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Somos tres jóvenes astrónomas chilenas que disfrutan divulgando ciencia en su tiempo libre! :D

Mujeres en Ciencia: Ana Arévalo-Hidalgo

Debido al éxito de nuestras entrevistas a Mujeres en Ciencia, decidimos continuar con nuevas invitadas. Hoy les contaremos sobre el trabajo que realiza Ana Arévalo-Hidalgo de Guatemala, ¡esperamos que lo disfruten!

Ana, ¿puedes contarnos un poco sobre los estudios que has seguido a lo largo de tu carrera?

Ana en la Universidad de California, Berkeley
Ana en la Universidad de California, Berkeley
«Poseo Doctorado en Ingeniería Química de la Universidad de Puerto Rico en Mayagüez e hice un postdoctorado en University of California Berkeley en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular. Antes de empezar el programa de doctorado, me gradué de Ingeniera Química y cerré pensum de la Carrera de Ingeniería Industrial en la Universidad de San Carlos de Guatemala
En cuanto a su inspiración por seguir una carrera científica, Ana nos cuenta: «Siempre me han gustado las ciencias, desde muy pequeña mi gusto por la matemática y la química me llevaron a participar en la Olimpiada Nacional de Ciencia en Guatemala, en donde por cuatro años consecutivos fui seleccionada entre las diez o entre las cinco mejores estudiantes de mi país. No puedo decir lo mismo de mis habilidades para dibujar y pintar 🙂 .»
Pero muchas veces el amor por la ciencia comienza en casa: «Tuve la fortuna de recibir una tremenda educación en casa con mis padres, ellos me enseñaron a valorar la educación y a utilizarla como un instrumento para transformar no solo mi vida, sino la vida de las personas que me rodean, ellos siempre nos decían a mis tres hermanos y a mí que la educación sería la única y la mejor herencia que nos dejarían. La educación me ha permitido viajar a diferentes países, Universidades, Centros de Investigación y me abrió la puerta al trabajo que tengo actualmente en Investigación y Desarrollo.»

¿Por qué escogiste esta área de la ciencia en particular?

«Mi interés por la ingeniería química fue en gran parte influencia de mi hermano mayor, quien también es Ingeniero Químico. Me pareció fascinante la idea de procesar, transformar y sobre todo innovar. Todo ello me llevó a continuar especializándome en el doctorado en Ingeniería Química. Creo que mi motivación personal de dejar una marca positiva en el mundo también influyo en seleccionar mi profesión, quería estudiar algo que me permitiera tener impacto social a través de la tecnología.»

¿En algún minuto consideraste otras opciones?

Desde pequeña quería ser química bióloga, por influencia de mi padre, finalmente mi gusto por la matemática y la visualización de la ingeniería como ciencia aplicada, me llevó a decidirme por esa profesión. Decidí finalmente estudiar Ingeniería Química a Ingeniera Industrial de manera simultánea por el interés de administrar, de algún día tener mi propia empresa o liderar una institución relacionada a educación en Guatemala o Latinoamérica, además ambas carreras se complementan. Realmente me gusta muchísimo aprender, estar involucrada activamente en diferentes proyectos. Pienso también, que con motivación y perseverancia podemos llegar a donde queramos y hacer lo que nos apasiona más.»

¿En qué trabajas actualmente?

«Actualmente trabajo en Praxair, Inc. como Especialista en el Desarrollo de Materiales para Adsorción en Buffalo, NY. Praxair, Inc. es una empresa internacional con más de 100 años de historia, líder en la venta de gases para uso industrial incluyendo metales, cuidado de salud, alimentos y bebidas, energía, aplicaciones aeroespaciales, químicos, electrónicos, etc. Praxair ha sido componente del Dow Jones Sustainability World Index por doce años consecutivos, el Dow Jones es un índice de la bolsa de valores creado por la revista de Wall Street

¿De qué se trata la investigación que realizas?

«Mi investigación está relacionada a la nanotecnología, a modificar la materia a escala nano (aproximadamente 1-100 ηm). Por ejemplo, un cabello humano tiene aproximadamente 100,000 ηm de ancho. Específicamente mi trabajo está relacionado a la adsorción de contaminantes de aire o cualquier otra mezcla de gases, es decir a modificar la superficie de un material de forma tal que tenga preferencia por ciertas moléculas o contaminantes, permitiendo así separar esos contaminantes. Esos materiales pueden utilizarse para purificar gases, purificar agua e incluso acelerar reacciones químicas.»

«Mi trabajo actual consiste en el diseño y desarrollo de materiales para aplicaciones de adsorción, incluyendo la validación de materiales nuevos y tecnologías nuevas o existentes que permitan separar gases o remover contaminantes. Muchos de los materiales adsorbentes poseen una estructura porosa compleja con diminutos poros de diferentes tamaños y formas. Esos poros pueden tener unos pocos nanómetros hasta cientos de nanómetros de ancho. Mi trabajo es hacer esas superficies selectivas y afines a ciertos contaminantes o moléculas.»

Screen Shot 2014-05-20 at 8.19.07 PM«Durante el doctorado trabaje en la síntesis de un material nanoporoso y en incrementar su capacidad de adsorción de dióxido de carbono (CO2), esto mediante la adición de cationes metálicos para remover CO2 del aire de manera eficiente. En la figura pueden observar una micrografía del material donde se observan los cristales cúbicos característicos del material, los cuales están formados por una serie de poros y canales que permiten atrapar selectivamente CO2. El material fue analizado en NASA Aimes Research Center en Moffett Field, Mountain View, California en el año 2010, el material fue propuesto para ser utilizado en las cabinas espaciales y en las estaciones espaciales de NASA. Las altas concentraciones de CO2, especialmente en misiones espaciales de larga duración, ocasionan problemas en la salud del astronauta, como deterioro del sistema nervioso central e hiperventilación, lo cual además imposibilita al astronauta a realizar su trabajo. Es por esta razón que NASA constantemente busca nuevas tecnologías, nuevos materiales para remover distintos contaminantes en las cabinas espaciales. (Pueden leer el reportaje sobre los astronautas quejándose de dolor de cabeza y mareos en el siguiente link

¿Has hecho divulgación de tu trabajo para el público general? ¿Encuentras que es importante que esto se haga?

Ana y compañía en el Nanodays
Ana y compañía en los Nanodays
«Con el paso de los años al profundizar en mi proyecto de investigación, encontré que me gusta muchísimo divulgar, participar en actividades en las que se traduce el trabajo de investigación, que en mi caso hago en un laboratorio químico e involucra procesos o términos complejos, a un lenguaje que pueda tener un impacto social. Actividades como Nanodays en Puerto Rico donde se presentan diferentes experimentos o hechos científicos en diferentes centros comerciales para despertar el interés de las personas en la ciencia, trabajar directamente con maestros de escuela secundaria, estudiantes de primaria y secundaria para realizar experimentos relacionados a mis proyectos de investigación y llevarlos al salón de clase utilizando materiales simples me resulta refrescante, además de contribuir a motivar a chicos y grandes a aprender sobre ciencia.
Creo que es importante divulgar los aportes científicos, estos pueden motivar a otras personas a estudiar o especializarse en ciencia, a entender y a aplicar esa información en su día a día. De esa forma, la investigación que hacemos personas como yo, impacta no solo la industria de los gases o el petróleo, sino la vida en general ya que los materiales que investigo se utilizan para mejorar el ambiente, reducir los contaminantes que producimos día a día y mejorar la calidad de vida en general.»

Pero Ana también ha podido publicar su trabajo dentro del círculo científico: «He escrito 6 publicaciones científicas y estoy trabajando en dos más. He colaborado en la preparación de dos patentes provisionales y he presentado mi investigación en diferentes conferencias en Guatemala, Puerto Rico y Estados Unidos.»

¿Cuál es tu experiencia como mujer de ciencia? ¿Has tenido algún problema alguna vez o te has sentido discriminada?

Ana y su hijo André en la NASA
Ana y su hijo André en la NASA
«Creo que el porcentaje de mujeres en el área de ingeniería es bastante bajo aún. He participado en reuniones en mi actual trabajo o en el pasado en donde yo soy la única mujer presente. Pero creo que más que ser mujer, lo difícil es romper barreras, romper paradigmas no importando si se es hombre o mujer. Recuerdo que cuando estaba en la universidad en Guatemala, algunas personas cuestionaban porque estaba tomando 10 cursos por semestre, pensaban que fracasaría. Creo que las barreras uno mismo se las pone, el creer en uno mismo y saber que uno tiene la capacidad, el talento y sobre todo la motivación para hacer todas la cosas que uno se propone es lo que marca la diferencia, es uno mismo quien define su futuro no los demás. El educarse otorga esa habilidad de poder definir una trayectoria y un final próspero.»

Pero su rol de mujer va mucho más allá de su profesión: «Considero que lo más difícil en todos estos años ha sido lograr el balance entre mi profesión, mi papel como madre y como esposa. Pero es mi familia la que me impulsa a ser mejor cada día, le da sabor y ese sentido de pertenencia, de amor, que no podría conseguir en el ámbito profesional, claro esa es mi opinión personal.»

¿Qué mensaje le darías a otras personas (en especial mujeres) que quisieran dedicarse a lo mismo que tú (o ser científicos en general)? ¿Algún consejo?

«Crean en sí mismos. Todo en esta vida se puedo lograr, pero debemos buscarlo y no esperar a que llegue a nosotros sin ningún esfuerzo. Que recuerden que las barreras y los obstáculos más difíciles de superar son los que nosotros mismos nos ponemos, los obstáculos que la sociedad nos pone, como las diferencias sociales o económicas, se pueden superar. Lo más importante es estar motivado a cumplir sus propósitos personales y profesionales, a construir su futuro y no esperar a que alguien lo construya por ustedes.»

Pero no todo en la vida es trabajo, así que ¿cuáles son tus hobbies?

Me encanta correr, siempre que visito un lugar nuevo me visualizo corriendo, libre! Me gusta ir al gimnasio, montar bicicleta con mi familia, jugar Nintendo Wii con mis hijos André y Mateo, hacer trabajo como voluntaria en distintas actividades de beneficio social.

Material extra

Nuestra entrevistada también ha querido compartir algunos vídeos (en inglés) relacionados con su tema de investigación:


Estrellas, conos y bastones, y el cómo vemos: de Hiparco a logarítmos, y la Ley Fechner-Weber

Y nuestro octavo y último invitado de los chicos de la RedLBC es Michael Morales (@mikael_mm en Twitter) que nos envió esta entrada de su blog Saltos Convergentes como regalo para el Cumpleaños de Star Tres. Esperamos que la disfruten 🙂 .

Estrellas, conos y bastones, y el cómo vemos: de Hiparco a logarítmos, y la Ley Fechner-Weber

De pequeño uno de los datos que quedaron grabados en mi mente en relación a la vista fue el de los conos y bastones. Años después, en libros de astronomía, uno es introducido a la historia y definición de magnitudes estelares. ¿Cómo relacionamos algo de lo que se sabe de la vista con las estrellas? Se sabe y dice que la visión humana es logarítmica, y no es sorpresa que las magnitudes estelares esten descritas a su vez por un logarítmo. Acá se hará la simple conexión entre ambas ideas a la vez de repasar algunas definiciones e introducir algunos conceptos.

Tenemos que ir en orden y empezamos con las magnitudes estelares. Recordemos que no se busca dar todo un curso de astronomía, sino cubrir las generalidades, especialmente si ya hay blogs más especializados en cubrir a detalle dichos tópicos.

Magnitudes estelares

Hiparco (190BC-120BC) definió una escala de magnitudes para referirse al brillo de estrellas. Esta escala era completamente subjetiva y tenía seis categorías de 1, muy brillante, a 6, muy débil (apenas perceptible). En esa época era mucho pedir el uso de decimales en la comparación.

Norman Pogson, en 1956, nota que la relación de brillos entre una estrella de magnitud 1 era 100 veces más brillante que una estrella de magnitud 6 (cinco unidades de diferencia), utilizando un modelo logarítmico para su descripción. Por alguna razón no es común encontrar su nombre acompañando la conocida ecuación de magnitudes. Si se tienen dos estrellas, una de magnitud m_1 y otra de magnitud m_2, con los brillos F_1 y F_2, respectivamente, tenemos que la razón de brillos está dada por la expresión:

\frac{F_2}{F_1}=100^{(m_1-m_2)/5}

la cual puede reescribirse para tener la diferencia de magnitudes

m_1-m_2=-2.5 \log \frac{F_1}{F_2}

Generalidades del cómo vemos

conecellsPues, el sistema del ojo es complejo en sí, pero en la parte básica de cómo percibimos la luz están involucrados dos juegos de células ubicadas en la retina: conos y bastones. La retina es la responsable de comunicar la información del nervio óptico al cerebro.

Los Bastones: son muy sensibles y son importantes para condiciones pobres de luz, es decir, la obscuridad; unos 92 millones de células de este tipo. Son monocromáticos.

Los Conos: son poco sensibles, pero son los responsables de percibir la luz de día, los colores; unos 4.6 millones de ellos. Hay de tres tipos para este fin, uno para cada color: rojo, azul y verde (el RGB).

En 1834, el fisiólogo alemán Ernst Weber y el psicólogo experimental Gustav Fechner describieron la ley del estímulo. Esta ley indica que la sensación del cambio en un estímulo, dp, es proporcional al logarítmo del cambio del estímulo, u, en sí, \Delta \ln (u). Escrito de otra manera:

dp = cte \frac{du}{u}

que equivale a

dp = kd \ln (u)

donde k es una constante. Esta ley se aplica tanto a la audición como a la vista.

¿Cómo se relaciona la Ley de Fechner-Weber con la ecuación de Pogson de magnitudes de las estrellas?

Notemos que el cambio en el estímulo dp no es más que la diferencia de magnitudes, ya que esta fue una definición por su percepción subjetiva, m_1 - m_2. Continuando con el abuso de los diferenciales, podemos escribir el cambio del estímulo como d \ln(u) = \ln(u_1)-\ln(u_2) = \ln \left( \frac{u_1}{u_2}\right). ¿Cuáles son los estímulos? Los brillos F_1 y F_2. Combinando resultados obtenemos

m_1-m_2 = k ln\left(\frac{F_1}{F_2}\right)

por lo cual k, al escribirlo en base logarítmica (10), equivale a -\frac{2.5}{ln10}, y así tenemos la conexión entre la ecuación de Pogson de magnitudes estelares y la Ley Fechner-Weber.

Referencias:
[ul type=»e.g. circle»] Carroll, B. y Ostile, D. (2007) “Introduction to modern astrophysics” Segunda edición. Addison-Wesley. [/ul]

[ul type=»e.g. circle»] Curcio, C., Sloan, K., Kalina, R., y Hendrickson, A. “Human Photoreceptor Tomography” J. of comp. neurology 292:497-523 (1990).[/ul]

[ul type=»e.g. circle»]Girod, B. “Human visual perception” (Lecture notes, Image and video compression)[/ul]

[ul type=»e.g. circle»]Pillow, J. “Methods and introduction to vision” (Lecture notes, Perception)[/ul]

[ul type=»e.g. circle»]Shen, J. “On the foundations of vision modeling I. Weber’s law and Weberized TV restoration”. Physica D 175 (2003) 241-251[/ul]

[ul type=»e.g. circle»]“How color blindness works” http://www.colour-blindness.com[/ul]

Mujeres en Ciencia: Pamela Pizarro

Hoy les traemos nuestra sexta entrevista a Mujeres en Ciencia y hoy es el turno de Pamela Pizarro (@pamelillus en Twitter). Ella se dedica a la Física de la Atmósfera en la Universidad de Chile. Los invitamos a conocer un poco más sobre nuestra invitada.

Créditos: La Tercera
Créditos: La Tercera

Pamela, cuéntanos un poco de ti y de lo que has estudiado hasta ahora.

gewitter_hector_l«Estudie en Talca la educación básica y media. Sin saber muy bien qué hacer, entré a la Universidad de Santiago de Chile a estudiar Ingeniería Física, ya que mi papá quería que estudiara Ingeniería y a mí me interesaba aprender y saber más de Física. Me retiré por problemas personales, volví a Talca, dí la Prueba de Selección Universitaria y entré a Licenciatura en Física en la Pontificia Universidad Católica de Chile. Eso siempre fue lo que quise hacer. No fue fácil, pero lo terminé. Soy obstinada y perseverante, y a pesar de cualquier problema de salud y la distancia de mi casa terminé la carrera. Durante esta, siempre me agradó hacer cosas, por lo tanto sabía que iba por el lado experimental. Estuve en Ciencias de Materiales, hice una práctica de verano en ese laboratorio. Sin embargo, con el tiempo descubrí la Geofísica, hice mi práctica de licenciatura en el Departamento de Geofísica de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Después de eso, decidí seguir el programa de Magíster en Meteorología y Climatología en dicha Universidad. Finalmente había encontrado lo que más me gustaba: Física de la Atmósfera

Y, ¿en qué te encuentras trabajando actualmente?

foto112Según nos cuenta nuestra invitada, actualmente se encuentra trabajando en su tesis de Magíster (la cual está a poco tiempo de terminar), cuyo tema es la frecuencia de neblina y nubosidad baja en el valle central de Chile.

Pamela, ¿cuál ha sido tu experiencia con la divulgación de la ciencia?

«Durante el pregrado trabajé en dos ferias de Explora como guía, ‘El juego de los átomos‘ y ‘El Universo de la luz‘. En la Universidad de Chile colaboré en el desarrollo de una guía para acercar la Geofísica (en particular el capítulo de meteorología ) a profesores de colegio.»

Respecto a la importancia de la divulgación, nuestra invitada nos cuenta: «Me parece que es algo muy importante, dar a conocer al mundo de manera didáctica los nuevos avances y los conocimientos que se van generando. Es parte de nuestra cultura y de nuestra esencia como ser humano, el deseo de satisfacer la curiosidad es tan importante como el arte y otras expresiones que llenan el espíritu de una sociedad.»

¿Cómo ha sido tu experiencia como mujer en tu área?

Respecto a esto, Pamela nos cuenta: «No es fácil, el hecho de ser mujer además no favorece, aunque tampoco desfavorece. Creo que hay que saber utilizar este hecho a nuestro favor. No fue algo de lo que me diera cuenta de inmediato, pero con el tiempo lo pude ver.

Cada día más existe más unión entre mujeres en ciencia, donde los temas de género dentro de la carrera son abordados, sobre todo en Beauchef que es una facultad muy masculina. Asociarse ayuda a abrirse caminos y también sirve como colaboración científica.

Trabajar con hombres no es fácil en ninguna área, supongo que en una empresa donde haya una mujer en un equipo de trabajo de muchos hombres debe ser complejo igual, sobre todo porque ellos muchas veces están acostumbrados a un lenguaje más masculino o tienen prejuicios respecto al trabajo o cómo nos comportamos. Pero finalmente es bueno para todos la presencia de mujeres en el mundo laboral y la ciencia. Los hombres que trabajan junto a una mujer pueden aprender mucho de ellas (como nosotras de ellos) y hay algo que es muy importante y que nutre el desarrollo científico en este caso puntual: las mujeres somos detallistas, y tenemos un montón de otras habilidades que en general (no digo todos) los hombres no suelen tener. Tener en un equipo una visión distinta del mundo favorece el resultado final de la investigación.

Si tuvieses que enviar un mensaje a otras mujeres que quisieran estudiar lo mismo que tú, ¿qué les dirías?

«Chicas, háganlo si realmente les gusta. En Chile la ciencia no da plata para hacerse millonario. Además, el científico suele ser más altruista y poco interesado en el dinero. No se vive mal, se tiene buen pasar, si eres organizada puedes ahorrar y hacer lo que quieras, pero si te interesa el dinero y el lujo, este mundo no es para ti.
Como en cualquier carrera en la actualidad, muchas veces (sobre todo en edad joven, antes de los 35) se deben tomar decisiones personales respecto a familia, hijos etc. Estudiar un doctorado o un postgrado fuera es equivalente a pretender aspirar a un cargo más importante en una empresa a la misma edad y donde se debe sacrificar familia y maternidad . Sin embargo siempre es posible hacer ambas cosas, como en cualquier otra carrera. Así que si quieren, háganlo. No se arrepentirán»

Y cuando no estás estudiando la Física de la Atmósfera, ¿a qué te dedicas?

«Me encanta tejer. Voy a taller de telar, y tejo a palillos y crochet. También voy a yoga y pilates (hacer deporte es muy importante!) tres veces a la semana.

Un espectro vale más que mil imágenes

La séptima nota invitada de la RedLBC en el Cumpleaños de Star Tres es de los chicos del blog Conexión Causal. El autor de esta entrada es Jorge Díaz (@jsdiaz_ en Twitter), nuestro Físico de Partículas favorito 🙂 . Sin más presentación, los dejamos con su nota.

Un espectro vale más que mil imágenes

El otro día llegué algo tarde a la universidad por lo que encontrar estacionamiento fue difícil. Mientras recorría los varios pisos del estacionamiento frente al Departamento de Física noté algo poco común: había un puesto disponible en el primer piso. Después de exclamar YEAH! estacioné allí mi auto y salí camino a mi oficina con una sonrisa, es un gusto encontrar un espacio tan bien ubicado; probablemente alguien que llegó temprano tuvo que irse por un motivo imprevisto, porque los pocos espacios en los primeros pisos se ocupan temprano. Esto me dejó pensando sobre la similitud entre los espacios en el estacionamiento y los estados que los electrones ocupan en un átomo.

espectro0

Dada la gran cantidad de profesores, administrativos y estudiantes, existen varios estacionamientos de varios pisos. Cada mañana decenas de vehículos ocupan los muchos espacios disponibles. Los primeros en ocuparse son obviamente aquellos en el primer nivel, ya que eso permite salir del estacionamiento en forma rápida y sin necesidad de usar las escaleras. Luego se llenan los pisos superiores, por este motivo llegar tarde implica un ejercicio bajando largas escaleras en la mañana y luego subirlas en la tarde porque sólo habrá espacios disponibles en los pisos superiores. Dada la comodidad del primer nivel los estacionamientos disponibles son muy apetecidos, sin embargo como en toda institución existe una jerarquía y las personas con altos rangos tienen estacionamientos reservados, por ejemplo el presidente de la universidad y el entrenador del equipo de fútbol tienen espacios marcados con su cargo en el primer piso. Asimismo, en otros pisos decanos y directores de oficinas administrativas tienen sus puestos reservados. El primer nivel también tiene varios puestos reservados para personas con discapacidad y algunos profesores eméritos (universidades como UC Berkeley tienen también espacios exclusivos para ganadores del Premio Nobel).parking1 En el primer piso sólo hay dos espacios disponibles para uso general. Algo similar ocurre en el segundo nivel, donde descontando los espacios reservados sólo ocho espacios son para uso general; el tercer piso tiene 18 y el cuarto 32.
En el espíritu de una vida saludable el subir y bajar escaleras no debería ser algo negativo, para muchos físicos este es el único ejercicio diario, sin embargo hay otro problema: debido a las lluvias torrenciales los pisos superiores son más seguros en caso de inundación, por lo que la empresa que administra los estacionamientos cobra de acuerdo a dónde uno estacione su vehículo y los pisos superiores son más costosos (el primer piso tiene un costo C1=$1/hora, el segundo C2=$4/hora, el tercero C3=$9/hora, etc.), por lo que la única manera de pagar menos es llegar muy temprano para usar los puestos más baratos.

parking25Cuando se instauró la regla de pagar de acuerdo al piso que se usa hubo muchas quejas, por lo que la empresa ofreció algo a cambio: una lotería entre quienes usen el estacionamiento que al azar entregaría una suma arbitraria y razonable de dinero que sólo podría usarse allí, permitiendo el uso de alguno de los pisos superiores. De esta forma si alguien estacionado en el 2° piso gana $5/hora en el sorteo entonces puede usar este premio para mover su vehículo al 3er piso ya que C2+$5/hora=$9/hora=C3. Notar que si esta persona gana menos de lo necesario para pasar a un piso superior entoces el premio no puede ser usado.

parking31De la misma manera, si hay un puesto desocupado en un piso inferior, este puede ser usado por alguien en un piso superior y pagar sólo ese valor, por lo que alguien por ejemplo en el 4° piso puede reacomodar su vehículo en el 2° piso en caso de haber un espacio disponible más tarde y pagar C2=$4/hora en vez de C4=$16/hora, permitiendo un ahorro de C4-C2=$12/hora.
El sistema parece complicado pero funciona bastante bien, así cuando alguien gana el premio puede subir de nivel y en caso de haber espacio disponible alguien puede ahorrar pasando a un piso más bajo.

Las misteriosas líneas oscuras

light_dispersionDespués de graduarse en Cambridge, el gran Isaac Newton se fue a la granja de su familia cuando la universidad fue cerrada debido a la Gran Plaga. Allí además de revolucionar la física, las matemáticas y de escribir la obra más importante en la historia de la ciencia, Newton descubrió que la luz solar se descompone en los colores del arcoíris al hacerla pasar por un prisma. Aunque este descubrimiento es usualmente mencionado como algo menor al compararlo con su obra monumental (los Principia), esta separación de la luz blanca en sus colores no sólo motivó una portada genial para el álbum The Dark Side of the Moon, también llevó a una revolución en la física y la astronomía.
A esta separación de la luz blanca en sus colores se le llama espectro. Esto cautivó a físicos y químicos del mundo entero y el estudio del espectro solar se transformó en una disciplina llamada espectroscopía. En 1802 el químico inglés William Wollaston notó algo extraño: en ciertas regiones del espectro podían verse líneas oscuras. Años más tarde, en forma independiente el alemán Joseph von Fraunhofer inventó un aparato llamado espectroscopio para estudiar el espectro solar en detalle. Fraunhofer notó el mismo efecto: el espectro solar mostraba líneas oscuras, como si el espectro revelara que cierta luz faltara en zonas determinadas. Interpretando la luz como una onda, los distintos colores de la luz son una manifestación del tamaño de la onda, lo que se caracteriza por su llamada longitud de onda. Fraunhofer se dedicó a estudiar estas misteriosas líneas del espectro solar, catalogando cientos de ellas e identificando la longitud de onda a la que aparecían. Parecía que algo producía sombras a determinadas longitudes de onda o absorbiera la luz por lo que a esto se le llamó un espectro de absorción o espectro con líneas de absorción.

Líneas de Fraunhofer en el espectro solar y sus longitudes de onda en nanómetros (milmillonésimas de metro)
Líneas de Fraunhofer en el espectro solar y sus longitudes de onda en nanómetros (milmillonésimas de metro)

Siguiendo a Fraunhofer, muchos científicos en Europa se dedicaron a estudiar detalles de las famosas líneas. Otro tipo de espectro había también sido observado, en el que al contrario de líneas oscuras se observaban líneas de colores en ciertas regiones del espectro de gases calientes, a los que se les llamó espectros de emisión o líneas de emisión.

Líneas de emisión de varios elementos.
Líneas de emisión de varios elementos.

El físico francés Leon Foucault, conocido por sus mediciones de la velocidad de la luz y el famoso péndulo que lleva su nombre que muestra la rotación de la Tierra, también se interesó en los espectros. Convencido que espectros de emisión y absorción debían estar relacionados, en 1849 usando muchos elementos demostró experimentalemente que las líneas de emisión y absorción aparecen a la misma longitud de onda para un determinado elemento.
En 1855, el químico alemán Robert Bunsen desarrolló en la Universidad de Heidelberg el famoso mechero que hasta nuestros días se usa en laboratorios del mundo entero. A fines de esa década el gran físico alemán Gustav Kirchhoff era bastante reconocido por sus aportes en óptica y en circuitos eléctricos (todo estudiante que ha tomado un curso de electromagnetismo ha sufrido con las leyes de Kirchhoff para resolver corrientes en circuitos). Kirchhoff que se había trasladado a Heidelberg unos años antes, tenía además un interés en el estudio de los colores de los cuerpos al ser calentados. kirchhoff_bunsenCuando se enteró de la invención de Bunsen le sugirió que su mechero podría usarse para estudiar el espectro generado al calentar distintas sustancias. Adaptando un pequeño telescopio y un prisma, juntos construyeron un aparato para esta tarea, similar al espectroscopio creado por Fraunhofer pero reemplazando la luz solar por la llama del mechero. Bunsen y Kirchhoff se dedicaron a estudiar los detalles de los espectros de una variedad de elementos químicos y notaron que en todos los casos podían observarse las famosas líneas. Estas líneas de Fraunhofer, como se les llamaba, estaban presentes en todos los espectros, sin embargo cada elemento tenía su propio set de líneas. Estudiando un elemento tras otro, no encontraron dos sets de líneas iguales y a pesar de desconocer su origen, Bunsen y Kirchhoff propusieron que estas líneas espectrales serían como una huella dactilar de cada elemento químico, es decir, cada elemento químico tendría un set único de líneas que podría usarse para identificarlo.

En 1859 además encontraron que varias de las líneas encontradas por Fraunhofer en el espectro solar coincidían con las de varios elementos estudiados con el mechero.

espectro

Bunsen y Kirchhoff llegaron a la notable conclusión de que las línes oscuras en el espectro podrían usarse para identificar los elementos químicos presentes en la superficie del Sol. Esta idea generó una revolución en la astronomía ya que permitiría estudiar los componentes de las estrellas sólo observando su luz. No es necesario recolectar una muestra de las estrellas tan lejanas, sólo basta con estudiar su espectro para determinar sus componentes. Más tarde se descubrió que las líneas se mueven hacia zonas rojas cuando la fuente se aleja y hacia el azul cuando se acerca (llamado efecto Doppler que discutiremos en algún momento), lo que además permitió determinar cómo se mueven los cuerpos celestes distantes y su velocidad, además de conocer los componentes de las estrellas, galaxias distantes e incluso llevó al descubrimiento de la expansión del universo.

Electrones en átomos

En los siguientes 50 años la astronomía vivió grandes avances, se construían telescopios cada vez más grandes los que permitían recolectar la luz de objetos más lejanos. Astrónomos usaban el método espectroscópico de Bunsen y Kirchhoff para estudiar la valiosa información codificada en la luz de las estrellas. Los físicos por otro lado, vivían en una crisis ya que seguían sin poder explicar el origen de las útiles pero misteriosas líneas espectrales.
En una rama de la física aparentemente desconectada de todo esto, Ernest Rutherford anunció en 1911 el descubrimiento del núcleo atómico. Hasta entonces se pensaba que el átomo era una masa amorfa con cargas positivas y negativas, pero el descubrimiento de Rutherford reveló que el átomo posee un núcleo con carga positiva y un enjambre de electrones negativos orbitan el núcleo de manera parecida a como los planetas orbitan el Sol.

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Sin embargo el llamado modelo planetario de Rutherford tenía un problema: cargas eléctricas opuestas se atraen, por lo que los electrones serían atraídos por el núcleo y el átomo planetario dejaría de existir. Rutherford había invitado a Niels Bohr a la Universidad de Manchester como investigador postdoctoral para unirse a su grupo, que incluía al químico George de Hevesy y al físico Charles Galton Darwin (nieto del gran Charles R. Darwin). Bohr quiso rescatar el modelo de Rutherford y propuso una solución al problema: los electrones en torno al núcleo no se mueven en órbitas arbitrarias, sino que sólo pueden ocupar órbitas permitidas a las que se les llamó niveles. Algunos electrones estarían en el primer nivel (n=1), los siguientes ocuparían el segundo nivel (n=2), luego el tercel nivel (n=3), y así.

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Los electrones tendrían prohibido orbitar el núcleo entre dos niveles. De la misma forma que los automóviles en un estacionamiento pueden ocupar el primer piso, o el segundo o el tercero, pero no pisos intermedios. Al igual que un ascensor, dejando de lado el que aparece en Being John Malkovich, lleva pasajeros de un piso a otro pero no a pisos intermedios. La solución de Bohr parece simple pero arbitraria ya que en principio no hay un motivo claro para que existan órbitas permititidas (niveles) y zonas prohibidas para los electrones. Bohr había propuesto estos niveles discretos motivado por la idea de Max Planck una década antes que permitió resolver otra crisis de la física al proponer que la radiación podía sólo emitirse en paquetes discretos de energía llamados cuantos. El mismo Einstein usó esta idea en su explicación del efecto fotoeléctrico (que hoy usamos en placas solares y le dio el Premio Nobel en 1921) llamando fotones a los cuantos de luz. Detrás de la primitiva e inofensiva idea de estos cuantos usada por Planck y Einstein había una revolución en la física a punto de estallar; estos cuantos eran una caja de Pandora que Bohr acababa de abrir: la mecánica cuántica.
La idea del joven danés (Bohr tenía sólo 28 años) fue considerada con mucho escepticismo por los destacados físicos de la época ya que la única explicación que Bohr daba a sus niveles discretos era que la naturaleza del mundo atómico era cuántica (es necesario mencionar que aquí sólo he presentado una versión en palabras del modelo de Bohr, sin embargo en su propuesta original Bohr mostró un consistente formalismo matemático que llevó a estas ideas). Aunque los físicos más conservadores miraban con desconfianza las nuevas ideas, una nueva generación de científicos incluyendo a Arnold Sommerfield y Max Born vieron en las ideas de Bohr una irreverencia hacia la física clásica que les resultó muy atractiva. A pesar de que el modelo de Bohr permitía evitar el colapso del átomo descrito por Rutherford, todavía debía pasar la prueba más dura de toda idea científica: verificación experimental. Como muy bien lo dijo Feynman, no importa cuán bella sea tu idea, si no está de acuerdo con el experimento entonces es errónea.

En el estudio del efecto fotoeléctrico, Einstein usó la idea de que los electrones en un material podían absorber un cuanto de luz (fotón) y por conservación de la energía estos electrones podrían escapar del material generando una corriente eléctrica. Bohr trabajó en los detalles de su modelo y motivado por la idea de Einstein estudió qué pasaría si un electrón en un nivel pudiese absorber un fotón. Cada nivel corresponde a una determinada energía. bohr2Bohr encontró que los electrones de menos energía ocuparían los niveles más bajos (igual que en el estacionamiento, los espacios en el primer nivel se ocupan primero por ser más cómodos y baratos), este nivel de mínima energía se le denomina estado fundamental (o ground state, en inglés).
Mientras más energía tuviese un electrón ocuparía un nivel más alto (en el caso del estacionamiento, mientras más dinero se pague más arriba puede uno estacionar su auto). Bohr demostró que si un fotón posee una energía igual a la diferencia entre dos niveles entonces un electrón podría absorberlo y saltar a un nivel superior (similar al premio de la lotería en el estacionamiento que permite usar un piso superior), esto resulta en lo que se llama un electrón excitado. Bohr notó que sólo aquellos fotones que tuvieran una energía igual a la diferencia entre dos niveles serían absorbidos, ya que el electrón sólo puede saltar de un nivel a otro y no a zonas intermedias prohibidas. Esto implicaría que si una fuente caliente (como una estrella) emite un espectro de luz continuo (luz de todos los colores) como establece la primera ley de la espectroscopía de Kirchhoff, entonces los electrones de un gas ubicado entre la fuente y el observador podrían absorber sólo aquellos fotones con la energía precisa para hacerlos saltar a algún nivel superior. Estos fotones absorbidos estarían ausentes al otro lado de la nube de gas y por lo tanto un observador verá zonas del espectro en que faltan fotones… zonas oscuras a determinadas longitudes de onda: líneas de Fraunhofer! El modelo atómico de Bohr permite explicar las misteriosas líneas espectrales.
bohr3Así como un electrón puede excitarse y pasar a un nivel de mayor energía al absorber un fotón, el electrón puede volver a su nivel original (en general todo sistema físico intentará volver a la configuración de mínima energia posible) y el exceso de energía es emitido en forma de luz. De esta manera un fotón es emitido por el átomo con una energía igual a la diferencia entre los dos niveles (igual al caso de alguien que reacomoda su auto en un piso inferior ahorrando algo de dinero). Este fotón emitido con la desexcitación del electrón es lo que genera las líneas de emisión. Dado que la naturaleza de las líneas emisión y absorción es la misma, el modelo de Bohr señala que esta deben ocurrir a la misma longitud de onda, tal como fue observado por Foucault.

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Además Bohr demostró que los niveles de energía no son los mismos para todos los elementos, dependen del número de electrones (que es lo que identifica un elemento químico de otro). Por este motivo cada elemento debería poseer un set de líneas espectrales únicas. Bohr mostró que la física cuántica que motivó su modelo podía explicar las observaciones de Fraunhofer, Foucault, Bunsen y Kirchhoff (y muchos otros que he omitido en esta historia). Observaciones experimentales validaron este nuevo modelo del átomo, el que también permitió predecir el espectro de otros elementos, algunos desconocidos en ese tiempo. Bohr fue reconocido con el Premio Nobel en 1922 por sus estudios de la estructura del átomo y la radiación, y se transformó en uno de los arquitectos de la mecánica cuántica.

Bohr usó la mecánica cuántica todavía en pañales para proponer su modelo que establece los niveles permitidos para los electrones, sin embargo había algo que no podía explicar: ¿por qué los electrones ocupan diferentes niveles? en otras palabras, ¿podrían todos los electrones ocupar el nivel mas bajo? Esto no se observa, de la misma forma que en el estacionamiento que uso cada día sólo hay 2 espacios disponibles en el primer nivel, y 8 en el segundo. Lo mismo ocurre en los átomos. Sin embargo el modelo de Bohr no puede explicar este fenómeno. Pero la solución vendría pronto. El año 1900 no sólo nacía la mecánica cuántica con el trabajo de Max Planck, también nació Wolfgang Pauli en Viena.

wolfgang_pauli_1Reconocido como un genio a temprana edad, fue estudiante de Sommerfield en Munich y a los 20 años ya había escrito papers en relatividad, incluyendo un artículo enciclopédico que impresionó al mismo Einstein. El año que Einstein recibía su Premio Nobel, el joven austriaco terminaba su doctorado. Luego pasar un tiempo en el instituto de Bohr en Dinamarca, Pauli aceptó una posición en la Universidad de Hamburgo en el norte de Alemania. Allí mostró cómo el modelo de Bohr no podía explicar la estructura periódica de los elementos químicos (esa famosa tabla que todos hemos visto). Los electrones eran ordenados en los niveles de Bohr mediante el llamado número cuántico principal (n) que es una etiqueta del nivel, similar a la numeración de los pisos del estacionamiento. Las propiedades de las órbitas de los electrones en cada nivel tenían también otro par de etiquetas. Pauli propuso que los electrones tendrían otro número cuántico (otra etiqueta), un nuevo número cuántico y que cada electrón en un átomo tendría su propio set de números cuánticos, es decir, dos electrones no pueden tener los mismos números cuánticos (más tarde el nuevo número cuántico introducido por Pauli sería interpretado como el espín del electrón por Samuel Goudsmit y George Uhlenbeck, este último fue el supervisor de Emil Konopinski, el protagonista de nuestra historia anterior). Esta idea llamada Principio de Exclusión fue anunciada en enero de 1925; Pauli tenía sólo 24 años, pero fue capaz de explicar por qué los electrones se distribuyen en niveles. Debido a que los electrones no pueden tener los mismos números cuánticos, sólo cierto número de espacios pueden ser ocupados por electrones en un determinado nivel. Pauli calculó que en el nivel n podría haber como máximo 2n^2 electrones, es decir, 2 espacios en el primer nivel, 8 en el segundo, 18 en el tercero, 32 en el cuarto, etc. Usando el modelo de Bohr y su principio de exclusión, Pauli pudo explicar cómo se ordenan todos los elementos de la tabla periódica y sus propiedades químicas. Pauli se convirtió en otro de los arquitectos de la nueva física, la física cuántica y su principio de exclusión le dio el Premio Nobel en 1945, 15 años después de inventar el neutrino, pero esa es otra historia (al igual que Bohr, Pauli presentó un complejo pero consistente formalismo matemático cuya interpretación son las palabras presentadas aquí).

Newton jamás visualizó que al descomponer la luz del Sol, otros lo harían con la llama de un mechero y la luz de las estrellas capturada con modernos telescopios que usan espejos curvos que él mismo diseñó en su tiempo libre en la granja de su familia. Siglos más tarde varios genios del siglo XX combinaron nuevas formulaciones matemáticas con revolucionarios experimentos en sus laboratorios, así la física atómica llevó a la física nuclear y al desarrollo de la mecánica cuántica. Gracias a Bohr y Pauli ahora entendemos cómo estudiar la luz de las estrellas más distantes en el universo usando los efectos que ocurren en los átomos de sus atmósferas (que actúan como la nube de gas en la figura más arriba). Incluso Curiosity recorre Marte disparando un poderoso láser para generar espectros y estudiarlos.
La espectroscopía es una de las disciplinas más importantes en astronomía ya que nos permite determinar los átomos y moléculas que componen los distantes astros, cómo se mueven y una infinidad de propiedades que los astrónomos han aprendido a descifrar para armar el puzzle que llamamos universo. Mucha gente piensa que la astronomía consiste principalmente en capturar imágenes espectaculares del cielo, sin embargo el uso de la espectroscopía muestra que cada fotón trae valiosa información que los astrónomos nos revelan. En el siglo XIX Bunsen y Kirchhoff bajaron las estrellas de los cielos y las trajeron hasta nuestros laboratorios. Siempre se dice que una imagen vale más que mil palabras, pero en física y astronomía, un espectro vale más que mil imágenes.

Espectro solar de alta resolución (crédito: N.A. Sharp, NOAO/NSO/Kitt Peak FTS/AURA/NSF)
Espectro solar de alta resolución (crédito: N.A. Sharp, NOAO/NSO/Kitt Peak FTS/AURA/NSF)

Nota: es cierto que este post nació cuando encontré un puesto luego de darme vueltas en el estacionamiento, pero las reglas de su funcionamiento son una invención para hacerlo consistente con las características del modelo de Bohr. No, no hay lotería en el estacionamiento.

Imágenes: NASA, NOAO, Universidad de Heidelberg, American Physical Society.

Mujeres en Ciencia: Natalia Jiménez

Nuestra quinta entrevistada para la sección Mujeres en Ciencia es Natalia Jiménez, Biotecnóloga de la Universidad de Chile. ¡Los invitamos a descubrir sobre el trabajo de Natalia!

Natalia, ¿Qué carrera y/o especializaciones has seguido para desarrollar la investigación que llevas a cabo ahora?

«Luego de una gran crisis vocacional, donde llegué a considerar incluso literatura y música, estudié Ingeniería Civil en Biotecnología en la Universidad de Chile, e hice un Magíster en Ciencias de la Ingeniería Mención Química en la misma facultad. Ahora estoy haciendo mi Doctorado en Ciencias de la Ingeniería mención Química, todos trabajando en el mismo grupo de investigación.»

Cuéntanos un poco sobre tu trabajo actúal

Células bajo un microscopio.
Células bajo un microscopio.
«Mi trabajo está enfocado al cultivo de células animales, estas son líneas celulares derivadas de mamíferos (de ratón o hamster, por ejemplo) que se utilizan para la producción de biofármacos. Esto principalmente a su similitud con los seres humanos, lo que se traduce en una disminución de respuesta inmune y mayor efectividad de los fármacos producidos por estas células.

La idea, es implementar o proponer modificaciones del metabolismo de estas células, que tengan como resultado una mejora en la síntesis de estos productos. Para ello he alterado la expresión de genes que codifican para proteínas relevantes en el metabolismo de galactosa, lo que fue el trabajo de mi tesis de Magíster.

Actualmente, estamos abordando el mismo problema desde una nueva perspectiva, considerando el metabolismo celular como un todo en vez de estudiar sus partes. Para ello estamos diseñando e implementado un modelo a escala genómica, en el que se consideran todas las reacciones que ocurren en el metabolismo celular y la expresión de los genes específicos que deben expresarse para que estas ocurran. De esta forma podemos realizar simulaciones, bajo distintas condiciones y proponer nuevas modificaciones al metabolismo que mejoren la productividad de estas células.»

Sobre la divulgación de la ciencia, ¿has hecho?, ¿crees que es importante?

Créditos: Ciudad Atómica.
Créditos: Ciudad Atómica.
Natalia nos dice que le encanta la idea de divulgar, pero que aún falta mucho en ese ámbito. A pesar de que siente que no ha aportado mucho en divulgación, escribió un par de artículos para un blog llamado Ciudad Atómica que fue creado con el fin de celebrar el año de la química.

Actualmente está en proceso de formar un grupo de Biología Sintética en la Facultad (OpenBio), la que corresponde a una nueva disciplina donde la idea es tratar genes como partes de una gran máquina y poder construir circuitos y puertas lógicas en sistemas biológicos. «Una gran parte de este proyecto es la difusión de la ciencia, abierta y para cualquier persona que quiera tener acceso a ella», menciona.

Cuéntanos sobre tu experiencia como mujer en ciencia

«Mujer de Ciencia suena super grande para mi, aún falta bastante para llamarme de esa forma. De todas formas, siento que vivo en un universo super particular: a pesar de que estudié en una facultad donde no somos muchas, en mi especialidad y en el grupo de trabajo somos mujeres en su mayoría, y orgullosas de serlo. Existe un ambiente colaborativo, que no existe en muchas partes en el mundo.»

Natalia, además añade algo muy importante: «actualmente lo que más me complica es cómo se percibe el investigar como carrera en el día a día. Muchas personas me han preguntado cuando voy a terminar de estudiar, o si tengo muchas pruebas, o me preguntan si acaso no me gustaría trabajar y cosas así. Porque desgraciadamente no se percibe el estar haciendo ciencia como un trabajo, sino que como algo que se hace «por mientras» para después trabajar «de verdad». He intentado en todos los tonos de cambiar eso, pero a veces siento que es una lucha perdida».

¿Qué le dirías a la chicas que quieren estudiar lo mismo que tú?

«¡Que lo hagan! Por mucho que se crea que ya encontramos la respuesta a todo, aún falta muchísimo por aprender y descubrir. Sólo hay que aprender a hacer las preguntas adecuadas 🙂 »

¿A qué dedicas tu tiempo libre?

«Me gusta muchísimo la música, canto y también toco ukelele constantemente para ir mejorando día a día 🙂 !»

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Esperamos que hayan disfrutado de las experiencias compartidas por nuestra invitada de hoy, a quien también pueden encontrar en Twitter (@zakito). Nos leemos en la próxima entrevista.

Los gatos son sociables, pero no tanto como para obedecer órdenes de humanos

Hoy les traemos la sexta colaboración de nuestros amigos de la RedLBC en la semana cumpleañera de Star Tres. El invitado de hoy es Alexis Rebolledo (@AlexiusToday en Twitter), quien nos viene a hablar de nuestro animal favorito: los gatos. Esperamos disfruten la nota que también pueden encontrar en su blog alexiustoday.org 🙂 .

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Interactuamos no sólo con los seres humanos, sino también con los animales. Dos de los animales no humanos más comunes que interactúan con nosotros son los perros domésticos (Canis familiaris) y los gatos (Felis catus). La capacidad social de los gatos domésticos, en comparación con los perros domésticos, no ha sido explorada a fondo en el contexto de la interacción humana, no obstante aquello, es bien conocida su particular actitud poco sociable, como de no deberle nada a nadie. La razón puede estar en la historia de la domesticación del gato y de la sociabilidad de sus antepasados.

Hace una década, se pensaba que la domesticación del gato comenzó hace unos 4.000 años, aunque la evidencia reciente encontrada en los depósitos de Chipre ha determinado que la asociación gatos y humanos tiene más de 9500 años de antigüedad. A continuación pueden apreciar el hallazgo en cuestión:

En la imagen se puede apreciar el esqueleto de un gato junto al de un humano. Fuente: Science 9 Abril 2004.
En la imagen se puede apreciar el esqueleto de un gato junto al de un humano. Fuente: Science 9 Abril 2004.

Los análisis genéticos sugieren que los ancestros de los gatos eran los Felis silvestris, que eran animales solitarios y domesticados en Medio Oriente, probablemente coincidiendo con el desarrollo de la agricultura, tal como se señala en un reporte publicado en Science. Los gatos tienen una historia más corta de domesticación, en comparación con los perros, a los que se considera que han sido domesticados hace unos 15.000 años. Esto se ha traducido en una menor atención a los gatos domésticos en el contexto de la interacción humana.
Ya que los gatetes dependen de los alimentos suministrados (intencionalmente o no) por los seres humanos, han desarrollado algunos rasgos relacionados con la interacción social. Por ejemplo, en un estudio publicado en el Journal of Comparative Psychology se estableció que su maullido, una de las conductas comunicativas de los gatos domésticos, es percibido por los seres humanos como más agradable que el de los gatos salvajes africanos (Felis silvestris lybica). En otro estudio, publicado en Current Biology se estableció que algunos gatos muestran un “ronroneo de solicitud” que se exhibe en la hora de la comida, cuando los gatos la están solicitando activamente a sus dueños y que es percibido por los seres humanos como más urgente y menos agradable que el ronroneo habitual.

Ronroneo para solicitar comida:

Ronroneo habitual:

Como se señala en un estudio publicado en el Journal of Comparative Psychology al igual que los perros, los gatos domésticos también tienen la capacidad de interpretar una señal o gesto humano para localizar alimentos ocultos. También es sabido que reaccionan a los seres humanos no familiares y familiares de manera diferente, tal y como lo publican en Applied Animal Behaviour Science. Estos resultados indican que las habilidades sociales de los gatos domésticos no se limitan a sus congéneres, sino que también son aplicables a su relación con los seres humanos.

Una habilidad social, ampliamente vista en varias especies, es la diferenciación entre sus congéneres mediante el uso de las diferencias individuales en las vocalizaciones. Por ejemplo, los pinzones cebra reconocen a sus compañeros sobre la base de sus llamadas (2004, 2008); los delfines nariz de botella utilizan silbatos para el reconocimiento madre-hijo (1999), la madre de los monos verdes puede distinguir los gritos de sus propios hijos de los de las demás (1980), y las hembras de los elefantes africanos pueden distinguir las llamadas de los miembros del grupo familiar (2000). Del mismo modo, algunos animales domésticos también son conocidos por ser capaces de reconocer los seres humanos individuales a través de la voz. Por ejemplo, los caballos pueden distinguir las formas y las voces de los manipuladores que les son familiares cuando se presentan junto a extraños (2012). Los perros pueden distinguir las voces y los rostros de los propietarios de entre otras personas (2007). Pero… ¿y qué hay con los gatos?
Como mencioné anteriormente, los gatos pueden distinguir los humanos conocidos de los desconocidos. Sin embargo, no se sabía si esta distinción también la podían hacer con el uso de las señales vocales. En un experimento recientemente publicado en Animal Cognition se investigó si los gatos domésticos podían reconocer las voces de sus propietarios y distinguirlos de otras voces humanas. Se clasificaron las respuestas de los gatos a los estímulos en seis categorías: movimiento de oído, movimiento de la cabeza, dilatación de la pupila, vocalización, movimiento de la cola y desplazamiento. Cada categoría fue anotada por separado como 0 (ausente) o 1 (presente). En el gráfico que sigue se muestra un resumen de los estilos de respuesta de los gatos, donde más de la mitad respondieron a los estímulos de voz moviendo sus cabezas, alrededor de un 30% también respondió moviendo sus orejas, y poco menos del 20% de los gatos demostró vocalización y movimiento de la cola. Esta tendencia no fue diferente entre las voces de los propietarios de las voces de extraños.
Luego de un proceso de deshabituación de sus dueños y habituación con extraños, los gatos fueron nuevamente evaluados ante estímulos de voz. ¿Resultados? disminuyó la magnitud promedio de respuesta ante las voces de extraños a pesar del período de habituación. Por el contrario, cuando los gatos oyeron las voces de sus propietarios originales llamándoles por sus nombres reveló un aumento significativo de magnitud de la respuesta.

Esto sugiere que los gatos domésticos son capaces de reconocer a los individuos humanos tanto a través de la comunicación vocal, como a través de la interacción cara a cara, ampliando así la evidencia publicada en 2008 en la revista Applied Animal Behaviour Science.

Estos resultados indican que los gatos no responden activamente con conductas comunicativas a los propietarios cuando les llaman estando fuera de su vista, a pesar de que son capaces de distinguir sus voces, a diferencia de los perros, que son conocidos por su reacción conductual ante la voz y gestos de sus propietarios.
El estilo de respuesta de los gatos podría ser uno de los factores que lleva a la gente a creer que son tranquilos, perezosos, antipáticos, poco y nada cariñosos o menos cooperativos y simpáticos que los perros. En general, los propietarios reportan que los gatos tienen una relación especial con ellos, lo que indica que los gatos podrían ser capaces de establecer un apego con estos. Los perros, por otro lado, muestran el comportamiento de apego a sus propietarios de forma explícita…e incluso exagerada.

Históricamente hablando, los gatos, a diferencia de los perros, no se han domesticado para obedecer las órdenes de los humanos. Más bien, parecen tomar la iniciativa en la interacción humano-gato (1991).

Estas diferencias históricas y de comportamiento complican la aplicación de los paradigmas experimentales utilizados para estudiar los perros en el estudio de los gatos, problema metodológico que seguramente se perpetuará mientras no consigamos su consentimiento.
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Este post lo publiqué antes en mi anterior blog a partir de la traducción de los papers que enlazo e inspirado en esta nota.

Romance microscópico: una mirada a la sexualidad bacteriana

El día de hoy tenemos nuestra quinta nota invitada de los chicos de la RedLBC y es el turno de Félix Moronta (@morontafeliz en Twitter). Con esta nota, Félix inauguró su blog, y le tiene especial cariño. Es por eso que ha querido compartirla con nosotros en el Cumpleaños de Star Tres, así que ¡esperamos que la disfruten!

Conjugación bacteriana. Dos bacterias intercambian material genético (una donante y una receptora, generalmente) a través de un conducto o pili sexual. Cortesía de AJ Cann de www.microbiologybytes.com
Conjugación bacteriana. Dos bacterias intercambian material genético (una donante y una receptora, generalmente) a través de un conducto o pili sexual. Cortesía de AJ Cann de www.microbiologybytes.com

Qué mejor manera de inaugurar mi blog con este tema que evoca, en general, tanto placer y en particular mezcla algunas de mis pasiones 😉

¿Se imaginaban ustedes que nuestras inseparables bichitas llevan miles de millones de años de “juerga sexual”? Y lo más importante ¿que todos los seres vivos debemos nuestra existencia a su “apetito sexual” y sus vidas “promiscuas”? ¿No? Vayamos por partes.

¿Qué son las bacterias?

Son organismos microscópicos (microorganismos) unicelulares que carecen de estructuras celulares internas (orgánulos) como núcleo o mitocondrias y su material genético (ADN) se encuentra “suelto” en el interior de la célula. Este tipo de célula se conoce como célula procariota. Los procariotas fueron las primeras habitantes de la Tierra, surgiendo inmediatamente después del enfriamiento de la corteza terrestre, hace unos 3800 millones de años (en los albores de nuestro planeta) y durante todo este tiempo las bacterias han ejercido una influencia más profunda sobre la biósfera que cualquier otra forma de vida.

¿Y qué tiene que ver el sexo en todo esto?

Resulta que, biológicamente, el sexo no es más que la mezcla o combinación de material genético. Punto, hasta ahí, sin órganos genitales, ni caricias, ni clímax… un toma-y-dame de genes. Y las inventoras de esa maravilla fueron las bacterias. Así que el sexo es más antiguo de lo que pudiéramos imaginar.

Se originó durante un período geológico violento, donde las bacterias estaban sometidas a una intensa radiación ultravioleta, rayos cósmicos, meteoritos… y a una atmósfera arcaica, primitiva, cruda. Con todo, nuestros microorganismos pudieron hacer frente a estas condiciones adversas y proliferaron en los mares, aguas fangosas y fuentes termales donde sufrieron una diversificación tremenda. Adquirieron una inmensa variabilidad metabólica.

¿Pero cómo la adquirieron, de dónde? Por donación génica, transfiriendo genes, teniendo sexo. En la transferencia génica una bacteria traspasa uno o varios genes a otra, sin que ello implique producción de descendencia. Así el sexo bacteriano no implica reproducción, si no ganancia de nuevas funciones metabólicas, fungiendo como un atajo hacia la supervivencia ¡Fue un salvavidas!

Para reproducirse, las bacterias se autoclonan. Tras crecer, copian sus genes y el resto de su cuerpecito y se dividen por la mitad, produciendo dos células genéticamente idénticas, como fotocopias de la célula original. Así, si una bacteria tiene la suerte de adquirir un conjunto de genes nuevos beneficiosos, podrá legarlos a sus hijas y a todas las generaciones subsiguientes.

Prácticas sexuales bacterianas

Así como nosotros, las bacterias también se entregan a diversos tipos de prácticas sexuales: en ellas dominan, grosso modo, la Transformación, la Conjugación y la Transfección.

[ul type=»circle»] Cuando una célula bacteriana se rompe, el ADN suele quedar libre y desnudo en el medio hasta alcanzar otras bacterias sanas y salvas las cuales incorporan los genes foráneos. Este sería el proceso de Transformación, un sexo bastante pasivo, aburrido. [/ul]

[ul type=»circle»] La Conjugación, en cambio, implica contacto celular (este suena más excitante). Entre célula y célula se forma un tubo a través del cual pasa un determinado número de genes de una bacteria donante a otra receptora. En la foto se muestra a dos bacterias intimando a través del pili sexual, conducto por donde se transfiere el material genético. [/ul]

[ul type=»circle»] En la Transducción participan los bacteriófagos (virus bacterianos), y sería la práctica más procaz del sexo bacteriano. Aquí, un virus se posa en el exterior de la célula e inyecta su material genético para, saboteando a la bacteria, producir más virus. Al final la célula infectada revienta y libera nuevos virus que portan combinaciones de genes virales y bacterianos, puestos a inyectar su material genético en otras bacterias. [/ul]

¿Qué impacto ha tenido el sexo procariótico?

La dispersión sexual de los genes bacterianos, y por tanto la proliferación de las bacterias, fue crucial para la transformación del planeta estéril a un lugar pleno de vida, propiciando la transformación ecológica de la Tierra. Además, la evolución de los procariotas condujo a la aparición de los Protistas, organismos de células con orgánulos y núcleo (Eucariotas), los cuales constituyen los ancestros de todos los hongos, plantas y animales: Debemos nuestra existencia a la evolución del sexo procariótico.

Para finalizar, quiero destacar que la revolución biotecnológica actual no hace más que explotar la sexualidad bacteriana, esa tendencia de las bacterias a donar genes propios y recibir genes ajenos. Los ingenieros genéticos no hemos inventado la mezcla de genes, sólo la hemos tomado prestada para beneficio de la humanidad. Que quede eso claro.

¿No les resulta esto apasionante, emocionante, curioso…?

Para saber más:

Lynn Margulis y Dorion Sagan. ¿Qué es el sexo? 1ra Edición. Barcelona: Tusquets Editores, 1998. ISBN 9788483106082

Mujeres en Ciencia: Kathleen Whitlock

En nuestra cuarta entrevista a Mujeres en Ciencia les traemos a Kathleen Whitlock, Profesora en el Centro Interdisciplinario de Neurociencia de Valparaíso. ¡Los invitamos a conocer un poco más a esta interesante invitada y esperamos que disfruten la entrevista!

Foto Kate Whitlock 2014

Kathleen, cuéntanos un poco de ti. ¿De dónde eres y cómo llegaste a trabajar en Neurociencia?

Pez cebra
Pez cebra
Nací en un área rural al norte del Estado de Nueva York en EEUU. Fui a muy buenas escuelas publicas toda mi vida. Siempre estudié Ciencia, Arte y Música. Tengo mi pre-grado en Ciencia (Biología) y Arte (Fine Arts) y un Magíster en Neurociencia de Universidad de Estado de Nueva York. Trabajé dos años (como asistente de veterinario, en un taller mecánico, en un laboratorio y toqué música) antes de obtener mi Doctorado en la Universidad de Washington en Seattle, WA, EEUU. Mi Doctorado es en Zoología con énfasis en genética y desarrollo del sistema nervioso usando Drosophila como sistema modelo. Para mi postdoctorado continué trabajando en el desarrollo del sistema nervioso pero cambié a pez cebra como sistema modelo e hice genética y conducta. Mi primer cargo como profesor fue en el Departamento de Biología Molecular y Genética en Cornell University en el estado de Nueva York. Estuve allí 8 años; luego me cambie a Chile.

¿En qué te desempeñas actualmente?

En mi laboratorio tenemos dos temas de investigación: Estamos tratando de entender cómo el medioambiente en el que se desarrolla un animal puede afectar la expresión génica en el sistema nervioso y si estos cambios se correlacionan con cambios en la conducta. También estamos investigando neurogénesis durante el desarrollo, incluyendo el desarrollo de las células neuroendocrinas que controlan la pubertad y la habilidad del sistema nervioso de generar neuronas nuevas en el adulto.

¿Has tenido oportunidad de divulgar ciencia? ¿Qué actividades has podido desarrollar en esta área?

Screen Shot 2014-05-05 at 3.48.49 PMEn 2008 empecé un programa que se llama “Ciencia Al Tiro” (www.cienciaaltiro.cl) con un grupo de estudiantes de Doctorado en Neurociencia de la Universidad de Valparaíso. Queremos ayudar la situación de educación pública (nivel de colegios) en Chile, específicamente en las ciencias. Hacemos un taller cada semana donde construimos algo o hacemos experimentos. Ahora tenemos nuestro propio espacio en un lugar que se llama “Edificio Verde”, cerca de la Facultad de Ciencia de la Universidad de Valparaíso. La situación de la baja calidad de la educación en las escuelas publicas es grave, y espero que con este programa podamos contribuir una gota de ayuda en este mar profundo y complicado.

Y, ¿cómo ha sido tu experiencia como mujer científica?

Puede ser un cuento largo; no es fácil ser mujer en ciencia. Si uno mira en cualquier póster para reuniones científicas (en Chile) se da cuenta que muchas veces todos los invitados son hombres, o a lo más hay algunas mujeres. Cuando empecé mi doctorado nunca pensé mucho en el tema de mujeres vs. hombres en ciencia o “Gender Equity” (igualdad de Género), pero con el tiempo me di cuenta que en el laboratorio donde hice mi doctorado la mayoría de los hombres que se graduaron tuvieron éxito, mientras que la mayoría de las mujeres fracasaron y no terminaron sus doctorados. Hay un proyecto en Hunter College en Nueva York que tiene financiamiento de National Science Foundation (Fundación Nacional de Ciencia) que se llama Advance: for the advancement of women in science and engineering careers (Avance: para el avance de las mujeres en la ciencia y las carreras de ingeniería). Creo que solo está disponible en Inglés, pero tiene información increíble, con muchos datos sobre la desigualdad de género:

http://www.portal.advance.vt.edu/index.php/institutions/cuny-hunter-college

¿Qué mensaje darías a otras personas (en especial mujeres) que quisieran seguir tus pasos?

Aprender ciencia es aprender a pensar: como analizar y resolver un problema, no importa la especialización. Para mí esta es una de las grandes gracias de hacer ciencia; tenemos formación muy diferente a la de otras personas y es muy útil no solo para su profesión pero también para su vida. Cuando resolvemos problemas, hombres y mujeres usan las mismos partes de sus cerebros. Muchas veces se supone que la manera en que lo hacen los hombres es mejor que como lo hacen las mujeres… que ellos son “más inteligentes”. No es verdad, solo es diferente el proceso y cada proceso tiene sus gracias. Por ejemplo cuando enseñé en un laboratorio de neurofisiología (hace años) a pregrados y tuvimos la prueba, los estudiantes tuvieron que armar un equipo y obtener un registro fisiológico. Los hombres inmediatamente sacaron los cables y enchufaron sus equipos, muchas veces de manera incorrecta. En contraste la mujeres miraron, pensaron y después empezaron a enchufar los cables. Si una persona observara esta situación, pensaría que los hombres son más rápidos; y si bien podría ser verdad, en muchos casos cometieron más errores que las mujeres. Hay varios estudios que muestran que las mujeres son más cuidadosas y precisas que los hombres.
Mi recomendaciones para mujeres en ciencia son

1) ¡Estudie ciencia! ¡Es bakan!

2) Cuando esté buscando oportunidades en ciencia busque un laboratorio donde las mujeres han tenido éxito. Por ejemplo, mire cuantos estudiantes mujeres terminaron sus tesis, sus Magíster, sus Doctorados. Escucha el chisme; si el chisme dice que un hombre es “viejo verde” (como se dice en Chile), investiga, muchos rumores tienen sus raíces en la verdad

Además de la ciencia, ¿a qué otras actividades dedicas tu tiempo?

Estudié Arte junto con Biología en el pregrado; así que me gusta mucho el arte. También toco violoncello, pero no he tenido mucho tiempo para tocar en el último tiempo.
 

El elemento 117, ¿un nuevo integrante de la tabla periódica?

element1

Científicos alemanes lograron crear un nuevo elemento super-pesado, el hasta ahora llamado «elemento 117«, lo que lo acerca cada vez más a ser oficialmente reconocido como parte de la tabla periódica estándar.

Electron_shell_117_ununseptiumLos investigadores del «GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research«, un acelerador ubicado en Darmstadt, Alemania, aseguran haber creado y observado numerosos átomos del elemento 117, que por ahora se conoce como ununseptium.

El elemento 117, que se llama así porque es un átomo con 117 protones en su núcleo, era uno de los elementos faltantes en la tabla periódica. Estos elementos super-pesados, entre los que se incluyen todos los elementos con número atómico (número de protones) superior a 104, no se encuentran de forma natural en la Tierra, sino que han sido creados de forma sintética en laboratorios.

El Uranio, que tiene 92 protones, es el elemento más pesado encontrado en la naturaleza, pero los científicos pueden crear elementos más pesados de forma artificial agregando protones a un núcleo atómico a través de reacciones de fusión nuclear.

«A lo largo de los años, los investigadores han creado elementos cada vez más pesados con la esperanza de descubrir qué tan grandes pueden ser los átomos«, dice Christoph Düllmann, profesor del «Institute for Nuclear Chemistry» de la «Johannes Gutenberg University Mainz». ¿Existe un límite, por ejemplo, para el número de protones que puede contener un núcleo atómico? Por ahora, no lo sabemos.

Fuente: Discovery News

Les dejamos también dos vídeos relacionados con este tema, cortesía de Discovery:

What happens when a new element is discovered?

Why we need rare Earth elements?

Las sondas Voyager cumplen 35 años y seguimos descubriendo Júpiter

En esta cuarta jornada de celebración del Cumpleaños de Star Tres les traemos otra nota de nuestros amigos de la RedLBC. Esta vez se trata de Gabriel (@gabriel_hgs en Twitter) quien nos comparte una nota de su blog Zemiorka, que fue publicada en 2012 (así que agreguen dos años al título de la nota 😉 ).

Las sondas Voyager cumplen 35 años y seguimos descubriendo Júpiter

Infografía con la historia de las naves Voyager. Fuente: JPL.
Infografía con la historia de las naves Voyager. Fuente: JPL.

A partir de febrero de 1979 comienzan a llegar a Tierra miles de imágenes captadas por las sondas gemelas Voyager 1 y 2 del planeta Júpiter y sus lunas. Las Voyager revolucionaron el conocimiento de los planetas exteriores y actualmente se encuentran atravesando el límite de nuestro Sistema Solar, en lo que se considera el verdadero comienzo de su misión. La sonda Voyager 2 se lanzó el 20 de agosto y la Voyager 1 el 5 de setiembre de 1977: la misión cumple nada menos que 35 años y están aún activas. A pesar de que misiones de sondas mucho más avanzadas como la Galileo y la Cassini, realizaron tomas fotográficas de Júpiter, las enviadas por las sondas gemelas aún son de mayor resolución que las más recientes. En el caso de la sonda Galileo esto se debe al fallo de su antena principal, que limitó drásticamente la capacidad de información enviada, mientras que la principal misión de Cassini fue el de orbitar entorno al planeta Saturno.

20120906_C1620511_no_processing_f537 Las imágenes que las Voyager enviaron son parte de la cultura moderna, se han visto en innumerables publicaciones y sin dudas han causado un gran impacto en por lo menos tres generaciones ya. Sin embargo la tecnología disponible en esas épocas era mucho menos sofisticada que la actual y la conservación de este enorme acervo es preocupación de la NASA.

Las naves utilizan un primitivo sistema de cámaras, de tipo vidicon y todas las imágenes recibidas sin tratamiento estaban cribadas por los marcadores de referencias, o fiduciarios que limitan los detalles observables (Derecha).

De manera entonces que la recuperación, curado y reelaboración del legado de imágenes de estas sondas es un tema muy importante, ya que las condiciones de almacenamiento y el estado del soporte físico de las mismas se ha deteriorado con el paso del tiempo.

Lo interesante de todo este esfuerzo en el curado del valioso archivo, es que gracias a las nuevas técnicas disponibles y al talento e interés de gente como Björn Jónsson, las sondas Voyager siguen produciendo nuevas imágenes nunca vistas sobre Júpiter. En el blog de The Planetary Society Jónsson detalla el trabajo iniciado en la recuperación de estos materiales y en particular el realizado para obtener la más reciente foto de Júpiter obtenida gracias a estas misiones espaciales:

20120906_jupiter_vgr1_global_caption

El trabajo realizado es todo un prodigio tecnológico y por cierto también artístico. Además de la composición de la imagen, el reprocesado del archivo de las Voyager y de las sondas construidas en los años 70 requiere del manejo de formatos de archivo ya obsoletos y su conversión a sistemas actuales. A mediados de los años 80′ el Jet Propulsion Laboratory (JPL) comenzó la digitalización de los archivos que estaban en cintas magnéticas, sin embargo esa información fotográfica se guardó en el formato original y ya en desuso: VICAR, Video Image Acess and Retrieval. Toda la información de las misiones espaciales de la NASA, está disponible en el Planetary Data System (PDS): en la que ocho nodos integran una red de almacenamiento y distribución de información planetaria disponible públicamente. El PDS centraliza toda la información de las misiones planetarias de la NASA y por cierto, almacena la de las misiones históricas. Para lograr imágenes como la de arriba es necesario descargar los paquetes de información y utilizar software especializado para convertir el formato VICAR a formato PDS.

La imagen, compuesta con 14 tomas obtenidas entorno a las 8:45 horas del 27 de febrero de 1979 pero incorpora 5 imágenes obtenidas 60 minutos antes y después que el grupo principal de tomas realizadas. De manera que hubo que realizar un verdadero trabajo artesanal para obtener esta nueva imagen de Júpiter 35 años después de ser captada por la Voyager 1.

Los detalles de esta labor se encuentran aquí y aquí. En este último enlace se encuentran los distintos paquetes de software que se pueden descargar para la conversión de archivos de VICAR a PDS.

No quiero dejar de llamar la atención sobre el formidable trabajo realizado por Jónsson y recordar el estupendo video que realizó sobre Júpiter en base a las primeras imágenes proporcionadas por la Voyager 1.