Llegó marzo, no olvides dormir bien...

Llegó marzo, y con ello el regreso al trabajo, las levantadas temprano y/o las largas noches de estudio. Parece ser que el llamado a dormir bien no es el más adecuado en estas fechas. Sin embargo, éste es uno de los consejos que de forma recurrente escuchamos de los especialistas, no sólo para los niños que parten el año escolar, sino también para los universitarios y profesionales que regresan a su jornada habitual. Sólo basta con experimentar una noche de insomnio y despertar irritable, desconcentrado o lento, para entender que algo de verdad hay en esos consejos y que al parecer dormir es importante.

Los humanos dedicamos un tercio de nuestras vidas únicamente a dormir, lo cual es bastante si lo comparamos con una jirafa (2 horas diarias), pero bastante menos si nos comparamos con una serpiente pitón (18 horas diarias). Te has preguntado alguna vez ¿porque es tan necesario dormir?, ¿Qué es lo que hace tan beneficiosas esas horas de sueño para nuestro cuerpo?. ¿Por que los humanos, a diferencia de las jirafas, requieren 4 veces más horas de sueño?

Durante décadas esto ha sido uno de los grandes misterios para los científicos. Es que desde un punto evolutivo esto parece ser grave error, tantas horas de sueño no haría más que exponer a los humanos a los depredadores por más largos periodos!. Distintas hipótesis han sido propuestas para explicar la necesidad de dormir, desde la simple idea de recuperar la energía gastada durante el día hasta las más recientes relacionadas con la consolidación de la memoria y eliminación de sustancias tóxicas. Hablaremos de estas últimas un poco más tarde, pero primero veamos que ocurre cuando dormimos.

¿Qué ocurre cuando dormimos?

A diferencia de lo que pudiésemos imaginar, el proceso de dormir no es lineal sino más bien dinámico y cíclico. Este consiste en 5 etapas que se repiten varias veces durante la noche, cada una con distintos y bien definidos patrones de actividad cerebral, respiratoria y cardíaca (Figura 1). A medida que completamos cada ciclo, la etapa 5 se hace más prolongada y las etapas 3 y 4, de sueño profundo, más cortas. Por la mañana, antes de despertar, el ciclo consiste principalmente en las etapas 2 y 5. Se ha sugerido que es en esta ultima etapa donde, en mayor medida, los sueños tienen lugar.

Figura 1: Etapas del sueño, estas cinco etapas forman un ciclo cuya duración total alcanza 90-120 minutos. En adultos, el sueño nocturno de unas 8 horas, consistirá por lo tanto en aproximadamente 5 ciclos, en los cuales la duración de cada etapa variara con cada nuevo ciclo. La duración de cada etapa, respecto al total de horas de sueño es indicada en términos porcentuales.

¿Por qué dormimos?

Como mencionaba anteriormente, existen varias hipótesis para explicar porque dormimos. Algunas de ellas más controversiales que otras, pero no excluyentes entre si. La simple idea de recuperar la energía gastada durante el día parece ser desechada actualmente. Se sabe que durante el sueño gastamos una importante cantidad de energía y que la ganancia neta es bastante poca. Por ejemplo, mientras dormimos la producción de proteínas no sólo continua sino además, en muchos casos, aumenta. Por otra parte, dos hipótesis más recientes han planteado que dormir juega un rol central en consolidación de la memoria y aprendizaje [1] y la eliminación de metabolitos tóxicos [2].

En el primer caso, se plantea que durante los periodos de sueño, en particular la etapa 5, nuestra memoria reciente es procesada e incorporada en la memoria de largo plazo. Se cree que la etapa 5 es fundamental en este proceso y que ésta es una de las razones por la que recién nacidos y niños pequeños pasan mucho más tiempo en esta etapa (más del 50%) en comparación a adultos.  Sin embargo, la idea que una etapa en particular es la responsable de tal función es actualmente debatida y se plantea que las distintas etapas son necesarias, ya sea para actuar de forma sinérgica o secuencial con la etapa 5.

Figura 2: (A) Liquido cefalorraquideo. (B) Formación de agregados de β-amiloides (en color café) en las placas seniles de la corteza cerebral, estos depósitos se encuentran en el cerebro de los pacientes con la enfermedad de Alzheimer (un video del proceso de formación de estos agregados  puede verse aquí http://www.nia.nih.gov/alzheimers/alzheimers-disease-video)

La segunda hipótesis plantea que, mientras dormimos, nuestro cerebro sufre un proceso de limpieza en el cual metabolitos tóxicos son eliminados de los tejidos [2]. Esta hipótesis es bastante reciente y se basa en estudios realizados en ratas donde se demostró que durante periodos de sueño el espacio extracelular del cerebro aumenta en volumen y con ello el flujo de líquido cefalorraquídeo o cerebroespinal (un líquido que baña el encéfalo y la médula espinal) (Figura 2). ¿Qué consecuencias produce dicho aumento? bueno la verdad es muy importante pues este liquido, además de actuar como amortiguador del cerebro, es el encargado de eliminar toxinas y al aumentar su flujo dicha eliminación se hace mas rápida. Esto es como en los edificios, donde las empresas de aseo comienzan a trabajar una vez acabada la jornada laborar haciendo el trabajo de ellos mucho mas expedito. Una de las toxinas que este liquido elimina son los β-amiloides, péptidos que acumulan en las paredes del cerebro y se relacionan con la aparición de Alzheimer (figura 2B). Se encontró que en ratas la eliminación de estas sustancias era dos veces más rápida mientras en el sueño.

Si bien esta ultima hipótesis ha abierto muchas interesantes aristas, una respuesta concluyente respecto al tema es aún difusa. Los científicos parecen estar recién comenzando a entender el misterio del sueño.

¿Café y vino, amigos o enemigos del buen dormir?

Muchos de nosotros estamos acostumbrados a partir el día con una taza de café, incluso tomándolo antes de ir a dormir, lo cual sabemos no es lo más recomendado. Altas cantidades de cafeína resultan en largos periodos en la fase de sueño ligero y más cortos periodos en la fase de sueño profundo. Un buen descanso requiere un equilibrio entre las distintas etapas.

Por otra parte, el consumo de alcohol ayuda a quedarse dormido fácilmente, demasiado fácil tal vez, haciendo que nos saltemos las etapas iniciales de sueño y alcancemos directamente la etapa de sueño profundo. Además reduce el numero de ciclos de sueños, como resultado despertamos con una sensación mayor de cansancio.

Finalmente, hay ciertas comidas que quizás te gustaría evitar o preferir antes de dormir. Alimentos como tocino, queso, maní, vino tinto, entre otros contienen un compuesto químico llamado tiramina. Este compuesto favorece la liberación de noradrenalina el cual actúa como estimulante cerebral. Por el contrario carbohidratos como pastas o el pan, que favorecen la liberación del agente calmante serotonina,  tienen un efecto contrario.

Así que ya saben, que el estrés no nos quite el sueño este año. Si bien el debate acerca de la función del sueño aun continua abierto, es claro que el dormir no es sólo un placer, sino además una herramienta fundamental para  nuestro bienestar y salud mental. Al parecer, contrario a nuestra primera impresión, la evolución no estuvo tan errada en este aspecto.

[1] The Role of Sleep in Learning and Memory. Science (2001) 294, 1048. http://www.sciencemag.org/content/294/5544/1048

[2] Sleep Drives Metabolite Clearance from the Adult Brain. Science (2013) 342,373. http://www.sciencemag.org/content/342/6156/373.full

El nuevo Cosmos

Esta semana quiero cumplir un sueño que siempre he tenido: Comentar cine. En realidad no es propiamente cine lo que voy a comentar, sino el primer episodio de la nueva versión de Cosmos, producido por FOX, y narrado por Neil deGrasse Tyson. ¿La vieron?

Niños, les voy a confesar que yo no he visto Cosmos (la original) de Carl Sagan (espero que no sea una blasfemia astronómica). Mis referentes de ciencias cuando era chica fueron un programa de Teleduc, El mundo de Beakman, el doctor Emmett Brown de Volver al Futuro y algunos otras figuras de esa índole. Sólo llegando a la Universidad me enteré quién era Sagan, y aún así no vi Cosmos, por lo que en mi comentario no haré una comparación entre ambas. 

Para los que no saben qué es Cosmos, ni el nuevo ni el original, les cuento que es una serie documental para la televisión, escrita y conducida por el famoso astrónomo y divulgador de la ciencia, que marcó a una generación, Carl Sagan. En los trece episodios que la conformaban, Sagan habla de la historia de la Astronomía, el lugar del hombre en el Universo, el origen de la vida, la exploración del espacio, entre otros temas. Estrenada en 1980 en Estados Unidos (no se cuándo ni cómo se vio en Chile, si alguien recuerda haberla visto podría contarnos en los comentarios), en plena Guerra Fría, Cosmos es un hito en la divulgación masiva de la ciencia.

Neil deGrasse Tyson y Carl Sagan

Neil deGrasse Tyson es un continuador de Sagan en la divulgación. Con un carisma muy distinto, Neil ha sido muy existoso en difundir la ciencia adaptándose a los medios que hoy existen: En su cuenta en twitter usa el humor para contar hechos interesantes, tiene un carisma entretenido para aparecer en televisión (ha aparecido en The Big Bang Theory un par de veces) y  usa su histrionismo para explicar y llamar la atención. Algunos detractores lo consideran demasiado autorreferente y pintamonos, pero a mi me parece que él realmente aprovecha lo que pueda para distribuir su mensaje. Eso es algo que todos los que intentamos hacer un poco de divulgación ya desearíamos.

Neil tenía la idea de hacer este nuevo Cosmos, y la posibilidad de hacer la nueva versión de esta serie llegó de un lugar inesperado. El creador de la serie "Padre de Familia", Seth McFarlane, fue el que puso a Neil en contacto con Fox para la producción de la serie y es uno de los productores ejecutivos. Ya vemos que el interés en la ciencia es transversal.

 La serie se estrenó el domingo 9 en EEUU, tiene 13 episodios donde hablarán de los temas que se hablaron en la antigua versión con el conocimiento actualizado, mejores imágenes astrónomicas y referencias a los temas más actuales de nuestra sociedad.

El primer episodio transmitido el martes en Chile deja un mensaje que yo resumo en la siguiente frase: Somos minúsculos. Neil nos lleva en un viaje en una nave por el sistema solar, galaxias vecinas, cúmulos de galaxias hasta los límites del Universo observable. “Tú, yo, todos estamos hechos de estrellas” nos dice Neil, enfatizando la conexión que tenemos con el Universo, a pesar de ser tan insignificantes. En el penúltimo segmento del programa vuelve a retomar esta idea a través de la historia temporal del Universo, haciendo una analogía entre la edad del Universo (13.8 billones de años) y un calendario. Si ponemos el Big Bang en el 1 de enero de este calendario, a las 00:00; en esta escala, la formación del Sol es a finales de agosto, el meteorito que eliminó a los dinosaurios cayó el 30 de diciembre, y sólo en los últimos segundos del calendario se desarrolló la humanidad. Si eso no los dejó locos, yo no se cómo impresionarlos.

Neil enfrentándose al Big Bang

Otro segmento en la mitad del programa llamó mucho la atención, y he visto variados comentarios en internet. Éste fue la inclusión de la vida de Giordano Bruno, monje, filósofo, llamado un mártir de la ciencia, debido a que fue quemado por la Inquisición en el 1600 por sus ideas filosóficas sobre el Universo. Bruno siguió las ideas de Copérnico sobre el heliocentrismo, e incluso postuló una visión del Universo muy distinta a las ideas de la época, donde el Sol es una estrella más y hay millones como él, con millones de planetas orbitando esas estrellas.

Llama la atención la idea de contar la historia de Bruno, que ni siquiera fue un científico, como bien lo dice Neil. En mi opinión, creo que este segmento, más que ser un golpe a la religión en su totalidad (la cara de los religiosos que queman a Bruno era de temer), es un golpe a las ideas religiosas extremas, tan intolerantes como la Inquisición. No hay que olvidar que este es un programa hecho en EEUU, donde los debates Ciencia-Religión toman mayor importancia, debido a que el creacionismo está librando una batalla que incluso llega a las salas de clases de los niños. En ese sentido, el nuevo Cosmos no puede estar ajeno en esa discusión; el mismo Neil y otros divulgadores científicos estadounidenses como Bill Nye y Phil Plait han estado enseñando el pensamiento crítico la sociedad norteamericana. Y francamente, aunque el debate es distinto, acá en Chile también necesitamos divulgación de pensamiento crítico, en vez de algunos charlatanes (todos sabemos quién, ¿no?)

El final de Cosmos fue emotivo, con una anécdota personal de Neil con Sagan, cuando éste lo invitó a Ithaca a tratar de convencerlo de ser científico. Fue un bonito detalle que nos humaniza a los científicos, que ya no tienen la imagen que tenía yo cuando chica, con el pelo desordenado y un delantal blanco de laboratorio. Son personas, se interesan por otras personas, son imaginativos. El Cosmos no es algo aburrido, difícil o una teoría matemática. Sí, somos minúsculos, pero hemos logrado conocer nuestro lugar en el Universo y ahondar en sus misterios. Y nos queda mucho más por conocer.

Yo estaré viendo Cosmos todos los martes. Lo transmite NatGeo a las 22:00 *. 

Un último comentario: Buscando en internet algunos detalles, encontré este video de una niña viendo Cosmos... Sólo con ese tipo de reacción, Tyson y Sagan se deben dar por pagados.

http://www.youtube.com/watch?v=fiZUIgnSzQE&feature=youtu.be

*Ojalá a algún canal de televisión abierta se le ocurra transmitirlo también. 

¿Por qué duelen las espinillas?

Para un niño existen enfermedades que le vienen de película. Sobre todo aquellas en donde el cuerpo se siente decaído, pero no lo suficiente como para dejar de disfrutar quedarse en la cama sin ir al colegio. Sin embargo, en ocasiones, ese estado puede tornarse bastante incómodo, sobre todo si se acompaña de fiebre, escalofríos o dolor corporal intenso. Los causantes de estos cuadros son, frecuentemente, patógenos como virus o bacterias que, si bien se alojan en lugares específicos del cuerpo, como bronquios o encías, pueden producir un dolor más generalizado. En esta columna describiremos los principales mecanismos que explican la aparición de dolor tras el ingreso de patógenos* para proponer una explicación a una pregunta cotidiana: ¿Por qué duelen las espinillas?. 

Inflamación: la primera respuesta frente a agentes extraños

La inflamación se produce por un aumento rápido en la llegada de sangre y líquido intersticial (medio acuoso que rodea a las células) en la zona afectada, ya sea por lesión física, patógenos o exposición a alérgenos**. Si la causa de la inflamación son los patógenos, el aumento en la irrigación sanguínea es necesario, pues favorece la llegada de células de defensa (principalmente glóbulos blancos) tales como linfocitos o macrófagos. Estas células se encargarán de "comer” o fagocitar tanto bacterias como células infectadas por virus, eliminándolas del organismo.

 Un buen ejemplo de inflamación por infección bacteriana son las espinillas que consisten en una hinchazón de color rojo intenso, generalmente dolorosa, que se produce porque los folículos pilosos de la dermis se taponan con grasa o cebo http://tinyurl.com/kehzvuq  Esto hace que en la hendidura de la piel desde donde nacen los pelos comiencen a multiplicarse sin control bacterias http://tinyurl.com/mzlnhrs. Dentro de cada espinilla, se da una batalla campal cuyo resultado es una serie de bacterias muertas que junto con los componentes del sistema inmune (glóbulos blancos como los macrófagos) forman una pasta blanca y pestilente llamada pus, un manjar para los Zombies.

Pero los macrófagos no sólo eliminan componentes ajenos al cuerpo sino que al mismo tiempo liberan una serie de moléculas que activan la llegada de más células del sistema inmune al lugar de daño, aumentando la inflamación (figura 1) Entre estas sustancias se encuentran las citocinas las cuales son proteínas solubles que se liberan y se reparten por toda nuestra sangre tras una respuesta inflamatoria. Algunas de ellas, como la interleucina 1 (IL-1), no sólo participan en la respuesta inmune, sino que además inducen la producción de sustancias que activan terminales de dolor localizados en distintos lugares del cuerpo (efecto hiperalgésico) Esto es muy interesante puesto que explica por qué un problema local puede terminar produciendo problemas en otras partes, como por ejemplo, dolores musculares generalizados. De hecho, un medicamento como la aspirina, es capaz de disminuir el dolor (acción analgésica), la fiebre (acción antipirética) e inflamación (acción antiinflamatoria), puesto que impide la formación de interleucina-1, la cual participa en estos tres procesos.

Figura 1. Proceso de infección por lesión mecánica con un objeto punzante que contiene bacterias. Las bacterias presentes en el lugar de la infección son engullidas o fagocitadas por macrófagos que liberan citocinas (izquierda) para producir mayor llegada de flujo sanguíneo/líquido intersticial (centro) y más células de defensa (sistema inmune). Una vez que las bacterias son eliminadas la respuesta inflamatoria se detiene (derecha). Fuente: Google images (modificado)

Espinillas, dolor e inflamación

La presencia de hinchazón y células de defensa para eliminar elementos extraños es comprensible, pero no queda claro en qué parte de todo este proceso aparece el dolor ¿De qué sirve que duela una espinilla? Más allá de determinar la “utilidad” de ese dolor, lo cierto es que sucede y la causa, hasta donde sabemos, no se ha explicado satisfactoriamente. Sin embargo, basándonos en un reciente e impresionante hallazgo, podemos proponer una posible respuesta. 

Tal como nos intrigamos por el dolor de una espinilla, un grupo de investigadores españoles*** se interesó por el dolor que se produce rápidamente (en unos pocos minutos) producto de una infección en las encías. Lo que descubrieron es que cada vez que se produce una infección en por bacterias gram negativas la hinchazón dolorosa no está exclusivamente mediada por la respuesta del sistema inmune que es relativamente más lenta. El causante de este dolor e inflamación es algo mucho más directo, de efecto rápido, y está presente en gran cantidad cubriendo la pared celular externa de las bacterias. Se trata del lipopolisacárido (LPS), está molécula puede liberarse desde las bacterias e interactuar localmente con los terminales de neuronas sensitivas especializadas en detectar estímulos dolorosos # Esto es posible porque estas neuronas poseen en su membrana un canal iónico específico denominado TRPA1 ## (figura 2) La unión de LPS a la membrana plasmática cercana al canal iónico genera una reorganización en su estructura ( como si se arrugara), favoreciendo la apertura del canal. La consecuencia de aquello es que ingresan más cargas positivas a la neurona sensitiva, facilitando su descarga y la percepción de dolor . Ahora bien, esto solamente explica la aparición de dolor local rápido, pero no nos dice nada de la hinchazón. La hinchazón se produciría entonces porque existen terminales nerviosos que también interactúan con LPS, liberando sustancias que producen un potente efecto de vasodilatación local (los vasos sanguíneos se expanden y llega más flujo sangre). Este tipo de inflamación rápida, originada en neuronas, se conoce como inflamación neurogénica.

Figura 2. Esquema del terminal axónico de una neurona sensitiva que responde a estímulos dolorosos mediados por LPS. El LPS liberado desde las bacterias gram negativas se une a la membrana plasmática ubicada en la proximidad del canal iónico TRPA1, favoreciendo su apertura. El resultado de esto es que TRPA1 deja pasar mayor cantidad de cargas positivas, favoreciéndo la descargade estas neuronas y la percepción de dolor. Fuente: google images (modificado)

Considerando todo lo anterior, la explicación que proponemos para el dolor que acompaña las espinillas es que en su interior existen bacterias gram negativas que proliferan y liberan fragmentos que contienen LPS, generando dolor e inflamación de forma rápida, tal como en las encías. Esta hipótesis se podría apoyar en la observación de que, a veces, lo primero que notamos es un dolor en la piel antes de que podamos ver la hinchazón de una espinilla. Una vez que la inflamación rápida se inicia, deberían comenzar a operar los mecanismos de dolor (algo más lentos) mediados por el sistema inmune, es decir, por macrófagos e interleucinas.

*Patógeno es cualquier sustancia u organismo capaz de generar un estado de enfermedad. Comúnmente corresponden a microorganismos como virus, bacterias, protozoos y parásitos. También se consideran como patógenos a los compuestos tóxicos producidos por estos microorganismos (toxinas)

** Sustancias que causan un tipo de respuesta inflamatoria exagerada conocida como alergia.

*** http://tinyurl.com/m2v34r3

# Los receptores de dolor son terminales axónicos libres que vienen de neuronas sensitivas que cada vez que son estimuladas disparan señales (potenciales de acción) permitiendo la interpretación de dolor en el cerebro. No existe una única manera de estimular estas neuronas, por lo tanto, podemos percibir dolor ya sea mediante la exposición a un ácido, calor, presión mecánica, o a sustanciascomo las que posee el ají ver link http://tinyurl.com/mp5rydv

## TRPA1 Esta proteína es un canal iónico ya que permitie el paso de iones una vez que su poro se abre en presencia de una molécula capaz de activarlo (ligando), en este caso el ligando es el LPS.

Los límites del ciencia.

Recuerdo, hace ya muchos años, una conversación con mi papá mientras caminábamos por Santiago un caluroso enero. Divagando de tema en tema, como siempre hacíamos durante esas caminatas, en algún momento la conversación giró y nos encontramos haciendonos la siguiente pregunta ¿Qué cosas quedan por conocer?. Recuerdo que él me dijo: En estos tiempos ya no quedan preguntas abiertas. Si bien ha pasado mucho tiempo desde esa conversación, la seguridad con la que él dijo esas palabras, expresando una plena confianza en el desarrollo humano, aun resuena en mi cabeza. Dada la innumerable cantidad de conocimiento que hemos adquirido como humanidad, no es tan difícil pensar que quedan pocas preguntas sin resolver. Por supuesto, mientras uno más se especializa en un tema, descubre más y más lo mucho que falta por entender. Pero aún así, la pregunta inicial aún aparece. ¿Podemos llegar a conocerlo todo?.

Podríamos rápidamente entrar en una discusión sobre qué significa el conocer, discusión necesaria e interesantísima, pero que prefiero postergar por ahora. En cambio, dejenme aproximarme al problema del conocimiento desde un punto de vista más directo, pragmático (pero como veremos, incompleto). Parafrasearé entonces la pregunta en una forma más manejable.

¿Cuál es el límite de la ciencia?.

Al cambiar la pregunta inicial por esta pregunta más ingenua, estoy haciendo una declaración. El conocer, lo estoy acotando al conocer científico, como lo dicta la disciplina científica. En este contexto conocer significa poseer un modelo el cual nos permita anticipar una consecuencia, dada una causa. Los modelos pueden ser simples, como la representación de una molécula usando esferas y palitos, o más complejos, como la misma molécula representada por la densidad electrónica que es solución de una ecuación diferencial.

Estos modelos en los que se basa nuestro entendimiento, son resultado del desarrollo científico, que tiene como piedra angular el método científico.

De un modo simple y conciso, el método científico es un método que nos permite discernir cuales modelos son más apropiados que otros para describir una situación del mundo real. Este proceso llamado método científico consiste en cuatro pasos: a) Plantear una pregunta, b) desarrollar una hipótesis, c) testear las implicancias de esa hipótesis en un experimento d) comparar resultados con predicciones y si es necesario cambiar la hipótesis. La aplicación y confianza en el método asume un naturalismo metodológico, que es simplemente la idea de que existe un mundo natural al cual como seres humanos podemos acceder de manera precisa. Dicho de otra forma, al aceptar al método científico como herramienta válida, estamos aceptando una forma de ver e interpretar el universo suponiendo que es entendible. Vemos acá la primera limitación de la ciencia, ya que no nos permite acceder a conocimiento fuera del marco de lo “real”, donde por real entendemos al mundo natural que puede ser sujeto de experimentación. Es una definición circular, lo sé, pero útil, ya que al final del día nos provee de herramientas (tecnologías) que afectan de manera bien contundente nuestra vida cotidiana..

Así la esfera de “lo real” es una esfera que se agranda e incluye más fenómenos a medida que conocemos más. Para el hombre primitivo por ejemplo, los rayos eran una manifestación de un ente metafísico y no consecuencia de una serie de fenómenos físicos, como ahora sabemos. Para ellos, el rayo no era parte de su esfera de lo real, siguiendo nuestra definición.

Este es un límite bastante claro, que podríamos resumir de la siguiente forma: el quehacer científico sólo puede responder preguntas que están sujetas a verificación. Por supuesto, en la búsqueda de el entendimiento, este límite se cruza a cada momento. Muchas veces las hipótesis son elaboradas en base a la intuición, sin una directa verificación experimental, y toma el trabajo de muchas generaciones de científicos el verificar o refutar estas hipótesis. En este punto podemos ver el siguiente límite importante al que se enfrenta la ciencia.

Como mencioné anteriormente, el método científico se basa en la búsqueda de hipótesis que puedan ser contrastadas con experimentos. Pero esto supone un importante límite en nuestro entendimiento, ya que sólo podemos establecer la validez de una teoría mientras no se pruebe lo contrario. No es que en el proceso acumulativo que implica el entender, desechemos sin más ni más un marco teórico si se presenta un caso en donde no funciona, más bien lo que hacemos es verificar sus rangos de aplicabilidad, y buscar una teoría más completa, que contenga a la antigua como uno de sus casos particulares.

Ok, pero suficiente con los límites epistemológicos*. Otros dos límites de la ciencia, que tienen su base en la naturaleza humana de su quehacer son a) los límites éticos, y b) los límites técnicos.

La capacidad transformadora de la tecnología, que resulta del desarrollo científico tiene importantes implicancias sociales. Esta verdad, patente en nuestros días, no fue apreciada hasta bien entrado el siglo XX, luego de que quedara en evidencia con la capacidad destructora de la maquinaria de guerra nacida al alero de la técnica. Un ejemplo demoledor de esto es la bomba atómica. Por supuesto, el conocimiento como entidad abstracta es amoral, pero una pregunta válida es cuánto valor le ponemos a el conocimiento por sobre la ética. Esta búsqueda de un equilibrio entre lo que queremos saber y la forma de encontrar ese conocimiento (o las implicancias que tendría) produce cierta ciencia tabú.

Ejemplos de estos tabúes abundan, podría nombrar el estudio de las diferencias raciales, en particular la pregunta ¿Existe una raza más inteligente que el resto?, o la clonación de seres humanos, o más allá, la creación de híbridos entre humanos y otras especies.

Finalmente, al menos en lo que respecta a esta columna, tenemos los límites técnicos de la ciencia. Con esto me refiero a la falta de herramientas para testear ciertas ideas. Ejemplos claros de esta limitación provienen de escenarios extremos. En Cosmología, ciertas ideas sobre evolución del universo no pueden ser testeadas porque están fuera del alcance de cualquier experimento, por ejemplo la idea de multiverso. Esta idea básicamente propone que vivimos en un universo apto para la vida, no por algún designio de una creatura sobrenatural, sino porque existen millones de instancias de universos con leyes físicas que toman valores aleatorios. En algunas instancias por ejemplo la constante de gravitación universal es un poco más grande que el valor que posee en este universo, lo que genera que poco tiempo luego del Big Bang ese universo colapse (dado que las cosas allí se atraen entre sí con una fuerza un poco mayor), evitando generar vida como la conocemos.

Mientras que los límites epistemológicos del conocer (al menos en cuanto a la ciencia concierne) son más rígidos, los límites técnicos y morales cambian dado el contexto tecnológico y cultural.

 En base a las ideas expuestas, aparecen bastantes preguntas. ¿Tiene sentido proponer una ética basada en la ciencia, o estas se desarrollan en ámbitos independientes?, ¿Se contrapone la ciencia a la idea de un creador?, ¿Es capaz de desmentir la existencia de Dios?, ¿en que sentido?. En el ámbito de la ciencia y la ética hay quienes postulan que la existencia de tabúes científicos no es deseable, ya que todo ámbito debiese ser abierto a escrutinio y análisis, y siempre existirán científicos dispuestos de saltarse las normas implícitas con tal de hacer algo que les parezca vale la pena, aunque sea reñido con la ética imperante.
Es por esto que necesitamos una sociedad interesada en la ciencia y capaz de desarrollar pensamiento crítico, ya que es la sociedad quien impone las barreras éticas (en mi opinión, necesarias) donde se ha de desarrollar la actividad científica.

Usted estimado lector, ¿qué opina?.

* Epistemología es la rama de la filosofía que estudia el conocimiento, su naturaleza y su alcance. Se ocupa de estudiar como y hasta que punto el conocimiento puede ser adquirido. http://plato.stanford.edu/entries/epistemology/

Puro cielo

La exposición "Puro Cielo" de Explora Conicyt, está abierta al público hasta el 28 de febrero en el GAM. Hace un recorrido por las técnicas usadas por los astrónomos para estudiar el universo, con algunas explicaciones semi-interactivas. Un grupo de jóvenes está en la exhibición, ofreciendo un pequeño tour a través de la muestra. Fui hace un par de semanas y me pareció interesante, la gente que estaba ahí estaba muy entretenida aprendiendo sobre las ondas electromagnéticas, expansión del universo, planetas extrasolares y muchos otros temas.

Más informacion en el link:
http://www.conicyt.cl/explora/2014/01/30/noticias-del-universo-y-puro-cielo-en-el-gam/

Y de repente... Supernova!

El lugar y momento preciso

Ben Cooke, Tom Wright, Matthew Wilde y Guy Pollack son 4 estudiantes de pregrado de la University College London. El 21 de enero estaban en el observatorio docente de la universidad, guiados por el Dr. Steve Fossey. Era una noche nublada, pero había un pedazo de cielo que aún no estaba cerrado por las nubes, así que Fossey decidió apuntar ahí el telescopio de 0.35 metros de diámetro para dar una demostración de cómo usar la cámara CCD. Y ahí, mientras comían pizza y examinaban las imágenes que habían tomado, descubrieron un punto brillante en la galaxia M82 que no se conocía en imágenes anteriores. Habían encontrado a SN2014J, la supernova en la galaxia M82, conocida por ser una galaxia con alta formación estelar y “muy cercana”, a sólo 11.4 millones de años luz*. 

Y saltaron a la fama.

Animación con la aparición de la "nueva estrella".  El punto brillante que aparece cerca, marcado por las líneas blancas corresponde a SN 2014J.
(Fuente: UCL)

Super qué?

Las Supernovas (SNe) son la etapa final de la evolución estelar y consisten en explosiones muy energéticas. Hay dos tipos de SNe: el primero ocurre cuando una estrella de alta masa (al menos más masiva que 8 veces la masa del sol) ha agotado el combustible para las reacciones nucleares en su núcleo, por lo que se vuelve inestable y explota. El segundo corresponde a estrellas de baja masa, que no terminan su vida como SN sino como enanas blancas, y que están en sistemas de al menos dos estrellas, donde una de ellas le transfiere masa a la enana blanca. Esto produce que el núcleo de la enana blanca alcance una masa "crítica",  se “encienda” y explote. SN2014J corresponde a este último tipo, o en lenguaje más técnico, tipo Ia. La luz de las SNe viene del decaimiento de elementos radiactivos producidos en la explosión, por lo que el brillo irá decayendo en las semanas siguientes a la explosión.

Se han conocido muchos registros de explosiones de SNe que han sido observadas desde la Tierra a “ojo desnudo”. La más brillante ha sido SN 1006, (el número corresponde al año en la denominación oficial), registrada por varias culturas, notablemente la china, y de la cuál se determinó ser unas 10 veces más brillante que Venus. Otras SNe notables son: la SN1054, también registrada por muchas culturas de la cual su remanente es la famosa Nebulosa del Cangrejo; SN1987A, descubierta en Chile, fue visible en el hemisferio sur por algunas semanas. Esta SN es una de las mejores estudiadas ya que pertenece a la Nube Grande de Magallanes, una galaxia irregular que orbita nuestra propia Vía Láctea a una distancia de 168.000 años luz. SN2014 J representa una nueva oportunidad de estudiar estas magníficas explosiones en detalle.

La impresionante explosión de SN1987A (izq.) y el progenitor marcado con la flecha (der.)
Fuente: AAO

La famosa Nebulosa del Cangrejo, remanente de la SN1054. Aún no puedo imaginarme un cangrejo en esta nube.
(Fuente: APOD)

Las SNe tipo Ia tienen una importancia especial en astronomía, ya que, debido a que los progenitores tienen todos aproximadamente la misma masa, la explosiones tienen el mismo brillo, lo que las hace excelentes medidores de distancia**. Y a diferencia de las RR Lyrae, que son mucho más débiles, las SNe, al ser mucho más brillantes, pueden encontrarse en galaxias muy lejanas. Estudios de SNe tipo Ia distantes permitieron a los premios Nobel (2011) Brian Schmidt, Saul Perlmutter and Adam Riess a concluir que el universo se está expandiendo aceleradamente (más detalles de esto en una próxima columna). Otra importante característica de estos objetos es que durante la explosión, debido a procesos nucleares (conocido por nucleosíntesis), se producen varios elementos químicos. Por ejemplo, el fierro (Fe) del que está hecho tu escritorio, o tu silla en la que estás sentado en la terraza comiendo sandía, o que compone nuestra sangre provino de una de estas explosiones de SNe. 

El centro de atención

Desde el momento del descubrimiento, la comunidad astrónomica no ha perdido el tiempo y ha estado tomando imágenes de SN2014J en cualquier telescopio donde sea posible. Además, como M82 es una galaxia cercana y muy estudiada, imágenes de archivo ayudarán a determinar el progenitor de la explosión. También ha llamado la atención de astrónomos amateurs en el hemisferio norte, y muchas imágenes dan vuelta la internet. La SN no puede ser observada a simple vista, pero se espera que en su fase de máximo brillo, que ocurrirá por estos días, pueda ser observada con simples binoculares.

Sin duda,  este es un bonito ejemplo de cómo un poco de suerte y una rápida respuesta de la comunidad astronómica en el mundo nos permite explorar en detalle sucesos en escalas de tiempo humanas y desentrañar misterios estelares.

*En distancias astrónomicas, eso es a la vuelta de la esquina.

** En el caso de las SNe tipo II, esto no es tan simple ya que presentan un rango mucho mas amplio de brillo en su máximo y en su curva de luz