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

junio 21, 2014

Pensar que el otro piensa

Para prosperar como especie, es necesario que podamos comprender lo que los demás piensan y sienten, saber que son como nosotros y formar con ellos una comunidad.

"El pensador", bronce de Auguste Rodin.
(Foto GDL de Nicolás Pérez, vía Wikimedia Commons)
Uno de los más grandes misterios del universo se encuentra en nosotros mismos, en el propio órgano que nos permite saber que existen el universo y los misterios, y buscar resolverlos: nuestro cerebro. Con él percibimos, procesamos, sentimos y actuamos, pero estamos lejos de comprenderlo en su colosal complejidad. Unos cien mil millones de neuronas, conectadas cada una con otras miles, en billones de conexiones. Neuronas que a su vez viven inmersas en un tejido de células estructurales diez veces más numerosas y que tampoco hemos comprendido aún.

Además del estudio de las conexiones y las zonas funcionales de nuestro encéfalo, podemos estudiarlo a través de nuestras emociones, sensaciones, memoria, idioma, cálculo, razonamiento, resolución de problemas, toma de decisiones y otras funciones. Lo que llamamos mente, palabra que apenas está vagamente definida.

Podemos saber con razonable certeza que, efectivamente, la mente es producto del funcionamiento del encéfalo, de la transmisión de impulsos entre las conexiones de nuestras neuronas. Cuando por un accidente, lesión o enfermedad se pierde el uso de ciertas zonas del encéfalo, perdemos las capacidades relacionadas con esas zonas. Así hemos podido saber qué zonas se ocupan de la vista, del habla, de la audición, de ciertas emociones y de ciertos procesos de razonamiento.

Conocemos esos procesos porque los convertimos en expresiones observables, en comportamientos, palabras, acciones o expresiones que otras personas pueden medir. Pero si no los expresáramos, como ocurre en ocasiones, voluntariamente o forzados, ocurren sólo en lo que llamamos nuestra vida interior, sabemos que el sentimiento de alegría está allí aunque reprimamos la risa; sabemos que el deseo de comer está allí aunque no extendamos el brazo para llevarnos un trozo de comida a la boca; entendemos lo que nos dicen aunque no respondamos.

El problema de esa vida interior es que cada uno de nosotros sabe que la tiene, pero no existe un modo objetivo, medible, físico y certero para saber que otras personas a nuestro alrededor sienten, perciben, piensan, recuerdan o deciden del mismo modo que nosotros.

Pese a ello, nuestra vida en sociedad depende precisamente de que todos nosotros tenemos la “teoría” (en sentido informal, no científico) de que los demás son como nosotros, que su mente, su vida interior son semejantes a las nuestras, que cuando lloran sienten una tristeza parecida a la que sentimos nosotros cuando lloramos, y que cuando vemos un paisaje estamos percibiendo lo mismo.

A esto se le llama “teoría de la mente”, no es una teoría que explique la mente, sino la teoría que tenemos nosotros de que la mente de los otros es como la nuestra. Esto también explica nuestra sorpresa y, a veces, rechazo, cuando vemos que otros sienten o piensan de modo muy distinto al nuestro.

Rizando el rizo, surge la pregunta de si todos tenemos una teoría de la mente. ¿A qué edad la desarrollamos?

Dos psicólogos diseñaron un experimento a principios de la década de 1980 para determinarlo, conocido como la tarea de la “falsa creencia”. Se cuenta o escenifica una historia en la cual un personaje llamado Maxi guarda una barra de chocolate en un cajón y se va de paseo. Mientras está fuera de la casa, su mamá toma un trozo de chocolate para cocinar y guarda la barra en un armario. Maxi vuelve a casa. La pregunta es: “¿Dónde va a buscar el chocolate Maxi?”

Los niños menores de 3 años suelen responder que Maxi va a buscar el chocolate en el armario, suponiendo que Maxi sabe lo mismo que ellos saben. No pueden imaginar que otras personas tengan un conocimiento distinto del de ellos. Pero entre los 3 y los 4 años, los niños desarrollan la capacidad de atribuirle a Maxi un estado mental acorde con la experiencia de Maxi, una falsa creencia. Es decir, los niños “se ponen en los zapatos de Maxi” y piensan según la experiencia de Maxi. Saben que buscará el chocolate en el cajón porque allí es donde cree que está. Le han “leído la mente” a Maxi, de cierto modo.

A partir de ese momento, los niños pueden ver más allá de sí mismos para vivir y comprender los deseos, necesidades y estados mentales y emocionales de los demás. Es psicología práctica para leer la mente de otros. No, ciertamente, como pretenden hacerlo los mentalistas o los videntes que engañan mediante técnicas como la lectura en frío, sino de un modo más directo. Si sabemos que alguien ha ganado un premio podemos “saber lo que piensa y siente”, una gran alegría. Ver la actitud de otras personas puede bastarnos para suponer que están tristes, y evocar la pregunta “¿qué te pasa?”... y además permitirnos saber que mienten cuando dicen “nada”.

Es cuando menos plausible pensar que una habilidad tan singular como la teoría de la mente es producto, como otros comportamientos, sensaciones y formas de pensar, producto de nuestra evolución como especie. Es una capacidad que ofrece claras ventajas para los individuos en una sociedad como la humana, que depende tan estrechamente de la cooperación y el altruismo, dos aspectos que exigen que los miembros de la comunidad tengan esa teoría.

No sabemos cómo evolucionó esta capacidad, pero hay hipótesis como la de la “inteligencia maquiavélica”, según la cual además de sus ventajas sociales favoreciendo la cooperación, la teoría de la mente nos permite también hacer manipulaciones sociales, mentir y engañar. De hecho, el concepto de “teoría de la mente” surgió hacia 1978 de estudios sobre la capacidad de primates como los chimpancés de comprender las motivaciones de otros miembros de su especie.

Los primeros estudios lo ponían en duda, pero investigaciones posteriores han determinado que otros animales parecen tener una teoría de la mente, entre ellos los chimpancés y orangutanes, los elefantes, cetáceos como los delfines y algunas aves como los córvidos (la familia de los cuervos). La evidencia no es, sin embargo, concluyente.

Ceguera a la mente

Algunas personas no pueden asumir la perspectiva de otros, no tienen una teoría de la mente o la tienen incompleta o defectuosa. Se ha propuesto que ésa es una de las características del autismo y, por tanto, una forma de diagnosticarlo, pues los autistas no pueden determinar fácilmente las intenciones de otras personas y tienen problemas en sus interacciones sociales. Quienes padecen esquizofrenia o están bajo la influencia de sustancias que alteran la química cerebral, como las drogas, son también ciegos a la mente de los demás. Y, por supuesto, los psicópatas son incapaces de asumir que el dolor que sufren otros es igual al dolor que ellos mismos pueden llegar a sufrir.

junio 20, 2014

La Luna, su origen y su futuro

Es la presencia nocturna más llamativa, que ha inspirado por igual a filósofos, artistas y científicos. Pero, estando tan cerca, aún no hemos podido resolver el acertijo de su origen.

La Luna distorsionada por una hoguera
de la noche de San Juan.
(Foto © Mauricio-José Schwarz)
Al ver la luna llena en la noche resulta todavía difícil apreciar, aunque lo sepamos, que estamos viendo un cuerpo celeste sólido, esencialmente una gran roca semiesférica, suspendida en el espacio, girando alrededor de nuestro planeta y debe su singular color plateado y sus fases a la luz que refleja del sol.

Incluso más que el Sol, la Luna ha sido además el gran puente entre el conocimiento y el arte, entre la astronomía y los poemas y canciones que desde los inicios de la cultura el hombre ha dedicado a ese peculiar cuerpo que le permitió, antes de que dominara el fuego y otras fuentes de iluminación, moverse y actuar durante al menos algunas noches en cada ciclo lunar.

Hoy sabemos mucho acerca de la Luna, su composición, su movimiento, su posición... A lo largo de 6 visitas que sumaron un total de más de 330 horas en la superficie lunar, 12 astronautas estadounidenses del programa Apolo, además de diversas sondas robóticas tanto estadounidenses como soviéticas recogieron muestras de distintas zonas del satélite, lo fotografiaron, lo midieron e incluso dejaron en su superficie reflectores, el llamado experimento LLR (siglas en inglés de Medición Lunar por Láser) que hasta hoy utilizan varios laboratorios para determinar la distancia exacta a la que se encuentra nuestro satélite lanzando desde la Tierra un láser, recibiendo su reflejo y calculando la distancia a partir del tiempo que pasa entre que la luz sale hasta que vuelve, una media de 1,282 segundos.

Resulta extraño pensar, sin embargo, que hubo una época, una larga época de la historia de nuestro planeta, en que la luna simplemente no estuvo allí.

Y mucho más extraño resulta pensar que, en un futuro, la luna dejará de estar iluminando la noche.

La órbita de la Luna, que nos parece constante y uniforme a lo largo de toda la historia, es sin embargo tremendamente dinámica y cambiante.

A lo largo de miles de millones de años, las fuerzas de marea debidas a la atracción gravitacional mutua entre la Luna y la Tierra han provocado que se ralentice la rotación de la Luna hasta que su período de rotación es igual a órbita alrededor de nuestro planeta, de modo que nosotros sólo podemos ver un lado de la Luna, y para conocer el otro hemos tenido que lanzar observatorios y sondas robóticas. La Luna también afecta la rotación de la Tierra, ralentizándola. Hace 900 millones de años el día duraba sólo 18 horas y el año tenía 468 de ellos. Durante la época de los dinosaurios, el año contaba con 398 dias de 22 horas.

El propio experimento LLR nos ha permitido determinar, a través de una serie de mediciones realizadas desde 1969 hasta la fecha, que la Luna se está alejando paulatinamente nuestro planeta... alrededor de 3,8 cm cada año. Lo cual también nos dice que en el pasado la Luna estuvo mucho más cerca que ahora, ofreciendo un espectáculo aún más asombroso que, por desgracia, no había nadie que disfrutara.

Esto presenta un problema adicional. Si hacemos el cálculo inverso, y suponemos que la Luna estaba 3,8 cm más cerca cada año en el pasado, la luna no podría tener más de 1500 millones de años de antigüedad. Sin embargo, calculando la posibilidad de que la órbita de la luna hubiera cambiado al paso de los años, se ha calculado que su antigüedad es de aproximadamente 4 mil millones de años... 500 millones de años más joven que el planeta, cuya edad se calcula en 4.540 millones de años.

¿De dónde vino la Luna y a dónde va?

Fue el nieto de Charles Darwin, George Howard, quien propuso en 1878 la que sería la primera teoría del origen de la Luna. Imaginó que, en los años juveniles de la Tierra, el planeta giraba tan rápido que se le desprendió un enorme fragmento, que sería la Luna. Esta teoría, recibida con entusiasmo, se aderezó pronto con la idea de que la cuenca del océano Pacífico era el lugar del que se había desprendido la Luna.

La seductora teoría se mantuvo como explicación plausible hasta principios del siglo XX. En 1909, el astrónomo Thomas Jefferson Jackson propuso que la luna era un cuerpo que vagaba por el espacio y había sido atrapado por la gravedad de la tierra, quedando en órbita a su alrededor. Poco después, el astrónomo Eduard Roche propuso una tercera hipótesis: la tierra y la luna se habían formado independientemente al mismo tiempo, dos cuerpos unidos por la gravedad desde los inicios del sistema solar.

Sólo el conocimiento de la composición de la Luna y los detalles de su historia han permitido ir desechando estas hipótesis. La primera, por ejemplo, exigiría que la composición de la Luna y la Tierra fueran mucho más parecidas de lo que son según demuestran, sobre todo, el estudio de las muestras de suelo y rocas lunares traídos por los astronautas del programa Apolo y tres robots del programa Luna de la Unión Soviética.

La hipótesis que actualmente se considera más plausible se conoce como la del Gran Impacto. En resumen, propone que durante la formación de nuestro sistema solar, un planeta pequeño, más o menos del tamaño de Marte, chocó con la Tierra, lanzando al espacio una nube de materiales mezclados de ambos cuerpos que, eventualmente, se acumularon hasta formar nuestro satélite. Sin embargo, es una hipótesis con varios problemas y no está en modo alguno confirmada.

Hoy no sabemos todavía exactamente por qué tenemos ese espectáculo nocturno maravilloso.

Sabemos sin embargo algo más acerca de su futuro. De continuar las tendencias observadas actualmente, la Luna se alejará de nuestro planeta hasta que su rotación a su alrededor alcance los 47 días. Para entonces, ambos cuerpos habrían quedado enlazados gravitacionalmente, dando los dos la misma cara hacia el otro, de modo que el día en la Tierra duraría también 47 días. Es decir, sólo la mitad de la Tierra miraría hacia la Luna, y la mitad de nuestro planeta se quedaría para siempre sin Luna.

Este sería el escenario dentro de 50 mil millones de años. Pero es sólo una especulación, pues muchísimo antes, dentro de aproximadamente 5 mil millones de años, el desarrollo del Sol lo convertirá en una estrella gigante roja que previsiblemente engullirá a ambos cuerpos.

Mucho antes de entonces, esperamos, habremos podido resolver el misterio del origen de nuestra Luna y, quizá, tener en ella las bases habitadas que ha soñado la ciencia ficción.

Datos vitales de la Luna

Diámetro: 3.475 kilómetros, aproximadamente el 27% del de la Tierra. Distancia de nuestro planeta: un promedio de 384.400 km. Gravedad: 17% de la de la Tierra. Período orbital: 29,5 días para dar una vuelta alrededor de la Tierra. Duración del día: 708 horas. Temperatura: entre -233 y 123 ºC.

junio 18, 2014

Los zorros plateados de Belyaev

Uno de los más grandes y prolongados experimentos de la historia de la biología, que empezó en 1957 y sigue hoy, ha reproducido, aceleradamente, el proceso de domesticación que convirtió al lobo en perro.

Dmitri Belyaev con sus zorros domesticados.
Es difícil imaginarse que investigar ciencia pueda ponerle a uno en peligro de muerte. Más en el siglo XX. Pero así fue en la antigua Unión Soviética durante el reinado de terror de Trofim Lysenko, pseudocientífico defensor de una variedad del lamarckismo (la idea de que las experiencias de un organismo se transfieren genéticamente a su descendencia).

Lysenko empezó en 1927 a hacer promesas delirantes de duplicar o triplicar el rendimiento de los cultivos, con una “ciencia soviética” que superaba a la falsa “ciencia burguesa” de Mendel y Darwin. Era lo que quería escuchar Joseph Stalin, que lo puso al frente de la Academia de Ciencias Agrícolas en 1935. Durante los años siguientes, la fuerza política de Lysenko le permitiría expulsar, encarcelar y hasta matar a todos los biólogos que no aceptaran su pseudociencia. Detuvo así el avance de la genética en la URSS hasta que en 1964 lo denunció como pseudocientífico el físico Andrei Sakharov.

Entre las víctimas de Lysenko estaba el biólogo Dmitry Belyaev, despedido del Departamento de Cría de Animales para Peletería en 1948. Fue el año en que se prohibió la genética y se cambiaron los libros de texto para sustituirla por los delirios políticamente exitosos de Lysenko. El hermano de Belyaev, también genetista, fue arrestado y ejecutado de un disparo.

Pero Belyaev buscó la forma de seguir trabajando en su pasión: los mecanismos de la domesticación. El perro proviene del lobo. De hecho, genéticamente es un lobo. Y sin embargo, todo el comportamiento y desarrollo de un perro son distintos de los de un lobo. Todos los animales domesticados por el hombre, como mascotas, para trabajo o para su aprovechamiento, tiene esas notables diferencias que ya había observado Darwin.

La hipótesis de Belyaev era audaz: el perro no había surgido de la cuidadosa selección de distintas características por parte de los humanos que lo domesticaron, sino que se había seleccionado naturalmente con la sola característica de la mansedumbre. Todos los demás cambios observados en el animal serían consecuencia de ese sencillo principio.

Para probarlo, tenía que domesticar animales. Pero no mediante la enseñanza o el condicionamiento, sino seleccionándolos, replicando de modo acelerado el proceso. Decidió utilizar zorros plateados, un animal con el que estaba familiarizado. Seleccionó como base de su experimento a 130 zorros especialmente tranquilos en granjas de pieles donde se les había criado durante medio siglo.

Pero un experimento genético en ese momento implicaba jugarse la libertad, el empleo e incluso la vida. El estudio de la fisiología de los zorros plateados, por el gran valor económico que les dan sus pieles, fue el pretexto encubridor del experimento en domesticación

Desde que los zorros tenían un mes de edad hasta su madurez sexual más o menos a los ocho meses, se valoraban sus reacciones ante un experimentador con unos pocos criterios objetivos: ¿se dejaban tocar si se les ofrecía comida o trataban de morder al experimentador?, ¿tendían a pasar su tiempo en compañía de otros zorros o de humanos? No se les adiestraba ni pasaban demasiado tiempo con los experimentadores para evitar que los cambios observados fueran producto de la experiencia y no de la genética. Los que exhibían menos agresión y miedo hacia los seres humanos se cruzaban entre sí, menos del 20% de la población. Como grupo de comparación o control, Belyaev crió separadamente a los zorros más temerosos y agresivos de cada generación.

Belyaev llevó a cabo su trabajo en relativo secreto desde 1957 hasta 1959, cuando a la muerte de Stalin empezaron a cambiar los vientos soviéticos y se le nombró director del Instituto de Citología y Genética de la Academia Rusa de Ciencias. Allí continuó su experimento, que empezó a mostrar resultados a las pocas generaciones. Cuando habían pasado 40 generaciones, los cambios eran notables.

En cuanto a comportamiento, los zorros preferían estar con los humanos, gemían para llamar la atención, olían y lamían a sus cuidadores y movían la cola cuando estaban contentos o emocionados... todas ellas características comunes en los perros. En cuanto a su forma, empezaron a tener orejas caídas, cola enroscada, temporadas de reproducción más prolongadas y cambios en la forma del cráneo, las mandíbulas y los dientes. Y su color se hizo más claro que el de sus ancestros no domesticados. Estos cambios también tenían una contraparte fisiológica: los zorros de Belyaev tenían niveles reducidos de adrenalina, la hormona que controla el miedo y se produce como respuesta a la tensión.

El siguiente paso sería determinar cuáles son las diferencias genéticas de estos zorros respecto de los más agresivos, cuáles genes están implicados en el proceso de domesticación.

Y si se podía hacer esto con zorros, resultaba plausible pensar que los perros se habían domesticado también por selección natural, no humana: los menos temerosos hallaban más fácil acercarse a los grupos humanos que podían darles las sobras de su comida, y al paso de un tiempo indeterminado, se habrían integrado a la sociedad como mascotas y animales de trabajo (principalmente de caza).

Y se pudo hacer. Belyaev continuó trabajando hasta su muerte en 1985, pero el experimento continúa, hoy bajo la dirección de Lyudmilla Trut. Los zorros domesticados continúan siendo objeto de estudios no sólo de su instituto, sino de biólogos evolutivos, genetistas y fisiólogos de todo el mundo que visitan a la manada de un centenar de zorros. Belyaev consideraba que el experimento habría terminado cuando los zorros pudieran ser adiestrados como los perros, y su mapa genético nos pudiera decir cuáles genes están implicados (por cambiar ellos o su expresión) en el fenómeno de la domesticación. Y se han emprendido otros estudios como uno que se está realizando en Dinamarca criando minks americanos para domesticarlos.

El experimento de Belyaev aún tiene mucho por ofrecer en cuanto al conocimiento de la genética, la evolución y el comportamiento. Un experimento resultado de la valentía de la búsqueda del conocimiento ante los enemigos del pensamiento.

La neotenia

Muchas características de los zorros de Belyaev y de los perros son aspectos juveniles que se prolongan hasta la edad adulta. Así, la selección de la mansedumbre provocó este proceso, conocido como “neotenia”. Los mamíferos, por ejemplo juegan cuando son cachorros y dejan de hacerlo al volverse adultos. Pero los perros, los zorros de Belyaev y nosotros mismos, jugamos toda la vida. Porque nosotros también somos como somos debido a la neotenia.