EL CÓDIGO GENÉTICO: LA TABLA PERIÓDICA DE L@S BIÓLOG@S. 🧬🧬🧬📕

 

Los químicos tienen una “TABLA DE CONVERSIÓN” que contiene  118 “letras” que corresponden a los ELEMENTOS QUÍMICOS, los cuales se organizan según sus propiedades en la Tabla Periódica. Estos elementos se  “unen” para formar compuestos y moléculas.

Estas “letras”, símbolos químicos de los elementos, son altamente específicos, ya que representan solo a un elemento; por ejemplo, el símbolo Ne, representa al Neón y a ningún otro elemento de la tabla. Cuando los elementos se combinan  en proporciones definidas y enteras, únicamente dan origen a una sustancia.  Por ejemplo, si reaccionan dos átomos de hidrogeno con uno de oxígeno, solo puede originar agua H₂O; si hacemos reaccionar un átomo de carbono con 2 átomos de oxígeno, se origina el CO_{2  ,}dióxido de carbono,  y ninguna otra sustancia.

Este idioma universal de la Química, es escrito en ecuaciones químicas, mediante las cuales se representa la  transformación de los elementos químicos en otras sustancias, dando origen a un producto.

Si analizamos este caso, nuestro código es la Tabla Periódica. Todas las sustancias comparten este código; sin embargo, al unirse los elementos forman una infinidad de sustancias.  Estas sustancias son muy diferentes entre sí, pueden ser orgánicas o inorgánicas, acidas o básicas, etc.

Créditos de imagen: Wikipedia.

¿Qué tiene que ver esto con el código genético?

En Biología, más específicamente en Genética, también existe una “Tabla Periódica”: EL CÓDIGO GENÉTICO. Pero, no nos confundamos, el código genético es en términos sencillos  análoga con la  Tabla Periódica, una tabla de conversión de letras (bases nitrogenadas) del ARN  en AMINOÁCIDOS, pero los “símbolos” en este caso  están organizados  en grupos de tres, llamados tripletes o CODONES.

A partir de este código es posible realizar un total de 64 combinaciones de “letras” (de estas combinaciones 21 pueden dar lugar a un aminoácido y, son tres los tripletes que codifican el final de la lectura de la secuencia genética.

Este código, es tan específico como en química, ya que la secuencia de un codón (o más de uno) se asocia con un aminoácido; por ejemplo, la secuencia AUG se corresponde con la Metionina, y las secuencias UCA  AGC  UCU  y  UCC se asocian con Serina.

Créditos de imagen: Revista Muy Interesante.

Señalé arriba que no nos confundamos, ya que se tiende a relacionar erróneamente el código genético (tabla de conversión) con la “secuencia genética”; la secuencia genética es la serie de nucleótidos unidos mediante enlaces químicos, uno tras otro formando la cadena de ADN. Hay cuatro nucleótidos (azúcar, base nitrogenadas y grupo fosfato) que forman esta secuencia, cada uno de ellos con una base nitrogenada distinta: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T).

Créditos de imagen: ChileBio

¿Pero el código genético no tiene esas bases nitrogenadas?

Así es, durante el proceso de  transcripción, los fragmentos de la secuencia de ADN son transformados en  ARN mensajero (ARNm) donde  se sustituye la base nitrogenada Timina (T) del ADN  por Uracilo (U) en el ARN.

En un segundo proceso llamado traducción, estas secuencias se “leen” en el ribosoma a través de la tabla de conversión, llamada “código genético”.  Según cuál sea el codón que el ribosoma “lee”, va colocando el aminoácido (monómero de las proteínas) que corresponde.  Cabe destacar, que no solo se codifican proteínas, sino que también ARNs ribosomales  (ARNr) y de transferencia (ARNt).

Créditos de imagen: US Library of Med

¿Qué conclusiones se pueden extraer del hecho de que todos los seres vivos tengamos el mismo código genético?

Antes de dar respuesta a esta pregunta, haremos algunos alcances:

v 🧬 El código genético es degenerado: existen más codones que aminoácidos, de forma que un determinado aminoácido puede estar codificado por más de un triplete.

v 🧬 El código genético es no solapado: un nucleótido solamente pertenece a un único triplete.

v🧬 La lectura es "sin comas": el cuadro de lectura de los tripletes se realiza de forma continua, sin que existan espacios en blanco.

v El código genético es universal: el mismo triplete en diferentes especies codifica para el mismo aminoácido, por tanto en los seres vivos el ADN puede ser “leído” por cualquier organismo.

El ADN de un ser humano puede ser “leído” dentro de una bacteria, el de un perro “leído” por un pez.  Esta propiedad de la información genética se conoce como “universalidad del código genético”, ya que todos los organismos cuentan con los mismos nucleótidos. Sin embargo, falta un detalle, “el código genético NUCLEAR”; así es, SOLO EL CÓDIGO GENÉTICO NUCLEAR (ESTÁNDAR)  ES UNIVERSAL A TODOS LOS ORGANISMOS.

Entonces ¿Qué ocurre, existe otro código genético?

No, lo que ocurre es  que existe otro ADN, el ADN MITOCONDRIAL.  El ADN  mitocondrial es una  excepción a la universalidad del código genético, de manera que en algunos organismos los aminoácidos determinados por el mismo triplete o codón son diferentes en el núcleo y en la mitocondria.

El ADN mitocondrial (ADNm) es doble hebra circular, cuya secuencia genética es menor que la del ADN nuclear; este ADN tiene herencia materna. Si el ADNm te  recuerda por sus características  al bacteriano, ¡no te equivocas! sus similitudes se fundamentan en  su origen filogenético (Teoría Endosimbiótica).

Aguilar et al. (2017) señalan que en 1979 se describieron las primeras variantes del código genético estándar en la mitocondria de humano, donde el codón UGA codifica para Trp (Triptófano) y no  como un codón de finalización como en el código estándar y,  que el codón AUA codifica para Met  (Metionina) y no para Ile (Isoleucina). Existen variantes del código genético en genomas mitocondriales de todos los organismos eucariontes (excepto plantas superiores) y variantes del código genético estándar en genomas nucleares de bacterias, algunos hongos, diplomonadas, protozoos ciliados y algas verdes.

 Se conocen hasta antes del año 2020, 26 variantes del código estándar,  18 de ellas en genomas mitocondriales y  8 presentes en genomas nucleares.

Para explicar cómo pudieron haber surgido las diferentes variantes del código genético surgen teorías como  la teoría de captura de codón y la teoría del intermediario ambiguo. 

                    Créditos de imagen: ucm.es. código genético: características y desciframiento

Fuentes

Aguilar, K., Vilchis, A., Valdés, V. (2017). Los códigos genéticos mitocondriales:

Características, origen y evolución. Revista de Educación Bioquímica (REB) 36(4):129-140.

Griffiths, A.J.F., Miller, J. H., Suzuki, D.T., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M. (2002). Genética 7° edición. Ed. Interamericana- McGraw Hill. Madrid.

 

LA INFLUENCIA DE LA LUNA SOBRE LA TIERRA: NO SOLO LUNÁTICOS 🌑🌒🌓🌔🌕🌖🌗🌘🌙

🌑🌒🌓🌔🌕🌖🌗🌘🌙 

De lunáticos, hombres lobo, cortarse el pelo y más, nuestro satélite natural tiene un halo misterioso, pero lo cierto es que ¡sí! la Luna  influye sobre la dinámica de la Tierra, lo cual pasaremos a revisar.

                                                          Créditos: teosfera.com

El efecto que más conocemos de la Luna sobre la Tierra  son  las mareas. Las mareas se originan debido a la atracción gravitatoria lunar; pese a lo que creemos, en realidad,  la Luna no gira en torno a la Tierra, sino que la Tierra y la Luna giran en torno al centro de masas de ambos, siendo las mareas consecuencia de la diferencia gravitatoria entre dos lados opuestos de la Tierra.  Al ser la Tierra un cuerpo grande, la gravedad que sobre ella ejerce la Luna es distinta en cada uno de estos lados, en el punto más  próximo a la Luna esta atracción (que actúa como un estiramiento)  es mucho mayor, como resultado, el nivel de los océanos sube.

 Para saber más visita: https://www.youtube.com/watch?v=UHPQNDDrOQk

                                Créditos: La influencia de la Luna, Universitat Jaume I

¿Pero por qué este efecto gravitatorio afecta el agua? Como nuestro planeta es una masa sólida, la deformación de esta diferencia gravitatoria afecta más a las aguas y a la atmósfera, provocando que el nivel de los océanos suba y baje dos veces al día. Imaginemos que la Luna “tira” de los océanos hacia ella y hace que la Tierra se abulte ligeramente, este abultamiento crea las mareas; ya que cuanto más cerca están dos objetos, mayor es la fuerza con la que se atraen entre sí.

                                 

                                         Créditos: alcaidesamarina.com

Existen dos tipos de mareas:

Las mareas de aguas vivas o altas, ocurren cuando la atracción lunar se suma a la atracción del sol, por tanto la fuerza gravitatoria es doble. Este fenómeno se da en las fases de luna llena y luna nueva. La marea alta se produce en la parte del planeta más cercana a la Luna, pero cuando ésta se encuentra alineada con el Sol y la Tierra, haciendo que  los puntos de atracción solar y lunar coincidan.

Las mareas de aguas muertas o bajas, ocurren cuando hay oposición de fuerza entre  la Luna y el Sol, al encontrarse estos astros  en ángulo recto vistos desde la Tierra; esto sucede en la fase de cuarto creciente o menguante.

                                                       Créditos: BiosurfCamp

Rotación y estaciones

El eje de rotación de nuestro planeta está inclinado unos 23,5º respecto al plano orbital que describe alrededor del Sol. ¿Pero qué tiene que ver la Luna?  Esta inclinación se debe a la formación de nuestro satélite natural a partir del choque de Theia con la proto-Tierra, de cuya colisión se desprendió una pequeña masa rocosa, nuestra Luna, hace 4.000 millones de años.

                                                   Créditos: astrobitos.org

¿Qué efectos causa esta inclinación en el eje de rotación de la Tierra?

Afecta a las estaciones del año. Cuando la inclinación del eje de la Tierra  hace que el hemisferio norte quede  más expuesto al Sol, es verano  y es invierno en el hemisferio sur, el cual queda menos expuesto al Sol; esta exposición se invierte al cabo de seis meses, por el movimiento de traslación de nuestro planeta. Este fenómeno no solo provoca las estaciones, sino que permite el clima característico de cada una de ellas.

Estabiliza el clima y con ello permite la vida

Luna no solo provoca las mareas debido a su influencia gravitatoria, sino que  también estabiliza el clima de la Tierra. Un efecto asociado a este fenómeno  es que las mareas frenan a la Tierra en su rotación (la que pierde energía debido a la fricción de los océanos con el fondo del mar), por tanto,  la Luna estabiliza la velocidad de rotación de la Tierra y, dado que el sistema Tierra-Luna tiene que conservar el momento angular, la Luna lo compensa alejándose, aproximadamente cuatro cm cada año, como se ha demostrado a través de mediciones con láser de esta  la distancia.

La inclinación de 23,5 grados del eje terrestre se debe a que la Luna la mantiene a la Tierra bajo control. El ángulo de 23,5 grados garantiza que el clima de nuestro planeta sea seguro para vivir, ya que una inclinación más exagerada causaría estaciones más extremas.

                                                       Créditos: geogebra.org 

Ritmo vital: calendario y ciclo sueño- vigilia.

En el calendario lunar, llamamos “mes lunar”  a cada período comprendido entre dos momentos en que la luna se halla exactamente en la misma fase (creciente o menguante). Cada mes lunar corresponde a 29,53 días solares; las fases lunares se producen por la interacción entre los movimientos del Sol, la Luna y la Tierra.

Durante un año la luna realiza trece recorridos en torno a la tierra, donde la luna hace un giro alrededor de la tierra en 28 días, pero como la Tierra avanza en su recorrido solar, a los 28 días debemos  sumar un día y medio para que se repita la misma fase entre el Sol, La Tierra y la Luna.

                                                    Créditos: es.wikipedia.org 

Como se dijo anteriormente, la Luna tarda 28 días en realizar una órbita alrededor de la Tierra, pero además, este es el mismo tiempo que demora en girar sobre su propio eje y es  esta la razón por la cual vemos siempre su misma cara.

Por otra parte, se ha confirmado científicamente que existe una correlación entre las fases de la Luna y los ritmos biológicos del ser humano durante el sueño. Científicos suizos observan que en la fase de Luna llena, las ondas delta cerebrales medidas por medio de un  del electroencefalograma (EEG)  se reducían un 30% durante el sueño NMOR (sueño profundo). Durante esta fase se observaron niveles menores de Melatonina, hormona que regula los ciclos de sueño-vigilia.

Eclipses

Entre los fenómenos provocados por la Luna,  se encuentran los eclipses. Los hay lunares, los que consisten en la interposición de la Tierra entre el Sol y la Luna; estos se producen dos veces al año. Además, están los eclipses solares, que suponen la interposición de la Luna entre el Sol y la Tierra, los cuales  pueden ser totales, parciales y anulares. Se pueden ver dos al año.

                                                       Créditos: Astrofanáticos

Relación con los Ciclos de Milankovic

A escala planetaria,  las variaciones de los patrones orbitales Tierra / Luna y   Tierra / Sol derivan en distintos ciclos con  un espectro amplio de frecuencias, los que van desde  la “banda de frecuencias del calendario”  a  la “banda galáctica”; encontrándose en la  parte media de frecuencias  “la banda de Milankovic”, esta banda integra los ciclos asociados a los elementos orbitales de la Tierra en el Sistema Solar con periodos  de decenas  hasta  cientos de miles de años, estos ciclos  nos permiten explicar los cambios climáticos.

Existen tres  ciclos orbitales o ciclos de Milankovic: precesión, oblicuidad y excentricidad. Estos movimientos nos son imperceptibles; además encontramos los ya conocidos ciclos de rotación de la Tierra  sobre sí misma y traslación  alrededor del Sol, los que según  Martínez et al. (2017) se describen como sigue. 

Ciclo de Precesión de los Equinoccios

El planeta Tierra no es homogéneo. La desigual distribución de las masas continentales hacia el hemisferio norte  genera en nuestro planeta un movimiento de precesión, similar al de un trompo, oscilando sobre su eje, el cual  en el caso de la Tierra, ésta  se bambolea levemente  hacia la derecha, imperceptiblemente en la escala de tiempo humana, pero   evidente a nivel geológico. A causa de este movimiento, aparece una inversión en el hemisferio de la Tierra que recibe el mayor influjo de radiación cuando se halla más cerca del Sol, aproximadamente cada 11000 años.

Créditos: https://www.researchgate.net/publication/321933296

El resultado de este movimiento lo conocemos como solsticio y  equinoccio; es un efecto directo de la fuerza ejercida por el sistema Sol-Tierra-Luna y, sobre todo, por la torsión que ejercen las mareas que ocasiona la Luna. Cuando el hemisferio que recibe la radiación solar directamente se halla a la mínima distancia del Sol, es verano  y será invierno en el hemisferio que se encuentra a la máxima distancia del Sol.

Ciclo de Ubicuidad

El plano de la órbita de la Tierra alrededor del Sol no es ortogonal a su eje de rotación. Este eje se halla actualmente a una inclinación de 23º 27’; este ángulo se denomina oblicuidad de la eclíptica y  se debe a la influencia de la Luna  y su distancia mínima (perigeo) que es de 356.000 km a la Tierra y máxima (apogeo) que es de 406.000 km.

La oblicuidad de la Tierra es determinante para que existan las estaciones, debido a que en un momento de la trayectoria traslacional de nuestro planeta  alrededor del Sol, la luz de este astro incide directamente sobre un hemisferio, dando lugar al verano, mientras en el hemisferio opuesto, los rayos solares inciden en forma oblicua, esta atenuación de la luz solar origina el invierno en este hemisferio.

                         Créditos: https://www.researchgate.net/publication/321933296

Sin embargo, la oblicuidad de la Tierra no es constante en el tiempo, ya que el ángulo de oblicuidad terrestre disminuye a razón de 48 segundos de arco en cada siglo y seguirá en disminución durante varios miles de años más, hasta alcanzar aproximadamente 22°, después de lo cual volverá a aumentar. Estas variaciones en la oblicuidad generan cambios climáticos, dando lugar a veranos e inviernos suaves; pero cuando  la oblicuidad es baja (alrededor de 22º) se originan veranos sofocantes y calurosos, seguidos de inviernos muy fríos y rigurosos cuando los ángulos son altos (alrededor de 25º). Este fenómeno cíclico ocurre en periodos de aproximadamente 41000 años.

                    Créditos: https://www.researchgate.net/publication/321933296

Ciclo de Excentricidad 

 La excentricidad define la forma más o menos elíptica de la órbita y, con ello, la diferencia que existe entre el perihelio y el afelio, que actualmente ronda los 5 millones de km. El modificar la distancia entre el centro de la elipse y uno de sus extremos, influye en la distancia respecto al Sol y, por tanto, en la cantidad de radiación que recibimos.

Una mayor excentricidad produce una mayor diferencia en la radiación solar entre afelio y perihelio, aunque también determinará que el movimiento de la Tierra en torno al Sol sea menos uniforme, moviéndose más deprisa en la época del año que está más próxima al Sol.

 

                           Créditos: https://www.researchgate.net/publication/321933296

La excentricidad regula fuertemente los cambios en la radiación solar para cada estación y cada latitud asociados a la precesión de los equinoccios; como consecuencia de este fenómeno, en el que influye la gravedad del Sol, la Tierra puede experimentar cambios climáticos.

Fuentes

Martínez, M., Lorenzo, E., Álvarez, A. (2017). Los Ciclos de Milankovitch: Origen, Reconocimiento, Aplicaciones en Cicloestratigrafía y el estudio de Sistemas Petroleros. Revista Científica y Tecnológica UPSE, 4(3), 56 -65

Ong Cheon, R.  (2017-2018). La influencia de la Luna. Universitat de Jaume I.

DESDE HUMANOS HASTA ÁTOMOS DE HIERRO: SOMOS HIJOS DE LA MADRE ESTRELLA.

Solo hay oscuridad, está muy caliente, un pequeño punto, la singularidad espacio temporal… el BIG BANG…

Después de las luchas materia- antimateria, sobrevivieron los quarks y los gluones, pasadas diezmilésima de segundo desde el Big Bang, en plena era Hadrónica, cuando la temperatura ha descendido hasta los 10 billones de grados, formando las primeras estructuras en el Universo: los Hadrones (protones y neutrones), bariones y nucleones. Esta agregación de la materia se debe a la fuerza fuerte que mantendrá unidos mediante la emisión  y absorción de gluones a tres quarks, formando una triada de estos.

                                                    Créditos de imagen: Wikipedia.org

De este modo se unieron  dos quarks arriba y uno abajo… y ¡pum!  Se formaron los protones (acá aparecí yo); pero no estoy solo… dos quarks abajo y uno arriba… y ¡pam! Se formaron los neutrones. No obstante, la tranquilidad se interrumpe, continúa la lucha materia/antimateria… esta vez somos  nosotros los que peleamos con nuestro enemigo, antiprotón y nuestro amigo neutrón lucha contra  antineutrón…  la temperatura seguía bajando, en esta nueva lucha gana nuevamente la materia, sobreviviendo esta vez los nucleones, ¡Sí, ganamos!

En tanto, el Universo se sigue expandiendo,  la fuerza débil hace que nosotros, los protones, aumentemos en número, ya que los neutrones, pobrecitos,  sufren desintegración beta producto de la fuerza débil, transformándolos en uno de nosotros (protón) y un electrón… ufff somos tantos que llegamos a alcanzar 10⁸⁰

La temperatura sigue bajando hasta los mil millones de grados, tengo frio, y han pasado 100 segundos tras el Big Bang, comienza una nueva etapa,  la nucleosíntesis primordial (nucleosíntesis del Big Bang),  donde se producen los núcleos atómicos a partir de nosotros los protones,  y de  los neutrones.

Esta nueva etapa ocurrió gracias a que los fotones no tienen energía suficiente para evitar que la interacción fuerte nos junte, es así que  los protones pudimos superar la repulsión electromagnética, ya que tenemos carga positiva y como saben, polos opuestos se repelen. Al fin estábamos juntitos.

De estas uniones se formaron los primeros núcleos estables: el hidrogeno (1 protón), el deuterio (1 protón y 1 neutrón), el Helio (2 protones y 1 neutrón) y el helio 4 (partícula alfa) que tiene 2 protones y dos neutrones.  También aparecieron núcleos de litio con 3 protones y 4 neutrones y, los núcleos de berilio con 4 protones y 5 neutrones.  De estos, los núcleos de hidrógeno, formados por dos quarks arriba y 1 abajo, serán el principal componente de los nuevos átomos y de las estrellas.

Ya han pasado 30 minutos desde el Big Bang y como es costumbre, ocurre otra batalla, esta vez pelean electrón - positrón, de esta batalla se obtiene la proporción de electrones que permite que su número se ajuste a la cantidad de protones, alcanzando las condiciones para formar lo que será el átomo.

Luego de 300.000 años, la temperatura bajó hasta solo  unos miles de grados, la fuerza electromagnética se hizo más fuerte que la energía de los fotones, así se mantuvo unidos el núcleo y la nube de electrones, formándose una estructura neutra;  en cuyo núcleo  nos encontramos nosotros, los protones (carga positiva) y neutrones (sin carga eléctrica) y orbitando a su alrededor,  formando una nube, los  electrones (con carga negativa). He aquí el famoso átomo.

¿Pero cómo llegué a ser un átomo de Hierro?

De ser un protón llegué a ser un átomo de Hierro (Fe), porque soy producto de la alquimia de las estrellas, un horno de reacciones químicas; sí, provengo de las estrellas, como tú.  Las estrellas pasan la mayor parte de sus vidas en la etapa llamada secuencia principal, en donde llevan a cabo reacciones químicas de fusión (combustión).). Las estrellas son el centro de producción de nuevos átomos, ya que en su poseen elevadas temperaturas (10⁷ K) y presiones, produciendo grandes cantidades de energía. De hecho, creo que debiésemos decir madre estrella en vez de madre Tierra…

 En esta etapa del ciclo de la estrella se logra un equilibrio entre la presión que tiende a expandir —por las elevadas temperaturas— la masa que la constituye, y la atracción gravitacional, que tiende a aglutinarla en el centro.

Créditos de imagen: revistanuve.com 

Como les había comentado, las estrellas son un horno de reacciones químicas y, en ellas ocurre la fusión nuclear, la cual  provoca un aumento en la temperatura, lo que expande el material de la estrella; al expandirse, la temperatura desciende y que hace a las partículas más expuestas de ser dominadas por la gravedad, dándose de nuevo una contracción. Al ir agotándose el hidrógeno en el centro de la estrella, la fusión nuclear se detiene, lo que disminuye la temperatura inhibiendo  la expansión. Esto causa una nueva contracción gravitacional hacia el núcleo; esta contracción provoca un nuevo aumento en la temperatura la que calienta a las capas externas que son ricas en hidrógeno, lo que permite la formación de helio en ellas.

 Esta nueva fusión genera energía que a su vez provoca una expansión de las capas externas de la estrella, la cual pasa a otra etapa conocida como Gigante Roja, en la que  pierde grandes cantidades de material, dado que está poco atraído gravitacionalmente.

La fusión de hidrógeno en las capas intermedias produce más helio, que es atraído gravitacionalmente hacia el centro, provocando un aumento en la presión y la temperatura. Una vez que la temperatura del centro de la estrella alcanza los 10⁸ K, los núcleos de He tienen suficiente energía cinética para vencer la fuerte repulsión electrostática entre ellos y se fusionan para formar ¹²C en un proceso conocido como triple alfa - porque a los núcleos de He se les conoce como partículas α-. El carbono es el tercer elemento más abundante en el Universo y la base de la vida en nuestro planeta.

En estas condiciones también pueden producirse otros núcleos como de ¹⁶O. El destino de una estrella a partir de esta etapa, depende principalmente de su masa, si su masa está por encima de 10 masas solares, es una estrella masiva.  En las estrellas masivas, al agotarse el hidrógeno, la contracción gravitacional es más grande y el consecuente aumento de temperatura, provoca que puedan llevarse a cabo reacciones de fusión en las que se producen muchos otros núcleos atómicos.

 

 En la primera de estas reacciones los núcleos de carbono pueden fusionarse para originar varios elementos más pesados como: Ne, Na, Mg, Si, S, P.

Continúan las fases de combustión en el interior de la estrella masiva, formándose una estructura parecida a una “capa de cebolla”, de modo tal que se fusionan elementos más pesados a radios estelares menores, donde las temperaturas y las densidades son más elevadas; en estas condiciones se forman núcleos de: Ar, Ca, Sc, Ti, Cr y sobretodo ⁵⁶Ni, el cual decae a ⁵⁶Fe.  Sí, Hierro, acá me formo como un átomo de Fe, el elemento más pesado que se puede formar en una estrella masiva.

Soy el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, y entre los metales soy el primero más abundante en masa planetaria. La Tierra tiene un 70% de mí en su núcleo y con mi movimiento genero un campo magnético.

Así que cuando me veas, no pienses que soy un metal insignificante que utilizas a diario, provengo de las estrellas como tú.

 

¿UN MÉTODO CIENTÍFICO O VARIOS MÉTODOS CIENTÍFICOS?

 

Desde niños nos han enseñado el Método Científico como reglas metodológicas  generales (observación, formulación de hipótesis, contrastación empírica de hipótesis por medio de predicciones, revisión de las hipótesis a la luz de la evidencia empírica), las cuales debemos aplicar al pie de la letra.

Sin embargo, P. Feyerabend sostiene que hay muchos métodos científicos, dependiendo de cada disciplina, que son revisables y cambian con el tiempo y el contexto. Por ejemplo, está el caso de la Biología, la cual tiene áreas de estudios como la evolución que siguen el método histórico.

Hay ocasiones en las cuales no podemos seguir la receta del científico al pie de la letra, no podemos viajar al pasado para, por ejemplo, experimentar con dinosaurios, pero sí se cuentan con otras herramientas como el registro fósil.  Si hablamos de evolución, existen especies extintas, volvemos a lo mismo, la receta no se puede utilizar, pero si recurrir a utilizar otras técnicas que nos permitan acercarnos al fenómeno que deseamos estudiar.

Lo anterior no es exclusivo de áreas vinculadas con la Biología, sino también ocurre con la Astronomía y la Astrobiología; no se ha creado una máquina del tiempo que nos permita viajar al inicio del Universo, ni la tecnología que nos permita visitar un agujero negro; sin embargo, se han creado instrumentos que permiten realizar observaciones, aunque no sean in situ, con las cuales podemos acceder al fenómeno que queremos estudiar.

En los casos anteriores, en que no podemos estar “con las manos en la masa”, experimentando, es que se aplica el método inductivo. Este método lo podemos encontrar en diversos estudios.  Los invito a que hagamos una revisión del método inductivo a partir de un artículo periodístico de la Revista Muy Interesante.

Podría haber un 'anti-universo' retrocediendo en el tiempo.  

Esta “disparatada teoría”, para algunos científicos,  propone la existencia de un anti-universo que ha retrocedido en el tiempo desde antes del Big Bang y que permitiría dar una explicación a la existencia de la materia oscura, una sustancia misteriosa pero abundante que llena nuestro universo (y que conforma el 80% de la materia del cosmos).

Esta teoría sugiere que el universo primitivo era pequeño, caliente y denso y lo suficientemente uniforme como para que el tiempo pareciera simétrico hacia adelante y hacia atrás. De esta manera, existirían paralelamente, nuestro universo que avanza en continua expansión y otro universo gemelo, moviéndose hacia atrás. El tiempo iría al revés, empezando con el Big Bang.

Si esta teoría fuese cierta, la presencia de un anti-universo espejo, podría significar que la materia oscura no sería tan misteriosa, sino simplemente un nuevo tipo de partícula fantasma llamada neutrino y que no existió ningún período de inflación que expandiera rápidamente el universo primitivo.

 

Esta teoría se basa en lo que los físicos llaman las tres simetrías fundamentales de la naturaleza. En el Modelo Estándar de Física de Partículas las tres simetrías son: carga, porque al invertir la carga de una partícula en una interacción resultada una carga igual y opuesta; paridad, porque la imagen especular de una interacción de partículas tendrá el mismo aspecto que el original; y tiempo, porque las interacciones que retroceden en el tiempo tienen el mismo aspecto que el original.

Sin embargo, nunca podríamos acceder a nuestro universo gemelo o anti-universo porque existe "detrás" de nuestro Big Bang, antes de que comenzara el nuestro en el que existimos. Es como si nos encontráramos en una película del universo Marvel centradas en los multiversos.  Por ejemplo, si los físicos pudieran medir de manera concluyente, las masas de los neutrinos, y uno de ellos resulta que no tiene masa, reforzaría en gran medida esta teoría de la existencia de un universo simétrico que retrocede hacia atrás en el tiempo.

Los científicos han podido detectar este “anti universo” a través de ondas de radio (uno de los instrumentos que nos permiten conocer lo que sucede en el cosmos). Es decir, no podemos hacer experimentos directos, de ahí que esto se trate de una investigación científica a través del método inductivo (que consiste en extraer conclusiones de la observación de fenómenos naturales). Si algún día pudiésemos experimentar con el tiempo en un laboratorio sabríamos que hay antes del Big Bang (si es que lo hay), hasta entonces, el método inductivo es lo que nos tenemos para realizar este tipo de descubrimientos.

https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/podria-haber-un-anti-universo-retrocediendo-en-el-tiempo-881647854103

                                                Créditos de imagen: Revista Muy Interesante. 

Método deductivo.

En el método deductivo colocamos a prueba una hipótesis mediante la experimentación. Los adelantos tecnológicos en el estudio del Universo, han llevado a poder obtener muestras y lograr experimentar o bien, medir temperaturas, longitudes de onda, etc.  

Como se muestra en el siguiente texto, el método deductivo parte de una hipótesis (algunos núcleos activos galácticos brillan con intensidad visible y otros parecen atenuados debido a un agujero negro inmenso rodeado por una nube de polvo y gas que lo alimenta, pero que también lo oculta) e intenta confirmarla a través de la experimentación.

                                                       Créditos de imagen: El Pais.es 

Encontrado un agujero negro oculto en una rosca de polvo cósmico

La observación de una galaxia lejana apoya la idea de que en su interior se encuentran agujeros negros supermasivos con comportamientos similares que condicionan su evolución. Los núcleos galácticos activos, como se denomina actualmente a estos objetos, son regiones del centro de una galaxia que no brillan por tener muchas estrellas; se trata de acumulaciones de polvo cósmico y gas en torno a un agujero negro supermasivo que no es capaz de devorar tal cantidad de materia; las fuerzas gravitatorias y la fricción a las que se somete  el agujero, hacen que se eleve la temperatura y se genere una intensa radiación electromagnética.

La observación desde la Tierra de esa radiación es un fenómeno que ha confundido y a la vez fascinado a los astrónomos. Algunos de estos núcleos concentran luminosidades miles de veces mayores que la de la Vía Láctea en regiones del tamaño de nuestro Sistema Solar y, es precisamente en estos lugares que se han detectado  imágenes de radio en las que hay movimientos que parecen superar la velocidad de la luz.

 Existe  un modelo teórico que intenta unificar a todos estos núcleos, ya que algunos brillan con intensidad visible y otros parecen más atenuados y requieren otros instrumentos para su observación; no obstante, todos tienen una estructura básica: un agujero negro inmenso en el centro rodeado por una nube de polvo y gas que lo alimenta, pero que también lo oculta.

Un estudio publicado en la Revista Nature, da cuenta que un equipo internacional de científicos, liderado por la investigadora  Violeta Gámez Rosas, apoya esta teoría de unificación. Estos investigadores pusieron a prueba esta hipótesis en el centro de la galaxia Messier 77, situada a 47 millones de años luz de la Tierra, en la constelación Cetus. Para tal efecto, se utilizó un instrumento llamado MATISSE, el que puede combinar varias unidades del Telescopio Muy Grande (Desierto de Atacama, Chile).

 Con ese instrumento, se puedo observar el polvo y medir su temperatura a través de la radiación infrarroja, y  se realizó un  trabajo de análisis, el cual que incluyó nuevas imágenes en frecuencias de radio. El uso de estos instrumentos permitió develar lo que ocultaba la rosca (en geometría se conoce como un toro) de polvo y gas que rodea el centro de la galaxia y localizar el agujero negro en su interior.

La naturaleza de los agujeros negros supermasivos con su posición central en las galaxias, su poderío gravitatorio y sus entornos es  un factor crítico para entender la evolución  del universo. Se sabe que Sagitario A*, el agujero negro ubicado en el centro de la Vía Láctea, no tiene a su alrededor un núcleo activo; esto se debe a la cantidad de materia que se encuentra a su alrededor.

El resultado de esta investigación apoya la teoría unificada de los núcleos activos galácticos y propone  que las diferencias de apariencia encontradas en estos núcleos dependen de la posición desde la cual los observamos. Sin embargo, los investigadores advierten que aún es prematuro sacar conclusiones definitivas, este estudio es un primer paso para entender cómo funcionan estos núcleos galácticos activos; al respecto, existe un debate respeto a la relación entre los agujeros negros ubicados en el centro de las galaxias y su papel en la formación de estrellas. Algunas hipótesis indican que  la activación del medio interestelar favorecería la formación de estrellas, otras plantean que los agujeros expulsan el material y otras que un sobrecalentamiento del medio interestelar haría exceder la temperatura ideal para convertirse en un vivero de estrellas.

 

https://elpais.com/ciencia/2022-02-16/encontrado-un-agujero-negro-oculto-en-una-rosca-de-polvo-cosmico.html  

       

INTELIGENCIA ARTIFICIAL EN MANOS IMPERFECTAS

 

El humano un ser imperfecto y  creador ¿puede enfrentarse éticamente  a la producción y uso de nuevas formas de tecnología? En esta entrada de blog se analizan algunos alcances éticos de la inteligencia artificial y  cómo está afectando al ser humano.

 Créditos de imagen: https://www.observatorio.tec.mx%2Fedu-news%2Fes-tiempo-de-hablar-de-etica-en-inteligencia-artificial&psig=AOvVaw3ApOEz9xSJTz8yu91tjwAS&ust=1646695090760000&source=images&cd=vfe&ved=2ahUKEwjHkeOwz7L2AhUWMrkGHSuZDSAQr4kDegUIARDFAQ

Actualmente vivimos en un mundo  inmerso en la tecnología, nos rodean sistemas capaces de recabar y predecir información, de identificarnos e individualizarnos entre otras cosas. Creaciones que eran solo parte de películas de ficción, robots, autos que se conducen “solos”, máquinas que hablan. 

Pero ¿Cuáles son los límites éticos de la IA? Valverde (2021) señala al respecto que al ampliarse  las aplicaciones  de las  tecnologías de IA,  por ejemplo evaluar estudiantes, seleccionar personas para empleos, utilización en seguridad (reconocimiento facial, biometría, cruce de datos) se está  entregando a una máquina la responsabilidad de decidir, lo cual nos enfrenta a  dilema ético ya que las decisiones que debe tomar una maquina  afectan tanto  la libertad y la vida de las personas. Coloquémonos en el siguiente escenario, el mejor empleado de una empresa (bien calificado por años y reconocido por sus capacidades) se enfrenta  a una evaluación que utiliza  IA y el empleado es mal calificado y por tanto debe ser despedido. ¿Es ético despedir a esta persona? ¿Puede una máquina tomar decisiones aplicando la ética?

En el caso expuesto, queda patente que las máquinas no pueden decidir como un ser humano, pues no tienen la capacidad de extrapolar y de aplicar criterios de bien y mal (son amorales); además, el decidir implica tomar decisiones bajo diversos parámetros como el emocional. Una maquina solo aplica el algoritmo diseñado; no obstante, no es capaz de  “evaluar”; el evaluar implica un criterio de valor.

Al respecto, González y Martínez (2020) reafirman que los sistemas de inteligencia artificial,  como sistemas amorales, asumen la naturaleza de sus creadores; no será la tecnología en sí la que dominará el mundo o acabarán con el planeta, sino que las armas y los sistemas autónomos e inteligentes son programados por el ser humano.

Valverde (2021) amplia esta discusión, recalcando que la IA al incluir varios enfoques y técnicas, como  machine learning, machine reasoning,, robótica  y la integración de todas las demás técnicas en los sistemas ciberfísicos, hace que los problemas éticos puedan diferenciarse entre:

1) 1) La inteligencia superior o superinteligencia  (tipo de inteligencia que supera a la humana, de modo que las máquinas pueden sustituir al hombre). En este punto se habla de propuestas transhumanistas y posthumanistas. ¿Estas máquinas debiesen tener un sistema de valores propios según su actuar, dado su inteligencia superior?  En este punto me detengo, ya que si pensamos, una máquina para poder tener su propio sistema de valores debe desarrollar una red neuronal que le permita tener las mismas facultades que los humanos, llegar a desarrollar un sistema que le permita interactuar con su entorno y adaptarse a él.

2) Inteligencia general (puede resolver problemas generales); sin embargo, una máquina no conoce el significado de los símbolos que maneja. Para la autora resulta improbable este tipo de IA sin un cuerpo, ya que las máquinas carecen del conocimiento de sentido común que es posible por nuestras vivencias corporales porque simularían intencionalidad, emociones, valores y sentido común, pero no dejaría de ser una simulación, pero las maquinas solo “harían como si” sintieran.

 3) Inteligencia especial, es la propia de sistemas inteligentes capaces de realizar tareas concretas de forma muy superior a la inteligencia humana, ya que cuentan con una gran cantidad de datos y algoritmos sofisticados. Es así, que la maquinas han resuelto una gran cantidad de problemas gracias a su algoritmo, como por ejemplo en el sector de la salud (analizan los síntomas de un paciente, hacen un diagnóstico y proponen un tratamiento), en predicción climatológica, productividad y eficiencia empresarial, reconocer voces humanas y leer textos; además de la búsqueda sistemática de un patrón en un amplio registro histórico conocido como minería de datos (data mining), el cual se utiliza de forma rutinaria en investigación científica y en el mundo de los negocios.

¿Podrán las máquinas reemplazar a los humanos? Bien es sabido que  los cambios tecnológicos son acompañados de profundos cambios sociales. González y Martínez (2020) señalan al respecto que  estos cambios se han  traducido en la desaparición de puestos de trabajo. Estudios  estiman que entre el 21% y el 38% del empleo en los países desarrollados podría desaparecer debido a la digitalización y la automatización de la economía. No obstante, hay empleos que necesitan de habilidades blandas, la cual hasta el momento no poseen las máquinas.

Otro aspecto a destacar, es que la introducción de la IA en diversos ámbitos ha transformado las relaciones humanas, lo notamos en el uso prolongado de pantallas, los dispositivos móviles y las RRSS  las cuales han influido notablemente en nuestras habilidades cognitivas, estabilidad emocional y salud física  y la pérdida de habilidades personales (González y Muñoz 2020); además, han influido negativamente en el pensamiento divergente de los seres humanos, quienes se alejan cada vez más de la complejidad.

Marín et al. (2019) sugiere los siguientes principios  éticos:

1. Respeto de la autonomía humana

2. Transparencia

3. Responsabilidad y rendición de cuentas

4. Robustez y seguridad

                                       Créditos de imagen: https://www.agenciasinc.es%2FReportajes%2FPor-que-deberia-preocuparte-la-etica-de-la-inteligencia-artificial&psig=AOvVaw3ApOEz9xSJTz8yu91tjwAS&ust=1646695090760000&source=images&cd=vfe&ved=2ahUKEwjHkeOwz7L2AhUWMrkGHSuZDSAQr4kDegUIARC5AQ

              

La IA ha demostrado  ser beneficiosa para sistema sanitarios,  las empresas, los consumidores, los investigadores, etc.; es por esta razón que es esperable que los avances y desarrollos  próximos consideren una  actitud prudente al momento de a diseñar y emplear  la IA apuntando a que sea más justa, inclusiva y responsable, no nos olvidemos que están creadas por seres imperfectos.

 

Para saber más: https://elpais.com/retina/2019/02/25/tendencias/1551089772_654032.html

https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%89tica_en_la_inteligencia_artificial

Fuentes:

González, M., Martínez, D.  (2020). Dilemas éticos en el escenario de la inteligencia  Artificial. Economía y Sociedad, 25 (57), 1-17

DOI: https://doi.org/10.15359/eys.25-57.5

Marín, S. (2019). Ética e inteligencia Artificial. Cuaderno nº 42 - Cuadernos de la Cátedra CaixaBank de Responsabilidad Social Corporativa

DOI: https://dx.doi.org/10.15581/018.ST-522

Valverde, N. (2021). Inteligencia artificial y nuevas éticas de la convivencia.  ARBOR Ciencia, Pensamiento y Cultura 197 (800) Abril-Junio, 2021, a599

DOI: https://doi.org/10.3989/arbor.2021.800001