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

junio 28, 2006

Los motivos de la estación espacial

Por fin el hombre tiene una estación espacial. Pero es legítimo preguntar ¿para qué la queremos?

El 20 de noviembre de 1998, el lanzamiento del módulo de control Zarya desde el cosmódromo de Baikonur, en Kazajstán, marcó el inicio de un proyecto por el que pelearon numerosas personas de todo el mundo durante décadas: el establecimiento de una estación espacial internacional permanente en órbita terrestre.

Hoy, la estación espacial internacional (ISS) tiene una longitud de más de 140 metros habitables y 240 metros a lo largo de los conjuntos de celdillas solares que le suministran energía, y un peso de más de 183.000 kilogramos. Pero aún así sigue en construcción, y lo estará al menos hasta 2010, como el objeto más masivo que el ser humano ha colocado fuera del planeta, en una órbita a unos 360 kilómetros de la superficie de la Tierra, a la que circunda aproximadamente cada 92 minutos. Pero desde el año 2000 se ha hecho efectivo el sueño de tener presencia humana permanente en el espacio a través de misiones internacionales destinadas, ante todo, a construir y mantener la estación y, cada vez más, a realizar los trabajos de investigación y descubrimiento que son la razón misma de ser de este proyecto.

Al hablar de exploración fuera de nuestro planeta, el recurso más valioso no es, como se pudiera pensar, los minerales que podríamos explotar en el cinturón de asteroides o en Marte (el coste de su transportación volvería cualquier objeto mucho más caro que el platino), sino el espacio mismo.

Nada por aquí, nada por allá
El espacio es "algo" extremadamente extraño que, incluso, difícilmente se puede definir como "algo" ya que depende precisamente de la ausencia de cosas. Pero no es tampoco precisamente la nada, es la esencia del tejido universal que todavía no entendemos. Fuera de la atmósfera de los planetas, fuera de los cuerpos celestes de diversos tamaños, tenemos regiones relativamente vacías a las que llamamos espacio, y que respecto de nuestro planeta comienzan a unos 100-120 kilómetros de altura. Y decimos "relativamente vacías" porque hoy sabemos que contiene diversas moléculas orgánicas, la radiación remanente del "big bang" que demuestra cuál fue el origen de nuestro universo, rayos cósmicos, algo de gas, plasma y polvo.

Pero eso, que parece mucho, es muy poco comparado con lo que tenemos en la superficie del planeta, donde el aire y el agua se encuentran prácticamente en todas partes. Para los astrónomos, por ejemplo, el aire es su peor enemigo en la observación del universo.

Donde no hay aire, y donde la gravedad no tiene los efectos que observamos en la superficie de la Tierra, los objetos y materiales se comportan de maneras muy distintas que en el ambiente al que estamos habituados. Los fluidos, por poner un caso, pueden formar esferas perfectas. Plantas y animales pueden crecer sin estar guiados por la gravedad que informa dónde están "arriba" y "abajo".

Esto hace que en el espacio, en una estación como la ISS, se puedan realizar investigaciones y experimentos literalmente imposibles en tierra. En tales investigaciones y experimentos se tienen previstos trabajos en las más diversas áreas.

La formación de cristales de proteínas de una pureza singular permitirá a los científicos entender mejor las proteínas, enzimas y virus, lo que permitirá encontrar formas más eficientes de atacar diversas enfermedades. Igualmente se tienen previstos trabajos en cultivo de tejidos que pueden usarse, por ejemplo, para probar tratamientos sin correr el riesgo de dañar a los pacientes. Así como los fluidos se comportan de manera peculiar en el espacio, y los metales fundidos, por ejemplo, pueden mezclarse más profundamente en órbita que en la tierra (lo que representa promesas en el terreno de nuevos materiales para aplicaciones como los microchips informáticos) el fuego mismo se comporta de manera peculiar en el espacio, al grado de que las llamas en el espacio han dado lugar a la nueva ciencia de la combustión, empeñada en entender más a fondo cómo se lleva a cabo el proceso de combustión o quemado.

Aprovechar el espacio no significa tampoco olvidar que el espacio también es un enigma, no sólo en su constitución, sino en la forma en que afecta a los materiales que no están en contacto con él habitualmente. El estudio de la exposición de distintos materiales al espacio permitirá mejorar el diseño de las naves espaciales. La falta de gravedad permitirá además importantes trabajos en el terreno de la física fundamental, estudiando fuerzas que en la tierra no pueden aislarse de la gravedad. Y, por supuesto, desde la órbita de la ISS se puede estudiar también nuestro planeta, sus recursos naturales, los efectos de la contaminación o la deforestación o peculiaridades geológicas y meteorológicas que aún están por descubrirse.

Las investigaciones que hoy mismo se están realizando en la ISS, sin embargo, no están siendo llevadas a la atención del público en general. A últimas fechas, importantes experimentos relacionados con la fisiología del equilibrio humano, las pruebas de cristalización de proteínas que ya se están realizando o la filmación de un gran grupo de desusadas nubes azules de gran altura formadas por cristales de hielo, quedan apenas al alcance de los científicos.

Todo ello sin contar el significado que tiene el hecho de haber podido conjuntar a dieciséis países con intereses diversos y, en algunas ocasiones, contrapuestos, en un proyecto común, esfuerzo que ya en 2001 ya obtuvo el Premio Príncipe de Asturias a la Cooperación Internacional.

Y sin embargo, esa estación espacial que ya podemos ver de noche si buscamos en Internet hacia dónde mirar y a qué hora, vale sin duda los 100 mil millones de euros que habitualmente se citan como su coste general, y sin duda tendrá una poderosa influencia en nuestra vida.

El laboratorio "Columbus"


La mayor contribución de la Agencia Espacial Europea a la ISS es el laboratorio Columbus, un módulo cilíndrico de 4,5 metros de diámetro que se acoplará a la estación a mediados de 2007. Columbus está diseñado como una instalación flexible de investigación que podrá ser usada por científicos desde la Tierra o con ayuda de los tripulantes de la ISS para realizar trabajos en biología, fisiología, otras ciencias de la vida, ciencias de materiales, física de fluidos y otras muchas disciplinas aprovechando la falta de gravedad. Puede contener hasta 10 Anaqueles de Carga Estándar, cada uno del tamaño de una cabina telefónica y que funciona como un laboratorio autónomo e independiente que se comunica directamente con sus investigadores que podrán aprovechar sus capacidades en todos los países europeos.

junio 21, 2006

Estudiando el fútbol

Lo detestemos o lo disfrutemos, el fútbol puede enseñarnos algo sobre el hombre social.

Estado Soccer City de Johannesburgo, Sudáfrica
(Foto CC de 2010 World Cup - Shine 2010,
vía Wikimedia Commons)
En un juego de fútbol, donde unos ven la desmedida ambición del negocio o la celebración de la habilidad personal y el trabajo de equipo, hay otros que ven un escenario donde se resume la esencia tribal que tenemos todavía a nuestras espaldas, que apenas hace unos miles de años era la única forma de ser humano.

Una guerra ritual, donde los héroes de la tribu, los campeones, los "davids" y los "goliats" en la persona de Ronaldinho, David Villa o Zinedine Zidane, representan a todos sus seguidores (del equipo o de la selección nacional), los cuales los siguen con los rituales identificativos de la tribu: colores, escudos, himnos, parafernalia que deja muy claro el espacio de existencia de nosotros y la frontera que marca exactamente dónde comienzan ellos, ésos que son los otros, el adversario, el enemigo, el oponente a vencer.

Las reglas nacen de los acuerdos de un "consejo de ancianos" legislativo. Son las federaciones, las confederaciones y la FIFA misma, que sólo responde ante sí misma de sus decisiones, autoritaria y autónoma. Son ellos, junto con otros "ancianos" o personajes principales, los que presiden los partidos: presidentes de equipos, dignatarios internacionales, representantes de las fuerzas políticas y económicas que subyacen al juego.

Quien representa a la ley y la hace cumplir, el poder judicial, también responde únicamente ante el "consejo de ancianos": es el árbitro, el hombre de la última palabra, apoyado en sus asistentes. En el campo de juego no hay democracia, no hay juicios justos con desahogo de pruebas, no hay segunda ni tercera instancia. Como en el pasado humano, la condena es definitiva y, además, la sentencia se ejecuta de inmediato.

Al interior de los equipos, igualmente, no se encuentran para nada los elementos de una sociedad "moderna", la democracia, la horizontalidad en las decisiones, el consenso y el pluralismo. Los ancianos dueños nombran al entrenador como a un general de ejércitos que manda, no pregunta ni da explicaciones si no quiere. Si todo sale bien, será glorificado como César a la vuelta de las Galias. Si no, será sacrificado. Y sus órdenes llegan a la tropa en el campo de batalla precisamente por medio de un capitán, nombre revelador.

Todo esto es parte de lo que etólogos, sociólogos y antropólogos han leído en el juego del fútbol como expresión de una necesidad tribal social que el ser humano mantiene porque la evolución no ha tenido tiempo (ni necesidad, probablemente) de eliminar de su bagaje conductual innatamente determinado o condicionado. Un juego que emula, repite y satisface las mismas emociones que los enfrentamientos tribales en los que lo que se ganaba no era un valor simbólico como una copa, sino tierras, ganado, riquezas reales.

Tales observaciones serían aplicables a muchos deportes, en mayor o menor medida. Sin embargo, el fútbol se distingue por su atractivo universal (descontando a los Estados Unidos) y porque en él parecen estar presentes todos los elementos tribales, de tropa de primates, que la antropología nos dice que fueron la base de la sociedad humana y prehumana durante millones de años.

El etólogo (estudioso del comportamiento natural) Desmond Morris, autor de libros como El mono desnudo, El zoo humano y, recientemente, La mujer desnuda, escribió en 1981 The Soccer Tribe, traducido al español como El deporte rey y que resume esta visión y estas teorías acerca del significado del fútbol. Este libro comenzaba señalando que si una civilización extraterrestre realmente llegara a la Tierra y la orbitara algunas veces para ver sus poblaciones, no podría dejar de notar que en todas las ciudades, e incluso en muchas poblaciones de no muchos habitantes, existen esos rectángulos de hierba rodeados de gradas, todos con prácticamente las mismas medidas, todos con las mismas líneas pintadas, con las mismas estructuras en los extremos… y que generalmente sólo se usan una o dos veces por semana. Es algo que parece totalmente universal, que trasciende a todas las demás diferencias, y algo que ocurría incluso antes de que el fútbol fuera un negocio a los niveles que podemos apreciar hoy en día.

En un mundo de habitantes diversos, de idiomas diversos, de culturas diversas expresadas en su arquitectura más evidente, seguramente le darían a los campos de fútbol una importancia elevada como explicativo de las constantes de nuestra cultura. Algunos científicos consideran que, en tal caso, tales extraterrestres tendrían razón.

Para Morris, el atractivo principal del fútbol yace en dos elementos clave. Primero que nada, la sencillez de sus reglas, pocas y fáciles de entender (y de adaptar) sin demasiadas complicaciones y que dejan abiertas muchísimas posibilidades para el juego. Y, en segundo lugar, el que no hace falta equipamiento, campos especializados y ni siquiera un balón para jugarlo. En su sencillez y, también, en su economía, podría estar al menos parte de la explicación del atractivo generalizado que produce. A esto habría que añadir el nivel de reconocimiento social que obtienen los grandes jugadores de fútbol en todo el mundo. El futbolista triunfador, el campeón de la tribu del fútbol según Desmond Morris, llega al más alto nivel de heroísmo disponible en nuestra sociedad actual, ya sea en su club, en su país o, en algunos casos, a nivel mundial.

Y ésa es la gloria, finalmente, que comparte quien lleva los colores, el escudo, los símbolos tribales del equipo ganador. No ganan ellos, los jugadores, ganamos nosotros, representados puntualmente por nuestros campeones designados. Gana nuestra tribu, porque aunque el trofeo sea totalmente simbólico, su verdadero valor yace en que los otros también lo anhelaban.

Alrededor del fútbol


La antropología y la sociología estudian activamente los aspectos del fútbol que reflejan o expresan a sus sociedades: la pasión futbolística en Brasil, los hooligans y su violencia asociada, el fútbol como puerta de salida de la pobreza y la marginación, el fútbol como catalizador de odios nacionales (cuya expresión más clara fue la "Guerra del fútbol" entre Honduras y El Salvador, no ocasionada por este deporte, pero en la que contribuyeron las eliminatorias para México 1970) y otros muchos aspectos. El hecho es que el fútbol está tan presente en tantos aspectos de la vida de las sociedades donde se juega que resulta tierra fértil para que las ciencias sociales se ocupen de él intentando resolver un enigma triple: qué dice el fútbol de nosotros como animales sociales, qué le ha inyectado nuestra sociedad a este deporte en particular y por qué, en resumen, tantos miles de millones encuentran pasión, alegría y profundo interés en el discurrir de un balón… excepto en Estados Unidos.

junio 14, 2006

La traición del rostro

Cuando el mentiroso sabe que lo es, tiene su forma de decírselo a los demás, si saben verlo.

En un experimento, se les mostraron a varias personas dos fotografías en apariencia idénticas del rostro de una persona y se les preguntó cuál les resultaba más atractiva. Pese al parecido, la gran mayoría de las personas eligió una de las dos fotos. La poco evidente diferencia entre ambas imágenes es que a la que resultó "favorita" se le habían retocado las pupilas para que se vieran más grandes, más dilatadas, y esto era interpretado favorablemente por el espectador.

La psicología tardó mucho en establecer científicamente lo que ya sabían los mercaderes de varias culturas hace siglos: el diámetro de las pupilas no es sólo función de la luz, sino que también tiene un componente emocional. Cuando algo nos desagrada, las pupilas se contraen, pero si algo nos agrada, se dilatan. Esto ha sido usado por los comerciantes para saber hasta dónde pueden regatear el precio de un artículo. Si las pupilas del cliente se dilatan notablemente, parten de la idea de que estará dispuesto a pagar más por el artículo que si no lo hicieran.

En el caso de las dos fotografías el experimento, el espectador interpretaba que la fotografía de la persona con las pupilas dilatadas era preferible precisamente porque en ella la persona parecía hallar más agradable nuestra presencia que en la fotografía de junto, donde las pupilas estaban contraídas en señal de rechazo.

Esta reacción, como muchos otros gestos humanos, es totalmente innata y no depende de la cultura. Del mismo modo, la sonrisa, el llanto, la expresión de tristeza, la expresión de furia y la de asco o la reacción de saludar a un conocido levantando las cejas son comunes a todos los seres humanos, sin importar su cultura, su idioma o su religión. Como contraparte, otros gestos como el asentimiento (mover la cabeza arriba y abajo, o a los lados) dependen únicamente de la cultura.

Es lógico que la expresión del rostro sea innata porque era la forma esencial de comunicación entre los prehumanos antes de la aparición y desarrollo del lenguaje, ya que un malentendido de expresión facial podía ser desastroso para el individuo y para la manada. Y por eso tampoco es raro que, también, el control de la expresión de nuestras emociones se parte de nuestra educación: no reírse en momentos determinados, no llorar en público, controlar el enojo (o al menos que no se note) son actos considerados útiles para enmascarar lo que realmente sentimos.

Ese ocultamiento es una forma de mentir, y el ser humano siempre ha deseado saber cuándo uno de sus prójimos miente. Para detectar la falsedad se han propuesto herramientas como el polígrafo, mal llamado detector de mentiras, que mide algunas variables (resistencia eléctrica de la piel, pulso, tensión arterial, frecuencia respiratoria) sobre la suposición de que todos esos aspectos se alteran cuando mentimos. Si bien esto es cierto en principio, en realidad esos aspectos también se pueden afectar por muchísimos otros factores emocionales y fisiológicos que nada tienen que ver con la mentira, mientras que un mentiroso frío y controlado puede decir las mayores barbaridades sin que tales aspectos sufran alteraciones.

Ahora parece que la mejor forma de determinar, con algún grado de certeza razonable, si alguien miente es volver a nuestros orígenes genéticos: mirar la expresión de quien habla. Más allá de ciertos lugares comunes o tópicos (como el que quien miente "desvía la mirada"), los psicólogos experimentales han podido dar con indicadores clave mediante los cuales el rostro "traiciona" mediante sus expresiones al mentiroso. Paul Ekman, por ejemplo, uno de los mayores expertos en la mentira y las expresiones faciales, señala que hay movimientos faciales que no son voluntarios en lo más mínimo, como el estrechamiento de los labios que se da en momentos de furia, y que difícilmente se pueden hacer voluntariamente, de modo que quien finge estar enojado no muestra esta característica clara de una emoción genuina.

Estos "signos conductuales" precisos de las emociones que realmente experimenta el sujeto son considerados "fiables" por su complejidad, aunque Ekman no deja de notar que también se pueden falsificar si el mentiroso acude a técnicas como el "método Stanislavski" de la actuación, en el cual el actor evoca en su interior la emoción real en lugar de tratar de imitar sus signos externos. Así, para fingir que estamos "furiosos" contra una persona, podemos evocar nuestra furia contra otras cosas, otra persona, ciertas ideas, etc. Aún así, para 1991, las mediciones de Ekman podían detectar al 85% de los mentirosos (en el caso de mentiras en las que se jugaba algo importante: matrimonios, dinero, cárcel, etc., pues el miedo a ser descubierto también lo revelan las expresiones). Ekman diseño un sistema de numeración de las posiciones de distintos músculos faciales según la emoción a la que corresponden.

El psicólogo social Mark Frank, colaborador de Ekman en varias investigaciones, ha clasificado los micromovimientos involuntarios de los 44 músculos faciales del ser humano, identificando patrones de "microexpresiones" como los de mentira, engaño, tensión o desconfianza, y, utilizando la numeración de Ekman, ha generado en la Universidad de Buffalo un programa informático capaz de leer tales microexpresiones y valorarlas.

Según Science Daily, el propio Frank se apresura a aclarar que una o muchas microexpresiones, por sí mismas, no prueban nada, sólo son indicaciones valiosas y siempre en el contexto de otros signos conductuales. Y más allá de su programa informático, sus experiencias y conocimientos hoy sirven para que profesionales de las fuerzas de seguridad fortalezcan sus capacidades de detectar mentirosos. Porque, en realidad, el mejor detector de mentiras siempre ha sido el ser humano, capaz de evaluar e interpretar las expresiones de sus congéneres con gran velocidad y precisión. Y, ayudados del conocimiento de la psicología social, los más interesados en descubrir mentirosos pueden realizar un trabajo más efectivo determinando cómo nuestro rostro puede traicionar nuestras peores intenciones

¿Qué es la mentira?


El primer desafío para estudiar algo es definirlo, y definir la mentira no es tan sencillo como parece. La mentira que estudian científicos como Ekman y Frank no tiene nada que ver con el autoengaño, ni con las equivocaciones, ni con la confusión, ni con la actuación, sino con el deseo consciente de engañar a otro sumado al hecho de que el otro no debe saber que se le trata de engañar. Como ejemplo, Paul Ekman dice: "Un mago, según este criterio, no es un mentiroso, pero Uri Geller es un mentiroso, porque Geller afirmaba que sus trucos no eran ilusionismo. Un actor no es un mentiroso, pero un impostor sí lo es.

La grandeza de lo extremadamente pequeño

En la nanotecnología, en este momento, hay más potencial que realidad. Pero tanto sus promesas como sus realidades ya existentes merecen una atención proporcionalmente grande.

La comprensión de que hay cosas tan pequeñas que no podemos verlas no siempre fue tan evidente como nos resulta en la actualidad. Las lentes, conocidas desde antigüedad griega, se usaban para ver mejor lo que se veía a simple vista, o para concentrar la luz del sol y hacer fuego, pero no fue sino hasta Galileo, inventor del microscopio y no del telescopio como suele creerse, que el uso de dos lentes en un microscopio compuesto permitió ver cosas que no distinguía el ojo.

Pero una cosa es ver lo que nuestro ojo no atina a percibir y otra muy distinta es manipular a los habitantes del mundo microscópico descubierto en los últimos 400 años. Y lo que busca ahora la tecnología es controlar la materia a la escala de una milmillonésima de metro, lo que en el Sistema Internacional de Unidades se llama "nanómetro". Para darnos una idea de lo que esto significa, un nanómetro es la medida de 10 moléculas de hidrógeno en línea. O, mejor aún, un nanómetro es a un metro lo que 4 milímetros (la tercera parte de lo que mide el lateral de una tecla en un teclado de ordenador común) son en comparación de todo el planeta Tierra.

A nivel de nanómetros, hablamos de moléculas individuales y la posibilidad de crear materiales, dispositivos y sistemas de entre 1 y 100 nanómetros de tamaño.

La percepción popular (ayudada por la ciencia ficción, que nunca se debe olvidar que es ante todo ficción) es de máquinas diminutas que puedan, por ejemplo, entrar al cuerpo humano y modificarlo mecánicamente, por ejemplo destruyendo coágulos o células cancerosas, o robots minúsculos -nanobots- capaces de realizar hazañas que, en realidad, no pueden conseguir hoy en día ni siquiera nuestros todavía muy limitados robots macroscópicos.

Pero esa visión está oscureciendo las muchas promesas que sí tiene la nanotecnología. Por supuesto, esta tecnología puede realizar auténticos milagros médicos, pero para ello no necesita crear nanosubmarinos como el que quedó fijado en la conciencia popular con la película Viaje Fantástico basada en la novela homónima de Isaac Asimov.

El trabajar a escala nanométrica no es sólo reproducir los objetos macroscópicos a niveles pequeñísimos, aunque esto se hace para efectos de demostración, como una guitarra funcional de pocos nanómetros pero con poco futuro en el mundo del espectáculo. A esa escala, las propiedades de los electrones como ondas, según los describe la mecánica cuántica, permiten jugar con las propiedades fundamentales de los materiales sin cambiar su composición química. Se puede así alterar la temperatura de fusión de un metal, la magnetización de un objeto normalmente no magnético o la capacidad de carga de una sustancia determinada. Y se pueden construir, en el ejemplo más claro, procesadores informáticos mucho más complejos y eficientes, rompiendo la barrera que ha representado el hecho de que a la escala actual, los procesadores han llegado a representar un grave problema de calentamiento, al grado de que el costo de enfriar un procesador puede ser mucho mayor que el costo de alimentarlo de energía. Igualmente, la nanotecnología ofrece la posibilidad de almacenar más información de manera más eficiente y segura escribiendo los 1 y 0 del lenguaje binario en espacios mucho más pequeños que los que ofrecen los discos ópticos de la actualidad.

En el terreno de la salud, este verano la nanotecnología hará mucho por nosotros, aunque no se sepa comúnmente, ya que la cantidad de nanopartículas introducidas en las cremas solares son las responsables de absorber la radiación UVA. Dependiendo de la cantidad de tales nanopartículas, una crema solar atrapa una mayor o menor cantidad de radiación, dando como resultado la clasificación en factores de protección, un fenómeno relativamente nuevo. Pero la medicina espera también la capacidad de realizar análisis mucho más precisos sobre el estado de salud de un paciente, mediante nanomateriales que puedan detectar ciertas afecciones e informar al médico de su situación exacta y su gravedad, mejorando el diagnóstico certero y oportuno que marca, en muchos casos, la diferencia entre la vida y la muerte. La administración de nanopartículas especializadas (como esferas preparadas para ser atraídas por tumores cancerosos, que luego puedan ser destruidas junto con las células malignas) y la reparación de tejidos como huesos y dientes con materiales novedosos es sólo una más de las muchísimas posibilidades de esta tecnología.

Pero la máxima promesa de la nanotecnología no es la producción de nanomáquinas por sí mismas, sino de nanomáquinas capaces de producir otras cosas. Cosas a nivel macroscópico. De hecho, ésa fue la idea inicial del premio Nobel Richard Feynman, que en un discurso de 1959 dio inicio a la carrera nanotecnológica.

La idea es poner de cabeza el paradigma de utilizar materiales grandes, como rocas o madera, para crear otros más pequeños, como puntas y astas de flecha. Imagine, por el contrario, una máquina capaz de ir tomando moléculas, e incluso átomos, para ir formando de abajo hacia arriba cualquier objeto, con una eficiencia asombrosa en cuanto al uso de materiales y energía, con mucho menos desperdicio y contaminación. Es posible así imaginar una máquina que, así como un ordenador copia la información con precisión, pueda copiar en nuestra mesa de trabajo, a partir de moléculas o átomos, un CD, un lápiz o un pañuelo de algodón. O que pueda ocuparse industrialmente de producir microprocesadores, cable de cobre finísimo o las sustancias que puedan desear sintetizar los químicos o bioquímicos de modo casi instantáneo de manera más eficiente y limpia.

Esto representaría una revolución industrial de proporciones mucho mayores que la ocasionada por la máquina de vapor o los ordenadores, con todas las implicaciones sociales que deben tenerse en cuenta, sin duda alguna, desde ahora, antes de que todas estas promesas y muchas más se hagan realidad, cosa que ocurrirá sin duda entre 10 y 30 años en el futuro.

Un metacampo


La electricidad no es una industria, es una metaindustria que afectó prácticamente todos los aspectos de la vida humana. De modo similar, la nanotecnología no es un campo en sí, sino una forma de conseguir resultados en numerosos campos: mejores materiales para la electrónica, fibras textiles artificiales que nos mantengan cálidos en invierno y frescos en verano, membranas de separación de sustancias con precisión total, sensores más eficaces, materiales que no se ensucian, adhesivos con propiedades diversas para todo uso… no hay ningún aspecto de la vida actual que no tenga el potencial de verse tocado por la nanotecnología.

Materia oscura

Observar nuestro universo es sin duda algo asombroso. Sin embargo, la física actual nos dice que el universo que observamos es apenas una fracción de la realidad, formada principalmente por materia que no podemos ver.

La novela de Fred Brown pubicada en español como Por sendas estrelladas lleva como título original The lights in the sky are stars, las luces en el cielo son estrellas.

Este afortunado título original evoca claramente la fascinación que el cielo y sus luces ejercen desde siempre sobre el ser humano, y que lo llevaron finalmente a descubrir qué era eso que brillaba allá arriba. Estrellas, sí, y galaxias enteras de diversas formas, ninguna caprichosa, todas sujetas a las leyes fundamentales de la física, y planetas, de los que podemos ver a simple vista al menos a algunos de los más cercanos como Venus, Mercurio, Marte y Júpiter.

La comprensión de lo que es ese universo que podemos ver, y que nos permitieron ver mejor sucesivas generaciones de instrumentos, desde el telescopio de Galileo hasta el James Webb, que sustituirá al Hubble en 2012, implicó entender el origen del universo, el movimiento de los incomprensiblemente grandes cuerpos galácticos formados por cientos de miles de millones de estrellas y cuerpos y el comportamiento físico de cuanto nos rodea. Y fue precisamente ese proceso de comprensión el que llevó a que el astrofísico Fritz Zwicky descubriera en 1933 que el universo visible no estaba completo.

Zwicky estudiaba el movimiento de las galaxias en los bordes del conjunto de galaxias Coma para calcular la masa de dicho conjunto. Su estimación de la masa que provocaría, según las leyes físicas, esos movimientos, resultó ser mayor que el cálculo de la masa del conjunto Coma basado en el número de galaxias que lo componen y su brillo total. De hecho, resultó mucho mayor. La masa necesaria para dar sentido a las ecuaciones gravitacionales era 400 veces mayor que la masa que podemos ver en ese conjunto. Este "problema de la masa faltante" llevó a postular que debería haber una gran cantidad de materia no visible u oscura en el universo.

Estudios posteriores relacionados con los movimientos de otras galaxias e incluso con la radiación de fondo que es la evidencia innegable del Big Bang que dio origen a nuestro universo confirmaron que "faltaba masa" en nuestra percepción visual del universo. Debía haber algo más en los cielos que esas luces que habíamos identificado como estrellas, y a tal masa faltante se le dio el nombre de "materia oscura".

Esto no significa, por supuesto, que sepamos qué es la materia oscura, ni que tengamos una idea clara de cómo se comporta. Y ciertamente no es la "masa oscura" a la que ocasionalmente hacen referencia algunas obras de ficción o de esoterismo imaginativo. Se trata únicamente de un nombre que hemos dado a la incógnita de una ecuación. Podría ser masa no visible, simplemente, pero también podría ser algo distinto, incluso desconocido, pero en todo caso forma el 96% de la masa total del universo, mientras que la masa radiante, la que puede verse en forma de luz o de radiación infrarroja, de ondas de radio, o de rayos X captados por nuestros diversos tipos de telescopios, es sólo el 4% del universo. Cuando mejor creíamos conocer nuestra realidad acabamos descubriendo que ni siquiera sabíamos de la existencia de la mayor parte de esta realidad.

El tema de la materia oscura es considerado actualmente uno de los problemas por resolver más apasionantes e importantes de la física. Otros estudios han conseguido identificar algunas características que debe tener la materia oscura. Por ejemplo, se ha determinado que alrededor del 90% de la masa del universo no interactúa con dos de las fuerzas elementales, la electromagnética y la fuerza nuclear fuerte, mientras que sí interactúa con la gravedad y con la fuerza nuclear débil, por lo que se sugiere que esta masa debe estar formada por partículas como los neutrinos, sumamente difíciles de detectar y que se mueven a velocidades "relativistas", es decir, cercanas a la velocidad de la luz, con lo cual están regidas por las leyes de la relatividad. Otra posibilidad que explora la física es que la masa oscura no esté formada por partículas libres, sino por grandes objetos como agujeros negros. estrellas de neutrones, estrellas poco visibles y planetas. Y buena parte de esa "masa oscura" podría ser "energía oscura", dado que gracias a Einstein sabemos que la energía y la masa son equivalentes, y ayudaría a explicar también las recientes observaciones que indican que la expansión de nuestro universo está acelerándose sin motivo aparente según nuestro marco teórico actual.

La posibilidad más enigmática que plantean las evidencias es que ni siquiera exista la materia oscura y que todo el enfoque sea incorrecto. Es decir, que la discrepancia entre la masa que vemos y la masa que los efectos gravitacionales nos dice que hay se debería a que las herramientas teóricas de las que disponemos actualmente para analizar el universo (la física newtoniana y la física einsteiniana) están aún sumamente incompletas y hay probablemente otro conjunto de fenómenos y leyes que amplíen nuestros conocimientos actuales y, una vez entendidos, podrían explicar los movimientos, estructura e historia del universo sin materia oscura. Quizá al poder unir en un solo cuerpo explicativo la mecánica cuántica y la gravitación la teoría nos ofrezca refinamientos suficientes para que nuestra imagen del universo sea coherente, o al menos eso esperan quienes trabajan en los complejos espacios matemáticos de la física teórica del siglo XXI.

Y, por supuesto, la explicación podría ser otra muy distinta, que incluso nadie haya podido imaginar hasta ahora.

La distribución galáctica


Las galaxias, pensaríamos, deberían estar distribuidas al azar en el espacio, pero no lo están, y las causas de este hecho extraño son uno de los misterios que buscan develar los astrofísicos.

A fines de abril de este año, un grupo de científicos de la Universidad de Cornell informaron que sus estudios sobre los datos aportados por el telescopio espacial Spitzer señalan que la materia oscura puede haber sido un factor de gran importancia en la formación y evolución de las galaxias visible, que sólo podrían haber nacido dentro de aglomeraciones de materia oscura de cierto tamaño en las etapas iniciales del universo.

Según Duncan Farrah y sus colegas de Cornell, la observación de la luz de los cuerpos conocidos como Galaxias Luminosas Infrarrojas indica que en la historia del universo era necesaria la existencia de una cantidad mínima determinada de masa oscura para que se formaran las galaxias y se unieran en conjuntos. Eso que no vemos sería, así, en definitiva, uno de los elementos más importantes que han colaborado a darle forma a nuestro universo.

junio 07, 2006

La Eva africana

Gracias a los avances en el estudio de la genética, la idea de que "todos somos iguales" ha abandonado el reino de la filosofía para convertirse en una certeza científica.

Esquema que muestra cómo se reprodujo la más
antigua hembra ancestral común de toda la
humanidad.
(Gráfico GFDL de Sundar, vía Wikimedia Commons) 
La sucesión de hallazgos relacionados con la genealogía humana ha seguido dos caminos que sólo a últimas fechas han convergido en una imagen que, por primera vez, es lo bastante nítida para conformar un primer retrato razonablemente confiable del devenir de nuestra especie: el de la paleoantropología y el de la genética.

A fines del siglo XIX, la irrupción de la teoría de la evolución le dio sentido aparente por primera vez a los descubrimientos de fósiles de seres ancestrales parecidos a los hombres, estableciendo la idea de que había un ancestro evolutivo que nos conectaba con antropoides como el gorila y el chimpancé. Con esta base teórica, se incrementaron las excavaciones y evolucionaron los métodos para identificar los restos, el estudio de las estructuras óseas y los métodos de datación de los restos que se iban encontrando.

La primera idea, un tanto ingenua vista ahora, desde nuestra perspectiva, era que todos los fósiles humanoides encontrados debían ser parte de una sola cadena evolutiva que iría desde un antropoide similar al chimpancé o al gorila hasta un ser humano moderno. De allí que parte del esfuerzo de la naciente paleoantropología fuera el hallazgo del mítico "eslabón perdido", es decir, el ser "mitad hombre y mitad mono" que marcara limpiamente la frontera entre el pasado animal y el presente humano.

El tiempo, sin embargo, se encargó de demostrar que no todos los fósiles encontrados eran parte de esa sucesión precisa y directa. El árbol genealógico del ser humano se encontraba lleno de ramas que se separaron, sobrevivieron y desaparecieron, como todos los fósiles que pertenecen a los genus Paranthropus, como el Paranthropus boisei (antes llamado Zinjanthropus y, hasta hace poco Australopithecus boisei), que siendo parientes de nuestra estirpe no son nuestros ancestros, sino primos lejanos. Más alarmante para algunos fue que algunos miembros de este árbol, que parecía hacerse más complejo a cada descubrimiento, hubieran sido otra especia humana, con lenguaje, con artesanía, con ritos funerarios, pero también emparentada con nosotros de manera más bien lejana, como es el caso del hombre de Neandertal y sus antecesores, como el Homo antecessor descubierto en Atapuerca por Carbonell, Arsuaga y Bermúdez de Castro.

Pero la complejidad pronto dio paso a una imagen más clara que nos permitió identificar nuestro linaje entre el entramado de especies y subespecies descubiertas hasta la fecha, aún sabiendo que seguramente queda muchísimo por descubrir de la aventura de esos monos que dejaron África para ocupar el planeta. Y se ha podido establecer que nuestra especie, Homo sapiens sapiens apareció en África hace entre 100 mil y 200 mil años.

En menos tiempo, pero de forma más acelerada, el estudio de la genética añadió el descubrimiento, en 1999, de que el ADN de las mitocondrias (los organelos encargados de convertir los alimentos en energía) de nuestras células procede únicamente de la madre, ya que el ADN mitocondrial procedente del padre es destruido en el embrión. Así, a diferencia del ADN del núcleo, que procede en un 50% del padre y en un 50% de la madre, el mitocondrial es el mismo que el de la madre, y sólo cambia por mutaciones al paso del tiempo.

La tasa de mutaciones, que se puede calcular en general, y la deriva genética, la variación natural de los alelos neutrales que ocurre en las poblaciones, permitieron a los genetistas calcular que el origen de todo el ADN mitocondrial de los seres humanos actuales se encuentra en el de una sola hembra humana que vivió hace unos 150.000 años en África Occidental, alrededor de lo que hoy es Tanzania.

Los científicos, en un rapto poético, llamaron a esta hembra la "Eva africana" o, más exactamente, la "Eva mitocondrial", lo cual no significa que fuera la única hembra viviente en ese momento, sino que ella fue la única que ha tenido una línea continua de hijas, mientras que todas las demás hembras vivientes en ese momento sólo tuvieron hijos, o no tuvieron descendencia, o sus descendientes hembras murieron sin reproducirse. No se trata del más reciente ancestro común (MRAC) de todos los seres humanos, sino de un ancestro aún más antiguo, ya que el MRAC masculino human, llamado, también sin implicaciones religiosas, el Adán cromosómico Y (dado que el cromosoma Y sólo se hereda del padre) se ubica hace entre 60.000 y 90.000 años.

Finalmente, la evidencia genética nos dice que esa especie originada hace un cuarto de millón de años en África salió de ese continente para ocupar el resto del planeta hace apenas entre 75 mil y 85 mil años, en una o, cuando mucho, dos migraciones, según la mayoría de los expertos. Como resultado de esta evolución, tremendamente reciente en términos geológicos, un asombroso descubrimiento ha sido que la variación genética entre todos los miembros de la especie humana es menor que la presente en otras especies.

Las implicaciones de estos descubrimientos científicos en el terreno filosófico no puede pasarse por alto. Cualquier ser humano se parece más, genéticamente, a un ser humano de aspecto externo distinto y situado al otro lado del planeta, de lo que se pueden parecer un lobo de la estepa rusa y un lobo de Europa occidental.

"Somos distintos, somos iguales" no es, entonces, un simple lema con connotaciones políticas o ideológicas, es una certeza científica. Tenemos un ancestro materno y un ancestro paterno comunes, surgimos juntos en África, y las diferencias superficiales que nos distinguen son, desde el punto de vista de nuestra constitución esencial, genética, fundamentalmente irrelevantes.

El hombre de Pekín y los hombres de Pekín


El llamado "hombre de Pekín", cuyos primeros fósiles fueron descubiertos en la década de 1920 en Shokoudian, cerca de Beijing, es un ejemplo de la especie Homo erectus, especie que vivió en Asia a partir de la mitad del Pleistoceno y que en el pasado se creyó que era ancestro directo de la especie humana, aunque los estudios más recientes sugieren que fue una de las líneas laterales que no dieron origen directamente a la humanidad.

Sin embargo, en un intento como tantos de manipular los hechos por políticamente, las autoridades chinas han persistido en enseñar que la población china actual es descendiente directa del "hombre de Pekín" y, por tanto, está claramente diferenciada del resto de la humanidad.

Los datos, sin embargo, dicen que la población humana llegó a Asia por Arabia Saudita, la India y el Sudeste Asiático para luego poblar, entre otras regiones, lo que hoy son China y Japón. Los hombres de Pekín no provienen del hombre de Pekín... pero no se les permite saberlo.