jueves, 23 de diciembre de 2010

Científicos olvidados: Edward Blyth

Edward Blyth (A.O. Hume, 1890)
Hoy se cumplen doscientos años del nacimiento del naturalista inglés Edward Blyth, precursor de Darwin y padre de la ornitología india.

Edward Blyth nació el 23 de diciembre de 1810 en Londres. En la escuela destacó en química e historia natural, y pasaba sus ratos libres en el Museo Británico.

En 1832 compró una farmacia y trabajó de químico. En esa época participa con frecuencia como orador en reuniones de naturalistas en Londres, y entre 1835 y 1837 publica varios artículos sobre la selección natural en The Magazine of Natural History. Blyth era creacionista, y su concepción de la selección natural era la opuesta a la que unos años más tarde plantearía Darwin: Para Blyth, la selección natural es el mecanismo que emplea la naturaleza para librarse de las variaciones y mantener el "arquetipo" de las especies. En 1837, la farmacia quebró, y Blyth se trasladó a Brixton. Un año más tarde, fue nombrado conservador de la Sociedad Ornitológica de Londres. En 1840 tradujo y publicó la sección de mamíferos, aves y reptiles de El reino animal de Cuvier.

En 1841, nombrado conservador del museo de la Real Sociedad Asiática de Bengala, se traslada a Calcuta, donde se dedica a catalogar los especímenes zoológicos que diversos exploradores británicos aportan a la Sociedad.

En 1857, profundamente afectado por la muerte de su segunda esposa, cae enfermo. Ya nunca se recuperará. Regresa a Londres en 1862, y un año después se retira formalmente de la Real Sociedad Asiática, aunque en 1865 es nombrado miembro honorario. Muere el 27 de diciembre de 1873.

Entre sus obras se encuentran el Catálogo de Aves de la Sociedad Asiática (1849), el Catálogo de los mamíferos y aves de Birmania (1875) y la Historia Natural de las grullas (1881).

De la gran cantidad de especies que catalogó y describió, cabe citar el gecko leopardo (Eublepharis macularius), el macaco japonés (Macaca fuscata), el urial (Ovis vignei), el miná coronado (Ampeliceps coronatus), la gacela de Speke (Gazella spekei), el casuario unicarunculado (Casuarius unappendiculatus), la prinia de Burnes (Prinia burnesii), el langur capuchino (Trachypithecus pileatus), la urraca piquigualda (Urocissa flavirostris), el gorrión del Sind (Passer pyrrhonotus), y el ciervo de Schomburgk (Cervus schomburgki), extinguido en 1938.

Muchas especies han sido bautizadas en su honor, como el carricero de Blyth (Acrocephalus dumetorum), el mosquitero de Blyth (Phylloscopus reguloides), el tragopán de Blyth (Tragopan blythii) y el murciélago ratonero mediano (Myotis blythii).

viernes, 17 de diciembre de 2010

El rinoceronte más grande

Rinocerontes de Sumatra (Wolf, 1872)
Rinoceronte de Java (Horsfield, 1824)
Rinoceronte negro (J. Wolf, 1911)
Rinoceronte blanco (Mariana Ruiz Villarreal, 2007)
Rinoceronte indio (Richard Lydekker, 1893-96)
Rinoceronte lanudo (Charles R. Knight, 1916)
Elasmoterio (Heinrich Harder, 1908)
Uno de los datos que proporcionan las estadísticas de Blogger es el de las búsquedas de Google que con más frecuencia conducen a los lectores hacia el blog. Generalmente se trata de temas que ya han sido tratados, como es lógico, pero a veces, por una curiosa asociación de palabras, llegan a El neutrino preguntas que se quedan sin respuesta. Hoy vamos a responder a una de ellas: ¿Cuál es la especie más grande de rinoceronte?

Casi todas las fuentes se decantan por el rinoceronte blanco. Sin embargo, todo depende de lo que se considere "grande". El rinoceronte blanco es el más pesado, pero el rinoceronte indio lo supera en altura. La definición del diccionario de la Real Academia ("Que supera en tamaño, importancia, dotes, intensidad, etc., a lo común y regular.") es muy vaga: Aunque cita el tamaño, el "etc." deja la puerta abierta a otras interpretaciones. Más concreta es la definición del María Moliner: "Se aplica a las cosas que ocupan mucho espacio o superficie." Tratándose de espacio, parece más correcto ordenar las cinco (o seis) especies de rinoceronte existentes en la actualidad por su altura y longitud.

El más pequeño, sin duda, es el rinoceronte de Sumatra (Dicerorhinus sumatrensis), con una altura en la cruz de 1,2 a 1,45 metros, una longitud de 2,5 metros y un peso de 500 a 800 kilos. De los dos cuernos que posee, el más largo es el delantero, con una longitud típica de entre 15 y 25 centímetros, aunque la mayor longitud registrada ha sido de 81 centímetros.

El rinoceronte de Java (Rhinoceros sondaicus) mide entre 3,1 y 3,2 metros de longitud y de 1,4 a 1,7 metros de altura, y pesa entre 900 y 2.300 kilos. Su único cuerno puede alcanzar hasta 27 centímetros, aunque suele medir menos de 20.

El rinoceronte negro (Diceros bicornis), tiene la misma altura que el de Java, pero le supera en longitud: Mide entre 3,3 y 3,6 metros. Sin embargo, es más ligero; su peso varía entre 800 y 1.400 kilos. El cuerno delantero, el más largo de los dos, suele medir alrededor de 50 centímetros, pero puede alcanzar hasta 1,5 metros.

El rinoceronte blanco (Ceratotherium simum), como hemos dicho, es el más pesado: de 1.440 a 3.600 kilos. Su longitud varía entre 3,4 y 4,2 metros y su altura en la cruz entre 1,5 y 1,9 metros. El cuerno delantero, el más largo, puede alcanzar hasta 1,5 metros de longitud, aunque la longitud media es de 90 centímetros.

Y, por último, el rinoceronte indio (Rhinoceros unicornis) tiene una altura en la cruz de entre 1,7 y 2 metros, y una longitud de hasta 4 metros. Su peso varía entre 1.600 y 3.000 kilos. Su cuerno, de unos 25 centímetros de longitud en promedio, puede alcanzar hasta 57 centímetros.

Si incluimos en la comparación las especies extintas, aquí en Europa tuvimos durante el Pleistoceno una especie mayor que todas las actuales, el rinoceronte lanudo (Coelodonta antiquitatis), que curiosamente está estrechamente emparentado con el pequeño rinoceronte de Sumatra. Con una altura en la cruz de 2 metros y hasta 4,4 metros de longitud, su cuerno delantero medía alrededor de 1 metro.

Pero el récord absoluto lo tiene el elasmoterio siberiano (Elasmotherium sibiricum), un rinoceronte asiático del Pleistoceno de 2,7 metros de altura y 6 metros de longitud, con un único cuerno de 2 metros. Su peso se ha estimado en 7 toneladas. Sin embargo, a pesar de su tamaño y su peso, sus patas eran proporcionalmente más largas que las de otros rinocerontes, y probablemente era un corredor rápido.

(E incluso el elasmoterio se quedaba pequeño ante su pariente el indricoterio, el mayor mamífero que ha pisado la tierra.)

martes, 14 de diciembre de 2010

Gogo, un arrecife en el desierto australiano

En 1940, el paleontólogo alemán Curt Teichert descubrió un yacimiento de peces fósiles en el desierto de la región de Kimberley, en el noroeste de Australia. Este yacimiento, conocido como Formación Gogo, se encuentra en el Parque Nacional de la Garganta de Geikie. Allí se han conservado los restos fósiles de la fauna y la flora marinas asociadas a unos arrecifes tropicales del periodo Devónico superior, hace unos 375 millones de años. A lo largo de décadas, se han descubierto en Gogo más de cincuenta especies de peces, así como artrópodos, moluscos, corales y algas...


Sigue leyendo y escucha el podcast en Zoo de Fósiles.

lunes, 13 de diciembre de 2010

Científicos olvidados: Johann Christian von Schreber

Johann Christian von Schreber (J. Dörfler)
Johann Christian Daniel von Schreber nació en Weissensee, en el centro de Alemania, el 17 de enero de 1739. Estudió Medicina, Teología e Historia Natural en las universidades de Halle y Uppsala (Suecia), donde fue discípulo de Linneo. Se doctoró en Medicina y, en 1760 comenzó a ejercer en Bützow, en el nordeste de Alemania, en cuya universidad impartió clases desde el año siguiente. En 1769 fue nombrado profesor de Medicina en la Universidad de Erlangen. En esa ciudad de Baviera residió hasta su muerte. Allí fue profesor de Medicina y Botánica, director del jardín botánico desde 1773 y catedrático de Historia Natural desde 1776. En 1787 fue elegido miembro de la Real Academia Sueca de Ciencias y, en 1795, de la Royal Society. Desde 1791 hasta su muerte, acaecida el 10 de diciembre de 1810, fue el presidente de la Academia Alemana de Ciencias Naturales Leopoldina. En 1813, el rey Maximiliano José I de Baviera adquirió su herbario, que sirvió de embrión para la recién fundada Colección Botánica de Múnich.

Su obra más importante fue Die Säugethiere in Abbildungen nach der Natur mit Beschreibunge ("Descripción e Ilustración de la Naturaleza de los Mamíferos"), en la que describió todas las especies entonces conocidas de mamíferos, algunas de ellas por primera vez. También publicó obras sobre botánica, entomología y medicina.

Entre las especies descritas por Schreber se encuentran el trébol campestre (Trifolium campestre), la avena negra (Avena strigosa), la uña de gato (género Uncaria), la cañuela alta (Festuca arudinacea), el león marino de Steller (Eumetopias jubatus), el gato montés (Felis silvestris) y el gato de los pantanos (Felis chaus).

Varias especies han sido bautizadas en su honor; entre ellas, el musgo canadiense Pleurozium schreberi, la hierba norteamericana Muhlenbergia schreberi, la planta acuática Brasenia schreberi, el escarabajo Cerocoma schreberi y el género de plantas oleáceas Schrebera.

viernes, 3 de diciembre de 2010

La NASA, exagerando, como (casi) siempre

Hace unos días, la NASA anunció que ayer, jueves, ofrecería una conferencia de prensa para comentar "un hallazgo en astrobiología que tendrá impacto en la búsqueda de pruebas de vida extraterrestre."

El hallazgo, en resumidas cuentas, se limita a un experimento con una bacteria terrestre resistente al arsénico que vive en un lago alcalino de California. La bacteria, ya conocida, se ha cultivado artificialmente en un medio rico en arsénico y privado de fósforo, un elemento considerado hasta ahora esencial para la vida, ya que entra en la composición de los ácidos nucleicos, las membranas celulares y la molécula ATP, imprescindible para el suministro de energía a los procesos biológicos. Resulta que la bacteria es capaz de prosperar y reproducirse en ese medio, aunque más lentamente que con el fósforo. Pero "la manera en que el arsénico se incorpora a la estructura de estas biomoléculas no está clara, y los mecanismos mediante los que operan las mismas son desconocidos." O sea, que aún no se sabe qué parte del fósforo celular ha sido sustituido por arsénico, y de qué manera.

Sin menospreciar la importancia teórica del hallazgo, a mi modo de ver la astrobiología se refiere al estudio de la vida extraterrestre. El descubrimiento, qué duda cabe, es importantísimo para la bioquímica y la biología terrestre, y sí, "tendrá impacto en la búsqueda de pruebas de vida extraterrestre", pero lo único que tiene que ver con la astrobiología es que el experimento ha sido realizado por el Instituto de Astrobiología de la NASA. Ni la bacteria es extraterrestre, ni las condiciones en las que asimila el arsénico en lugar del fósforo son naturales. Una vez más ha quedado confirmado que el equipo de relaciones públicas de la NASA es insuperable a la hora de crear expectación para cualquier descubrimiento.

En La pizarra de Yuri hay más detalles sobre el descubrimiento.

jueves, 2 de diciembre de 2010

ISOLDE descubre una desintegración nuclear inesperada

(Contribución de El neutrino al XIV Carnaval de la Física, organizado por Las historias eulerianas)

La investigación científica en el CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas) no se limita al LHC. Hay también otros aceleradores, que alimentan otros experimentos para investigar temas tan interesantes como la estructura interna de los hadrones (partículas compuestas de quarks, como los protones y los neutrones), la interacción nuclear fuerte entre los quarks, la antimateria, la posible relación entre los rayos cósmicos y la formación de nubes, las partículas procedentes del Sol... Algunos de estos experimentos se llevan a cabo en ISOLDE (Separador isotópico de masas on-line), una fuente de haces de baja energía de isótopos radiactivos (núcleos atómicos inestables por tener demasiados o demasiado pocos neutrones) que puede producir más de mil isótopos diferentes de casi todos los elementos conocidos.
En ISOLDE, esos isótopos radiactivos se desintegran, y los núcleos resultantes de esa desintegración se recogen y estudian. Generalmente, esas desintegraciones nucleares son simétricas: Los dos fragmentos que se producen tienen aproximadamente el mismo tamaño. A veces se detectan desintegraciones asimétricas, pero en estos casos los fragmentos resultantes son lo que se llama "núcleos mágicos", núcleos que tienen un "número mágico" de protones o de neutrones, o de ambos. ¿Qué son los números mágicos? En los núcleos atómicos, los protones y los neutrones, cada uno por su lado, se distribuyen en "capas" (que no son realmente capas como las de una cebolla, sino estados de energía cada vez más alta). En cada una de esas capas cabe un número fijo de protones o neutrones; y los números mágicos corresponden a los núcleos en los que todas sus capas están llenas. Estos núcleos son especialmente estables frente a las desintegraciones nucleares, de forma análoga a lo que ocurre con los electrones en la tabla periódica de los elementos: los elementos con todas sus "capas" de electrones completas (los gases nobles) son especialmente estables frente a las reacciones químicas.
Pues bien, recientemente, en ISOLDE han estudiado la desintegración del mercurio-180, un núcleo inestable que contiene 80 protones y 100 neutrones. Los científicos esperaban que se desintegrase en dos núcleos de circonio-90, cada uno de ellos con 40 protones y 50 neutrones, ya que 50 es un número mágico. Pero no ha sido así. El mercurio-180 se desintegra en un núcleo de rutenio-100 (44 protones y 56 neutrones) y otro de kriptón-80 (36 protones y 44 neutrones).
Si algo aprendí de Física Nuclear en la Universidad, es que los cálculos involucrados son extremadamente complicados, y que casi ningún problema se puede resolver exactamente; para obtener resultados es necesario recurrir a aproximaciones y a modelos simplificados. En una desintegración nuclear no sólo hay que tener en cuenta el estado inicial y el estado final, sino todos los estados intermedios, en los que el núcleo original se deforma y se divide en dos, influenciado además por las fuerzas nucleares y electromagnéticas entre los protones y los neutrones que lo componen. De ahí que, como en este caso, a veces los experimentos nos den sorpresas.

martes, 30 de noviembre de 2010

Científicos (casi) olvidados: William Froude

El ingeniero naval inglés William Froude nació en Dartington (Devon, Inglaterra) hace doscientos años, el 28 de noviembre de 1810. Estudió en Oxford, donde se graduó en Matemáticas en 1832.

Comenzó a trabajar como topógrafo para los ferrocarriles del sureste de Inglaterra. EN 1837 fue encargado de la construcción de un tramo del ferrocarril de Bristol a Exeter; allí desarrolló un método empírico para el trazado de curvas de transición. Estas curvas permiten un aumento gradual de la curvatura de los raíles desde un tramo recto a otro circular, de manera que la variación de la fuerza centrífuga que sufren los pasajeros es también gradual.

En 1858 inventó un freno hidrodinámico industrial que lleva su nombre. Más tarde desvió su interés hacia el estudio de la estabilidad de los barcos. Fue el primero que formuló leyes fiables para calcular la resistencia que el agua ofrece al movimiento de los navíos y para predecir su estabilidad.

William Froude murió en Simonstown (Sudáfrica) el 4 de mayo de 1879.

Su principal aportación a la ingeniería naval fue el número de Froude, que relaciona las fuerzas de inercia y de gravedad que actúan sobre un fluido. Al ser un número sin dimensiones, permite realizar experimentos con modelos a escala en canales de ensayos hidrodinámicos y extender los resultados a barcos de tamaño real. El propio Froude construyó el primer canal de ensayos en Torquay. El número de Froude se sigue utilizando actualmente en el diseño de canales, embalses, puertos y navíos, así como en meteorología.

Una de las aplicaciones más curiosas del número de Froude es la de la dinámica de la locomoción bípeda: El sistema se aproxima como un péndulo invertido cuyo centro de masas recorre un arco circular centrado en el pie. El número de Froude es la razón entre la fuerza centrípeta que sufre ese péndulo y su peso:


donde m es la masa, l la longitud de la pierna, g la aceleración de la gravedad y V la velocidad. Teóricamente, la transición de la marcha (siempre al menos un pie en contacto con el suelo) a la carrera se produce alrededor de Fr = 0,5. Para una pierna de 1 metro de longitud, esa transición se produce a los 2,2 metros por segundo (casi 8 km/h). Pero la plusmarca mundial de los 20 kilómetros marcha, establecida en 1:17:21 por el ecuatoriano Jefferson Pérez en 2003, implica una velocidad de 4,3 metros por segundo (15,5 km/h). Evidentemente, se trata de una simplificación muy burda; al sustituir la pierna por un péndulo rígido, no se tienen en cuenta ni los movimientos del pie, ni la flexión de la rodilla ni el bamboleo de las caderas. De todos modos, queda claro que los marchadores caminan al límite; no es extraño, en estas circunstancias, que de vez en cuando los pillen con los dos pies en el aire. ¡No se puede luchar contra la física!

viernes, 26 de noviembre de 2010

Tyrannosaurus rex, el dinosaurio más popular

Desde su descripción científica en 1905, el tiranosaurio (Tyrannosaurus rex, que significa “lagarto tirano rey”) se ha convertido en un icono de la cultura popular. Barnum Brown, conservador adjunto del Museo Americano de Historia Natural, descubrió el primer esqueleto parcial de tiranosaurio en el este de Wyoming en 1900; dos años más tarde, encontró un segundo ejemplar en Montana. En 1905, Henry Fairfield Osborn, presidente del museo, describió ambos esqueletos, pero los asignó a especies diferentes, Dynamosaurus imperiosus y Tyrannosaurus rex respectivamente. En 1906, el propio Osborn reconoció que ambos pertenecían a la misma especie, y eligió Tyrannosaurus como nombre válido. Posteriormente se han identificado como pertenecientes al tiranosaurio varios dientes, fragmentos de vértebras y otros huesos descubiertos en varios yacimientos a finales del siglo XIX...


Sigue leyendo y escucha el podcast en Zoo de Fósiles.

martes, 23 de noviembre de 2010

¿Cómo llegaron a ser tan enormes los dinosaurios?

Escucha el podcast

(Publicado originalmente en Madrid Sindical)

Los saurópodos, los dinosaurios cuadrúpedos de cuello largo como el brontosaurio y el diplodocus, fueron los animales terrestres más grandes que han existido. Ningún mamífero ha alcanzado, ni de lejos, las enormes tallas de aquellos gigantes. ¿Por qué? La respuesta está en la alimentación.

Un elefante de nueve toneladas necesita invertir dieciocho horas al día para alimentarse. Aún así, en otros tiempos han existido elefantes más grandes, como el mamut del río Songhua, de nueve metros de longitud, 5,3 de altura y 17 toneladas de peso, que vivió en el norte de China hace 280.000 años; e incluso éste se ve superado en altura por el mayor mamífero terrestre conocido, el indricoterio, un pariente cuellilargo y sin cuernos de los rinocerontes que vivió en Asia hace entre 29 y 23 millones de años, y que alcanzaba los seis metros de altura en la cruz. Pero ése debe de ser el tamaño máximo que puede tener un mamífero terrestre. ¿Cómo pudieron crecer tanto los saurópodos? El argentinosaurio llegaba a pesar cien toneladas, y hay indicios de especies mayores, que quizá podrían superar las doscientas toneladas.

Hay una diferencia fundamental entre el modo de alimentarse de los saurópodos y el de los mamíferos: los mamíferos mastican, mientras que los saurópodos se tragaban la comida sin masticar. La masticación, al dividir la comida en trozos más pequeños, ayuda a acelerar la digestión, pero por otra parte requiere tiempo, y una cabeza grande para alojar las anchas muelas y los músculos necesarios. Por eso los elefantes tienen una cabeza tan enorme. Los dinosaurios, sin embargo, carecían de dientes masticadores. La cabeza de los saurópodos era pequeña y ligera, con dientes que sólo servían para arrancar la vegetación de la que se alimentaban. Gracias a esto, pudieron desarrollar el largo cuello con el que podían pacer en un área muy amplia sin necesidad de mover su pesado cuerpo. A un mamífero, con sus muelas y músculos masticadores, le sería imposible sostener la cabeza sobre un cuello tan largo.

Una parte importante de la dieta de los saurópodos eran los equisetos, unas plantas muy nutritivas, pero también muy abrasivas. Contienen una elevada proporción de silicatos, que desgastan los dientes con rapidez. Como sus dientes no eran grandes, los saurópodos podían permitirse reemplazarlos con frecuencia; algunos incluso los renovaban todos los meses. Un mamífero, con sus dientes grandes y especializados, no podría sobrevivir con una dieta tan abrasiva.

Como no masticaban, la digestión de los saurópodos era lenta; probablemente duraba varios días. Pero gracias a su enorme aparato digestivo y a su sofisticado sistema respiratorio, con sacos aéreos que se extendían por el interior de las vértebras y de otros huesos, y válvulas que optimizaban el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono, su metabolismo era muy eficaz. Un metabolismo que han heredado las aves, y que les ha permitido conquistar los cielos.

En resumen, sus dientes primitivos permitieron a los saurópodos desarrollar un cuello largo y aprovechar los nutritivos pero abrasivos equisetos. Gracias al cuello largo, podían alimentarse sin gastar energía en desplazarse; y su sofisticado aparato respiratorio les otorgaba un metabolismo muy eficaz. La combinación de todos estos factores hizo posible la existencia de aquellos titanes.

miércoles, 17 de noviembre de 2010

Científicos olvidados: Asa Gray

Asa Gray (John A. Whipple, 1864)
Asa* Gray, considerado el botánico estadounidense más importante del siglo XIX, nació en Sauquoit (Nueva York) el 18 de noviembre de 1810.

En 1831 se doctoró en Medicina, pero abandonó esa carrera por la Botánica. Desde 1842 hasta 1873 fue profesor de Historia Natural en la Universidad de Harvard. Allí reunió una inmensa colección de libros y especímenes vegetales, y creó el departamento de Botánica.

Su trabajo fue fundamental para la unificación de la taxonomía de las plantas de Norteamérica. Realizó dos viajes de investigación botánica por el oeste de los Estados Unidos, y publicó varios libros sobre Botánica.

Gray fue uno de los más acérrimos partidarios de Darwin en los Estados Unidos, y le proporcionó datos sobre la distribución de diversas especies de flores americanas que fueron muy útiles para el desarrollo de la teoría de la evolución.

En 1859 fue elegido miembro de la Real Academia Sueca de Ciencias, y fue presidente de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS) en 1871. Dos montañas estadounidenses, Grays Peak en Colorado y Gray Peak en Nueva York, fueron bautizados en su honor. También lleva su nombre la grayanotoxina, un diterpeno presente en algunos rododendros y otras plantas de la familia de las ericáceas, que cuando contamina la miel provoca en el hombre la intoxicación de la miel loca. En 1984, la Sociedad Americana de Taxónomos Vegetales instituyó el Premio Asa Gray, que se otorga a un botánico vivo por el conjunto de su carrera.

Asa Gray murió en Cambridge (Massachusetts) el 30 de enero de 1888.

Entre las incontables especies vegetales descritas por Gray se encuentran el zumaque hawaiano (Rhus sandwicensis), el frijol tépari (Phaseolus acutifolius), el albarraz (Delphinium staphisagria), el olivo del desierto (Forestiera neomexicana), el cuajiote (Bursera microphylla), la ortiga acuática (Cabomba caroliniana), el guayule (Parthenium argentatum), la escoba amarga o romerillo (Baccharis sarothroides), el arrayán chileno (Luma apiculata) y el chequén (Luma chequen).

* Asa es un nombre bíblico. Su equivalente español es Asá.

jueves, 11 de noviembre de 2010

125 años del nacimiento de dos grandes matemáticos

(Contribución de El neutrino al XIII Carnaval de la Física, organizado por Gravedad Cero)

El 9 de noviembre de 1885 nacieron dos grandes matemáticos y físicos alemanes, Theodor Kaluza y Hermann Weyl, cuyo trabajo tuvo una gran relevancia en el desarrollo de la física del siglo XX.

Theodor Franz Eduard Kaluza nació en la ciudad polaca de Opole, que en aquel entonces formaba parte del Imperio Alemán. Estudió Matemáticas en la Universidad de Königsberg (hoy Kaliningrado), donde se doctoró y ejerció de profesor hasta 1929. Desde 1929 fue profesor de Física en la Universidad de Kiel, y en 1935 se trasladó a la Universidad de Gotinga, donde permaneció hasta su muerte, el 19 de enero de 1954.

Hermann Klaus Hugo Weyl nació en Elmshorn, cerca de Hamburgo. Estudió Matemáticas y Física en Múnich y Gotinga. Fue catedrático de Matemáticas en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich hasta 1930, cuando sustituyó a David Hilbert en la cátedra de Matemáticas de la Universidad de Gotinga. Con la ascensión al poder de los nazis en 1933, huyó con su esposa, judía, a los Estados Unidos. Trabajó en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton hasta su jubilación en 1951. Murió en Zúrich el 8 de diciembre de 1955.

Kaluza y Weyl compartieron el afán de encontrar una Teoría del todo, una única formulación que pudiera explicar de un modo simple todos los fenómenos físicos de la Naturaleza. Entre 1919 y 1921, Kaluza desarrolló las ecuaciones de la Relatividad General de Einstein en cinco dimensiones y consiguió derivar de las mismas las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo. Esta teoría, refinada más tarde por Oskar Klein, se conoce por el nombre de teoría de Kaluza-Klein, y sentó las bases para el desarrollo posterior de las teorías de cuerdas.

Weyl, por su parte, generalizó la geometría de Riemann, en la que se basa la Relatividad General, incluyendo el electromagnetismo como un campo de gauge. Los campos de gauge son campos que exhiben alguna simetría interna abstracta, lo que se denomina invariancia de gauge. Aunque esta geometría infinitesimal fue abandonada poco después, el principio de invariancia de gauge resultó muy fructífero en las posteriores teorías cuánticas de campos.

martes, 9 de noviembre de 2010

Smilodon populator, el tigre de dientes de sable sudamericano

Los tigres de dientes de sable del género Smilodon (“diente-cincel”) aparecieron hace unos dos millones y medio de años en América del Norte. La especie más antigua, Smilodon gracilis (“diente-cincel grácil”), pesaba entre 50 y 100 kilos, y vivió en Norteamérica hasta hace medio millón de años. Fue sustituido por Smilodon fatalis (“diente-cincel funesto”), que vivió desde hace un millón y medio hasta hace unos 12.000 años, y se extendió por el oeste de América del Sur; medía un metro de altura en la cruz y pesaba entre 150 y 300 kilos, más o menos como un tigre siberiano. Pero una especie aún mayor, Smilodon populator (“diente-cincel devastador”), apareció hace un millón de años en América del Sur, al este de los Andes...


Sigue leyendo y escucha el podcast en Zoo de Fósiles.

miércoles, 3 de noviembre de 2010

¿Está aumentando el número de terremotos?

Daños causados en Puerto Príncipe por el terremoto de Haití de 2010
(Jeremy Lock, USAF, 2010)
(Publicado originalmente en Madrid Sindical)

Haití, Chile, China, México, Indonesia… parece que en los últimos tiempos los grandes terremotos se suceden sin interrupción. ¿Qué está pasando? ¿Qué le ocurre a nuestro planeta? La respuesta más corta es: nada. O, más exactamente, nada nuevo.

De acuerdo con el Servicio Geológico de los Estados Unidos, la frecuencia de los grandes terremotos se ha mantenido constante a lo largo del último siglo, e incluso parece que ha empezado a disminuir en los últimos años. Según los registros, todos los años se producen de media unos 16 terremotos de magnitud 7 o superior, de los que uno supera la magnitud 8. Aunque los valores varían bastante de año a año: en 1986 y 1989 sólo hubo 6, mientras que en 1943 hubo 32. El número de terremotos en lo que llevamos de 2010 es compatible con esos valores. ¿Por qué entonces tenemos esa percepción de que cada vez hay más terremotos destructivos?

En primer lugar, en los últimos años, la red mundial de sismógrafos ha crecido enormemente, lo que ha permitido aumentar el número de terremotos localizados. Desde 1931, el número de estaciones sismológicas repartidas por el mundo ha pasado de 350 a más de 4000. Muchos terremotos que antes pasaban desapercibidos, sobre todo en el fondo marino, donde no producen daños ni víctimas directas pero pueden provocar tsunamis, quedan ahora registrados.

Por otra parte, la población en las zonas de riesgo sísmico ha aumentado. En países como Japón, las nuevas edificaciones construidas para absorber el incremento de población están mejor protegidas contra los terremotos, pero en muchos otros países, sobre todo del Tercer Mundo, no es ese el caso. Ahora, los mismos terremotos de antaño producen muchas más víctimas. También se han incrementado los daños materiales: las zonas urbanas y las redes de infraestructuras (carreteras, vías férreas, presas, etc.) son cada vez más densas y extensas por todo el mundo. Además, las comunicaciones son hoy prácticamente instantáneas (Internet, satélites…), lo que permite hacer llegar la información muy rápidamente a un público más interesado por los desastres naturales en todo el mundo. Hace unas décadas, la noticia de la muerte de un centenar de personas en un terremoto en algún país remoto tardaba días o semanas en llegar al resto del mundo, cuando la inmediatez de la noticia se había perdido. Hoy, la información llega instantáneamente a los medios de comunicación de todo el mundo.

Por último, los seres humanos tendemos a recordar la agrupación de fenómenos como los terremotos con más facilidad que su ausencia. Según diversos modelos estadísticos, confirmados por los datos experimentales, los terremotos tienden a agruparse en el tiempo, aunque ocurran en lugares muy alejados unos de otros y no tengan ninguna relación causal entre ellos. (Sólo existe relación causal entre un gran terremoto y las réplicas de menor intensidad que le siguen en la misma región.) Cuando en un corto periodo de tiempo se suceden varios terremotos, tendemos a recordarlo con más facilidad que cuando en un periodo semejante no ocurre ninguno. Estos periodos de mayor o menor actividad sísmica, sin embargo, no influyen en la probabilidad de que ocurran nuevos terremotos; forman parte de la variación estadística natural. Todavía no sabemos predecir ni cuándo ni dónde ocurrirá el próximo gran terremoto.

miércoles, 27 de octubre de 2010

...y los elefantes de Aníbal

Aníbal cruzando los Alpes
Escucha el podcast
Durante la Segunda Guerra Púnica, a finales del siglo III a.C., el ejército cartaginés de Aníbal marchó sobre Roma con 37 elefantes de guerra. ¿Qué clase de elefantes eran, y de dónde los habían sacado? Hoy en día, el elefante africano sólo se encuentra al sur del Sahara, mientras que el asiático se extiende por el sudeste asiático desde la India hasta Borneo. Sin embargo, hace siglos, sus áreas de distribución eran mucho más amplias.

viernes, 22 de octubre de 2010

Los elefantes de Tarzán...

Elefante asiático (1) y elefante africano (2)
(Meyers Konversationslexikon, 1885-1890)
Escucha el podcast
Hace poco he vuelto a ver una de aquellas viejas películas de Tarzán, el auténtico Tarzán, Johnny Weissmuller. Siempre que veo esas películas me llama la atención el rudimentario disfraz que llevan los elefantes: orejas de goma, colmillos postizos... ¿Por qué habría que disfrazar a los elefantes en una película de Tarzán? Porque son elefantes asiáticos que se pretende hacer pasar por elefantes africanos. Y hay que agradecer el esfuerzo, pues en otras películas más modernas se muestra sin rubor a Tarzán montado en un elefante asiático.

miércoles, 20 de octubre de 2010

El águila gigante de Nueva Zelanda

En 1871, en una excavación de huesos de moa en la ciénaga de Glenmark, en la región de Canterbury, en la isla Sur de Nueva Zelanda, aparecieron los restos de un águila enorme, desconocida para la ciencia. El año siguiente, el doctor Julius von Haast, primer director del Museo de Canterbury, publicó la descripción de la nueva especie, a la que bautizó con el nombre de Harpagornis moorei (“Ave garfio de Moore”, en honor de George Moore, propietario del lugar). El águila de Haast es la mayor águila que conocemos, con un peso de quince kilos y una envergadura de hasta tres metros...


Sigue leyendo y escucha el podcast en Zoo de Fósiles.

martes, 19 de octubre de 2010

El expediente Karnak, en Getafe Negro (Ahora sí que sí)

Será mañana miércoles, 20 de octubre, de 18:00 a 20:00. Firmaré ejemplares de mi novela El expediente Karnak en la caseta de la editorial Drakul-Likantro, en la plaza del General Palacios. ( Getafe Negro, el festival de novela policiaca de Madrid.)

lunes, 18 de octubre de 2010

Cumpleaños compartidos

Una celebración familiar (Jeanne Boleyn, 1965)
(Contribución de El neutrino al VII Carnaval de Matemáticas, organizado por El Máquina de Turing)

Desde que tengo uso de razón, mi cumpleaños casi nunca ha sido sólo mío. En el colegio, en mi misma clase, había otro chico que cumplía los años el mismo día que yo. Después, en la universidad, puede disfrutar unos cuantos cumpleaños para mí sólo, pero me duro poco: Uno de mis hermanos mayores no tardó en echarse novia, y dio la casualidad de que la que después se convertiría legalmente en mi cuñada también cumplía años el mismo día. ¿Tengo mala suerte? (O buena, según se mire, que en estos tiempos de crisis no viene mal compartir los gastos de una celebración familiar.) A primera vista, se diría que sí. Pero, ¿qué dicen las matemáticas?
Para calcular la probabilidad de que en un grupo de N personas haya (al menos) dos con la misma fecha de cumpleaños, es más fácil calcular primero la probabilidad complementaria, la de que ninguna de las N personas comparta esa fecha. Esta probabilidad es:
366/366 * 365/366 * 364 / 366 * ... * (366 - N + 1) / 366
o, de forma más compacta:
366!/(366N * (366 - N)!)
(Tomo 366 como número de fechas diferentes porque hay quien tiene la excentricidad de nacer un 29 de febrero.) Expresado en palabras, la primera persona del grupo puede tener cualquier fecha de cumpleaños; la segunda, cualquiera menos la de la primera; la tercera, cualquiera menos las de la primera y la segunda; y así sucesivamente. En el colegio, en clase éramos unos cuarenta (eran otros tiempos), así que la probabilidad de que nadie compartiera cumpleaños era de 366!/(36640 * 326!) = 0,109, o sea que la probabilidad de que hubiera cumpleaños repetidos era 1 - 0,109 = 0,891; casi el 90%. Lo raro, entonces, hubiera sido que no se repitieran. ¿Y en mi familia? Pues más o menos lo mismo; entre padres, suegros, hermanos, cuñados, hijos, sobrinos, primos... seguro que somos más de 40.
Ya en un grupo de 23 personas la probabilidad de que dos de ellas compartan fecha de cumpleaños es mayor que el 50%. Parece raro, pero hay que tener en cuenta que de lo que se trata es de comparar las fechas de cumpleaños por parejas, y en un grupo de 23 personas se pueden formar 22+21+20+...+1 parejas diferentes. O sea, 253. Visto así, ya no resulta tan raro que entre 253 parejas haya al menos una en la que las fechas de cumpleaños coincidan.
Por supuesto, todos estos cálculos presuponen que los nacimientos se distribuyen con la misma probabilidad a lo largo de todo el año, lo que no es cierto. Dejando de lado el hecho obvio de que sólo hay un 29 de febrero cada 4 años, los nacimientos, al menos aquí en España, tienen una misteriosa tendencia a acumularse en los meses de abril, mayo, septiembre y, en menor medida, diciembre y enero; o sea, nueve meses después de las vacaciones de verano, Navidad y Semana Santa. Pensándolo bien, quizá esa tendencia no sea tan misteriosa... Además, hoy en día se producen más nacimientos los días laborables que los festivos, aunque no seré yo quien acuse al personal sanitario de programar los partos a su conveniencia. De todos modos, todas estas fluctuaciones lo único que pueden hacer es aumentar la probabilidad de que dos personas compartan fecha de cumpleaños, así que, en definitiva, no es que haya tenido mala suerte; más bien era inevitable.
¿O quizá no? Porque lo que hemos calculado hasta ahora es la probabilidad de que, dentro de un grupo, dos personas cualesquiera compartan la fecha de cumpleaños. Pero ¿por qué me toca siempre a mí? Eso es otra cosa. Tengo que salir del grupo y calcular la probabilidad de que, en un grupo de N-1 personas, alguno tenga la misma fecha de cumpleaños que yo. Esta nueva probabilidad es 1-(365/366)N-1. Para N = 40, como antes, la probabilidad es de 0,101, poco más del 10%. Hasta N = 254 no se alcanza una probabilidad superior al 50%. Así que, en realidad, sí, he tenido mala suerte.

jueves, 14 de octubre de 2010

El expediente Karnak, en Getafe Negro (Publicidad)

Por causas de fuerza mayor, la firma de libros ha tenido que ser cancelada. Pido disculpas a todos los que os hayáis desplazado hasta la feria.
El próximo domingo, 17 de octubre, a partir de las 12:00 de la mañana, participaré en Getafe Negro, el festival de novela policiaca de Madrid. Firmaré ejemplares de mi novela El expediente Karnak en la caseta de la editorial Drakul-Likantro, en la plaza del General Palacios. En Getafe, claro.

miércoles, 13 de octubre de 2010

Huelga de hormigas

(Publicado originalmente en Madrid Sindical)

En la naturaleza es bastante frecuente el establecimiento de relaciones entre organismos de diferentes especies; es lo que se llama simbiosis. Estas relaciones siempre son beneficiosas para una de las especies involucradas pero, al igual que en nuestra sociedad, pueden ser beneficiosas, neutras o perjudiciales para la otra. En el primer caso reciben el nombre de mutualismo, en el segundo se llaman comensalismo y en el último se califican de parasitismo.
Una interesante relación de mutualismo es la que han establecido las hormigas de la especie Crematogaster mimosae con las acacias espinosas Acacia drepanolobium en las que viven. Estas acacias son árboles de hasta seis metros de altura, cubiertos de largas espinas con la base bulbosa y hueca, abundantes en las sabanas arboladas de las tierras altas del África Oriental.
Las hormigas protegen a la acacia de dos maneras: devoran las larvas de los insectos parásitos de la madera y mantienen alejados a los grandes herbívoros, como jirafas y elefantes, picando en la cara a los que se atreven a acercarse para alimentarse de las hojas del árbol. A cambio, la acacia proporciona a las hormigas alimento, en forma de néctar azucarado que segregan unas glándulas especiales situadas en la base de las hojas, y alojamiento en sus espinas huecas, donde las hormigas construyen sus hormigueros. Un árbol sano tiene centenares de espinas y puede albergar hasta cien mil hormigas.
¿Pero qué pasa cuando no hay herbívoros que traten de comerse las hojas de la acacia? Según la acacia, llega el momento de apretarse el cinturón (el de las hormigas, claro). Como cree que ya no las necesita, la acacia decide que las hormigas están demasiado bien pagadas, y disminuye la producción de espinas y de néctar. Las hormigas, por su parte, se ponen en huelga. Dos tercios se marchan. Las que se quedan, dejan de comerse a los parásitos y, peor aún, se dedican a criar cochinillas, que se alimentan de la savia de la acacia. Con la huida de las hormigas y la proliferación de los parásitos, la acacia es invadida por otras especies de hormiga menos colaboradoras: Crematogaster sjostedti, que construye su hormiguero en las galerías excavadas en la madera por los parásitos, Crematogaster nigriceps, que ocupa las espinas huecas que han quedado libres por la huida de las Crematogaster mimosae, y Tetraponera penzigi, que aprovecha la confusión para comerse las glándulas productoras de néctar y así empeorar las condiciones de vida de sus competidoras. Las Crematogaster nigriceps, como las mimosae, se alimentan de las larvas de los parásitos, pero además devoran los brotes horizontales de la acacia; así, los árboles quedan aislados unos de otros y las hormigas ya no pueden desplazarse entre ellos. Las últimas Crematogaster mimosae se marchan y se desata la guerra entre las especies restantes. Las Crematogaster sjostedti, más belicosas, suelen ser las vencedoras, y las acacias, desprotegidas contra los herbívoros y los parásitos, mueren.
Son los imprevisibles resultados que sobrevienen cuando se altera el delicado equilibrio ecológico.

También puedes escuchar este artículo en Ciencia para escuchar.

viernes, 8 de octubre de 2010

El sincrotrón ALBA


© EPSIM 3D/JF Santarelli, Synchrotron Soleil
(Publicado originalmente en Madrid Sindical)

Un acelerador de partículas tiene multitud de aplicaciones: irradiación de tumores en medicina, obtención de imágenes, estudio de científico de materiales y de las fuerzas básicas de la naturaleza... El acelerador es un aparato que, por medio de intensos campos electromagnéticos (como los que se producen en un electroimán o en un tubo fluorescente), es capaz de acelerar partículas cargadas eléctricamente. Nuestro país ya cuenta con un acelerador de partículas: el sincrotrón ALBA.
El pasado mes de marzo se inauguraba en la Universidad Autónoma de Barcelona el sincrotrón español, ALBA. El sincrotrón es, pues, un tipo de acelerador de partículas; en este caso, en forma de anillo. En ALBA, las partículas que se aceleran son electrones, las mismas que forman parte de los átomos y son responsables de la corriente eléctrica. En un sincrotrón, los campos eléctricos (que aceleran los electrones) y magnéticos (que curvan sus trayectorias) están sincronizados -de ahí el nombre de sincrotrón-, de manera que la trayectoria de las partículas se mantiene estable, confinada dentro del anillo, a lo largo de todo el proceso de aceleración.
En el anillo de ALBA, de 270 metros de circunferencia, los electrones son acelerados hasta velocidades próximas a la de la luz, inimaginables para el cerebro humano, al igual que ocurre con la energía que alcanzan: una energía máxima de 3 gigaelectronvoltios (GeV), o tres mil millones de electronvoltios; o sea, que si se quisiera transferir esa energía al electrón en un solo “empujón”, haría falta un campo eléctrico de tres mil millones de voltios. Enorme. Por eso, en la práctica, se mantiene a los electrones girando dentro del anillo del acelerador y se va aumentando su energía, y por tanto su velocidad, poco a poco.
En ALBA, no se usan los electrones directamente, sino los rayos X que emiten constantemente cuando recorren el acelerador a esas enormes velocidades. Esta emisión de rayos X, llamada radiación de sincrotrón, fue predicha teóricamente por los físicos soviéticos Dmitri Ivanenko e Isaak Pomeranchuk en 1944 y descubierta en 1947 por científicos de General Electric.
Con esos rayos X se realizarán investigaciones en siete áreas experimentales especializadas, que serán de aplicación en múltiples campos de la ciencia: física, química, biología, medicina, arqueología, paleontología, farmacología, ingeniería. Se estudiarán las propiedades de superficies sólidas y líquidas, con aplicación en múltiples campos de la industria, desde la fabricación de impresoras y tintas más eficientes hasta la mejora de los motores de automóviles, aviones…; la dinámica de las reacciones químicas, lo que permitirá optimizar multitud de procesos de fabricación, desde fertilizantes hasta medicamentos; la estructura de moléculas biológicas, virus, microorganismos y tejidos, con aplicaciones en la biología básica y en la lucha contra las enfermedades; la estructura de materiales cristalinos y amorfos, que permitirá obtener nuevos materiales y mejorar los existentes para infinidad de aplicaciones en la ingeniería. Además, los rayos X de ALBA se podrán emplear también para la obtención de imágenes tridimensionales de todo tipo de muestras microscópicas, para el tratamiento de enfermedades y para el fechado y análisis físico-químico de fósiles y restos arqueológicos.

martes, 5 de octubre de 2010

Científicos olvidados: Sir Frank Watson Dyson



El astrónomo inglés Frank Watson Dyson nació en Measham, una pequeña población del centro de Inglaterra, cercana a Ashby-de-la-Zouch*, el 8 de enero de 1868. Estudió matemáticas y astronomía en la Universidad de Cambridge, donde fue segundo de su promoción. Entre 1905 y 1910 fue Astrónomo Real de Escocia, y Astrónomo Real y director del Observatorio de Greenwich desde 1910 hasta 1933. Fue presidente de la Sociedad Astronómica Real de 1911 a 1913, y de la Asociación Astronómica Británica entre 1916 y 1918.
Destacó en el estudio de los eclipses solares; organizó la expedición a Brasil y a la isla de Príncipe que estudió el eclipse de 1919 y confirmó la desviación de la luz por el campo gravitatorio del Sol, predicha por la Teoría de la Relatividad de Einstein.
En 1901, Dyson fue elegido miembro de la Real Sociedad de Londres, cuya medalla real recibió en 1921, y fue nombrado caballero del Imperio Británico en 1926. Recibió la Medalla Bruce en 1922 y la medalla de oro de la Sociedad Astronómica Real en 1925. Murió en alta mar, el 25 de mayo de 1939, cuando regresaba a Inglaterra de un viaje por Australia. Llevan su nombre el cráter Dyson, en la cara oculta de la Luna, y el asteroide 1241 Dysona, descubierto en 1932.
Su contribución más popular fue la introducción de las señales horarias radiofónicas en 1924, los seis pitidos que, primero en la BBC y después en otras emisoras por todo el mundo, indican las horas en punto.

* Curiosamente, acabo de terminar de leer una novela cuya acción transcurre en parte en Ashby-de-la-Zouch y sus alrededores: Ivanhoe, de Walter Scott.

jueves, 30 de septiembre de 2010

Resumen de participación en el XI Carnaval de la Física

Acaba septiembre, y con él la undécima edición del Carnaval de la Física. En esta edición han participado 15 bitácoras, dos de ellas por partida doble, así que son 17 colaboraciones sobre física teórica, astrofísica, historia de la física, biofísica e incluso poesía. Agradezco especialmente el homenaje que dos de los participantes han hecho a este blog con sus artículos sobre los neutrinos.
Gracias a todos por la participación y por seguir divulgando la física.

martes, 28 de septiembre de 2010

Huelga general


dfs explica perfectamente la necesidad de la huelga en su blog ¡Estaban avisados!: Por qué hago huelga el 29-S.

viernes, 24 de septiembre de 2010

Vampyroteuthis infernalis, ni pulpo ni calamar


En 1903, el biólogo alemán Carl Chun, en un viaje de exploración de los fondos marinos a bordo del Valdavia, pescó a una profundidad de 1.400 metros en el golfo de Guinea un extraño cefalópodo gelatinoso, de color rojizo, pico blanco y grandes ojos rojos (aunque en su medio natural, su color es azulado), con dos pequeñas aletas, y con los tentáculos unidos por una membrana de color púrpura negruzco en su interior, al que por su aspecto bautizó con el nombre de Vampyroteuthis infernalis, "el calamar-vampiro infernal".
Vampyroteuthis infernalis es tan diferente de los demás cefalópodos que se clasifica en su propio orden, el de los vampiromorfos, del que es el único representante viviente. Las hembras, que son más grandes que los machos, pueden alcanzar unos cuarenta centímetros de longitud, de los que más de veinticinco corresponden a los ocho tentáculos, que están equipados con ventosas en su mitad distal y con dos filas de cortos filamentos carnosos llamados cirros. Además, Vampyroteuthis tiene dos filamentos retráctiles sensoriales situados entre el primer par de tentáculos, que pueden alcanzar hasta un metro de longitud, y que, desplegados alternativamente, le sirven para detectar movimientos en el agua; cuando no los usa, se recogen en unos sacos situados en la membrana entre los tentáculos. Los ojos de Vampyroteuthis infernalis, en proporción con su tamaño, son los más grandes del reino animal; llegan a medir hasta dos centímetros y medio de diámetro. En la base de las aletas dispone de dos grandes órganos luminiscentes circulares de intensidad variable que puede abrir y cerrar a voluntad; también tiene órganos luminosos más pequeños en el cuerpo y a lo largo de los tentáculos. Gracias a ellos, es capaz de compensar la sombra que produce con la escasa luz que llega desde la superficie del océano y así, volverse prácticamente invisible. Además, puede emitir una nube de partículas mucosas luminiscentes desde la punta de los tentáculos para despistar a los depredadores; esas nubes luminosas, de color azulado, pueden durar hasta diez minutos. Sin embargo, carece de tinta, inútil en la oscuridad perpetua de las profundidades marinas, y sus cromatóforos, los órganos que permiten a los cefalópodos cambiar de color, están muy poco desarrollados. Si se siente amenazado y no puede huir, vuelve del revés la membrana de los tentáculos para esconder su cuerpo, y se convierte en una bola de aspecto espinoso.
Vampyroteuthis infernalis tiene la consistencia gelatinosa de una medusa, y habita en todos los mares tropicales y templados del mundo, entre los 600 y los 1.500 metros de profundidad, donde la temperatura varía entre 2 y 6º C; como el agua en esa zona es muy pobre en oxígeno, las branquias de Vampyroteuthis infernalis tienen una gran superficie; además, su metabolismo es bastante bajo; es el único cefalópodo capaz de sobrevivir en esas condiciones. Se alimenta de pequeños animales del plancton, como medusas, crustáceos y diatomeas; y, a su vez, forma parte de la dieta de varias especies de peces, pinnípedos y cetáceos.
A pesar de su bajo metabolismo, Vampyroteuthis es un nadador bastante rápido en cortas distancias, hasta unos pocos metros; los músculos de las aletas son los más grandes del cuerpo, y puede obtener un impulso adicional con los chorros que lanza con el sifón. Alcanza una velocidad de hasta dos cuerpos por segundo y es capaz de hacer quiebros bruscos para huir de sus depredadores. Pero normalmente se mantiene inerte, flotando horizontalmente. Cuando detecta una presa con sus filamentos sensoriales, se acerca dando un rodeo con impulsos de sus aletas y la envuelve con la membrana que une sus tentáculos.
Para reproducirse, el macho transfiere el esperma a la hembra mediante un pene que normalmente está oculto en el sifón. La hembra almacena los paquetes de esperma, llamados espermatóforos, en unos conductos situados bajo los ojos antes de fertilizar los huevos. Una vez fecundados éstos, puede mantenerlos hasta un año en los oviductos, hasta que los descarga en el agua en pequeños racimos. Se cree que la hembra muere poco después del desove, como ocurre en la mayoría de los cefalópodos.
Los huevos fertilizados tienen un diámetro de tres a cuatro milímetros. Cuando eclosionan, los recién nacidos son transparentes, y se alimentan de las reservas del huevo, que guardan en su interior. Miden unos ocho milímetros y son bastante diferentes de los adultos: la cabeza no está fusionada con el manto, ni los tentáculos unidos por una membrana; viven a mayor profundidad que los adultos, y sólo disponen del sifón para desplazarse; las aletas de las crías son pequeñas y se sitúan en el extremo del manto. Cuando éste alcanza una longitud de unos dos centímetros, esas aletas comienzan a reabsorberse, a la vez que empieza a crecer un segundo par de aletas situadas más cerca de los tentáculos, las que serán las aletas definitivas del adulto. Así, durante un tiempo, el jóven Vampyroteuthis tiene dos pares de aletas.

martes, 21 de septiembre de 2010

El carbono-14 (II): Alteraciones del carbono-14

Para las dataciones con carbono-14 se toma como punto de referencia el año 1950; después de ese año, los ensayos nucleares duplicaron la concentración natural de carbono-14 en la atmósfera; tomar como referencia fechas posteriores complicaría enormemente la calibración de los datos. En el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE.UU. se almacena un patrón de referencia en forma de ácido oxálico cuyo contenido de carbono-14 es equivalente al de un trozo de madera de 1950. Desde la interrupción de esos ensayos nucleares, la disminución de la concentración de carbono-14 en la atmósfera ha sido muy regular, lo que permite fechar con mucha precisión ciertos productos orgánicos recientes, como por ejemplo los vinos.
Además del efecto de las explosiones nucleares en la concentración de carbono-14 en la atmósfera, otros muchos efectos pueden alterar el resultado de una datación mediante el carbono-14:
La interacción de la circulación global de las aguas marinas con la absorción del carbono atmosférico por los océanos hace que el carbono contenido en las aguas superficiales sea unos cuatrocientos años "más viejo" que el de la atmósfera, con grandes variaciones regionales en las que influyen factores como la lluvia, el aporte de agua dulce por ríos... Esto complica, por ejemplo, la datación de huesos humanos en los yacimientos arqueológicos costeros cuando una parte de la alimentación de los individuos procedía del mar. De manera semejante, cada cuenca hidrográfica posee su propio ciclo del carbono, en el que la concentración de carbono-14 se puede ver afectada por la disolución de rocas y otros procesos geoquímicos y bioquímicos.
La datación de un fragmento de carbón vegetal en un yacimiento arqueológico no da la edad del yacimiento, sino la de la madera. En el caso de que ésta procediera del interior del árbol, el duramen, que está formado por células muertas, su antigüedad puede ser mucho mayor que la fecha en la que se cortó el árbol. Del mismo modo, la datación de un objeto arqueológico fabricado con una concha da la edad de la concha, no la del objeto.
Los combustibles fósiles, que han permanecido enterrados durante millones de años, han perdido todo su carbono-14. La emisión a la atmósfera de los gases de combustión del carbón y del petróleo ha reducido desde la revolución industrial la concentración de carbono-14 atmosférico. Los efectos locales pueden ser espectaculares: La datación por carbono-14 de un arbusto vivo que crezca al borde de una autopista le puede atribuir una edad de más de doce mil años. Y lo mismo puede ocurrir en las erupciones volcánicas con la emisión de gases que contengan carbono.


Esta entrada es la segunda parte de mi contribución al XI Carnaval de la Física, que este mes se celebra en El neutrino.

domingo, 19 de septiembre de 2010

Simiosaurios en el mar de Tetis

Desde finales de los años 70 del pasado siglo, se han descubierto en el norte de Italia los restos de tres especies de reptiles adaptados a la vida arborícola que vivieron durante el periodo Triásico, hace entre 250 y 200 millones de años, cuando la región era una zona costera salpicada de islas tropicales cubiertas de bosques. Estos reptiles, que han recibido los nombres de Drepanosaurus (“reptil-hoz”), Megalancosaurus (“reptil de largos brazos”) y Vallesaurus (“reptil de Valle”), forman un grupo de difícil clasificación, los simiosaurios o drepanosáuridos...


Sigue leyendo y escucha el podcast en Zoo de Fósiles.

viernes, 17 de septiembre de 2010

El carbono-14 (I)

(Publicado originalmente en Madrid Sindical)

Los elementos químicos se distinguen unos de otros por su número atómico, el número de protones o de electrones que contienen sus átomos. Como los átomos son neutros, el número de protones, que tienen carga eléctrica positiva, es igual al número de electrones, con carga eléctrica negativa. Así, el átomo de hidrógeno está formado por un protón y un electrón, mientras que el de carbono contiene seis protones y seis electrones. Casi todos los átomos contienen además otras partículas llamadas neutrones, que carecen de carga eléctrica y son necesarias para la estabilidad del núcleo atómico. Para un mismo elemento químico, pueden existir diferentes versiones de sus átomos, con diferente número de neutrones; son los llamados isótopos.
Existen tres isótopos naturales del carbono: el carbono-12, con seis neutrones, el carbono-13, con siete, y el carbono-14, con ocho neutrones. Aunque este último es inestable, se produce de manera natural en las capas altas de la atmósfera por la interacción de los rayos cósmicos con los átomos de nitrógeno del aire. El carbono-14 así producido se esparce por la atmósfera y reacciona con el oxígeno para formar dióxido de carbono. Las plantas, en la fotosíntesis, absorben ese dióxido de carbono radiactivo; de esta manera, el carbono-14 entra en la cadena alimentaria. La proporción de carbono-14 en los seres vivos es similar a la atmosférica: hay aproximadamente un átomo de carbono-14 en cada billón de átomos de carbono. Pero cuando mueren, los seres vivos dejan de incorporar carbono-14 a sus tejidos, y los átomos existentes se van desintegrando.
De acuerdo con las leyes que gobiernan la radiactividad, el tiempo que tarda el número de átomos de un isótopo radiactivo dado en reducirse a la mitad es una constante independiente del tamaño de la muestra; es lo que se llama periodo de semidesintegración o semivida del isótopo. Para el carbono-14, la semivida es de 5.730 años. Dada una muestra con N átomos de carbono-14, al cabo de 5.730 años sólo quedarán N/2; después de otros 5.730 años, el número se habrá reducido a N/4; y así sucesivamente. Como la proporción inicial de carbono-14 es conocida, es posible determinar el tiempo transcurrido desde la muerte de un ser vivo midiendo la proporción de carbono-14 contenido en sus restos. Así se puede medir la antigüedad de todo tipo de materiales orgánicos, como tejidos, maderas, marfiles, etc. Este método de datación fue desarrollado en 1949 por el químico estadounidense Willard Libby, que recibió por ello el Premio Nobel de Química en 1960.
En realidad, la concentración de carbono-14 en la atmósfera no ha sido constante a lo largo del tiempo, pero comparando los resultados con otros métodos de datación, como la dendrocronología (estudio de los anillos de crecimiento de los árboles), se han establecido unas curvas de calibración para el carbono-14 que permiten obtener la edad de una muestra con una precisión de unos cuarenta años.
El método de datación del carbono-14 sólo es aplicable a restos orgánicos de hasta 60.000 años de antigüedad. En restos más antiguos, la cantidad de carbono-14 presente es demasiado pequeña para obtener resultados precisos. Para materiales inorgánicos, y para muestras más antiguas, la datación se realiza con otros isótopos radiactivos, como el uranio-235, el uranio-238, el rubidio-87, el potasio-40, etc.


Esta entrada es la primera parte de mi contribución al XI Carnaval de la Física, que este mes se celebra en El neutrino.

martes, 14 de septiembre de 2010

Casi cien asteroides

El astrónomo francés Auguste Charlois nació el 26 de noviembre de 1864 en La Cadière-d'Azur, en el sur de Francia. Trabajó en el observatorio de Niza. Al comienzo de su carrera, la detección de asteroides se realizaba aún visualmente, pero a partir de 1891, el desarrollo de la astrofotografía facilitó enormemente la tarea. A lo largo de su vida, Charlois descubrió 99 asteroides, desde 267 Tirza, el 27 de mayo de 1887, hasta 537 Pauly, el 7 de julio de 1904. Y podrían haber sido cien; de hecho, fotografió el asteroide 433 Eros la misma noche que el astrónomo alemán Carl Gustav Witt, pero fue éste el primero en anunciar el descubrimiento.
El 26 de marzo de 1910, con sólo 46 años, Auguste Charlois fue asesinado por su cuñado, el hermano de su primera esposa, por haber vuelto a casarse tras la muerte de aquélla. (El cuñado fue declarado culpable y condenado a trabajos forzados a perpetuidad en Nueva Caledonia.)
El asteroide 1510 Charlois, descubierto por el astrónomo francés André Patry en 1939, fue bautizado en su honor.

jueves, 9 de septiembre de 2010

El origen del sexo

(Publicado originalmente en Madrid Sindical)

Los seres vivos emplean métodos muy variados para reproducirse, pero todos ellos pueden clasificarse en dos categorías: reproducción sexual y reproducción asexual. En la reproducción asexual cualquier individuo puede producir por sí mismo nuevos individuos, que serán genéticamente idénticos al progenitor. Por el contrario, la reproducción sexual implica la producción y fusión de células sexuales procedentes de dos progenitores para la generación de un nuevo individuo con características genéticas propias, procedentes de la recombinación de los genes de los padres.
La reproducción asexual es más eficiente que la asexual: no requiere producción de células sexuales, ni búsqueda de pareja, cortejo, fecundación…; en igualdad de condiciones produce el doble de descendientes, ya que cada individuo se reproduce por sí mismo, mientras que para la reproducción sexual hacen falta dos. Sin embargo, tiene la desventaja de que un cambio en el medio (un tóxico, un parásito, una enfermedad) puede eliminar una población entera; todos los individuos, genéticamente idénticos, serán igualmente susceptibles a ese cambio. La reproducción sexual, por el contrario, mezcla los genes y mantiene una variabilidad que permite que algunos individuos presenten características genéticas que les permitan adaptarse a los cambios.
Dejando de lado las bacterias, la inmensa mayoría de los seres vivos recurre a la reproducción sexual. Su capacidad para crear variabilidad genética compensa con creces su menor eficiencia. Aunque las especies asexuales son más eficientes en la colonización de nuevos territorios, son también más susceptibles a los parásitos, ya que éstos, que se reproducen sexualmente, evolucionan con más velocidad para explotar las debilidades de sus huéspedes; a la larga, son las especies sexuales las que sobreviven. Además, la recombinación de genes entre los cromosomas que se opera en la reproducción sexual permite a los seres vivos librarse con más facilidad de las mutaciones dañinas; los organismos que se reproducen asexualmente acumulan en su genoma muchas más mutaciones dañinas que los que se reproducen sexualmente.
Está claro que la reproducción sexual, más ventajosa que la asexual, es el resultado de la carrera de armamentos de la evolución. Lo que aún no se sabe es cómo apareció. ¿Cómo se pasó de la simple división celular al complejo mecanismo sexual, que requiere la generación de gametos con la mitad de cromosomas y su posterior fusión para producir un nuevo individuo con el número de cromosomas original? ¿Cómo aparecieron los dos sexos, masculino y femenino, a partir de especies asexuales, en las que todos los individuos eran iguales? Parece que la aparición de la reproducción sexual está ligada a la de la célula eucariota diploide, en la que el material genético está duplicado y se encuentra confinado en un núcleo. Pero tampoco se conoce con certeza el origen de la célula eucariota. Se han propuesto varias teorías, que en general recurren a la fusión de diferentes microorganismos más sencillos: fusión de un organismo con el ADN dañado con otro semejante para reparar los genes del primero; infección de un organismo por un virus, que se convirtió en el núcleo celular y tomó el control de la reproducción; canibalismo incompleto, con incorporación del genoma de la presa al depredador… ¡Qué origen tan prosaico para algo tan sublime!