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Cuando se analizan los resultados de un experimento el investigador serio tiene que tener cuidado con varias cosas. Una de ellas es asegurarse de que no existen factores distintos a los que se están considerando que pudieran estar influyendo significativamente en la determinación de posibles correlaciones. Otro, cómo se presentan y analizan los resultados. Finalmente, no sólo los autores, también el receptor del trabajo debe ser crítico cuando interpreta los resultados, estar alerta para que los sesgos cognitivos no le jueguen una mala pasada, sobre todo el sesgo de confirmación, nuestra tendencia natural a interpretar los resultados de manera que confirman nuestras hipótesis o creencias.

El pasado 3 de diciembre la prensa mundial se vio inundada por una noticia sobre un artículo publicado en PNAS en el que las presuntas diferencias neurológicas entre los encéfalos de varones y mujeres venían a confirmar los estereotipos de comportamiento / capacidades cognitivas habitualmente asociados a ambos sexos. Basten estos dos ejemplos en prensa española: Por qué ellos se orientan mejor y ellas tienen más memoria ó Hombre/Mujer somos dos mundos aparte.

Nosotros no nos habíamos pronunciado sobre la cuestión salvo este tuit:

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Comentábamos en la introducción de esta serie que hay mucho profesor y, en general personas interesadas por la ciencia, que mantienen posiciones que son filosóficas, aunque ellos piensen que son “la posición”, en el sentido de la única descripción fiel de la realidad, de una inocencia conmovedora. Una de esas posiciones es la creencia en que existe una cosa llamada “el método científico” en el que se asume un falsacionismo naíf.

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Las placas tectónicas que componen la litosfera, la capa más externa de la Tierra, se desplazan sobre el manto, la capa fluida que hay debajo, a una velocidad del orden de entre 2 y 8 cm por año. Las zonas donde una placa tectónica se mueve debajo de otra hundiéndose en el manto se llaman zonas de subducción. Estas zonas de subducción son ricas en terremotos, volcanes y formación de montañas. Y según un estudio recién publicado en PNAS por un equipo encabezado por Yuri Palyanov, del Instituto de Geología V.S. Sobolev (Rusia), también en formación de diamantes, por reacciones de oxidación-reducción.

Cuando hablamos del diamante lo primero que pensamos desde el punto de vista químico tradicional es que es carbono puro. Pero, en la realidad, los diamantes nunca son carbono puro: existen inclusiones de distintos elementos, que le pueden dar color. El nitrógeno, por ejemplo, le da un tono marrón-amarillento o el boro le da las tonalidades azules (otra fuente de color son los defectos reticulares). Incluso si nos centramos sólo en el carbono, la composición isotópica hace que explicar el origen de los diamantes sea algo no precisamente trivial.

Diamante (izqda.) y grafito (dcha.)
Diamante (izqda.) y grafito (dcha.)

Si pensamos en la estructura del diamante como formada por carbonos unidos por enlaces covalentes todos iguales quzás nos resulte difícil imaginar que en el origen de este alótropo del carbono intervenga toda una serie de reacciones de oxidación-reducción (redox). Sin embargo, esto es algo que la geoquímica tenía asumido desde hace mucho, si bien los mecanismos detallados no se tenían del todo claros. Por otra parte, la heterogeneidad de los diamantes se pensaba que era consecuencia de las diferentes características isotópicas de los materiales de carbono disponibles en las diferentes fases de la cristalización del diamante o bien de los diferentes materiales presentes en el medio de cristalización.

Esto ya no es así.
Esto ya no es así.

El encéfalo produce y libera estrógenos. El hipotálamo podría controlar directamente la función reproductiva en macacos Rhesus y, muy posiblemente, también en mujeres. Esta es la sorprendente conclusión de un estudio publicado en Journal of Neuroscience realizado por un equipo encabezado por Brian Kenealy, del Centro Nacional de Investigación Primate de Wisconsin. Este descubrimiento puede permitir una mejor comprensión de los cambios hormonales que se producen desde antes del nacimiento y durante todo el proceso de envejecimiento.

Se sabe desde hace 80 años que el hipotálamo, una región del encéfalo (que no del cerebro o telencéfalo), participa en la regulación del ciclo menstrual y la reproducción. En los últimos 40 años se ha especulado repetidamente con la existencia de estrógenos neuronales, pero se desconocía si eran producidos y liberados in situ.

Para comprender la relevancia del descubrimiento, repasemos someramente, y sin ánimo de ser exhaustivos, la importancia de los estrógenos en general, y del estradiol en particular, en la mujer.

La mayoría de los estrógenos, como el estradiol, una hormona que controla el ciclo menstrual, se produce en los ovarios. El estradiol circula por el organismo, incluyendo el encéfalo, e influye en la reproducción, el peso corporal e, incluso, en el aprendizaje y la memoria. El estradiol también induce, en la mujer en desarrollo, el crecimiento de la mucosa uterina, la maduración de los genitales femeninos, el crecimiento de los senos y los cambios en la distribución del tejido adiposo que diferencian a la mujer de la niña. De aquí, se deduce fácilmente, que la extirpación quirúrgica de los ovarios o la menopausia tengan multitud de efectos secundarios asociados.

La idea de que la divisibilidad de la materia es finita es contraintuitiva. Ahora nos puede parecer evidente porque hemos crecido con la idea de los átomos, pero no es un concepto en absoluto evidente. A pesar de ello ha estado presente en la filosofía prácticamente desde sus comienzos.

Bhagavad_Gita

Filosofía no sólo Occidental. Hay muchos que afirman que fue probablemente Kanada, allá por el siglo II a.e.c. (aunque hay fuentes que afirman que vivió en el VI a.e.c.) el que introdujo en el pensamiento hindú el concepto de anu o aor (átomo). Lo cierto es que en el Bhagavad-Guitá, con seguridad del siglo II a.e.c o anterior, ya recoge en el capítulo ocho, versículo nueve, lo siguiente (énfasis nuestro):

kaviḿ purāṇam anuśāsitāram aṇor aṇīyāḿsam anusmared yaḥ sarvasya dhātāram acintya-rūpam āditya-varṇaḿ tamasaḥ parastāt

Prueba circunstancial que implica la culpabilidad de a materia oscura: fuerte efecto de lente gravitacional. Imagen: NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Racah Institute of Physics/The Hebrew University), H. Ford (JHU), M. Clampin (STScI),G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory), the ACS Science Team and ESA
Prueba circunstancial que incrimina a la materia oscura: fuerte efecto de lente gravitacional. Imagen: NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Racah Institute of Physics/The Hebrew University), H. Ford (JHU), M. Clampin (STScI),G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory), ACS Science Team & ESA

Cualquiera que haya leído novela negra o visto una serie de detectives sabe qué son las pruebas circunstanciales: el sospechoso no tiene coartada, tuvo la oportunidad de cometer el crimen, le dio tiempo a llegar y volver, sabía cómo burlar los sistemas de vigilancia, etc. Pero como suele repetir el capitán de policía malhumorado: “Ningún tribunal lo condenaría por eso. Necesitamos pruebas que lo incriminen. ¡Salid ahí fuera y no volváis hasta que las tengáis!” Con la existencia de la materia oscura pasa lo mismo. Conocemos de su existencia sólo a través de pruebas circunstanciales y por ello los investigadores se esfuerzan por encontrar formas de detectarla directamente.

Efectivamente, las observaciones astronómicas apuntan a la existencia de materia no visible (en el sentido de no detectable por métodos electromagnéticos estándar), pero que no sabemos qué es. En la actualidad existen varios experimentos que están intentando encontrar las pruebas incriminatorias que permitan identificar con seguridad al culpable. Los teóricos por su parte están buscando nuevas bases sobre las que sustentar nuevos experimentos, por si acaso. Este es el caso de Christian Beck, de la Universidad de Londres (Reino Unido) que propone el que hasta la fecha pueda ser el experimento más simple: tras la no detección de WIMPs (a este respecto véase esta anotación de Francis) puede parecer más probable que el componente último de la materia oscura sea el axión, si este es el caso podría ser que pudiese detectarse en un dispositivo superconductor relativamente pequeño llamado unión de Josephson. Beck publica [1] sus resultados en Physical Review Letters.

Antes de explicar la propuesta de Beck, hay que recalcar que ya hay otros experimentos en marcha para la detección de estas partículas (aún teóricas). A este respecto recomendamos leer como introducción a qué es esta partícula y la descripción de algunos de estos experimentos La búsqueda de los axiones como candidatos a la materia oscura, también de Francis.

Nuestro sospechoso, el axión, es amigo de los disfraces. Por ejemplo, si has leído el artículo que acabamos de enlazar, habrás visto que el fotón tiene un acoplamiento no nulo con el axión, esto es, podríamos hacer experimentalmente que los fotones en un potente campo magnético se desintegrasen en axiones, que entonces podrían pasar a través de una barrera y resurgir de nuevo como fotones. Esta clase de experimentos se suelen llamar “de luz atravesando paredes”. Beck lo que propone es justo el proceso contrario: quizás los axiones de la materia oscura podrían convertirse en fotones mientras pasan a través de un detector y resurgir como axiones. En el proceso los axiones dejarían señales electromagnéticas detectables.

histone

Parece que es una idea consolidada en el imaginario colectivo que los genes determinan nuestro futuro y que, si acaso, nuestras experiencias, el ambiente, pueden modificar algo este fatalismo. Esto ya no es tan sencillo. Nuestros descendientes pueden heredar algunas de nuestras experiencias más traumáticas (la mayor probabilidad de cáncer por fumar nosotros, por ejemplo). Y cómo alimentamos a nuestros hijos puede tener más efectos de lo que pensamos. Ahora dos estudios realizados con ratones, publicados ambos en Nature Neuroscience, ponen de manifiesto una vez más la importancia de los efectos ambientales, del pasado de nuestros padres y de cómo nos alimentaron: hablamos de epigenética, alimentación, fobias y capacidad de aprendizaje.

Los miedos aprendidos se heredan

En el primer estudio[1][2], Brian Dias y Kerry Ressler, de la Universidad Emory (EE.UU.), encontraron que los ratones a los que se les enseñaba a temer un cierto olor pasaban ese miedo a su descendencia. La investigación posterior puso de manifiesto que el miedo lo pasaba el padre a descendencia a través del esperma (no estamos hablando de “cultura”).

2 caras

Llegamos ahora a una de las fuentes de fricción y desencuentro más habituales entre “filósofos” y “científicos”. Para muchos de los primeros afirmar que se conoce o se pueda llegar a conocer la realidad es una afirmación que carece de sentido ontológico y para los segundos escuchar que una teoría científica es algo que depende del contexto social es la encarnación del absurdo. Veamos de dónde surge el problema.

Recordemos que en las partes anteriores de esta serie hemos visto que las hipótesis, en general, pueden preservarse en caso de que haya datos experimentales en su contra y que, también en general, será difícil, si no imposible, diseñar un experimento crucial que nos ayude a decidir entre dos hipótesis en conflicto. Añadamos a esto lo que vimos en Provisional y perfectible, a saber, que dada la naturaleza inductiva de los resultados confirmatorios, este tipo de resultados sólo pueden como mucho apoyar una teoría, pero que nunca podrán demostrar que la teoría es correcta.

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Saint Sulpice | Wikimedia Commons
Saint Sulpice | Wikimedia Commons

La estructura de los edificios dedicados al culto cristiano supuso una oportunidad para los primeros científicos modernos para realizar toda clase de experimentos astronómicos y físicos. Algunos de los cuales afianzaron ideas contrarias a las enseñanzas de los propios dueños de los edificios. Veamos algunos ejemplos, sin ánimo de ser exhaustivos.

Saint Paul | Wikimedia Commons
Saint Paul | Wikimedia Commons

El espacio que existe entre la linterna de la cúpula de una iglesia y el pavimento, protegido del viento, constituyó una de los mejores escenarios imaginables a principios de la Edad Moderna para realizar experimentos de caída libre bajo los efectos de la gravedad. Isaac Newton, por ejemplo, “confirmó” sus, por otra parte erróneas, ideas acerca de la resistencia del aire observando cómo descendían vejigas de cerdo infladas desde lo alto de la cúpula de la nueva catedral de San Pablo en Londres, en 1718.

Basilica vel Cathedralis Sancti Petri | Wikimedia Commons
Basilica vel Cathedralis Sancti Petri | Wikimedia Commons

Y, si no llega a ser porque el cardenal Ignazio Bomcompagni, que amparaba y financiaba los experimentos, murió, la rotación de la Tierra hubiese sido confirmada por Giovanni Guglielmini en la mismísima basílica de San Pedro de Roma [*], arrojando pesos desde la cúpula hasta la cripta de San Pedro (por debajo del altar donde oficia el papa) en 1790. Los experimentos se terminaron realizando en la Torre degli Asinelli de Bolonia.

Probablemente los dos trabajos científicos realizados en iglesias-catedrales más importantes tenían como objeto dos constante fundamentales de la hipótesis heliocéntrica: la excentricidad de la órbita del Sol (o la de la Tierra) y la oblicuidad de la eclíptica, la inclinación del eje de la Tierra con respecto al plano en el que ella, o el Sol, efectúa su recorrido anual.

ARN (una sola hebra)
ARN (una sola hebra)

La capacidad que tiene el ARN para autorreplicarse, por poder actuar también como enzima (catalizador), hace que pueda ser considerado como un posible eje alrededor del que construir una teoría plausible para el origen de la vida: es lo que se llama la hipótesis del mundo de ARN. Para que estas reacciones catalíticas tuviesen lugar cabe pensar que ocurrieron en algún tipo de estructura cerrada al entorno, posiblemente una vesícula de ácidos grasos, lo que se llama una protocélula.

Sin embargo, hay algo que no termina de cuadrar en esta hipótesis, y es que la catálisis por parte del ARN necesita la presencia de cantidades considerables de ion magnesio, y estas concentraciones de magnesio son incompatibles con la integridad de la vesícula de ácidos grasos, la rompe. Para salvar este problema podría pensarse que en el medio existiese alguna molécula que, permitiendo la acción del magnesio en la catálisis, impidiese el efecto destructivo de las membranas de la protocélula. Este tipo de moléculas se llaman agentes quelantes, y la combinación con el ion metálico (en este caso magnesio) quelatos.

Ahora Katarzyna Adamala y Jack Szostak, trabajando en el Massachusetts General Hospital / Universidad de Harvard, publican en Science que han probado distintos quelatos de magnesio (citrato, isocitrato y oxalato) que han sido capaces de mantener la integridad de las vesículas de ácidos grasos en presencia de altas concentraciones de magnesio. Además, el quelato de citrato permitió que el magnesio efectuase su función en la síntesis de ARN dentro de las protocélulas, con el añadido de proteger al ARN de la degradación catalítica que puede provocar el magnesio. Estamos pues ante la primera replicación (contemporánea) de ARN no enzimática dentro de una vesícula de ácidos grasos. Un paso más para comprender el origen de la vida…y de la vida sintética.

Citrato
Citrato

Jack Szostak y su equipo son viejos conocidos de Experientia docet, aparte de por haber ganado el Nobel en 2009 (véase, por ejemplo, 2008 y 2010). Trabajan desde hace más de una década en comprender cómo las primeras células se desarrollaron a partir de la “sopa primordial” para llegar a ser organismos vivos capaces de copiar su código genético y reproducirse. La aproximación al problema de Szostak y colaboradores ha sido desarrollar una protocélula modelo (de ahí el título del artículo técnico) a partir de los componentes que estuvieron presentes probablemente en el ambiente de la Tierra primitiva.