Un misterioso ADN revoluciona la edición de genes humanos.

Descubierto un mecanismo que permite editar genes de forma más sencilla, a través del llamado ADN “Retrón”.

Diminutas «máquinas celulares» llamadas «retrones» actúan en las profundidades de las bacterias: producen hebras simples de ADN para identificar infecciones. Ahora, los investigadores han utilizado por primera vez este misterioso ADN «Retron» para modificar genes en células humanas. Creen que este mecanismo natural podría simplificar la edición genética en humanos y otros animales.

Un grupo de científicos de los Institutos Gladstone de la Universidad de California en San Francisco, en Estados Unidos, ha descubierto un método que podría revolucionar la edición de genes humanos: emplean un misterioso ADN denominado “Retrón”, que se activa mediante pequeñas “fábricas celulares” en el interior de bacteria, con el objetivo de descubrir infecciones. Sería más rápido y efectivo que el conocido proceso CRISPR de edición genética. 

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Un retrón es una secuencia de ADN específica, que se encuentra en los genomas procariotas (microorganismos que presentan un ADN disperso). Al parecer, estas antiguas bacterias podrían colaborar en un gran avance científico: según un estudio publicado en la revista Nature Chemical Biology, el ADN “Retrón” podría ser el eje de una nueva metodología de edición genética.

Los científicos, liderados por Seth Shipman y Santiago López, están convencidos de que puede convertirse en el mejor método para modificar genes en células humanas.

Más eficiente en la edición de genes

Sin embargo, la metodología denominada CRISPR ha facilitado notoriamente la edición de genes en los últimos años, aunque para los investigadores tiene sus propias limitaciones. ¿Cómo funciona este proceso?

El sistema CRISPR implica cortar una sección de ADN del genoma de una célula y luego introducir un nuevo material genético llamado «ADN de plantilla» para reemplazarlo. A medida que la célula repara los lugares donde se cortó un gen existente, se integra la plantilla de ADN.

Esa plantilla de ADN normalmente se produce en el laboratorio y luego se introduce en las células desde el exterior. La proteína que corta el genoma de la célula, llamada Cas9, se entrega por separado. Ni Cas9 ni la plantilla de ADN penetran en todas las células, lo que limita la eficiencia de la edición de genes CRISPR.

Es aquí donde Shipman, López y sus colegas introdujeron su principal variante, según un artículo publicado recientemente en Scientific American y en una nota de prensa

En el interior de la célula

De acuerdo a lo explicado por los especialistas, usaron retrones para fabricar ese ADN dentro de la propia célula y no en laboratorio, haciendo que el proceso CRISPR pueda incrementar su eficacia y aprovechar fácilmente las modificaciones.

¿Cómo lo lograron? Los retrones incluyen una enzima llamada transcriptasa inversa, que construye cadenas de ADN basadas en ARN. También presentan bucles de ARN extrañamente superpuestos, que colaboran en su funcionamiento. 

Luego de verificar este complejo mecanismo genético, confirmaron que la transcripción inversa y las mejoras en la producción de ADN son transferibles de las células procariotas (o sea de los microorganismos) a las eucariotas (propias del ser humano y los animales).

Esto da como resultado una edición del genoma más eficiente, concluyendo en que este nuevo proceso se puede usar para editar con precisión células humanas cultivadas. Al mismo tiempo, el proceso descubierto crearía las bases para un marco general de producción de ADN utilizando retrones, destinado a la modificación del genoma en humanos y animales. 

Referencia

Precise genome editing across kingdoms of life using retron-derived DNA. Seth Shipman, Santiago López et al. Nature Chemical Biology (2022). 

DOI:https://doi.org/10.1038/s41589-021-00927-y

Imagen de portada: Los investigadores descubrieron que el ADN “Retrón” se puede emplear para editar con precisión células humanas cultivadas. CRÉDITO: SANGHARSH LOHAKARE EN UNSPLASH.

FUENTE RESPONSABLE: Levante.El Mercantil Valenciano. Por Pablo Javier Piacente. Mayo 2022.

Sociedad/Ciencia/Biotecnólogía/Investigación

Big Rip y apocalipsis: los datos científicos sugieren que nos dirigimos hacia un final violento del universo.

Nuevos hallazgos astronómicos sorprendieron a los científicos que descubrieron que es muy probable que ocurra el temible Big Rip.

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Pongamos en la coctelera un título impactante, una pregunta ancestral y unas gotitas de física. Si lo agitamos bien solo nos quedará degustarlo. Pero, ¿nos dejará un buen sabor de boca saber qué destino aguarda al universo? Recogemos aquí el testigo de todas las personas que se preguntaron eso mismo desde la antigüedad. No obstante, jugamos con ventaja: por fin podemos dar respuestas usando ciencia puntera y las predicciones sugieren que podríamos dirigirnos a un final violento, un Big Rip o Gran Desgarro.

Los datos experimentales encajan muy bien con el Big Rip, apuntando a que es muy probable que ocurra. La base es que el universo contiene suficiente energía oscura para ir “estirándolo”, expandiéndolo de un modo cada vez más acelerado. Las galaxias se irán separando cada vez más, y la atracción gravitatoria irá poco a poco haciéndose más insignificante hasta que su efecto desaparezca. Los planetas y los satélites perderán sus órbitas y las estrellas se desligarán de las galaxias. Entonces habrá llegado ese Gran Desgarro del universo.

La energía oscura expande aceleradamente el universo.

Definitivamente el universo a gran escala se está haciendo cada vez más grande. En concreto, su ritmo de expansión se está acelerando. Las ecuaciones de Einstein indican que la causa es que está compuesto en su mayor parte de energía oscura, la cual produce gravedad repulsiva. Pero, ¿podemos afinar más?

Admitamos humildemente antes de ir más allá que nuestros modelos disfrazan nuestra ignorancia haciéndola pasar por sabiduría. En ellos imaginamos la energía oscura como un fluido descrito de forma muy elemental. Usaríamos para ello variables heredadas de la termodinámica.

Científicos del proyecto internacional SDSS-III han elaborado un mapa tridimensional de 1,2 millones de galaxias para comprender las misteriosas propiedades de la energía oscura y sus efectos en la aceleración de la expansión del universo. Daniel Eisenstein y SDSS-III.

Por un lado tendríamos la presión de ese fluido y por otro su densidad, es decir, la cantidad de energía por unidad de volumen. Si solo tuviéramos partículas con velocidades pequeñas, esa energía sería esencialmente la de sus masas. Nos bastaría así pensar en la gravitación a la manera de Newton, sin depender de Einstein. Pero eso no es posible porque en nuestro universo también hay partículas muy rápidas, como fotones y neutrinos.

En vista de ello planteamos entonces que el universo es una sopa de distintos fluidos con sus propiedades diversas. Así hacemos que las ecuaciones de Einstein nos hablen de las propiedades que deben tener los distintos fluidos para que se produzca la expansión acelerada. Y no solo eso, nos indican en qué proporciones han de estar esos ingredientes. Aparte de los fotones (neutrinos y otras porquerías) tendremos materia oscura en el sector de componentes que producen gravitación atractiva. Y entran en pugna con la energía oscura.

El ritmo de expansión podría hacerse infinito

El tipo de energía oscura más intrigante es la constante cosmológica y representa un barrera muy singular. La hipótesis de trabajo más usual para describir cualquier fluido de los mencionados es que la presión y la densidad de energía son proporcionales entre sí.

¡Pero, cuidado! Si bien la densidad de energía es siempre positiva, la energía oscura tiene presión negativa. De hecho, ha de ser suficientemente negativa. El número que gobierna la proporción de presión frente a densidad de energía juega un papel crucial en las soluciones de las ecuaciones de Einstein. Ese parámetro nos dice en primer lugar si el universo se expande aceleradamente o no. Dicho de otro modo, dicta si la presión es suficientemente negativa como para producir la necesaria repulsión.

Pero una presión aún más negativa podría dar lugar a un comportamiento dramático: el ritmo de expansión podría hacerse infinito de repente. De hecho, lo mismo le ocurriría al propio tamaño del universo (y a su factor de escala). Y eso tendría consecuencias catastróficas, destruyendo todas las estructuras conocidas. De hecho, todo sería un disparate bajo estas condiciones. Y también el cambio del cambio se haría infinito súbitamente.

El tipo de energía oscura causante de ese fin de fiesta violento se llama energía oscura fantasma. GETTY

Hay evidencias

La posibilidad de que ocurra esta situación es bien conocida desde la perspectiva teórica. La sorpresa es que los datos experimentales parecen favorecer esa situación. Dicho de otro modo, hay evidencias de que el universo pueda acabar en un Big Rip.

Bueno, conviene hacer un pequeño matiz para esquivar las protestas de algunos colegas. Dependiendo de las fuentes consultadas, ese escenario no es necesariamente el que la estadística apoya con más fuerza. Pero, curiosamente, el consenso apunta a que el actual rango de incertidumbre sí incluye al Big Rip entre los destinos finales muy probables.

La energía oscura fantasma es la culpable.

El tipo de energía oscura causante de ese fin de fiesta violento se llama energía oscura fantasma. Para ofrecer un poquito más de detalle hay que recurrir a un sistema de unidades escogido al efecto. Usándolo vemos que el Big Rip se producirá si en valor absoluto la presión supera a la densidad de energía.

Si son iguales, estamos ante un caso límite, precisamente la famosa constante cosmológica. Este conocido tipo de fluido fue introducido por Einstein. Paradójicamente, su objetivo era conseguir un universo estático, sin expansión. El genio lo abandonó calificándolo del mayor error de su vida al evidenciar Hubble la expansión del universo.

El telescopio Nancy Grace Roman, que se lanzará en 2027, podría ayudar a entender si el universo terminará con un Big Rip

El telescopio Nancy Grace Roman, que se lanzará en 2027, podría ayudar a entender si el universo terminará con un Big Rip. @NASA.

Faltan 130 mil millones de años para el Big Rip.

Pero volvamos a lo que importa. ¿Si el universo va a romperse en mil pedazos, de qué cosas debemos dejar de preocuparnos? ¿Respirarán con alivio quienes aún contemplan seguir pagando hipoteca por 20 años más? Me temo que no soy portadora de buenas noticias. El Gran Desgarro podría tardar en producirse unos 130 mil millones de años. Eso equivale a 10 veces la edad actual del universo.

Esa estimación se basa en seleccionar un par de valores dentro de las ventanas estadísticamente válidas. En primer lugar pondríamos que la energía oscura representase un 70 % del contenido del universo. Y en segundo lugar haríamos la relación entre la presión y la densidad de energía tan solo un 10 % más grande que para la constante cosmológica. Y con eso, ¡listo! Predecimos un Big Rip que tardará muchísimo tiempo en llegar.

Para afinar más todo este panorama necesitamos tener observaciones del universo a gran escala en más cantidad y calidad. Sin duda contribuirán a ello los datos que nos aportarán los telescopios James Webb (en marcha) o Nancy Grace Roman (planificado), combinados con los de otros esfuerzos internacionales. Y quizá lo más interesante no sea resolver el enigma del destino final del universo. Tampoco lo es la oportunidad de resolver otros de los que no hemos hablados. Lo verdaderamente apasionante sería la posibilidad de que emergieran enigmas desconocidos. Porque, como dijo el físico y premio Nobel Kip Thorne, “la respuesta correcta es rara vez tan importante como la pregunta correcta.”

Imagen de portada: Las predicciones sugieren que podríamos dirigirnos a un final violento, un Big Rip o Gran Desgarro.Shutterstock

FUENTE RESPONSABLE: La Nación. Ciencia. Por Ruth Lazkoz. The Conversation.Este texto se reproduce de The Conversation bajo licencia Creative Commons

Un científico sugiere que los extraterrestres crearon nuestro universo en un laboratorio.

La pregunta que nos surge tras escuchar esta teoría está clara: ¿dónde estará ese lugar y cómo será?

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Sabemos lo que estáis pensando, esto ya lo he visto yo en Futurama y en Men in Black. Pero es que esa es la gracia de la sci-fi, incluso de la humorística y disparatada, que podría ser real pese a salir de nuestra más loca imaginación. ¿Podría nuestro universo haber sido creado en una placa de Petri? Avi Loeb parece pensar que sí. El astrónomo de Harvard postula que una civilización de «clase» superior podría haber conjurado nuestro universo en un laboratorio muy, muy lejano.

«Dado que nuestro universo tiene una geometría plana con una energía neta nula, una civilización avanzada podría haber desarrollado una tecnología que creara un universo recién nacido de la nada a través de un túnel cuántico», escribe Loeb en un artículo de opinión publicado por Scientific American el año pasado.

Esta teoría, sugiere, uniría dos nociones aparentemente opuestas: la idea de que un poder superior podría estar dirigiendo nuestro destino, y el concepto secular de la gravedad cuántica (un campo de la física que trata de incorporar la gravedad a la teoría de la mecánica cuántica -algo que, para desgracia de los físicos de todo el mundo, aún no hemos podido hacer en la Tierra). Esta teoría depende principalmente de la capacidad de una civilización avanzada y lejana para fusionar la mecánica cuántica y la gravedad y, posteriormente, identificar y recrear todos los ingredientes del universo. (Suena como un montón de trabajo, para ser honesto).

También introduce una nueva forma de clasificar exactamente lo que hace que una civilización sea avanzada, que se aleja del sistema del astrofísico soviético Nikolai Kardashev, que organiza las civilizaciones en función de la cantidad de energía que generan y consumen.

Según Kardashev, las civilizaciones de tipo I -¡saludos, terrícolas!- sólo están lo suficientemente avanzadas como para utilizar la luz estelar que llega a su planeta (4×1012 vatios), mientras que las civilizaciones de tipo II han dominado la capacidad de aprovechar totalmente la energía de su estrella anfitriona (4×1012 vatios). ¿Alguien quiere una esfera de Dyson? Las civilizaciones de tipo III, la última clasificación de su marco, son capaces de aprovechar toda la energía de su galaxia (la friolera de 4×1037 vatios).

Loeb, por el contrario, ha ideado un marco que desglosa las civilizaciones avanzadas en clases basadas en su capacidad para «reproducir las condiciones astrofísicas que llevaron a su existencia».

Los terrícolas entrarían en la clase C porque, como civilización de «bajo nivel» tecnológico, no seríamos capaces de recrear nuestras condiciones actuales si el sol muriera de repente. (Sugiere que incluso podríamos caer en la categoría de clase D porque estamos destruyendo activamente nuestro único hogar). Por otro lado, las civilizaciones de clase B, escribe Loeb, son lo suficientemente avanzadas como para recrear las condiciones en las que viven, independientemente de su estrella anfitriona.

Una civilización de clase A, como nuestros creadores propuestos, podría, por ejemplo, generar grandes cantidades de energía oscura y, como sugiere Loeb, crear «universos bebé», o universos más pequeños controlados por esta civilización superior, que podrían potencialmente engendrar vida. También sugiere que, debido a la competencia, sólo una civilización avanzada a la vez sería capaz de alcanzar este nivel de sofisticación.

Es una idea realmente descabellada, pero es interesante pensar en ella. Y plantea una serie de preguntas intrigantes: ¿Qué hace que una civilización sea realmente avanzada tecnológicamente? ¿Somos una simulación avanzada? ¿Qué aspecto podría tener este «laboratorio»?

Imagen de portada: Gentileza de Pinterest

FUENTE RESPONSABLE: Esquire. Ciencia.Vía: Popular Mechanics. Por Jennifer Leman.Jennifer Leman is a science journalist and news editor at Popular Mechanics, where she writes and edits stories about science and space.

Ciencia/Investigación/Orígenes de la Tierra

La física de los viajes en el tiempo explicada por dos de los mejores físicos teóricos. PARTE 2/2

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Las ecuaciones de Einstein permiten los atajos en el continuo espacio-tiempo.

«Para hablar de los agujeros de gusano tenemos que recurrir, además de a la geometría, a algo aún más perverso llamado topología. Supongamos que tengo una hoja de papel y que la enrollo para darle forma de cilindro. Si inicialmente hubiese dibujado un triángulo en la hoja de papel sus ángulos después de enrollarla para constituir con ella un cilindro continuarán sumando 180 grados. Esto me está indicando que este espacio parece curvo porque lo he metido en un espacio tridimensional, que es el que tengo en mi cilindro. Lo más curioso es que puedo hacer una cosa todavía más perversa: convertir el cilindro en una rosquilla, cerrándolo», nos explica Álvaro.

«Al hacerlo me daré cuenta de que ahora tiene un agujero, y este orificio es importante porque es una propiedad topológica del objeto con el que estamos trabajando que no puedo borrar. Es obvio que hay una diferencia importante entre espacios planos y espacios como el de nuestra rosquilla, que, a pesar de ser planos, tienen agujeros. Los agujeros de gusano tienen mucho que ver con esto. Si tomo de nuevo una hoja de papel, que es un espacio plano, y le dibujo dos puntos separados por una cierta distancia, de manera que representen dos puntos del espacio-tiempo, puedo doblarlo con el propósito de que un punto quede encima del otro».

«Ahora dos puntos que estaban muy alejados en el espacio-tiempo resulta que están muy cerca, uno encima del otro. Si cojo una aguja y hago un agujero en la hoja para que un punto llegue al otro habré construido una especie de puente entre ellos. Desde un punto de vista geométrico esto es un agujero de gusano, de modo que se trata de un objeto que pone en contacto cercano dos puntos que inicialmente podían estar muy distantes en el espacio-tiempo. En realidad lo que he hecho es darle una topología nueva, de modo que mi espacio-tiempo ya no tiene una topología sencillísima; tiene una más complicada».

«Si ahora extiendo el plano de nuevo lo que sucederá es que el agujero de gusano se transformará en una especie de asa, y esta asa tiene un agujero. Todas las ideas en las que podemos indagar acerca de los agujeros de gusano tienen que ver con estas topologías complicadas en las que hay asas y agujeros. La teoría de la relatividad general consiste en una ecuación fundamental que todo el mundo ha visto en algún lugar, y esta ecuación tiene varias soluciones. Precisamente, algunas de estas soluciones describen los agujeros de gusano, y han sido comprobadas con mucha precisión, pero siempre localmente. Alrededor de un punto. Hasta ahora los físicos no hemos podido comprobar las soluciones de la ecuación que tienen que ver con estos espacios que conectan puntos a gran distancia».

José Luis recoge el testigo de Álvaro recordándonos la descomunal cantidad de energía que necesitamos para acelerar un objeto macroscópico con el propósito de que alcance una velocidad cercana a la de la luz. Solo así podríamos observar un desfase temporal claramente perceptible:

«La fórmula que describe este fenómeno requiere que para que el retraso temporal sea apreciable te acerques mucho a la velocidad de la luz. Y hacerlo con un objeto material y macroscópico es muy difícil porque necesitas unas energías bestiales. Ningún objeto con estas características consigue acercarse a la velocidad de la luz excepto cuando tienes dos agujeros negros que están a punto de colisionar, o una estrella de neutrones. Pero son sistemas muy extremos. Además, cuando desarrollas la teoría te das cuenta de que esa velocidad absoluta es también una velocidad límite. Para alcanzar la velocidad de la luz necesitas energía infinita».

«Esto quiere decir que cada vez cuesta más acelerar un objeto, de manera que el último 1% es mucho más costoso que el primer 1%, por lo que la velocidad de la luz establece un límite para los objetos con masa. Lo interesante es que si pudieses enviar una señal de información más rápido que la velocidad de la luz la teoría nos dice que otro observador que se está moviendo con una cierta velocidad respecto a ti podría verlo invertido en el tiempo. Podría ver que la información va hacia atrás en el tiempo. Este fenómeno tiene una consecuencia muy significativa: si fuésemos capaces de superar la velocidad de la luz podríamos enviar señales al pasado», puntualiza José Luis.

El experimento Muon g-2 encuentra fuertes evidencias de una nueva física – Vídeo Dailymotion

«En este contexto el método obvio de enviar señales al pasado, o la forma ‘pobre’ de viajar al pasado debido a que si no puedes hacerlo tú al menos podrías enviar una señal para que ocurra algo que te afecte, requeriría superar la velocidad de la luz. El problema es que la teoría no nos permite hacerlo utilizando este método de ‘fuerza bruta’ debido a que, como hemos visto, necesitamos energía infinita. Todo lo que acabamos de ver describe el funcionamiento del espacio-tiempo normal y corriente, que es plano y tiene una geometría trivial en la que los triángulos rectángulos satisfacen el teorema de Pitágoras».

«Lo que sucede es que cuando tienes campos gravitacionales muy intensos el espacio se deforma, por lo que nos podemos preguntar si ese grado de deformación puede ser tan radical para crear atajos que te permitan ir de un sitio a otro más rápido. Incluso es razonable preguntarse si esos atajos pueden llevarnos al pasado. Estas ideas son muy especulativas, pero se apoyan en unas soluciones de las ecuaciones de Einstein que lo permiten. El problema es que esta propuesta no puede ser utilizada para escribir el guion de una película de ciencia ficción que sea interesante».

«De todas las soluciones de las ecuaciones de Einstein que sugieren la aparición de un bucle temporal que puede ser utilizado por una partícula para regresar al pasado se desprende que la partícula olvida que viene del futuro. Son unas soluciones tan especiales, tan cristalinas, que si las tocas un poco se desmoronan. Son como un castillo de naipes. De esta forma, ninguna solución de las ecuaciones permite que la partícula haga algo diferente más allá de repetirse a sí misma, como, por ejemplo, recordar que viene del futuro gracias a su propio mecanismo interno, debido a que cada copia tiene una energía ligeramente diferente. La partícula es distinta cada vez que recorre el bucle».

«La energía de cada copia de la partícula curva el espacio de una forma ligeramente diferente, y al hacerlo el bucle se desmorona porque ya no estamos frente a un fenómeno periódico. De alguna forma es como si el bucle no se cerrara. Es como si tienes un rollo de papel higiénico que está constantemente enrollándose porque en cada vuelta es ligeramente diferente. No lo puedes pegar y decir que es el mismo. En definitiva, todas las soluciones de las ecuaciones de Einstein que permiten la existencia de estos objetos, conocidos como curvas temporales cerradas, que es lo más próximo que tenemos a un viaje en el tiempo, provocan que la partícula o el objeto que viaja se esté repitiendo a sí mismo continuamente», concluye José Luis.

Los agujeros de gusano no sirven para viajar al pasado

José Luis continúa su explicación invitándonos a adentrarnos en el inquietante mundo de las paradojas desencadenado por la posibilidad de viajar a nuestro pasado:

«Lo que hemos visto hasta ahora no se opone a algunas posibilidades interesantes. Si realmente viajas al pasado te puedes encontrar contigo mismo cuando eras más joven. Te encuentras con una copia de ti mismo, de manera que si decides matarla se produciría una inconsistencia con el hecho de que tú hayas podido venir del futuro. Si todo lo que vas a hacer es periódico, es trivial, como lo que sucede en la película ‘Atrapado en el tiempo, no hay ninguna contradicción. La cuestión es si hay situaciones en las que puedes hacer algo interesante que sea consistente».

«El número de posibles historias consistentes si tienes bucles cerrados en el tiempo es mucho más pequeño que si no los tienes. Y cuanto más complicado sea el sistema más difícil va a ser que sean consistentes con el viaje en el tiempo»

«Una posibilidad sería que al viajar al pasado y encontrarte con tu yo más joven rebusques en tus recuerdos para ver si te acuerdas de haber visto a un tipo que se parecía mucho a ti, solo que parecía más viejo, te llamó la atención, y luego te olvidaste de él. Podrías llegar a recordarlo, hipotéticamente, y esta sería una historia posible y compatible. No ha pasado nada. No hay ninguna contradicción. El recuerdo estaba ahí. Lo habías olvidado, pero lo puedes recuperar», puntualiza José Luis.

«Lo interesante de este tipo de viajes en el tiempo es que no son inconsistentes. Sin embargo, el número de historias que son compatibles y no son inconsistentes es mucho más pequeño si tienes el fenómeno de los bucles debido a que hay miles de maneras de estropearlos. O bien de generar una pequeña perturbación que tenga un efecto futuro que impida que entres en el bucle».

Esta ilustración de Álvaro nos muestra la peculiar topología que adquiere un cilindro si lo cerramos sobre sí mismo. Indagar en la geometría del espacio-tiempo es importante para entender mejor las propiedades de los agujeros de gusano.

«El número de posibles historias consistentes si tienes bucles cerrados en el tiempo es mucho más pequeño que si no los tienes. Y cuanto más complicado sea el sistema más difícil va a ser que sean consistentes con el viaje en el tiempo. Para una partícula elemental puede ser fácil porque es tan simple que hace muy pocas cosas. Básicamente lo único que hace es girar sobre sí misma e ir de un lado para otro. Por esta razón, para una partícula viajar hacia atrás en el tiempo es, en vez de ir de A a B, ir de B a A. Y en vez de girar en el sentido de las agujas del reloj, girar en sentido contrario».

«En cualquier caso, no es la misma sensación que tienes cuando ves que una taza de café se cae de la mesa y se desparrama. Si ves este fenómeno hacia atrás en el tiempo ves una cosa muy rara en la que miles de millones de moléculas se ponen de acuerdo de una forma sincronizada para volver a constituir la taza», argumenta el director del IFT.

«Esta es la razón por la que se cree que si alguna vez se pudiesen formar este tipo de bucles para ser consistentes tendrían que dar lugar a historias como la de la película ‘Atrapado en el tiempo’. El problema es que nadie sabe cómo hacer estas cosas, y no es un problema tecnológico; es posible que las leyes de la física lo prohíban. De hecho, los agujeros de gusano que podemos describir conceptualmente no sirven para viajar al pasado. Al menos con los que trabajamos ahora mismo. Hay algunas construcciones que parecen ser compatibles con las teorías que tenemos, pero en ningún caso son atajos».

«Imaginemos que construimos un agujero de gusano para viajar de aquí a Andrómeda utilizando alguno de los modelos conceptuales que por el momento consideramos correctos. Si viajamos por fuera a la velocidad de la luz tardaríamos en llegar dos millones de años, pero si viajamos por el interior del agujero de gusano tardaríamos más tiempo. No son un atajo. Lo que sí podemos demostrar es que si fuésemos capaces de formar un atajo podríamos utilizarlo para viajar hacia atrás en el tiempo, aunque existen indicios de que esa construcción sería inconsistente. Esto significa que si modificamos el agujero de gusano para intentar que sea un atajo, para acortarlo por dentro, llegará un momento en el que colapsará. Y lo destruiremos».

«El origen de este colapso reside en la necesidad de utilizar energía negativa. Y es un recurso muy difícil de conseguir debido a que las partículas elementales tienen energía positiva si no les haces nada. Esto significa que tienes que colocarlas en unas situaciones muy especiales para que tengan energía negativa en unas zonas muy concretas. Sin embargo, la forma en que se curva el espacio cuando tienes energía negativa concentrada provoca que este sistema tienda a colapsar. Tiende a formarse un agujero negro. Cuando intentas manipular demasiado la energía negativa el objeto se precipita hacia el colapso».

En esta ilustración Álvaro ha recreado la forma en que un agujero de gusano conecta dos regiones del continuo espacio-tiempo que pueden estar extraordinariamente distantes.

«Hay un teorema aún sin demostrar conocido como ‘la conjetura de protección cronológica’, que es una hipótesis formulada por Stephen Hawking, que dice que no hay ningún método físico con energía finita que pueda generar curvas cerradas temporales estables de forma consistente. Actualmente la idea que propone suministrar muchísima energía a una máquina capaz de retorcer de algún modo el espacio-tiempo para formar un bucle, que es como funcionaría una máquina del tiempo, no es posible con energía finita».

«Todos los agujeros de gusano que podemos construir hoy de una manera puramente matemática son del tipo de los que no son atajos. Esto significa que ir por dentro es más largo que ir por fuera, por lo que no son muy útiles. Eso sí, parece que se pueden estabilizar. Otra opción son los agujeros de gusano que descubrieron Einstein y Rosen, conocidos como puente Einstein-Rosen, que unen dos agujeros negros. De alguna forma es como si el interior de dos agujeros negros estuviese enganchado por dentro como si fuesen dos hermanos siameses. El problema es que tampoco podemos hacer cosas divertidas con ellas porque no son atravesables. Son agujeros negros, por lo que podemos entrar por uno, pero no podríamos salir por el otro».

«Hay una conjetura, probablemente acertada, que propone que cualquier intento de construir un atajo real en el espacio-tiempo que podamos transformar en un bucle temporal está condenado al fracaso porque toda la zona colapsaría en un agujero negro antes de lograrlo. No habría una forma físicamente correcta de hacerlo a partir de un estado en el que antes no había un bucle y tienes energía finita para conseguirlo. Actualmente hay físicos teóricos que están intentando demostrar este teorema», concluye José Luis con convicción.

El cine de ciencia ficción (a veces) respeta algunas leyes de la física.

No podía concluir mi conversación con estos dos físicos teóricos dejando escapar la oportunidad de preguntarles si hay alguna película de ciencia ficción que les parece razonablemente respetuosa con las leyes de la física. Y sí, como sospechaba, las hay. De hecho, las que nos proponen son algunas de las que los entusiastas de este género cinematográfico más hemos aclamado durante los últimos años. Lo que nos cuenta José Luis es muy interesante:

«Yo creo que la película que está mejor hecha es ‘Interstellar’. Todo lo que sucede en la parte final, cuando el protagonista entra en el interior del agujero negro, es una pura elucubración. No obstante, utiliza un lenguaje que no es del todo trivial gracias en gran medida al asesoramiento de Kip Thorne».

«Yo creo que la película que está mejor hecha es ‘Interstellar’. Hay partes muy bien calculadas, aunque otras no tanto»

«Hay muchas partes de la película que están muy bien calculadas, aunque otras no tanto, como, por ejemplo, las fuerzas de marea que actúan sobre el planeta que está sometido al intenso campo gravitacional del agujero negro. Si asumimos que ese planeta lleva ahí millones de años lo natural es que esté sometido al mismo efecto que actúa sobre la Luna, por lo que siempre ofrecería la misma cara al agujero negro y no habría mareas».

«Otra película que está muy bien es Gravity’ porque la física de la microgravedad está muy bien hecha, aunque hay partes en las que también le han echado mucha imaginación. También me gusta ‘Marte’ porque la parte de los cálculos que tiene que hacer para sobrevivir tiene sentido, aunque, de nuevo, hay otras partes que no se pueden justificar desde un punto de vista científico. Incluso ‘Atrapado en el tiempo’ ilustra bastante bien la idea de que si tuviésemos una máquina del tiempo casi con toda seguridad sería aburridísima porque estaríamos repitiendo lo mismo constantemente», sentencia José Luis soltando una sonora carcajada.

Imagen de portada: Jordan Benton

FUENTE RESPONSABLE: Xataka. Por Álvaro de Rújula y José Luis F. Barbón.

Ciencia/Investigación/Espacio/Física/Cosmos/Viajes en el tiempo

Física Cuántica/Astrofísica/Universo/

Agujero de gusano/ Puente de Einstein-Rosen.

La física de los viajes en el tiempo explicada por dos de los mejores físicos teóricos. PARTE I

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Explicar qué dice la física actual acerca de la posibilidad de viajar en el tiempo sorteando las ecuaciones matemáticas y los conceptos más complejos es un auténtico reto. Sin embargo, estamos convencidos de que es posible hacerlo de una forma didáctica que cualquier persona con curiosidad puede seguir sin necesidad de conocer minuciosamente qué propone la teoría general de la relatividad.

Afortunadamente, no hemos abordado este desafío solos; hemos contado con la ayuda de dos físicos teóricos españoles expertos en esta materia. Ambos tienen mucha experiencia en el ámbito de la investigación y una capacidad didáctica que está fuera de toda duda. Álvaro de Rújula es un prestigioso físico de partículas que, entre muchos otros logros, ha dado clase en Harvard y ha liderado la división de física teórica del CERN. Incluso ha tenido la oportunidad de viajar en el tiempo para hablar cara a cara con Albert Einstein (en la ficción y con mucha gracia, claro).

El currículo de José Luis F. Barbón es igualmente impresionante. Este físico teórico es un experto en teoría cuántica de campos, gravedad cuántica y agujeros negros, entre otras materias. Ejerce como investigador en el CSIC, y actualmente dirige el Instituto de Física Teórica (IFT), una institución en la que trabaja mano a mano con Álvaro y otros investigadores. Como estáis a punto de comprobar, ambos tienen una vocación didáctica muy evidente, por lo que sus conferencias (algunas están disponibles en YouTube) son muy disfrutables.

Indagar de una forma rigurosa en la física de los viajes en el tiempo requiere que coqueteamos con la geometría del continuo espacio-tiempo. Y también con la teoría general de la relatividad. Es un terreno profundamente hipotético y especulativo, pero, aun así, la física teórica nos propone algunas respuestas extraordinariamente interesantes. Y sorprendentes. Pero lo mejor de todo es que recorrer este camino de la mano de estos dos físicos es una experiencia irrepetible. Prometido.

Vídeos de xataka – Dailymotion

La velocidad de la luz es absoluta.

No hay mejor forma de iniciar nuestro viaje que intentando afianzar nuestra percepción acerca del continuo espacio-tiempo y repasando la que sin duda es la propiedad más asombrosa de la luz: la invariabilidad de su velocidad en un medio determinado independientemente del estado de movimiento o reposo de la fuente que la emite y del observador. Este atributo es patrimonio exclusivo de la luz, por lo que no lo comparte con ningún otro objeto del universo. Álvaro nos los explica de una forma asequible:

«El espacio y el tiempo son tan fundamentales que podemos hablar de ellos, pero sin llegar a identificar con la máxima precisión qué son en realidad. Podríamos asimilar el espacio a una especie de conjunto de fichas de dominó, de manera que podemos pegar unas a otras en un plano y después colocar otro plano encima construido de la misma manera. Obviamente el espacio realmente no es así, pero este símil puede ayudarnos a entender de alguna forma su naturaleza», puntualiza.

«En cualquier caso, lo primero que podemos hacer es intentar entender la relación que existe entre el espacio y el tiempo. Si tenemos un espacio plano y en él hay dos hormigas podemos dibujarlas en un cierto instante del tiempo, y luego en un instante posterior podemos dibujar un plano encima con las mismas dos hormigas, pero colocadas en posiciones diferentes. De esta forma podríamos construir una especie de sándwich en el que el espacio discurre en la dirección horizontal de mi dibujo, y el tiempo en la vertical».

«No obstante, lo que acabamos de hacer es más que un simple dibujo. Desde finales del siglo XIX y culminando con el trabajo de Einstein de 1905 (la teoría especial de la relatividad), sabemos que hay algo muy curioso que relaciona el espacio y el tiempo: existe una velocidad máxima. No puedes viajar a una velocidad superior a la de la luz. Si tengo un cohete con un señor dentro que está avanzando a 10 km/h respecto al cohete, y el cohete con respecto a mí que estoy en la Tierra también está avanzando a 10 km/h, el señor con respecto a mí avanza a 20 km/h si tanto él como el cohete se desplazan en la misma dirección».

«Sabemos que hay algo muy curioso que relaciona el espacio y el tiempo: existe una velocidad máxima. No puedes viajar a una velocidad superior a la de la luz».

«Esta idea es intuitiva, pero, sin embargo, si la velocidad del cohete fuese 3/4 partes de la velocidad de la luz, y la del señor del interior del cohete en relación al propio cohete también fuese 3/4 partes de la velocidad de la luz, al observarlos desde fuera yo creería que el señor avanzaría a una velocidad de 3/4+3/4 de la velocidad de la luz. Es decir, al 150% de la velocidad de la luz, que es una cantidad mayor que la velocidad de la luz. Sin embargo, este cálculo está mal hecho. En realidad, nuestro universo no funciona así. Si hacemos el cálculo correctamente la velocidad total del señor del interior del cohete con respecto a mí será un poco inferior a la velocidad de la luz», concluye Álvaro.}

Esta ilustración elaborada por Álvaro refleja la suma de velocidades que hemos descrito en el ejemplo del cohete cuando ambos objetos se desplazan a una velocidad inferior a la de la luz.

José Luis prosigue la explicación de Álvaro proponiéndonos otro experimento mental que también puede resultarnos útil para interiorizar esta crucial propiedad de la luz antes de continuar nuestro viaje:

«En la física a la que estamos acostumbrados no pensamos que el ritmo de un reloj dependa de su movimiento. Si sincronizamos dos relojes y nos llevamos uno en un viaje en tren para posteriormente volver a reunirlos, el desplazamiento a cierta velocidad de uno de ellos no parece tener ningún efecto en la sincronización. En la física newtoniana, la de antes de la relatividad, el tiempo es absoluto. Esto significa que el ritmo de un reloj ideal que ni se atrasa ni se adelanta es el mismo en todas partes. Es universal. No depende de dónde está el reloj, y tampoco de su estado de movimiento».

«Para describir los fenómenos de nuestra vida cotidiana no necesitamos cambiar esta hipótesis simplificadora. Sin embargo, lo que descubrió Einstein es que esto no es correcto. A finales del siglo XIX los físicos se pusieron a estudiar con más detalle la luz, y se dieron cuenta de que su velocidad es rara porque es absoluta. Esto quiere decir que da igual cómo la midas, e incluso si te mueves respecto a la fuente, o si es la fuente la que se mueve respecto a ti; siempre obtienes la misma velocidad. Esto para ellos fue muy chocante porque todas las velocidades son relativas. Si voy por la autopista y un coche me adelanta lo veo adelantarme despacio, pero si estoy quieto en el arcén lo veo pasar a toda velocidad», asevera José Luis.

«Al combinarlas las velocidades se suman o se restan, pero que haya un objeto, que es la luz, con una velocidad absoluta es chocante. Los experimentos indicaban que esto es así, pero no se entendía. Einstein observó que, efectivamente, el espacio es obviamente relativo en el sentido de que la distancia que recorre un objeto depende del lugar desde el que estoy mirándolo. Si voy al encuentro de ese objeto la distancia que me separa de él es más corta. Esto significa que el espacio es relativo desde el punto de vista del observador. A partir de esta reflexión Einstein concluyó que si el espacio es relativo y el tiempo es absoluto, entonces su cociente es relativo».

«En este contexto si quiero que el cociente entre el espacio y el tiempo para un cierto fenómeno sea un valor absoluto tengo que hacer el tiempo relativo también. De esta forma las dos relatividades, la del tiempo y la del espacio, se cancelan. Einstein se dio cuenta de cómo debe variar el tiempo de acuerdo con el estado de movimiento del observador para que la velocidad de la luz sea siempre la misma. Esto es, en definitiva, lo que se observaba en los experimentos. A partir de aquí en vez de intentar demostrar que la luz tiene una velocidad absoluta, algo que parece imposible a partir de la teoría newtoniana, decidió asumir que existe una velocidad absoluta y comprobar si esto es consistente con todo lo demás».

«Entonces se dio cuenta de que la física no se destruía ni se volvía inconsistente. De hecho, se percató de que podía reconstruir todo su armazón asumiendo que existía una velocidad absoluta y sin que por ello se produjesen inconsistencias. Lo único que sucedía era que había unas fórmulas que tenían unas modificaciones que se hacían visibles a velocidades cercanas a la de la luz. Cuanto más rápido iba un objeto comparado con la velocidad de la luz, más se parecía su movimiento al de la luz, y más efectiva era la relatividad del tiempo desde el punto de vista de que los relojes no marchan igual si se están moviendo».

«La clave es que para encajar todo esto Einstein decidió modificar el concepto del tiempo. En su teoría el ritmo del tiempo depende del estado de movimiento de un objeto, pero también depende de si estás en un campo gravitacional intenso. Si estás en uno de ellos, aunque estés parado, el ritmo con el que transcurre el tiempo es más lento. Si pasas una temporada cerca de un agujero negro el tiempo para ti transcurrirá más despacio que para alguien que está en la Tierra. Simplemente vivimos en un mundo que tiene estas propiedades. Podríamos vivir en un mundo newtoniano, pero no es el caso. Como la velocidad de la luz es absoluta y es finita, pasan estas cosas», concluye José Luis sin disimular su entusiasmo.

«Einstein decidió modificar el concepto del tiempo. En su teoría el ritmo del tiempo depende del estado de movimiento de un objeto, pero también depende de si estás en un campo gravitacional intenso».

Los viajes en el tiempo hacia el futuro y el principio de equivalencia.

«La existencia de una velocidad máxima nos ha obligado a cambiar nuestras ideas acerca del espacio y el tiempo. De hecho, esto es lo que describió Einstein en 1915 con su teoría general de la relatividad. A partir de aquí podemos observar que viajar al futuro es fácil. Si observamos el reloj de un piloto de avión que acaba de dar una vuelta a la Tierra y lo comparamos con el de su hermano gemelo que se quedó en casa, veremos que el del piloto va retrasado a pesar de que inicialmente estaban sincronizados. En cierto sentido este último ha viajado al futuro de su hermano gemelo», expone Álvaro.

«Parece absurdo, pero este experimento se ha hecho y funciona perfectamente. De hecho, se repite todos los días miles de veces a causa del GPS. Los satélites de esta red para localizarnos tienen que tener en cuenta que como se están moviendo respecto a nosotros sus relojes se retrasan respecto al nuestro. De esta forma, llevando esta idea al extremo el piloto podría viajar muy deprisa y volver cuando su hermano gemelo tiene 80 años y él solamente tiene 30. Este efecto no solo es posible, sino que se demuestra todos los días millones de veces».

Cuando no se ve sometida a un campo gravitacional muy intenso la luz sigue una trayectoria recta a través del continuo espacio-tiempo, pero bajo el influjo de un campo gravitacional como el de la Tierra su trayectoria se curva ligeramente.

«Imaginemos que regresamos a nuestro cohete en el vacío y vemos en su interior al astronauta flotando debido a que no se ve afectado por la acción de ninguna fuerza. Si el cohete empieza a acelerar y colocamos debajo de los pies del astronauta una báscula comprobaremos que ya no marca cero como cuando el astronauta flotaba; marcará, por ejemplo, 75 kg, debido a que el cohete está acelerando con la misma aceleración que la gravedad sobre la Tierra».

«Esta observación fue la que llevó a Einstein a formular la hipótesis conocida como principio de equivalencia, que nos dice que la aceleración en un espacio lo suficientemente pequeño y la gravedad son lo mismo. Esto significa que la gravedad es un aspecto de la aceleración, y la aceleración está íntimamente relacionada con la gravedad», nos explica Álvaro con el propósito de que reparemos en uno de los principios fundamentales de la relatividad general.

La materia curva el espacio-tiempo.

Álvaro nos propone que continuemos adelante indagando un poco más en la relación que existe entre la materia y el continuo espacio-tiempo. Y para hacerlo nos sugiere un nuevo experimento mental muy sencillo:

«Si dibujamos un triángulo en un plano por más o menos alargado que sea sus ángulos siempre sumarán 180 grados. Esta es la propiedad que tiene un espacio plano. Sin embargo, si dibujo un triángulo sobre un espacio con geometría curvada, como, por ejemplo, la superficie de una esfera, sus ángulos sumarán 270 grados. Una de las predicciones de la teoría de la relatividad nos dice que la luz puede ser desviada por un objeto que tiene masa, de manera que podemos tomar tres puntos del espacio para formar con ellos un triángulo, colocar en cada uno de ellos un láser y enviar un haz de luz de uno a otro para conectarlos con rayos de luz en línea recta».

Earth 001

Los ángulos de un triángulo sobre un espacio plano suman 180 grados, pero sobre un espacio curvado suman 270 grados. Los objetos con masa o energía actúan sobre la estructura del espacio-tiempo curvándolo.

«Lo curioso es que si ahora coloco la Tierra, que es un objeto con una gran masa, en medio de estos puntos provocaré que la luz se curve un poco, de manera que los ángulos que describían los haces de luz serán un poco mayores que los ángulos iniciales. La suma de los tres ángulos cuando la luz viaja en un espacio curvado ya no será 180 grados; será una cifra algo mayor que esta cantidad. Esta es la forma en que cualquier objeto que tenga masa o energía actúa sobre la estructura del espacio-tiempo, provocando que sea curvada y no plana», concluye este físico de partículas.

Imagen de portada: Jordan Benton

FUENTE RESPONSABLE: Xataka. Por Álvaro de Rújula y José Luis F. Barbón.

Ciencia/Investigación/Espacio/Física/Cosmos/Viajes en el tiempo

Física Cuántica/Astrofísica/Universo/

Agujero de gusano/ Puente de Einstein-Rosen.

¿Por qué nos gustan tanto los finales felices? La ciencia ya tiene una explicación.

DESCUBRIENDO EL CEREBRO

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No nos gusta que la pareja de la ficción termine separada, que en el último día de nuestras vacaciones el tiempo no acompañe. Es lógico o, al menos, eso dice nuestra lógica.

Es una ley no escrita, un deseo universal: Que las cosas acaben bien nos encanta, porque ¿a quién no le va a gustar la felicidad? Un final feliz es lo que esperamos de cualquier libro, película o serie, de nuestras vacaciones, de un día cualquiera. 

De hecho, solemos planear nuestra vida a corto y largo plazo en base a esta premisa, esperando que los contratiempos no sacudan un buen cierre de etapa. Que el día acabe con lluvia es una especie de enemigo interno en este sentido. Que en el último capítulo de tu serie favorita los protagonistas mueran es otro enemigo interno. 

No nos gusta que la pareja de la ficción termine separada, que en el último día de nuestras vacaciones el tiempo no acompañe. Es lógico o, al menos, eso dice nuestra lógica.

Según un estudio publicado en 2020 en ‘The Journal of Neuroscience’, a nivel psicológico, un final feliz es clave para considerar una experiencia como enteramente positiva. En cambio, un final no deseable tiende a eclipsar el resto de la experiencia. ¿Tiene algún tipo de explicación? La tiene.

A través del juego

Para descubrirla, los investigadores Martin Vestergaard y Wolfram Schultz, neurocientíficos de la Universidad de Cambridge, crearon un juego virtual empleando tecnología de realidad aumentada. Invitaron a probarlo a 27 participantes: todos ellos veían dos ollas sobre las cuales caían monedas, una tras otra, pero no todas eran del mismo tamaño.

Fuente: iStock

Al final de la simulación, preguntaron a cada uno cuánto dinero creían que se había acumulado en las ollas. A los que dieran una respuesta aproximada, se les regalaría el equivalente en efectivo. Ahí estaba el deseo. Lo que los investigadores detectaron es que quienes acertaron en el resultado, registraron una mayor actividad neuronal en la amígdala cerebral, ubicada en ambos hemisferios de nuestro cerebro. 

Cuando esta zona está activa, es capaz de ver “el todo”, o lo que es lo mismo: los participantes que ganaron pudieron apreciar mejor la experiencia completa del juego.

Fuente: iStock

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Un área determinante

Como explican desde la Fundación Dacer, expertos en tratamientos neurológicos, desde la década de 1930, la investigación ha avanzado en el rol modulador que juega esta zona cerebral con respecto a la noción del miedo. De esta forma, recuerdan que «la información sensorial sobre estímulos aterradores puede llegar a la amígdala antes de que la corteza cerebral la procese de manera consciente».

«Se ha observado que está involucrada en la formación de recuerdos positivos, y que un daño en esta área puede afectar la capacidad de formarlos» 

Sin embargo, es mucho más reciente el conocimiento acerca del papel de la amígdala con respecto a nuestra noción de felicidad. «Se ha observado que está involucrada en la formación de recuerdos positivos, así como que un daño en esta área puede afectar la capacidad de formar este tipo de recuerdos», apuntan.

Fuente: iStock

Fuente: iStock

Esto coincide con otra observación en el juego propuesto por Vestergaard y Schultz: Quienes calcularon mal su respuesta, mostraron poca o nula actividad en esta zona del cerebro. En estos casos, la parte que más se activó fue la ínsula anterior (localizada entre los lóbulos parietal y frontal y encargada de “sancionar” a la mente).

No importa tu personalidad

Los investigadores concluyeron entonces que en este grupo de personas, el no haber ganado provocó que “castigaran” su cerebro, lo que les llevó a no permitirse disfrutar del resto de la experiencia.

Fuente: iStock

Fuente: iStock

Lo sorprendente es que esto mismo sucede con cualquier cosa, y a cualquier persona, sin importar otras características de personalidad, como por ejemplo lo alternativa o disruptiva que sea esta. A tu cerebro siempre le van a gustar más los finales felices. 

Existen actualmente muchas investigaciones en curso para seguir conociendo esta pequeña zona de nuestra cabeza que, solo con la hasta ahora sabido de ella, resulta tan imprescindible para nuestro funcionamiento como fascinante. Se está analizando si podría estar involucrada en la evaluación de cosas en el entorno para determinar su importancia.

Imagen de portada: Imagen de la película ‘Mamma Mia! Here We Go Again’ (Fuente: EFE)

FUENTE RESPONSABLE: Alma, Corazón y Vida. Abril 2022

Sociedad y Cultura/Ciencia/Cerebro/Investigación

 

 

 

Las «experiencias cercanas a la muerte» no son alucinaciones, según estudio.

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Durante décadas, las personas que han sobrevivido a un encuentro con la muerte han recordado episodios lúcidos aparentemente inexplicables que implican una mayor conciencia y conocimiento. 

Imagina revivir toda tu vida en el espacio de segundos. Como un relámpago, estás fuera de tu cuerpo, viendo momentos memorables que viviste. Estos episodios se han descrito popularmente como «experiencias cercanas a la muerte».

Las experiencias recordadas en torno a la muerte se han reflexionado desde… tal vez desde siempre. En la actualidad no contamos con mucha evidencia científica, aunque pueda que cada vez estemos más cerca de comprender el proceso. Ahora, un estudio examinó las pruebas científicas acumuladas hasta la fecha, siendo el primero de su tipo.

Fue realizado por un equipo multidisciplinario que incluye las neurociencias, los cuidados intensivos, la psiquiatría, la psicología, las ciencias sociales y las humanidades, y representan a muchas de las instituciones académicas más respetadas del mundo, como la Universidad de Harvard.

Sus conclusiones son sorprendentes: Las «experiencias cercanas a la muerte» no se corresponden con alucinaciones, ilusiones o experiencias inducidas por drogas psicodélicas, respaldado por varios estudios anteriores. Además, explican que las experiencias aterradoras o angustiosas en relación con la muerte no suelen compartir ni los mismos temas, ni las mismas cualidades narrativas y trascendentes, ni la inefabilidad, ni los efectos transformadores positivos.

Según los investigadores, la evidencia recopilada a lo largo de los años sugiere que ni los procesos fisiológicos ni los cognitivos terminan con la muerte. Si bien, los estudios sistemáticos no han podido probar absolutamente la realidad o el significado de las experiencias y afirmaciones de conciencia de los pacientes en relación con la muerte, tampoco ha sido posible descartarlas.

«Son pocos los estudios que han explorado lo que ocurre cuando morimos de forma objetiva y científica, pero estos hallazgos ofrecen perspectivas intrigantes sobre la existencia de la conciencia en los seres humanos y pueden allanar el camino para nuevas investigaciones», explica en un comunicado el dirigente del estudio, Sam Parnia, director de Investigación de Cuidados Críticos y Reanimación en la Facultad de Medicina Grossman de la NYU.

«Lo que ha permitido el estudio científico de la muerte -continúa- es que las células cerebrales no se dañan irreversiblemente a los pocos minutos de la privación de oxígeno cuando el corazón se detiene. En cambio, ‘mueren’ a lo largo de horas. Esto está permitiendo a los científicos estudiar objetivamente los acontecimientos fisiológicos y mentales que se producen en relación con la muerte», agregó.

Los avances tecnológicos permiten a los científicos afinar más sus métodos, y hace poco un fascinante estudio anunció haber registrado por primera vez la actividad de un cerebro humano moribundo. Sus hallazgos aportan nuevos conocimientos sobre una posible función organizativa del cerebro durante la muerte y sugieren que el cerebro puede estar reproduciendo un último recuerdo de eventos importantes de la vida justo antes de morir, informó Enséñame de Ciencia.

Sigue leyendo: Un «último recuerdo»: Registran por primera vez la actividad de un cerebro humano moribundo.

El reciente estudio multidisciplinario aparece en Annals of the New York Academy of Sciences.

Imagen de portada: Un estudio multidisciplinario concluye que las «experiencias cercanas a la muerte» no son alucinaciones. (Imagen: Louish Pixel, CC BY-ND).

FUENTE RESPONSABLE: Enseñame de Ciencia. Abril 2022

Sociedad y Cultura/Ciencia/Investigación

 

 

 

Si sobreviven, ¿cómo serían los humanos dentro de 10.000 años?

Predecir con exactitud qué pasará en los próximos 100 siglos es imposible. La biología evolutiva se encarga de estudiar el pasado, sin embargo, se pueden arriesgar predicciones a partir de tendencias.

Tendrían cerebros más pequeños y personalidades más sociables. El debate en torno a las predicciones se mantiene.

Si para el año 12.022 los humanos siguen habitando la Tierra, es probable que sus cuerpos luzcan más delgados, tengan una mandíbula más fina y dientes muy pequeños. Su rostro se mantendría afable, serían “menos agresivos y más afectuosos”, vaticina el biólogo evolutivo Nicolás R. Longrich en un artículo publicado a inicios de marzo en el medio The Conversation.

Predecir con exactitud qué ocurrirá con los humanos en los próximos 10.000 años −a nivel físico y emocional− es imposible, tanto que una especulación hecha 10.000 años atrás en torno a cómo sería el Homo sapiens de hoy no hubiera logrado adivinar que aparecería una actividad como la agricultura, que influyó de sobremanera en la evolución de la especie (ver Radiografía).

Longrich especula desproporcionadamente, afirman expertos como Juan Carlos Gallego-Gómez, docente de Medicina Evolutiva Genómica de la Facultad de Medicina de la Universidad de Antioquia y autor del libro Evolución, el legado de Darwin, quizá olvidando que la evolución es en esencia un estudio histórico. “Con ella puede decirse qué pasó y cómo sucedió −parcialmente−, pero no predecir”, y cita a uno de los mayores divulgadores de la biología evolutiva, Stephen Jay Gould: “Si devolvieras el cassette de la historia de la vida en la Tierra y le dieras reiniciar… nunca se repetirían los mismos eventos que hemos presenciado desde los orígenes”.

Así, aunque nadie sabe con certeza qué pasará en los próximos 100 siglos, pueden hacerse conjeturas revisando el pasado y el presente, augurando cuáles tendencias podrían continuar, incluso en el futuro cercano. Todo si el fin de la especie no llega antes.

Cuerpos y dientes pequeños

La evolución es una adaptación constante y gradual −que implica cambios en el ADN− para garantizar la permanencia de una especie en el mundo. Evolucionar no significa pasar de ser “peores” a “mejores”, sino acoplarse con el fin de seguir existiendo.

Durante el proceso evolutivo del Homo sapiens han ocurrido dos cambios grandes e importantes que podrían mantenerse en el tiempo, señala Sergio Mejía de Bedout, antropólogo físico de la Universidad de Georgia y miembro de la Asociación Multidisciplinaria de Estudios en Biología y Astrobiología (Ameba): la reducción del aparato masticatorio y la reducción del sistema esquelético.

Los primeros homínidos herbívoros tenían grandes muelas para triturar los vegetales crudos, pero conforme empezaron a comer carne y cocinar sus alimentos, mandíbulas y dientes redujeron su tamaño. Ya no era necesaria tanta grandeza.

Comer blando y alimentos procesados es un hecho a día de hoy y parece que se mantendrá en los años siguientes, dice Mejía, por eso es de esperar que el aparato masticatorio siga encogiéndose y desaparezcan incluso las muelas del juicio.

Del mismo modo ha venido ocurriendo con la densidad ósea y muscular. A medida que los seres humanos necesitaron menos fuerza bruta para sobrevivir −crearon herramientas que facilitaban las tareas, además de que sus vidas se tornaron más sedentarias−, sus cuerpos se volvieron más livianos (que no delgados). Ahora, para Longrich, conforme las personas pasen más tiempo detrás de escritorios y volantes, será mucho más probable que esta tendencia se mantenga.

Cerebros pequeños también

Es un mito aquello de que los humanos serán más inteligentes a futuro, apunta el antropólogo. Que un niño use hoy un celular no lo hace más inteligente que un niño cromañón (Homo sapiens de hace 40.000 años), dice, solo se trata de conocimientos distintos.

“Para que la especie sea más inteligente tendría que haber una presión de selección con ese patrón, es decir, habría que encontrar una manera para que las personas inteligentes sean las únicas que se reproduzcan”, algo que es prácticamente imposible de forma natural, y falto de ética de forma artificial.

El tamaño del cerebro llegó a su punto máximo hace varios años, coinciden Longrich y Mejía, de hecho ambos señalan que ahora la tendencia va hacia la disminución −acontecimiento que se encuentra aún en estudio−.

Con esto en mente es impensable que el órgano maestro vaya a incrementar su tamaño dotando a los humanos de mayor ingenio. Su crecimiento, incluso, implicaría cambios drásticos y riesgosos en la arquitectura de la pelvis de las mujeres, con el fin de que el nacimiento de un niño sea viable y este cambio, a su vez, podría comprometer la capacidad de caminar en dos piernas.

Importante ser sociables

El ser humano ha llegado al punto en el que está, gracias a la tecnología y la cooperación, comenta Mejía, “sin esos dos factores no habría tenido oportunidad como especie”.

“Autodomesticación” llama al proceso mediante el cual ha sido posible convivir entre semejantes. Grandes ciudades superpobladas, condiciones de hacinamiento en el transporte público y la necesidad de relacionarse con miles de personas ha llevado −y seguiría llevando, según Longrich− al ser humano a adoptar actitudes de extroversión y tolerancia. “A pesar de las guerras que vemos, el ser humano se ha hecho más dócil. Míralo así: montar con tantos individuos en el metro sería imposible para los chimpancés, por ejemplo, nosotros vivimos hasta en hacinamiento”, complementa Mejía.

Avances en reversa

Durante el siglo pasado llegó a ponerse en duda si los humanos seguían evolucionando. Tener vacunas, antibióticos, alimentos e higiene había liberado a la especie de dos presiones clave: los depredadores y las enfermedades.

Tal idea quedó atrás, ahora se sabe que la evolución sigue dándose de forma natural, siendo tan evidente que puede observarse en que quienes viven en zonas poco soleadas desarrollan una tez más clara para captar mejor los rayos del sol y sintetizar la vitamina D.

Ahora bien, el desarrollo de ámbitos como la medicina moderna y la tecnología, que han facilitado la prolongación de la vida y la especie, podrían mantenerse a favor o tener un efecto contrario e inesperado de cara al futuro.

Dirigir la evolución es una posibilidad incipiente que sigue estando controlada por esquemas bioéticos. No obstante, la edición genética está latente, prometiendo que podría acabar con algunas enfermedades y casi que “diseñar” humanos a la medida.

Pensar en la selección natural implica también pensar en otros procesos evolutivos, acota Juan Felipe Zapata Martínez, candidato a doctor en Biología: teniendo en cuenta que la adaptación y la diversidad dependen de la reproducción, ¿cómo se verán afectadas las sociedades al migrar a la virtualidad? Para él surgirán nuevas variables de presión a raíz de tecnologías como la Inteligencia Artificial y nuevas propuestas como el metaverso, que llegarían incluso a ralentizar la tasa de mutación y, por ende, la evolución. “Sumado a esto hay que tener en cuenta las enfermedades emergentes y la crisis ambiental, todo ello hace más difícil predecir cómo serán los humanos del futuro”.

La extinción de la especie

Todas estas conjeturas serán posibles solo si la humanidad no se extingue antes, lo que es, sin embargo, muy probable.

La mayoría de las especies de vertebrados, que tienen un tamaño similar al de los humanos, tienen una esperanza de vida de dos millones de años en total, explica Gallego-Gómez.

“Como Homo sapiens nos originamos hace apenas 250.000 o 280.000 años, pero no es probable que duremos los dos millones de años, desde ya estamos causando una extinción en masa”, afirma haciendo referencia a que en tan solo en los últimos 50 años la especie ha hecho estragos irreversibles en términos ambientales. “De hecho, no creo que duremos 10.000 años más, tal vez unos 300”, puntualiza.

La crisis climática, la destrucción de ecosistemas y la presión sobre otras especies animales haría inviable la continuación de los humanos en la Tierra. Lo realmente probable es que no los habrá ni más delgados ni más sociables ni con cerebros más pequeños. No los habrá.

Imagen de portada: ILUSTRACIÓN STOCK.

FUENTE RESPONSABLE: El Colombiano. Por Laura Franco Salazar. Abril 2022

Sociedad y Cultura/Ciencia/Investigación/Tendencias

UN MISTERIOSO GRUPO DE HOMÍNIDOS PODRÍA CAMBIAR TODO LO QUE SABEMOS DE LA EVOLUCIÓN DE NUESTRA ESPECIE.

Un estudio polémico sugiere que los primeros homínidos no sólo estuvieron en África: podrían tener ascendencia venida desde Eurasia.

Por décadas, se creyó que los seres humanos sencillamente salimos de África en algún momento de la historia. Éste se piensa como el momento decisivo en el que empezó la migración hacia otras partes del mundo. Sin embargo, parece ser que el árbol genealógico de nuestra especie no es tan lineal como se pensaba. Por el contrario, si bien es cierto que los orígenes de la humanidad se pueden rastrear al continente africano, podría ser que los primeros homínidos también tuvieran ascendencia venida de Eurasia.

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Esta teoría viene de una serie de huesos humanos encontrados en una cueva de Bacho Kiro, en Bulgaria. A partir de los estudios genéticos realizados en los restos, los científicos de las universidades de Padua y Bolonia (Italia) sugieren una respuesta a este vuelco en la historia natural de la humanidad.

Un nuevo eje en la evolución humana.

NIKOLAY DOYCHINOV / AFP

En la actualidad, Bulgaria es un Estado independiente al sureste de Europa. Parece ser que esconde secretos de los primeros pasos del ser humano sobre la Tierra. Específicamente, en el yacimiento arqueológico de la cueva de Bacho Kiro, encontrado en el siglo XIX por exploradores europeos.

Por décadas, se pensó que los orígenes de nuestra especie podían rastrearse únicamente al continente africano. Eventualmente, siguiendo esta lógica, por los movimientos migratorios de los homínidos, se mezclaron con otras especies primitivas en Eurasia. Aunque es cierto que los registros más antiguos de la humanidad están ahí, podría ser que África no albergó los únicos seres humanos primigenios.

NIKOLAY DOYCHINOV / AFP

Según la datación que realizaron los arqueólogos búlgaros, publicada en Genome Biology and Evolution, los huesos encontrados en Bacho Kiro tienen 45 mil años de antigüedad. Esto los convierte en los restos humanos más antiguos en Europa, según reporta Science Alert, correspondientes al Paleolítico superior:

«Al tomar en cuenta los registros arqueológicos, podemos decir que descendieron de una comunidad más grande en una pausa de 15,000 años en sus viajes hacia el este», explica el corresponsal de ciencia Mike McRae para el medio.

De encontrar más información sobre ellos, aseguran los arqueólogos italianos, podría ser que estos restos pertenecen a una «especie de trampolín entre un futuro en Asia y un pasado en Europa«. Y lo que es más, podrían haber sido un eje entre las poblaciones africanas que se expandieron hacia otras partes del mundo.

Buscando más evidencia genética

NIKOLAY DOYCHINOV / AFP

Esta conclusión se obtuvo de la evidencia genética recopilada de los huesos humanos en Bulgaria. Si bien es cierto que otros primos lejanos de los primeros homínidos se aventuraron a Eurasia mucho antes que los seres humanos, ninguno de ellos superó las pruebas evolutivas a las que se enfrentaron.

Podría ser que este grupo de homínidos con ascendencia en Eurasia sean producto de estas mezclas entre especies. Así lo explica el arqueólogo alemán Max Planck, del Instituto de Antropología Evolutiva:

«[Los individuos estaban] más estrechamente relacionados con las poblaciones antiguas y actuales en el este de Asia y las Américas que con las poblaciones posteriores de Eurasia occidental», escribe el autor en Nature.

Por ello, este grupo de homínidos produjo individuos con ascendencia venida de Eurasia. Este hallazgo cuestiona la manera en la que entendemos la migración humana desde África hasta otros puntos del planeta, o si realmente fue así. «Aquellos que se ramificaron en Asia prosperaron», explican los autores en el estudio. Sus rastros genéticos quedaron impresos, incluso, en los homínidos más antiguos que se han encontrado en África.

El cráneo del ‘Hombre Dragón’ podría cambiar todo lo que sabemos sobre el árbol evolutivo de nuestra especie.

hombre dragón

Ilustración: Chuang Zhao

De confirmarse, el hallazgo del ‘Hombre Dragón’ en China modificará la historia sobre el camino evolutivo de la humanidad y nuestros parientes más cercanos.

Hasta ahora, el homínido más cercano a los seres humanos inequívocamente era el Neandertal. Sin embargo, el descubrimiento de un cráneo enorme en las cercanías del río Songhua, en China, podría desmantelar para siempre esta concepción mundialmente aceptada. Datado de hace 146 mil años, podría ser el linaje hermano del Homo Sapiens. Así de importante es el descubrimiento de los restos del ‘Hombre Dragón’.

¿Una nueve especie de homínidos?

Foto: Detalle del material donado por The Natural History Museum

Se conoce como ‘esquema filogenético‘ a una representación en forma de raíces que ilustra las relaciones evolutivas entre diferentes especies. Visto de otra manera, es una especie de árbol genealógico, que organiza a las generaciones de especies que tienen una ascendencia común. En el caso de los seres humanos, el pariente más cercano históricamente era el Neandertal. Podría ser que esta concepción estuviera errada de inicio.

La investigación está siendo liderada por el profesor Qiang Ji, de la Universidad GEO de Hebei. Los hallazgos son tan significativos para la historia evolutiva de la humanidad, que fueron publicados en la revista científica The Innovation. A partir de este cráneo, los cimientos del entendimiento de la evolución humana podrían cambiar para siempre.

Según Ji, los descubrimientos del cráneo del ‘Hombre Dragón’ podrían modificar las concepciones que tenemos con respecto al origen de nuestra especie. Después de ser catalogado como ‘Homo’, los investigadores a su cargo determinaron que ésta podría ser «una pieza nueva y notable en el rompecabezas de la evolución humana, un fósil que continuará agregando información importante durante muchos años».

Un posible cambio de paradigma

Imagen: Natural History Museum

Ya se sabía que hace aproximadamente 100 mil años, diversas especies de homínidos coexistían entre Asia, Europa y África. Entre ellos, figuraron el Homo sapiens, los neandertales (Homo neanderthalensis) y otros ‘primos cercanos’. Sin embargo, nunca se había registrado la presencia del ‘Hombre Dragón’, por lo que no había aparecido en el árbol evolutivo humano.

Con la transición de las poblaciones y los cambios en el medio ambiente, muchas de estas especies se perdieron para siempre. La ciencia no ha podido estudiarlas porque no ha habido evidencia suficiente. Sin embargo, este cráneo arroja nueva luz sobre las formas de vida humanas primitivas en el planeta.

El cráneo revela una capacidad cerebral notable, que cabe en el rango de los seres humanos contemporáneos y los neandertales. Esto da pie a que los científicos consideren que podría ser un pariente aún más cercano a nosotros que otras especies de homínidos. De confirmarse, podría romper con toda la información disponible con respecto a nuestra propia historia natural.

Imagen de portada: AL INTERIOR DE LA CUENCA BACHO KIRO, AL CENTRO DE BULGARIA / CRÉDITO: NIKOLAY DOYCHINOV / AFP

FUENTE RESPONSABLE: National Geographic en Español. Por Andrea Fischer. Junio 2021 ACTUALIZADO Abril 2022.

Ciencia/Antropología/Investigación/Evolución humana

 

Los científicos han descubierto cómo los edulcorantes afectan al hígado.

Los edulcorantes, que se distinguen específicamente como edulcorantes no nutritivos (ENN), hoy en día son ampliamente consumidos como sustitutos del azúcar presumiblemente saludables puesto que estos brindan un sabor dulce con ninguna o pocas calorías. 

Actualmente un gran número de estos compuestos están aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA, por sus siglas en inglés) como seguros para su consumo por el humano, sin embargo, diversos estudios han determinado una relación potencial entre estos y algunos efectos negativos en la salud de las personas.

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Un estudio nuevo presentado en “Experimental Biology” que es un evento anual de cinco sociedades que reúne a científicos de distintas instituciones para conocer las últimas investigaciones en anatomía, bioquímica, patología, farmacología, fisiología y biología molecular, determinó que dos edulcorantes son capaces de afectar la expresión e interrumpir la función de una proteína que utiliza el hígado para realizar su principal función que es la desintoxicación del organismo de sustancias que son ajenas a él.

La proteína que fue evaluada se conoce como glucoproteína P (PGP) la cual se distingue como una proteína transportadora cuya función vital para el organismo es sacar de las células sustancias potencialmente tóxicas como compuestos derivados de ciertos fármacos, jugando un papel indispensable en la desintoxicación del hígado.

El estudio utilizó a los edulcorantes sucralosa y acesulfamo de potasio para su evaluación en un modelo de células de hígado para determinar tanto la expresión como la función de la proteína PGP. 

Los resultados arrojaron evidencia de que los dos sustitutos fueron capaces de alterar la expresión normal de la proteína tanto en exposición crónica como aguda, además de demostrar que eran capaces de afectar la función de PGP ante exposiciones con concentraciones por debajo de las aceptadas al demostrar que las moléculas de estos sustitutos son sustrato y a la vez inhibidor de la proteína PGP.

Cuando nosotros consumimos ciertos tipos de fármacos, estos cumplen sus funciones terapéuticas y es necesario ser excretados del organismo ya que, finalmente, son componentes que no forman parte normal del sistema. 

El órgano principal que actúa para esto es el hígado con un montón de proteínas que le ayudan a su cometido, entre ellas está la PGP que como ya se mencionó, actúa como una bomba excretora de sustancias nocivas para cada célula.

En este sentido, los edulcorantes aquí mencionados son capaces de desplazar la función normal de PGP al orillarla a dedicarse con mayor afinidad a realizar esta función excretora con las moléculas de tales sustitutos, lo que finalmente sugiere un riesgo para la salud en los consumidores de este tipo de compuestos sobre todo cuando están bajo tratamiento con medicamentos que se reporta utilizan el mecanismo de PGP para su eliminación, de tal modo que sus metabolitos tóxicos podrían acumularse y provocar daños en el organismo.

Finalmente se debe reconocer que esto es una relación sugerida encontrada en ensayos in vitro que aún debe evaluarse en otros modelos biológicos, como los humanos, para determinar con mayor seguridad este efecto.

Puede encontrar el reporte en: “Experimental Biology”

Imagen de portada: Gentileza de Enseñame de ciencia.

FUENTE RESPONSABLE: Enseñame de Ciencia. Por Aura Ramirez. Abril 2022.

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