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Quizá una de las soluciones aparentemente más evidentes a la paradoja de Fermi sea la que tiene que ver con las distancias interestelares. Dado lo enormes que son éstas y por muy avanzada tecnológicamente que esté una CET, puede que el viaje sea posible pero poco práctico. Lo anterior no significa en absoluto que una nave interestelar no se pueda construir. De hecho, la NASA ya lo ha conseguido. Naves como la sonda Voyager 1, por ejemplo, se encuentra en los confines de nuestro sistema solar. El único requisito consiste en ser capaces de superar la velocidad de escape que, para nuestro Sol, es de 42 km/s y puede ser alcanzado con la inestimable ayuda del efecto honda gravitatoria. Así y todo, la Voyager 1 empleará muchos miles de años en llegar a una estrella, ya que su velocidad, aunque es enorme según la perspectiva humana, resulta muy pequeña en comparación con la velocidad de la luz (tan sólo es un 0,0058%).
A pesar de todo, hay posibilidades de conquistar o explorar la galaxia a velocidades "lentas". En 1929, John D. Bernal propuso la idea de la nave generacional o arca espacial. En ella viajarían generaciones que nacerían y morirían antes de llegar a su destino por colonizar.
Otra opción puede ser la animación suspendida o enviar embriones congelados, que crecerían y se desarrollarían en úteros artificiales al final del viaje.
Si pretendemos viajar en lapsos de tiempo más breves se hace imprescindible alcanzar velocidades cercanas a la de la luz. A un 10% de ésta se tardarían 105 años en arribar a e-Eridani, una de las estrellas similares a nuestro Sol más cercanas. Quién sabe, los alienígenas podrían tener esperanzas de vida muy superiores a la nuestra. De todas maneras, a velocidades relativistas hay que tener en cuenta la dilatación del tiempo que experimentarían los viajeros.
Repasemos ahora algunos métodos y tecnologías para la propulsión de nuestras naves interestelares, eso sí sin olvidar las terribles dificultades a las que deberían enfrentarse (bombardeo de rayos cósmicos, partículas de polvo interestelar, las diferentes velocidades de las estrellas, etc.).
Los que funcionan a base de reacciones químicas tienen el insalvable problema del enorme tamaño de los tanques de combustible (ya lo traté aquí). Se han propuesto variantes, como el motor iónico o el de antimateria.
- Naves estatocolectoras
Propuestas en 1960 por Robert Bussard. Consistirían en un gigantesco embudo formado por un campo electromagnético que capturaría el hidrógeno interestelar, ionizarlo y dirigirlo hacia un reactor de fusión nuclear. Estas naves solventan la dificultad de llevar consigo el combustible al obtenerlo directamente en el espacio. Adolecen de dificultades aparentemente insalvables, como el descomunal tamaño requerido para el colector.
- Velas
Propuestas por Robert L. Forward en la década de los años 60 del siglo pasado. Un haz láser se hace incidir sobre una vela enorme y ligera acoplada a la nave espacial, produciendo una aceleración continua hasta alcanzar velocidades enormes. La NASA ya las ha desplegado con éxito, aunque a pequeña escala.
- Asistencias gravitatorias
Similares a las empleadas con la nave Voyager 1, fueron propuestas en 1958 por Stanislaw Ulam, mediante la utilización de la interacción gravitatoria de la nave con un sistema de dos cuerpos astronómicos mucho mayores que ella, en órbita uno alrededor del otro. Unos cuantos años más tarde, Freeman Dyson propuso la idea de utilizar un sistema binario de estrellas de neutrones para impulsar la nave hasta velocidades cercanas a la de la luz. El capitán Kirk fue aún más allá en este post (¿lo recordáis?).
- Física extravagante
Todas las tecnologías anteriores están basadas firmemente en la física establecida. Pueden estar lejos de llevarse a cabo pero, en principio, no violan ninguna ley física.
Durante mucho tiempo se ha pensado en la posibilidad de viajar más rápido que la luz. Muchas de estas propuestas se pueden descartar rápidamente ya que no se ajustan a los principios físicos conocidos. Sin embargo, otras aún no han podido descartarse completamente. Entre ellas podemos citar a los taquiones, partículas hipotéticas pero cuya existencia no está negada por la teoría de la relatividad, dotadas de masa imaginaria que se desplazan en todo momento a velocidades supralumínicas. También están los agujeros de gusano y los motores de curvatura, de los que ya os he hablado largo y tendido aquí y aquí. Por último, citaré la energía del punto cero, de la que asimismo os hablaré en profundidad en un futuro.
Sea como fuere, la verdad es que en la actualidad y con el nivel tecnológico del que disponemos, los seres humanos no somos capaces de construir ninguno de los dispositivos fantásticos mencionados más arriba para alcanzar el sueño de viajar a las estrellas. Existen multitud de problemas y dificultades no sólo científicos y técnicos, sino también económicos, sociales y políticos.
Aunque la raza humana no puede construir ahora mismo una nave estelar, quién nos asegura que no será capaz de hacerlo dentro de 100 años, o de 1000, quizás. Otras civilizaciones alienígenas podrían llevar milenios, tal vez millones de años desarrollando sus tecnologías. ¿Es probable que ninguna de ellas posea el nivel de desarrollo tecnológico necesario?
Las estrellas se encuentran a distancias enormes, quizá insalvables. Este hecho, por sí solo, puede explicar por qué no hemos sido visitados (aunque no explica necesariamente la ausencia de señales electromagnéticas u otras evidencias de la existencia de civilizaciones avanzadas). Sin embargo, para todos aquellos optimistas en cuanto al poder de la ciencia y la tecnología, la barrera de las distancias interestelares seguramente se pueda superar, si no ahora en un futuro. Para todas esas personas, el tamaño de la galaxia, sin duda, no explica la paradoja de Fermi...
(Nubes recorriendo una jet stream sobre Canada)Durante el verano, recibí el siguiente correo de Jesús con una pregunta que muchas veces me han hecho y que además corre por ahí un falso bulo sobre ella. Así que vamos a intentar aclararlo un poquito:
Buenas!
Muy interesante y esclarecedor tu blog, en especial la sección de aeronáutica, que es la más frecuento. Sobre esta materia se me han planteado varias dudas. Una de ellas respecta a la distinta duración de los vuelos entre mismos destinos pero diferente sentido. He cruzado varias veces el Atlántico y siempre me ha parecido curioso que el vuelo dure más en sentido Europa-EEUU que a la inversa. En un primer momento podría explicarse por los vientos, pero tampoco termino de verlo claro: por un lado, la ruta es prácticamente la misma en un sentido que en otro (algo más al norte en sentido EEUU-Europa), por lo que dudo que pueda hacer una diferencia considerables en las corrientes. Además, si el viento a favor es el que favorece una mayor velocidad del avión, ¿a qué velocidad debe soplar para "impulsar" aún más a un cacharro que ya vuela a 900 kms/h?! (y ello obviando que la aerodinámica del avión no está hecha para aprovechar viento de cola, no es un velero!).
Posiblemente esté cometiendo un error de bulto en mis elucubraciones, pero es lo que tiene no tener ni idea de aerodinámica, jeje!! Pero confío en que me lo podáis aclarar. Otro día os mando más dudas.
Un saludo!!
Si echamos un vistazo a internet y miramos algunos foros, la respuesta que obtendremos será que se tarda menos debido a la rotación de la Tierra. Esta solución no tiene ni pies ni cabeza. El primer motivo es que la Tierra gira en sentido antihorario (visto desde el Polo Norte) por lo que en todo caso, los vuelos durarían menos yendo de Europa a EEUU, y no al revés! Pero imaginemos por un momento que tuviera lógica, imaginemos que el giro de la Tierra nos pudiera ayudar a acortar nuestros viajes. Si fuera cierto, bastaría con montarse en un helicóptero, elevarse unos metros del suelo y esperar a que la rotación de la Tierra nos acercara nuestro destino. De hecho, si tenemos en cuenta la velocidad de rotación terrestre, tardaríamos mucho menos de lo que tardamos ahora en avión! La realidad es que esto no es así, pero ¿qué falla? El fallo está en que nos estamos olvidando del aire.
Los aviones vuelan sumergidos en una atmósfera, que gira con la Tierra! Por este motivo, nuestro helicóptero siempre estará volando sobre el mismo punto. De no ser así, cada vez que diéramos un salto, recorrerías unos cuantos metros debido al giro de la Tierra!
Los aviones, para avanzar, deben moverse dentro de este fluido echando aire hacia atrás, de manera similar a lo que hacemos nosotros cuando buceamos. Como bien aventuraba, la solución radica en unas corrientes de aire (llamadas "jet streams" ), que existen en las capas altas de la atmósfera. Éstas corrientes de aire tienen velocidades del orden de 200 km/h y generalmente van de Oeste a Este, facilitando el vuelo en ese sentido. ¿Causa esto algún problema en la aerodinámica? Pues no, ya que el avión se mueve respecto al aire (está "montado" en él), que a su vez se mueve a los mencionados 200 km/h respecto a la Tierra. Volviendo al ejemplo de bucear, todos veis que si buceáis en un río a favor de la corriente, llegaréis antes a vuestro destino que si lo hacéis a contracorriente. Pero nunca el agua os adelantará, sino que os dejaréis llevar por ella. Pues lo mismo pasa con el avión. Ví en un foro el ejemplo de la película "Buscando a Nemo", donde unas tortugas se adentran en una corriente marina para viajar más rápido. Dentro de esa corriente, a su vez, las tortugas podrán impulsarse para ir más rápido o más lento (al igual que los motores impulsan al avión). Os dejo un fragmento de la película:Para terminar, quisiera aclarar otro teoría que existe y que no es para nada falsa. ¿Y Coriolis? Coriolis es una fuerza ficticia que aparece cuando un objeto se mueve respecto a un sistema giratorio (como puede ser la Tierra). La dirección de dicha fuerza dependerá de nuestra trayectoria. Si realizamos un viaje Este-Oeste, sin subir ni bajar nada, esta fuerza simplemente nos empujará hacia el Norte o el Sur (dependiendo del sentido), pero no favorecerá nuestro viaje (ya que no nos empuja ni al Este ni al Oeste). Sin embargo, si volamos hacia el Noreste, por ejemplo, sí que aparece una componente de dicha fuerza que nos empujará, acortando nuestro viaje. Por este motivo, la fuerza de coriolis puede ayudarnos (o incordiarnos) siempre que nuestro vuelo no sea puramente Este-Oeste, aunque la causa más importante de la duración de los vuelos son las jet streams.
Espero haber solucionado la duda de Jesús y la de seguro muchos más. Recordaros que podéis enviar vuestras preguntas y curosidades a: los.porques@gmail.com.
PARA QUIEN QUIERA SABER MÁS:
Cuando una aerolínea planifica una ruta transoceánica, siempre piensa en las jet streams. Estas corrientes pueden ahorra mucho dinero a la compañía por la gran cantidad de combustible que se ahorran. Llega hasta tal punto, que los aviones llegan a modificar sus rutas, haciéndolas más largas incluso, con tal de aprovechar estas corrientes. Merece la pena alejarse unos kilómetros, con tal de ahorrarse tiempo y combustible.
De la misma manera, los aviones que van en sentido Este-Oeste, intentarán alejarse y evitar dichas corrientes con tal de no volar contra corriente.Por cierto, estas corrientes no se dan sólo en el Atlántico, sino también en el Pacífico, por lo que a los vuelos entre Asia y América, les ocurre lo mismo.
El de hace dos años fue un verano en el que hubo un momento en el que llegué a escribir un reportaje sobre un misterio diferente cada día con la tensión añadida de que, alcanzada cierta fecha, si hubiera habido algún imprevisto que me hubiera impedido trabajar una jornada, el proyecto podría haber quedado incompleto. Conté en esa aventura con el apoyo de mucha gente, empezando por un puñado de escépticos que leyeron los originales en bruto, mis compañeros y jefes de El Correo, mi familia y amigos, e Iker Ayestarán, cuyas ilustraciones me encantaron desde que vi la primera. Cuando decidí probar a convertir ese material en un libro, lo hice convencido de que debía incluir los dibujos de Iker. ¿Por qué? Porque quería que La cara oculta del misterio fuera un fiel reflejo encuadernado de la sección veraniega. A los responsables de la granadina Editorial Comares les gustó la idea y, al final, Iker se encargó también de la portada. Estoy muy satisfecho de cómo ha quedado el libro, que puede leerse cómodamente a saltos porque cada capítulo es independiente del resto.
Ahora, son ustedes los que tienen que juzgar el resultado final. Quien quiera puede pedir La cara oculta del misterio en su librería habitual o comprarlo directamente en la web de la editorial.
Luis Alfonso Gámez e Iker Ayestarán: La cara oculta del misterio. Editorial Comares (Col. "La Vela - Granada"). Granada 2010. 200 páginas. 18 euros.
Dos asteroides, de varios metros de diámetro y en órbitas independientes, pasarán a poca distancia de la Tierra este miércoles 8 de septiembre. Ambos asteroides cruzarán entre la Tierra y la Luna y deben ser observables, cerca de su máximo acercamiento a la Tierra, con telescopios de aficionado de tamaño moderado. Ninguno de estos objetos tiene posibilidades de impactar contra la Tierra.Un asteroide de 10 metros de tamaño cercano a la Tierra, entre una población no descubierta de aproximadamente 50 millones de asteroides, podría pasar casi a diario dentro de una distancia lunar,y uno podría golpear la atmósfera de la Tierra sobre cada 10 años por regla general.
El Catalina Sky Survey, cerca de Tucson, Arizona, descubrió los dos objetos en la mañana del Domingo, 5 de septiembre, durante un control rutinario de los cielos. El Centro de Planetas Menores en Cambridge, Massachusetts, primero recibió las observaciones el domingo por la mañana, y determinaron las órbitas preliminares, concluyendo que ambos objetos pasarían dentro de la distancia de la Luna y la Tierra, aproximadamente tres días después de su descubrimiento.
Near-Earth Asteroid 2010 RX30 (el primer asteroide) se estima que tiene entre 10 y 20 metros de tamaño y pasará a 0,6 distancias lunares de la Tierra (alrededor de 248,000 kilómetros) a las 2:51 am PDT (Horario de verano del Pacífico) (5:51 a.m. EDT, Horario de verano del Este) este miércoles 9 de septiembre. El segundo objeto, RF12 2010, cuyo tamaño estimado es de 6 a 14 metros, pasará a 0,2 distancias lunares (cerca de 79.000 kilometros) un par de horas más tarde a las 02:12 pm PDT (5:12 pm EDT).
Más información en: http://www.jpl.nasa.gov/asteroidwatch/
Imagen propiedad: NASA
Fuente: NASA
Según un estudio es imposible predecir qué grupos de animales se diversificarán después de la actual gran extinción masiva que está en curso. Al menos eso es lo que nos dice el pasado.
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La extinción es un fenómeno que ha ocurrido a lo largo de la historia biológica de este planeta. Normalmente las especies que desaparecen son sustituidas por otras al mismo ritmo. Otras veces se producen eventos en los que no es así, extinciones masivas que de vez en cuando destruyen la biodiversidad de la Tierra. Entre todas ellas ha habido cinco grandes extinciones masivas que fueron aún más intensas. En una de estas grandes extinciones masivas por ejemplo, hace 250 millones de años, desaparecieron el 90% de las especies marinas.
Ahora, por culpa del ser humano, estamos inmersos en la sexta gran extinción masiva. Hemos contaminado tanto, destruido tantos hábitats, explotado tanto la Naturaleza y reproducido tanto que muchas especies de animales y plantas están desapareciendo a un ritmo pasmoso. ¿Qué resultará después de esta gran extinción?
Según el pensamiento tradicional entre los paleontólogos, los grupos de animales que se han diversificado más tenderán a florecer y diversificarse más que los otros después de una extinción masiva. Si esto fuera cierto permitiría predecir qué surgirá después de la actual extinción masiva. Una investigación realizada por John Alroy, de Macquarie University, predice que sucederán grandes cambios en algunas “reglas” de la evolución según las entendemos actualmente. Estos cambios tendrán importantes consecuencias para el futuro de la biodiversidad porque nadie es capaz de predecir qué grupos dominarán la Tierra después de la presente extinción masiva. Según Alroy la extinción masiva actual está provocada por el comportamiento humano. Su trabajo ha sido publicado recientemente en Science.
Para el estudio Alroy usó la base de datos paleontológica de University of California en Santa Bárbara, que recopila información de 100.000 colecciones de fósiles de todo el mundo, agrupados en 20.181 géneros de todas las épocas geológicas. Ha estudiado el destino de los principales grupos de animales marinos a lo largo del registro fósil durante las extinciones masivas.
Concluye que las reglas que gobiernan la diversidad de estos grandes grupos, y que habíamos considerado invariantes, pueden cambiar a lo largo del tiempo geológico. El ritmo promedio de diversificación de un grupo en nuevas especies en el pasado no es un buen vaticinador de cómo irán las cosas después de un evento de extinción masiva.
Una gran diversidad no predice la supervivencia de un grupo. Así por ejemplo, los conodontos (ver foto), que fueron muy diversos durante el Cámbrico desaparecieron por completo al final del Ordovícico hace 430 millones de años.
Los hallazgos de Alroy indican que, como resultado de una gama de factores, la gran extinción masiva actual será mucho más severa de lo que ha sido otros periodos de extinciones masivas. Alroy señala que sólo ha habido tres extinciones masivas con el nivel de extinción comparable al actual en los últimos 500 millones de años (casi toda el periodo multicelular).
Los organismos que podrían haberse adaptado en el pasado puede que no puedan hacer esta vez, dice. “Puedes terminar con un lecho marino alterado dramáticamente debido a cambios en el dominio de los grupos principales. Esto es, la extinción que está sucediendo ahora dará la vuelta al equilibrio de los grupos marinos.”
Cuando sucede una gran extinción masiva, no solamente se da una caída temporal en la riqueza de especies, dice Alroy. Este investigador compara lo que está sucediendo ahora en la evolución con un dado rodando en la mesa de apuestas. “Lo más preocupante es que algunos grupos terminarán siendo permanentemente dominantes cuando de otro modo nunca lo hubieran sido. Así que al producir esta extinción, estamos apostando fuertemente sobre qué tipo de especies estarán por ahí en el futuro. No sabemos qué resultará. La gente no se da cuenta de que tendrá consecuencias muy impredecibles.”
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3232
Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.
Artículo original.
Foto: conodontos, vía University of Leicester.
Pues sí. Agosto suele ser un buen mes para Ikkaro y así lo ha demostrado este año, con un gran crecimiento en todos los datos.
Además, de las estadísticas que podéis encontrar debajo como siempre, me gustaría destacar el crecimiento que está teniendo el grupo de Facebook, tanto en usuarios como en Información, que complementa a la del blog. Te invitamos a seguirnos
Y aquí van nuestras estadísticas...
Sin más, os dejo los datos de este mes.
- Ikkaro en Twitter con 357 seguidores y donde además de las noticias del blog, enlazamos curiosidades que vamos encontrando.
- Ikkaro en Facebook con 390 fans
Estadísticas en detalle.
- 1.249.164 Páginas vistas
- 377.121 Visitas
- 302.775 Usuarios Únicos Absolutos
- 2624 suscritos a los feeds en marzo
- 915 suscritos al feed via mail
Y como siempre mostramos la evolución de las páginas vistas desde Enero del 2007.
Muchas gracias a todos por seguirnos y ayudarnos a crecer y mejorar.
La nave de carga Progress M-06M, que se separó del módulo Zvezda de la estación espacial el 31 de agosto, y que ha permanecido casi una semana en vuelo libre, reentró en la atmósfera terrestre el 6 de septiembre. Su sucesora ya está preparada para el despegue desde el cosmódromo de Baikonur. La M-07M partirá a bordo de un cohete Soyuz-U a las 11:11 UTC del 8 de septiembre, y se unirá al complejo orbital el viernes. También llamada Progress 39P, transportará combustible, comida y otros suministros para la tripulación de larga duración. Mientras esperan su llegada, los astronautas descansaron el lunes, tras unas jornadas intensivas que han incluido la observación del huracán Earl en el Atlántico. Por otra parte, Skvortsov, Kornienko y Caldwell Dyson se hallan en la recta final de su estancia en la ISS. Su cápsula Soyuz TMA-18 se separará de ella el 23 de septiembre, señalando el final de la expedición 24 y el comienzo de la número 25. Para preparar su regreso, los astronautas han recargado las baterías del teléfono de su nave, conectado a la constelación Iridium y disponible en caso de que aterricen demasiado lejos de las fuerzas de rescate. Los astronautas que los reemplazarán, Kelly, Kaleri y Skripochka, se encuentran en la Ciudad de las Estrellas finalizando su entrenamiento. Su nave Soyuz TMA-01M, que usará un nuevo sistema de telemetría e informático, los llevará al espacio en octubre. (Foto: NASA TV)ISS
Como los habituales del bar, perdón, del blog, podréis comprobar, no me prodigo mucho por aquí. La culpa la tiene mi interesante (cof, cof) vida de residente y el Twitter, que me permite publicar muchas minichorradillas, comentar y demás en apenas unos cuantos caracteres, con lo que muchas ideas terminan en formato mini sin llegar a desarrollar del todo.
Aquí os traigo unas cuantas pildorillas, en un popurrí variado de cosas a comentar:
- En “Pintadas como puertas“, blog que recomiendo mucho por su adecuada dosis de divinismo y frivolidad bien condimentados con neuronas bien amuebladas, me pidieron que colaborara con una entrada. He aquí “Babita de caracol deluxe“, donde pongo a parir esa crema. Gracias a ello me gané una estampita de la Santa Patrona:
- Hace poco me preguntaron si el aceite de krill venía bien para la distonía. Para aclarar rápidamente la cuestión, os comento que una contracción muscular mantenida, involuntaria, que llega a causar retorcimientos dolorosos. Hay diversas distonías, para que os hagáis una idea hay una que se llama blefarospasmo y consiste en el temblor continuo o casi continuo del párpado que hace que se cierre. En este vídeo la podéis ver mejor:
El problema de la distonía es que a veces es un síntoma más que acompaña a otros en una enfermedad determinada y a veces es una enfermedad en sí misma, sin otra cosa que le acompañe. Además, su tratamiento es complicado, se usan anticonvulsivantes, toxina botulínica y fármacos que intentan frenar esa contacción desmesurada por poner algunos ejemplos.
¿Es o no es eficaz el aceite de krill para eso? Afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias. Porque a mí me digan que el aceite de krill es maravilloso para eso no me lo puedo creer, al igual que no me termino de creer que la crema de baba de caracol me vaya a dejar el cutis como el del un bebé. ¿Dónde están los ensayos clínicos, las evidencias de que eso funciona? He mirado en Pubmed, si pones “krill oil” te salen 21 artículos, ninguno habla de distonía. Si ponéis “krill oil AND dystonia” no sale nada. Si nos lanzamos a razonar, el aceite de krill es una mezcla de ácidos grasos, ¿qué relación tiene eso con una contracción muscular sostenida, qué mecanismo fisiopatológico explicaría la supuesta mejoría por usar ese producto?
Y para terminar de puntualizar: un 20% de las distonías responden bien a placebo. ¿Es el aceite de krill un buen placebo?
- La gente ya no sabe qué inventar. En la lista de correo de Amazings me enteré de la existencia de unas cápsulas de oxígeno, recomendadas para recuperación del cansancio, falta de sueño, resacas, belleza y cuidado de la piel. Im-prezionante.
- Las “pagüe balans” se extienden como una mancha de aceite. Tal como comenta Vicente Baos, ahora han salido las pulseritas para los niños. ¿Les ayudarán con las tareas del cole?
Esto es todo por ahora, señores. Seguiremos dando señales de vida.
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Medio: Magazine de El Mundo
El Magazine dominical del diario El Mundo abre esta semana sus páginas con un una tira cómica de Idígoras y Pachi en la que Eduard Punset da unos consejos a José Luis Rodríguez Zapatero para hallar el camino de la felicidad.
Según el Punset de la tira, hay que dar la vuelta a las cosas sencillas y cotidianas de la vida para saber apreciarlas: el canto de un pájaro, el perfume de una flor… “En esto consiste la felicidad”, afirma.
Descargar El ala oeste de la Moncloa
El pasado sábado 4 de septiembre, Eduard Punset asistió a la gala de clausura de la segunda edición de FesTVal, el Festival de Televisión y Radio de Vitoria-Gasteiz. En la edición del 2010 del certamen, el programa Redes, que dirige Punset, fue galardonado con el premio Pasión de Críticos 2010 como “el espacio más interesante”.
Galería con imágenes del certamen y del discurso de Punset al recoger el premio “Pasión de críticos 2010″ (fotos: SmartPlanet).
Esta tarde os traigo una curiosa imagen relacionada con triángulos que propuse en Twitter hace bien poco. La cuestión es la siguiente:
Dividimos un triángulo en 6 piezas como en la figura de la izquierda. Después tomamos las piezas y las reordenamos como en la figura de la derecha…y aparecen dos cuadrados sin rellenar en la parte central del triángulo. Es decir, reordenando las piezas obtenemos que la figura resultante es más pequeña que la primera…
¿Proviene esto de alguna paradoja geométrica? A ver si alguien nos echa una mano a resolver este curioso hecho que publicaban hace unos días en Futility Closet.
- Cómo funciona un giroscopio, Ciudades por la Noche: La vista desde el espacio, Experimentos con globos de agua en caída libre y Cómo beber café en caída libre, otros instructivos vídeos del mismo autor.
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| (Izquierda) Auto-catálisis contra (derecha) replicación con herencia en términos de cinética: En el caso de autocatálisis, todos los estados iniciales finalmente llevaron al mismo estado estacionario. En el caso de la replicación con herencia, los estados iniciales llevaron a a distintos estados estacionarios en la curva de estado estacionario. Las flechas azules muestran que el movimiento a lo largo de la curva de estado estacionario es una lenta marcha hacia el incremento de la replicasa más activa, R2. Crédito de la imagen : Doriano Brogioli. ©2010 The American Physical Society. |
En el campo de la abiogénesis, los científicos actualmente investigan varias formas en las que la vida podría haber surgido a partir de la materia inerte. Generalmente, cualquier teoría de la abiogénesis debería tener en cuenta dos aspectos importantes de la vida: la replicación (la capacidad de transmitir mutaciones a su descendencia) y el metabolismo (las reacciones químicas requeridas para actividades vitales tales como romper el alimento). Aunque estas dos características ayudan a proporcionar una definición de trabajo para la vida, más recientemente los científicos han enfatizado la importancia de otra característica clave requerida por la evolución Darwiniana: la selección, o la replicación de las mutaciones que proporcionan una ventaja evolutiva.
“El problema básico de la abiogénesis es encontrar la primera entidad viva que se generó a partir de la materia inerte”, dice Doriano Brogioli, físico de la Universidad de Milán-Bicocca, a PhysOrg.com. “Pero, ¿cuál es la definición de la vida: es la replicación, o el metabolismo, o simplemente la auto-catálisis? Creo que no es simplemente una cuestión de definición: lo que es necesario es “evolución”, incluso si la entidad que sufre (o realiza) la evolución no es una entidad viva clásica. Una vez que empieza la evolución, puede alcanzar estructuras de cualquier complejidad: a partir de una célula, la evolución crea árboles, pájaros, ballenas, hormigas y todo el actual prodigio que es el mundo vivo”.
Los sistemas puramente químicos pueden poseer la capacidad de replicarse y metabolizar, pero los científicos han encontrado que los sistemas químicos no pueden realizar selección por sí mismos; las moléculas más activas no se replican más que otras, y las mutaciones individuales útiles no se heredan a la descendencia. Por tanto, los investigadores han sugerido que probablemente se requiere algún tipo de proceso físico para introducir la competición entre los sistemas químicos y generar la presión selectiva requerida para la evolución.
“Se necesitan tres características para la evolución: herencia, mutación y selección”, dice Brogioli. “Las moléculas simples pueden replicar otras moléculas, incluyendo copias de sí mismas, y pueden sufrir mutaciones. Pero en una solución con replicasas, cada una de ellas repite lo que encuentre, incluyendo moléculas no activas o replicasas menos activas. No está activa la selección. La razón es que la química (tradicional) favorece a las moléculas egoístas: la molécula que es más probable que se replique incrementa su concentración. Para que la selección tenga lugar, debe haber un proceso físico. La confinación mediante membranas es la forma actual usada por los organismos vivos. Pero es difícil creer que una estructura compleja como una célula pueda formarse espontáneamente, dado que los polímeros de replicación deben formarse junto con las propias membranas. Este problema se encuentra en todas las teorías de abiogénesis, incluyendo el mundo de ARN y las teorías de primero metabolismo”.
Brogioli ha adoptado una aproximación única para satisfacer los requisitos de selección proponiendo que la respuesta puede estar en las fluctuaciones termodinámicas. Estas fluctuaciones, que son cambios en el número de moléculas en un volumen dado debido a los movimientos térmicos, puede permitir que la selección se haga efectiva, llevando al incremento de las moléculas con una ventaja evolutiva. Investigando algunos sistemas químicos que poseen una característica a la que llama “estabilidad marginal química”, Brogioli ha demostrado que las fluctuaciones termodinámicas inducen no sólo un camino aleatorio, sino una deriva dirigida hacia el incremento de la eficiencia en la replicación.
Brogioli sugiere que esta deriva representa una forma inicial de evolución que tuvo lugar antes de que las membranas empezaran a englobar sistemas químicos; tras esta época, las membranas habrían asumido la responsabilidad de definir entidades en competición entre sí, permitiendo que tuviese lugar la selección. Si las fluctuaciones termodinámicas desempeñaron un papel en la selección de la vida inicial, se solventaría el problema del requisito de que surjan a la vez los replicantes químicos y las membranas que los encierran.
En su artículo, Brogioli mira a la replicación desde una perspectiva cinética, en la cual el homólogo cinético de la herencia de mutaciones es la presencia de múltiples estados estacionarios, es decir, distintas líneas de mutación pueden estar presentes a la vez, y su descendencia hereda las mutaciones. Demuestra que los sistemas químicos que son capaces de pasar mutaciones a su descendencia pueden imaginarse como sistemas con múltiples estados estacionarios, dando de esta forma la propiedad de la estabilidad química marginal. Estos sistemas difieren de un sistema “auto-catalítico” simple (por ejemplo, un sistema químico puro) en que simplemente produce descendencia sin transmitir mutaciones; el homólogo cinético serían estados iniciales que todos llevarían a un estado estacionario.
Como analogía de un sistema marginalmente estable, Brogioli considera el ejemplo mecánico de una canica en una superficie plana, donde cualquier punto de la superficie es un punto estacionario. Si se perturba la canica, alcanza un punto estacionario distinto en lugar de retornar a su posición original, dado que no hay fuerza de restauración. De la misma forma, fluctuaciones de concentración espontánea pueden permitir que un sistema químico herede una variedad de mutaciones a partir de su sistema padre, y cualquiera de estas mutaciones puede considerarse como estable.
Brogioli descubrió el movimiento de deriva estudiando matemáticamente las fluctuaciones termodinámicas a lo largo del tiempo. Encontró que, si hay presentes dos replicasas R1 y R2, la replicasa más eficiente, digamos R2, empieza a incrementar su número y hacerse dominante. En volúmenes con una mayor concentración de R2, tendrá lugar más replicación, y habrá una fracción aún mayor de R2. Después, puede surgir una replicasa incluso más eficiente debido a mutaciones aleatorias, y su concentración aumentará, y así continuamente.
Por el momento, la deriva se ha confirmado únicamente mediante cálculos numéricos, y debe considerarse aún como teoría. Brogioli señala que la mayor parte de los sistemas químicos que tienen una replicasa no poseen estabilidad marginal química, y por tanto no se ven afectados por las fluctuaciones termodinámicas. No obstante, su estudio demuestra que es posible la existencia de un sistema químico que es marginalmente estable y puede pasar por una evolución espontánea. Investigar estar teoría podría llevar a revelaciones muy importantes. La demostración de un sistema químico marginalmente estable en el laboratorio no sólo sería el primer experimento en el que un sistema químico sufre una evolución espontánea, sino también el primer modelo in vitro de reacción química que lleva a la vida.
“Actualmente, no se ha creado ninguna replicasa que pueda auto-mantener su replicación, pero la replicación de polímeros de ARN pueden obtenerse mediante la unión de oligonucleótidos cortos”, dice Brogioli. “Esta es una forma [de encontrar un sistema químico que podría tener estabilidad marginal]. Otra posibilidad es crear un sistema más abstracto, en el cual la replicación se logre mediante una enzima, y la actividad de la enzima se vea afectada por la presencia de uno de los polímeros replicados. Obviamente, esto es sólo una prueba de concepto de la estabilidad marginal y la deriva evolutiva, pero no es una reproducción realista del origen de la vida. La posibilidad más interesante es considerar las reacciones propuestas por las teorías de primero metabolismo. En esas teorías, ningún polímero replicante estuvo implicado en la abiogénesis, sino sólo pequeñas moléculas que constituyen algún tipo de red metabólica. El objetivo es encontrar una reacción muy simple que pueda ser marginalmente estable”.
Más información: Doriano Brogioli. “Marginally Stable Chemical Systems as Precursors of Life.” Physical Review Letters 105, 058102 (2010). DOI: 10.1103/PhysRevLett105.058102
Autor: Lisa Zyga
Fecha Original: 16 de agosto de 2010
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