miércoles, 6 de enero de 2016

Mendel y las bases del sorteo genético

Era el año 1900 y empezaban a desvelarse los misterios cuánticos del interior de los átomos, pero las mentes más sabias del mundo aún no podían explicar cómo era posible que una persona tuviese los pies planos y sus padres no. De repente tres científicos, un holandés, un alemán y un austríaco creyeron haber descubierto por su cuenta cómo los hijos heredan los rasgos físicos de sus padres. Antes de que pudieran pelearse por entrar en la Historia, se descubrió que la primicia se la había apuntado 35 años antes un monje austríaco cuyas investigaciones con guisantes pasaron casi desapercibidas.
Ese monje era Gregor Mendel (1822-1884), un apasionado de la estadística y de la jardinería. Pero no era un simple aficionado que descubrió las bases de la Genética por casualidad mientras cultivaba hortalizas. Sabía lo que buscaba; y lo encontró con un experimento muy bien planificado. Los monjes de su monasterio en Brno (hoy en la República Checa) tenían fama de investigadores meticulosos. Y haciendo honor a esa fama,el abad permitió a Mendel dedicarse de lleno a la ciencia y le puso dos ayudantes a jornada completa para cruzar una y otra vez 30.000 plantas de guisantes durante ocho años, en una larga cadena de delicados ensayos.
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Sello alemán para conmemorar el primer centenario de la muerte de Mendel. Crédito: Deutsche Bundespost
Hacía siglos y siglos que se cruzaban animales y plantas para obtener razas más útiles. Esaingeniería genética primitiva era parte del saber popular, pero nadie entendía cómo funcionaba. Muchos científicos del siglo XIX, incluido Darwin, pensaban que los rasgos físicos de los padres se mezclaban en sus hijos, como se mezclan los colores para pintar. Sin embargo, una persona hereda la capacidad de enroscar la lengua en forma de U o no, pero no hereda la capacidad para hacerlo a medias. Mendel estudió en los guisantes ese tipo de rasgos sencillos con dos posibilidades (semilla verde o amarilla, lisa o arrugada, etc.). Al cruzar las plantas de la variedad amarilla pura con las de raza pura verde, esperaba que la mitad de la cosecha saliese de un color y la mitad del otro. Pero todos los guisantes híbridos eran amarillos. Parecía que en todos los hijos había desaparecido la esencia de los progenitores verdes, pero lo más curioso fue que en la siguiente generación reaparecieron algunos guisantes verdes como sus abuelos: exactamente uno de cada cuatro.
Cada vez que repetía el experimento salía esa proporción, así que Mendel atacó aquel problema de biología con sus habilidades matemáticas. De esa fusión nació una nueva ciencia, la Genética, gracias a sus cálculos estadísticos de combinaciones, que los botánicos de su país no entendieron bien cuando publicó su trabajo en 1866. Nadie, ni siquiera él, comprendió que aquello era el complemento ideal para la reciente teoría de la evolución de Darwin. Mendel se resignó, se dedicó a otras cosas y tuvo que llegar el siglo XX para que se reconocieran sus méritos mucho después de muerto.
Él descubrió que en la ficha técnica genética de un guisante la casilla del color no se rellena mezclando los colores de sus dos progenitores ni tampoco con el color de uno solo. En realidad para esos rasgos sencillos hay una casilla doble, que se rellena con una bolitaheredada del padre y con otra de la madre. Si una dice “amarillo” y la otra “verde” se impone el color amarillo, el rasgo dominante, y el verde permanece oculto hasta que el azar junte en una de las generaciones siguientes dos bolitas que indican ese color. Igualmente, en los humanos los pies planos pueden aparecer en un hijo aunque no se manifiesten ni en el padre ni en la madre, si ambos son portadores de una bolita de ese rasgo recesivo, como el verde de los guisantes. Todos los seres vivos con reproducción sexual tienen en común esa herencia por sorteo y emparejamiento de unas bolitas a las que hoy llamamos genes. Son como los átomos de la Genética.
Francisco Doménech, para Ventana al conocimiento
@fucolin

Andropausia. ¿Qué es?

Casi todos hemos leído o escuchado algo acerca de la menopausia. Sin embargo, poco hemos escuchado de la andropausia. Si quieres saber qué es, sigue leyendo.

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  • La andropausia es un proceso gradual que los hombres experimentan aproximadamente después de los 50 años de edad. En éste, los niveles de testosterona van disminuyendo poco a poco, mientras que otra hormona llamada globulina transportadora, aumenta. Esto trae como consecuencia diversos síntomas, tales como cambios de humor o cansancio, que muchas veces son pasados por alto. Uno de los principales problemas para diagnosticar la andropausia es que algunos hombres nieguen su existencia. Al sentir que este problema está vinculado a su sexualidad, para muchos es difícil aceptarlo. No obstante, la andropausia es un término que ya ha sido reconocido científicamente y señala un proceso natural en la vida de un hombre.
  • Diferencias entre el climaterio femenino y el masculino

    La andropausia, hasta cierto punto puede ser comparada con los trastornos hormonales que sufre la mujer en la menopausia. Sin embargo, existen claras diferencias en ambos procesos. Como ya lo explique antes, a diferencia del climaterio femenino, la andropausia es un proceso lento y hasta difuso, mientras que en las mujeres, la menopausia es una fase clara que conlleva el cese de la menstruación. En el climaterio masculino, los niveles hormonales se van reduciendo poco a poco, tal vez sea por eso que los síntomas no sean tan claros como en las mujeres.
    Otra de las diferencia es que en los hombres no es un factor determinante en la fertilidad, pues un hombre puede ser padre aun a edades muy avanzadas, aunque la andropausia sí puede afectar su sexualidad. A pesar de que todos los hombres experimentan la caída en la producción de testosterona, no todos tienen los mismos síntomas, ni con la misma intensidad.
  • Los principales síntomas de la andropausia

    Los síntomas van desde una tristeza ligera, hasta una depresión profunda. Desde una pérdida de interés en las relaciones sexuales, hasta una impotencia sexual; o desde una pérdida de agilidad y facilidad para los deportes, hasta un aumento de peso, sobre todo en el área de la cintura. Además, algunas veces puede presentarse insomnio o falta de concentración. En este caso, la comprensión de la pareja es uno de los factores que pueden ayudar al hombre a pasar por esta etapa de una forma menos complicada.
  • Tratamiento

    En ocasiones se utiliza la terapia de reemplazo hormonal como tratamiento, sin embargo, esto solo lo puede decidir un médico, ya que existen factores de riesgo tales como la propensión al cáncer mamario o de próstata, que condicionan su prescripción.
    Lo más importante es acudir al médico en cuanto se sospeche que el hombre está atravesando esta etapa, ya que es precisamente en ese momento cuando a causa de los cambios hormonales, aparecen enfermedades como la hipertensión arterial o la diabetes mellitus. Es importante realizar una revisión médica general para conocer el estado de salud de la persona, de esta manera pueden evitarse problemas más severos.
    Como siempre lo he dicho, en cualquier enfermedad o cambio físico la información es básica. Esta es una etapa difícil, pero a la vez es un período donde un matrimonio unido puede ayudarse a superar el climaterio a base de comprensión, pero sobre todo, de amor el uno por el otro.
    Si tienes dudas de que tu pareja o tú mismo están atravesando por ese proceso, puedes realizar este test que te ayudará un poco a reconocer ciertos síntomas. Y no olvides visitar a tu médico familiar ante cualquier problema.

lunes, 4 de enero de 2016

Schrödinger, un cuántico tras el secreto de la vida

Considerados los dos padres de la mecánica cuántica, Heisenberg y Schrödinger tienen muchas cosas en común. Como al alemán Werner Heisenberg, al austríaco Erwin Schrödinger (1887–1961) se le conoce más por su huella en la cultura popular que por su verdadera contribución a la ciencia, esa por la que recibió el premio Nobel de Física. Si Heisenberg es famoso por su principio, Schrödinger lo es por su gato. Además, ambos realizaron importantes trabajos en muy diversas ramas de la física y ambos coquetearon con las interpretaciones filosóficas de la teoría cuántica.
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Retrato coloreado de Erwin Schrödinger en 1933, cuando recibió el Nobel. Crédito: Nobel Foundation
Sin embargo Schrödinger es único en una cosa, quizás la más desconocida de su legado:fue el físico que inspiró una revolución en la biología, al anticipar ideas tan importantes como la existencia de un ‘código genético’, diez años antes del gran descubrimiento deWatson y Crick sobre el ADN.
En 1926 él había desarrollado una formulación de la teoría cuántica alternativa a la original de Heisenberg (1926), que se condensa en la ecuación de ondas de Schrödinger. Con ella aportó una manera muy práctica de describir el comportamiento de sistemas cuánticos como átomos y moléculas; y por eso recibió el Nobel en 1933, un año después que Heisenberg.
Ahí comenzaron a separarse sus caminos paralelos. Erwin Schrödinger, contrario al antisemitismo de los nazis, acababa de abandonar su puesto en Alemania. La Universidad de Oxford lo recibió al principio con los brazos abiertos, pero no encajó bien ahí debido en parte a su vida personal poco convencional: vivía en la misma casa con su mujer Annemarie y con su amante Hilde March, con la que tuvo entonces una hija. Con ellas tres inició un periplo por universidades de EEUU, Escocia y Austria; y fue en aquella época cuando en 1935, tras un intenso intercambio de cartas con Einstein, ideó su famoso experimento mental: el gato de Schrödinger, con el que pretendía ilustrar un problema de aplicar la teoría cuántica a nuestra realidad cotidiana, pues plantea una situación en la que el gato estaría al mismo tiempo vivo y muerto. Igual que el principio de incertidumbre de Heisenberg, el gato de Schrödinger dio lugar a multitud de interpretaciones físicas y filosóficas que poco tenían que ver con las intenciones del autor.
Al comienzo de la II Guerra Mundial, los Schrödinger y Hilde March se asentaron finalmente en Dublín, donde en febrero de 1943 él dio un ciclo de conferencias que cambió la manera de estudiar la biología. Schrödinger quiso mirar el fenómeno de la vida desde el punto de vista de la física, centrándose en el todavía verde campo de la genética. Por aquel entonces ya se conocía el ADN (desde 1869), pero no su estructura ni tampoco su papel en la herencia genética. Los biólogos llevaban décadas buscando el material genético y Schrödinger lo vio claro: tenía que estar en una molécula compleja, cuya estructura molecular guardaba la información genética en una especie de código, que determinaría el desarrollo y el funcionamiento de cada ser vivo.
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Segunda edición (1946) del libro “¿Qué es la vida?”. Crédito: Dan Nguyen
Schrödinger fue el primero en sugerir claramente la idea de un código genético y marcó el camino a seguir para encontrarlo. Su intuición dio además una buena pista: pensaba que aquella molécula debía terner una estructura regular pero no repetitiva (justo como la del ADN). El libro “¿Qué es la vida?” (1944), que recopiló aquellas conferencias de Schrödinger, fue una gran inspiración para James Watson y Francis Crick. Los descubridores de la estructura del ADN (1953) reconocieron luego que fue ese libro lo que despertó su interés por la genética. Sobre esa estructura en doble hélice de Watson y Crick fue tomando forma la revolución que culminó en los años 1960, cuando la ciencia logró descifrar el código genético gracias a los avances que fueron realizando, paso a paso, científicos como el español Severo Ochoa, el estadounidense Marshall Nirenberg o el indio Har Gobind Khorana.
¿Qué es la vida? Hoy sabemos que la vida es química, que la vida es información. Ese secreto de la vida comenzó a desvelarse por fin con la intuición de Erwin Schrödinger y el empujón que dio su manera diferente de ver la biología. Mientras una nueva generación de científicos siguió ese camino, él ya estaba a otra cosa.
En los últimos años de su carrera científica se centró en desarrollar una teoría del campo unificado, igual que hizo su compañero cuántico Heisenberg. Ambos “se reencontraron” en la búsqueda de esa “teoría del todo” para unificar la gravedad, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares. Ambos creyeron haberlo conseguido, cada uno por su lado, y lo anunciaron demasiado pronto. Ambos fracasaron en esa unificación que hoy sigue siendo el gran reto pendiente de la física.
Por Francisco Doménech para Ventana al Conocimiento
(Hoy se cumplen 373 años del nacimiento de Isaac Newton)
DICEN
Dicen que en 1643 nació Isaac Newton.
Dicen que tres meses antes de su llegada al mundo murió su padre, y que tres años después lo abandonó su madre. Ella volvió a casarse y se fue a vivir con su nuevo marido. En ese momento, Newton tenía pocos años pero mucha memoria: pasado el tiempo amenazó a su madre y a su padrastro con quemarlos vivos en su propia casa.
Dicen que sus amigos de la escuela no tuvieron brazos para abrazar ni boca para sonreír. Ellos fueron cometas, relojes de sol y molinos de viento creados y diseñados por sus manos, que les usurparon horas y horas de lectura a los estudios primarios y secundarios.
Dicen que Newton, además de revelar la composición de la luz, la velocidad del sonido y el movimiento de los astros, fue un hombre infeliz y malhumorado que rió a carcajadas solamente una vez en su vida.
Dicen que cuando daba Matemática en la Universidad de Cambridge los alumnos se iban de la clase. “Ahí va el profesor que le enseña a las paredes”, se burlaban.
Dicen que mientras escribió y develó las leyes de la gravedad se encerró en su cuarto y estuvo casi dos años sin hablar con nadie.
Dicen que contó la historia de la manzana a cuatro personas para que la difundieran.
Dicen que fue un individuo consumido por el trabajo, que dormía tres horas por día y que apenas comía.
Dicen que murió virgen, y que jamás se casó.
Dicen, todos dicen, pero nunca nadie dijo que Isaac Newton verdaderamente sí lo hizo: desde algún lugar, en algún instante, él se comprometió para siempre con el universo entero. Nadie lo supo, salvo Saturno, que todavía guarda los anillos.
ESCRITO POR SANTIAGO CAPRIATA

domingo, 3 de enero de 2016

Los verdaderos alquimistas

Rutherford, ¡esto es transmutación!
Por Dios, Soddy, no le llames transmutación. Nos cortarán la cabeza por alquimistas.
Así reaccionaron el físico neozelandés Ernest Rutherford y su discípulo inglés Frederick Soddy ante el sorprendente resultado de una serie de cuidadosos experimentos que realizaron en 1901 en la Universidad McGill de Montreal (Canadá). Llevaban tiempo intentando entender el fenómeno de la radiactividad, descubierto por Becquerel y descrito por Marie y Pierre Curie. Y por fin habían conseguido demostrar que en los materiales radiactivos los átomos se desintegran, de modo que los átomos de un elemento radiactivo se transforman en otro elemento.
Así que la transmutación, que habían buscado durante tantos siglos los alquimistas, ocurría de manera espontánea y natural. La idea era tan rompedora que Rutherford y Soddy evitaron añadirle prejuicios y hablaron de transformación en lugar de transmutación cuando en 1902 publicaron “La causa y naturaleza de la radiactividad”, que condensaba sus experimentos en la teoría de la desintegración atómica. Con ella rompieron el dogma científico de que el átomo era indivisible (que es lo que significa átomo en griego).
Ernest Rutherford (1871–1937) identificó los tres tipos principales de radiactividad: rayos alfa, rayos beta y rayos gamma. Y siguió estudiando la transmutación. Vio cómo aparecían átomos estables de plomo en medio de un mineral radiactivo de uranio. No había manera de saber cuándo se iba a transformar un átomo en concreto, pero Rutherford se fijó en que cualquier muestra (más grande o más pequeña) de un mismo elemento radiactivo tardaba exactamente el mismo tiempo en quedar reducida a la mitad. Ese tiempo, llamado semivida, convertía a los elementos radiactivos en perfectos cronómetros.
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Ernest Rutherford en su laboratorio en McGill University (1905). Créditos: Wellcome Images
Conociendo esa velocidad constante con la que el uranio se transforma en plomo y midiendo la cantidad de plomo que había en una roca de pechblenda (mineral de uranio), Rutherford y su colega Boltwood calcularon en 1907 que alguna de aquellas piedras tenía al menos 1.000 millones de años: ¡Era muchísimo más vieja de lo que entonces se pensaba que era la Tierra!
Además de entender a fondo la radiactividad, Rutherford le dio su primera utilidad práctica (mucho antes que las aplicaciones médicas, bélicas o energéticas): calcular la edad de la Tierra. Por todo ello recibió el premio Nobel de Química en 1908. Aunque bien podría haber recibido dos Nobel más por sus siguientes descubrimientos:
  • Rutherford usó la radiactividad para explorar el interior de los átomos. Junto con su alumno Geiger, disparó rayos alfa contra una finísima lámina de oro y observó atónito cómo alguna de esas partículas alfa rebotaban hacia atrás. Recuperado del impacto, en 1911 dedujo que aquello solo era posible si los átomos tenían un minúsculo núcleo, con carga positiva, que concentraba casi toda su masa. Había nacido el modelo atómico de Rutherfordperfeccionado luego por su alumno Bohr: esa imagen tan familiar del átomo, con los electrones girando alrededor de ese núcleo.
  • En su laboratorio él siguió bombardeando átomos con rayos alfa, hasta que en 1919 consiguió transformar átomos de nitrógeno en oxígeno: se convirtió así en “el primer alquimista con éxito de la historia”. Aquella transmutación de nitrógeno en oxígeno fue laprimera reacción nuclear artificial; y, entre sus restos, Rutherford encontró el protón, una nueva partícula subatómica con carga positiva.
Mientras tanto, Frederick Soddy (1877–1956) había seguido estudiando la desintegración natural de los elementos radiactivos y descubrió en 1913, al mismo tiempo que Kazimierz Fajans, las reglas de la transmutación: cuando un átomo emite espontáneamente una partícula alfa, retrocede dos casillas en la tabla periódica (ej: el uranio–238 se transforma en torio); cuando un átomo emite una partícula beta, avanza una casilla (ej: el carbono–14 se transforma en nitrógeno).
Siguiendo esas reglas, conocidas como la ley de Fajans-Soddy, se producen las cadenas de desintegración naturales, como la que empieza en el radiactivo uranio–238 y termina en el estable plomo, pasando por productos intermedios como el radio o el uranio-234. Y estudiando paso a paso esas cadenas, Soddy descubrió por el camino los isótopos: distintas versiones de un mismo elemento, con átomos que pesan diferente pero que tienen las mismas propiedades químicas.
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Frederick Soddy en su laboratorio en la Universidad de Glasgow. Créditos: Wellcome Images
El Nobel de Química de 1921 reconoció los descubrimientos de Soddy, en los que el escritor H.G. Wells se había inspirado para escribir su novela de ciencia-ficción “La liberación mundial” (1914). Ese libro, que Wells dedicó a Soddy, anticipaba el peligro de las armas nucleares, casi 20 años antes de que Leó Szilárd concibiera la idea de reacción en cadena.
A Soddy le preocupaba mucho el uso que se hacía de los descubrimientos científicos y eso le llevó a escribir en 1926 una crítica radical de la economía occidental, analizándola mediante leyes físicas de la termodinámica. Según Soddy, el sistema confunde la riqueza con la deuda, y también fue pionero criticando el crecimiento económico basado en el uso de combustibles fósiles para obtener energía. Sus propuestas para una reforma del sistema monetario, que hoy son prácticas comunes, fueron entonces despreciadas e ignoradas por excéntricas… como si Soddy fuera un alquimista económico en busca de una piedra filosofal para transformar la deuda en riqueza.
Francisco Doménech, para Ventana al conocimiento
@fucolin