Concurso ED: ¿Quién es el intruso?

Esta imagen puede ser una pista...o no

Esta lista se ha elaborado siguiendo un criterio. Para ayudarte a encontrarlo se ha incluido un nombre que no lo cumple. Para ganar la Gran Copa averigua el criterio y señala al intruso. ¡Qué disfrutes!

Werner Heisenberg
Wolfgang Pauli
Peter Debye
Hans Bethe
Ernst Guillemin
Paul Peter Ewald
Alfred Landé
Linus Pauling
Fritz London
Isidor Rabi
Max von Laue

PISTA: Die Ludwig-Maximilians-Universität München ist eine Universität in der bayerischen landeshauptstadt München.

El universo es como un gato: determinismo y teorías físicas

La mecánica cuántica es realmente imponente. Pero una voz interior me dice que aún no es la buena. La teoría dice mucho, pero no nos aproxima realmente al secreto del “viejo”. Yo, en cualquier caso, estoy convencido de que Él no tira dados.

Esta es la primera ocasión en la que Albert Einstein expresa su convicción de que el universo es determinista con la conocida analogía de “Dios no juega a los dados”. Aparece en una carta a su colega y amigo Max Born fechada el 4 de diciembre de 1926.

Para muchos físicos, filósofos y religiosos la irrupción de la mecánica cuántica y su interpretación supuso una liberación de las limitaciones que la mecánica newtoniana imponía a su forma de ver el mundo. Para otros supuso un terremoto de consecuencias indeseables. Los casos más llamativos sin duda son los de los físicos que contribuyeron a crearla, como el propio Einstein (efecto fotoeléctrico, paradoja Einstein-Podolsky-Rosen)  o Erwin Schrödinger (ecuación de onda), pero que no podían compartir las implicaciones no deterministas de esta teoría.

El determinismo está íntimamente relacionado no sólo con cómo funciona el universo en sí, sino que tiene implicaciones prácticas muy inmediatas: si todo está determinado, ¿qué responsabilidad moral tengo? Quizás por ello, muchos filósofos y religiosos abrazaron entusiasmados la propuesta de que en la raíz misma de todo lo que existe reina la indeterminación. Con el principio de indeterminación tanto unos como otros recuperaban el terreno perdido por el libre albedrío a manos de la teoría newtoniana y encontraban huecos para la moral, el alma y algunos dioses.

Y, sin embargo, un pequeño análisis muestra que todos aquellos que piensan que la mecánica cuántica abre las puertas al libre albedrío o que la física newtoniana es absolutamente determinista, se equivocan completamente. Invitamos al inteligente lector a explorar con nosotros la esencia del universo y los límites de nuestro conocimiento sobre ella a la luz de las distintos modelos físicos. Exigirá un pequeño esfuerzo, pero será gratificante o, al menos, eso pensamos.

Sigue leyendo en Amazings

Yo soy yo y mi microbioma

Decía Ortega y Gasset en Meditaciones del Quijote: “Yo soy yo y mi circunstancia y si no la salvo a ella no me salvo yo”. Si hiciésemos una encuesta sobre qué es lo que define tu individualidad desde el punto de vista biológico una respuesta probablemente mayoritaria entre las personas cultas podría ser “mi genoma y su expresión regulada por el ambiente” y estaríamos en los términos expresados por Ortega en otro contexto. Pero ¿realmente la información genética que me define está sólo en mi genoma humano? Puede que esta visión sea demasiado simplista.

Un cuerpo humano realmente es un ecosistema en el que los microorganismos sobrepasan en número a las células humanas por un factor al menos de 10 a 1. Desde el punto de vista genético los números son aún más abrumadores: se estima que por cada gen humano hay 100 microbianos asociados a nuestro cuerpo. Cuando se consideran en conjunto todos estos microorganismos, se les conoce como el microbioma humano. Yo, por tanto, soy yo y mi microbioma.

En los últimos años muchos avances en la investigación, especialmente la metagenómica, están permitiendo aumentar nuestro conocimiento del microbioma. El objetivo último de mucha de esta investigación es descubrir cómo se relacionan las alteraciones en éste con enfermedades tan dispares como por ejemplo el asma y la obesidad, e incluso con la ansiedad, la depresión y el autismo. Estos hallazgos pueden tener implicaciones que trascienden las puramente biológicas o médicas; habrá quien las llame filosóficas, e incluyen consideraciones éticas pues afectan a lo que concebimos como “ser humano” y “persona” y a sus derechos.

Übermenschen

Si somos “información hereditaria + ambiente”, nuestra idea intuitiva es colocar al microbioma claramente en el segundo sumando. Sin embargo, una premisa fundamental de muchos investigadores del microbioma es que el genoma humano coevolucionó con los genomas de un número incontable de especies. Si el microbioma, a nivel de especie, coevolucionó con el genoma humano y, a nivel individual, es un componente único y permanente de la identidad biológica, entonces el microbioma debería ser considerado más como una parte de la “información hereditaria” que del “ambiente”.

Hay personas e instituciones que claman contra la manipulación genética de los seres humanos, esto es, contra la introducción de modificaciones en la información hereditaria que pudiesen ser pasadas a la descendencia, para las que la salvaguarda de una definición de hombre propia de la institución es la prioridad. A título de ejemplo puede verse el apartado III de la explicación que de la instrucción Dignitas personae de la Congregación para la doctrina de la fe vaticana hace la Conferencia Episcopal Española  , en el que se habla del patrimonio genético, y se condenan aquellas prácticas que creen “un nuevo tipo de hombre”:

En cuanto a la terapia génica, la Instrucción considera lícitas la intervención sobre células somáticas. No así en las células germinales en cuanto pueden variar el código genético de los descendientes arbitrariamente (n. 26). Respecto de la mención a las “finalidades aplicativas distintas del objetivo terapéutico” (n. 27), se refiere al uso de esta ingeniería genética para mejorar la raza o algunas cualidades somáticas como podría ser el tamaño del cerebro, la memoria, etc., que considera inmoral por ser “el intento de crear un nuevo tipo de hombre”.

Pero hay algo que no han considerado: ¿qué ocurre si realizamos cambios permanentes en el microbioma de recién nacidos o niños pequeños?¿Y si esos cambios pueden transmitirse a la descendencia?

Alteramos nuestra mezcla de genomas microbianos continuamente, ya sea por nuestra exposición a entornos diferentes o por cambios en nuestra dieta y, de forma significativa, cada vez que tomamos antibióticos. No se sabe en la actualidad hasta qué punto son permanentes estos cambios en el microbioma. No hay duda de que muchos cambios son temporales, tras los que el microbioma retorna a un estado bastante estable. Sin embargo, no está claro hasta qué punto el microbioma es estable a lo largo de la vida de una persona. Cada vez parece haber más consenso en que existe un momento crítico en los primeros años de vida en el que el microbioma se desarrolla inicialmente y gana un cierto grado de estabilidad.

Los recién nacidos salen del entorno estéril del útero y son inmediatamente colonizados por los microbios del entorno del bebé, empezando por los que pueblan el canal del parto o, en el caso de nacimiento por cesárea, la piel de la madre, lo que constituyen dos poblaciones microbianas muy diferentes. Sería, por tanto posible que, comenzando por la forma de nacimiento, la exposición o no en la primera infancia a ciertas comunidades microbianas pudiese ser importante para la salud futura. El desarrollo de asma, alergias y afecciones respiratorias en general podrían estar relacionadas con las condiciones de higiene en la infancia y, significativamente, con el abuso de antibióticos.

Si se confirmase que el microbioma adulto es relativamente estable, las manipulaciones microbiómicas durante la primera infancia podrían usarse para diseñar cambios permanentes que acompañarán al niño durante su vida. Existiría por tanto la posibilidad de que el microbioma del niño fuese “programable” para una salud óptima u otros rasgos que podrían interpretarse como “un nuevo tipo de hombre”.

Gran Hermano

Pero la estabilidad en el tiempo del microbioma individual también tiene otros usos. Por ejemplo, como el ADN humano es un identificador biunívoco de una persona, es decir, una persona sólo tiene un ADN y viceversa, existen muchas salvaguardas para asegurarse de que los datos genéticos son confidenciales. Imagínate que eres una compañía de seguros y que tienes acceso a los datos genéticos de tus clientes, podrías diseñar tus tarifas en función de los riesgos promediados de contraer ciertas enfermedades que se pueden deducir de esa información (como ejemplo de este tipo de datos, el libro A Life Decoded, de Craig Venter). Estos datos genéticos podrían obtenerse fraudulentamente de los recogidos en investigación médica o clínica. Un acceso incluso más fácil lo tendrían las fuerzas de seguridad. Con todo es complejo tener acceso. Pero, si como algunos estudios han sugerido ya, el microbioma individual también es un identificador biunívoco, muchas de estas dificultades simplemente se evaporan si no existe una legislación ad hoc.

Si el ADN parece el ideal para un cuerpo policial, el microbioma es, además, el sueño de un espía. Efectivamente, el ADN microbiómico podría contener mucha más información que el ADN humano acerca de la persona de interés. Así podríamos encontrar datos en su firma microbiómica sobre su país de origen o la presencia en un determinado lugar (si se detectan microbios característicos del suelo o el agua, por ejemplo) [los datos podrían cruzarse con un análisis isotópico, pero esto ya es otro tema]. Démonos cuenta del agujero legal por el que empresas y compañías podrían obtener fácilmente información muy sensible sobre nosotros.

De momento, buena parte de lo que antecede es hipotético. Solamente tenemos indicios de que ello podría ser así, de que el microbioma es estable e individual. Pero si estos primeros indicios se confirman tenemos consecuencias éticas que prever y reflexiones que hacer sobre la exposición de los niños a antibióticos y probióticos.

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la XI Edición del Carnaval de Biología que organiza Ciencia y alguna otra cosa

Referencias:

Hawkins, AK & O’Doherty, KC “Who owns your poop?": insights regarding the intersection of human microbiome research and the ELSI aspects of biobanking and related studies  BMC Medical Genomics 2011, 4:72

Lingüística de conjuntos

No todas las lenguas describen el mundo con igual precisión. Tomemos un ejemplo con el que todos los hispanohablantes que hemos estudiado alguna vez una lengua extranjera nos hemos topado y que es una pesadilla para los que intentan aprender español: el verbo “ser”. Para muchos no hispanohablantes las frases “Mónica está guapa” y “Mónica es guapa” son indiscernibles: sólo a través del contexto podrían distinguir una de otra.

Esta dificultad del español como segunda lengua es la misma que muchas personas experimentan cuando se enfrentan a las matemáticas. La riqueza expresiva de su lenguaje, la precisión en los términos y los distintos matices importantes de significado que es capaz de introducir se convierten en una auténtica barrera de entrada. Estamos convencidos de que un correcto aprendizaje de este lenguaje y un énfasis en su riqueza semántica facilitaría muchísimo la comprensión de las ideas matemáticas.

Y vamos a comprobar que no es nada difícil, de hecho es muy parecido a una gramática natural, riguroso pero muy intuitivo. Precisamente nos aproximaremos a él desde un punto de vista lingüístico. Y veremos que, a poco que nos pongamos a analizar, llegamos a un concepto fundamental (fundacional) de las matemáticas, el de conjunto, con una enorme fuerza expresiva y del que describiremos sus aplicaciones. Finalmente iremos más allá de las matemáticas, para encontrarnos de nuevo en un terreno familiar. Pero no llegaremos hasta donde lo hicieron algunos pedagogos a principios de los años 70, cuando la “nueva matemática” hizo que los niños supiesen teoría de conjuntos pero tuviesen dificultades para dividir por dos cifras.

De la misma manera que el español introduce la distinción “ser/estar” para lo que en inglés, por ejemplo, es “to be”, podríamos crear una lengua artificial en la que el “ser” español podría separarse en tres verbos con matices diferentes. Comprobémoslo con estos tres pares de frases:

Puedes continuar leyendo en la página 24 del Número 3 de Journal of Feelsynapsis (revista gratuita de divulgación científica; puedes leer online, decargarla para tu smartphone, o descargar un PDF de alta calidad).

Químicos Modernos: Alexánder Butlerov, eclipsado por su genio.

¿Puede una idea científica ser tan brillante que llegue a ocultar a su autor? ¿Tan esclarecedora que pase de forma prácticamente instantánea a los libros de texto como cosa sabida y que, por lo tanto, su creador no merezca ni siquiera una mención? Parece casi inconcebible que pueda ocurrir, pero ocurrió.

Estamos en septiembre de 1861 en Speyer (actual Alemania), en el Congreso de Médicos y Naturalistas Alemanes. Un profesor de una pequeña universidad rusa, Kazán, tiene anunciada una conferencia titulada “Sobre la estructura química de la materia”; un nombre muy rimbombante para un don nadie venido de la mitad de ninguna parte. Hoy día nadie recuerda nada de ese congreso salvo esa conferencia en la que se dijo por primera vez que “la naturaleza química de una molécula está determinada no sólo por el número y tipo de átomos sino también por su disposición. El estudio químico de las sustancias debe llevar a conocer su estructura y viceversa, el conocimiento de su estructura debe llevar a predecir sus propiedades”. La teoría estructural nacía de la mano de Alexánder Mijáilovich Butlerov.

Isobutano

Pero Butlerov no se quedó en la teoría. Predijo y demostró experimentalmente la existencia de isómeros, en concreto de dos butanos y tres pentanos. En 1866 sintetizaría el isobutano. En 1868 demostraría que en los compuestos orgánicos insaturados los carbonos se unen entre sí con enlaces dobles.

Estos resultados espectaculares hicieron que el catedrático de química inorgánica de la Universidad de San Petersburgo, Dimitri Ivánovich Mendeleev, propusiera para el puesto de catedrático de química orgánica a Butlerov, que ocuparía en 1868 y hasta su jubilación en 1885, un año antes de su muerte. En ese mismo año de 1868 se completaría la edición en alemán de su “Introducción al estudio completo de la química orgánica”, libro que había aparecido en ruso sólo dos años antes y que puede ser considerado el primer texto moderno de química orgánica.

Butlerov formó parte de una incipiente escuela química orgánica rusa iniciada por sus profesores en la Universidad de Kazán, Klaus y Zinin, y que continuaron sus alumnos Markovnikov, Zeytsev y Popov. Los estudios que inició Butlerov sobre la polimerización los culminaría en 1910 Serguéi Vasiliévich Lebedev con el primer método de producción de caucho sintético (polibutadieno).

Butlerov nació en Chístopol (Rusia) en 1828. Cursó estudios de zoología y botánica en la Universidad de Kazán, pero su talento para la química fue detectado por Karl Karlóvich Klaus y potenciado por Nicolái Nikolaévich Zinin. En 1849 se gradúa y en 1851 presenta su primera disertación (lo que hoy llamaríamos tesis de máster) titulada “Sobre la oxidación de los compuestos orgánicos”. En 1854 presenta su tesis doctoral dirigida por Zinin en la Universidad de Moscú, “Aceites esenciales”, pasando a ser profesor extraordinario de la Universidad de Kazán. En 1857, se convierte en profesor ordinario y consigue una beca para viajar al extranjero durante un año, que repartiría entre el laboratorio de Kekulé en Heidelberg y el de Wurz en París.

Este año de exposición a la vanguardia de la química le hace ver la importancia de la teoría y la construcción de modelos. En este período, en anticipación a lo que después sería su charla en Speyer, Butlerov tiene una intuición fundamental. Pasteur había estudiado la actividad óptica del ácido racémico en el año 1847, con resultados espectaculares. Sin embargo, en una época en la que todas las moléculas se entendían lineales, no existía una explicación de cómo ocurría este fenómeno a nivel molecular. Butlerov apuntó que la explicación podía estar en la tridimensionalidad de los enlaces del carbono, que formarían un tetraedro, lo que daría lugar a la posibilidad de imágenes especulares de las moléculas, explicación que, como sabemos hoy día, es la correcta.

Las aportaciones de Butlerov fueron tan revolucionarias y, a la vez, con una capacidad de explicación de los fenómenos observados tan grande, que esta misma grandeza le eclipsó en vida y después de muerto. Hoy día su nombre sigue sin aparecer en muchas historias de la química occidentales.

Esta entrada es una aportación de Experientia docet a la XIII Edición del Carnaval de Química que acoge Curiosidades de un químico soñador