LYNN MARGULIS Y LA TEORÍA SET


Os dejo una entrevista a Lynn Margulis, una mujer que revoluciono el Darwinismo
Lynn Margulis
«Darwin era lamarckista»






Lynn Margulis (Boston, 1938), profesora del Departamento de Geociencias de la Universidad de Massachusetts, ha sido sido declarada doctor honoris causa recientemente por la Universitat de València este es el noveno doctorado de este tipo que recibe. Si, además, añadimos los más de cien artículos y más de veinte libros a su lista de producción escrita, podríamos pensar que se trata de una venerable viejecita, jubilada desde hace tiempo... Pero tiene una fuerza y un empuje envidiables, viaja e investiga sin descanso; actualmente, sus líneas de investigación se centran en la teoría endosimbiótica seriada (SET) del origen de las células, en el estudio de los tapices microbianos y en aspectos teóricos de la hipótesis Gaia.


Ha profundizado en cuestiones tan clásicas y al mismo tiempo tan actuales como la descripción y el origen de la vida1, la clasificación general de los seres vivos2, el porqué del sexo3 o la autoorganización del ecosistema planetario4. Pero por lo que es más conocida es por la teoría de la endosimbiosis como explicación del origen de la célula eucariota5, según la cual podríamos decir que tanto los animales como las plantas, los hongos y los protoctistas6 hemos surgido todos por evolución a partir de la asociación y la cooperación entre bacterias. Pero Lynn va más allá, y ahora nos propone que esta especie de procesos, llamados simbiogénesis, son el motor principal de la creación de variación en la evolución, más incluso que las mutaciones por azar.
Lynn es venerada y estimada por muchos, como maestra y revolucionaria de la ciencia, y rechazada por otros, quizá por su constante actitud provocadora y crítica. Parece querer decirnos que esta provocación es necesaria para promover la discusión y el avance de la ciencia; no en vano, su discurso de investidura llevaba por título: “Las bacterias en el origen de las especies: muerte del paradigma neodarwinista”.
Unas pocas horas antes de su investidura como doctora honoris causa por la Universitat de València, nos encontramos con ella en el vestíbulo del hotel donde se aloja. En cuanto nos presentan, nos coge del brazo con decisión y nos invita (¡casi nos arrastra!) a tomar un café y a sentarnos con ella mientras desayuna.

¿Cuándo empezó a conectar con España y a trabajar con la gente de Barcelona?
La verdad es que la idea de venir se originó en México, cuando tenía dieciséis años y colaboraba con la Universidad de la Baja California. Después, ya empezamos a trabajar juntos con tapices microbianos hacia el setenta y siete. El caso es que mis colegas mejicanos siempre me decían: “Para entender México tienes que ver la madre patria.” Entonces fue cuando me invitó Joan Oró –que estaba en la ISSOL (International Society for the Study of the Origin of Life)– a venir a dar un curso en la Universitat de Barcelona. Eso fue después de venir a una reunión de la ISSOL en el año setenta y tres.

La primera vez que vino a Valencia, fue invitada a un congreso de microbiología, organizado por el Departamento de Microbiología y Ecología de la Universitat de València, en el año 1985, ¿es correcto?
Sí, vine con Glick, un profesor de la Boston University (donde trabajé durante 25 años), que escribió un libro sobre científicos valencianos. Vive muy cerca de nosotros, en Massachusetts, y tiene una casa aquí, en Valencia. Vine entonces, di una conferencia, y fuimos juntos de Valencia hasta Barcelona. Recuerdo que me dijo que España había cambiado su vida. Pero no le he visto desde hace muchos años.

En las jornadas de su homenaje, el profesor de la UNAM Antonio Lazcano comentó una lista de sus trabajos más relevantes: la definición de la vida, la relación de la biosfera con su entorno –lo que enlaza con la Gaia–, la clasificación de los seres vivos en cinco reinos o dominios, los procesos de especiación (y la simbiogénesis en particular) y, finalmente, la endosimbiosis como el origen de la célula eucariota. También quedó claro en la mesa redonda la importancia de su faceta como divulgadora y como maestra de muchos científicos más, que se reconocen como discípulos suyos. ¿Cuál de estos aspectos le ha dado una mayor satisfacción o considera más importante?
Empecé como genetista, porque pensé que para entender la evolución quizá era mejor aprender antes algo de genética (ahora no, ahora la genética, en la práctica, sólo tiene que ver con las personas y no con lo que debería...). El caso es que empecé con la genética mendeliana, como todo el mundo, y me di cuenta, gracias a los buenos profesores que tenía, que había genes citoplasmáticos. Entonces comencé a darme cuenta de que eso no encajaba con la idea del neodarwinismo. A principios del siglo pasado se publicó un libro muy importante que llevaba por título The cell in development and heredity, escrito por un sabio llamado Edmund B. Webs. En este libro había algo sobre herencia citoplasmática y sobre la idea que daban los alemanes y los rusos según la cual la base de esto eran organismos simbiontes. Mi profesor Hans Ris, de origen suizo y que debe de tener ahora unos 85 u 86 años, me enseñó este libro. Y ya lo he leído tantas veces que lo he hecho polvo. En el momento que me doy cuenta que no son genes desnudos, sino organismos o bacterias dentro de la célula, esto se me presenta como un nuevo mundo abierto a la investigación. Entonces pensé que debía saber algo más de las bacterias, porque yo no las había estudiado nunca; la gente de genética no hablaba nunca de las bacterias. Las bacterias pertenecían a la medicina, o a las ciencias de los alimentos; estaban consideradas como algo práctico, como la parte más poco intelectual de la biología. Bien, ahora menos, pero la microbiología es algo que surgió de la medicina, de la salud pública y del procesamiento de alimentos, no tenía nada que ver con la evolución o la historia de la vida, con nada intelectual. Así que tuve que aprender alguna cosa sobre las bacterias, pero eso fue después de tener un doctorado en genética. Siempre he tenido interés por las plantas, por la fotosíntesis y por aquellos puntitos verdes, las cianobacterias.
Mi profesor Hans Ris me dijo una cosa fascinante... Él había estudiado mucho la cromatina, la forma de los cromosomas, el DNA en bacterias, en animales y en plantas, y él es quien descubrió que la cantidad de DNA en la célula haploide es la mitad de la cantidad en la célula diploide. Esto es trivial para nosotros, pero no lo era entonces, era muy importante, porque no hay proteínas ni otra cosa que se comporte así, teniendo el doble de cantidad... Ris también había estudiado mucho la forma de la cromatina (que realmente no es cromatina) en cianobacterias, y se había dado cuenta, como otra gente, de que las cianobacterias no son algas sino bacterias. Bien, entonces un día, cuando estaba en la sala de revelado estudiando una lámina de avena, vio, revelando la película, la forma de ácido nucleico en el plasto y se dijo a sí mismo: “seguro que comienza con una cianobacteria, porque ¡la forma del DNA es exactamente igual!” Y entonces ¡se dio cuenta de la estructura al revelar la película! Esto es algo que comentamos, y en una ocasión me dijo: “un día es posible que lo podamos demostrar, pero ahora no podemos hacer nada”. Pero en el momento en que se sabe que estos genes son de origen bacteriano se te abren las puertas a otro mundo. Entonces comienzas a estudiar bacterias y te preguntas ¿qué bacterias? Y a partir de ahí tienes que relacionar la biología celular y la genética con la historia de las bacterias, etc.

Durante su conferencia, dijo unas cuantas veces: ”Soy darwinista, pero no neodarwinista” ¿Cuál es el problema del neodarwinismo, según su opinión?

Lo que veo muy claro es que Darwin tenía una idea de cambio, hablaba de herencia, bien, de descendencia con modificaciones o alguna cosa parecida, de gradualismo, etc. Pero se refería a cambios graduales en las especies a través del tiempo. Por otro lado, para Mendel, que era un sacerdote, muy buen amigo del papa y muy religioso, las especies eran muy claras y no habían cambiado nada. Con sus estudios sobre los genes que codificaban el color blanco, rojo o rosa, vio que los cruzabas y daba otra vez los mismos colores. Es sólo una mezcla, no pierdes nada, no hay cambio; solamente es una mezcla que vuelve al mismo sitio en el que estaba. Por tanto, para él no había cambios en la evolución. Para reunir las ideas de cambios regulares de Darwin y las de ningún cambio según Mendel, algunos ingleses, inteligentísimos, y que sabían algo de álgebra, tenían una explicación completa: que había mutaciones (cambios al azar), emigración, inmigración... Bien, una serie de cosas, pero siempre de animales, siempre de poblaciones diploides, y con una matemática que para mí era pseudomatemática, porque no describe nada: fitness7 no describe nada; sí, claro que todos tienen descendientes pero eso no tiene demasiado sentido. Así pues, este grupo de investigadores tenía un cuerpo cerrado de ideas neodarwinistas, que no tenían nada que ver con Darwin, porque Darwin era muy lamarckista, es decir, pensaba en la pangénesis, una teoría de la herencia que permitía que la herencia pudiera verse influida por el ambiente y cambiar en sólo una generación. Él tenía la misma idea que Lamarck, pero siempre decía que no estaba seguro. Por otro lado, el grupo de investigadores neodarwinistas que he comentado, donde se incluyen Fischer, Haldane y Sewall Wright, entre otros, tenían un corpus de literatura cerrado, como una religión. Y eso, de esta manera, es muy anglófono, porque los franceses desde el principio estaban en contra. Pero, claro, los ingleses y norteamericanos no leen francés ni ningún otro idioma.

Y todavía menos ruso.
Sí, todavía peor. La simbiogénesis es cosa de rusos, y también de americanos, pero siempre de gente que estaba marginada. Era imposible, y todavía más con la biología molecular y la microbiología, explicar en términos abstractos lo que pasa a lo largo de la evolución. Y cuando se conocen muy bien un tipo de organismos, ¿qué tienen que ver las mutaciones con el azar? Es muy interesante, pero no tienen que ver con nada en concreto. Los estudiantes, si yo les pregunto cómo se pasa de una especie a otra, siempre me dicen: por acumulación de mutaciones. He leído mucho de mutaciones, y la cosa siempre va a peor, no provoca especiación ni nada. El caso es que no supone una respuesta satisfactoria, nunca lo ha sido. Yo tuve clases de genética de poblaciones con un buen profesor, y durante todo el semestre fue una cosa abstracta, con ecuaciones. Y como resultado final, dos clases de datos de ejemplo y treinta clases de teoría, y los datos no tenían nada que ver con la teoría. Por tanto, para mí no fue nada satisfactorio. De esta manera, cuando empecé con la microbiología y vi la capacidad de los microbios y todo lo que podían llegar a hacer por el hecho de estar dentro de otros organismos, pensé que eso era muy importante. Por ejemplo, hay un paramecio que decían que tenía genes “asesinos”. Quince años después se dieron cuenta de que estos genes citoplasmáticos eran bacterias que contenían virus, que producen una toxina, y cambian el comportamiento del paramecio. El investigador principal de esta línea de investigación estaba en contra de esta idea, casi hasta la muerte, pero no podía ser de otra manera, ya que su estudiante demostró que se podía destruir la célula del paramecio que tiene esta característica genética que le hace matar otros paramecios, y pueden salir bacterias con virus. Y con mucho trabajo se pueden hacer crecer estas bacterias. Era entonces imposible negar la prueba que mostraba que no eran genes desnudos, sino genes de bacterias. Entonces, hoy –¿sabes qué es el Bergey’s Manual? Es un libro enorme de la lista de bacterias que existen– este asesino de paramecios se denomina Caedibacter, y hay muchos que son simbiontes en diferentes ciliados u otros animales, y se parecen a los micoplasmas8 intracelulares ¡Y de esta forma ya está resuelto totalmente el problema! Por tanto, si puedes resolver un caso muy conocido como éste, te das cuenta de que eso suele ser la solución. Y no tiene nada que ver con acumulación de mutaciones, una cosa muy abstracta...

¿Dónde ponemos el límite, entonces, cuando hablamos de organismos simbiontes y queremos establecer si es una especie en conjunto o dos por separado?
¿Sabes qué se hace, en la práctica? Seguir lo que dicen los taxónomos. Es fascinante... Por ejemplo: si los taxónomos dicen que hay tres especies, pues muy bien. Eso es lo que hago ¿sabes? No me invento ninguna especie. Por ejemplo, tenemos Convoluta, que es un ejemplo magnífico. Es un platelminto marino, del que hay, al menos, tres especies: C. roscoffensis, que es totalmente verde y que puede hacer la fotosíntesis, porque tiene algas verdes del género Platymonas en todas sus células; C. paradoxa, que tiene diatomeas y es de color pardo; y C. convoluta, que es más transparente y heterótrofo y no tiene simbiontes. Así que tenemos un género y tres organismos diferentes, y claramente tiene que ver con la simbiogénesis. Otro ejemplo magnífico es Eubostrichus, que es un nematodo con quetas (una especie de pelos en la superficie), que en unas especies son cortas, en otras largas, y en otras forman haces, etc. Y eso es la manera de distinguir una especie de Eubostrichus de otras. ¿Y qué son estas quetas? Pues resulta que son bacterias en forma de espagueti, son bacterias cortas como bastoncitos... ¡Es absolutamente evidente! Por tanto, el nematodo recibe un nombre específico u otro porque la gente no lo sabía. De esta manera, dependo de los zoólogos o botánicos para los nombres, y busco correlaciones con simbiogénesis, como ya he dicho.

Otro ejemplo es el que nos ponía Andrés Moya en su conferencia sobre bacterias endosimbiontes de afídidos. Si eso es una simbiosis obligada, que se calcula en más de 150 millones de años de antigüedad, quizá sería necesario considerarlo como una especie en conjunto. Y se continúa hablando de dos especies, aunque podríamos decir que la bacteria es casi un órgano funcional del afídido.
Es un orgánulo, efectivamente. Y además, en el caso de estos “tejidos bacterianos”, la célula del insecto hospeda a unas 2.000 bacterias. De estas células se ha hablado desde siempre como de un tejido, sin saber qué era. Y con los microscopios se han dado cuenta que son bacterias que viven dentro de las células. Esto es fundamental en la literatura de la simbiogénesis. Todo viene a partir de un libro de Buchner (de aquí viene el género bacteriano Buchnera), que era de origen alemán. El libro se llama Simbiosis de animales con microorganismos parecidos a vegetales, lo que quería decir realmente simbiosis entre insectos y bacterias, lo que pasa es que en aquella época todo eran o plantas o animales. Es un libro lleno de ejemplos. Estaba escrito en los años 50, pero lo publicaron en inglés hacia el 65. En este libro, Buchner, que era muy buen profesor –de hecho Ernst Mayr me dijo que fue profesor suyo durante una época en el Norte de Alemania– decía: “No necesitamos estas ideas de mitocondrias y plastos como orgánulos de origen endosimbiótico. No necesitamos estas ideas tan especulativas, porque tenemos tantos ejemplos, y tan buenos, de simbiogénesis (o de simbiosis) que podemos estudiar hechos fijos con muchas pruebas.” Es muy gracioso, porque rechaza eso como una especulación.

¿Y dónde ponemos los virus? En la primera edición de los Cinco reinos9 no están presentes en ningún sitio, en el dibujo de la mano que aparece en la portada.
No, claro que no. No están porque son partes o fragmentos de los otros cinco reinos. No son para nada autopoyéticos.

Con esta respuesta ya nos introduce en un tema central de la biología: ¿Qué es la vida? Usted dice que es una gran trampa lingüística, en un libro suyo que justamente tituló así10.
Sí, nosotros decimos que se utiliza como si fuera un nombre, y sería más adecuado considerarlo como un verbo.

¿Podría darnos una definición de vida, de todas maneras?
Sí, veamos... Se puede decir que es un sistema de materia que puede escoger, que tiene identidad. ¿Y por qué tiene identidad? Porque tiene membrana, siempre tiene una membrana que define el objeto respecto del medio en el que se encuentra. Es un sistema siempre activo, con un gran intercambio de componentes y, además, hay un flujo de materia y energía de manera que puede automantenerse. Aquí está la diferencia; un virus se comporta como un ser vivo si está dentro de una célula, pero por él mismo, solo, se comporta como si fuera un granito de sal.

Pero, además de automantenerse, también tiene que reproducirse para ser un ser vivo ¿no?
No, eso viene después. Me parece que muchos seres vivos no pueden reproducirse, aunque sean seres vivos. Cualquier persona, por sí misma, sola, no puede reproducirse. Por ejemplo, una viejecita como yo ya no puede reproducirse. Creo que este énfasis en la reproducción está sobredimensionado. La vida precede a la reproducción. Hay moléculas de DNA que pueden reproducirse y no tienen nada de vida. La vida es mucho más que eso. Para mí, la vida mínima es la célula. Porque no hay nada menos complejo que una célula que pueda automantenerse. Y en el momento que se automantiene, muchos organismos continúan con la reproducción, pero no es obligatorio para estar vivo.

También queremos preguntarle, ya que ha trabajado con la NASA en proyectos de búsqueda de vida en el espacio (aunque indirectamente) y conoce bien este tema: ¿piensa que es interesante buscar vida en el espacio o, al contrario, que es una pérdida de tiempo y dinero? ¿No sería mejor que nos concentráramos más en lo que tenemos aquí?
Bien, creo que los dos campos son importantes. Sin duda, si alguien encuentra vida fuera de la Tierra tendremos dos ejemplos, porque ahora sólo tenemos uno, toda la vida que conocemos está en la Tierra.

Pero ¿piensa que es posible que exista vida fuera de la Tierra?
Sí, sí, sí. Pero en este momento no tenemos datos suficientes. Y sobre lo que han dicho ahora hace poco de este meteorito de Marte, un buen amigo y colega me dijo: “reconozco inmediatamente lo que son estas nanobacterias, porque no son bacterias de ninguna clase, son partículas de carbonato y minerales” y él es el experto en esto.

En sus libros dice que hay una conexión entre el sexo y la muerte programada. Parece una visión muy apocalíptica ¿no? ¿Es necesaria la muerte para que pueda haber sexo?
No, porque, fíjate, hablamos del sexo meyótico, que implica fertilización, pero también hay una sexualidad transgénica bacteriana por transferencia de genes, y la hipersexualidad por simbiogénesis celular. Entonces, en cualquier tipo de sexo de eucariotas tenemos dos seres vivos, dos células, dos gametos, que se fusionan. Como consecuencia tienes la fusión de dos núcleos, con dos juegos de mitocondrias, de membranas y de todos los otros componentes de la célula. Entonces, la meyosis sirve para eliminar el problema de tener el doble de cosas en la célula resultante de la fusión. Y se debe programar la muerte de todo el resto. Desde el principio se tuvo que programar esta muerte. Pero las cianobacterias y otras bacterias ya tienen muerte programada, ya apareció en los procariotas. Pero con el origen del sexo meyótico de eucariotas aparece la muerte programada de una manera regular. Porque la sexualidad de eucariotas puede estar ligada a las estaciones del año. Por ejemplo, muchos protoctistas, cuando falta el nitrógeno, cuando comienza a secarse el medio o en condiciones adversas parecidas, inician un ciclo sexual y se forman otros individuos que producen nuevas formas de resistencia, como por ejemplo, huevos que aguanten la desecación.

Según la hipótesis Gaia, desarrollada principalmente por James E. Lovelock, pero en la que usted también ha participado, se considera la biosfera, el ecosistema planetario, como una entidad que se autorregula controlando el medio físico y químico. Esta hipótesis ha tenido una enorme repercusión mediática y ha sufrido muchos cambios; incluso existen los que dicen que hay que “salvar la Tierra” porque las agresiones del hombre destruirán la vida. ¿Cómo cree que responde Gaia a estas agresiones?
De ninguna manera se extinguirá la vida, muchos organismos se acomodarán, pero lo que sí que será más fácil es que se extinga la especie humana, si no se pone remedio.

Ya hemos comentado que usted se considera darwinista pero no neodarwinista. Actualmente se da lo que se ha denominado “guerras de Darwin”11 entre diferentes grupos de pensadores sobre la evolución, por ejemplo, de un lado los darwinistas como Dawkins, Dennett o Wilson y del otro Gould, Rose o Lewontin. Parece que usted se decanta más por este último grupo, o bien al contrario; que ellos se basan en sus investigaciones (de hecho la citan en sus libros) para defender sus argumentos. ¿Cree que la investigación en evolución se ve muy afectada por esta bipolaridad? Y más concretamente, ¿no piensa que las diferentes tendencias o ideas evolucionistas están afectadas por pensamientos políticos, morales o religiosos de los investigadores?
Bien, me parece que la idea más importante es que toda esta gente tiene ideas en común, ideas de crecimiento de población, de la tendencia a la supervivencia de unos y no de otros, es decir, selección natural, etc. Están de acuerdo en muchas cosas pero no en el origen de las variaciones hereditarias, ese es el problema más grave que presentan todos. Y me parece que ninguno de ellos tiene razón porque no tienen idea de la importancia de los microorganismos. Bien, ahora comienzan a conocerlos, algunos… Y está claro que sí, que todos nosotros estamos influidos por nuestras ideas políticas. Pero me parece que desde una perspectiva más global todas estas personalidades son casi iguales en sus ideas. Cuando comparamos estos dos grupos de pensadores con toda la gente que es contraevolucionista, que no sabe nada de la evolución, entonces tenemos que las diferencias entre los dos grupos de investigadores mencionados son como entre valencianos y catalanes de Barcelona. Es decir, hablan el mismo idioma, aunque haya pequeñas diferencias, y la gente que está en contra puede aumentar o magnificar las diferencias. Pero yo los conozco a todos y pienso que tanto Dennett como Dawkins y los otros tienen muchas cosas que decir. Lo que pasa es que, por ejemplo, Dawkins habla en sus escritos de una gente que está contra la evolución, o bien de gente religiosa, que casi no existe; me parece que está en contra de una cosa en su imaginación, porque yo conozco gente religiosa que no se comporta como él describe. Es decir, creo que es extremado en su manera de escribir, y por eso a mucha gente le gusta leerlo, porque resulta muy interesante. Pero, al fin y al cabo, desde el punto de vista más amplio de la gente normal, todos estos pensadores son casi iguales.

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1. Margulis, L. y Sagan, D. ¿Qué es la vida? Tusquets Editores. Barcelona, 1996.
2. Margulis, L. y Schwartz, K. V. Cinco reinos. Guía ilustrada de los phyla de la vida en la Tierra. Ed. Labor. Barcelona, 1985.
3. Margulis, L., y Sagan, D. Què és el sexe? Ed. Enciclopèdia Catalana. Barcelona, 1999.
4. Lovelock, J. E. y Margulis, L. “Atmospheric homoeostasis by and for the biosphere: the Gaia hypothesis”. Tellus, 26:2 (1973).
5. Las células eucariotas, que son las que presentan los animales, las plantas, los hongos y los protoctistas, se distinguen de las células procariotas de las bacterias en que tienen un núcleo envuelto de una membrana, además de presentar otros orgánulos con membrana, como mitocondrias o plastos, en el citoplasma celular.
6. Los protoctistas son microorganismos eucariotas.
7. Eficacia genética, contribución genética de un individuo a las generaciones futuras a través de sus descendientes.
8. Los micoplasmas son bacterias sin pared celular.
9. Véase la nota 2.
10. Véase la nota 1.
11. Brown, A. The Darwin wars. How stupid genes became selfish gods. Simon & Schuster. Londres, 1999.

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Artículo original de Francesc Mezquita y Antonio Camacho, Departamento de Microbiología y Ecología e Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva, Universitat de València

10 AÑOS DE LA "CONJETURA MALDACENA"


Un argentino que revoluciono la física



En ocasión del 10º aniversario de la “Conjetura de Maldacena”, la contribución más relevante de la última década en física teórica a nivel mundial realizada por el investigador argentino Juan Martín Maldacena hacemos una alto en la actualidad para hablar un poco de dicha "conjetura".

En el Universo se hace patente las leyes de la gravedad en todos sus aspectos, desde nuestro planeta a las mas lejanas galaxias se pueden aplicar unas normas básicas que durante dos siglos parecian describir totalmente todo lo que existia, esa leyes fruto de la mente de Isaac Newton, se mantuvierón como absoutas hasta que se "reformularon" con la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein en 1915. Poco después se empezaron a observar que las leyes de la física que describen las escalas más pequeñas, adoptan un aspecto muy diferente. Para explicar el comportamiento de los átomos y las partículas subatómicas, se vio que debiamos recurrir a otor gran aporte teorico del siglo XX, la Mecánica Cuántica. Nacida en la década de los años 20 del siglo pasado por Heisenberg y Schrodinger, entre otros, el éxito predictivo (practicamente total) de esta teoría es uno de los logros más espectaculares de la historia de la ciencia.

Pero aparecio un problema la Relatividad General y la Mecánica Cuántica rigen, a priori, el comportamiento del Universo a escalas muy diferentes, y necesitamos para la consistencia de la física que ambas teorías sean compatibles. Si bien la interacción gravitatoria es lo suficientemente débil como para resultar irrelevante en la física atómica, existen al menos dos sistemas físicos cuya evolución debe ser contempalda por una no descubierta teoría cuántica de la gravedad: el Big Bang y los agujeros negros. En ambos sistemas tenemos sistemas muy pequeños con una gravedad muy intensa. Las leyes de la física nos indican que en esas condiciones ambas teorías deberían ser aplicables para describir lo que sucede. Pero todavía, casi medio siglo después de haber sido identificado el problema, y a pesar de los grandes esfuerzos realizados, la incompatibilidad de ambas teorías no se ha solucionado. Aunque el Big Bang ha podido suceder una sola vez, los agujeros negros, están supuestamente por todo nuestro Universo en grandes cantidades. Se piensa incluso que algunos supermasivos pudieron ser el origen de las galaxias espirales (como la nuestra). Pero hay muchos tipos de agujeros negros, desde aquellos cuya masa es poco menos que el doble de la del Sol, hasta aquellos que son millones de veces más masivos. En todos los casos se puede aplicar la Relatividad General. Pero su evolución parece violar principios básicos de la Mecánica Cuántica y por eso (junto con el momento de la creación) son el objeto central para el estudio de una Teoría Cuántica de la Gravedad.

ENTROPIA y HOLOGRAFIA en agujeros negros

La entropía de un sistema es una medida de la cantidad de información necesaria para describir completamente su estado. Un objeto fundamental, al no constar de partes, tiene entropía cero. Uno compuesto, en cambio, tendría una entropía que crece con su volumen. Bekenstein y Hawking demostraron que los agujeros negros, pese a su condición de fundamentales, tienen una entropía y una temperatura bien definidas. (no son tan negros a pesar de todo). Al tener temperatura, los agujeros negros deben emitir necesariamente radiación, como cualquier cuerpo caliente. Pero el resultado de Bekenstein y Hawking es todavía más inesperado: la entropía de un agujero negro no es proporcional al volumen sino al área de la superficie que lo rodea. Es como si toda la información necesaria para describirlo se encontrara en dicha superficie. Esto es lo que define un comportamiento holográfico (al igual que los hologramas, en los que una imagen tridimensional es codificada en una elemento, papel, bidimensional). Por lo tanto se extrae de todo esto que una posible aproximación a la esquiva Teoría Cuántica de la Gravedad, estaría en su naturaleza holográfica.

Suenan las CUERDAS

¿Es la teoría de cuerdas una teoría holográfica?

Partiendo de la teoría de los quarks, Hooft argumentó en 1974 que, en determinadas condiciones, la descripción adecuada de estos constituyentes básicos del núcleo atómico estaría dada en términos de cuerdas. Veinte años después, Alexander Polyakov argumentó que dicha teoría de cuerdas necesariamente debía contener una dimensión espacial adicional, además de las tres ya conocidas en las que se mueven las partículas. (Muy a menudo la solución en física ha consistido en añadir dimensiones adicionales). Así explicamos que la "cuerda" que mantiene unidos a los quarks, sería un reflejo de la forma en la que una auténtica cuerda fundamental se sumerge en la supuesta dimensión adicional. El concepto de holografía fue fué ganado adeptos y en 1993, el propio Hooft, y un año después Leo Susskind, profundizaron en la codificación holográfica de la información en los agujeros negros.

Es en este contexto aparecio Juan Martín Maldacena, que en 1997 con tan solo 29 años y que tarbajaba como profesor de la Universidad de Harvard, formuló una conjetura que le daría fama mundial, y que si bien se puede considerar enraizada en los avances anteriores, contiene un conjunto de precisiones que van mucho mas alla. El trabajo de Maldacena responde de forma afirmativa y taxativaa la pregunta de si la teoría de cuerdas es holográfica, y lo hace con un ejemplo preciso y riguroso. Para empezar nos dice que definitivamente si existe una teoría cuántica de la gravedad (técnicamente, la Teoría de Cuerdas tipo IIB en un espacio anti de Sitter –AdS–) que es idéntica a una teoría cuántica del tipo que se utiliza para describir las partículas elementales (una teoría de campos (super)conforme –CFT–). Son idénticas, sí, pero de una manera holográfica.
Esta conjetura nos dice, en particular, que ciertos cálculos de física de partículas que son intratables por su complejidad matemática pueden ser traducidos en cálculos simples dentro de una descripción gravitatoria. Y viceversa. Esto ha permitido, recientemente, calcular propiedades del plasma de quarks y gluones, un estado de la materia que tuvo lugar unos pocos microsegundos después del Big Bang que no pueden ser calculadas por otros medios, obteniendo resultados compatibles con las mediciones experimentales. Pruebas similares de la conjetura podrán obtenerse en los experimentos del LHC (Large Hadron Collider), quizás dentro de unos meses estemos mas cerca de la demostración formal de dicha Conjetura y el Dr. Maldacena más cerca del Nobel...

Más información sobre J. Maldacena

ALEXANDER VILENKIN


Hace unos meses leí el libro de Vilenkin: Many Worlds in One: The Search for Other Universes y me pareció interesante. Por ello al ver esta entrevista en el periodico pensé que sería interesante colgarla.



Alexander Vilenkin:

"No hay ley que prohíba viajar en el tiempo"

Dejó la URSS tras un inexplicable boicot del KGB, se refugió en EEUU y hoy dirige el Instituto de Cosmología de la Tufts University. Es autor del concepto inflación eterna.

--¿Alguna noticia de ahí afuera?
--Tenemos una nueva imagen del universo.
--¿Favorecedora?
--Una imagen en la que la mayor parte del universo está en expansión acelerada y explosiva. Sufre lo que se llama una inflación cósmica. Y la energía que impulsa esa inflación es la gran bola de fuego que llamamos big bang. Eso ocurrió en nuestra región hace 14.000 millones de años, pero no fue el comienzo de todo. Fue nuestro big bang particular.
--Suena... insignificante.
--Lo lamento. Muchos big bangs han ocurrido en el pasado y un número incontable de big bangs acontecerán en el futuro en otras regiones del universo. Yo llamo multiverso al grupo de todos los universos posibles.
--Disculpe, ¿cómo sabe todo eso?
--Hay pruebas indirectas de que la teoría es correcta. Aunque el big bang ocurrió hace 14.000 millones de años, podemos ver la luz emitida inmediatamente después, por las ondas electromagnéticas que vienen hacia nosotros de todas las direcciones. Es una radiación más o menos uniforme llamada radiación de fondo. El satélite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, que orbita la Tierra, está haciendo un mapa.
--¿Y cuál es el origen del origen?
--Le responderé con una pregunta que se hizo san Agustín en sus Confesiones: "¿Qué hacía Dios antes de crear el cielo y la tierra?". Y al de Hipona se le ocurrió la respuesta: "Dios creó el universo junto con el tiempo". De modo que toda pregunta sobre el antes no tiene sentido. Pues la respuesta que nos proporciona la cosmología moderna es similar.
--Poco esclarecedor, la verdad.
--Bueno, si usted prefiere, existe una teoría que dice que el universo nació de la nada.
--Preferir, preferir...
--Por nada entiendo que no existía ni espacio ni tiempo. Es posible tener espontáneamente un universo cerrado pequeño y que este universo empiece a aumentar a una velocidad muy elevada. Se hace grande muy rápidamente y se comienzan a producir big bangs en distintas regiones y continúa para siempre.
--¿Adiós a la eternidad?
--Existe la eternidad futura, pero no la pasada.
--Quizá haya gente como usted y como yo en otros mundos...
--¡Por supuesto! Las cosas que vemos aquí están repetidas en otros lugares. Esta escena que estamos viviendo ahora está ocurriendo en un número infinito de lugares.
--¿De veras?
--Sí. Porque en el curso de esta inflación eterna, existe un número infinito de regiones del mismo tamaño que la nuestra. A partir de la mecá- nica cuántica, el número de historias posibles en una región finita del espacio es un número finito de cosas. Y todas estas cosas son repetidas un número infinito de veces en las infinitas regiones.
--Da mareo... Así, ¿no descartamos visitas de extraterrestres?
--En mecánica cuántica, si se satisfacen las leyes de conservación, todo es posible.
--¿Y Dios? ¿Tiene cabida?
--En Física intentamos explicar los fenómenos sin la intervención de lo sobrenatural. A mí, particularmente, me mueve el misterio.
--¿Dónde está el gran misterio para alguien como usted?
--Las leyes que explican la creación son las mismas que explican la evolución del universo. Y eso plantea algo intrigante: parecería como si las leyes no fueran únicamente las descripciones del universo, sino que, de algún modo, estaban presentes antes de que el universo existiera.
--Muy platónico. ¿Y el hombre qué pinta?
--Solo es polvo de estrellas. Los elementos que nos constituyen fueron creados en las estrellas y cuando explotaron salieron disparados. No tenemos ninguna importancia en esta escala cósmica. Contentémonos con la familia, el barrio, lo local.
--Con viajar a Mallorca y no en el tiempo...
--Pues no existe una ley que prohíba viajar en el tiempo. Pero eso reclama unas condiciones muy especiales.
--Diga, diga.
--Tiene que haber un agujero de gusano o puente de Einstein-Rosen, que es un atajo entre dos puntos del universo. Pero eso exige la energía negativa. Y el problema es que es difícil crear energía negativa sin crear a la vez energía positiva. Parece que el equilibrio siempre acaba imponiéndose...
--Pues aquí abajo no lo parece.
--El universo no está para mezquindades. Aunque en el futuro asteroides golpearán la Tierra y habría que investigar cómo redirigirlos... El sistema solar morirá en 10.000 millones de años, aunque puede que la civilización muera antes. O puede que logre diseminarse por la galaxia.

FUERZA Y MATERIA OSCURA


Nueva teoría cósmica conecta la Fuerza y la materia Oscura




Una nueva teoría dice que la materia oscura y la energía oscura podrían proceder de un único fluido oscuro que se extiende por todo el universo. Y ello significaría que las búsquedas de materia oscura nunca llegarán a nada.

La materia oscura, según las teorías actuales, es una masa oculta necesaria para mantener unidas las galaxias en sus rápidos giros. La teoría más aceptada es que esta materia la constituyen partículas (todavía no identificadas) que prácticamente no interaccionan con la luz ni con la materia normal. Pero parecen estar en todas partes y actuar como "estructura" de las agrupaciones en galaxias y en todo el universo.
Por otro lado, la energía oscura es necesaria para explicar la recientemente descubierta aceleración de la expansión del universo. (según las obsevaciones de las supernovas distantes) Se supone que existe en todo el espacio y ejerce una presión repulsiva que contrarresta la atractiva de la gravedad.
Puede resutar paradójico que "algo" pueda ser a la vez un ancla gravitacional para las galaxias y una fuerza antigravitatoria para el conjunto del universo. No obstante HongSheng Zhao, de la Universidad de St. Andrews en Escocia, dice que una energía oscura similar a un fluido puede comportarse como materia oscura si alcanza una densidad lo bastante alta.
"La energía oscura es una propiedad del vacío; de campos que no se ven fácilmente" declaró Zhao a Space.com. "A partir de ahí, podemos extraer el efecto de la materia oscura".
Zhao equipara este "fluido oscuro" con la atmósfera terrestre. La presión atmosférica hace que el aire se expanda, pero una parte del aire puede colapsarse para formar nubes. De la misma forma, el fluido oscuro podría expandirse en general pero podría también condensarse alrededor de las galaxias para ayudar a mantenerlas unidas apesar de la rotación.

La unificación
Zhao no es el primer teórico que intenta unir la energía oscura y la materia oscura en un mismo marco de trabajo. El tipo de fluido oscuro que estudia Zhao es similar al que concibieron hace unos cuantos años Pedro Ferreira y sus colegas de la Universidad de Oxford.
"Nuestra teoría, implica proponer una dirección preferida del tiempo, en cierto sentido un marco temporal especial" dijo Ferreira. "Con un interesante efecto, modifica la teoría general de la relatividad de Einstein". La idea es similar a la que existio del "éter", ese medio invisible que los antiguos físicos creían que eran necesario para propagar las ondas de la luz . La relatividad de Einstein eliminó la necesidad de tal medio, pero los cosmólogos han descubierto recientemente que una sustancia similar al éter puede imitar a la materia oscura.
La presencia de tal sustancia cambia la manera en que funciona la gravedad. Esto es muy evidente en las afueras lejanas de una galaxia, donde el tirón gravitacional de la galaxia debería ser pequeño pero el éter lo hace mucho más fuerte.
El éter "efectivamente suaviza el espacio-tiempo en regiones de ralentización gravitacional, haciéndolo más sensible de lo normal a la presencia de masa", explicó Ferreira.
Zhao ha ido más alla en este enfoque y ha descubierto que su teoría puede encajar con gran cantidad de datos astronómicos, según dijo en un reciente artículo publicado en Astrophysical Journal Letters. "Este modelo tiene teorías predictivas y, si se resuelven en detalle, se pueden probar adecuadamente mediante la experimentación" declaró Zhao.
Por ejemplo, el fluido de Zhao se divide en dos, una parte de energía oscura y una parte de materia oscura con el mismo ratio que se halla en las presentes observaciones (la energía oscura corresponde aproximadamente a un 75 por ciento del contenido en masa-energía del universo, mientras que la materia oscura corresponde aproximadamente a un 21 por ciento y la materia normal forma el 4 por ciento restante).
Aunque el fluido nos rodea, Zhao ha descubierto que no afecta al movimiento de la Tierra ni de otros planetas, lo cual resulta "tranquilizador", porque los datos nos dicen que nuestro sistema solar obedece a la gravedad tradicional con una gran exactitud.
Pero el fluido sí afecta a la velocidad a la que rotan las galaxias. Hace unos 75 años, los astrónomos observaron que las galaxias giraban más deprisa de loque podía explicarse a partir de la cantidad de materia emisora de luz que contenían. La respuesta parecía requerir alguna forma de materia oscura invisible. No obstante, Zhao ha demostrado que este fluido puede evitar que las galaxias se separen, de la misma forma que puede hacerlo la materia oscura.
Zhao también ha ensayado su modelo con los cúmulos de galaxias que colisionan, en las que una colisión masiva parece haber eliminado gas caliente de su envoltura de materia oscura. Esta materia oscura "desnuda" se consideraba una prueba irrefutable de las teorías tradicionales sobre la materia oscura, pero Zhao alega que su fluido puede reproducir los mismos efectos.
Christian Boehmer, del University College de Londres, considera "muy concluyente" que el modelo de Zhao se corresponda con tantos datos galácticos .

Búsqueda de palabras
Si el fluido oscuro imita a la materia oscura, entonces los científicos están buscando en vano las escurridizas partículas de materia oscura, llamadas WIMPs.
Actualmente, diversos experimentos intentan detectar las raras colisiónes de WIMPs en la Tierra u observar los rayos gamma que nos lleguen de lejanas auto-aniquilaciones de WIMPs.
"Las detecciones directas serán más difíciles" declaró Zhao. Puede que las WIMPs sigan existiendo, pero no habrá tantas como se espera.
Sin WIMPs que buscar, el fluido oscuro podría hacer más fácil el trabajo de los científicos.
Pero pocos cosmólogos están dispuestos a abandonar ya la materia oscura. La idea del fluido oscuro es muy nueva y todavía hay que refinarla en algunos aspectos, mientras que la materia oscura es una teoría muy madura.
"El modelo actual es el que mejor encaja con los datos, y en consecuencia es el mejor modelo de que disponemos" dijo Boehmer.
No obstante, Boehmer reconoce que el hecho de que la materia oscura y la energía oscura compongan el 95 por ciento del universo es incómodo para la cosmología.
"Francamente, esas denominaciones no son más que palabras que utilizamos para nombrar algo que no comprendemos" declaró.
Si un modelo más sencilloque uniera ambas puede explicar todos los datos, entonces los cosmólogos lo aceptarían sin reservas, según declaró Boehmer.

Artículo original Space.com
Foto NASA Hubble

SONDA PARA EUROPA


Explorar Europa






El medio ambiente helado no hace temblar a la sonda-exploradora Robótica (Endurance) que será duramanente probada bajo la capa de hielo antártico en las próximos meses. El objetivo es ayudar a la NASA sería finalmente explorar el entorno subacuático de Europa, una de las lunas de Júpiter.

Los investigadores empezarán a acercarse a esa exploración de Europa en el campus de la Universidad de Wisconsin en Madison. El Lago Mendota será una buena prueba inicial de la capacidad de la sonda Endurance para crear mapas tridimensionales de entornos subacuáticos.

ENDURANCE es es un proyecto de $ 2,3 millones, financiado por la división de Astrobiología, Ciencia y Tecnología de la NASA para el Programa de Exploración de Planetas. Esta sonda submarina es un vehículo diseñado para viajar sola bajo el hielo. Además de dicha autonomía, la sonda también podrá reunir sin conexiones externas información sobre como son los ambientes biológicos bajo esas dificiles condiciones.

Si todo va bien, las pruebas continuarán en un lago congelado en la Antártida a finales de este año. Los investigadores están desarrollando y probando la tecnología para una posible misión de la exploración submarina en Europa en el futuro. La sonda es hija de la Deep Thermal freátic Explorator, un proyecto financiado por la NASA que realizó una serie de ensayos sobre el terreno submarino en Mexico en 2007.

Los Fans de la ciencia ficción tienen varias razones para estar contentos con esta investigación. En la película 2010, basada en el cuento de Arthur C. Clarke, las sondas exploran la superficie congelada de Europa y encuentran fuertes indicios de la vida. En la película, hay una gran secuencia que muestra a la exploración submarina de Europa por sondas teledirigidas (ver vídeos).

Una vez más Clarke se adelanto a su tiempo.

Noticia original enn Inglés en space.com


COMPRENDER EL CEREBRO

De un artículo leido en Livescience os dejo aquí algunos de los puntos que me parecen interesantes de dicho artículo.

¿Cómo funciona

el cerebro?


La revista Livescience pidió a varios científicos de diversos campos del pensamiento que enumeraran los mayores misterios de la ciencia a día de hoy, uno de ellos fué el funcionamiento del cerebro.

Nuestro cerebro puede imaginar cosas como el comienzo o el fin del universo, ¿pero es capaz de comprenderse a si mismo?

Con miles de millones de neuronas, cada una de ellas con miles de conexiones, la red neuronal se vuelve enormemente compleja. A pesar de ello Neurólogos y Científicos cognitivos siguen sondeando el funcionamiento de la mente para concocer que da lugar a los pensamientos, las acciones, las emociones y, en definitiva, a la conciencia.
La complejidad de nuestra "máquina cerebral" es enorme.
Sin embargo, la rentabilidad que se podría obtener de su conocimento sería enorme.
"Si entendemos el cerebro, vamos a entender tanto su capacidad y sus límites para el pensamiento, emociones o razonamiento, como para el amor y todos los demás aspectos de la vida humana", dijo Norman Weinberger, neurocientifico de la Universidad de Irvine California.

¿Que hace al cerebro tan dificil de entender?
Según Scott Huettel del Centro de Neurociencia Cognitiva en la Universidad de Duke, la cusetión de inicio sería la siguiente: "El cerebro humano es el objeto más complejo del universo...
Su complejidad hace impracticable aplicar modelos simples y totalmente precisos para comprenderlo "
Y aunque exista una respuesta a su funcionamiento, dijo Huettel, esta seria incompleta.
El verdadero problema en las ciencias del cerebro es la autoreflexión. Los Neurocientíficos no pueden salir de sus propios cerebros (y experiencias) para estudiarlo.
"Un factor intrinseco, inevitable y pernicioso es que creo que solo podemos entender el cerebro a través de nuestra propia experiencia.
Pero nuestra propia experiencia subjetiva es una muy mala guía para entender el funcionamiento del cerebro ", dijo Huettel.
"Si el cerebro humano puede comprenderse a sí mismo es una de las más antiguas preguntas filosóficas", dijo Anders Garm, de la Universidad de Copenhague, Dinamarca, un biólogo que estudia las medusas como modelos del procesamiento neural de la información visual en los humanos.

Mecánica Mental
Los científicos han hecho algunos progresos al focalizar como objetivo directo "buscar" en el propio cerebro humano.
En los últimos años, las técnicas de imagen cerebral, como la resonancia magnética funcional (fMRI) han permitido a los científicos observar al cerebro en acción y determinar la forma en funcionan grupos de neuronas.
Se han identificado centros de conexiones en el cerebro que son responsables de ciertas tareas, como los que nos hacen huir de una situación peligrosa, el procesamiento de información visual, los que nos hacen soñar y almacenar memorias a largo plazo...
Pero el entendimiento de la mecánica de cómo las redes neuronales colaboran para permitir estas tareas se ha mantenido como un objetivo muy dificil de alcanzar.
"Todavía no tenemos un sistema para estudiar cómo los grupos de neuronas forman las redes cuando aprendemos, recordamos, o hacemos cualquier otra cosa, incluido ver, oir en movimiento, amar...", dijo Weinberger.
Además estos grupos de células del cerebro de alguna manera (aún no sabemos cual) dan lugar a comportamientos complejos y a cosas como las emociones, tales como el altruismo, la tristeza, la empatía y la ira.
Huettel y sus colegas utilizan actualmente las fMRIs para intentar descubrir la región del cerebro relacionada con el comportamiento altruista.
"A pesar de comprender la función de esta región cerebral no necesariamente se podrá determinar lo que impulsa a gente como la Madre Teresa", dijo Huettel ", pero puede dar pistas sobre el origen de comportamientos sociales importantes, como el altruismo".

¿Quién soy yo?

Sin embargo, la pieza del puzzle mas buscada en la investigación sobre el cerebro es, sin duda, la conciencia. Cuando usted mira a una pintura, por ejemplo, es consciente en su mente de sus colores y formas. Al mismo tiempo, la impresión visual puede agitar las emociones y generar pensamientos. Esta toma de conciencia y percepción subjetiva es la conciencia.
Muchos científicos consideran la conciencia la linea que diferencia a los seres humanos del resto de los animales. Así, los procesos cognitivos nos conduzcen a los comportamientos directamente sin que nosotros mismos seamos conscientes de como lo hacen.
Incluso saben que se tratan de buscar a si mismos.
Y si esta cuestión es resuelta, igualmente desconcertante será la siguiente pregunta que se plantearan los neurocientíficos: ¿Por qué?
¿Por qué existe la conciencia en todos nosotros?.
En última instancia, según Weinberger, "la comprensión del cerebro nos permitirá comprender lo que realmente es el ser humano".

Artículo original en Livescience

LA VIDA EN REM





A continuación os dejo una artículo interesante de la Dr. Ursula Orbest sobre lo que nos mantiene ocupados, más o menos, un tercio de nuestra vida, disfrutarlo.


Los procesos oníricos

La línea biológica

La hipno-onirología es la parte de la neurofisiología que se ocupa de la investigación del sueño y de los sueños. El inicio de aquel tipo de investigaciones fue cuando en 1953 Aserinsky y Kleitman (1953) describieron el “sueño de los movimientos oculares rápidos” (rapid eye movement, REM) como la base fisiológica de la actividad onírica; entonces fue posible determinar por primera vez el momento de ocurrencia de los sueños: cuando un sujeto es despertado en esta fase – cuando los ojos de la persona dormida se mueven de manera conjunta, rápida y a sacudidas – es capaz de contar un sueño claro y detallado en el 80% de los casos. Este tipo de investigación objetiva e instrumental de la función onírica desde una base neurofisiológica generalmente es realizado en “laboratorios de sueño”, donde se hace una monitorización poligráfica del sujeto dormido. Los hallazgos de Aserinsky y Kleitman han estimulado toda una serie de investigaciones sobre la base neurofisiológica de los sueños, cuyos resultados principales se pueden resumir de la siguiente manera: El sueño consiste de varios ciclos de unos 90 a 100 minutos que transcurren entre tres y cinco veces por la noche (“arquitectura del sueño”). Después de haber pasado por la fase inicial y por el sueño ligero hacia el más profundo (fase 1 a 4), el individuo llega a la fase REM. La fase REM también se ha denominado sueño paradójico, ya que se caracteriza por una combinación aparentemente imposible de cambios fisiológicos: la desaparición del tono muscular y la profundidad del sueño (dificultad de despertar al sujeto) por un lado, y la aparición de ondas cerebrales que se parecen a la fase inicial, ligera, del sueño junto con otros indicadores (flujo sanguíneo cerebral) que hacen que esta fase se parece más al estado despierto que al estado dormido. Además, la fase REM se caracteriza por los citados movimientos rápidos de los ojos, por frecuentes cambios de respiración y pulso y por la aparición de erecciones en los varones. Estos hallazgos llevaron a Jouvet (1998) a considerar el soñar como un tercer estado del cerebro, tan diferente del sueño como éste lo es de la vigilia.Es importante tener en mente que no todos los sueños ocurren en la fase REM. Las investigaciones de Dement y Kleitman (citados en Jouvet, 1998) revelaron que los sujetos, despertados en fase REM, fueron capaces de relatar un sueño en un 80% de los casos, pero también informaron de imágenes oníricas (aunque menos vívidas, menos coherentes) o simplemente de algún “pensamiento” en un 7-14% (según la investigación) cuando fueron despertados en otra fase del sueño. Foulkes (1993) incluso sospecha que el soñar no está limitado a un estado de dormir. Para este autor, “(...) soñar parece representar la manera de la mente de organizar conscientemente en cualquier circunstancia en la cual la estimulación externa queda reducida o cerrada, y el control voluntario de la consciencia es abandonado, mientras la activación cognitiva sigue mantenida.” (Foulkes, 1993, p.12). La neurofisiología experimental en animales que presentan sueño paradójico (generalmente gatos o ratas) ha podido delimitar dentro del tronco cerebral ciertos sistemas de neuronas cuya activación simultánea durante el sueño provoca la aparición del sueño paradójico. Resumido muy esquemáticamente, la actividad del sistema ponto-genículo-occipital (PGO), un “generador” bilateral comparable a una especie de marcapasos, situado en la formación reticular del puente, es responsable de la actividad fásica de la gran mayoría de las neuronas cerebrales, mientras los movimientos que resultan de la excitación de los sistemas piramidales y extrapiramidales son bloqueados a nivel de las motoneuronas medulares por un segundo sistema descendente, vecino del generador, lo que provoca la atonía muscular durante el sueño paradójico. Solamente los movimientos de los ojos y de algunos pequeños músculos de la cara no son bloqueados, hecho que da lugar al fenómeno de los movimientos oculares típicos (REM). A través de una lesión bilateral precisa en el primer nivel póntico del sistema de freno (locus coeruleus alfa) en el gato, es posible observar el “comportamiento onírico” en el animal, ya que sus reacciones motoras no quedan bloqueadas cuando “sueña”: el gato dormido abre los ojos y levanta la cabeza, efectúa una exploración visual (pero sin reaccionar a los estímulos visuales presentes), seguido por una serie de comportamientos variados e imprevisibles que han sido descritos como conducta de “jugar” o “cazar”, de miedo (orejas hacia atrás), de ira o de ataque, en función de las imágenes oníricas que supuestamente tiene. Esta conducta onírica también se puede observar en humanos aquejados del “síndrome de sueño paradójico sin atonía” (Schenk, citado en Barraquer Bordas, 1994), caracterizado por el desarrollo de una conducta agitada y frecuentemente agresiva (el individuo se levanta, da golpes, intenta huir, etc. y parece que intenta llevar conductualmente a cabo un sueño). Cuando el paciente es despertado, habitualmente relata un sueño, frecuentemente cargado de contenido angustioso o agresivo, es decir, una pesadilla. Este tipo de parasomnia se distingue de otras parasomnias como el somnambulismo o el somniloquio por el hecho que estos últimos siempre tienen lugar en la fase no-REM, mientras el síndrome de sueño paradójico sin atonía se produce durante la fase REM. Mediante técnicas de resonancia magnética se han podido detectar lesiones isquémicas periventriculares en estos pacientes (Culebras & Moore, 1989). Estos autores consideran que la supresión de la atonía muscular en este síndrome es una condición necesaria, pero no suficiente para la aparición de esta “parasomnia fantasmagórica”; el trastorno conductual necesita, según ellos, también una afectación de otras estructuras cerebrales vinculadas en el control motor. Como se ha dicho antes, la mayoría de los adultos despertados en la fase REM indica haber tenido un sueño, pero en 20% de los casos también aparecen sueños en otras fases. En estas fases del sueño no-REM (NREM) sin embargo, parece que no se trata de auténticos sueños, sino más bien de otros “acontecimientos psíquicos”, como fragmentos de pensamientos o ideas, mientras los sueños de la fase REM suelen representar toda una narrativa rica en detalles y emociones (Lavie, 1996). Cuando el sujeto es despertado de la fase REM del primer ciclo de sueño de la noche, el sujeto suele aportar sueños breves, que tratan con el presente y que muchas veces carecen de una narrativa coherente o de personajes claros. A medida que se repiten los ciclos, los sueños se vuelven más complejos, más ricos y más detallados, con personajes y emociones. Lavie comenta que parece que, comparado con los sueños de la primera mitad de la noche, los de madrugada tienden más a tratar sobre la primera infancia u otros aspectos profundos de la persona, y que son estos sueños los que, con más frecuencia, se recuerdan espontáneamente. También los sujetos que indican “no soñar nunca” tienen la misma cantidad de fases REM que otras personas y también son capaces de recordar sueños cuando son despertados en esta fase. Aparte de las diferencias individuales, la capacidad de recordar los sueños depende de la profundidad del sueño (más fácil cuando el sueño es ligero), del carácter de los sueños (cuánto más largo, rico en contenido, poco habitual y extraño, y generador de emociones, tantos más recuerdos) y, aparentemente, también de la disposición del individuo para acordarse. Otra línea interesante de estudios de laboratorio consiste en las investigaciones de Dement (resumidas en Lavie, 1996) sobre la deprivación selectiva de la fase REM. En estos estudios, los sujetos fueron despertados cada vez que entraron en la fase REM. Como resultado se puede destacar que el número de despertares necesarios para prevenir la fase REM incrementó con la duración de la deprivación y que, a medida que pasaban las noches sin fase REM, el sujeto solía dormirse nada más cerrar los ojos y entrar inmediatamente en la fase REM sin pasar por las otras fases; por lo tanto, el experimento tenía que interrumpirse al cabo de pocas noches, ya que resultó no en una deprivación selectiva de la fase REM sino en la deprivación de cualquier forma de sueño. Además, los sujetos privados de la fase REM mostraron alteraciones importantes de conducta (irritación, irascibilidad, etc.). Por eso se concluyó que el sueño REM es una necesidad biológica en los seres humanos y en los animales que lo presentan: las ratas, deprivadas de sueño paradójico mediante un dispositivo experimental complejo, murieron al cabo de 40 a 60 días después del inicio del experimento (Rechtschaffen, citado en Lavie, 1996). No obstante, algunos estudios también han mostrado que la deprivación selectiva de la fase REM a veces puede mejorar el estado de pacientes depresivos, probablemente debido a una excitación cerebral general (Lavie, 1996). Existen relatos anecdóticos sobre la influencia de estímulos externos en el contenido de los sueños. Parece que los estímulos externos pueden no sólo influir, sino hasta provocar determinadas imágenes como el sueño histórico de Maury que sueña con ser guillotinado, algo que parece haber sido causado por la caída del baldaquín de su cama, pero los resultados respecto a este fenómeno son controvertidos (Lavie, 1996). De todas maneras, Kramer y sus colaboradores pudieron demostrar como estímulos externos influyen directamente en el contenido de los sueños (estudios resumidos en Kramer, 1993a): a sujetos dormidos en el laboratorio se presentaron nombres de alto significado para el sujeto (generalmente miembros de la familia o de amigos) y nombres de bajo significado, y se vio que los nombres de alto significado fueron incorporados más frecuentemente en los sueños. Un fenómeno aparte son los sueños llamados “lúcidos”. Normalmente, el soñador no se da cuenta de que está soñando; al contrario, en sueños estamos convencidos de que esto es la realidad, porque no tenemos consciencia de otro estado. Sólo cuando estamos despiertos, habitualmente tenemos la consciencia de que NO estamos soñando, porque sabemos que existe este otro estado, aunque hay fenómenos disociativos en los cuales la persona afectada tiene la sensación de estar soñando (Oberst, 1987; Oberst, 1999). Incluso parece que los mismos fenómenos disociativos pueden ocurrir en los sueños (Serio, Dimaggio, Popolo y Ruggieri, 1997). De todas maneras, no existe ninguna posibilidad subjetiva de distinguir el estado despierto del estado onírico. Sólo en los sueños lúcidos el soñador se da cuenta de que está soñando y puede incluso influenciar en el curso de la historia del sueño. A veces se trata de pesadillas en las cuales el soñador se sugiere a sí mismo que “sólo está soñando” y es capaz de alterar el curso para mitigar el miedo. Los estudios de laboratorio mostraron que durante estos sueños lúcidos (que, como los otros, ocurren en la fase REM) los sujetos fueron capaces de indicar el momento del sueño lúcido mediante guiños y de completar tareas complejas durante esta fase, según las instrucciones que les fueron dadas antes de ir a dormir. Una revisión de la investigación sobre los sueños lúcidos se encuentra en Purcell, Moffitt y Hoffmann (1993). (El sonambulismo es una alteración del sueño que se produce en la fase NREM y no es un proceso onírico, por lo tanto no se tratará aquí.) Según destaca Jouvet (1998), el sueño paradójico como tercer estado del cerebro aparte del sueño y de la vigilia, fue “inventado” por la evolución a partir de las aves, tal vez al mismo tiempo que la homeotermia, y parece que los vertebrados inferiores (poiquilotermos) no tuvieran la “necesidad” de sueño paradójico. Jouvet discute la posibilidad de que el sueño paradójico tenga relación con las condiciones ecoetológicas de seguridad del biotopo. Los animales en seguridad en su nicho biológico duermen más fácilmente que aquellos que corren el riesgo de ser atacados, siendo el campeón de los dormilones el gato doméstico. Por otro lado, observaciones en animales han descubierto que la cantidad de sueño paradójico (o un estado similar) es tanto más grande cuanto más inmaduro es el cerebro. En el recién nacido humano, la duración del sueño REM ocupa el 50-60% de la duración del sueño (inferior al gatito o ratón recién nacido), mientras en el adulto, el sueño ocupa mucho menos tiempo. Jouvet considera muy extraño el hecho que es “(...) en el momento en que concluyen la maduración y la programación genética del sistema nervioso, cuando el sueño paradójico, que se convertirá después en el soñar, alcanza su mayor índice, para decrecer posteriormente.” (Jouvet, 1998, p.40). El mismo autor comenta que la historia natural del sueño paradójico tampoco nos permite todavía dar una explicación de las funciones de este estado del cerebro.

Resumen y conclusión

Las investigaciones de laboratorio sobre la fisiología del sueño y de los sueños parecen indicar que las diferentes fases del ciclo del sueño – incluida la fase del sueño paradójico (fase REM) – son una necesidad biológica. Lo que estas investigaciones no han podido esclarecer todavía es hasta qué punto los sueños – las imágenes, sensaciones, pensamientos que acompañan la fase REM – lo son y si se les puede conferir una función determinada adaptativa, sea biológica o psicológica.

Estudio de la Dra. Ursula Oberst
Imágen de la gran película Waking Life de Fox Searchlight Pictures

HABLA Y EVOLUCIÓN


No hay respuestas fáciles para la evolución de la lengua humana



La evolución del habla humana es mucho más compleja de lo que parece desprenderse de algunos de los recientes intentos de vincularla a un determinado gen, dice Robert Berwick, profesor de lingüística computacional en el MIT.


Berwick describió sus ideas sobre el lenguaje en unas sesiones de la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia el pasado domingo, 17 de febrero. Bajo el nombre "la mente de un creador de herramientas", exploró la utilización de la investigación evolutiva en la comprensión de las capacidades humanas.

Algunos investigadores, en los últimos años han especulado que las mutaciones en un gen llamado Foxp2 podrían haber jugado un papel fundamental en la evolución del lenguaje humano. Dichas investigaciones muestran que el gen parece estar relacionado con el idioma, porque la capacidad de algunas mutaciones de genes parecen producir alteraciones específicas en el uso del lenguaje, y porque además nuestros parientes vivos más cercanos, los chimpancés, carecen de esas mutaciones genéticas y de capacidad para el lenguaje. Pero la afirmación de que la mutación genética está directamente relacionada con el desarrollo del lenguaje es poco probable, dice Berwick, titlado del MIT en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación y el Departamento de Cerebro y Ciencias Cognitivas.

" Esta clase de conexiónes directas no son el modo que los organismos se unen " dice Berwick. Cuando se llega a algo tan complejo como una lengua, " uno se ve apremiado para buscar respuestas menos complacientes con el proceso evolutivo " Y la conexión específica Foxp2 está basada en una cadena entera de acontecimientos, cada uno de cual es especulativo, así que tenemos pocas posibilidades de responder a toda la cadena por ese camino.

" Es un proceso tan caótico, que se parece al pronóstico de tiempo, " dice él. " El ruido oculta la señal. "

Más bien podriamos decir que la lengua es seguramente el resultado de una interacción mucho más compleja y sutil entre una gran variedad de factores, dice Berwick , y nunca puede conectarse a cambios genéticos específicos " Hay algunas cosas en la ciencia que son muy interesantes, pero que quizás nunca vamos a ser capaces de averiguar en su totalidad" " Hay una especie visión romántica en algunas personas, que peinsan que siempre que algo es interesante puede llegar a ser entendido. "

Es más probable, nos dice Berwick, que el papel del gen Foxp2 en la lengua sea de algún modo periférico a la capacidad para la lengua en sí misma. Él lo compara a una impresora en un sistema informático - esto es la parte del sistema total, pero no la fundamental. Berwick piensa que un acercamiento más productivo para estudiar la evolución de lengua es la de examinarla en términos de más profundos, por sus mecanismos internos.

En su propia investigación, Berwick ha comparado la estructura de las lenguas con la estructura de las canciones de los pájaros, y ha encontrado conexiones interesantes que pueden conducir a un mejor entendimiento de algunos aspectos de las lenguas.

Tanto las canciones de los pájaros como todas las lenguas humanas parecen compartir algunas características subyacentes relacionadas con su estructura métrica, según Berwick. Hay un sonsonete subyacente al pronunciar en la poesía, la música y en las canciones de los pájaros que pueden revelar un aspecto fundamental de como nuestro cerebro trata con el lenguaje. Las futuras investigaciones podrían ahondar en este camino aún más lejos, mirando todas las conexiones posibles entre genes específicos, los de los pájaros y los de los seres humanos, y su conexión a estructuras métricas.

En última instancia, lo importante es entender que la lengua es, en su base, algo que ocurre dentro de la mente humana y que es independiente de cualquier sonido particular, visión o movimiento. La misma construcción mental podría ser expresada por el discurso verbal, por la escritura o por el lenguaje de signos sin cambiar su naturaleza básica, nos dice Berwick. " No es el hecho externo que usted oye o presencia, es la representación que hace de el en su cabeza. "

Noticia original en Inglés del MIT

SONRIE ELECTRÓN, TE ESTAN FILMANDO

Electrón en vídeo

Ahora es posible ver una película de un electrón. La película muestra cómo un electrón se mueve sobre una onda de luz justo después de haber sido arrancado de un átomo.Esta es la primera vez que un electrón ha sido filmado, y los resultados se presentan en el último número de "Physical Review Letters".

Para ver la pelicula: http://www.atto.fysik.lth.se/video/emovie.mov

Anteriormente esto había sido imposible ya que los electrones se mueven a velocidades extremadamente altas y las fotografías realizadas siempre salían borrosas. Con el fin de captar estos momentos ultr-rápidos, son necesarios destellos de la luz extremadamente cortos , pero este tipo de flashes no estaban disponibles anteriormente. Con el uso de una nueva tecnología para la generación de pulsos cortos de láser de luz intensa, se crean pulsos de attosegundos y así los científicos de la Universidad de Lund Facultad de Ingeniería en Suecia han logrado capturar el movimiento de electrones por primera vez.

"Un electrón tarda alrededor de 150 attosegundos en dar la vuelta al núcleo de un átomo” comenta Johan Mauritsson, uno de los científicos. Para que nos hagamos una idea prosigue: “un attosegundo es equivalente a un segundo como un segundo es equivalente a la edad del universo".
Además, con la ayuda de otro láser también han conseguido filmar una colisión entre un electrón y un átomo. Estos científicos también esperan conocer más acerca de lo que sucede con el resto del átomo cuando un electrón deja un nivel, y cuándo los demás electrones acuden a llenar el nivel vacío que se crea.
Noticia original physorg.com

VIENTO ESTELAR

Potentes vientos estelares detectados por el telescopio ESA Integral

El telescopio de rayos gamma de la ESA, Integral, ha realizado la primera detección concluyente de rayos X de alta energía procedentes de una estrella masiva, Eta Carinae. La región en torno a este astro es uno de los lugares de choques más violentos de los vientos de partículas cargadas eléctricamente a velocidades de miles de kilómetros por segundo.

Eta Carinae es el único objeto astronómico que emite rayos gamma y puede verse a simple vista. Es una estrella monstruosamente grande, tanto que los astrónomos la llaman una ‘hipergigante’. Tiene entre 100 y 150 veces la masa del Sol, y brilla más intensamente que cuatro millones de soles juntos. Los astrónomos saben que no es una estrella única sino un sistema binario, con una segunda estrella orbitando en torno a la primera.

Se sospechaba hace tiempo que un sistema binario tan masivo emitiría rayos X de alta energía, pero hasta ahora no se disponía de los instrumentos necesarios para comprobarlo. Recientemente Integral ha demostrado de forma concluyente que Eta Carinae emite rayos X de alta energía, lo que más o menos coincide con las predicciones teóricas.


Eta Carinae, as seen by Integral

Eta Carinae, vista por Integral
“La intensidad de los rayos X es un poco menor de lo esperado, pero dado que se trata de la primera detección concluyente, está bien”, dice Jean-Christophe Leyder, del Instituto de Astrofísica y Geofísica de la Universidad de Lieja, Bélgica.

Los rayos X de alta energía proceden de una amplia onda de choque, creada y mantenida por las dos estrellas masivas. La onda de choque se produce cuando chocan los vientos estelares de ambas estrellas, creando un sistema que los astrónomos llaman ‘sistema binario con vientos en colisión’. Las estrellas masivas están constantemente emitiendo partículas, que son expulsadas al espacio por el efecto de la luz y otra radiación emitida por la estrella.

Esta emisión estelar es tan intensa que los vientos pueden alcanzar velocidades de entre 1500 y 2000 km por segundo. Con dos estrellas masivas tan próximas, como lo están en el sistema de Eta Carinae, los vientos chocan, y se crean terribles ondas de choque en las que las temperaturas alcanzan los varios miles de millones de grados Kelvin. “Es un ambiente muy extremo”, dice Leyder.



Integral, artist’s impression


Las partículas cargadas eléctricamente llamadas electrones quedan atrapadas en el campo magnético de las ondas de choque, vibrando constantemente y de forma cada vez más acelerada, hasta alcanzar una enorme energía. Cuando finalmente escapan de la onda de choque se topan con fotones de baja frecuencia y les transmiten energía, dando lugar a la emisión que detecta Integral.

Entender esta emisión es importante porque los astrónomos consideran que está en la base de muchos fenómenos diversos en el cosmos. Los vientos estelares tienen profundas implicaciones sobre la evolución de las estrellas y la química del universo, además de ser fuentes de energía en la galaxia.

Las estrellas masivas son raras, y un sistema binario masivo es aún más raro. “En nuestra galaxia hay probablemente sólo de 30 a 50 sistemas binarios con vientos en colisión que muestren una firma clara de los choques entre vientos”, dice Leyder. Hace un año, el telescopio de rayos X de la ESA, XMM-Newton, detectó rayos X procedentes de un sistema binario con vientos en colisión, HD 5980, situado en una galaxia vecina, las Pequeñas Nubes de Magallanes.



Carina Nebula, Hubble image

La nebulosa Carina por el Hubble
Integral detecta rayos X más energéticos que XMM-Newton. Por eso ha sido capaz de detectar los rayos X más energéticos emitidos por Eta Carinae. Las observaciones indican que el sistema de Eta Carinae pierde al día una cantidad de masa comparable a la del planeta Tierra, un ritmo aproximadamente 140 veces superior al de la pérdida de masa que se produce en HD 5980.

Tener un sistema binario masivo como Eta Carinae prácticamente en nuestro umbral cósmico, a apenas 8.000 años luz, lo bastante cerca como para ser observado en detalle, es un golpe de suerte. Ahora que saben qué buscar, los astrónomos seguirán a la caza de más casos de sistemas binarios con vientos en colisión que emitan rayos X de alta energía.

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Creditos ilustraciones por orden de aparición: ESA (Animation by C. Carreau)
Credits: ESA/ Integral (Leyder et al.), Credits: ESA, Credits: NASA, ESA, UCB (N. Smith), STScI/AURA (The Hubble Heritage Team).