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Archive for the ‘Física’ Category

Tienes sed. No hay problema. Te acercas a la cocina, coges un vaso, abres el grifo, lo llenas, haces de tu boca un embudo y deseo cumplido. Para nosotros los humanos resulta extremadamente sencillo beber (por desgracia no tan sencillo acceder a agua potable). Ahora ponte en la piel de, digamos, un babuino. Tampoco sería una tarea especialmente complicada. Te acercas a la charca más cercana, te agachas, pones un ojo en el agua y el otro apuntando a tu retaguardia para evitar mandíbulas hambrientas, haces de tu boca un embudo, comienzas a sorber y deseo cumplido. Esto se extiende a todos aquellos animales cuyas mejillas están completamente cerradas, lo que les permite succionar y, finalmente, gracias a la lengua, tragar el agua (cerdos o caballos, por ejemplo).

El problema lo tienen los animales de mejillas abiertas, como los cánidos, que no pueden formar un tubo aspirador porque sus mejillas no se sellan. Para beber, un perro necesita hundir su lengua en el agua y transportarla hasta su boca. No es sistema muy eficiente y mucho menos limpio, pero nada que pueda importar a un perro. Los felinos son otro mundo. Como ya sabréis los que tenéis gato, estos bichos dedican la mayor parte de su tiempo de vigilia, que no es mucho, a acicalarse. Así que, ¿cómo iba un animal tan pulcro a beber con un sistema que lo dejara todo babado? Ellos tenían que inventar algo más limpio, refinado y eficiente.

 

 

Cuando la sed aprieta...

Supongo que a estas alturas ya te habrás preguntado qué hago hablando de cómo beben los animales. Pues bien, todo esto surgió mientras ayer leía la entrada sobre el Síndrome EDC en las Historias Eulerianas. De toda la brillante entrada me quedó grabado el tratamiento que nos prescribe Eulez para el maligno  síndrome:

Sobre los estudiantes debe aplicarse la siguiente frase por vía oral tantas veces como sea necesario:

“Ni fórmulas, ni leyes, ni números, ni inteligencias privilegiadas… La ciencia precisa, por encima de todo, curiosidad”.

Efectivamente lo que falta es curiosidad, lo que sobra son personajes sin aspiraciones, amargados, caza-fondos-públicos-para-MI-investigación y demás fauna que crece en Universidades y centros de investigación(?).

Y pensando pensando en la cura de curiosidad, recordé una noticia que había leído hace algunos días en Science, que trae de nuevo a escena a nuestros animales bebedores. Hallábase Roman Stocker,  biofísico del MIT,  desayunando en su cocina mientras observaba a su gato Cutta Cutta bebiendo de su cuenco. Supongo que por su cabeza pasaría la secuencia de pensamientos parecida a la que describí al principio de la entrada (o quizá ni por asomo, mi cabeza es de biólogo y la suya de biofísico, quizá él sólo haya imaginado números, incógnitas e integrales).  El caso es que a Stocker lo invadió la curiosidad de saber cómo bebían los gatos. Así que reunió a un grupo de curiosos y en sus ratos libres se dedicaron a filmar con una cámara de alta velocidad la trepidante escena de Cutta Cutta y 9 amiguitos mas bebiendo.

 

He aquí las imágenes en cuestión:

 

Y en este otro vídeo una robot que simula el efecto de la lengua gatuna:

 

Los resultados fueron de lo más interesantes. En un artículo1 que publicaron en Science nos cuentan sus descubrimientos. Los gatos y, por extensión, los felinos beben de una forma totalmente diferente de los cánidos. Lo hacen mediante rápidos lengüetazos pero sin llegar a meter la lengua en el líquido, sino que solo entra en contacto la punta de la lengua con la superficie del agua, de forma que se ésta se adhiere a la lengua y es arrastrada hacia la boca en forma de pequeña columna. Yo siempre me había imaginado que el gato usaba para beber las papilas rígidas que tiene en la lengua, ya que suponía que de algún modo el agua sería retenida en ellas. Nada más lejos de la realidad porque de hecho su lengua carece de estas estructuras en la zona más próxima a la punta, que es, precisamente, la única que interviene para beber.

Una vez que la columna de agua es introducida en la boca, el gato la cierra y una parte del hilo de agua queda retenido. El mecanismo parece extremadamente sencillo pero es realmente maravilloso, ya que entra en juego un equilibrio de fuerzas: la gravedad que tira del agua hacia abajo y la inercia que la arrastra con la lengua del gato hacia arriba. Este equilibrio es lo que se conoce como número de Froude. Sin entrar en detalles, el número de Froude aparece en todo tipo de cuestiones relacionadas con hidrodinámica, desde problemas biológicos como el de los basiliscos que caminan por encima del agua, hasta construcción de barcos.

Ya veis que de la curiosidad de un señor científico que miraba a su gato mientras desayunaba acabamos hablando de hidrodinámica. Efectivamente esa es la palabra que mueve a la Ciencia y al mundo. Los que la perdieron deberían llamarse a sí mismos profesores de Universidad o funcionarios de laboratorio, pero nunca científicos.

 

Todo un ejemplo de modales y saber estar

Dejemos a los amargados y volvamos con los científicos. Pedro Reis, también biofísico del MIT y co-autor del estudio de gatos bebedores, parece compartir el mismo tipo de curiosidad genial de Stockes. En su página del Laboratorio de Elasticidad, Geometría & Estadística, de donde obtuve el artículo sobre los gatos, podéis ver una serie de experimentos y estudios de lo más asombroso. Yo me quedo con el mecanismo para agarrar agua2. Basándose en el diseño de las flores (me imagino a la inspiración llegando mientras veía a una flor flotando en un estanque), Reis y su equipo han diseñado una pipeta que permite capturar agua mediante un mecanismo pasivo en el que interviene la elasticidad de elementos finos y las propias fuerzas de la superficie de un líquido (video aquí). Lo más interesante es que el capturador de agua funciona a la inversa y permite robar aire antes de sumergirse (video aquí). Ya me puedo imaginar un futuro con paseos bajo el mar dentro de nuestra burbuja autónoma creada por una flor artificial tamaño XXL. Gracias, selección natural, por regalarnos ese don que es la curiosidad.

 

REFERENCIAS:

1: Reis, P. M.,  Jung, S.,  Aristoff, J. M. and Stocker, R. 2010. How Cats Lap: Water Uptake by Felis catus. Science [DOI: 10.1126/science.1195421] (link)

2: Reis, P. M., Hure, J., Jung, S., Bush, J.W.M. and Clanet, C. 2010. Grabbing Water. Soft Matter 6, 5705-5708. (link)

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Al final nos hemos quedado con las ganas. Ni super-explosiones-ultra-aniquiladoras dignas de una película de Oscar, ni agujeros negros absorbedores de materia, ni strangelets que hacen… cosas de strangelets, sean las que sean, ni burbujas de vacío, ni monopolos magnéticos ni ná de ná. En la que fuera la primera entrada de este blog, comentaba la inminente puesta en marcha del colisionador de hadrones. En aquel momento se hablaba de empezar con las maniobras en octubre de 2009, pero la fiesta de colisiones no se produjo hasta el pasado 30 de marzo. El mundo, como era previsible, no se ha destruido. Pero para la próxima vez, un poco mas de información a la opinión pública no estaría de más.  Mas que nada para que no se note tanto aquello de todo para el pueblo, pero sin el pueblo.

Pero me dejo de tanta charla y os dejo con el perspicaz análisis que solo un genio como Cholo podría hacer del Gran Colisionador de Hadrones.

Publicado en La Voz de Galicia (04/04/2010)

(Nota: A partir de ahora, de vez en cuando tendré el gusto de contar con la inestimable colaboración de Thom y su granja para comentar las últimas noticias. Las viñetas las cogeré prestadas del blog del periódico La Voz de Galicia, donde diariamente podemos seguir las geniales creaciones del dibujante vigués Andrés Meixide. Esto si no se mete antes por medio algún copyright…)

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14 de septiembre de 2007, 13:00 CEST. Cosmódromo de Baikonur, Kazajistán. Despega el lanzador Soyuz-U, que pondrá en órbita, tan solo unos instantes después, a  la nave Foton-M3. Durante los siguientes 12 días, la nave completará una vuelta a la Tierra cada 90 minutos a una altura de 300 kilómetros, mientras en su interior se desarrollan 43 experimentos de campos tan diversos como la física de fluidos, la biología celular o exobiología.

FOTON-M3: el laboratorio mágico

26 de septiembre de 2007, 09:58 CEST. 150 km al sur de Kustanay, Kazajistán. Tras completar 189 vueltas, la nave Foton-M3 aterriza sin contratiempos. La misión ha sido un éxito. Todos los investigadores han visto cumplidas sus expectativas, incluido K. Ingemar Jönsson , del Departamento de Matemáticas y Ciencia de la Universidad Kristianstad en Suecia. El es el responsable del proyecto TARDIS o Tardigrades in space.

Pero espera un poco, ¿qué es un tardígrado?

El phylum Tardigrada es uno de esos grupos que incluye a animales desconocidos para la mayoría por ser pocos y pequeños. Por eso se merecen su pequeño hueco en la sección friki-phyla de esta santa casa.

Los osos de agua, como se les conoce comúnmente, incluye unas 600 especies de invertebrados acuáticos que apenas sobrepasan 1 mm de longitud (el tamaño medio se sitúa entre los 0,3-0,5 mm). Se pueden encontrar tanto en cursos de agua dulce y en océanos como en ambientes semiacuáticos terrestres, como la película de agua que recubre briófitos y pteridófitos. Su distribución geográfica es muy amplia, desde climas templados a las frías aguas árticas.

Señor Tardigrado (Fuente: Proyecto agua en Flickr)

Anatómicamente se caracterizan por presentar simetría bilateral y el cuerpo dividido en 5 segmentos, de los cuales el primero o cefálico porta la boca y distintas estructuras sensoriales , y los demás tienen cada uno un par de apéndices que terminan en 4-8 uñas. El cuerpo está cubierto por una cutícula protectora, que se regenera periódicamente. No presentan aparato circulatorio, respiratorio ni excretor, pero si digestivo.  Su alimentación es variada: bacterias, algas, rotíferos o nematodos, que pueden ingerir enteros o bien absorben sus fluidos celulares gracias a su boca altamente especializada.

Los osos amorosos

Pero sin duda, el aspecto más relevante de la biología del grupo es su capacidad de entrar en un estado de criptobiosis, es decir, de hibernación extrema, que les permite sobrevivir a bruscos cambios ambientales. La criptobiosis se puede presentar en cuatro formas: anhidrobiosis, criobiosis, osmobiosis y anoxibiosis. La anhidrobiosis es el tipo más estudiado en tardígrados y consiste en una pérdida casi total del agua corporal, alcanzando valores inferiores al 1%. El animal permanecerá en estado de anhidrobiosis mientras las condiciones desfavorables permanezcan y, llegado el momento, necesitará tan solo unas horas para rehidratarse y seguir con su vida donde la había dejado.

Gagarin, ídolo tardígrado

Después de ser congelados y quemados, expuestos a radiación y contaminantes y otras perrerías varias,  se dio un paso más en la experimentación sobre la criptobiosis en tardígrados. Y así, como parte de la plataforma de investigación Biopan-6 de la ESA, un grupo de tardígrados admiradores del gran cosmonauta soviético se subieron a la Foton-M3 rumbo a la inmensidad del espacio. Los detalles del viaje ya los conocéis. Ahora hablemos de los resultados.

Super-Tardígrado

La misión principal del proyecto TARDIS era la de testar los efectos del vacío y la radiación solar en un eumetazoo. Dentro de misiones anteriores del proyecto Biopan, se sometieron a las condiciones extremas del espacio exterior primero a esporas de Bacillus subtilis y posteriormente a dos especies de líquenes, Rhizocarpun geographicum y Xanthoria elegans (este experimento tiene firma española, no olvidemos las cosas buenas que se hacen en casa). En la Foton-M3 viajaban muestras disecadas de los tardígrados Richtersius coronifer y Milnesium tardigradum que fueron expuestas a tres tipos de condiciones: 1) vacío, 2) vacío y UVA,B, y 3) vacío y UVTOTAL (=116,5 – 400 nm). Además, para completar la ensalada de agentes malos para la piel, la exposición incluía radiación solar ionizante y radiación cósmica.

Lo más lógico sería pensar que allí no quedaron ni los restos de un solo tardígrado. Nada más lejos de la realidad. De vuelta a casa los individuos fueron rehidratados y aquí viene lo bueno. Los tardígrados expuestos únicamente al vacío no presentaban ninguna diferencia significativa en su supervivencia ni en su capacidad reproductora. Ahí es nada. Los expuestos a UVA,B tardaron una media hora en recuperarse, aunque posteriormente la mortalidad fue alta. Los más afectados fueron los expuestos a la radiación ionizante, aunque increíblemente también hubo supervivientes.

De este trabajo, el primero con animales en condiciones espaciales (y especiales) se obtienen dos resultados asombrosos. En primer lugar se demuestra la altísima capacidad de resistencia a situaciones de deshidratación extrema, que no tienen ningún efecto sobre su supervivencia o reproducción. En segundo lugar, estos animales presentan algún tipo de mecanismo que les permite soportar los graves efectos negativos de la radiación UV. Se cree que esta capacidad no reside tanto en configuraciones especiales o componentes desconocidos de su DNA, sino en una capacidad de reparación increíblemente eficaz, como ocurre en rotíferos bdelloideos.

El Arca de Noé espacial

Y también abre un nuevo mundo de posibilidades en un campo que todavía suena a ciencia-ficción: ¿pudo llegar la vida a la Tierra en forma de tardígrado espacial? Por suerte para nosotros, nunca lo sabremos.

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¿Qué tiene que ver un habitante de Kiribati con José María Aznar? ¿Será acaso su dominio de la lengua de Shakespeare? ¿O una piel bronceada bajo el sol del cálido sol del Pacífico? Puede ser que estas dos preguntas se respondan afirmativamente, pero hay un tercer punto de unión entre ambos, pero más dramático y más largo de explicar. Empiezo.

Aquí viven los kiribatianos

Aquí viven los kiribatianos

El jueves pasado, leía que la Fundación para la Ley Ambiental Internacional y el Desarrollo solicitaba la revisión de la legislación internacional para dar cobertura a los refugiados climáticos, que ya comienzan a desplazarse de ciertas islas del Pacífico y que se espera que sean millones en menos de 50 años. Un ejemplo es Kiribati. Este paradisíaco país está formado por 33 atolones donde sobreviven algo mas de 100.000 habitantes, gracias al comercio de cocos y la ayuda financiera externa. Pero en los últimos años, con el aumento del nivel del mar, las cosas han ido a peor. La isla está siendo literalmente devorada por el mar y comienza a matar de sed a sus habitantes, ya que el agua marina está inundando los pozos de agua dulce. Y para colmo, la salinización del suelo está secando las palmeras, acabando con su única fuente de ingresos, los famosos cocos de Kiribati. ¿Cuál es el futuro de los kiribatianos? La respuesta es obvia: huir.

Kiribati: visto y no visto

Kiribati: visto y no visto

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Faltan dos meses para el fin del mundo. A finales de octubre, dos protones acelerados hasta alcanzar casi la velocidad de la luz, recorrerán los 27 Km. del Gran Colisionador de Hadrones1 (o LHC, por las siglas en inglés de Large Hadron Collider) hasta que inevitablemente choquen frente al detector ATLAS2, encargado de buscar el bosón de Higgs, la partícula que falta para completar el Modelo Estandar3.

Esquema del HLC

Esquema del HLC

El problema es que, según unos pocos científicos,  los bosones no serán el único producto resultante del impacto, si no que este conducirá a la aparición de agujeros negros microscópicos, “strangelets” o materia extraña, burbujas de vacío y monopolos magnéticos. La aparición de cualquiera de estos fenómenos podría conducir a la desaparición del planeta, o incluso, del Universo, como explica uno de los responsables de la denuncia al CERN por genocidio potencial ante un tribunal de Hawai, el científico español Luis Sancho en una entrevista reproducida hasta la saciedad en cientos de blogs4 (existe además un foro de discusión sobre el tema en http://www.scientificconcerns.com). (más…)

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