Artículos sobre ciencia y tecnología de Mauricio-José Schwarz publicados originalmente en El Correo y otros diarios del Grupo Vocento

agosto 27, 2014

La cambiante temperatura de la Tierra

La temperatura en un lugar determinado de nuestro planeta, o en todo él, depende de una enorme diversidad de factores, e incluso podría ser que aún no los conozcamos todos.

Mapa de temperaturas medias anuales entre 1961 y 1990 en
todo el mundo. (Imagen GFDL de Robert A. Rhode,
via Wikimedia Commons) 
El tiempo es el gran iniciador de conversaciones. Quejarse de él permite iniciar una relación con un desconocido en el ascensor, en el bar, en el taxi, en la disco...

El tiempo nos preocupa porque nuestra vida depende de él. Nuestras cosechas pueden perderse si hay variaciones inesperadas e incluso nosotros mismos sólo podemos sobrevivir en un rango de temperaturas muy estrecho, y al estar fuera de él requerimos protección o morimos. Ello explica también por qué somos especialmente sensibles a los cambios de temperatura: es una alarma de peligro de vida o muerte. De hecho ni siquiera habríamos podido sobrevivir con las temperaturas que dominaron la mayor parte de la larga historia de nuestro planeta.

El factor que nos parece más determinante para la temperatura en cualquier lugar de nuestro planeta es la luz del sol: mientras más perpendicular es respecto de un punto determinado, más energía le aporta y más caluroso será el tiempo, como ocurre en verano y, a la inversa, mientras mayor es el ángulo al que la luz solar entra en la atmósfera y llega a la tierra, menos energía recibe ese punto y su temperatura baja.

La irradiación solar es en realidad sólo uno de muchos factores que se interrelacionan en el complejo sistema que es nuestro planeta. La composición de nuestra atmósfera, así como su presión, por poner un ejemplo, es también un elemento clave, ya que determina cuánta energía es capturada por el aire a nuestro alrededor, cuánto se refleja y cuánto calor se puede dispersar.
La historia de nuestro planeta comienza como una enorme masa de lava ardiente que se formó de polvo estelar hace unos 4.500 millones de años y pasó los siguientes 700 millones enfriándose y formando una corteza y una atmósfera. Hace 2.500 millones de años, los primeros seres vivos, las cianobacterias, empezaron a emitir oxígeno a la atmósfera como subproducto de su metabolismo... un elemento que antes estaba sólo presente en forma de compuestos diversos.

El oxígeno ayudó a reducir la temperatura de nuestro planeta hasta que, hace unos 500 millones de años, alcanzó una temperatura media de unos 22 grados centígrados. Esto, que parece cómodo, es tremendamente cálido, una temperatura 8 grados superior a la que los geólogos y climatólogos suelen usar como punto de referencia: el promedio de temperaturas en todo el planeta entre 1961 y 1990, alrededor de 14 oC. Esta media, claro, incluye desde los extremos por encima de los 40 grados en lugares como Etiopía hasta los que están por debajo de los -46 grados centígrados en los asentamientos más al norte de Rusia o Canadá.

Estas temperaturas, que conocemos sólo mediante mediciones indirectas y cálculos razonablemente fiables pero no absolutamente certeros, aumentaron hace entre 250 y 55 millones de años hasta un máximo de 6 grados por encima del punto de referencia. Este aumento se vio interrumpido por un súbito enfriamiento que coincidió con la extinción de los dinosaurios hace 66 millones de años.

A partir de ese momento, las temperaturas disminuyeron hasta llegar a una “era de hielo” que comenzó hace 35 millones de años, hasta que hace unos 3 millones de años alcanzaron un valor cercano al de la media de 14 oC y la tendencia continuó durante los siguientes dos y medio millones de años.

De las glaciaciones al calentamiento global

En el último tercio de su historia, la Tierra ha pasado por varios períodos glaciales, en los cuales las temperaturas de los polos son muy bajas, y tienen una gran diferencia respecto de las que se experimentan en las zonas ecuatoriales. Grandes glaciares avanzan desde los polos cubriendo enormes extensiones de tierra y mar.

Este fenómeno ha ocurrido aproximadamente cada 200 millones de años, y cada una de las eras glaciales o eras del hielo ha tenido una duración de millones de años. Dado que técnicamente una era de hielo es cualquiera donde haya glaciares en los polos, estamos en la más reciente de ellas. Pero dentro de ella hay glaciaciones y períodos más cálidos regidos, hasta donde tenemos información, aunque hay ciertas discrepancias, por los ciclos que descubrió el geofísico serbio Milutin Milankovitch y que relacionan las variaciones de la temperatura con la posición de la Tierra: la precesión de su órbita y la excentricidad e inclinación de su eje. La más reciente era glacial ocurrió hace entre 110.000 y 12.000 años, es decir, la experimentaron y vivieron los seres humanos modernos. A lo largo de ella, hubo distintos períodos de avance y retroceso de los glaciares en distintos puntos del planeta

La temperatura del planeta sólo empezó a registrarse de modo preciso y directo a partir de 1850, gracias a termómetros precisos y fiables, y a la aparición de oficinas meteorológicas nacionales por todo el mundo, usando como modelo la británica, establecida en 1854.

Gracias a este registro, además de los estudios indirectos como el análisis de la atmósfera del pasado conservada en glaciares muy antiguos, y que se pueden estudiar tomando muestras profundas del hielo, hemos podido determinar que uno de los factores determinantes de la temperatura es la concentración de bióxico de carbono (CO2) en la atmósfera. Mientras más CO2 hay, mayor es la temperatura.

Ésta es una de las bases más sólidas para que la mayoría de los especialistas concluyan que el aumento de un grado centígrado en la temperatura media del planeta registrado desde 1900 se debe en gran medida a la emisión de CO2 producto de actividades humanas, principalmente la quema de combustibles fósiles.

El futuro de la temperatura de nuestro planeta es, sin embargo, difícil de prever aún si los seres humanos controlamos nuestra emisión de gases como el bióxido de carbono a la atmósfera. Nada garantiza que consigamos tener una temperatura ideal para el futuro, porque nuestro planeta es un sistema dinámico, siempre cambiante, en el que juegan muchos elementos conocidos y otros que aún no hemos podido identificar.

Lo único seguro es que seguiremos teniendo la oportunidad de hablar del tiempo y quejarnos de él para conocer nuevas personas.

El tiempo y el clima

Solemos escuchar que el calentamiento global se ve confirmado o denegado por una ola desusada de frío o de calor. Pero el tiempo, que es nuestra experiencia inmediata, es sólo lo que pasa en la atmósfera en un momento dado donde estamos, nada más. El clima es la media de todos los aspectos en todo el mundo y durante mucho tiempo. Por eso, la temperatura media del planeta puede aumentar medio grado en un año aunque en nuestra ciudad hayamos tenido más frío que nunca. Ese frío es sólo nuestra aportación a la media.

agosto 24, 2014

El ébola y otras amenazas latentes

Hay virus que apenas empezamos a conocer y cuyos efectos cuando infectan seres humanos parecen a veces producto de la imaginación de un escritor de terror.

Fotografía comunitaria de la aldea de Yambuku, Zaire, en
1976, cuando los equipos internacionales llegaron a combatir
el primer brote de ébola registrado. (Foto D.P. CDC, vía
Wikimedia Commons)
El 1º de septiembre de 1976, un hombre se presentó en el hospital de la misión de Yambuku, una pequeña aldea de la República Democrática del Congo situada junto al río Ébola. Los síntomas que presentaba sugerían que padecía malaria, una enfermedad común en el país centroafricano, con más de 100 mil casos cada año.

El personal del hospital, encabezado por monjas belgas, le puso una inyección de cloroquina, tratamiento habitual en estos casos. La fiebre cedió sólo para volver acompañada de fiebre y sangrado gastrointestinal, y el hombre murió el 8 de septiembre. Seguirían semanas de terror en Yambuku con una epidemia desconocida para la medicina.

Debido a las limitaciones económicas del hospital, relata un informe de la OMS, se daban a las enfermeras cada día cinco jeringuillas y cinco agujas que ni siquiera se podían esterilizar entre pacientes, sino que simplemente se enjuagaban después de un paciente para inyectar a otro. Varias personas que recibieron inyecciones desarrollaron síntomas similares en los días siguientes... y también fallecieron.

La enfermedad era un misterio. Sus primeros síntomas eran fiebre, debilidad extrema, dolores musculares, de cabeza y de garganta. Después se presentaban insuficiencias de los riñones y del corazón y, en algunos casos, sangrado interno y externo

Cuatro semanas después, el hospital cerró. Además de la muerte de numerosos pacientes, 11 de los 17 miembros del personal del hospital también habían fallecido de la misteriosa enfermedad. El 3 de octubre, el Ministerio de Salud de la República Democrática del Congo puso en cuarentena toda la zona de Bumba alrededor del hospital. Al detenerse las inyecciones, que habían sido la principal fuente de transmisión de la enfermedad, y aislando a las víctimas en los pueblos cercanos, la epidemia terminó el 24 de octubre. En menos de dos meses, 318 personas habían sido infectadas y sólo 38 habían sobrevivido, una alarmante tasa de muerte del 88% de los pacientes.

Al mismo tiempo, en Nzra, Sudán, otra epidemia similar venía desarrollándose más lentamente desde el 27 de junio, cuando un trabajador de una fábrica de ropa enfermó y murió nueve días después. A partir de entonces, y hasta noviembre, en la zona hubo 284 casos de la enfermedad, de los que fallecieron 156.

Los virus emergentes

Poco después se identificó a los responsables de la enfermedad, dos virus estrechamente emparentados a los que se les dio el nombre de “ebolavirus” virus del ébola, por el río que corre junto a Yambuku. El del Congo se llamó “ebolavirus Zaire” (Zaire era el nombre que entonces tenía la RDC) y el otro “ebolavirus Sudán”, o EBZ y EBS. Se trata de organismos pertenecientes a la familia “Filoviridae”, que significa “virus similares a hebras de hilo”.

El virus del ébola está estrechamente emparentado con el virus de Marburgo, que también es capaz de ocasionar estas enfermedades de fiebre hemorrágica, y que se identificó en 1967 por epidemias que se desarrollaron en Marburgo y Frankfurt, Alemania y en Belgrado, en la antigua Yugoslavia, que partieron de monos infectados que se habían importado de Uganda. 31 personas enfermaron y 7 de ellas murieron.

El depósito natural de estos virus son diversos animales, principalmente murciélagos, de los que puede pasar a los seres humanos. Entonces, la infección se extiende por contacto con los fluidos corporales de las personas infectadas: sangre, saliva, semen, etc.

Otra familia, los arenavirus, son responsables también de afecciones similares de fiebre hemorrágica, más comunes y menos mortales, como el virus de Lassa y el recientemente identificado virus de Lujo, además del LCMV, que causa meningitis. Estos tres virus infectan a roedores, de los que pasan al ser humano.

Y hay muchos otros virus poco frecuentes que pueden ocasionar fiebres hemorrágicas y afecciones igual de aterradoras con altas tasas de víctimas. Según los Centers for Disease Control, (Centros para el Control de Enfermedades, CDC) del gobierno estadounidense, el número de virus causantes de enfermedades está en aumento y esperan que la tendencia continúe conforme se describen nuevos virus procedentes principalmente de África, Asia y el continente americano.

Un problema adicional de estas enfermedades, inquietantes si bien poco frecuentes en general, es que los virus no se comportan siempre del mismo modo. Aparecen de modo impredecible en zonas nuevas, en muchas ocasiones como resultado del incremento de movilidad humana. Como ejemplos están los brotes del virus de fiebre hemorrágica de Crimea y el Congo, transmitido por garrapatas, en Oriente Medio, o la aparición del ebolavirus Reston, una mutación del virus del ébola que no se contagia a humanos, en monos usados para la investigación en Texas.

El que la descripción de estos virus sea reciente no debe confundirse con que se trate de enfermedades que no existían antes. En muchos casos son afecciones de las que hay vagos registros históricos, pero que sólo ahora han sido estudiadas científicamente.

Muchas de estas infecciones de las que ahora estamos muy conscientes son “zoonóticas”, es decir, que han pasado de distintos animales al ser humano. Según explica la Organización Mundial de la Salud, la aparición de estas infecciones zoonóticas pueden tener muchas causas: cambios en el medio ambiente, cambios en las poblaciones humanas y animales, cambios en las prácticas agrícolas y factores como los hábitos alimenticios y las creencias religiosas.

Lo más aterrador de éstas y otras infecciones virales es sin duda que no existen tratamientos contra ellas. La lucha contra los virus no tiene un arma como los antibióticos utilizados para infecciones bacterianas y su estudio se complica cuando son enormemente contagiosos y mortales. Es apenas en 2014 cuando hay noticias de los primeros medicamentos antivirales que han demostrado tener efectividad contra el ébola y que podrían ser el punto de partida para la esperanza de enfrentar también otras infecciones temibles.

Los niveles de la OMS

La Organización Mundial de la Salud tiene 4 grupos de riesgo para clasificar agentes infecciosos. 1: microorganismos que raramente o nunca pueden enfermar al ser humano. 2: los que pueden causar enfermedades y son poco contagiosos. 3: patógenos que pueden causar enfermedades graves y tampoco se contagian fácilmente. 4: agentes virales que causan enfermedades graves, son altamente contagiosos y para ellos, a diferencia de los de los grupos 2 y 3, no hay apenas medidas preventivas ni tratamientos efectivos. Las familias de virus causantes de fiebres hemorrágicas se clasifican en el grupo 4.

agosto 23, 2014

Caroline Herschel y sus cometas

La mujer que se puede considerar la primera científica profesional podía haber pasado sus días como una simple sirvienta en Hanover.

Caroline Herschel con su cometa.
(Imagen D.P. vía Wikimedia Commons) 
El destino de la mujer alemana en el siglo XVIII (y, para el caso, en prácticamente todo el mundo) era el matrimonio, con apenas el atenuante de que, a diferencia de lo ocurrido en el siglo anterior, podía opinar acerca de su futuro marido y no era siempre objeto de matrimonios convenidos por sus padres sin más.

Las mujeres empezaban a tener la posibilidad de ganarse la vida no sólo como criadas o prostitutas. El arte, la literatura, la costura, la enfermería y la industria textil eran espacios donde podían gozar de cierta independencia. Y las convulsiones de la ilustración que marcaría la segunda mitad del siglo traerían cambios irreversibles.

Caroline Lucrecia Herschel, nacida al mediar el siglo, el 16 de marzo de 1750 en Hanover, no tenía perspectivas demasiado halagüeñas. Como parte de la clase trabajadora, hija de un jardinero y músico y su tradicionalista mujer, había sufrido una infancia de enfermedades. La viruela le había dejado cicatrices en las mejillas y una leve deformación en un ojo, y también había padecido de tifus a los 10 años, por lo que su estatura nunca superó 1,30 metros. Sus posibilidades de casarse eran, pues, escasas. Su suerte tomó primero la forma de su padre, empeñado en darle a sus hijos una educación amplia. Eran cuatro varones y seis mujeres, y la educación de estas últimas enfrentó la oposición de su madre, tradicionalista y adusta, y que en el caso de Caroline, consideró más práctico convertirla en su criada, mientras Isaac, el padre, la educaba casi a escondidas.

El destino que parecía esperarle cambió cuando su hermano William decidió llevarla consigo a Bath, Inglaterra, donde tenía una buena posición como organista y director de orquesta. La llevó, sí, como sirvienta, pero además le enseñó inglés, matemáticas y música. Caroline pronto se reveló como una soprano de gran calidad que realizó un buen número de presentaciones ante el público, con su hermano como director de orquesta.

William Herschel era mucho más que músico, siguiendo los variados intereses de su padre que había experimentado una gran fascinación por el cielo. Cada vez fue interesándose más en la astronomía y Caroline empezó el camino de la ciencia con él, como su asistente, puliendo los espejos con los que su hermano construiría su primer telescopio. William descubrió el planeta Urano en 1871 y pronto fue nombrado caballero del reino y astrónomo real por el rey Jorge III.

Dedicado totalmente a la astronomía, William empezó una serie de observaciones de todo el cielo a través de su telescopio, que registraba cuidadosamente Caroline para después llevar a cabo los cálculos matemáticos que convertían las observaciones en datos precisos. Esas observaciones dieron como fruto el descubrimiento de más de 2.500 nebulosas (que hoy sabemos que son otras galaxias) y grupos de estrellas.

Caroline también empezó a hacer sus propias observaciones astronómicas con un telescopio que le regaló su hermano y el 26 de febrero de 1783 hizo su primer descubrimiento astronómico: un grupo de estrellas que hoy se conoce como NGC 2360. A ese acontecimiento seguiría el descubrimiento de 14 nuevas nebulosas.

El cometa de la primera dama

Sólo tres años después, ya como astrónoma por derecho propio identificó un objeto que se movía lentamente por el cielo. Era el 1º de agosto de 1786 y Caroline informó a otros astrónomos para que observaran el objeto que ella había hallado, un cometa... el primero descubierto por una mujer, denominado C/1786 P1 o, más poéticamente, “el cometa de la primera dama”. Poco después también descubriría otra nebulosa, NGC 205, galaxia compañera de nuestra más cercana vecina cósmica, la galaxia de Andrómeda.

Sus logros no pasaron desapercibidos y al año siguiente, 1787, el rey Jorge III empleó formalmente a Caroline como asistente de su hermano, un hecho que la convirtió en la primera mujer que recibió un pago por prestar servicios de carácter científico. Su asignación anual, sin embargo, era de 50 libras, la cuarta parte de las 200 que recibía su hermano.

Dependiente de William pese a todo, Caroline encontró su libertad científica finalmente cuando su hermano se casó en 1788 y su esposa se hizo cargo de las obligaciones de la casa, permitiéndole a la astrónoma dedicar más tiempo a sus observaciones y cálculos. En los siguientes años, Caroline Herschel descubriría otros siete cometas, el último en 1797. No sería sino hasta 1980 cuando otra mujer lograría romper su récord de descubrimientos: Carolyn Shoemaker, que ha descubierto la impresionante cantidad de 32 cometas, además de unos 800 asteroides, más que ningún otro ser humano, hombre o mujer.

Entre 1786 y 1797 se ocupó de hacer un nuevo catálogo de estrellas revisando, corrigiendo y adicionando con sus observaciones y las de su hermano, el que había desarrollado John Flamsteed, revisando las posiciones de las estrellas conocidas y agregando la de otros 650 astros. El catálogo sería publicado por la Royal Society en 1798.

Además de su trabajo personal, Caroline Herschel jugó un papel fundamental en la educación de su sobrino John, el hijo de William Herschel. Impulsó su curiosidad, influyó para que estudiara en Cambridge y trabajó con él al final de su vida como asociada en investigación.

Al morir su hermano en 1822. Caroline volvió a Hanover a vivir con su hermano menor y continuar su trabajo en el catálogo de todos los hallazgos que habían realizado ella y William, la abrumadora cantidad de 2500 nebulosas, que finalmente envió en 1828 a la Royal Astronomical Society. Esta sociedad científica, que había tenido una relación estrecha con Caroline durante años, tomó entonces la decisión sin precedentes de concederle su medalla de oro y hacerla miembro honorario de la organización. En 1838 también fue elegida miembro de la Real Academia Irlandesa y en 1846 el entonces rey de Prusia, Federico Guillermo IV, le otorgó la Medalla de Oro de la Ciencia.

Caroline Herschel murió el 9 de enero de 1848, poco antes de cumplir 98 años. Su epitafio, escrito por ella misma, dice “Los ojos de ella quien es glorificada aquí abajo se dirigieron a los cielos pletóricos de estrellas”. Y al dirigirlos a las alturas se convirtió en la científica más importante desde Hipatia de Alejandría, abriendo el camino a muchas otras astrónomas, astrofísicas y cosmólogas.

La fama y el baile

En los últimos años de su vida, Caroline Herschel fue una celebridad cuya compañía buscaban científicos y personajes de la élite europea, y disfrutaba la fama. Su sobrino, John, recordaba que a los 83 años recorría alegremente con él la ciudad y, por las noches, cantaba rimas antiguas y bailaba, una mujer feliz.

junio 21, 2014

Pensar que el otro piensa

Para prosperar como especie, es necesario que podamos comprender lo que los demás piensan y sienten, saber que son como nosotros y formar con ellos una comunidad.

"El pensador", bronce de Auguste Rodin.
(Foto GDL de Nicolás Pérez, vía Wikimedia Commons)
Uno de los más grandes misterios del universo se encuentra en nosotros mismos, en el propio órgano que nos permite saber que existen el universo y los misterios, y buscar resolverlos: nuestro cerebro. Con él percibimos, procesamos, sentimos y actuamos, pero estamos lejos de comprenderlo en su colosal complejidad. Unos cien mil millones de neuronas, conectadas cada una con otras miles, en billones de conexiones. Neuronas que a su vez viven inmersas en un tejido de células estructurales diez veces más numerosas y que tampoco hemos comprendido aún.

Además del estudio de las conexiones y las zonas funcionales de nuestro encéfalo, podemos estudiarlo a través de nuestras emociones, sensaciones, memoria, idioma, cálculo, razonamiento, resolución de problemas, toma de decisiones y otras funciones. Lo que llamamos mente, palabra que apenas está vagamente definida.

Podemos saber con razonable certeza que, efectivamente, la mente es producto del funcionamiento del encéfalo, de la transmisión de impulsos entre las conexiones de nuestras neuronas. Cuando por un accidente, lesión o enfermedad se pierde el uso de ciertas zonas del encéfalo, perdemos las capacidades relacionadas con esas zonas. Así hemos podido saber qué zonas se ocupan de la vista, del habla, de la audición, de ciertas emociones y de ciertos procesos de razonamiento.

Conocemos esos procesos porque los convertimos en expresiones observables, en comportamientos, palabras, acciones o expresiones que otras personas pueden medir. Pero si no los expresáramos, como ocurre en ocasiones, voluntariamente o forzados, ocurren sólo en lo que llamamos nuestra vida interior, sabemos que el sentimiento de alegría está allí aunque reprimamos la risa; sabemos que el deseo de comer está allí aunque no extendamos el brazo para llevarnos un trozo de comida a la boca; entendemos lo que nos dicen aunque no respondamos.

El problema de esa vida interior es que cada uno de nosotros sabe que la tiene, pero no existe un modo objetivo, medible, físico y certero para saber que otras personas a nuestro alrededor sienten, perciben, piensan, recuerdan o deciden del mismo modo que nosotros.

Pese a ello, nuestra vida en sociedad depende precisamente de que todos nosotros tenemos la “teoría” (en sentido informal, no científico) de que los demás son como nosotros, que su mente, su vida interior son semejantes a las nuestras, que cuando lloran sienten una tristeza parecida a la que sentimos nosotros cuando lloramos, y que cuando vemos un paisaje estamos percibiendo lo mismo.

A esto se le llama “teoría de la mente”, no es una teoría que explique la mente, sino la teoría que tenemos nosotros de que la mente de los otros es como la nuestra. Esto también explica nuestra sorpresa y, a veces, rechazo, cuando vemos que otros sienten o piensan de modo muy distinto al nuestro.

Rizando el rizo, surge la pregunta de si todos tenemos una teoría de la mente. ¿A qué edad la desarrollamos?

Dos psicólogos diseñaron un experimento a principios de la década de 1980 para determinarlo, conocido como la tarea de la “falsa creencia”. Se cuenta o escenifica una historia en la cual un personaje llamado Maxi guarda una barra de chocolate en un cajón y se va de paseo. Mientras está fuera de la casa, su mamá toma un trozo de chocolate para cocinar y guarda la barra en un armario. Maxi vuelve a casa. La pregunta es: “¿Dónde va a buscar el chocolate Maxi?”

Los niños menores de 3 años suelen responder que Maxi va a buscar el chocolate en el armario, suponiendo que Maxi sabe lo mismo que ellos saben. No pueden imaginar que otras personas tengan un conocimiento distinto del de ellos. Pero entre los 3 y los 4 años, los niños desarrollan la capacidad de atribuirle a Maxi un estado mental acorde con la experiencia de Maxi, una falsa creencia. Es decir, los niños “se ponen en los zapatos de Maxi” y piensan según la experiencia de Maxi. Saben que buscará el chocolate en el cajón porque allí es donde cree que está. Le han “leído la mente” a Maxi, de cierto modo.

A partir de ese momento, los niños pueden ver más allá de sí mismos para vivir y comprender los deseos, necesidades y estados mentales y emocionales de los demás. Es psicología práctica para leer la mente de otros. No, ciertamente, como pretenden hacerlo los mentalistas o los videntes que engañan mediante técnicas como la lectura en frío, sino de un modo más directo. Si sabemos que alguien ha ganado un premio podemos “saber lo que piensa y siente”, una gran alegría. Ver la actitud de otras personas puede bastarnos para suponer que están tristes, y evocar la pregunta “¿qué te pasa?”... y además permitirnos saber que mienten cuando dicen “nada”.

Es cuando menos plausible pensar que una habilidad tan singular como la teoría de la mente es producto, como otros comportamientos, sensaciones y formas de pensar, producto de nuestra evolución como especie. Es una capacidad que ofrece claras ventajas para los individuos en una sociedad como la humana, que depende tan estrechamente de la cooperación y el altruismo, dos aspectos que exigen que los miembros de la comunidad tengan esa teoría.

No sabemos cómo evolucionó esta capacidad, pero hay hipótesis como la de la “inteligencia maquiavélica”, según la cual además de sus ventajas sociales favoreciendo la cooperación, la teoría de la mente nos permite también hacer manipulaciones sociales, mentir y engañar. De hecho, el concepto de “teoría de la mente” surgió hacia 1978 de estudios sobre la capacidad de primates como los chimpancés de comprender las motivaciones de otros miembros de su especie.

Los primeros estudios lo ponían en duda, pero investigaciones posteriores han determinado que otros animales parecen tener una teoría de la mente, entre ellos los chimpancés y orangutanes, los elefantes, cetáceos como los delfines y algunas aves como los córvidos (la familia de los cuervos). La evidencia no es, sin embargo, concluyente.

Ceguera a la mente

Algunas personas no pueden asumir la perspectiva de otros, no tienen una teoría de la mente o la tienen incompleta o defectuosa. Se ha propuesto que ésa es una de las características del autismo y, por tanto, una forma de diagnosticarlo, pues los autistas no pueden determinar fácilmente las intenciones de otras personas y tienen problemas en sus interacciones sociales. Quienes padecen esquizofrenia o están bajo la influencia de sustancias que alteran la química cerebral, como las drogas, son también ciegos a la mente de los demás. Y, por supuesto, los psicópatas son incapaces de asumir que el dolor que sufren otros es igual al dolor que ellos mismos pueden llegar a sufrir.

junio 20, 2014

La Luna, su origen y su futuro

Es la presencia nocturna más llamativa, que ha inspirado por igual a filósofos, artistas y científicos. Pero, estando tan cerca, aún no hemos podido resolver el acertijo de su origen.

La Luna distorsionada por una hoguera
de la noche de San Juan.
(Foto © Mauricio-José Schwarz)
Al ver la luna llena en la noche resulta todavía difícil apreciar, aunque lo sepamos, que estamos viendo un cuerpo celeste sólido, esencialmente una gran roca semiesférica, suspendida en el espacio, girando alrededor de nuestro planeta y debe su singular color plateado y sus fases a la luz que refleja del sol.

Incluso más que el Sol, la Luna ha sido además el gran puente entre el conocimiento y el arte, entre la astronomía y los poemas y canciones que desde los inicios de la cultura el hombre ha dedicado a ese peculiar cuerpo que le permitió, antes de que dominara el fuego y otras fuentes de iluminación, moverse y actuar durante al menos algunas noches en cada ciclo lunar.

Hoy sabemos mucho acerca de la Luna, su composición, su movimiento, su posición... A lo largo de 6 visitas que sumaron un total de más de 330 horas en la superficie lunar, 12 astronautas estadounidenses del programa Apolo, además de diversas sondas robóticas tanto estadounidenses como soviéticas recogieron muestras de distintas zonas del satélite, lo fotografiaron, lo midieron e incluso dejaron en su superficie reflectores, el llamado experimento LLR (siglas en inglés de Medición Lunar por Láser) que hasta hoy utilizan varios laboratorios para determinar la distancia exacta a la que se encuentra nuestro satélite lanzando desde la Tierra un láser, recibiendo su reflejo y calculando la distancia a partir del tiempo que pasa entre que la luz sale hasta que vuelve, una media de 1,282 segundos.

Resulta extraño pensar, sin embargo, que hubo una época, una larga época de la historia de nuestro planeta, en que la luna simplemente no estuvo allí.

Y mucho más extraño resulta pensar que, en un futuro, la luna dejará de estar iluminando la noche.

La órbita de la Luna, que nos parece constante y uniforme a lo largo de toda la historia, es sin embargo tremendamente dinámica y cambiante.

A lo largo de miles de millones de años, las fuerzas de marea debidas a la atracción gravitacional mutua entre la Luna y la Tierra han provocado que se ralentice la rotación de la Luna hasta que su período de rotación es igual a órbita alrededor de nuestro planeta, de modo que nosotros sólo podemos ver un lado de la Luna, y para conocer el otro hemos tenido que lanzar observatorios y sondas robóticas. La Luna también afecta la rotación de la Tierra, ralentizándola. Hace 900 millones de años el día duraba sólo 18 horas y el año tenía 468 de ellos. Durante la época de los dinosaurios, el año contaba con 398 dias de 22 horas.

El propio experimento LLR nos ha permitido determinar, a través de una serie de mediciones realizadas desde 1969 hasta la fecha, que la Luna se está alejando paulatinamente nuestro planeta... alrededor de 3,8 cm cada año. Lo cual también nos dice que en el pasado la Luna estuvo mucho más cerca que ahora, ofreciendo un espectáculo aún más asombroso que, por desgracia, no había nadie que disfrutara.

Esto presenta un problema adicional. Si hacemos el cálculo inverso, y suponemos que la Luna estaba 3,8 cm más cerca cada año en el pasado, la luna no podría tener más de 1500 millones de años de antigüedad. Sin embargo, calculando la posibilidad de que la órbita de la luna hubiera cambiado al paso de los años, se ha calculado que su antigüedad es de aproximadamente 4 mil millones de años... 500 millones de años más joven que el planeta, cuya edad se calcula en 4.540 millones de años.

¿De dónde vino la Luna y a dónde va?

Fue el nieto de Charles Darwin, George Howard, quien propuso en 1878 la que sería la primera teoría del origen de la Luna. Imaginó que, en los años juveniles de la Tierra, el planeta giraba tan rápido que se le desprendió un enorme fragmento, que sería la Luna. Esta teoría, recibida con entusiasmo, se aderezó pronto con la idea de que la cuenca del océano Pacífico era el lugar del que se había desprendido la Luna.

La seductora teoría se mantuvo como explicación plausible hasta principios del siglo XX. En 1909, el astrónomo Thomas Jefferson Jackson propuso que la luna era un cuerpo que vagaba por el espacio y había sido atrapado por la gravedad de la tierra, quedando en órbita a su alrededor. Poco después, el astrónomo Eduard Roche propuso una tercera hipótesis: la tierra y la luna se habían formado independientemente al mismo tiempo, dos cuerpos unidos por la gravedad desde los inicios del sistema solar.

Sólo el conocimiento de la composición de la Luna y los detalles de su historia han permitido ir desechando estas hipótesis. La primera, por ejemplo, exigiría que la composición de la Luna y la Tierra fueran mucho más parecidas de lo que son según demuestran, sobre todo, el estudio de las muestras de suelo y rocas lunares traídos por los astronautas del programa Apolo y tres robots del programa Luna de la Unión Soviética.

La hipótesis que actualmente se considera más plausible se conoce como la del Gran Impacto. En resumen, propone que durante la formación de nuestro sistema solar, un planeta pequeño, más o menos del tamaño de Marte, chocó con la Tierra, lanzando al espacio una nube de materiales mezclados de ambos cuerpos que, eventualmente, se acumularon hasta formar nuestro satélite. Sin embargo, es una hipótesis con varios problemas y no está en modo alguno confirmada.

Hoy no sabemos todavía exactamente por qué tenemos ese espectáculo nocturno maravilloso.

Sabemos sin embargo algo más acerca de su futuro. De continuar las tendencias observadas actualmente, la Luna se alejará de nuestro planeta hasta que su rotación a su alrededor alcance los 47 días. Para entonces, ambos cuerpos habrían quedado enlazados gravitacionalmente, dando los dos la misma cara hacia el otro, de modo que el día en la Tierra duraría también 47 días. Es decir, sólo la mitad de la Tierra miraría hacia la Luna, y la mitad de nuestro planeta se quedaría para siempre sin Luna.

Este sería el escenario dentro de 50 mil millones de años. Pero es sólo una especulación, pues muchísimo antes, dentro de aproximadamente 5 mil millones de años, el desarrollo del Sol lo convertirá en una estrella gigante roja que previsiblemente engullirá a ambos cuerpos.

Mucho antes de entonces, esperamos, habremos podido resolver el misterio del origen de nuestra Luna y, quizá, tener en ella las bases habitadas que ha soñado la ciencia ficción.

Datos vitales de la Luna

Diámetro: 3.475 kilómetros, aproximadamente el 27% del de la Tierra. Distancia de nuestro planeta: un promedio de 384.400 km. Gravedad: 17% de la de la Tierra. Período orbital: 29,5 días para dar una vuelta alrededor de la Tierra. Duración del día: 708 horas. Temperatura: entre -233 y 123 ºC.

junio 18, 2014

Los zorros plateados de Belyaev

Uno de los más grandes y prolongados experimentos de la historia de la biología, que empezó en 1957 y sigue hoy, ha reproducido, aceleradamente, el proceso de domesticación que convirtió al lobo en perro.

Dmitri Belyaev con sus zorros domesticados.
Es difícil imaginarse que investigar ciencia pueda ponerle a uno en peligro de muerte. Más en el siglo XX. Pero así fue en la antigua Unión Soviética durante el reinado de terror de Trofim Lysenko, pseudocientífico defensor de una variedad del lamarckismo (la idea de que las experiencias de un organismo se transfieren genéticamente a su descendencia).

Lysenko empezó en 1927 a hacer promesas delirantes de duplicar o triplicar el rendimiento de los cultivos, con una “ciencia soviética” que superaba a la falsa “ciencia burguesa” de Mendel y Darwin. Era lo que quería escuchar Joseph Stalin, que lo puso al frente de la Academia de Ciencias Agrícolas en 1935. Durante los años siguientes, la fuerza política de Lysenko le permitiría expulsar, encarcelar y hasta matar a todos los biólogos que no aceptaran su pseudociencia. Detuvo así el avance de la genética en la URSS hasta que en 1964 lo denunció como pseudocientífico el físico Andrei Sakharov.

Entre las víctimas de Lysenko estaba el biólogo Dmitry Belyaev, despedido del Departamento de Cría de Animales para Peletería en 1948. Fue el año en que se prohibió la genética y se cambiaron los libros de texto para sustituirla por los delirios políticamente exitosos de Lysenko. El hermano de Belyaev, también genetista, fue arrestado y ejecutado de un disparo.

Pero Belyaev buscó la forma de seguir trabajando en su pasión: los mecanismos de la domesticación. El perro proviene del lobo. De hecho, genéticamente es un lobo. Y sin embargo, todo el comportamiento y desarrollo de un perro son distintos de los de un lobo. Todos los animales domesticados por el hombre, como mascotas, para trabajo o para su aprovechamiento, tiene esas notables diferencias que ya había observado Darwin.

La hipótesis de Belyaev era audaz: el perro no había surgido de la cuidadosa selección de distintas características por parte de los humanos que lo domesticaron, sino que se había seleccionado naturalmente con la sola característica de la mansedumbre. Todos los demás cambios observados en el animal serían consecuencia de ese sencillo principio.

Para probarlo, tenía que domesticar animales. Pero no mediante la enseñanza o el condicionamiento, sino seleccionándolos, replicando de modo acelerado el proceso. Decidió utilizar zorros plateados, un animal con el que estaba familiarizado. Seleccionó como base de su experimento a 130 zorros especialmente tranquilos en granjas de pieles donde se les había criado durante medio siglo.

Pero un experimento genético en ese momento implicaba jugarse la libertad, el empleo e incluso la vida. El estudio de la fisiología de los zorros plateados, por el gran valor económico que les dan sus pieles, fue el pretexto encubridor del experimento en domesticación

Desde que los zorros tenían un mes de edad hasta su madurez sexual más o menos a los ocho meses, se valoraban sus reacciones ante un experimentador con unos pocos criterios objetivos: ¿se dejaban tocar si se les ofrecía comida o trataban de morder al experimentador?, ¿tendían a pasar su tiempo en compañía de otros zorros o de humanos? No se les adiestraba ni pasaban demasiado tiempo con los experimentadores para evitar que los cambios observados fueran producto de la experiencia y no de la genética. Los que exhibían menos agresión y miedo hacia los seres humanos se cruzaban entre sí, menos del 20% de la población. Como grupo de comparación o control, Belyaev crió separadamente a los zorros más temerosos y agresivos de cada generación.

Belyaev llevó a cabo su trabajo en relativo secreto desde 1957 hasta 1959, cuando a la muerte de Stalin empezaron a cambiar los vientos soviéticos y se le nombró director del Instituto de Citología y Genética de la Academia Rusa de Ciencias. Allí continuó su experimento, que empezó a mostrar resultados a las pocas generaciones. Cuando habían pasado 40 generaciones, los cambios eran notables.

En cuanto a comportamiento, los zorros preferían estar con los humanos, gemían para llamar la atención, olían y lamían a sus cuidadores y movían la cola cuando estaban contentos o emocionados... todas ellas características comunes en los perros. En cuanto a su forma, empezaron a tener orejas caídas, cola enroscada, temporadas de reproducción más prolongadas y cambios en la forma del cráneo, las mandíbulas y los dientes. Y su color se hizo más claro que el de sus ancestros no domesticados. Estos cambios también tenían una contraparte fisiológica: los zorros de Belyaev tenían niveles reducidos de adrenalina, la hormona que controla el miedo y se produce como respuesta a la tensión.

El siguiente paso sería determinar cuáles son las diferencias genéticas de estos zorros respecto de los más agresivos, cuáles genes están implicados en el proceso de domesticación.

Y si se podía hacer esto con zorros, resultaba plausible pensar que los perros se habían domesticado también por selección natural, no humana: los menos temerosos hallaban más fácil acercarse a los grupos humanos que podían darles las sobras de su comida, y al paso de un tiempo indeterminado, se habrían integrado a la sociedad como mascotas y animales de trabajo (principalmente de caza).

Y se pudo hacer. Belyaev continuó trabajando hasta su muerte en 1985, pero el experimento continúa, hoy bajo la dirección de Lyudmilla Trut. Los zorros domesticados continúan siendo objeto de estudios no sólo de su instituto, sino de biólogos evolutivos, genetistas y fisiólogos de todo el mundo que visitan a la manada de un centenar de zorros. Belyaev consideraba que el experimento habría terminado cuando los zorros pudieran ser adiestrados como los perros, y su mapa genético nos pudiera decir cuáles genes están implicados (por cambiar ellos o su expresión) en el fenómeno de la domesticación. Y se han emprendido otros estudios como uno que se está realizando en Dinamarca criando minks americanos para domesticarlos.

El experimento de Belyaev aún tiene mucho por ofrecer en cuanto al conocimiento de la genética, la evolución y el comportamiento. Un experimento resultado de la valentía de la búsqueda del conocimiento ante los enemigos del pensamiento.

La neotenia

Muchas características de los zorros de Belyaev y de los perros son aspectos juveniles que se prolongan hasta la edad adulta. Así, la selección de la mansedumbre provocó este proceso, conocido como “neotenia”. Los mamíferos, por ejemplo juegan cuando son cachorros y dejan de hacerlo al volverse adultos. Pero los perros, los zorros de Belyaev y nosotros mismos, jugamos toda la vida. Porque nosotros también somos como somos debido a la neotenia.

mayo 16, 2014

Jacob Bronowski, el inspirador de Cosmos

Escritor, poeta, matemático, apasionado de la ciencia y el humanismo, Jacob Bronowski fue lo más cercano a un hombre del renacimiento en el siglo XX.

Jacob Bronowski en el campo de exterminio de
Auschwitz, en su serie El ascenso del hombre.
(Imagen © BBC)
Quienes hoy disfrutan Cosmos, una odisea del espacio tiempo, presentada por el astrofísico Neil DeGrasse Tyson quizá saben que la serie nació en 1980 de la mano del también astrofísico Carl Sagan, con el nombre Cosmos, un viaje personal. Pero el principio está más atrás, en 1973, en los trece capítulos de El ascenso del hombre de Jacob Bronowski, poeta y científico.

Jacob Bronowski nació en 1908 en Lodz, hoy territorio de Polonia, vivió la Primera Guerra Mundial con sus padres en Alemania y se mudó definitivamente a Inglaterra en 1920.

Estudió el bachillerato en la Central Foundation School de Londres, y ya allí tuvo claro que no entendía ni aceptaba la separación entre “arte” y “ciencia”. En sus propias palabras “Crecí volviéndome indiferente a la distinción entre la literatura y la ciencia, que en mi adolescencia eran simplemente dos idiomas de la experiencia que aprendí juntos”.

Fue a estudiar matemáticas con una beca a Cambridge, al Jesus College, alma mater de personalidades como el poeta Samuel Taylor Coleridge o el Premio Nobel de Química Peter Mitchell. A lo largo de sus estudios logró ser alumno de primera clase por sus buenas notas en 1928. Ese mismo año fundó la revista literaria Experiment con un compañero de carrera. En 1930, se le reconoció como alumno destacado de primera clase en 1930, y permaneció en el colegio hasta recibir su doctorado en geometría en 1933. De allí pasó a un puesto de catedrático e investigador del University College Hull de la Universidad de Londres.

En sus propias palabras, Bronowski vivía en un momento de lo más estimulante. De una parte, le apasionaban los avances en la física cuántica, la división del átomo y el descubrimiento del neutrón. Pero también le entusiasmaba que “la literatura y la pintura se rehicieran debido al choque del surrealismo, y el cine (y después la radio) creció hasta convertirse en un arte”.

Habiendo pasado tiempo en Mallorca con amigos de los mundos de las matemáticas y la poesía, Bronowski fue uno de los muchos intelectuales que tomaron partido, en su caso desde la poesía, durante la guerra civil española, participando en el libro Poemas para España con el poema “La muerte de García Lorca”. De hecho, el primer libro de Bronowski, La defensa del poeta, es una serie de ensayos sobre algunos de los grandes poetas británicos.

Después de trabajar en el esfuerzo de guerra británico y escribir un nuevo libro sobre el poeta William Blake, Bronowski fue uno de los científicos ingleses que fue a Nagasaki en noviembre de 1945 para evaluar los daños de la bomba atómica. Como a muchos científicos de su época, la experiencia llevó a Bronowski a replantearse la ética de la ciencia y la necesidad de que ésta se disociara de las decisiones política. Pero, sobre todo, la necesidad de que la ciencia se acerque a la gente común.

Comenzaría entonces otra faceta de su producción literaria: El sentido común de la ciencia de 1951, donde defendía que el arte y la ciencia no son incompatibles y, de hecho, la humanidad no habría progresado si lo fueran. Le siguió El rostro de la violencia de 1954 y Ciencia y valores humanos de 1956 lo fueron convirtiendo en un comunicador de la ciencia, un divulgador y popularizador, con un dominio del idioma que le permitía explicar de modo extremadamente sencillo lo más complejo. Empezó entonces también a participar en radio y en televisión como un intelectual a nivel de calle.

En 1964 se mudó a California como Director de Biología del Instituto Salk, fundado y encabezado por el descubridor de la vacuna contra la polio, Jonas Salk. Esto le permitió a Bronowski trabajar en la herencia genética humana, lo que daría lugar al libro La identidad del hombre, después de otros volúmenes sobre poesía y ciencia. Este trabajo era consecuencia del uso que hizo de sus conocimientos estadísticos para analizar el cráneo del niño de Taung en 1950 y diferenciar sus dientes de los de otros primates, para ubicar a los australopitecos en la línea del origen del hombre.

El ascenso del hombre

En 1973, el naturalista, documentalista y por entonces interventor de la BBC, David Attenborough, decidió hacer una contraparte científica de la serie de 1969 Civilización, una visión personal de Kenneth Clark sobre arte y filosofía occidentales, y le propuso a Bronowski escribirla y presentarla. El resultado fue El ascenso del hombre, una visión personal de J. Bronowski, que recorrió por igual la evolución del hombre, la ciencia, el conocimiento y la ética del saber. El nombre elegido por Bronowski era un giro al título del segundo libro de Charles Darwin, El origen del hombre, en inglés The Descent of Man.

La producción de El ascenso del hombre fue enormemente ambiciosa. Los 13 capítulos se filmaron a lo largo de tres años en más de 20 países, con la idea de que Bronowski hablara de distintos acontecimientos históricos en el lugar mismo donde habían ocurrido. Así, viajó del lugar en Islandia donde se reunía el más antiguo parlamento democrático de Europa, el Althing, hasta el campo de exterminio de Auschwitz, desde el centro ceremonial maya de Copán a la Venecia de Galileo hasta el observatorio construido para Carl Friedrich Gauss en Gottingen. Y en cada lugar ofrecía profundos monólogos, totalmente improvisados, según sus productores.

La personalidad de Bronowski, su pasión, fueron esenciales para el éxito de la serie. Marcaron también el punto culminante de su carrera y de su vida: el 22 de agosto de 1974 murió en Nueva York víctima de un ataque cardiaco.

Su legado continuaría con un joven astrofísico que trabajaba en la NASA.

Entre el lanzamiento de las sondas marcianas Viking en 1975 y las sondas interplanetarias Voyager, Carl Sagan se dio el tiempo para plantearse una serie personal inspirada en el trabajo de Bronowski. Contrató a Adrian Malone, productor de El ascenso del hombre para empezar a diseñar y escribir la serie, y presentarla a posibles productores. Adrian Malone sería el productor ejecutivo de Cosmos, un viaje personal, la serie de ciencia más exitosa de la historia de la televisión del siglo XX. Sus 13 capítulos se transmitieron a fines de 1980.

Seguramente, Bronowski habría sonreído.

La ciencia de Bronowski

“La ciencia es una forma muy humana de conocimiento. Estamos siempre en el borde de lo conocido; siempre tanteamos hacia adelante en busca de lo que se espera. Todos los juicios en la ciencia estan en el borde del error, y es personal. La ciencia es un tributo a lo que sí podemos conocer pese a que somos falibles.” (Palabras de Bronowski en el campo de exterminio de Auschwitz)

mayo 13, 2014

Ni niño ni niña

La variabilidad cromosómica en la especie humana es mucho más asombrosa, compleja y desafiante de lo que no hace muchas décadas creíamos.

Cromosomas de una persona con síndrome de Turner, abajo
a la derecha está el cromosoma X y el espacio vacío del
cromosoma Y faltante. (Imagen CC-GFDL de The Cat,
vía Wikimedia Commons)
Los seres humanos solemos buscar fronteras precisas que no existen en la realidad. Quisiéramos saber dónde empieza una especie y empieza otra, pero nos encontramos una infinidad de gradaciones. Esperábamos que el electrón girara en una órbita precisa alrededor del núcleo del átomo, y lo que hay es una nube de probabilidad donde el electrón aparece y desaparece desafiando al sentido común. La atmósfera de la Tierra no termina en un punto para dar lugar al espacio interplanetario, sino que se va desvaneciendo.

En el terreno del sexo, tan delicado por el equipaje moral y emocional que nos acompaña, vamos aprendiendo a romper esquemas rígidos, por ejemplo con la aceptación creciente de la homosexualidad y la bisexualidad, siempre presentes aunque históricamente reprimidas culturalmente, así como de la posibilidad de que una persona tenga una identidad sexual distinta de la que dictan sus cromosomas.

Incluso en esos casos podríamos buscar consuelo pensando que, más allá de las preferencias, gustos o percepciones de uno mismo, se nace genéticamente niño o niña, o XY o XX.

Pero más o menos 1 de cada 400 niños que nacen en el mundo no son ni XY ni XX.

Los variables cromosomas

Las células germinales, óvulos y espermatozoides, se desarrollan a partir de células con la dotación genética completa de nuestra especie: 23 pares de cromosomas. Al desarrollarse, estas células se dividen en dos, cada una de ellas con sólo uno de cada par de cromosomas. Esos 23 cromosomas se unirán a los 23 de la otra célula germinal para dar lugar a una dotación genética totalmente nueva, recombinando los cromosomas del padre y de la madre.

Pero en el proceso de desarrollo de los óvulos o espermatozoides, puede haber errores al momento de esta división, y que en las células resultantes falte o sobre algún cromosoma, un trastorno que tiene el nombre de aneuploidía. Estos trastornos pueden ser monosomías, cuando sólo está presente uno de los cromosomas del par; trisomías, cuando hay tres cromosomas en lugar de dos, y tetrasomías o pentasomías que, como su nombre lo indica, cuando hay cuatro o cinco copias de los cromosomas.

Generalmente, cuando los cromosomas faltantes o sobrantes son de los primeros 22 pares, los que no intervienen en la determinación del sexo, el ser resultante no puede sobrevivir. Hay algunas trisomías con las que algunas personas pueden sobrevivir ocasionalmente, pero con notables trastornos. La más conocida es la trisomía 21, donde hay tres copias del cromosoma 21, y que provoca el Síndrome de Down. Un ser humano también puede sobrevivir con trisomía 18, que provoca el síndrome de Edwards con malformaciones en órganos como los riñones o el corazón, o trisomía 13, causante del síndrome de Patau que presenta diversas graves malformaciones en el encéfalo, la médula espinal y el desarrollo.

Cuando los cromosomas afectados son los del par 23, el que determina nuestro sexo biológico, los trastornos pueden ser más benignos. Puede haber personas con un sólo cromosoma X, que padecen diversos trastornos conocidos como el síndrome de Turner, pero no es posible vivir sólo con el cromosoma Y. El X lleva una gran cantidad de genes que resultan esenciales para la vida, mientras que el cromosoma Y solamente lleva algunas decenas de genes, uno de los cuales determina el sexo biológico.

Además, en cuanto a cromosomas excedentes, es posible tener todas las combinaciones de tres, cuatro o cinco cromosomas del par 23, siempre y cuando al menos uno de ellos sea X.

Es muy probable que usted conozca a algunas personas que tengan tres cromosomas del par 23: XXX, XYY o XXY. En el primer caso, se trata de mujeres que pueden tener algunas anormalidades del aprendizaje y suelen tener una estatura superior a la media. Las personas con trisomía XYY son hombres de aspecto normal, también con una estatura superior a la media, y que pueden tener problemas de aprendizaje. La trisomía XXY es un poco más seria y da lugar a hombres estériles, con bajos niveles de testosterona, algunos problemas de masa muscular y genitales muy pequeños, La gran mayoría de quienes tienen estas trisomías no son diagnosticados nunca, ya que su aspecto y conducta están dentro de la variación normal. Las tetrasomías y pentasomías, menos frecuentes, suelen dar como resultado mujeres con serias anormalidades físicas y mentales.

Se estima que 1 de cada 1000 niñas son XXX y 1 de cada 1000 niños son XYY.

Aún así hay variaciones adicionales, no tan poco comunes pero sí muy poco conocidas, en las que una misma persona puede tener en su cuerpo algunas células con distintas cargas genéticas, lo que se conoce como mosaico genético o “mosaicismo”. Por ejemplo, algunas células son XX y otras son XY, y la determinación del sexo en cuanto a los genitales puede ser poco clara, una condición llamada hermafroditismo donde pueden estar presentes órganos sexuales femeninos y masculinos, generalmente no funcionales o con sólo uno de ellos capaz de funcionar para la reproducción. El hermafroditismo se trata quirúrgicamente para dar al paciente genitales adecuados a su preferencia sexual.

Así, el 30% de las mujeres con Síndrome de Turner muestran algún nivel de mosaico genético, donde tienen células XX y otras donde sólo está el cromosoma X.

Y, para demoler nuestra esperanza de tener alguna claridad, existe un fenómeno adicional mucho menos común en humanos: el quimerismo. Se llama “quimera”, por el mítico animal formado de partes de otros varios, a los seres vivos que tienen celulas genéticamente diferentes, un fenómeno que se produce cuando se fusionan dos óvulos fecundados con cargas genéticas totalmente distintas. En el caso de los cromosomas sexuales, hay personas que tienen a la vez células XX y células XY. Si la cantidad de ambas es la misma, la persona es un verdadero hermafrodita.

Como tantos otros dominios de la ciencia, la genética ha demostrado que la variabilidad de la vida es mucho mayor de lo que suponíamos en el pasado. No hay fronteras claras, y no siempre existe la “normalidad” como la quisiéramos idealmente.

Lo cual es una lección que todos podemos aprender, no sólo en cuanto a genética y biología, sino en cuanto a lo impreciso de nuestras propias preconcepciones ante una realidad compleja.

El mito XYY

Dos estudios con serios problemas metodológicos llevaron en las décadas de 1960 a la creencia de que los hombres con trisomía XYY eran especialmente agresivos y con tendencias delictivas, algo que la prensa divulgó con igual poco rigor. Aunque ya en 1970 nuevos estudios demostraban que el comportamiento medio de los hombres XYY no era distinto del de los XY, el mito ha persistido.

mayo 05, 2014

Conductores y superconductores

Nos sirven para desentrañar los misterios de las partículas elementales, detectar alteraciones en nuestro cuerpo, ahorrar energía y levitar, todo ello con la buena y vieja electricidad.

Levitación de un imán sobre un superconductor.
(Foto CC de Mariusz.stepien vía Wikimedia Commons)
Cuando uno se somete a una resonancia magnética que crea imágenes precisas del interior de nuestro cuerpo usadas en diagnósticos, se beneficia de la superconducción eléctrica.

Su historia comienza hacia 1720. Un astrónomo aficionado y científico que experimentaba con electricidad estática, descubrió que ésta no sólo estaba en el vidrio que frotaba para producirla y atraer objetos pequeños. También el corcho podía hacerlo. Conectó al corcho una serie de varitas, y luego un hilo, observando que la “virtud eléctrica” se transmitía por ellos y seguía atrayendo objetos pequeños. Pronto estaba tendiendo hilos en las casas de sus conocidos y probando distintos materiales, hasta conseguir que su electricidad estática viajara unos 250 metros. Esto también le permitió determinar que algunos materiales eran conductores y otros aislantes.

Stephen Gray, había dado un salto enorme entre quienese trabajaban con la electricidad desde 1600, cuando el también británico William Gilbert la había descrito y nombrado.

La conducción eléctrica no se refiere sólo a la corriente que alimenta nuestros aparatos y dispositivos. Por ejemplo, el manejo de pequeñas corrientes eléctricas en los materiales semiconductores descritos por Michael Faraday en 1833, como el silicio, ha permitido la existencia de todo el universo de la informática y las telecomunicaciones.

¿De qué depende que un material sea conductor, semiconductor o aislante? Dado que la electricidad no es más que una corriente de electrones en movimiento, los conductores serán los materiales que permitan que los electrones se muevan con mayor libertad, algo para lo cual son ideales metales como el cobre, el aluminio o el oro.

Los aislantes impiden el flujo de electricidad a lo largo de un material, actuando de hecho como barreras, por la forma en que están unidas sus moléculas, como ocurre con el látex o los plásticos. Los semiconductores, por su parte, están en un punto intermedio entre los otros dos. La capacidad de conducción es inversamente proporcional a la resistencia que tiene un material al flujo de corriente.

El salto al superconductor

La resistencia eléctrica de todos los materiales es lo que permite que la corriente eléctrica, al ser obstaculizada por ella, se convierta en luz en una bombilla incandescente, en calor en un hornillo, en ondas electromagnéticas dentro de un microondas o en un campo de inducción en grandes hornos de acero o en cocinas de inducción.

Pero la resistencia eléctrica es también un problema: la corriente eléctrica se va debilitando y convirtiendo en otras formas de energía, principalmente calor, conforme va recorriendo cualquier material, por buen conductor que sea. Transportar energía eléctrica implica una pérdida de corriente.

En 1911, el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes hizo un descubrimiento tan trascendente como el de la conducción eléctrica de Stephen Gray. Onnes probaba la conducción eléctrica del mercurio a distintas temperaturas, pues se sabía que la resistencia de los materiales bajaba proporcionalmente a la temperatura. Pero al enfriar el mercurio a -269 grados centígrados, la temperatura del helio líquido, su resistencia cayó súbicamente a cero, simplemente desapareció, y el mercurio se convirtió en algo nuevo: un superconductor capaz de transmitir electricidad sin pérdidas. Así, si se aplica corriente a un anillo superconductor, ésta puede dar vueltas eternamente a su alrededor. El descubrimiento le valió a Onnes el Premio Nobel de física de 1913.

¿Para qué sirven los superconductores? En los años siguientes, multitud de investigadores realizaron trabajos con distintos materiales para determinar cómo y a qué temperatura se podrían convertir en superconductores. Entre ellos, dos alemanes descubrieron que los superconductores repelían los campos magnéticos en movimiento. Lo que esto significaba en la práctica era que se podía hacer que un imán levitara sobre un superconductor.

Esta propiedad, llamada “maglev” o levitación magnética, fue una de las primeras aplicaciones de los superconductores, en trenes cuyas vías están formadas de bobinas que crean un campo magnético que repele unos imanes de la parte inferior del tren y lo hace avanzar flotando o levitando sobre las vías, permitiéndole moverse con seguridad y suavidad a velocidades de hasta 500 km/h. Si los imanes son de superconductores enfriados con nitrógeno líquido, que es de coste relativamente bajo, se obtiene una mayor eficiencia en el uso de la energía.

Entre las aplicaciones de los superconductores se cuentan dispositivos como circuitos digitales de gran velocidad para tener ordenadores más rápidos, filtros de microondas que se pueden emplear en bases de telefonía móvil, motores y generadores eléctricos con un gasto de energía mucho menos que los convencionales y enormes electroimanes de gran potencia que igual se utilizan en los escáneres médicos que en detectores de partículas como los que emplea el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN.

El LHC es, esencialmente, un par de grandes tubos circulares en cuyo interior se disparan protones que se aceleran utilizando electroimanes que también les obligan a curvar su trayectoria hasta, finalmente, colisionar a velocidades cercanas a las de la luz. El enorme dispositivo emplea 1232 electroimanes principales, cada uno de ellos de 15 metros de longitud y con un peso de 35 toneladas. Otros gigantescos electroimanes superconductores se utilizan en los detectores del LHC para poder percibir y registrar las colisiones que están desvelándonos algunos de los secretos del mundo subatómico.

Una de las búsquedas más intensas en la física de los superconductores es la búsqueda de materiales que puedan exhibir propiedades superconductivas a temperaturas “altas”. Actualmente se han desarrollado superconductores capaces de funcionar a -139 ºC. El santo grial de esta búsqueda sería el mítico “superconductor a temperatura ambiente”, que haría más por la conservación de energía en el mundo que ninguna otra tecnología imaginable.

¿Y el escáner?

Los escáneres de diagnóstico como la resonancia magnética están formados por un “donut” o anillo donde entra el paciente y que es un electroimán en cuyo interior hay una bobina con helio e hidrógeno líquido con una fuerza magnética 60 mil veces más potente que la de la Tierra que obliga a que los protones del agua de nuestro cuerpo se alineen según el campo magnético. Al quitar el campo, los protones vuelven a su posición normal emitiendo pequeñas cantidades de energía que son interpretadas como detallados gradientes de luz en las imágenes de la resonancia.

mayo 03, 2014

La ciencia al servicio de la pintura

Estudiar los problemas que sufre nuestro legado artístico y cultural y hacer lo posible por conservarlo de la mejor manera también es una forma de hacer ciencia.

Retrato del Dux Giovanni_Mocenigo, pintura de Gentile Bellini,
1480, antes y después de su restauración.
(Fotos D.P.  vía Wikimedia Commons)
La pintura es un arte efímero.

Quienes tienen en su poder las grandes obras pictóricas del pasado enfrentan continuamente el desafío de defenderlas de los numerosos factores que pueden degradarlas, distorsionarlas o destruirlas de muy diversas maneras.

Bien conocido es el caso de la Capilla Sixtina pintada al fresco por Miguel Ángel entre 1508 y 1512, que acumuló durante más de 450 años el humo de las velas y de los incensarios, la humedad y el bióxido de carbono emitidos por millones de visitantes. Para quien contempló la obra maestra antes de su restauración (llevada a cabo entre 1980 y 1999), el techo era una obra maestra evidente pero oscura, amarillenta y opaca. La restauración implicó el uso de técnicas muy cuidadosas para tratar de retirar las capas de hollín, sales y otros materiales sin afectar los trazos de Miguel Ángel.

Otro fresco que ha sido imposible rescatar en su esplendor original es el pintado por Leonardo Da Vinci alrededor de 1495 en el refectorio del convento de Santa Maria delle Grazie en Milán, “La última cena”. Dado que la pintura se realizó en una pared exterior, fue afectada rápida y profundamente por la humedad.

La pintura, finalmente, no es sino la aplicación de diversos pigmentos a una superficie empleando un medio que eventualmente desaparecerá (secándose o curándose) de modo tal que los pigmentos queden adheridos permanentemente. En la pintura al fresco, el medio es el agua y los pigmentos son absorbidos por la escayola sobre la que se pinta. En la pintura al óleo, el medio es algún aceite secativo, que puede ser de linaza, de semillas de amapola, de nuez o de cártamo, y que al secarse forma una superficie dura e impermeable

Belleza en peligro

La conservación del arte echa mano de diversas disciplinas científicas precisamente por la enorme variedad de amenazas que penden sobre todo cuadro desde el momento en que se termina. Aunque, por supuesto, el daño se produce muy lentamente al paso de muchos años, lo que en su momento generó la ilusión de que las pinturas al óleo, principalmente, tenían la posibilidad de ser permanentes en su textura y colorido.

El primer enemigo de una pintura son los elementos del medio ambiente, su atmósfera y su temperatura. La superficie al óleo se contrae y expande como reacción a los cambios de temperatura, y lo hace de modo poco uniforme, por lo que este simple ciclo presente día tras día y a lo largo de las estaciones del año, es uno de los responsables de las grietas que aparecen en las pinturas al óleo. Igualmente, el exceso de humedad o la excesiva sequedad, afectan la estructura de la superficie de la pintura.

Lo mismo ocurre con el sustrato sobre el cual se ha aplicado la pintura. Los más tradicionales son tablas de madera y lienzos o telas de distintas fibras vegetales. Las tablas (como aquélla sobre la que está pintada La Gioconda de Leonardo) pueden deformarse o rajarse al paso del tiempo y como consecuencia de los factores medioambientales, además de que son susceptibles a los ataques de insectos que comen madera. La tela, en cambio, puede aflojarse y crear pliegues en presencia de altos niveles de humedad, o hacerse más tenso, provocando el desprendimiento de escamas de pintura.

El barniz con el que solían cubrirse algunos óleos puede oscurecerse al paso del tiempo adoptando una tonalidad marrón o amarillenta. Y claro, el hollín, el dióxido de carbono y otros contaminantes pueden incluso incrustarse en la pintura afectándola de modo permanente

Finalmente, la exposición al sol directo o a la luz ultravioleta puede producir alteraciones en los pigmentos, cambiando su brillo, su tono, su luminosidad. Al paso de los siglos se han cambiado diversos pigmentos para obtener mejores y más duraderos resultados. Por ejemplo, el blanco que se hacía originalmente con plomo se amarilleaba fácilmente y para el siglo XIX se había sustituido por óxido de zinc. Pero no existe el pigmento perfecto. Así como los carteles que se dejan al sol van desvaneciéndose por la luz, así lo están haciendo lentamente todos los cuadros que podemos ver en El Prado o el Louvre.

Y todo ello sin contar con los daños físicos (golpes, talladuras, caídas) que puede sufrir un cuadro en su existencia.

Éstos son los motivos por los cuales los museos tienen controles ambientales y de luz muy estrictos y en algunos casos imponen limitaciones como ver ciertas obras con una luz muy tenue, para prolongar su vida. Por ello mismo, también, todas las pinturas que tienen tanto museos como particulares son sometidas a revisiones y restauraciones periódicas que principalmente constan de repintar zonas dañadas, fortalecer la capa de pintura y limpiar la superficie. Y, en un futuro muy cercano, la limpieza se podrá hacer con rayos láser finamente ajustados para, mediante disparos precisos, eliminar el barniz y la suciedad... como se usa para eliminar tatuajes no deseados

Restauración de El Greco

El Greco pintó sus primeros cuadros usando témpera de huevo sobre tablas de madera, para después preferir el óleo sobre tela, principalmente de lino. Uno de los más recientes trabajos de restauración importantes realizados por el Museo del Prado es el de “El expolio de Cristo”, un cuadro de El Greco propiedad de la Catedral de Toledo donde se recuperaron pequeñas zonas donde se había caído la pintura, se aplicaron sustancias para consolidar la superficie e impedir que se siguiera descamando y limpiando el barniz del recubrimiento para mostrar los colores, luces y sombras originales del cuadro.

mayo 02, 2014

Así está hecha la estación espacial internacional

Desde el año 2000 hay seres humanos habitando de modo permanente la estación espacial internacional, un logro tecnológico singular en el que han confluido conocimientos, voluntarios... y los más diversos materiales.

La Estación Espacial Internacional tomada desde el
transbordador espacial en 2009.
(Foto D.P. NASA vía Wikimedia Commons)
En 1998 se lanzaron y empezaron a montar los primeros componentes de la estación espacial internacional, ISS por su nombre en inglés. Era la culminación, y al mismo tiempo el principio, de uno de los más grandes esfuerzos compartidos por distintos países en la exploración espacial a través de las agencias espaciales de Estados Unidos, Canadá, Rusia, Europa y Japón.

La ISS está formada por módulos fabricados por distintos países en los quevive y trabaja la tripulación, como los laboratorios y módulos de servicio, zonas de carga y observatorios, unidos entre sí con piezas llamadas “nodos”. En ellos se acoplan las naves que llevan y traen a la estación personal y suministros.

Tanto los metales como todos los demás componentes de la ISS han tenido que responder a estándares extremadamente estrictos en cuanto a aspectos como su resistencia a la corrosión, su durabilidad y su comportamiento en caso de incendio, lo que incluye que no sean inflamables, que no produzcan chispas accidentalmente y que al someterse a altas temperaturas no emitan gases tóxicos, ya que debe proteger al máximo a los habitantes de la estación, que no pueden abandonarla de emergencia.

Y, además, deben ser tan ligeros como sea posible, ya que poner en órbita cada kilogramo de material tiene un elevado coste. Cuando se comenzó a construir la ISS, se calcula que ese coste era de alrededor de 24.000 dólares.

Ya terminada, la ISS tiene un peso de 450 toneladas. O lo tendría en tierra, por supuesto, no en su situación, la llamada “órbita terrestre baja”, a unos 400 km de la superficie del planeta. Y todo ese colosal peso, algo menos del que tiene un Boeing 747, tuvo que ser transportado desde tierra.

Lo primero que vemos en la ISS es un recubrimiento exterior que tiene precisamente por objeto protegerla de choques de pequeños objetos. Es el escudo MM/OD, siglas de “micrometeoritos y desechos orbitales”. En los módulos fabricados por Estados Unidos el escudo es una hoja de aluminio de 1,3 mm de espesor, separada 10 centímetros del casco de presión, formado por aluminio más resistente y de más de 3 mm de espesor, incluso 7 mm en algunas zonas más expuestas.

Ese espacio de 10 centímetros está ocupado por varias capas de un tejido cerámico de gran resistencia, el nextel, y una segunda capa de un tejido similar al kevlar, material utilizado para fabricar chalecos antibalas y otras protecciones. Esta disposición tiene por objeto que cuando el escudo exterior sea atravesado por un desecho orbital, éste se rompa en pequeños fragmentos que sean absorbidos o ralentizados por los tejidos para llegar al casco de presión en forma de una nube de partículas, disipando la energía del choque a lo largo de un área mucho mayor.

Otros módulos utilizan otros diseños. Los rusos, por ejemplo, emplean una estructura de panal de aluminio sobre una segunda capa de plástico para disipar los choques y que es, se calcula, aún más eficiente.

Para todo efecto práctico, todos los módulos presurizados, que son de forma cilíndrica, actúan como una lata de aluminio para refrescos a gran escala.

El vidrio del que están hechas las ventanas de la ISS es, igual que el de nuestras ventanas, fundamentalmente de silicio, fusionado con otra variedad de vidrio de silicio y trióxido de boro para fomar el material llamado “borosilicato”, un vidrio mucho más resistente y que se contrae y expande menos que el común al verse sometido a cambios de temperatura. La ventana en sí está formada por cuatro capas de vidrio que tienen un espesor de hasta 3 centímetros: una exterior para protección contra choques de pequeños objetos, dos gruesos paneles de vidrio de presión, uno de los cuales es sólo protección adicional pues según los cálculos uno solo de ellos bastaría para garantizar la seguridad de la nave, y finalmente un panel interno resistente a rayaduras y otras marcas. Las ventanas tienen además la protección adicional de contraventanas, al estilo de las casas más rústicas, fabricadas con aluminio, Nextel y Kevlar.

El brazo robótico europeo, construido por la Agencia Espacial Europea, permite la manipulación y traslado de pequeñas cargas, trabajando con los astronautas cuando están realizando caminatas extravehiculares, e incluso para transportarlos a los lugares del exterior donde tienen que trabajar, ahorrándoles esfuerzo y tiempo. También sirve para inspeccionar, instalar y reemplazar los paneles solares. Sus componentes principales son tubos de fibra de carbono, como la utilizada en los autos de Fórmula 1, unidos por segmentos de aluminio, terminando en ambos extremos en “manos” o efectores metálicos. También el Canadarm2, brazo robótico construido por la organización espacial canadiense. El tercer brazo robótico de la ISS, es de termoplástico con fibra de carbono, en 19 capas superpuestas para obtener la mayor resistencia posible. El poco peso y, por tanto, poca inercia de estos brazos robóticos son indispensables porque, a diferencia de otros manipuladores y grúas de la ISS, éstos no están fijos en una base, sino que se pueden desplazar por el exterior de la ISS fijando una mano en agarraderas especiales mientras mueven la otra, ya sea para sus manipulaciones o para avanzar a la siguiente agarradera, como orugas moviéndose sobre la estación.

A ambos lados del conjunto central de módulos de la ISS se encuentran unos enormes conjuntos de paneles solares sostenidos que le proporcionan la energía necesaria para accionar sus diversos sistemas y le dan su aspecto distintivo. La Estructura de Armazón Integrada (ITS en inglés) está formada por tubos de aluminio extruido que además de sostener las celdillas fotovoltaicas albergan el sistema de distribución eléctrica, además del sistema de refrigeración, en una interesante paradoja: en el frío espacial casi absoluto, la ISS captura energía del sol pero la convierte en calor en su interior con el funcionamiento del equipo e incluso de los astronautas y es fundamental irradiar ese calor al espacio para mantener una temperatura adecuada en la estación.

Otros materiales

Además del aluminio y los plásticos reforzados con fibra de carbono, los materiales más abundantes en la ISS son el hidruro de níquel que utilizan las baterías de la estación, plásticos, titanio para la fontanería, que permite recuperar todos los desechos y el vapor de agua para reciclarlos, magnesio, elastómeros (polímeros elásticos como la goma) y el cloruro de polivinilo (PVC), todos ellos producidos y aplicados bajo estrictas especificaciones.

Lise Meitner

Lise Meitner venció los prejuicios de la Europa de principios del siglo XX para convertirse en una de las grandes figuras de la física nuclear. Pero los prejuicios del XXI aún la mantienen en una injusta oscuridad.

Lise Meitner en Viena alrededor
de 1906. (Foto D.P. vía
Wikimedia Commons)
El 11 de febrero de 1939, Lise Meitner publicaba en la revista Nature, junto con su sobrino, el físico Otto Frisch, el estudio “Desintegración del uranio por neutrones: un nuevo tipo de reacción nuclear”. Explicaba por qué un átomo de uranio golpeado por un neutrón no lo absorbía, transmutándose en un elemento más pesado (los elementos se identifican por su número de protones, que le dan sus características únicas). Por el contrario, el resultado eran elementos más ligeros como el bario y el kriptón.

Meitner y Frisch proponían que el choque del neutrón dividía, rompía, al átomo de uranio en dos átomos más ligeros. Parte de la masa original del uranio se convertía en energía según la ecuación de Einstein E=mc^2, que dice que la energía en la que se puede convertir la materia es igual a su masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado.

El artículo llamó a este nuevo tipo de reacción “fisión nuclear”, y es la fuente de la energía nuclear, ya sea usada en bombas atómicas o para la paz en aplicaciones médicas, científicas, tecnológicas, nucleoeléctricas, etc.

Los resultados que desentrañaba Lise Meitner procedían de experimentos que había diseñado con Otto Hahn y que había llevado a cabo este químico junto con Fritz Strassman.

El descubrimiento de la fisión nuclear era uno de los más importantes en la súbita expansión que tuvo la física nuclear en las primeras décadas del siglo XX. Tanto que en 1944 se le concedió el premio Nobel a Otto Hahn “por su descubrimiento de la fisión de los núcleos pesados”. Ni la Academia ni Hahn hicieron mención a Lise Meitner, que había sido, cuando menos, tan importante como Hahn en toda la investigación. Una omisión que, junto con su ausencia durante muchos años de los relatos de la historia de la física atómica, es de las grandes –y frecuentes– injusticias contra las mujeres de la ciencia.

De Viena a Cambridge, por Copenhague

Lise Meitner nació en 1878 en Viena, hija de una familia de raíces judías, pero no practicante de la religión.

Su poco común historia educativa se debió a la revolucionaria convicción de su padre Philipp de que sus ocho hijos debían recibir la misma educación fueran varones o mujeres. Lise exhibió pronto facilidad y gusto por las matemáticas, y su padre se encargó de que la desarrollara con profesores privados, ya que las chicas no podían estudiar en los bachilleratos para chicos. Con esas bases, en 1901 Lise consiguió convertirse en la primera mujer en ser admitida a las clases de física y laboratorios de la Universidad de Viena, donde estudió con algunos de los grandes nombres de la física de entonces, como Anton Lampa y Ludwig Boltzmann.

En 1906 fue la segunda mujer que obtenía un doctorado en física de esa universidad. Aunque era un logro, vale la pena tener presente que tres de sus hermanas eventualmente obtendrían también doctorados. Sin embargo, una cosa era tener el título y otra conseguir un puesto en la investigación. En 1907, Max Planck la invitó a que fuera a Berlín para hacer su postdoctorado. Pero la única forma de hacerlo fue como investigadora sin sueldo que, además, no podía entrar a los laboratorios de química del instituto donde trabajaba, pues se temía que el cabello de las mujeres se incendiara.

A su llegada conoció a Otto Hahn, con quien colaboraría durante las siguientes tres décadas. Su trabajo acerca de los procesos radiactivos se desarrollaba en la frontera entre la química y la física, la primera disciplina a cargo de Hahn y la segunda de Meitner. En su trabajo conjunto descubrieron el elemento protactinio en 1917 y desarrollaron nuevos métodos de investigación de la desintegración radiactiva.

Pero no fue sino hasta 1912 cuando el grupo de investigación fue trasladado al Instituto Kaiser Wilhelm, donde Otto Hahn fue nombrado director del instituto de la radioactividad y, finalmente, con el apoyo y admiración de colegas como Max Planck, Lise Meitner fue reconocida en 1918, gracias a su trabajo en la radiactividad, como directora del departamento de física del institituto. En 1923 descubrió un efecto en el cual, si se arranca un electrón de una órbita inferior en un átomo, es reemplazado por uno de una órbita superior, emitiendo en el proceso un fotón u otro electrón. Este mismo efecto fue descrito poco después de modo independiente por Pierre Auger, pero injustamente hoy se le conoce como “efecto Auger”. Por sus logros, en 1926 fue la primera mujer nombrada profesora de física en la Universidad de Berlín.

Para 1930, había publicado más de 80 investigaciones y había sido nominada ocho veces al Nobel junto con Hahn entre 1924 y 1934, además de obtener el Premio Leibniz y el AAAWS, conocido como el “Nobel para Mujeres”.

Pese a haber adoptado la fe evangélica y trabajar como enfermera del ejército austriaco durante la Primera Guerra Mundial, para cuando Alemania se anexó Austria en marzo de 1938 tuvo que huir a Suecia, donde el Nobel de Física de 1924, Manne Siegbahn, la recibió. Pero el científico no era partidario de que las mujeres trabajaran en ciencia, de modo que le escatimó los recursos necesarios para investigar.

En noviembre de ese año, Hahn y Meitner se reunieron clandestinamente en Copenhague para planificar el experimento que llevaría al descubrimiento de la fisión nuclear. Lise Meitner, además, previó la posibilidad de una reacción en cadena que podría provocar la súbita liberación de una cantidad colosal de energía: la bomba atómica. Tanto Estados Unidos como Alemania emprendieron proyectos para crear esa arma, que Meitner lamentaría que hubiera tenido que existir.

Ignorada por la Academia Sueca y por Otto Hahn en el Nobel de Química de 1944, en los años posteriores a la guerra trabajó en la aplicación de la energía nuclear para la paz, participando en la creación del primer reactor nuclear sueco en 1947.

Lise Meitner no volvió a Austria o Alemania. Al jubilarse como investigadora en Suecia se mudó al Reino Unido con algunos familiares como su sobrino Otto Frisch. Murió en Cambridge el 27 de octubre de 1968. Su epitafio, compuesto por Frisch, dice: “Lise Meitner: una física que nunca perdió su humanidad”.

A falta del Nobel

A partir de 1946 Lise Meitner recibió una gran cantidad de reconocimientos, doctorados honoris causa, la Medalla Max Planck de la Sociedad Alemana de Física, la inclusión en la Real Academia Sueca de Ciencias y en la Royal Society de Londres, entre otras muchas academias, y el Premio Enrico Fermi. Además, su nombre se ha dado a asteroides y cráteres tanto de la Luna como de Venus y, en 1997, el elemento 109 recibió el nombre de meitnerium, en su honor.