¿Un descanso para el Sol? (segunda parte)

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Frank Hill y colaboradores descubrieron una corriente interna en el Sol (mostrada en rojo) que al mismo que migra hacia el ecuador junto con las manchas solares en la superficie. Mientras la corriente está en migración, cerca de los polos ya se puede observar otra corriente, relacionada con el próximo ciclo de manchas solares (como se puede ver en la imagen de la derecha), lo cual ayuda a comprender cómo será el próximo ciclo y determinar con mayor precisión la fecha de inicio (Imagen cortesía de National Solar Observatory).

La suspensión

Frank Hill, astrónomo del National Solar Observatory en Tucson (Arizona), ha encontrado una corriente en el interior del Sol que gira en dirección oeste-este y parecería estar relacionada con la aparición de las manchas solares. Esta corriente migra desde las latitudes medias hacia el ecuador, al mismo tiempo que también lo hacen las manchas solares. Cuando la corriente desaparece, también lo hacen las manchas. Hill detectó este fenómeno gracias a una técnica conocida como heliosismología, que consiste en observar vibraciones en la superficie del Sol producidas por movimientos en el interior. Una peculiaridad bastante interesante de esta corriente es que empieza a formarse antes que inicie el ciclo correspondiente de manchas solares. Al inicio, la corriente se localiza cerca de los polos y permanece ahí casi hasta cuando termina el ciclo de manchas solares vigente (y por lo tanto, cuando la anterior corriente está llegando al ecuador, apunto de desvanecerse); al desaparecer la otra corriente, inicia su viaje hacia el ecuador, produciéndose manchas solares a su paso. El patrón funcionó muy bien para predecir con mayor exactitud el inicio del ciclo 24 de las manchas (es el número 24 desde que empezó a registrarse los ciclos), que ocurrió en 1998, pero cuya corriente interna asociada empezó a observarse desde 1997 e inició su viaje al ecuador en el 2003. Hill ha estudiado la corriente en detalle desde 1996, en el período de mínima actividad del ciclo 23, cuando todavía no se observaban las manchas; pero así mismo, la corriente asociada aquel ciclo ya había iniciado su viaje hacia el ecuador. Si el patrón continuara vigente, se esperaría que la corriente del ciclo 25, haya hecho su aparición en el 2008. Sin embargo, las lecturas heliosismológicas han sido negativas al respecto: no hay tal corriente.

En este diagrama se puede ver la relación entre la corriente interna que descubrió Hill y el ciclo de manchas solares. En rojo y amarillo se muestra la posición de la corriente, según la latitud y el tiempo. En un inicio la corriente se concentra en los polos ("Poleward branch"), mientras la corriente del ciclo vigente todavía está migrando hacia el ecuador ("Equatorward branch"). En negro se muestran las manchas solares. Como se aprecia en el diagrama la rama polar de la corriente del ciclo 24 se la podía observar cuando todavía estaba vigente el ciclo 23. Sin embargo, el ciclo 24 ya empezó hace 3 años, y no hay señal de una rama polar del ciclo 25 (Imagen cortesía de National Solar Observatory).

¿Representa la ausencia de la corriente interna correspondiente al ciclo 25 una predicción de suspensión del ciclo de manchas solares? Hay una desventaja importante en el estudio de Hill; los datos podrían ser insuficientes para afirmar algo con certeza (apenas de 15 años). Sin embargo, de forma independiente, otras dos líneas de investigación llegaron a una conclusión parecida. Richard Altrock, del National Solar Observatory de Sacramento, ha estudiado por algunos años un fenómeno que él denomina la "marcha hacia los polos", que consiste en un aumento de la actividad magnética hacia los polos, mientras las manchas solares están migrando hacia el ecuador. Esta marcha parece despejar cualquier huella de actividad magnética del ciclo anterior para que pueda iniciarse uno nuevo. Sin embargo, Altrock reportó que no ha habido ninguna actividad de "marcha hacia los polos" para el próximo ciclo.

Finalmente, Matthew Penn y William Livingstone, también del National Solar Observatory de Tucson, han estado estudiando la intensidad de los campos magnéticos en las manchas solares desde 1999. Hasta el momento, los resultados de su estudio han encontrado que la intensidad magnética ha tendido a disminuir con el tiempo, y si este patrón sigue, difícilmente se tendrá el magnetismo necesario para que se desarrollen manchas solares en el ciclo 25, pues el magnetismo promedio de las "manchas hipotéticas" estaría por debajo del umbral necesario (1500 gauss) para que lleguen a formarse.

Todavía se necesitarán hacer más observaciones para corroborar lo que plantean estos estudios (evidentemente, la mejor corroboración va a ser la ausencia de manchas solares en el próximo ciclo). Curiosamente, los efectos de esta pausa podrían ser benéficos. Sin la interferencia de las tormentas adicionales propias de los períodos de máxima actividad solar. se podrán hacer observaciones más detalladas del Sol, y estudiarlo en una forma sin precedentes. A la vez, si una menor actividad de manchas solares está relacionada con un descenso de la temperatura en la Tierra, tendríamos mayores probabilidades de superar los problemas que nos impone el calentamiento global. Por otra parte, la suspensión en sí misma sería un acontecimiento astronómico de gran importancia, y nos recordaría que el Sol es otro sistema dinámico en el Universo del que todavía nos falta mucho por conocer.

Detalle de un grupo de manchas solares. La mancha solar de la derecha tiene un campo magnético con intensidad igual a 2688 gauss (en comparación, la Tierra tiene un magnetismo con intensidad de 25 gauss cerca de su núcleo). (Foto cortesía de National Solar Observatory).

Escrito por: Carlos Antonio Rodríguez

¿Un descanso para el Sol? (primera parte)

Una noticia impactante circuló en el encuentro anual de la American Astronomical Society's Solar Physics Division, celebrado a inicios del pasado mes de junio. Tres líneas independientes de investigación muestran evidencia de lo que podría ser una suspensión en el ciclo de manchas solares (las del Sol, no las de la piel, :-)). De ser cierta esta predicción, las consecuencias en el clima terrestre, la ingeniería aeroespacial y la tecnología satelital serían de enorme importancia.

Pero, ¿En qué consiste el ciclo de manchas solares?, para los poco familiarizados, he preparado un pequeño resumen que explica qué es y cómo se produce este curioso fenómeno. Para los que están mejor entendidos, en una segunda parte explico con más detalle cuáles fueron los trabajos que han llevado a tal importante predicción.

El ciclo de las manchas solares

El Sol es un cuerpo celeste formado principalmente por hidrógeno, que a la elevada gravedad del astro se fusiona para producir helio y grandes cantidades de energía en forma de luz y calor. A las elevadas temperaturas así producidas, muchos átomos y moléculas quedan tan energizados que tienden a desprender electrones con facilidad, convirtiéndose en iones. Gran parte del Sol se compone de gas ionizado, o mejor conocido como plasma.

Los iones tienen cargas eléctricas capaces de generar campos electrostáticos y magnéticos a su alrededor. El magnetismo del Sol es mucho más complejo que el de la Tierra, la cual tiene en esencia un solo un polo positivo y otro negativo. En el Sol, hay varias partículas que pueden actuar como polos magnéticos, y están dispersas por todas partes; estas partículas están en constante movimiento relativo por efecto de la rotación del Sol, que es más rápida en el ecuador que en los polos, y los campos magnéticos que describen están cambiando todo el tiempo. El magnetismo solar se evidencia fácilmente cuando se observa una imagen de la corona solar, en la que llaman la atención varios torrentes de plasma que describen arcos y líneas radiantes en la superficie del Sol; estas líneas se componen de gas ionizado sometido a un campo magnético, como cuando uno coloca polvo de hierro alrededor de un imán y éste se ordena formando arcos entre los polos del imán.

Las líneas de emisión observables en la corona solar se pueden entender como plasma organizado en un campo magnético de la misma forma en la que el polvo de hierro se ordena alrededor de un imán. Izquierda, fotografía de dos polos magnéticos opuestos en una región de la corona solar, a un lado se observa una interpretación de los arcos hecha en computadora (imágenes cortesía de NASA); derecha, polvo de hierro sometido a un campo magnético (foto tomada de flickr.com)

A menudo, distintos campos magnéticos se aproximan e interactúan de una manera particular que provoca expulsión espontánea de materia de la superficie solar. De estas interacciones se generan los vientos y tormentas solares, o eyecciones de masa coronal, cuando el evento es de gran magnitud. Estas liberaciones se ven acompañadas frecuentemente por cantidades ingentes de radiación ultravioleta y rayos X, que podrían ser nocivos para la vida en la Tierra, si no hubiera protección por parte del campo magnético del planeta. Se ha demostrado en el pasado que les eyecciones de masa coronal tienen un efecto importante sobre los satélites artificiales, tendiendo a interrumpir las señales de comunicación con los centros de operación. Ejemplos de eyección de masa coronal se muestran en los siguientes videos, captados por los observatorios SOHO y SDA de la NASA. En el primero se aprecia la magnitud de un evento de eyección, y en el segundo, cómo se comportan los arcos magnéticos involucrados en un evento distinto, también de eyección:

Es de esperarse que en las regiones del Sol donde ocurren las eyecciones exista un elevado magnetismo. Y de hecho, en algunas regiones el magnetismo es tan elevado que puede interrumpir el ciclo de convección solar (a través de un fenómeno conocido como corrientes de Eddy, o de Foucault, explicado en este link), provocando que el gas recién calentado en el interior no llegue a la superficie. En estas regiones el gas está más frío, y la superficie se oscurece (a mayor temperatura, un objeto radiante emite más radiación, y por tanto, más luz). Aquellas regiones oscuras son las manchas solares. Las manchas no tienen en sí mismas un efecto directo sobre la Tierra, pero las expulsiones de materia y energía que acompañan al intenso magnetismo sí lo tienen.

El Sol no siempre tiene el mismo número de manchas solares; éste fluctúa entre cientos y prácticamente ninguna a lo largo de un ciclo de 11 años. El ciclo de manchas solares está a su vez asociado al ciclo magnético del Sol, en el que el la carga magnética de los polos norte y sur del Sol se revierte cada 11 años. La reversión ocurre en los períodos de máxima presencia de manchas solares, y se piensa que está causada por una interacción entre las manchas y los polos. Gracias a la regularidad con la que se han observado y registrado las manchas solares (prácticamente, desde los tiempos de Galileo), ahora sabemos que las tormentas solares tienden a presentarse con mayor frecuencia en períodos con máxima presencia de manchas. Incluso, han habido ciertas asociaciones climáticas. Entre 1645 y 1715 el número de manchas solares fue prácticamente nulo, como si se tratara de una interrupción en el ciclo; a este período particular se le denomina el Mínimo de Maunder. Alrededor de ese tiempo también ocurrió la Pequeña Edad del Hielo, en la que hubo varios eventos regionales de descenso, en magnitud de 1 a 8 ºC, de la temperatura ambiental en todo el mundo. Algunos investigadores han propuesto el Mínimo de Maunder como un posible factor que incentivó la llegada de la Pequeña Edad del Hielo.

A pesar de que se conoce acerca de un patrón en la formación de manchas solares, y posibles asociaciones con eventos terrestres, y la naturaleza de las mismas, no se conoce con exactitud qué es lo que determina que en un lugar en particular del Sol existan las interacciones magnéticas que den lugar a las manchas solares. Pero en los últimos años han surgido nuevas aproximaciones al fenómeno que hacen uso de técnicas muy novedosas de observación astronómica.

Escrito por: Carlos Antonio Rodríguez

Planeta Humano - BBC

Finalmente!, The Human Planet, el proyecto de la BBC que sigue la línea de Planet Earth y Life, ha sido lanzado en formato DVD y Blue-Ray. Las cadenas de televisión Discovery Channel y BBC ya contemplan la serie en su programación.

The Human Planet realiza una exploración a las estrategias de supervivencia que ha permitido que la especie humana colonice tan diversos hábitats sobre la Tierra. A través de ocho capítulos, el espectador es transportado a través de océanos, desiertos, regiones polares, selvas tropicales, montañas, savanas, ríos y ciudades modernas en todos los continentes. En la web circulan varias escenas destacadas de la serie, entre las que se incluyen la cetrería de águilas reales en los himalayas, el enfrentamiento de tres hombres contra 15 leones hambrientos para robar la presa de los felinos, tomas áreas de tribus no contactadas en Brazil, la cosecha de almejas de los Kangiqsujuaq en cuevas árticas bajo amenaza de quedar atrapados en la marea, entre otras. Aquí, una pequeña muestra en el trailer de la serie:

Al igual que en anteriores mega-producciones de la BBC, esta serie contó con varios equipos de filmación, profesionales de élite, equipos del alta tecnología y misiones en todos los continentes del mundo (en total, 80 localidades visitadas). Sin embargo, a diferencia de otros documentales, no es narrado por David Attenborough; en su lugar, fue el actor John Hurt (1984, Harry Potter and the Deathly Hollows, V for Vendetta, Alien) quien se encargó, y al parecer, según la crítica, lo hizo muy bien. La música es de Nitin Sawhney (en lugar del convencional, George Fenton). Y la dirección fotográfica, del aclamado Timothy Allen.

En los próximos días esperamos observar esta fascinante obra, luego de lo cual publicaremos una revisión más detallada.

Escrito por: Carlos Antonio Rodríguez

¿Conservador o liberal?, ¿Estamos biológicamente predispuestos?

▲ Los cerebros de liberales y conservadores tienden a ser distintos en el tamaño de dos de sus regiones. En los liberales, izquierda, el gyrus cingulado anterior es más grande, mientras que en conservadores, derecha, la amígdala es más grande. Esto puede tener importantes implicaciones psicológicas. Imagen: Kanai y colaboradores, 2011, Current Biology, 21 (26 abril 2011).

La siguiente noticia me pareció en un inicio un tanto inverosímil, otro intento más de sacar conclusiones hiperbólicas propagandistas en base a escasa evidencia científica. Pero revisándola bien, es coherente y podría tener mucho sentido.

A inicios de este mes, Ryota Kanai, investigador del University College London, y sus colegas publicaron en línea, en la revista Current Biology, un estudio impactante en el que se describieron notables diferencias entre los cerebros de pacientes con afiliaciones políticas conservadoras, y aquellos con afiliaciones liberales. Éstas residen principalmente en dos áreas, el girus cingulado anterior, más grande en liberales, y la amígdala derecha (no la de la garganta, la del cerebro), más grande en conservadores. El estudio se basó en exámenes de MRI estructural, a través del cual se midió el volúmen de materia gris en las áreas mencionadas, en contraste a los fMRI's, que miden la activación de un área determinada ante cierto estímulo.

En estudios psicológicos previos se observó que hay notables diferencias de comportamiento entre liberales y conservadores, sobre todo en situaciones conflictivas (talvez esto no resulte nada sorprendente). Los conservadores tienen a mostrar mayor sensibilidad frente a emociones negativas, mientras que los liberales son más tolerables frente a situaciones de incertidumbre. De acuerdo con Kanai, y colaboradores, los exámenes neurológicos estarían corroborando aquello. La amígdala es una estructura que se activa en situaciones de temor, mientras que el gyrus cingulado anterior está relacionado con la toma de desiciones ante lo incierto y lo conflictivo.

Sin embargo, a pesar de lo sorprendente del hallazgo, no hay una regla exacta que permitiría predecir la adopción política de una persona a través de un simple escaneo a su cerebro, como casi todo en comportamiento y neurología. El estudio mostró que hay un amplio rango de sobrelapamiento entre ambos grupos respecto al tamaño relativo de estas áreas cerebrales, y que cualquier predicción tendría un porcentaje de éxito de sólo 75%. Además, a pesar de que la explicación psicológica que se dio acerca de las implicaciones funcionales de las diferencias entre estas áreas podría sonar muy lógica y probable, hay que recordar que éstas mismas áreas están implicadas en una gran variedad de funciones, y muy apresurado sería el sacar cualquier conclusión a partir de los datos obtenidos en el estudio. Con los datos obtenidos tampoco se puede comprobar si es la esturctura cerebral la que determina el comportamiento, o al revés.

De todas formas, el estudio nos muestra que tendencias comportamentales como la afilicación política pueden tener una base neurológica rastreable. No es nada descabellado después de todo, al final es bien conocido que las reacciones de miembros de cada lado pueden parecer estereotipadas, y muchas veces esas actitudes están profundamente enraizadas en el ámbito emocional de la persona. Las neurociencias nos han demostrado, a través de una multitud de estudios, que es posible rastrear el asentamiento de diversas emociones en el cerebro. Y así mismo, como la experiencia nos lo muestra, aunque exista una tendencia marcada, no se puede asegurar con exactitud cómo es la psicología de una persona sólamente conociendo su afiliación política.

Fuente: ScienceNow, Current Biology

Escrito por: Carlos Antonio Rodríguez

Resistencia bacteriana a los antibióticos

Por: Daniel A. Romero-Álvarez
Twitter: @Vakdaro


Una de las experiencias tangibles que vivimos día a día y que es prueba fehaciente de los mecanismos de la evolución, es la lid que se desarrolla en cuanto a infecciones se refiere. Las bacterias son las responsables de muchas de estas y antes del descubrimiento de la penicilina en 1928 el ser humano tenía todas las de perder.

Alexander Fleming desarrolló la primer arma en contra de los gérmenes, la historia es harto conocida: analizando muestras contaminadas de su laboratorio observó que las que estaban contaminadas inhibían el crecimiento "normal" de los organismos cultivados en las cajas petri; al aislar el agente contaminante observó que el responsable, el hongo Penicillinum notatum, podía destruir las bacterias. Con el advenimiento de la Segunda Guerra Mundial y la comercialización generalizada de la penicilina, desde 1943, la penicilina probó ser la pócima definitiva de la medicina...pero en 1947 empezaron los problemas; y la razón de lo que sucedió en ese entonces es lo que pasa ahora mismo en cualquier lugar del mundo en el que participen humanos, gérmenes y antibióticos.

Siendo seres vivos, las bacterias son organismos dinámicos y, como tales, están sometidos a las reglas que impone la evolución de las especies. Su material genético, posee determinado rango de mutaciones que le confieren “per se” cierto fenotipo de resistencia. Al administrar un tratamiento antimicrobiano sin sentido acabamos con la población bacteriana que no posee este fenotipo, eliminamos la competencia, y permitimos que las cepas resistentes puedan proliferar libremente para formar una nueva población que es inmune al tratamiento.

Aquí se observa un medio de cultivo bacteriano que lleva el nombre genérico de antibiograma. Las pastillas blancas representan determinado tipo de antibiótico, los halos trasparentes representan la susceptibilidad del organismo al mismo: más grandes, más susceptibles

En el caso del Estafilococo aureus (el microbio de las cajas petri de Fleming) la penicilina ejerce su acción bactericida inhibiendo la formación de su pared celular para lo cual se adhiere a los receptores de penicilina de dicha pared (proteínas ligadoras de penicilna, PBP en ingles); aquellas bacterias que tenían menor afinidad para esta adherencia se seleccionaron naturalmente para formar toda una población sin afinidad por la penicilina. Más tarde, los estafilos optimizaron su arsenal en nuestra contra con el desarrollo de enzimas capaces de lisar la penicilina (penicilinasas) asegurando más puntos para su defensa. Prestos los investigadores desarrollaron inhibidores de estas penicilinasas (sulbactam, ácido clavulánico) con lo que se recuperó algo del terreno perdido. Siendo las precursoras, el núcleo químico de las penicilinas (ácido 6 amino penicilánico + anillo beta lactámico) fue el sustrato para toda una serie de antibióticos: las aminopenicilinas, los carbapenémicos, los monobactámicos; sin embargo, cada uno de estos, a la larga, ha encontrado su respectivo némesis bacteriano.

Conforme se desarrollaban otros grupos de antibióticos, las bacterias evolucionaban sus armas de defensa particulares. La eritromicina, por ejemplo, actúa inhibiendo la formación de proteínas bacterianas al comprometer el funcionamiento de sus ribosomas; el estreptococo pneumoniae hace de las suyas con proteínas capaces de expulsar el medicamento fuera de su citoplasma con lo que inhibe su mecanismo de acción.

Mecanismos de resistencia bacteriana: Rojo.- Enzimas que degradan el ATB (penicinilasas); Gris.- Bombas que eliminan el ATB; Amarillo.- Plásmido de adquisición de resistencia. ATB = antibiótico

Además de las características mencionadas, una situación particular que permite el desarrollo de resistencia es el hecho de que las bacterias pueden realizar “adquisiciones genómicas” a través de, por ejemplo, plásmidos: paquetes de genes que se encuentran en el medio extracelular. Este medio es sumamente importante ya que la capacidad de resistencia genética de una especie de bacteria puede migrar hacia otra especie convirtiendo a bacterias inocuas en multiresistentes. Es lo que ha sucedido por ejemplo con bacterias como Escherichia coli, que cuenta con cepas que han incorporado en su genoma algunos de los segmentos genéticos implicados en la formación de carbapenemasas.

En los últimos años, nuestro país también ha estado seriamente involucrado en esta cruzada. La Dra. Jeannete Zurita, cofundadora y coordinadora de la Red Nacional de Vigilancia de Resistencia Bacteriana en Ecuador (REDNARBEC) encabeza la investigación en cuanto a microorganismos resistentes en el país. El día de ayer el Quinto Pilar asistió a una charla sobre esta cuestión con información un tanto alarmante. Desde el 2003 se encuentran circulando en el país bacterias con genotipo BLEE: beta lactamasas de espectro extendido por sus siglas en inglés, estas presentan enzimas capaces de lisar a penicilinas, cefalosporinas y monobactámicos...lo que deja a los carbapenémicos como el último arsenal antibiótico...ahora, en el mes de Octubre del año anterior, en Azogues - Cañar, se aisló una Klebsiella pneumoniae productora de carbapenemasas (tipo KPC-2) con la gran habilidad de lisar estos últimos, y no es la única, la resistencia a carbapenémicos por parte Pseudomona aereuginosa en nuestro país es mayor del 40%. El aumento de resistencia por parte de Escherichia coli (>60% de cepas) a ciprofloxacina (antibiótico que inhibe la girasa del DNA y por tanto daña el DNA bacteriano) en infecciones inocuas de las vías urinarias ha llevado a la suspensión de este medicamento al tratar esta patología.

Uno de los datos más interesantes que se topó en la charla es aquel que corresponde a los nuevos antibióticos. Dado que son desarrollados por empresas extranjeras, cumplen la función de solucionar problemas extranjeros. Enterococo faecium y Estafilococo aureus son los más importantes patógenos en EE.UU y otros sitios del mundo pues paulatinamente han desarrollado resistencia a vancomicina, nuestra última carta de defensa. Así que los nuevos fármacos desarrollados: daptomicina, linezolid, tygeciclina, quinupristin-dalfopristin, etc, están enfocados en atacar estas bacterias que en países latinoamericanos tienen una menor relevancia clínica comparado con bacterias como Escherichia coli, klebsiella penumoniae, pseudomona aeruginosa, etc; cuyas tasas de resistencia y patogenia son más elevadas y para las cuales no se investiga nuevos agentes terapéuticos.

Somos nosotros uno de los grandes culpables en esta orquesta. Cuando estamos resfriados (secreción nasal, estornudos, malestar general, etc) acudimos enseguida a una farmacia donde se nos entregan 5 tabletas de, digamos, azitromicina sin ni siquiera habernos examinado. Llegamos a casa, tomamos una, otra y al sentirnos mejor dejamos ahí el resto de medicación, “para otra ocasión”. Aquí hay dos errores garrafales:
1. La mayoría de infecciones respiratorias son de origen viral, mismas que tienen un carácter autolimitado, es decir, tienen una resolución que solo amerita tratamiento sintomatológico. Los antibióticos son medicamentos usados contra las bacterias, no son ANTIVIRALES.
2. El tratamiento usual de azitromicina es de 5 días, al tomar solo tres días estamos predisponiendo el desarrollo de cepas resistentes.
3. Existe otro error, el farmacéutico no es médico, existen criterios clínicos estrictos para determinar cuando una enfermedad respiratoria amerita o no el uso de antibióticos, no se prescriben de rutina.

Para la época en que Alexander Feming hizo su gran descubrimiento, la evolución por vías de la selección natural era aceptada con creces; observando la distribución indiscriminada de la penicilina recalcó:

“La gran capacidad de maldad en la automedicación es el uso de muy pequeñas dosis, así, en vez de curar la infección, los microbios son educados a resistir la penicilina (…) En este caso, aquella persona, sin cuidado, jugando con el tratamiento de penicilina, es moralmente responsable por la muerte del hombre que finalmente sucumbirá a la infección con el organismo resistente a la penicilina. Espero que este mal pueda ser advertido…”