los nodos simboliza la frecuencia con la que aparecen las diferentes palabras en las listas dadas por los probandos.

Animales domésticos

Animales marinos

Aves

Insectos

Anfbios

Raros

Primates

Zoo

Osos

Gorilas

Cocodrilo

Pingüino

Pez

Macaco

Mono

Orangután

Chimpancé

Reptiles

Perro

Gato

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C O R T E S Í A d E L O S A U T O R E S ( e s q u e m a s d e r e d e s s i n t á c t i c a s ) ; d E : « T H E O N T

O G E N Y O F S C A L E - F R E E S Y N T A X N E T W O R K S : P H A S E T R A N S I T I O N S I N E A R L

Y

L A N G U A G E A C Q U I S I T I O N » ,

B .

C O R O M I N A S M U R T R A ,

S .

V A L V E R d E Y R . S

O L É E N A D V A N C E S I N C o M P L E X S Y S T E M S 1 2 ,

P Á G .

3 7 1 , 2 0 0 9 ( a ,

b , c )

pocos ejemplos hacia un conjunto de reglas generales se cono-ce como problema lógico de la adquisición del lenguaje: ¿cómoes posible lograr un conocimiento tan sistemático, renado y

complejo a partir de un estímulo comparativamente pobre, par-cial e incluso repleto de contradicciones?

Resulta muy signicativo que el desarrollo de la sintaxis ten-ga lugar de forma explosiva. Durante la adquisición de la len-gua materna, el niño atraviesa una primera etapa en la que solo

emplea palabras aisladas. Después, otra en la que ya usa parejasde vocablos. Sin embargo, no existe una «fase de las tres pala-

bras». Al superar la etapa de las dos palabras, la sintaxis infan-til ya contiene gran parte de la complejidad de la sintaxis adulta.Podemos decir que en el proceso de adquisición de la sintaxis seproduce un salto «de dos a innito», ya que las reglas generati-

vas del lenguaje adulto son tales que permiten formular oracio-nes de tamaño ilimitado.

El proceso de adquisición del idioma y sus transiciones handado pie a algunas de las mayores y más acaloradas controver-sias. ¿Depende la adquisición del lenguaje de un sistema cog-nitivo preparado para que esta tenga lugar? ¿O, como plantea

Noam Chomsky, existe un «órgano del lenguaje» que posibili-ta ese salto de lo fragmentado a lo general? El problema de lapobreza de estímulo sugiere la existencia de un componenteinnato, que los lingüistas han dado en llamar Gramática Uni-

versal. Esta guiaría al individuo durante la adquisición del idio-ma, restringiendo el conjunto de lenguas naturales posibles y proporcionándole los elementos de análisis básicos.

Pero la pregunta relevante no concierne a la legitimidad de

tal componente (resulta obvio que el ser humano posee una do-tación cognitiva que le permite desarrollar un lenguaje comple-

jo, mientras que un gato no), sino a su contenido y estructura.Una cuestión muy debatida plantea si la Gramática Universalconsta de elementos inherentemente lingüísticos o si, en su lu-gar, se compone de principios más generales. Dado que la sin-taxis corresponde a un sistema combinatorio basado en reglas,parece que para afrontar el problema de su adquisición debería-mos considerar, al menos en lo esencial, dicha naturaleza. Portanto, en lugar de estudiar el número de palabras aprendidas alo largo del tiempo, tal vez convendría explorar la manera en queestas se relacionan entre sí a medida que el niño las aprende.

r E D E s y A D Q U i s i c i ó N D E L L E N G UA J E

Emergencia de la sintaxisHacia los dos años de edad, los niños pasan de una fase conocida como etapa de las dos palabras (en la que solo combinan pares de

vocablos de manera primitiva) a otra en la que ya pueden construir frases completas. Sin embargo, no existe una «etapa de las tres

palabras». ¿Cómo se produce esa transición?

Antes de la tran-sición, la red de aso-ciaciones sintácticaspresenta una estruc-tura arborescente

( a y b). La mayoría de las palabras estándesconectadas o serelacionan solo porparejas.

pon

eso

allí

es

lo

unde

esto

ir

eso

derecha

cocheallí

sube ir

un

de

lejos

fuera espejo

camióncasasobre

empuja

más

cerca

nuevo

toma

foto

uno

otro

ratón

dedo

caminar

manos

avión

atrás

abajolado

sienta

máquina

rueda

de

esto

enciende grande

tira

noaquí

nuncapara

aquí enseña

junto

come

pon

mira

sobre

giratoma

necesita

encuentra

haz

fuera

en

25 meses 26 meses 28 meses

a b c

Poco después de losdos años, la red sintác-

tica experimenta una pro-funda transformación y seconvierte en una red librede escala (c). Abundan los vínculos, aparecen varios

superconectores ( nodos amarillos) y el niño ya

puede producir frases com-

pletas y bien organizadas.

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C O R T E S Í A d E L U C S T E E L S ; L A B O R A T O R I O S S O N Y ,

P A R Í S

población de «agentes» capaces de intercambiar y procesar pa-labras desarrollan algunas propiedades características del len-guaje. Algunos de los modelos de Kirby muestran que ciertasreglas de ordenación de palabras surgen —se «descubren»—de manera espontánea como resultado de la evolución. Kirby y otros investigadores, como Terrence Deacon, sospechan que ellenguaje ha evolucionado para sobrevivir en un ambiente de-nido por la naturaleza del cerebro humano. En estos mode-los, se considera al lenguaje como un virus que infecta la men-te del niño y que, por tanto, actuaría como una entidad simbió-tica: los humanos necesitaríamos el lenguaje para prosperar oincluso para sobrevivir, mientras que el lenguaje dependería denosotros para reproducirse. Aunque esta hipótesis resulta muy

atractiva, nos dice poco sobre el problema de fondo: qué proce-sos rigen la evolución del lenguaje.¿Descubriremos alguna vez el origen del lenguaje huma-

no? ¿Constituye su estructura la única solución al problemade la comunicación compleja o tan solo una de muchas posi-

bles? Podría argumentarse que esta pregunta carece de senti-do. Dado que el lenguaje no deja fósiles, jamás podremos re-construir el camino que ha seguido a lo largo de millones deaños. Sin embargo, dos enfoques novedosos podrían ayudar aresolver la cuestión.

El primero se basa en la existencia de ciertas pautas univer-sales en la evolución hacia la complejidad. Aunque las lenguasdel mundo exhiben diferencias importantes en su léxico y reglasgramaticales, la presencia de patrones de organización generales

(como la ley de Zipf o la emergencia de redes de mundo pequeño y libres de escala) sugieren que el lenguaje humano constituyeuna solución única al problema de la comunicación segura peroa la vez exible. De ser así, podríamos denir, al menos a grandes

rasgos, el camino seguido por la evolución hasta hoy.La segunda posibilidad consiste en hacer evolucionar formas

de lenguaje en sistemas robóticos. En este contexto, el empleode agentes articiales añade una dimensión especialmente in -teresante al debate. En lugar de construir modelos del lengua-

je humano, quienes investigan en este campo emplean robotsequipados con sensores y un «cerebro» muy simple, como unared neural [véase «¿Dónde están los robots parlantes?», porJ. K. Hartshorne; M n.o 57, 2012]. Una versiónestándar de este tipo de sistemas nos la proporcionan los ex-perimentos de Luc Steels, experto en inteligencia articial de

los Laboratorios de Ciencias de la Computación Sony de Pa-rís y del Instituto de Biología Evolutiva de Barcelona. Steelsempleó dos sistemas robóticos sencillos, equipados de visión

y facultados para observar un conjunto de objetos y asignar-les nombres. Estas «cabezas parlantes», como se llamó al pri-mer experimento, podían comunicarse entre sí e intercambiarinformación sobre los objetos del entorno y sus propiedades.

Steels intentaba con ello recrear los (posibles) primeros pa-sos del lenguaje. Sus robots debían segmentar la informaciónrelativa a cada objeto, como su color o localización en el espa-cio, y elegir un nombre para denominarlos. Los términos em-pleados eran palabras inventadas, como bozopite o malewina,

por lo que durante el proceso de comunicación cada robot in-tentaba deducir a qué objeto o atributo hacía referencia su com-pañero. De tanto en tanto, de este intercambio de informaciónsurgía el acuerdo y ambas máquinas comenzaban a emplear elmismo término. Al nal, los robots generaban un gran número

de palabras para indicar orientaciones espaciales (arriba, abajo, etcétera) y otros atributos, como color o tamaño. Un resul-

tado de este tipo de experimentos «evolutivos» es la apariciónde categorías de signicado. En otros estudios con robots más

avanzados se observó también la emergencia de una gramáticarudimentaria como respuesta a situaciones ambiguas.

Un aspecto importante de tales trabajos consiste en descubrir la importancia de la interacción física del robot con el me-dio externo y la percepción que el autómata tiene de sí mismo

y de los demás dentro del espacio. ¿Qué tipo de lenguajes apa-recerán cuando se empleen robots más complejos? ¿Surgirá unoparecido al nuestro —lo que apuntaría a la existencia de leyesuniversales— o asistiremos a la creación de una forma comple-tamente nueva de lenguaje?

P A R A S A B E R M Á S

El lenguaje humano. Colección Temas de Investigación y Ciencia n.o 5, 1996.Redes complejas. Ricard V. Solé. Tusquets, Barcelona 2009.The ontogeny of scale-free syntax networks: Phase transitions in early language acqui-sition. Bernat Corominas-Murtra, Sergi Valverde y Ricard V. Solé en Advances in Com plex Sys-tems, vol. 12, págs. 371-392, 2009.Language networks: Their structure, function and evolution. Ricard V. Solé, Bernat Coro-minas-Murtra, Sergi Valverde y Luc Steels en Complexity , vol. 15, págs. 20-26, 2009.Diversity, competition, extinction: The ecophysics of language change. Ricard V. Solé,Bernat Corominas-Murtra y Jordi Fortuny en Journal of the Royal Soci ety Inter face, vol. 7,págs. 1647-1664, 2 010.Emergence of Zipf’s law in the evolution of communication. Bernat Corominas-Murtra, Jordi Fortuny y Rica rd V. Solé en Physical Review E , vol. 83, art. 036115, 2011. Adiós al principio modular del len guaje. I. B. Schlesewsky y M. Schlesewsky en Mente y cerebro n.o 53, 2012.

« Bozopite, pásame la malewina»: El lenguaje puede evolucio-

nar en sistemas robóticos. Los autómatas del investigador Luc

Steels ( fotografía) aprenden del entorno e inventan palabras para

referirse a los objetos. Mediante procesos de ensayo y error, un

grupo de robots puede desarrollar un léxico común y una gra-

mática simple.

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H I S T O R I A D E L A C I E N C I A

El arte de editar

a LeibnizQuien tal vez fuera el último sabio universal apenas publicó nada en vida. Tres siglos después de su muerte, gran parte de la obra

de Leibniz aún debe ver la luz

«S

L, se sentirá tentado de arrojar los libros para ir después a morir, en silencio,

a algún oscuro y oculto rincón del mundo». Tales palabras dedicaba el enci-clopedista Denis Diderot al historiador, teólogo y lósofo alemán Gottfried

Wilhelm Leibniz. Cuando este doctor en derecho, natal de Leipzig e hijo de

profesor universitario, falleció en Hanóver en 1716, su patrono, el duque de la ciudad, apenas

reaccionó. Habría de ser otro francés, Bernard Le Bovier de Fontenelle, secretario vitalicio de

la Academia de las Ciencias gala, quien reivindicase la obra del genio y compusiese en su ho-nor una brillante necrológica.

Gottfried Wilhelm Leibniz es considerado el últi-mo sabio universal de la historia de la humanidad.Sus contribuciones abarcaron todas las ramas delsaber, desde el cálculo diferencial hasta la lógica,la teología, la lología o el derecho.

Leibniz fue también un prolíco inventor. Ideóla notación binaria que hoy emplean los ordena-dores, concibió un anemómetro, planos para unsubmarino o los rodillos dentados escalonados paraconstruir una calculadora mecánica.

Sin e mbargo, el pensador apenas publicó en vidauna parte ínma de su obra. Trescientos años des-pués de su muerte, solo una fracción de sus milesde escritos ha visto la luz. Los investigadores espe-ran completar este trabajo en las próximas décadas.


Eberhard Knobloch

Eberhard Knobloch estudió matemáticas, flología clásica e historia delas ciencias exactas y de la técnica en la Universidad Libre de Berlín y enla Universidad Técnica de Berlín. Entre 1976 y 2008 dirigió los trabajos

de edición de la obra matemática de Leibniz. Desde 2001 dirige la ediciónde los escritos sobre ciencias naturales, medicina y técnica.

No es de extrañar que, en 1758, más de cuarenta años des-pués de la muerte de Leibniz y un año después de la de Fonte-nelle, Diderot sostuviese lo siguiente: «Tal vez ningún hombre

haya leído, estudiado, meditado ni escrito jamás tanto como

Leibniz. Resulta asombroso que Alemania, a quien este hombre ha honrado tanto como Platón, Aristóteles y Arquímedes

juntos a Grecia, aún no haya recopilado todas las palabras que

brotaron de su pluma». Sin duda, si en Alemania existiese unpanteón como el que se alza en París con el lema «A los gran-des hombres — La patria agradecida», los restos de Leibniz

descansarían hoy en él. En su defecto, el homenaje se limita

a depositar cada 14 de noviembre, el aniversario de su muer-te, una corona de ores junto a su tumba, en la iglesia de San

Juan de Hanóver.

S A L V O I N D I C A C I Ó N C O N T R A R I A ,

T O D A S L A S I M Á G E N E S D E E S T E A R T Í C U

L O P R O C E D E N D E L A B I B L I O T E C A

G O T T F R I E D W I L H E L M L E I B N I Z – B I B L I O T E C A D E L E S T A D O D E B A J A S A J O N I A – H A N Ó V E R

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Leibniz no se recataba en escribir incluso en los últimos márgenes de un pliego. En aquella época, el papel era caro. Por desgracia,

rara vez databa sus escritos. En la parte inerior de este acsímil se encuentra el cálculo del valor actualizado de una suma de

dinero, realizado por Leibniz hacia 1683 (acsímil del manuscrito LH II,5,1 hoja 16v).

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carse con exclusividad a la tarea. Los demás (lósofos como Willy

Kabitz, Erich Hochstetter, Liselotte Richter, Helfried Hartmann

y Dietrich Mahnke; germanistas como Waldemar von Olshausen

y Kurt Müller; archiveros como Kurt Dülfer; historiadoras de

la ciencia como Anneliese Maier, y matemáticos como ConradMüller) colaboraban como voluntarios, a menudo desde fuera de

Berlín y provistos tan solo de un contrato de servicios.

En 1923 apareció por n el primer volumen (I,1). Sin embar-

go, desde entonces y hasta el comienzo de la Segunda GuerraMundial solo fueron presentados otros seis (I,1; I,2; I,3; II,1; IV,1

y VI,1). En particular, aún no había aparecido ningún volumen

de la serie sobre matemática, ciencia y técnica: una situación

que se prolongaría durante mucho tiempo.

Más tarde no solo la Segunda Guerra Mundial ejerció conse-cuencias devastadoras, sino que también el destino parecía cons-pirar contra el proyecto. El lósofo y coeditor Dietrich Mahn-

ke, responsable de la serie III de correspondencia, falleció en

un accidente de tráco en 1939, dejando tras de sí un manus-crito que apenas contenía un 40 por ciento del primer volu-men (III,1). Su trabajo fue retomado más tarde por el historia-dor de la matemática Joseph Ehrenfried Hofmann. No obstan-te, este sufrió una desgracia similar en 1973, cuando ya casi lo

tenía concluido. El volumen apareció nalmente en 1976, tres

años después de su muerte.

LEIBNIZ EN LA ÉPOCA NAZI

Entre 1938 y 1939, la Academia Prusiana de las Ciencias fue reor-ganizada según las directrices de Adolf Hitler. En contra de la

voluntad de la mayoría, el ministro de Ciencia, Bernhard Rust,

nombró presidente al matemático Theodor Vahlen, jefe regio -nal del partido en Pomerania. Junto con Vahlen, también for-maba parte de la presidencia cuatripartita el intransigente ma-

Cálculo dierencial e integralEl lósofo y matemático René Descartes

había escrito en su Geometría de 1637 quela relación entre las líneas rectas y las cur -

vas no podría nunca ser conocida por el

ser humano. En 1675, con la invención del

cálculo diferencial e integral, Leibniz refutó

la armación cartesiana. Su proyecto con-

sistía en recticar las curvas; es decir, en

concebirlas como polígonos de innitos

lados innitamente pequeños.

Para llevar a buen puerto este princi-

pio, Leibniz hubo de denir con precisión

el concepto de innitésimo. En contra de

todas las armaciones imperantes de la

época, Leibniz logró su propósito. En un

primer momento consideró denir una can-

tidad innitamente pequeña como aque-

lla «menor que cualquier magnitud arbi-

trariamente especicable». Ignorante de

la propuesta de Leibniz, ochenta años más

tarde Leonhard Euler formuló la misma pro-

puesta. Sin embargo, como ambos mate-

máticos acabarían por reconocer, una can-

tidad tal solo puede ser nula.

Así, en 1673 Leibniz denió los núme-

ros innitesimales como aquellos «meno-

res que una cantidad arbitraria dada». Esta

caracterización no otorga al concepto deinnitésimo ningún valor determinado, sino

que se basa de manera implícita en una

estimación: dado un número real positivo

arbitrario, entonces la magnitud innitesi-

mal (variable) puede tomar un valor menor

que dicho número real. La sutil diferencia

semántica entre especicable y dado resulta

aquí decisiva.

La matemática moderna ha tradu-

cido esa conceptuación leibniziana en un

método de evaluación explícito. En la pulcra

y rigurosa presentación de los tratados de

análisis contemporáneos, la cual se remite

al berlinés Karl Weierstrass (1815-1897),

las magnitudes innitesimales de Leibniz

sobreviven en las expresiones diferenciales,

como dx y dt. La única diferencia reside en

que estos deben interpretarse con arreglo a

la formulación moderna de la matemática.

Entre 1675 y 1676, las investigaciones de

Leibniz versaron asimismo sobre los fun-

damentos de la geometría infinitesimal.

Aunque concebida muy poco después de

la invención del cálculo innitesimal y sus

correspondientes símbolos, los trabajos deLeibniz no fueron publicados hasta 1993. Su

alcance queda patente en el hecho de que,

a través de ellos, Leibniz quiso convertirse

en miembro de la Academia de las Ciencias

francesa. Incluso sin disponer del moderno

concepto de límite, el sabio demostró con

métodos de estimación arquimedianos

que la supercie encerrada por una curva

podía calcularse con exactitud si a tal efecto

esta se aproximaba de la manera adecuada

mediante un polígono. Con ello, anticipaba

el concepto de integral introducido por

Bernhard Riemann del siglo xix.

En el mismo escrito, Leibniz demostraba

por primera vez el criterio de convergen-

cia para series alternadas que hoy lleva

su nombre. En 1673 había encontrado la

«serie alternada circular» o, como él la de-

nominó, «cuadratura aritmética del círcu-

lo», debido a que en ella solo aparecían

números racionales:

π/4 = 1 – 1/3 + 1/5 – 1/7 + 1/9 – ·· ·

Los volúmenes 3, 4 y 5 de la serie VII de

sus obras, ya publicados, dejan constancia

de su cálculo original de 1675, el cual cuenta

hoy con múltiples aplicaciones cientícas ytécnicas. Si esas obras hubiesen aparecido

cuando el matemático aún vivía, la agria

disputa con Isaac Newton sobre la auto-

ría del cálculo innitesimal jamás se habría

producido.

e 1675, Leibniz utilizó por primera vez el signo quehoy empleamos para denotar las integrales ( abajo).Este deriva de la inicial de la palabra suma.

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reclutar a otros colaboradores se vieron abocados al fracaso.

Tampoco tuvieron éxito los esfuerzos para emplear de nuevo a

Hof mann como editor. En 1956, en la Universidad de Münster

se creó un centro de investigación sobre Leibniz. La edición de

su obra, hasta entonces centralizada en Berlín, comenzó a re-partirse entre varios centros de trabajo.

La situación política que se vivía en los cuatro sectores de

Berlín ocasionó otros problemas. Kurt Müller vivía en Berlín oc-

cidental, pero el edicio de la academia en el que se encontrabala sede de los trabajos de edición se ubicaba en el sector soviéti -co. El calicativo prusiano fue proscrito, por lo que la academia

fue rebautizada con el nombre de Academia Alemana de Cien-cias. Hasta la construcción del muro, en 1961, aparecieron bajo

la dirección de Müller tres volúmenes de la serie I, con la corres-pondencia política e histórica. A diferencia de los textos publi-cados antes de la guerra, ahora comenzó a incluirse en ellos una

reseña sobre la gestación de cada uno. Aunque esta práctica no

implicaba grandes consecuencias para las cartas, desempeñó unpapel esencial en el caso de los escritos, pues en ellos Leibniz ha-

bía llegado al texto denitivo solo después de laboriosas tachadu- ras, añadidos y reemplazos. A n de dar cuenta del proceso, los

redactores se inspiraron en el excelente trabajo de la editorialHölderlin, de Stuttgart. Su técnica con el aparato crítico permi-tía reproducir de una manera sistemática y visible el curso de los

pensamientos que Leibniz había dejado por escrito.

La construcción del muro y la división de Berlín obligaron

a reorganizar el trabajo editorial. En 1962 se estableció en Ha-nóver, en la Biblioteca de Baja Sajonia (hoy Biblioteca Gottfried

Wilhelm Leibniz), un nuevo centro de trabajo, el Archivo Leib-niz. En lo sucesivo, las series se repartieron entre las tres sedes

del proyecto. En Berlín (en la otra vez reconvertida Academia

de las Ciencias de la República Democrática Alemana) perma-neció la serie IV de escritos políticos. Hasta el nal de la RDA

aparecieron allí otros dos volúmenes. El centro de trabajo de

Münster asumió, además de las dos series losócas, las dos so-

bre ciencia y matemáticas (III y IV), sin que ello tuviera al prin-cipio consecuencias tangibles. Por último, el Archivo Leibniz

de Hanóver atendió la correspondencia restante. La edición de

los escritos históricos y lológicos (serie V) nunca ha sido em-prendida hasta hoy.

En 1976, tres años después de la muerte de Hofmann, no solo

apareció el primer volumen de la serie sobre matemática, cien-cia y técnica. Sucedió algo más: en representación del estado de

Baja Sajonia, el director del centro de Münster, Heinrich Sche-pers (hoy en día, el más veterano de los editores), me encargó

la elaboración de los primeros cuatro volúmenes de la serie VII

de escritos matemáticos. Por aquella época trabajaba como ma-temático e historiador de la ciencia en la Universidad Técnica

de Berlín. Puede que mi elección se debiese al tema de mi tesis

doctoral (la combinatoria en Leibniz) y al hecho de haber publi-cado varios volúmenes con algunos de sus trabajos póstumos.

LEIBNIZ EN EL SIGLO XXI

En Hanóver, donde más tarde se elaboraron las series III y VII,

me apoyó desde 1976 un nuevo colaborador, Walter S. Contro, ex-perto en historia de la matemática. Ambos tuvimos que empezar

desde cero con la planicación y transcripción de estas series.

El criterio de ordenación cronológica, vigente hasta entonces,

solo se pudo seguir aplicando en combinación con un método deagrupación temática. Por desgracia, alrededor del 80 por ciento

de los manuscritos carecen de fecha. Además, durante la estan-cia de Leibniz en París (1672-1676), solo la producción matemá-

El mejorde los mundos posibles

Leibniz concebía el mundo como obra de Dios. Como tal,

debería corresponder al mejor los mundos posibles, ya que de

otro modo contradiría la per fección del Creador. Pero ¿cómo

explicar entonces la presencia de mal? Este problema, capi -tal de la losofía de la religión, fue planteado en la Antigüe -

dad por Epicuro. Leibniz lo resolvió echando mano de la ética y

de la teoría de la libertad. Acuñó el concepto de teodicea, en sí

mismo coherente aunque malinterpretado por Voltaire, quien

lo satirizó en su Cándido.

La ética racional de Leibniz presupone que el individuo puede

decidir con libertad entre dos acciones. La libertad humana con-

siste así en una conducta racional. Para ello debe conocerse el

bien, el cual se deseará necesariamente. Así, a medida que mejo-

ren las capacidades cognitivas del ser humano, mayor grado de

moralidad revestirá su conducta. Sobre este fundamento racio -

nal descansa el «optimismo leibniziano». En su Teodicea, el ló-

sofo subrayó el hecho de que el mejor de todos los mundos posi-

bles admite también lo malo (lo «no bueno») y, por ello, no tiene

por qué ser estrictamente bueno en todos sus posibles aspectos.

Los males no deben considerarse solo como meras deciencias,

sino también como una posibilidad de imperfección en el mundo

de los espíritus o mónadas. En un sentido moral, la perfección

del mundo implica, precisamente, dicha posibilidad.

e xt v, Leibniz intentó entender «la bondadde Dios», omnipotente y benevolente para con todos, pero que, sin embargo,permite la existencia de mal en el mundo.

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tica de medio año ascendía a un imponente volumen de 800 a

900 páginas. En contadas ocasiones pueden datarse los docu -mentos (por ejemplo, a partir de las marcas de agua del papel),

por lo que con frecuencia debemos conformarnos con amplios

márgenes temporales. El primer volumen de la serie VII apare-ció en 1990, el año de la reunicación. Desde entonces, gracias

la inclusión en nuestro equipo de otros colaboradores, la serie

VII se ha engrosado con cinco volúmenes: una sexta parte de

los apuntes matemáticos de Leibniz.El 2001, bajo mi supervisión, la Academia de las Ciencias de

Berlín-Brandeburgo fundó un nuevo centro de trabajo que asu-mió la elaboración de la serie VIII de escritos sobre ciencias na-turales, medicina y técnica, dirigida por el físico y lósofo Hart-mut Hecht. El primer volumen apareció en 2009. Este corres-ponde al tomo número 49 de una obra que, en la medida en que

podemos estimarla, superará algún día los cien libros.

Internet permite en la actualidad explorar nuevos caminos

en la edición. La página www.leibniz-edition.de, de la Sociedad

Alemana Gottfried Wilhelm Leibniz, proporciona información

actualizada sobre los últimos volúmenes aparecidos, los centros

de trabajo de ambas academias, así como instrumentos de ayu-

da en la edición académica. Los textos en proceso de elabora-ción siempre se publican en la Red en forma de archivos PDF

antes de la publicación impresa, lo que los pone al alcance de

todos los interesados. A n de establecer una colaboración internacional futura

con cientícos franceses y rusos, en la serie VIII nos hemos vis-to obligados a explorar nuevos caminos. Todos los manuscritos

pendientes de publicación han sido digitalizados y puestos en

línea con tres grados diferentes de resolución. Los 45.000 ar-chivos escaneados se encuentran disponibles en ritter.bbaw.

de; en estos momentos, los usan sobre todos dos colaboradores

voluntarios en París y Moscú. También ofrecen un buen apoyo

al centro de trabajo en Berlín, ya que los valiosos manuscritos

originales no pueden ser enviados desde Hanóver. A diferen-

cia de las fotocopias, los documentos escaneados ofrecen todotipo de posibilidades de tratamiento de imágenes, lo que faci-

lita la tarea de descifrar los manuscritos. Además, este proce-dimiento ayuda a conservarlos. Solo en raras ocasiones surge

la necesidad de examinar un original.Por vez primera, del volumen de la serie VIII aparecido en

2009 existe, además de la versión impresa, una edición elec-trónica en Internet. Esta se benecia de todas las posibilida -des técnicas que ofrece este medio: las ilustraciones están ani -madas, las líneas se corresponden con el original, la aparición

del texto se completa con variantes en colores diversos, las re -

ferencias de contenido pueden ser vericadas gracias a una co-nexión con la Biblioteca Herzog August en Wolfenbüttel y, tal

vez lo principal, el diseño del texto puede controlarse al cote- jarlo directamente con el escaneado. Esta edición electrónicase encuentra en leibnizviii.bbaw.de. La viabilidad de mantener

esta doble versión en futuros volúmenes dependerá de las po-sibilidades nancieras y de personal del centro.

Aún aguarda al editor más de la mitad del trabajo. Con todo,el historiador de la ciencia muniqués Menso Folkerts dictami-nó en 2008 que la edición Leibniz se encontraba en el buen ca-mino. Proyectos a largo plazo como este solo son posibles bajo

el amparo de las academias cientícas. Difícilmente serían via- bles mediante programas universitarios de investigación, con-cebidos a menudo a corto plazo.

© Spektrum der Wissenschaft

Leibniz en españolDesde hace más de veinte años existe en España la Socie-

dad Española Leibniz para Estudios del Barroco y la Ilustración,

con sede en el Instituto de Filosofía del CSIC, en Madrid, y que

agrupa a un gran número de estudiosos procedentes de España

y Latinoamérica (www.leibnizsociedad.org). Dicha sociedad pro-

mueve congresos y reuniones cientícas e impulsa iniciativas

editoriales, como el Leibniz companion.

Su proyecto más ambicioso es Leibniz en Español (www.leib-niz.es), cuyo centro de coordinación se encuentra en la Univer -

sidad de Granada. Esta iniciativa ha puesto en marcha una edi -

ción en castellano de veinte volúmenes (cinco aparecidos hasta

la fecha) con lo más signicativo de la obra y correspondencia

de Leibniz —incluida una gran cantidad de textos latinos que

jamás habían sido traducidos a ninguna lengua moderna— bajo

el título Obras losócas y cientícas de G. W. Leibniz (Comares,

Granada, 2007 y ss.). También patrocina la colección de mono -

grafías especializadas Nova Leibniz .

— Juan Arana

Departamento de losofía y lógica y losofía de la ciencia

Universidad de Sevilla

P A R A S A B E R M Á S

i ft stfg Gt (l t ): z z mth‑ lh mthtk. E. Knobloch en Wissenschaft und Weltgestaltung, págs. 211- 229. Dirigido por K . Nowak y H. Poser. Olms, Hildeshei m, 1999.z Ghht stt ak‑ag v Gttf Wh l. H. Schepers en Wissenschaft und Weltgestaltung, págs. 291-298. Olms, Hildesheim, 1999.lgtvh ak: d Ghht l‑et wh K‑h gtt dth. H. Poser en Die Preussische Akademie der Wissenschaften

zu Berlin 19 14-1945, págs. 375-389. Dirigido por W. Fischer. Berlín, 2000.d l‑et wh Whft ptk. M. Folkerts en Kosmos und Zahl,

págs. 23-45. Dirigido por H. Hecht et al. Stuttgart, 2008.

Monadología ¿Cómo armonizar los conceptos de cuerpo y alma? Esta pre-

gunta, clave en la historia de la losofía, ha encontrado las más

diversas respuestas desde la Antigüedad hasta nuestros días. La

monadología constituye la solución propuesta por Leibniz y, al

mismo tiempo, su teoría más conocida.

Como teoría sustancial monista, la monadología se dirigía

contra la teoría homóloga de Descartes y su concepción dua -

lista de pensamiento y extensión. Leibniz caracteriza lo inmate-

rial de cada ser viviente como sustancia simple, mónada o centro

de fuerza, a la que siempre está subordinado un cuerpo mate -

rial. La exacta correspondencia entre la mónada y su cuerpo ha

sido arreglada por Dios desde la creación del mundo mediante

una armonía preestablecida. Esta solución muestra de nuevo la

inseparable unión entre teología y losofía en el pensamiento de

Leibniz. Por tanto, según Leibniz existen dos mundos: el inteli -

gible, de las sustancias, y el visible, de los cuerpos. La armonía

entre ambos quedó ilustrada en su metáfora del relojero. Dos

relojes pueden funcionar sincronizados si el maestro relojero

(Dios, en este caso) los ha puesto en hora al principio. El mundode las mónadas, que aspira a la perfección, está regulado por

los nes; el mundo corpóreo, por la causalidad.

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b e t t m a n n / c o r b i s

gía abordan diversos aspectos de la triboelectricidad. No obs-tante, pocos cientícos se han dedicado a estudiarla a un ni-

vel fundamental.

Hoy sabemos que el intercambio de carga entre dos metales

se debe a una transferencia de electrones. Sin embargo, cuando

al menos uno de los materiales es un aislante, no existe ningún

mecanismo general que dé cuenta de la naturaleza de los portado-res de carga. Algunas teorías atribuyen el fenómeno al intercam-

bio de electrones; otras, a la transferencia de iones. Los primeros

son partículas subatómicas dotadas de carga negativa, cuyo ujo

en el seno de un metal conductor genera una corriente eléctrica.

Un ion, en cambio, puede ser un átomo, una molécula o un frag-mento de polímero. Si cuenta con más protones que electrones

—lo que le conere una carga total positiva—, recibe el nombre

de catión. En caso contrario, se denomina anión.

Con arreglo a las condiciones experimentales, varios estu -dios han corroborado la transferencia de electrones y de iones.

Pero los datos al respecto se muestran limitados y, a menudo,

contradictorios. Algunas investigaciones recientes han demos-trado que la acumulación de carga puede obedecer asimismo a

una transferencia de cantidades diminutas de material. Sin embargo, solo hace poco ha comenzado a surgir una interpretación

del proceso a nivel molecular. Los expertos tienen cada vez más

claro que varios mecanismos pueden intervenir de manera si-multánea; pero, en líneas generales, se desconoce cómo depen-de el fenómeno de la naturaleza de los materiales y de las con -diciones experimentales.

No deja de resultar curioso que, cuando el intercambio de

cargas tiene lugar entre aislantes, el origen mismo del fenó-meno se comprenda aún menos que la manera en que este tie-ne lugar. La complejidad inherente al proceso se admite desde

hace tiempo: ¿cómo puede un material que no conduce la elec-tricidad adquirir carga eléctrica? Al respecto, debemos respon-der tres preguntas. ¿Son las especies responsables del intercam-

bio de carga electrones o iones? ¿Qué fuerza motriz provoca su

transferencia? ¿Cuándo se detiene el proceso? Aunque el problema se ha abordado casi siempre desde el punto de vista de

la física, los mecanismos responsables del intercambio de car-ga no han comenzado a entenderse bien hasta la aplicación de

varios conceptos químicos.

Una razón que explica el lento progreso en nuestra compren-sión del fenómeno la hallamos en la falta de incentivos. La ma-

yoría de las investigaciones sobre triboelectricidad persiguen

resolver problemas de orden práctico, los cuales no suelen exi-

Una descarga estática pudo haber provocado el espectacular incendio del dirigible Hindenburg , acontecido en Nueva Jersey el 6 de

mayo de 1937. Pero la electricidad estática no siempre es peligrosa. Gracias a ella uncionan las otocopiadoras y las impresoras láser.

A pesar de ello, los pormenores del proceso de carga triboeléctrica continúan siendo objeto de una candente investigación.

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D E : H .

T .

B a y T E k i n E T a l .

E n S c i e n c e ,

v o l .

3 3 3 ,

p á g .

3 0 8 - 3 1 2 ; r E p r o D u

c i D o c o n p E r m i S o D E l a a a a c

se disociarían y los iones hidróxido resultantes mostrarían una

adsorción preferencial en una de las supercies. Su hipótesis con-cordaba con el resultado de algunos experimentos electrociné-ticos. Sin embargo, en 2011 el grupo de Bartosz Grzybowski, de

la Universidad Noroccidental de EE.UU., demostró que el inter-cambio de carga podía tener lugar entre polímeros no iónicos y

en ausencia total de agua. Ello revelaba la presencia de un nuevo mecanismo que diferiría por completo tanto de la hipótesis

del ion hidróxido como, en general, de las propuestas de trans-ferencia iónica. A pesar de ello, este resultado no invalida la hi-pótesis de McCarty y Whitesides en aquellos casos en los que el

fenómeno ocurre en presencia de agua; un caso en el que quizá

concurran varios mecanismos a la vez.

TRANSFERENCIA DE MATERIAL

En los últimos años se han referido grandes avances en lo que

respecta a los mecanismos de transferencia de carga entre polí-meros, un campo que está experimentando enormes progresos

gracias al análisis de supercies (eléctrico, químico y electro-químico). En todos los casos, el proceso obedece a la aplicación

de una fuerza mecánica de magnitud considerable, ya se trate

de presión, frotamiento o cizalladura.Se sabe desde hace tiempo que el contacto entre un políme-ro y otro material puede provocar la transferencia de peque -ños fragmentos del primero hacia la supercie del segundo. En

2011, a partir de estudios basados en microscopía de fuerza Kel- vin (un análisis de alta resolución de las propiedades eléctricas

de una supercie), Grzybowski y su equipo demostraron que,

al presionar mutuamente dos polímeros y luego separarlos, esa

transferencia de material podía verse acompañada de un inter-cambio de cargas. Los investigadores hallaron que, si bien cada

supercie acababa dotada de una carga eléctrica neta, a escala

nanoscópica cada una de ellas desplegaba un mosaico aleato-rio de regiones positivas y negativas. Este fenómeno causó una

gran sorpresa, ya que durante siglos se había supuesto que, en

la carga por contacto, cada supercie adquiría una carga uni-forme. El resultado implicaba, además, que el número de car-gas intercambiadas era mucho mayor de lo que se pensaba: el

fenómeno no afectaría a uno de cada 10.000 grupos supercia-les, sino más bien a uno de cada 100.

Diversos experimentos de espectroscopía y análisis químico

de supercies revelaron la presencia de especies oxidadas, las

cuales serían responsables del proceso de carga. El hallazgo de

este mecanismo de transferencia de material supuso un avance

notable. No solo proporcionaba una alternativa a la transferen-cia de electrones o iones, sino que, por vez primera, daba cuen-ta de los pormenores del proceso. Al presionar dos polímeros

uno contra otro y separarlos, las supercies intercambian peque-ños grumos de material. Para que ello suceda, deben romperse

enlaces covalentes, lo cual provoca la formación de fragmentos

de polímero con radicales libres (átomos o moléculas con elec-trones desapareados y, por tanto, muy reactivos). Al reaccionar

con el oxígeno o el agua del ambiente, dichos radicales libres

darían lugar a las especies portadoras de carga.

En 2012, Fernando Galembeck y sus colaboradores, de la

Universidad de Campinas, en Brasil, llevaron el mecanismo

de transferencia de material un paso más lejos. Tras cizallar

conjuntamente teón y polietileno (es decir, tras presionarlos

y retorcerlos uno contra otro) observaron la existencia de re-giones macroscópicas cargadas análogas a las referidas por el

grupo de Grzybowski. Una vez extraídos de la supercie con

ayuda de disolventes, los materiales implicados fueron iden-

ticados como iones de polímeros. Los residuos de teón po-seían carga predominantemente negativa; los de polietileno,

positiva. Para explicarlo, los investigadores propusieron que el

aumento de temperatura en los puntos de contacto provocaría

la plasticación del material, su fusión, o ambas. Después, las

fuerzas de cizalla romperían las cadenas moleculares del polí-mero, lo que resultaría en la formación de fragmentos con ra-dicales libres. La transferencia de electrones desde los radica-

les de polietileno hacia los de teón, más electronegativos, losconvertiría en cierta clase de iones (de carga positiva y nega-tiva, respectivamente) conocidos con el nombre de anfílos.

Por último, los dominios macroscópicos se formarían debido

a una combinación de dos factores: por un lado, en una inter -faz y en un ambiente polar, se sabe que los anfílos tienden a

disponerse de manera ordenada; por otro, el teón y el polie -tileno resultan inmiscibles.

Una comparación de los trabajos de Galembeck y Grzybows-ki ilustra la compleja interacción entre las propiedades de los

polímeros y la naturaleza del contacto. La contribución de cada

uno de los factores identicados por Galembeck en el mecanis-mo de transferencia de material depende de las propiedades vis-

coelásticas, topográcas y químicas de cada polímero. Por ejem-plo, los enlaces químicos no se escinden con la misma facilidad

en el polidimetilsiloxano empleado por Grzybowski (un políme-ro cuya cadena principal se compone de átomos de silicio y oxí-geno) que en los polímeros usados por Galembeck, con cadena

principal de carbono. Por otro lado, en contactos ligeros y con

poco rozamiento se alcanzan temperaturas más bajas que en la

cizalladura, por lo que cabe esperar un menor grado de fusión

4 , 5

0

N a n ó

m e t r o

s

4 , 5

0N a n ó

m e t r o

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n ó m e t r o

s

1V

–1V

1V

–1V

1V

–1V

a

c

b

La microscopía de fuerza Kelvin muestra la transerencia de

ragmentos nanoscópicos de polímero entre dos supercies. Antes

del contacto (a), el material se muestra suave. Tras interaccionar

con un polímero de su misma composición (b) o con uno dierente

(c), aparecen patrones que refejan la transerencia de material.

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s i g m a X i

o plasticación. Además, en el proceso inuyen otras propieda-des inherentes al polímero, como su temperatura de transición

vítrea (aquella en la que se produce un cambio en la uidez sin

modicaciones en la estructura molecular).

Sin embargo, la escisión de las cadenas en un polímero blan-do, como el polidimetilsiloxano, puede ocurrir también a tempe-raturas bajas y en contactos con poco rozamiento. Ello se debe

al entrecruzamiento que experimentan dichas cadenas en la in-

terfaz, lo que provoca su ruptura durante la separación. Ese en-trecruzamiento aumenta en los polímeros de silicio y oxígeno a

causa de la presencia de oligómeros (fragmentos de polímeros)

y oligómeros cíclicos (aquellos con estructura de anillo). Estas

sustancias existen en un equilibrio dinámico: sufren cambios

constantes debido a la continua apertura y cierre de los enlaces

entre el silicio y el oxígeno, pero carecen de carga neta. En el

mecanismo de transferencia de material, la fuerza que gobierna

la acumulación de carga aparece como consecuencia del aporte

de energía mecánica durante el contacto.

En fecha reciente también se ha avanzado en el estudio de

los contactos por frotamiento entre dos polímeros. En 2008,

Chonyang Liu y Allen Bard, de la Universidad de Texas en Aus-

tin, y, de manera independiente, Toribio Otero, de la Universi-dad Politécnica de Cartagena, postularon la existencia de un me-canismo de transferencia de electrones tras observar que, una

vez separadas las supercies, resultaba posible inducir en ellas

ciertas reacciones electroquímicas que solo podían ser causa-das por electrones. Sin embargo, dicha interpretación fue cues-tionada en 2011 por Silvia Piperno y sus colaboradores del Ins-tituto Cientíco Weizmann, en Israel, quienes propusieron un

mecanismo de transferencia de iones basado en un intercambio de material con especies polares. Nikolaus Knorr, del Labo-ratorio de Ciencia de Materiales Sony de Stuttgart, también ha

referido patrones de carga bipolar en otros contactos por frota-miento entre polímeros.

UNA RELACIÓN COMPLE JALa carga triboeléctrica se produce por el contacto entre dos su -percies. Sin embargo, el signicado exacto de cada uno de estos

términos con relación al proceso de carga no se encuentra bien

denido. Mi interés al respecto se ha centrado en dos preguntas:

la manera en que los mecanismos de generación de carga se re-lacionan con el grosor de las capas superciales de un polímero

(la «profundidad de penetración de carga») y cómo varía lo an-terior con el tipo de contacto. En la mayor parte de los estudios

realizados hasta ahora se ha ignorado el

hecho de que, por regla general, la com-posición y morfología de los polímeros

varían con la profundidad.

Se sabe que, cuando las láminas de

un polímero se fabrican a partir de una

disolución, los aditivos de baja energía

supercial migran hacia la supercie.

Durante mi época en Xerox utilicé este

fenómeno para investigar la profundi-dad de penetración de carga. Para ello,

se diseñaron varios polímeros cuya

composición en la zona más super-cial, determinada por espectroscopía

de fotoelectrones por rayos X, difería

de las composiciones conocidas en el

núcleo del material. Después, sobre pe-lículas de polímero inclinadas y jadas

a placas de aluminio, se hacían caer en cascada pequeñas boli-tas de 100 y 250 micrómetros, unas de metal puro y otras reves-tidas de polímero. Este método goza de probadas precisión y re-producibilidad para determinar la carga triboeléctrica. Cuando

las cuentas rebotaban sobre la supercie, el contacto era ligero

y muy breve, de unas 10 millonésimas de segundo. La sorpresa

llegó cuando se descubrió que, mientras que la carga de contacto

entre dos polímeros dependía de sus capas moleculares más ex-

ternas, en el caso de un metal y un polímero se relacionaba conlas capas más profundas de este último. La hipótesis fue que, en

el primer caso, la acumulación de carga tenía lugar por transfe-rencia de iones entre las supercies más externas, mientras que

en el segundo se debía a electrones que penetraban en el seno

del material por efecto túnel. Ello implicaba una relación entre

el mecanismo de generación de carga y la profundidad de pene-tración de esta. Esta hipótesis casa bien con el hecho de que, en

un polímero, los iones se adsorben en la supercie; en cambio,

se cree que los electrones penetran en ellas.

Más tarde, a la vista de los indicios sobre la existencia de un

nuevo mecanismo de transferencia de carga, propuse que los

mismos resultados podían interpretarse en términos de trans-

ferencia de material. El contacto de una película de polímerocon una supercie metálica dura arrancaría una capa más pro-funda que el contacto con otro polímero, más suave y blando.

Por tanto, los mecanismos de intercambio de electrones, iones

y material tal vez pudiesen ocurrir de manera simultánea, en

función de la naturaleza de los materiales y las condiciones de

contacto. En aquellos casos en los que intervienen un metal y

un aislante, la transferencia de electrones ha sido bien estable-cida bajo circunstancias diversas. Para el contacto entre dos ais-lantes, la pregunta es si la transferencia de material constituye

el mecanismo predominante o incluso el único.

Existen propuestas alternativas. Una de ellas introduce el

concepto de fuerza o energía umbral, por debajo de la cual el

intercambio de material resultaría insuciente para provo-

car una transferencia de carga. Otros modelos proponen uncontinuum de clases de contacto en el que tendría lugar una

transferencia simultánea de electrones, iones y material, con

un predominio de esta última cuando aumenta la fuerza o la

presión aplicada.

En este contexto resultan de interés los experimentos reali -zados en 1995 por Law y sus colaboradores, quienes mezclaron

partículas de tóner revestidas con una sal de cesio junto con por-tadores cubiertos de polímero. Los investigadores observaron

una dependencia lineal entre el inter-cambio de carga y el grado de transfe-rencia de cesio en función del tiempo

de mezclado, lo cual apoyaba con fuer-

V

Cuentas microscópicas

Jaula de Faraday

Electrómetro

Películade polímero

Sustratometálico

Para estudiar la manera en que la

composición vertical de un polímero

aecta al proceso de acumulación de

carga, sobre una placa metálica recu-

bierta por una película de polímero se

dejan caer cuentas microscópicas de

metal o revestidas de polímero. Los ob-

jetos metálicos aectan en mayor medi-

da a las capas proundas del polímero;

un resultado que puede interpretarse

en avor de la existencia de un mecanis-

mo de transerencia de material.

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Taller y laboratorio

m a r c b o a d a

uno o dos metros de longitud (las ver-siones industriales llegan a las decenasde metros de longitud), que se instalandirectamente sobre el lecho del río. Siregulamos la entrada de agua por el ex-tremo superior, ajustamos la pendiente

y mantenemos un aporte regular de mi-

neral, retendremos en el interior la partemás densa.

El fondo de las canaletas se recubrecon distintos materiales que retienenlas partículas más pesadas. En la partealta suelen utilizarse pequeños listones(riffles), con una sección rectangular,semicircular o en diente de sierra. Sonmuy útiles las placas de goma con ondu-laciones que se usan en la cimentación demaquinaria, o ángulos metálicos de algúncentímetro de sección colocados siempreperpendiculares al ujo. En la zona media

da buen resultado la moqueta de pelo más bien largo, las alfombrillas típicas paralimpiarse la suela de los zapatos o las delinterior de los automóviles.

Esos materiales retienen sedimentossolo hasta su límite de saturación. Paraaumentar su capacidad, podemos colocarsobre ellos una rejilla metálica de tipo de-

ployé o desplegada (se fabrica medianteincisiones regulares que luego permitenestirar la chapa hasta producirle ojalesromboidales). Este material se fabrica en

varios metales y dimensiones. En mi caso,utilizo una canaleta ja de tres metros.

Para el lavado y concentrado de arenasnegras recubro la moqueta de la mitad in-ferior con chapa desplegada de aluminiocon ojal de 6 milímetros; para eliminarlas piedrecillas del carbón vegetal o paralavar minerales de granulometría diversame sirvo de chapa de hierro, también ex-pandida, de 12 milímetros.

La regulación de la inclinación puederealizarse, en las pesadas canaletas delaboratorio, mediante un pequeño gatohidráulico; con la ayuda de un clinóme-tro podremos acotar con precisión la pen-diente según el material que tratemos. Coneste sencillo artilugio lavaremos decenas

de kilos de material en poco tiempo.Luego extraeremos las moquetas,ries

y chapas, y lo sacudiremos todo dentro deun gran barreño de agua, en el fondo delcual se acumulará la fracción concentrada.Observemos que este método de separa-ción es discontinuo. Nos permitirá obtenerunos centenares de gramos, quizás algúnkilo, de concentrado.

Como es lógico, existe siempre la tenta-ción de volver a repasar en la canaleta lossobrantes de la primera operación. Cier-to es que los relaves de los mixtos y colas

de cualquier proceso de concentraciónsiempre son productivos, pero deberemos valorar si el esfuerzo vale la pena. Retra- bajar los estériles mineros abandonadoshace siglos por una minería primitiva enmuchos puntos de Sudamérica puede sermuy rentable, pero con los procedimientosde hoy, incluso los artesanales, podemosconseguir en dos o tres ciclos de lavadoseparaciones próximas al máximo teórico,al menos con los métodos que siguen.

El concentrado de la canaleta contieneimpurezas en grado variable. En un expe-rimento para recuperar galena o casiteri-

ta, el concentrado obtenido es muy puro,pero si lo que buscamos es oro aluvial solohabrá unas pocas partículas en medio deun gran volumen de arena densa. En estecaso es típico recurrir de nuevo a la batea,

ya que resulta especialmente ecaz. Si bus-camos especies minerales de las que espe-ramos encontrar centenares de gramos oalgún kilo, la batea deberá sustituirse porotro método más rápido.

Los ingenieros de minas han pergeña-do métodos continuos que sustituyen lascanaletas. A título de ejemplo citaremoslos espirales, canales helicoidales de va-rios metros de altura por donde se deslizael mineral en suspensión acuosa mientrasla fracción densa escapa por una ranurapróxima al perímetro. También son ha-

bituales los Jigs y las cribas móviles, su-mergidas en agua y sujetas a uctuaciones

cíclicas o pulsaciones en el volumen dellíquido; en estas, las partículas ligerasimpulsadas por el uido ascienden sobre

las densas y son extraídas mediante unapequeña corriente de agua que escapa poraberturas laterales. En algunas operacio-nes se utilizan hidrociclones, cilindros en

los que un ujo de agua cargado con mi-neral (pulpa) entra tangencialmente gene-rando un vórtice que arroja las partículashacia el perímetro exterior mientras queel agua, ya libre de material denso, escapapor la parte central de la cara superior. Sinembargo, su construcción los hace más

adecuados para la concentración o desla-mado que para la separación de la ganga—al menos en un prototipo que construícon un resultado más bien frustrante.

Ante el escaso éxito del ciclón, he ex-plorado un aparato conocido de antiguo,mucho más simple y de resultado garan-tizado. Lo he bautizado como vórtice, yaque su principio de funcionamiento esexactamente ese, un remolino de idén-tica factura al que se produce al vaciarla bañera doméstica, eso sí, con algunosaditamentos que lo convierten en un se-parador óptimo para preconcentradosprocedentes de la canaleta.

Para construir un vórtice tomaremosun barreño de plástico de unos 40 centíme-tros de diámetro y 20 de profundidad. Enel fondo y justo en su centro perforaremosuna abertura circular de 3 o 4 centímetrosque remataremos con cualquier objeto desección campanuda. Servirá una base detrofeo, un embellecedor de lámpara o al-guna moldura con una forma que recuer-de un hiperboloide de revolución. En micaso torneé un cilindro de baquelita hastaconseguir un perl muy próximo a la boca

de una trompeta, que pegué con epóxidoal fondo del barreño. Luego, mediante unsoporte exterior —un estator de laboratorioresulta óptimo—, introduciremos un tubode acodado que inyectará agua tangencial-mente. Al poco de funcionar, se generaráun vórtice rápido, laminar y bellísimo. Actoseguido, aportaremos el mineral proceden-te de las operaciones de preconcentraciónanteriores, cernido con precisión y mojado,poco a poco y sin prisa.

Las partículas más ligeras arrastradaspor el ujo de agua escapan por el agu-

jero central; las más densas permanecenen el fondo. Tomando precauciones espe-ciales, como un nivelamiento excelente y un ujo regular y estable, es posible sepa-rar especies minerales con diferencias dedensidad sutiles. Y si regulamos el caudalde agua, conseguiremos lavar un amplioespectro de granulometrías, obteniendoconcentrados de ley suciente para un tra-tamiento metalúrgico directo. Empezaráentonces un nuevo proceso puramentequímico, lejos, eso sí, de los bellísimospaisajes donde la naturaleza esconde susmaravillosos minerales.Vórtice para la separación gravimétrica.

Recipientede unos 40 cm Ø

Mineralpreconcentrado

Estatorde labo-ratorio

AguaGrifo de regulacióndel caudal

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Juegos matemáticos

por Bartolo Luque

Todo o nada Leyes cero-uno, fenómenos de umbral y transiciones de fase

En el innito, y en contra de nuestraintuición, a veces las cosas se simpli-

can. Aunque los matemáticos usan a me-

nudo objetos nitos como aproximacionesal innito, hay ocasiones en las que el lí-mite innito resulta más fácil de abordar.Tal es el caso de un sumatorio intratable

que, al reemplazarlo por una integral, seconvierte en un cálculo sencillo. Pero, másallá de estos ejemplos, existen sistemas uobjetos matemáticos que, llevados al in-

nito, muestran propiedades que resultansiempre ciertas o siempre falsas.

Tal vez el resultado más conocido alrespecto sea la aparición de una compo-

nente gigante en grafos aleatorios, demos-trada en 1960 por los matemáticos PaulErdös y Alfréd Rényi. Imagine que colocasobre una mesa n botones (nodos, en len-

guaje de teoría de grafos). Para formaruna red o grafo aleatorio, Erdös y Rényi

nos proponen unir con un hilo cada po-sible par de botones con probabilidad p.

Si p es cero, todos los nodos quedaránaislados; si p es uno, todos estarán en-

ganchados con todos.Para valores intermedios de p, apare-

cerán múltiples grupos de botones unidosentre sí pero separados del resto. Si tira-

mos del hilo de uno de esos conjuntos,arrastraremos todos los botones que loforman, pero ninguno más. El tamaño detales grupos será muy variopinto. Sin em-

bargo, Erdös y Rényi demostraron que, amedida que n tiende a innito, para valo-

res de p que satisfagan la condiciónnp > 1

aparece una componente interconectadagigante: un grupo al que pertenece lamayor parte de los nodos. Así que, en ellímite de innitos nodos, si tiramos deun hilo cualquiera arrastraremos todoslos botones de la mesa. Esto correspondea un caso de ley cero-uno: en el innito,por debajo de cierto valor, la probabilidadde encontrar una componente gigante escero; por encima, uno.

Los teóricos de la computación des-cribirían la situación anterior como un

fenómeno de umbral. En problemas deoptimización combinatoria en los que hay que encontrar un objeto determinado en-

tre una gran cantidad de posibilidades,resulta frecuente toparse con fenómenosde umbral en el rendimiento de los al-goritmos de búsqueda. Suele darse una

fase en el espacio de parámetros en laque la solución no existe, y otra donde elalgoritmo la encuentra con facilidad. Latransición entre ambos regímenes puedeocurrir de manera abrupta, remedandoen muchos aspectos las transiciones defase de la física, como la que tiene lugarcuando calentamos agua hasta el puntode ebullición.

No deja de resultar sorprendente quetales transiciones bruscas aparezcan ensituaciones tan dispares y alejadas. Haceunas dos décadas que matemáticos como

Assaf Naor, teóricos de la computación

como Dimitris Achlioptas y físicos comoStephan Mertens, por citar al vuelo al-gunos nombres, rompieron las fronterasde sus respectivas disciplinas para atacarestos problemas usando indistintamenteherramientas de las tres áreas.

Cifras y letras

En abril de 2008, Juan M. R. Parrondopublicaba en esta sección una columnatitulada «Cifras y letras», en referenciaal popular concurso televisivo. En elladescribía un astuto código informáticodesarrollado por el matemático PedroReina, el cual permitía resolver de ma-

nera automática el desafío numérico delprograma.

Inspirado por su lectura, el físicoLucas Lacasa propuso la siguiente va-

riante. Dado un conjunto de números{1, 2, ..., M }, se eligen al azar k de ellos,así como un «número objetivo» T . El

juego se gana si existe una combinaciónaritmética de los k números escogidoscuyo resultado sea T . Las operacionespermitidas son la suma, la resta, la mul-tiplicación y la división. Al operar con

ellos, cada uno de los k números puedeusarse solo una vez, pero no es obliga-

torio utilizarlos todos.Consideremos el caso en el que M = 100

y k = 3. Del conjunto {1, 2, ..., 100} ele-

giremos al azar 3 números y un númeroobjetivo T . Supongamos que obtenemos

2, 5 y 10, y queT

= 25. Hemos de encon-trar una combinación aritmética de 2,5 y 10 cuyo resultado sea 25. Dado que(5 · 10)/2 = 25, en este caso habremosganado. Desde el punto de vista de lacomputación, este juego puede inter-

pretarse como un problema de decisión:hemos de determinar si la igualdad sesatisface o no a través de un algoritmoque busque de manera exhaustiva todaslas combinaciones aritméticas posiblesde los k números.

Fijados M y k, ¿a cuánto asciende laprobabilidad P (k, M ) de ganar? Consi-

deremos primero dos casos extremos.Si k = 1, solo acertaremos si T coincidecon el único número elegido, por lo que P (k, M )=1 / M , una probabilidad muy bajasi M es grande. Sin embargo, dicha proba-

bilidad aumentará con k. Parece plausibleque, si k toma un valor lo sucientemen-

te elevado, la probabilidad de acertar seacerque mucho a 1. Este razonamiento fueel que llevó a Lacasa a sospechar que tal

vez se escondiese en el juego una transi-ción de fase.

Podemos intentar validar nuestra hi- pótesis con el siguiente experimento nu- mérico: jamos valores para M y k, de-

jamos que un ordenador calcule todaslas combinaciones aritméticas posiblesde los k números, repetimos el juego10.000 veces y promediamos el resulta-

do. La probabilidad P (k, M ) se calcula en-

tonces como el cociente entre el númerode aciertos (las veces que el ordenadorhalla una combinación aritmética de losk números que proporciona T ) y el deintentos (10.000).

La primera gráca muestra el resulta-

do de nuestro experimento. Como había-

Bartolo Luque es físico y profesor de matemáticas

en la Universidad Politécnica de Madrid. Sus investigaciones

se centran en la teoría de sistemas complejos.

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Juegos matemáticos

c o r t e s í a d e l a u t o r

mos intuido, para valores pequeños de k la probabilidad de ganar es ínma, perocuando k es grande se aproxima muchoa la unidad. La gura superior muestracómo las curvas de probabilidad sufrenuna transición abrupta entre valores bajos

y altos. Al aumentar M , la curva se des-

plaza hacia la derecha, pero su compor-tamiento cualitativo no cambia.

Para describir mejor dicha deriva, ob-

servemos que para cada número M existeun valor crítico k

cen el que la probabi-

lidad de obtener T es igual a 1/2. En elinserto de la gráca hemos representadokc

en función de M en ejes semilogarít-micos. Al ajustar los datos observamosuna clara relación logarítmica: un ajustelineal nos revela que k

c( M ) =a log( M ) +b,

donde a y b denotan constantes dadaspor a = 0,84 y b = 0,39.

Resolver sin calcular

Hallar con exactitud la probabilidad P (k, M ) nos pondría ante un problemacombinatorio endiablado. Sin embargo,podemos intentar estimarla de formaheurística. Llamemos N = N (k, M ) a la

cantidad media de números diferentesque podemos generar con combinacio-

nes aritméticas de nuestros k números y cuyo resultado caiga dentro del conjunto{1, 2, ..., M }. Dichos números no seránindependientes entre sí, puesto que loshemos obtenido a partir de las combina-

ciones aritméticas de k números jadosde antemano. Sin embargo, a modo deaproximación, comencemos por suponersu independencia mutua.

En tal caso, la probabilidad de obtenerT resultará equivalente a la de extraer di-cho número del conjunto {1, 2, ..., M } tras N intentos aleatorios. Puesto que la pro-

babilidad de acertar en un solo intento esigual a 1/ M , la de lograr nuestro objetivoal menos una vez tras N intentos vendrádada por:

donde en el segundo paso hemos supues-to que M es un número muy elevado, locual nos permite aproximar la funciónexponencial exp (–1/ M ) = e –1/ M medianteel binomio (1 – 1/ M ).

Observemos ahora que, si k es peque-

ño, esperamos que N también lo sea. Deacuerdo con la ecuación anterior, ello re-

sultaría en una probabilidad de éxito baja. Y al revés: un valor de k elevado implicalo propio para N , por lo que obtendríamosuna probabilidad alta de acertar. Así que,

al menos cualitativamente, parece que va-mos por buen camino.

Ignoramos la forma funcional de N (k, M ). Sin embargo, parece razonablesuponer que la cantidad de númerosdistintos que podremos generar creceráde manera exponencial con k y con M .

También intuimos que, a medida que k

aumente, la proporción de números quecaerán dentro del conjunto {1, 2, ..., M }

disminuirá. De modo que una estimaciónrazonable ( Ansatz es el término alemánque usan físicos y matemáticos) podría

ser:

donde hemos añadido una dependenciafuncional con M desconocida a través dela función r = r ( M ). Rogamos al lectorque no se asuste por el malabarismo: sinuestro Ansatz es una metedura de pata,quedará patente en los experimentos nu-

méricos.¿Cómo podemos evaluar la función

r ( M )? Recordemos que habíamos de-

nido el valor crítico kc como aquel que

satisfacía que P (kc, M ) = 1/2. Si evalua-mos N (k, M ) en k = k

ce introducimos

el resultado en nuestra expresión parala probabilidad, podremos despejar laexpresión de r ( M ) cuando k = k

c. Con

ayuda de un lápiz y un papel, el lectorcomprobará con facilidad que nuestraansiada expresión para la probabilidadde ganar viene dada por:

donde el valor crítico kc

es una función

de M que debe sustituirse por el ajustelineal que habíamos calculado al prin-

cipio: kc( M ) = 0,84 · log( M ) + 0,39. En

la gráca hemos representado nuestrasolución en forma de curvas continuasen negro. El acuerdo entre teoría y expe-

rimentos no está nada mal; sobre todo,teniendo en cuenta el número de suposi-ciones suicidas que hemos hecho.

Límite termodinámico

Pero ¿dónde está el comportamiento todoo nada, la ley cero-uno? Para encontrarlo,

P (k, M ) = 1 – exp (– ) ,kM

exp (kc

klog (k

c M log2))

1

M = 210

8

kc

0

20 M 1500

M = 29

M = 28

M = 27

0,8

0,6

P ( k

, M )

k

0,5

0,4

0,2

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Probabilidad de que una combinación aritmética de k números tomados al azar del

conjunto {1, 2, ..., M } nos dé un número escogido de antemano. Los colores indican los

valores obtenidos en distintos experimentos numéricos; las sigmoides negras, los de

una unción aproximada calculada a partir de hipótesis sencillas. El valor «crítico»

kc para el que P ( k, M ) toma el valor 1/2 depende de manera logarítmica de M (inserto):

kc( M ) = 0,84 · log( M ) + 0,39.

P (k, M ) = 1 – (1– ) N

≈ 1 – exp (– ) , M

1 M

N

N (k, M ) = ,k

exp (r ( M )·k)

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Libros

MEDIEVAL LIFE. ARCHAEOLOGY

AND THE LIFE COURSE

Por Roberta Gilchrist. The Boydell Press,

Woodbrige, 2012.

Nuevas tendenciasen arqueología

El caso medieval

Hasta que llegó Investigación y Cien-

cia la arqueología permanecía con-nada a los medios humanistas. En Espa-ña predominaba una arqueología cultural.

No había, entre los docentes, ni geólogos

que explicaran la naturaleza y propieda-des de los minerales de transacción co-

mercial o los materiales empleados en laconstrucción, ni químicos que enseñaran

el proceso de combustión, ni biólogos que

indicaran los equilibrios del ecosistema,

ni cuáles eran las matemáticas emplea-das en el diseño del plan de una ciudad,

de un templo o de un palacio. Se echaba

en falta mayor atención a los temas de-mográcos. O a la vida diaria. De ahí el

interés del libro de cabecera, que aborda

el curso del hombre, la familia y la comu-nidad de la cuna a la tumba. Al más allá,

cuando se ocupa de los ritos que daban

sentido a su vida y de la preparación para

la muerte y la vida ultraterrena. Y donde

por Medievo se entiende un extenso lap-so temporal, de 1050 a 1450, obligado por

la imprecisión de la datación de las pruebas testimoniales.

El trasfondo de ese paso de los días

son el cuerpo, la casa, la comunidad

parroquial y el cementerio, que aportan

también las fuentes materiales: osteolo-gía, indumentaria, iconografía, cerámica

y otras. El concepto de trayectoria vital,

convertido aquí en hilo conductor, integra

el envejecimiento con la memoria ritual

y cultura material. Una trayectoria que

alcanza su momento álgido en la trein-tena, la edad perfecta en lo intelectual y

lo espiritual para el hombre del Medievo.

En el ecuador de los cuarenta, se iniciaba

el descenso hacia la vejez, según corro- bora el registro óseo. Sabemos que la ex-

periencia del envejecimiento es social y biológica. Y suele distinguirse entre una

edad cronológica, que se mide mediante

unidades de calendario, una edad social,

que reeja la conducta normativa que se

impone culturalmente a cada grupo, y

una edad siológica, un constructo mé-dico que estima los niveles de capacidad

o de entorpecimiento funcional.

Para el medieval, la vida es un conti-

nuum, en el hombre y la mujer, aunque

con distinto estatuto según el rol social.

Esa trayectoria arrancaba desde la con-

cepción y antes (matrimonio), con prácti-cas materiales asociadas, y se prolongaba

hasta las estrategias seguidas para man-tener la memoria del difunto y su bienes-tar ultraterreno. Además, la doctrina del

purgatorio reforzó el sentido de que la

muerte no era el nal de la vida, sino un

estado de transición en el ciclo vital. En

cierto modo, el difunto era considerado

un grupo social separado o incluso un

grado de edad.

Si en la Antigüedad clásica grecorro-mana la esfera social de las mujeres cre-cía con la edad y su poder sobre los suyos

y el hogar aumentaba hasta dominar tresgeneraciones, las excavaciones en los ce-menterios anglosajones y merovingios

nos revelan que las mujeres ancianas

eran enterradas con muy pocos objetos

en la tumba, una tendencia que se in-terpreta como una señal de pérdida de

poder y autoridad, coincidente con la me-nopausia. La fertilidad reproductiva de-nía, pues, el valor social de las mujeres en

los inicios del período medieval. En otro

orden, el estudio osteológico de restos

humanos procedentes de las parroquias

de Wharram Percy y de Burton-upon-

Humber aporta pruebas de que una nu-trición deciente prolongó el período de

desarrollo juvenil.

Las tumbas de los niños, que no sue-len estar bien representadas en los ce-menterios vikingos, incrementan su nú-mero con la conversión al cristianismo.

El cementerio de Fjälkinge corresponde

a ese período de conversión y destaca,

por ese fenómeno, la elevada proporción

de tumbas infantiles: de 127 individuos enterrados, 78 eran niños menores de

12 años y 65 de estos, infantes de menos

de un año de edad. Una treintena de los

niños que murieron con menos de dos

años fueron sepultados con una sencilla

vasija cerámica, situada en la cabeza o a

los pies de la tumba, donde había restos

de leche animal y hortalizas. Se ha inter-pretado la situación de esas vasijas como

referencia al rito vikingo de la primeraalimentación que incorporaba al recién

nacido al hogar y a la línea familiar. El ce-menterio de Fjälkinge reúne numerosos

rasgos del contexto cristiano medieval;

con el tratamiento funerario especial de

los niños menores de dos años, al recién

nacido se le bautiza, incorporándolo así

a la comunidad parroquial.

La indumentaria y el acicalamiento

eran esenciales para el medieval. La abun-dancia de pelo se tomaba por madurez

sexual y fertilidad; su ausencia, por abs-

tinencia sexual o penitencia. Se prestabaparticular atención a la cabeza, desde el

bautismo hasta la extremaunción. Ojos y

boca constituían las puertas entre el cuer-po y el alma; creíase que en el beso se

mezclaban los espíritus de dos personas.

Para identicar una persona, el medieval

reparaba también en joyas, cinturones,

pulseras, pendientes, colgantes, camafeos,

etcétera. Sin olvidar los gestos, la postura,

el movimiento y las formas de comportar-se entre las cualidades de una persona.

Por su parte, el estudio arqueológico de

la religión medieval ha extendido nuestro

conocimiento y revisión de las categoríastradicionales de lo sagrado y lo profano.

La arqueología de la devoción doméstica

revela el nexo estrecho entre acción ritual

e incorporación, por ejemplo en el uso

de amuletos y materiales ocultos con los

que se pretendía proteger el cuerpo en

momentos críticos de la trayectoria vital,

como el nacimiento. Aspectos de la vida

diaria en el hogar medieval se ritualiza- ban, como el recitado, antes de la comida,

de la oración del De profundis, en memo-ria de los difuntos.

Las ideas médicas sobre salud, edad y

género giraban en torno al concepto de

cuerpo humano como microcosmos, en

equilibrio con el macrocosmos del mundo

natural creado. La medicina se fundaba

en la teoría humoral, según la cual el cuer-po humano constaba de cuatro elementos

básicos, componentes también del universo: fuego, agua, tierra y aire. El fuego,

caliente y seco, producía la bilis amarilla y

la complexión colérica; el agua, fría y hú-meda, generaba la ema y la disposición

emática; la tierra, fría y seca, producía la

bilis negra y nos llevaba a la complexión

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melancólica; el aire, caliente y húmedo,

creaba la sangre y el temperamento san-guíneo. Para la buena salud se requería

el equilibrio humoral. Se creía que esas

sustancias uctuaban en el cuerpo según

la edad y el sexo.

El microcosmos de la vida humana se

consideraba en correspondencia con lasmedidas temporales del sistema cosmo-lógico. Lo representaban cabalmente las

cuatro estaciones: la infancia equivalía

a la primavera, la juventud al verano, la

madurez al otoño y la vejez al invierno.

Cada una de esas edades estaba bajo el

inujo de un planeta, al que se le concedía

determinadas propiedades. Persistía ese

marco con la división de las edades ade-lantada por Isidoro de Sevilla (siglo ):

infantia (0-7 años), pueritia (7-14 años),

adolescentia (14-21 años), iuventus (21-

49 años) gravitas (50-72 años) y senectus (desde los 72 años en adelante).

El medieval se desenvolvía entre distintas escalas temporales. Había un tiem-po cósmico y natural, un tiempo cultural

y social, un tiempo institucional o calen-dárico. Al considerar la medida del tiem-

po en relación con la trayectoria vital del

individuo, cabe reexionar sobre tres mo-dos diferentes: tiempo diario, tiempo re-ligioso y tiempo generacional. El tiempo

diario se enraíza en la repetición de las

rutinas diarias, experimentadas a través

del cuerpo y en el contexto espacial del

hogar. El tiempo religioso desempeñabaun papel clave en la vinculación de la

vida del individuo con la escala de tiem-po natural y cosmológica, por ejemplo, a

través de los espacios y la cultura mate-rial de la comunidad parroquial. El tiem-po ocupaba un lugar central en el control

de los ciclos religiosos y confería un sig-nicado a las transiciones de un evento a

otro: festividades, fastos, peregrinaciones

y ritos asociados al decurso de la vida. La

norma canónica medieval controlaba los

alimentos que podían tomarse en deter-

minados días de la semana o durante laCuaresma, bodas, funerales.

La vida social se organizaba en torno

a las estas religiosas y se estructuraba

en cohortes de edades. Antes del matri-monio, los jóvenes de ambos sexos se

inscribían en cofradías vinculadas a la

parroquia. Una vez casados, la iglesia

continuaba aportando el foco principal

de vida social, en particular para las mujeres, mientras que la taberna era el refu-gio del marido. Sea en romería, trabajo o

diversión, la vida social de la comunidad

medieval se estructuraba de acuerdo con

la edad y sexo. La perspectiva del decurso vital anima también la consideración de

tiempo generacional, un sentido narrativo

del tiempo fundado en los lazos de linaje

y afectivos entre miembros de la familia

u otros grupos institucionales (gremios y

monasterios).

La literatura medieval aporta una di-mensión complementaria a los estudios

históricos. Los autores ingleses medieva-les mostraban un maniesto interés en as-pectos del envejecimiento y el concepto de

las edades del hombre. Los escritores del

siglo , pensemos en Georey Chaucer, William Langland y el anónimo autor de

Sir Gawain and the Green Knight , adop-taron un enfoque concorde con el modelo

de la vida como un curso recorrido en

diferentes fases.

—Luis Alonso

primera la obra de Owen al castellano

no puede ser más que bienvenida. Sobre

la naturaleza de las extremidades es untexto particularmente bien elegido, pues

al tratarse de la transcripción de uno delos discursos de Owen, condensa y pre-senta de un modo accesible los grandes

pilares de su pensamiento. Es más, esta

edición no se conforma con traducir un

gran clásico. Sergio Balari y Guillermo

Lorenzo no solo han cuidado la calidad

de la prosa oweniana, sino que, además,

en tanto que biolingüistas enzarzados en

los debates en torno a la evolución del

lenguaje, saben de lo que hablan. En el

marco de una esmerada edición, una ex-tensa e informada introducción precede

al manuscrito, estructurado por marcas

de lectura, aclarado por numerosas notas

y acompañado de un completo dicciona-rio biográco.

La obra de Owen es, ante todo, una

reivindicación de la centralidad teórica

de la forma orgánica en el dominio bio-lógico, una cuestión que, después de un

largo eclipse, vuelve a protagonizar la

biología actual.

La autonomía de la forma. Proba- blemente la mayor conquista teórica de

Owen consistió en establecer una clara

distinción entre las dimensiones morfo-

El paleontólogo y anatomista britá-nico Richard Owen (1804-1892) es

una de las guras centrales de la biolo-gía decimonónica. A lo largo de su dilata-da carrera publicó más de 600 obras, fue

fundador y director del Museo Británico

de Historia Natural y participó activa y

públicamente en muchas de las polémi-cas que convulsionaron la historia natural

del siglo . Hasta hace muy poco, Owenera fundamentalmente recordado como

el gran perdedor de una de ellas: la que,

tras la publicación de El origen de las es-

pecies, lo enfrentó a Charles Darwin a pro-pósito de la teoría de la evolución por se-lección natural.

La lectura que de esta controversia se

forjó en el marco de la Síntesis Moderna

convirtió al biólogo británico en el anti-héroe por excelencia de la biología pre-darwinista. Sin embargo, en los últimos

años Owen ha pasado de ser retratado

como defensor de un esencialismo incom-patible con el evolucionismo a ser reivin-dicado como morfólogo sobresaliente y

ancestro conceptual de la biología evolu-tiva del desarrollo (evo-devo).

La transformación experimentada en

la percepción historiográca, losóca y

biológica de Owen reeja las sacudidas

teóricas experimentadas por la biología

evolutiva desde la institucionalización

de la Síntesis Moderna e ilustra de un

modo ejemplar la relación entre la his-toria y el presente de la ciencia. En este

contexto, la iniciativa de traducir por vez

DISCURSO SOBRE LA NATURALEZA

DE LAS EXTREMIDADESPor Richard Owen (1848). Edición de S.

Balari y G. Lorenzo. KRK, Oviedo, 2012.

El retorno de OwenOcaso y renacimiento

de la forma orgánica

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Libros

películas de la cartelera, el top 10 de las

canciones, las mejores playas donde per-derse, los blogs más populares... Reconoz-ca el lector sin remilgos que sí, que no se

puede evitar, que los consultamos, nos los

creemos, y hasta los seguimos con fe in-quebrantable, aunque en la mayor parte

de los casos no tenemos ni la más remota

idea de cómo se han confeccionado.

Unranking especialmente notable, que

usamos continuamente —aunque quizá sin

ser tan conscientes de ello— es aquel con

el que el buscador de Google establece la

«importancia» de las páginas web y que

luego utiliza para ordenar los resultados de

cada búsqueda. Posiblemente este ranking sea el secreto (o uno de los secretos) que

explica por qué Google se ha convertido

en unos pocos años en el estándar de los

buscadores de Internet, y más aún, en un

auténtico icono de la tecnología.

¿En cuántas de las decisiones que

tomamos cada día tenemos en

cuenta la interminable lista de rankings que existen? Los mejores libros del mo -

mento, para decidir nuestra próxima lec-tura; los mejores colegios o universidades,

si es que pretendemos tomar la decisión

óptima para nuestros hijos; las mejores

THE SCIENCE OF RATING

AND RANKING. WHO’S #1?

Por Amy N. Langville y Carl D. Meyer.

Princeton University Press, Princeton, 2012.

La era de los rankings O cómo decidir quién es mejor

que quién

lógica y funcional de los organismos, una

dualidad que había mantenido dividida a la anatomía continental durante más de medio siglo: ¿con qué criterio habían de compararse los organismos si se aspiraba

a organizar la desbordante diversidad de

las especies? ¿Debían tenerse en cuenta

las funciones vitales que regulaban suexistencia o más bien las relaciones es-paciales entre sus partes? La labor de cla-ricación conceptual llevada a cabo por el

anatomista británico y, en particular, su

distinción entre «analogía» y «homolo-gía», ilustrada por el caso ejemplar de las

extremidades vertebradas, cumplió una

función decisiva en el triunfo de la for-ma: la analogía se reere a una semejanza

supercial relacionada con el desempeño

de funciones semejantes (las alas de la

mariposa y el pájaro); la homología desig-

na un tipo de identidad esencial: aquellaque puede establecerse en función del

número, la posición y las conexiones de

los componentes de una estructura (los

huesos del ala de un pájaro y la pata de

un caballo), al margen de su variación en

forma (contorno y tamaño de los huesos)

y función (volar, correr...).

La denición oweniana de homología

desempeñó una función esencial en la

postulación darwinista del transformis-mo: ciertas partes —argumentó Darwin

en el Origen— son homólogas porque

proceden de un antepasado común. Si

bien esta explicación de la semejanza re- volucionó la morfología, que se convirtió

rápidamente al evolucionismo, la Síntesis

Moderna consideró que la investigación

de la semejanza estaba contaminada de

un esencialismo incompatible con la

teoría darwinista de la evolución y la

homología se redenió en términos es-trictamente logenéticos: dos estructuras

son homólogas si y solo si proceden de

un mismo antepasado.No obstante, el reciente renacimien-

to de la morfología ha permitido iden-ticar un error losóco esencial en la

redenición logenética de la semejan-za y reivindicar la denición oweniana

de homología: el establecimiento de la

semejanza entre las partes es una labor

epistemológicamente previa a la inferen-cia de relaciones genealógicas entre ellas.

O, de otro modo: la ascendencia común

puede explicar la homología, pero no la

dene. De hecho, como ya señalara Owen,

existen estructuras homólogas no ya entrediferentes especies, sino en un mismo or-ganismo (las vértebras, por ejemplo), que

no tiene sentido atribuir a la comunidad

de descendencia.

Las causas de la forma. El interés de

Owen radica en que no solo fue un mor-fólogo puro, sino que acabó abrazando el

transformismo y defendió la necesidad

de investigar las causas naturales que ha- brían gobernado el origen de las especies.

Al igual que Darwin, Owen concibió la

evolución como un proceso de divergencia

creciente, pero se negó a aceptar que una

fuerza externa a los propios organismoscomo la selección natural pudiera explicar

este proceso. Al contrario, Owen atribuyó

esta divergencia histórica a dos grandes

fuerzas internas: una fuerza estructural,

que regularía las semejanzas, y una fuerza

adaptativa, que daría lugar a la diversi-cación de las formas.

Salvando los anacronismos, la oposi-ción al «externalismo adaptativo» y la

apuesta por un internalismo causal aso-ciado al desarrollo han hecho que algu-nos autores hayan interpretado la obra de

Owen como premonitoria del giro episte-mológico que caracterizó el nacimiento

de la evo-devo. Desde esta perspectiva, la

selección ambiental de la variación fenotí-pica no es suciente para explicar por qué

se generan ciertas formas y no otras; solo

volviendo la mirada a las constricciones

del desarrollo puede explicarse por qué,

por ejemplo, algunas estructuras como las

extremidades vertebradas permanecen

estables durante largos períodos evolu-tivos, mientras otros rasgos están sujetos

a variaciones adaptativas que, en efecto,

pueden explicarse en virtud de la selec-ción natural.

En denitiva, tanto quienes deseen

disfrutar de la prosa de una de las gu-ras más controvertidas y apasionantes de

la biología decimonónica como quienes

persigan descubrir en el pasado la inspi-ración para enfrentar las cuestiones que

sigue interrogando la biología del pre-sente agradecerán la lectura de Sobre la

naturaleza de las extremidades.

—Laura Nuño de la Rosa Instituto Konrad Lorenz de Investigación

sobre Evolución y Cognición, Viena

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La historia es probablemente bien

conocida: allá por 1998, dos estudiantes

de doctorado, Sergei Brin y Larry Page,

daban los últimos retoques al algoritmo

(PageRank) que emplearían en el motor

de búsqueda de Google. Apenas quince

años después, Google se ha convertido en,

quizá, la más importante empresa tecno-lógica del mundo y, sobre todo, ha cambiado la manera en la que manejamos y

entendemos la información contenida en

la Red. Un auténtico cambio de paradig-ma, siguiendo a Kuhn. Por cierto, convie-ne señalar que las ideas que subyacen en

ese algoritmo de ordenación son, aunque

ingeniosas, bastante sencillas, y están al

alcance de cualquiera con conocimientos

básicos de álgebra lineal.

Langville y Meyer han tratado en pro-fundidad los métodos y la tecnología en

que se apoyan los buscadores de Interneten su anterior (completo y excelente, aun-que más técnico) Google’s PageRank and

beyond: The science of search engine ran-

kings (Princeton University Press, 2006).

En el libro que nos ocupa extienden ese

estudio a rankingsy ordenaciones en otros

contextos y disciplinas, haciendo especial

hincapié en las clasicaciones deportivas.

La idea es bien atractiva, sobre todo

en el mundo anglosajón, en el que las es-tadísticas y los rankings deportivos son

motivo de ocupación, preocupación y has-ta fanatismo para un buen porcentaje de

los ciudadanos. Puede que ello suponga

una dicultad para un lector español que,

probablemente, no estará familiarizado

con la estructura de las ligas universita-rias, la NFL o la NHL, o la jerga de Su -perBowls, yardas, carreras, etcétera, que

conforman los ejemplos con los que los

autores ilustran los diferentes sistemas

de ordenación. Y es posible que encuen-tre más sugerentes algunos otros ejem-plos que se analizan en el libro, como los

sistemas electorales (con sus paradojas

y enseñanzas), los rankings de mejores

libros o universidades, el sistema Elo (si

es que es acionado al ajedrez), los índi-ces de desarrollo humano, etcétera, y, por

supuesto, los buscadores de Internet. En

todo caso, siempre podrá aplicar las múl-tiples alternativas de ordenación que se

proponen en el libro a su deporte favorito

para así, quizá, poder variar a su gusto la

clasicación nal de aquella temporadade nefasto recuerdo, en la que su equipo

no consiguió ganar pero en la que, si se

hubiera tenido en cuenta que...

El libro está pensado para un lector

con ciertos conocimientos matemáticos.

En particular, debe sentirse cómodo con

algunas nociones de álgebra lineal, como

las que se aprenden en un primer cur-so de nivel universitario, dado que es el

lenguaje en el que se escriben una bue-na parte de los modelos descritos. Pese a

que los ejemplos e ilustraciones suelen

ser sencillos y se siguen con facilidad,

un cierto manejo de la notación matri-

cial y de conceptos como autovalores y

autovectores resulta imprescindible para

entender adecuadamente los desarrollos.

Aunque, dándole la vuelta al argumento,

puede que constituya un aliciente para

recordar —en algunos casos— o visitar por

vez primera —en otros— el lenguaje del

álgebra lineal, ese que a muchos les pu-diera haber resultado abstruso en algún

momento, pero cuya elegancia y poder

demuestran las aplicaciones contenidas

en este libro. Aplicaciones y ejemplos que

bien podrían hasta servir como material

didáctico para algún hipotético lector y

profesor de matemáticas a la par.

Especialmente interesantes y entrete-nidos resultan los asides, las notas al nal

de cada capítulo, en los que los autores

recogen y se recrean con ejemplos curio-sos, chascarrillos, datos biográcos e his-

tóricos, conexiones con otras disciplinas,etcétera, incluyendo una sorprendente

mención a las habilidades matemáticas

del lósofo, poeta y teólogo mallorquín

Ramón Llull.

El libro está bien escrito, el estilo es

ameno y, con las salvedades menciona-das, se lee con facilidad. Una estupenda

oportunidad para internarse en el mundo

de las ordenaciones, ubicuas, a veces pa-radójicas, y siempre prestas a la polémica

y la discusión.

—Pablo Fernández Gallardo

Departamento de Matemáticas

Universidad Autónoma de Madrid

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Hace 50, 100 y 150 años

Recopilación de Daniel C. Schlenof

S C I E N T I F I C A M E R I C A N ,

V O L .

c V i i i , N . O

2 0 ,

1 7 d e m a y O d e 1 9 1 3

Manufactura de calzado«Numerosos fabricantesde otras industrias no pue-den permitirse desecharlas máquinas obsoletas.

En ellas han invertido de-masiado dinero. Sus cos-tos de fabricación suelenascender porque la maqui-naria se queda anticuada.Sin embargo, cada nuevainvención de la empresaUnited Shoe Machinery obliga a retirar centena-res de máquinas a expen-sas de la empresa; en unsolo año se han descarta-do no menos de 4000 má-

quinas para hacer sitio aotras que incorporabanlas últimas mejoras. Esaes la causa de que la po-

blación pueda comprar za-patos a precios adecuadospara todos los bolsillos.»

Buscandoel tesoro«La fragata británica Lu-

tine se hundió en 1799 con diez toneladasde oro y plata a bordo. La principal dif-cultad de las tareas de recuperación la

representan las enormes masas de mu-nición y lastre oxidados en las que sehallan incrustadas las monedas. Cuandose reanuden los trabajos a principios de lapróxima primavera, el Lyons llevará a bor-do un torno de electroimán con una capa-cidad elevadora de tres toneladas. Unascargas explosivas romperán las masas demetal en trozos lo bastante pequeños paraque el imán pueda moverlos.»

Mayo 1863¿Darwindescreído?«En los últimos años,los hombres de cien-cia y otros han discu-tido con fervor en tor-

no al trabajo del señor Darwin sobre El

origen de las especies. Por su tendenciadescreída, en la mayoría de las revistasinglesas y estadounidenses su tratado hasido duramente criticado; no por los he-chos que se aportan en él, sino por las

conclusiones de su autor. Parece que esteno ha sido correctamente entendido, a

juzgar por la publicación de las seis con-

ferencias dadas a los obreros por ThomasH. Huxley, de la Real Sociedad. A gran-des rasgos, en las conferencias se indagasobre el origen de las especies y se deba-te sobre las causas de los fenómenos enla naturaleza orgánica. Por esta enten-demos lo que crece, posee vida y puedemultiplicarse. Lo ejemplifca una semi-lla de planta en contraste con un granode arena. Todos los organismos comien-zan su existencia en una célula de óvuloo simiente, y se cree que cada simienteha sido especialmente creada con la fun-ción y las capacidades específcas para la

reproducción, tal como se afrma en las

Escrituras.»

El café en la guerra «El café es el lujo del soldado, privadodel cual se ve a sí mismo como el indi-

viduo peor tratado que se pueda imagi-nar. En las marchas, para mayor como-didad, se mezclan café y azúcar. Cadahombre lleva su taza de latón para pre-pararse el café y antes se olvidaría delfusil que del recipiente donde se prepa-ra la bebida.»

Mayo 1963

El mensaje delas feromonas«Cabe imaginar que

en otros mundos hayacivilizaciones donde

la comunicación se efectúe totalmentepor vías olfativas o gustativas medianteel intercambio de sustancias químicas.Por inverosímil que parezca, esta posi-

bilidad no puede descartarse. Al menossobre el papel, no resulta difícil diseñarun sistema de comunicación química quepermita transmitir abundante informa-ción de manera efcaz. La noción de un

sistema de comunicación como este nosresulta chocante porque nuestra percep-

ción se halla fuertemente determinadapor nuestros peculiares hábitos auditivos y visuales. Esta limitación perceptiva seobserva también entre los estudiosos delas conductas animales, quienes se handecantado por las especies cuyo proce-dimiento de comunicación se asemeja alnuestro y, por tanto, resulta más accesi-

ble al análisis. Pero cada vez se hace másevidente que en numerosas especies ani-males, quizás en la mayoría, predominanlos sistemas de comunicación química.

—Edward O. Wilson»

Mayo 1913

La quema de turberasen Alemania «Las colosales moles-tias por humo que entiempos padeció, en

mayor o menor grado, la mayor parte deEuropa están ahora a punto de desapa-recer gracias al declive de la antigua cos-tumbre alemana de quemar las turberas.Formado por la acumulación de turba ori-ginada por la descomposición parcial demusgos y otros restos vegetales, el suelode las turberas no resulta apto ni para elcultivo ni para el pastoreo. En compara-ción con los modernos métodos de ave-namiento a fondo, apisonado y mezcladocon el subsuelo, además de una recupera-ción permanente de los terrenos, la que-ma constituye un proceso tan antieconó-mico, en cuanto al uso del suelo, que hasido abandonada salvo en regiones muy alejadas de las poblaciones.»

¡Arriba!: Un equipo de rescate planeaba utilizar

un potente electroimán para recuperar un tesoro

enterrado, 1913.

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En el próximo número . . . Junio 2013

INVESTIGACIÓN Y CIENCIA

DIRECTORA GENERALPilar Bronchal GarfellaDIRECTORA EDITORIALLaia Torres CasasEDICIONES Anna Ferran Cabeza,Ernesto Lozano Tellechea, Yvonne Buchholz, Carlo FerriPRODUCCIÓN M.a Cruz Iglesias Capón, Albert Marín GarauSECRETARÍA Puricación Mayoral Martínez ADMINISTRACIÓN Victoria Andrés LaiglesiaSUSCRIPCIONES Concepción Orenes Delgado,Olga Blanco Romero

EDITA

COLABORADORES DE ESTE NÚMERO

Asesoramiento y traducción:

Carlos Lorenzo: Los orígenes de la creatividad y Dar vida

al ADN fósil; José Manuel Vidal Donet: La nueva ame-

naza de los poxvirus; Yago Ascasibar: Origen y evolución

de los cúmulos estelares; Juan Arana: El arte de editar a

Leibniz ; Juan P. Adrados: ¿A qué se debe la electricidad

estática?; Bruno Moreno: Apuntes y Líneas de defensa;

Ana Izcue: La malnutrición favorece el desarrollo de bac-

terias nocivas; Alfredo Marcos: Filosofía de la ciencia; Pere

Molera: Taller y laboratorio; J. Vilardell: Hace...

INFORME ESPECIAL: LA I NFORMACIÓN

La paradoja de la inormación Peter J. Denning y Tim Bell

¿Existe la teoría

de la inormación? Jérôme Segal

SALUD

Avances en medicina regenerativaVV.AA.

El futuro de la reparación tisular.

FÍSICA DE PARTÍCULAS

Heraldos antasmales de nueva física Martin Hirsch, Heinrich Päs y Werner Porod

Los neutrinos, los animales más etraños del zoode las partículas, podrían abrirnos las puertas a espaciosineplorados.

ECOLOGÍA

La reserva marina de Raja Ampat Brendan Borrell

La población de este archipiélago indonesio lideralos esfuerzos para proteger los arrecifes de coralde los estragos de la pesca. Con ello intenta defender

también su propia subsistencia.

DISTRIBUCIÓN

para España:LOGISTA, S. A.Pol. Ind. Pinares Llanos - Electricistas, 328670 Villaviciosa de Odón (Madrid)Tel. 916 657 158

para los restantes países:Prensa Científca, S. A. Muntaner, 339 pral. 1.a - 08021 Barcelona

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Aptitud Comercial y Comunicación S . L.Ortigosa, 14 - 08003 Barcelona

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