Journal of feelsynapsis N°6 - Sep/2012.

JoF Nº6

journal of Feelsynapsis

CURiOSiTY eN MARTE

ALIMENTOS FUNCIONALES SISTEMA INMUNOLÓGICO CÉLULAS MADRE

QUEBRANTAHUESOS

JoF

The Journal of Feelsynapsis Redacción Alfonso Paño Lalana, Bernardo Herradón, Carlos Romá Mateo, César Tomé, Dani Torregrosa, Enrique Royuela, F.J. Pérez-Martínez, Galiana, Jesús David Tavira Guerrero, Jose Antonio López Guerrero (JAL), Jose Manuel Echevarría Mayo, Jose Manuel López Nicolás, Josep Biayna, María Docavo, Julián Royuela, Leticia Puerta, Marisa Alonso Nuñez, Miguel A. Chico, Nahúm Méndez Chazarra, Nieves Espinosa, Patricia Rodríguez, Rafael Medina, Raquel Buj, Raúl de la Puente, Rosa Porcel, Santiago Campillo, Sergio Ferrer y Teresa Ferrer-Mico

C O N T E N I D O 7 Enzimas de Restricción

Las tijeras moleculares del ADN Raúl de la Puente

14 Proyecto Daedalus Investigación aeroespacial de calidad y Low-Cost Fernando Ortuño

Carlos T. Piriz y Mery Vg

En palabras de Charles Darwin

JoF en las aulas

(1809-1882). Naturalista

Reporteros gráficos

Ismael Díaz Sánchez

En este número han colaborado Daniel Moreno y Fernando Ortuño

Diseño de Portada/Contraportada Cristina Escandón (@cevdag) Enrique Royuela (@eroyuela)

Edición, Diseño y Maquetación de artículos Enrique Royuela

Co-edición Patricia Rodriguez, Rafael Medina, Santiago Campillo y Raúl de la Puente

Implementación web: Jose María Arias y Javier Maroto

“Es aconsejable un cierto escepticismo en un científico para evitar mucha pérdida de tiempo, pero me he encontrado con no pocas personas a las que estoy seguro que este escepticismo ha impedido llevar a cabo experimentos u observaciones que hubieran resultado directa o indirectamente útiles”

Lugar de Edición: Madrid ISSN de JoF: 2254-3651 La web Feelsynapsis.com no se responsabiliza de la opinión de los autores.

Envíanos tus comentarios

jof@feelsynapsis.com

22 Infografía Forense: aplicaciones en la Policía Científica

El uso de las técnicas infográficas en la Policía Científica F.J. Pérez-Martínez

35 IN MEMORIAM Las letras de Galiana Galiana

39

Mujeres de Ciencia

Laura María Caterina Bassi. Marcando el camino de las mujeres en la ciencia Patricia Rodríguez

50 Para qué una Filosofía de la Física

La importancia de la Historia de la Ciencia y la Filosofía en la Física César Tomé

54 Los alimentos funcionales: el lado oscuro de la industria alimentaria

Los alimentos funcionales llevan años invadiendo las grandes superficies comerciales , pero ¿Son realmente funcionales?

Jose Manuel López Nicolás

67 Base Molecular del Cáncer

Orígenes moleculares de la carcinogénesis Alfonso Paño Lalana

71 Curiosity. La búsqueda del pasado de Marte

Curiosity, el laboratorio marciano sobre ruedas encargado del estudio de Marte Nahúm Méndez Chazarra

86 De cara a la Galería

Galería de fotografías enviadas por los lectores. Si quieres participar sólo tienes que enviarnos tus fotografías por correo electrónico

99 Células madre: un futuro cada vez más cercano

Definición y tipos. Presente y futuro de las aplicaciones terapéuticas de de las células totipotenciales.

Elena Cobos & Jose Antonio López Guerrero

104 Quebrantahuesos

Monográfico sobre esta ave rapaz habitante de los sistemas montañosos de Europa, África y Asia.

Jesús David Tavira Guerrero & Leticia Puerta

120 Anticuerpos.

El arma definitiva de las defensas celulares Papel del Sistema Inmunológico en la defensa del organismo.

Carlos Romá Mateo

JoF EN LAS AULAS 128 Programados para acabar con nuestro planeta

Sobre el papel devastador del ser humano en la contaminación del planeta.

Ismael Díaz Sánchez

“Hay una rata gordísima en el Nº5 en el artículo En busca de los Lémures; en la entradilla, donde dice que en Madagascar se concentra más de la mitad de especies del planeta. No es verdad ni de lejos (palabras textuales del autor del artículo). Error que fue cometido por el editor, el cual ha sido debidamente azotado, y no por el autor del artículo” “Si el anterior es gordo, este es imperdonable. En el artículo Dietas MIlagro del Nº5, el artículo comenzaba con un «El verano se nos echa encima» en el que incompresiblemente se nos coló una «h» que había que echar”

Fe de erratas

Primer plano de un ejemplar de Sympetrum fonscolombii.

FOTOGRAFÍA: Miguel A. Chico (@Trotalomas)

132 Del bote a la célula viva

Herramientas y técnicas utilizadas en Biología Molecular.

Daniel Moreno

142 El Speakers’ corner de JoF en el StAS Evento jofero en el Street Alicante Science 2012.

Mery Vg y Carlos T. Piriz

ARTE Y CIENCIA

LA NOCHE DE LOS INVESTIGADORES

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ENZIMAS de RESTRICCIÓN RAÚL de la PUENTE

S

eguramente todos recordamos lo bien que nos lo pasábamos todos con unas tijeras y papel o cartulina. Primero por el mero hecho de romper y disgregar piezas grandes en trozos más pequeños. Luego, siendo más precisos, recortando para lograr diversas figuras. Más tarde, dejando llevar la imaginación para hacer composiciones tipo collage mezclando tipos distintos de papel y texturas. Ahora, cuando nos hemos hecho algo mayores, cortar con unas tijeras es un gesto que tiene una función más de utilidad que de diversión. A no ser que se esté rodeado de personitas a las que enseñar y entonces volvemos todos a ser niños.

Esa utilidad que tienen las tijeras de poder dar rienda suelta a la imaginación, dando forma a materiales más o menos rígidos, siendo precisos en los cortes para poder usar las piezas en construcciones más imaginativas…tienen un objetivo común: poder hacer cosas distintas con algo que en un principio no era muy modificable. ¿Qué pasaría si se pudiese hacer a escala molecular con el material genético?

Pues sí, se puede. Existen unas tijeras para el ADN: las enzimas de restricción.

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¿QUÉ SON LAS ENZIMAS DE RESTRICCIÓN?

El nombre de estas tijeras especiales para el ácido desoxirribonucleico (ADN) está compuesto por dos términos: enzima es el nombre con el que se denominan a unas proteínas que permiten la consecución de ciertas reacciones químicas que, generalmente, se realizan a una velocidad baja y que gracias a ellas se aumenta esa velocidad al catalizar el proceso. Esta aceleración (y en otros procesos químicos, reducción de velocidad) se denomina como que la proteína tiene capacidad catalizadora.

Son como aceleradores de las reacciones químicas.

Restricción es sinónimo de reducción (de los límites de algo) y también de apretar o constreñir. El concepto completo de enzima de restricción, o endonucleasa, significa que es una proteína catalizadora que puede reconocer una secuencia característica de nucleótidos dentro de una molécula de ADN y cortar en ese punto en concreto, llamado sitio o diana de restricción, o en un sitio no muy lejano a éste, dependiendo de la enzima. Vamos, que son como tijeras que cortan el ADN siguiendo un patrón determinado.

EMPECEMOS POR EL PRINCIPIO

Muchos de los que trabajamos en laboratorios ya hemos nacido con este invento de las «tijeras de ADN», pero es una tecnología joven. Actualmente se conocen centenares de enzimas de restricción con actividades y patrones de corte muy dispares.

Pero comencemos por el principio. A finales de los años 60 del ya siglo pasado, en un laboratorio de la Universidad Johns Hopkins de Meryland (Estados Unidos) un grupo de científicos estaban estudiando la bacteria Haemophilus influenzae (responsable de un amplio rango de enfermedades como meningitis, epiglotitis, neumonía, sepsis…y no de la gripe como se creyó al principio) y consiguieron aislar la enzima de restricción denominada HindII. Esta

enzima detecta una secuencia diana de 6 pares de bases y corta el ADN generando extremos romos.

Estas enzimas se encuentran en los organismos como método de defensa ante la invasión de ADN externo, cortándolo y haciéndolo inservible. Por este hallazgo, los microbiólogos Werner Arber, Daniel Nathans y Hamilton O. Smith recibieron el premio Nobel en Fisiología o Medicina en 1978. ¿HindII? ¿Extremos romos? Es verdad. Es hora de concretar términos.

TÉRMINOS RELACIONADOS Y TIPOS DE ENZIMAS DE RESTRICCIÓN

El nombre que se les da a las enzimas de restricción es un código formado por cuatro términos: la inicial del género de la especie del microorganismo del que se obtiene la enzima, las primeras dos letras de la especie del mismo microorganismo, la cepa utilizada y el orden de identificación de la enzima en dicho microorganismo. Todo en orden genera ese nombre. En HindII sería “H”, de Haemophilus, “ind”, de influenzae, “d”, de la cepa Rd y “II” por ser la segunda endonucleasa de restricción identificada en esta bacteria. Otro ejemplo de enzima muy conocida es la EcoRI (figura 1) y cuya nomenclatura se ve en el siguiente cuadro: Nomenclatura Ejemplo E Escherichia co R I

Corresponde a: Género de la bacteria Coli Especie de la bacteria RY13 Cepa de la bacteria Primera enzima Orden de identificada identificación de la enzima en la bacteria

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Las distintas enzimas de restricción que se han descubierto se han clasificado en enzimas de tipo I, II y III. Sin embargo existen otras enzimas que, por su actividad, no pueden clasificarse en ninguno de los 3 grupos.

Para no alargar mucho este artículo, me voy a centrar en las verdaderas tijeras de la ingeniería genética y que corresponden a las clasificadas en el tipo II. Si tenéis curiosidad por la actividad de los 3 tipos, lo podéis observar en siguiente tabla.

Enzimas de tipo II Estructura Nucleasa de la y metilasa proteína separadas Lugar de Secuencias reconocicortas y miento capicúa Lugar de ruptura

Enzimas de tipo III Bifuncional de dos subunidades Secuencia asimétirca de 5-6 pares de bases El mismo o No muy 24-26 pares cercano al específico a de bases de reconoci- más de 1000 del lugar de miento nucleótidos reconocimiento

Necesidad No de ATP para la restricción

Enzimas de tipo I Bifuncional de tres subunidades En dos partes y asimétrica

Sí

Sí

Estas enzimas son capaces de detectar una secuencia diana concreta y cortar siempre que ese sitio de restricción no esté metilado, es decir que no tenga añadidos grupos metilos a las bases nitrogenadas.

Igual que si nosotros con unas tijeras nos dijeran dónde cortar gracias a una marca en el papel.

Por el corte que producen las enzimas se pueden originar dos tipos de extremos: romos, que suceden cuando el corte se realiza al mismo nivel en ambas cadenas de ADN (recordemos que el ADN

es una doble hélice, compuesta por dos hebras complementarias), y cohesivos, cuando no cortan al mismo nivel. Ejemplos de estos dos tipos de extremos se muestran en las siguientes imágenes de los sitios de restricción para las enzimas EcoRI y SmaI (aislada de Serratia marcescens).

Extremos romos generados por el corte con SmaI

Extremos cohesivos generados por el corte con EcoRI

Como se puede ver no he puesto el extremo romo generado por HindII. Esto es porque su sitio de restricción depende de otros factores clave, y un poco más complicados, para el reconocimiento de la enzima a la hora de cortar el ADN. Bien, pues ya sabemos que tenemos unas tijeras a nivel molecular que cortan el ADN dependiendo de la secuencia que detectan, generando dos tipos de extremos en el ácido desoxirribonucleico. Y ahora la pregunta sería ¿para qué sirven?

UTILIDAD DE LAS ENZIMAS DE RESTRICCIÓN

Las enzimas de restricción han servido para el avance en multitud de campos de la biología molecular.

Una de las utilidades más esenciales es la obtención de marcadores de peso molecular, que no son más que trozos de ADN de ciertos organismos que han sido digeridos con enzimas de restricción, generando fragmentos de tamaños conocidos y que nos permiten conocer la longitud aproximada del fragmento que estemos analizando en función de su movilidad durante un ensayo de electroforesis (figura 2).

Sin embargo, existen muchas otras aplicaciones en JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Figura 1. Estructura de la enzima EcoRI (izquierda). Diana de restricción y corte producido por esta misma enzima (derecha)

las que las digestiones con enzimas de restricción se combinan con otras técnicas como el clonaje de genes o genomas, la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) o la secuenciación genómica. El clonaje de un ácido nucleico consiste en unir fragmentos de ADN de orígenes distintos que hayan sido digeridos con la misma enzima de restricción o enzimas compatibles, llamadas isoesquizómeras, que generen los mismos patrones de corte. Para ello, se utiliza un fragmento especial de ADN circular, denominado plásmido o vector de clonación, el cual es digerido con la misma enzima (o una compatible) que con la utilizada para cortar el fragmento que se quiere clonar. Al fragmento que nos interesa clonar se le denomina inserto.

En una reacción enzimática posterior, los extremos originados permiten la inclusión del fragmento que nos interesa en el vector gracias a otras enzimas llamadas ligasas que unen los extremos. De esta forma obtenemos nuestro vector recombinante.

Mediante el proceso conocido como transformación, conseguimos que el vector con nuestro ADN sea transferido a bacterias previamente tratadas para acoger esta nueva “construcción genética”. Cada

bacteria producirá una copia idéntica del vector recombinante cada vez que se replique su material genético a lo largo del ciclo de vida, originándose un número elevado de copias que puede ser extraído y purificado para llevar a cabo nuestros estudios posteriores (secuenciación, etc.). Actualmente, lo más habitual es utilizar vectores de clonación comerciales que permiten una gran versatilidad a la hora de incluir fragmentos en su secuencia (figura 3). La elección de cada tipo de vector dependerá de las características del fragmento de ácido nucleico que vayamos a estudiar.

Otro uso frecuente consiste en la fragmentación o digestión de genomas. El tratamiento in vitro de un genoma pequeño (un bacteriófago por ejemplo) con enzimas de restricción originará una serie de fragmentos discretos de tamaños variables analizables en gel de electroforesis. Al subir la escala evolutiva analizando genomas más complejos con enzimas de restricción (bacterias, levaduras, insectos, mamíferos), los tamaños de los distintos fragmentos originados se solapan y en un ensayo de electroforesis convencional sería imposible identificar el fragmento que queremos evaluar. De esta manera, el gel de JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Figura 2. Visualización tras electroforesis en gel de agarosa y tinción con Bromuro de Etidio e irradiación con luz ultravioleta de Marcadores de Peso Molecular obtenidos mediante enzimas de restricción

Figura 3. Vector de clonación pGEM-T

agarosa durante la electroforesis aparecerá como se coloca en un pocillo en un extremo del gel de una mancha que abarcará todo el surco del pocillo agarosa o poliacrilamida. Al pasar una corriente de arriba abajo. Para poder analizar esos enormes eléctrica a través del gel, cada fragmento de ADN fragmentos, todo el material genético presente en el se desplazará hacia el polo positivo (ya que el ADN gel puede ser transferido a filtros de nailon según una tiene carga negativa) y que depende del tamaño de técnica denominada «Southern Blot». Así, fragmentos cada fragmento. Este movimiento, interrumpido concretos pueden ser identificados mediante al cabo de un tiempo determinado, produce una hibridación con una sonda complementaria marcada.

serie de bandas donde cada una es un fragmento de Una de las aplicaciones que se hacen en prácticas un tamaño concreto gracias a la comparación en de laboratorio durante la carrera de Biología es la pocillos paralelos con marcadores de peso molecular. elaboración de mapas de restricción (figura 4). Las

enzimas de restricción permiten obtener fragmentos concretos de ADN procedentes de mezclas tan complejas como un genoma humano. Una de las aplicaciones más comunes de las tijeras de ADN del tipo II es la de permitir la ordenación de secuencias y genes contiguos para la elaboración de mapas genómicos. Para elaborar un mapa de restricción se eligen inicialmente enzimas de restricción que corten muy pocas veces la molécula en cuestión con el fin de obtener solamente tres o cuatro fragmentos

Estas bandas, es decir; los fragmentos de ADN que queremos localizar no son perceptibles a simple vista, si no que es necesaria una tinción posterior del gel con un agente intercalante (como puede ser el Bromuro de Etidio) y su posterior irradiación con luz ultravioleta. Gracias a esta técnica se pueden conocer distintas anomalías, como amplificaciones génicas (aumento de la intensidad de una banda concreta), translocaciones, deleciones grandes, inserciones y todas aquellas que de algún modo alteren la movilidad

iniciales. Los fragmentos se pueden separar, según de algún fragmento ocasionado por una enzima de su tamaño, por electroforesis: el ADN digerido restricción.

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Como se ha visto en la utilización de estas enzimas para elaborar mapas de restricción, existen variaciones entre los genomas de dos individuos que pueden ser detectadas gracias a estas endonucleasas por incluir o perder dianas de restricción y que no causan aparentemente alteraciones génicas visibles o funcionales debido a que estas variaciones pueden ocurrir en regiones no codificantes. Pero también pueden suceder en zonas que sí lo sean.

Estas variaciones detectadas por estas tijeras de ADN se denominan polimorfismos de restricción.

Estas variaciones detectadas pueden servir para generar marcadores moleculares para construir mapas genéticos y también para el diagnóstico de enfermedades. En ocasiones, una mutación que origina una patología muy concreta, elimina o crea una nueva diana de restricción para alguna enzima conocida. Un caso es el de la anemia falciforme. Esta enfermedad está asociada a una mutación consistente en la sustitución de una adenina por una timina (Aà T) en un lugar concreto. Ese cambio elimina la diana para una enzima denominada MstII permitiendo el diagnóstico de la enfermedad al aparecer un fragmento de 1.400 pares de bases en vez del normal de 1.200 pares de bases. Cuando se expresa este gen, el cambio de nucleótidos provoca un cambio de aminoácidos sustituyendo un ácido glutámico por una

valina que ocasiona que la vida media de los glóbulos rojos sea menor y pueden bloquear capilares. Para afianzar un poco conceptos, estas variaciones de un nucleótido detectadas entre individuos se denominan SNP (del inglés «single nucleotide polymorphism» o polimorfismo de un único nucleótido) y se estudian en todos los organismos. Pero no quiero meterme ahora en harina de otro costal.

¿CÓMO SE UTILIZAN EN EL LABORATORIO?

Coger unas tijeras y cortar el papel es sencillo

porque vemos a simple vista tanto las tijeras como el papel. Pero a nivel molecular la cosa cambia.

En la actualidad las casas comerciales desarrollan paquetes de reactivos (también denominados «kits») para realizar digestiones con enzimas de restricción muy específicos pero que permiten la combinación de varias enzimas a la vez en cada reacción de digestión.

Con un ejemplo práctico será más fácil comprenderlo: hay que imaginarse que se tiene un papel y se quiere cortar en varias porciones. Pero ese papel tiene unas características que hace que las tijeras a utilizar sean distintas dependiendo de la zona que se quiera cortar.

Así que se tienen que utilizar distintas tijeras para cortar ese mismo trozo de papel «especial». Pero a lo mejor no se disponen de todos los tipos de tijeras para

Figura 4. Mapa de restricción

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cortar todas las zonas del papel. Cuando se utilizan distintas enzimas en las digestiones de ADN en una misma reacción es como si se pudieran coger las distintas tijeras todas a la vez para cortar ese papel especial. Así se gana tiempo en los análisis, puesto que se pueden probar distintas tijeras de ADN a la vez y desechar las que no funcionan (si se están buscando variaciones, por ejemplo) en futuros análisis.

analizadas mediante la carga de distintos volúmenes en geles de electroforesis para separar los distintos fragmentos y ver las diferencias. Por ejemplo, si se han utilizado reacciones con múltiples enzimas y en alguna de ellas se han observado cortes que son de interés, se tendrán que repetir las reacciones para cada enzima por separado.

En el laboratorio el proceso se resume de la siguiente manera: se dispone del tubo de reacción preparado para la reacción enzimática que se quiera analizar (generalmente son varios viales) y se añade el ADN que va a ser digerido. Siempre atendiendo a las concentraciones correctas y manteniendo todo en frío. Las digestiones se realizan a una temperatura que depende de la enzima. Generalmente las enzimas de restricción tienen una actividad óptima en torno a los 37 ºC, pero hay algunas que actúan a otras temperaturas, como puede ser a los 60 ºC. La temperatura es otro factor que ha de tener en cuenta el científico a la hora de elegir la enzima. Después de un tiempo (que depende del tipo de enzima y de si se usa una sola endonucleasa o varias) incubando las enzimas de restricción con el ADN, ya sea en estufa o en un termociclador, las reacciones pueden ser

CONCLUYENDO

Es un proceso sencillo pero que puede complicarse en Las distintas casas comerciales de productos el laboratorio por multitud de variables como son las destinados a la biología molecular tienen estos concentraciones tanto del ADN como de los reactivos kits donde se incluyen tanto las enzimas como los y enzimas, temperaturas, tiempos, etc., y que es más reactivos a utilizar, así como unas instrucciones difícil si se usan múltiples enzimas o si se pasa por alto para el uso. Cada enzima requiere unas condiciones un fenómeno denominado actividad «star», o estrella, específicas del medio de reacción (principalmente pH de las enzimas de restricción. Este fenómeno produce y temperatura) para obtener un rendimiento cercano la alteración de la actividad de las endonucleasas al 100%. Estas casas comerciales han logrado que debido a la utilización de reactivos que no son óptimos se puedan utilizar distintas enzimas a la vez usando o de una incubación excesivamente larga y que pueden reactivos comunes, que mantendrán o disminuirán la provocar tanto pérdida como excesiva actividad, eficiencia de la actividad enzimática en cada caso, y cortando incluso en sitios que no les corresponden. cuya elección de las endonucleasas y de los reactivos En estos casos, las casas comerciales han de advertir dependerá de la destreza del investigador para obtener en las especificaciones de la posibilidad de actividad el mejor rendimiento. estrella de la enzima elegida.

La ingeniería genética debe mucho a estas proteínas catalizadoras especiales. El avance de la biología molecular ha dependido mucho del uso de estas enzimas. Son de esas herramientas que están ahí y no se para uno a pensar lo importante que verdaderamente fueron y son. Y es que, como expliqué al principio de todo, estas tijeras permiten jugar con el ADN para ayudar a conocer más los entresijos de este ácido de cadena doble tan bien codificado.

Raúl de la Puente

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Proyecto Daedalus FERNANDO ORTUÑO

T

ras varias décadas en la que la investigación aeroespacial ha sido algo patrimonio exclusivo de grandes superpotencias, cada vez con más fuerza aparecen casos de instituciones, empresas y organizaciones de menor tamaño que tratan de aportar su grano de arena a la investigación, sin enormes dotaciones económicas pero con ingenio y recursos.

Y es que si tuviéramos que comparar en magnitud a las grandes agencias espaciales o los institutos de investigación con Proyecto Daedalus, haría falta un microscopio para localizar a este pequeño grupo amparado bajo la estructura legal de la Asociación AstroInnova.

PROYECTO DAEDALUS no es sino el esfuerzo común de un grupo de profesionales de muy diversas disciplinas relacionadas con la ciencia y la tecnología que se pusieron en común para hacer efectivo uno de sus sueños: poner al alcance de todos un acceso rápido y sencillo en un entorno de características casi-similares a las espaciales.

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Primeras vistas desde el Espacio Cercano

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El equipo de AstroInnova durante la preparación del Globo en la misión comercial Daedalus 7

Y

ese sueño se hizo realidad un 30 de Julio de 2010 cuando desde La Roda (Albacete) y con la colaboración de Campus Party que les brindó el apoyo económico para la realización de esta aventura, lanzaron Daedalus 1, un primer vuelo experimental que rozó la altura de 32,5 kilómetros y en el cual consiguieron transmitir telemetría, recibir imágenes y mediciones de temperatura y presión en directo y sobre todo demostrar que habían sido capaces de conseguir con muy escasos recursos disponer de una plataforma científica y/o tecnológica en vuelo capaz de realizar misiones operativas.

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En realidad todo comenzó en un tiempo record, Muy pronto aquel vuelo de pruebas vino seguido de apenas 4 meses antes cuando el grupo actual de

otros vuelos; la Universidad Complutense de Madrid

trabajo se reunió por videoconferencia y decidió que brindó su apoyo confiando dos experimentos científicos en vez de copiar proyectos ya existentes iba a crear que volaron en las misiones 2 y 4 de Daedalus o el un nuevo concepto desde el inicio para aprender lo MUDIC (Museo Didáctico de Orihuela) que también máximo sobre las implicaciones y tecnologías que un planteó una misión científica, al igual que eventos proyecto así conlleva. Y con esa ilusión y esa agenda como Campus Party o el Street Aicante Science tan apretada se desarrolló la primera sonda, Daedalus 1, por aquel entonces llamada Near Space 1 (como su (StAS) que apostaron por el proyecto, e incluso se CPU) dado que el objetivo principal era el desarrollo llevaron a cabo algunas iniciativas comerciales, fruto de la aviónica.

de la fiabilidad que en cada vuelo se demostraba.

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Vuelta al Espacio Cercano en Daedalus 3

Tras esta fiabilidad se esconde un concepto muy y consigan llevar un artilugio a los límites entre la simple; conseguir los objetivos de cualquier proyecto

atmósfera y el espacio?

«espacial» con los materiales de uso cotidiano. Y es que si la investigación espacial ha dado como

Claro está, 30 kilómetros de altura no es el

retorno muchos productos que encontramos día a día espacio exterior, pero es que hablamos de una frontera en nuestras casas y trabajos, ¿por qué no hacer que

difusa en un sentido estricto. Desde los años 60 las

estos mismos productos hagan el camino de vuelta grandes superpotencias ponen ese límite entre 80 y JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Perfil de un globo instantes antes del lanzamiento

Lanzamiento camino al espacio cercano en Daedalus 7

Detalle del acabado de Daedalus 5

Por tanto, si se sigue considerando que hay 100 Km., aun cuando científicamente la atmósfera atmósfera en el espacio exterior (y si no que se lo se alarga hasta varios cientos o miles de kilómetros. pregunten a la Estación Espacial Internacional que Sin embargo, por convenio se entiende que el tiene que encender sus motores cada pocos días para espacio exterior es aquel en el que un vehículo no caer a la superficie), a la zona que hay entre la tropopausa y ese punto se le considera comúnmente para sustentarse necesitaría una velocidad igual o como el «Espacio Cercano» por tener una serie de superior a la orbital.

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El equipo celebra el éxito de la misión tras ver las imágenes del primer vuelo

Recuperación exitosa del primer vuelo

Instantes antes de lanzar otra misión científica, Daedalus 8 con MUDIC

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Las perspectivas de futuro son realmente interesantes. que se da en órbita que a la que se da en superficie, Desde el primer momento se desarrolló un concepto como son temperaturas extremas, alta radiación, y de plataforma orientado a la investigación. A presión rondando la milésima parte de la que hay en diferencia de otros grupos que trabajan en conceptos similares, el objetivo de Proyecto Daedalus no era superficie. llegar a la estratosfera como objetivo único, sino

El futuro para estas misiones al espacio crear una plataforma capaz de operar con garantías de cercano es bastante alentador dado el interés funcionamiento en todos los momentos del vuelo, de generado en las tres vertientes tratadas hasta la fecha: forma autónoma y transmitiendo datos. Ese concepto científica, tecnológica y comercial. Nuevos proyectos ha sido la garantía de éxito del proyecto y el que le y colaboraciones surgen continuamente, algunas ha hecho verse envuelta en proyectos realmente especialmente significativas por cuanto suponen interesantes. Desde el primer momento, como colaborar con organismos de investigación de primer comentábamos, numerosas instituciones confiaron sus nivel, pero esto es una cuestión que se irá viendo en conceptos a Proyecto Daedalus y lo siguen haciendo. características que lo hacen más similar a la situación

los próximos meses.

Con una capacidad para estar hasta tres veces

Dado el favorable panorama, el equipo más tiempo en vuelo que otros conceptos de globo de Proyecto Daedalus está en continua evolución sonda, supone una excelente plataforma para la implantando métodos de trabajo basados en aquellos investigación científica, demostrada hasta la fecha en con los que trabajan los referentes en el sector, dentro tres ocasiones. Con esa extensión de vuelo puede cubrir mucho más terreno a observar en sus desplazamientos de las principales áreas de trabajo del proyecto. y disponer de un registro más extensivo de datos y

Al respecto de esta cuestión hay que indicar medidas a analizar, lo que supone sin duda un aliciente para múltiples instituciones interesadas. que existen 3 grandes áreas de desarrollo: 1. Área de Dirección, Apoyo y Logística que como su propio nombre indica se encarga de coordinar, planificar y dar apoyo a cuestiones externas que puedan influir en el desarrollo del proyecto.

Esto también se percibe en el interés de particulares en colaborar, donde múltiples aficionados se han ofrecido a colaborar altruistamente con Proyecto Daedalus y verse envueltos en un proyecto de investigación real al alcance de todos.

Desde Journal of Feelsynapsis, apoyamos del diseño de la estructura contenedora y todos la iniciativa del Proyecto Daedalus e instamos a los elementos necesarios para garantizar de aquellos interesados en colaborar que pueden hacerlo principio a fin el éxito de la misión operativa. consultando la página web del proyecto: http://www. proyectodaedalus.com

2. Área de Estructura y Calidad que se encarga

3. Área

de Aviónica, Experimentación y

Fernando Ortuño última instancia del correcto funcionamiento Vicepresidente de Asociación AstroInnova y transmisión de los datos obtenidos por el Director de Proyecto Daedalus http://www.proyectodaedalus.com dispositivo. http://www.astroinnova.org Contacto: daedalus@proyectodaedalus.com Telecomunicaciones que es la responsable en

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INFOGRAFIA FORENSE

Aplicaciones en la Policia Cientifica Por F.J. Perez-Martinez

L

os seres humanos procesamos la información de manera visual; los elementos que utilizamos en el pensamiento son signos y más o menos imágenes claras de lo que puede ser reproducido o combinado. El cerebro utiliza mapas mentales, esquemas donde visualiza relaciones entre los signos y las imágenes. En este proceso, los ojos recogen la información del exterior y la envían al cerebro; donde son comparadas con imágenes mentales de experiencias previas para poder comprender lo que se está viendo. Esta capacidad de generalizar, como de formar asociaciones, detectar relaciones, y buscar equilibrio en la organización es el punto más importante en nuestro sistema de comunicación. Cualquier representación será más satisfactoria cuanto más se adapte a la forma en el que el cerebro adquiere y procesa datos.

La infografía es la representación, mediante gráficos, de la información que es complicada de entender a través de puro texto. Permite que una materia complicada, que de usar elementos verbales se perderían en un cúmulo de palabras, pueda ser comprendida de manera rápida. Es un medio de comunicación que llega al receptor de forma visual.

La figura 1 muestra un ejemplo de infografía periodística actual, en la que se representa el naufragio sufrido por el crucero “Costa Concordia”.

El origen de este término proviene de la combinación de las palabras “info-“ (información) y “-grafía” como un sufijo de origen griego que indica descripción, escritura, imagen. Se obtiene así la denominación exacta y más razonable de “información gráfica”. La procedencia terminológica de esta palabra proviene del neologismo estadounidense “information graphics” o “infographics”.

La Infografía nació como medio de transmitir información gráficamente. Los mapas, gráficos, diagramas y tablas son infogramas con los que se presentan una información completa. Es la reproducción gráfica en 2D ó 3D de hechos que se aportan a un proceso judicial y que desarrollan una metodología destinada a ilustrar fielmente mediante imágenes sintéticas de absoluta realidad, los datos y conclusiones objetivas a las que llega un estudio pericial.

La última revolución en el mundo de la imagen ha sido la Infografía Forense, técnica que permite la reconstrucción virtual de diferentes hechos mediante JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Orígenes de la Infografía La historia de las artes gráficas, al igual que la de la comunicación, se inició con la aparición y desarrollo del trazo y del soporte. Ahora, debemos cuestionarnos dónde y cuándo aparecen las primeras referencias infográficas, que se engloban dentro de la denominada “prehistoria e historia de la infografía”.

El origen primitivo de la infografía se desarrolló de forma paralela a la historia del arte. Pero antes debemos plantearnos qué requisitos debe adquirir una obra artística, en primera instancia, para ser considerada como un antecedente infográfico. La condición necesaria para denominar a una obra gráfica o artística bajo esta definición se basa en la fórmula del Binomio Imagen más texto (BI + T) o también definida bajo el título de Sinergia de la comunicación subrayada (De Pablos 1999: 18). Asimismo, podemos hablar de prehistoria infográfica cuando a la imagen Fig. 1: Infografía del naufragio del Costa Concordia

icónica se le añade una forma de escritura. Esta conexión o adaptación de imagen al texto nos remonta a varios milenios antes de Cristo. Concretamente a las antiguas civilizaciones de Grecia y Mesopotamia.

imágenes en movimiento, generadas por ordenador. Se ini-

Hacia 1435 y 1455, un ciudadano de Estrasburgo llamado

ció en la década de los setenta y ochenta pero vivió un au-

Johann Gänsefleish, más conocido por Gutenberg, desarro-

téntico boom en los noventa con la revolución informática.

lló y perfeccionó uno de los inventos más relevantes para

Pero, ¿cuáles son los puntos de partida a raíz de los

la historia del periodismo y de toda la humanidad: la im-

cuales se pueden realizar las reconstrucciones infográficas?,

prenta. La innovación de Gutenberg se basó en la perfec-

¿cómo se llega a tener un escenario en 3 dimensiones para trabajar con él en el ordenador? Existen diversas formas de hacerlo: la primera de ellas es comenzar a diseñar todos los elementos desde cero, es decir, que gracias al uso de programas informáticos especializados, podemos ir creando todos los elementos del escenario a reproducir, desde el suelo y las paredes hasta el mobiliario. Algunos ejemplos del software utilizado son los programas Sweet Home 3D (de la compañía eTeks), 3DS Studio Max o Maya (ambos de la compañía Autodesk Inc.). La otra opción para crear los escenarios nos la brindan los láseres escáner 3D, cuya tecnología permite la captura de la escena en 360 grados en horizontal y 310 grados en vertical, de forma que, una vez se ha capturado el entorno, se procede posteriormente a trasladarlo al ordenador para exportarlo a alguno de los programas anteriormente citados, como el 3DS Studio Max. Esta técnica permite la fiel reproducción de la escena, lo cual da un extra de realismo a la infografía fina.

ción del material de imprenta, existente hasta el momento en Europa, a través de los tipos móviles, y no por bloques de palabras como existía previamente. Aparecieron sucesivamente el fotograbado, el huecograbado y, por supuesto, la linotipia (la cual ofrecía mayor velocidad de impresión).

Todas estas innovaciones empezaron a aplicarse al mundo periodístico en la primera mitad del siglo XVII. Uno de los primeros autores que se atreve a fechar la primera infografía en prensa es Gonzalo Peltzer, el cual sitúa la aparición del primer gráfico informativo en el diario The Times, el 7 de abril de 1806. En la portada del periódico londinense aparecía una infografía que versaba sobre el asesinato de Isaac Blight en su mansión cercana al río Támesis (Fig. 2). La composición estaba dividida en dos partes. En la franja superior se apreciaba un dibujo de la vivienda de Mr. Blight tomada desde la otra orilla del Támesis. La segunda parte, de más valor informativo, mostraba un plano de la casa en el que, a través de referencias numeradas, se podían seguir y observar los pasos del asesino; desde el JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Fig. 2: Infografía sobre el asesinato de Isaac Blight.

Fig. 3: Una de las primeras infografías periodísticas reconocidas.

retrete (donde se escondió) hasta el lugar donde disparó a su víctima. En la misma, aparecían otros datos como la trayectoria de la bala y el lugar donde falleció el dueño.

Sin embargo, otros autores datan el primer gráfico periodístico medio siglo antes. Mark Monmonier y Maurice Homs localizan éste en The Pensilvania Gazzete, de Benjamin Franklin, el 9 de marzo de 1754. Se trata del famoso “join or die” (únete o muere, Fig. 3), en el que aparece una serpiente dividida en ocho partes, que representan cada una de las primeras colonias de la nación americana, al que se le añade una especie de pie de página con el lema anteriormente citado. El gráfico se convirtió en uno de los principales símbolos de la independencia norteamericana, llegando a la guerra como uno de los estándares propagandísticos de la misma. Quizás la propuesta de Homs y Monmonier no es del todo válida ya que el join or die pertenece más bien al terreno iconográfico, tanto al no haber un binomio imagen/texto destacable, como por requerir una comprensión o razonamiento por parte del lector.

Pero hay otro antecedente que pone en duda la casa de Mr. Blight como primer ejemplo infográfico. Peter Sullivan (1987:15) habla del primer mapa publicado, aparecido en el diario también londinense Daily Post el 29 de marzo de 1740 (Fig. 4). En él, no encontramos un mapa cartográfico, sino un documento más visual en el que se nos informa del ataque del almirante inglés Vernon a la ciudad, entonces española, de Portobello. En ella queda recogida cómo la armada inglesa incurre contra el tráfico de oro hacia nuestro país. A pesar de que en el mapa de Sullivan se incluyen referencias escritas, debemos denotar la carencia del contenido textual necesario para considerarla infografía.

La Infografía Digital

Fig. 4: Primer mapa publicado. Daily Post , 29 de marzo de 1740.

" La infografia es la representacion, mediante graficos, de la informacion que es complicada de entender a traves de puro texto."

Ninguna historia de la visualización de información, por breve que sea, estaría completa sin mencionar a Leonardo Da Vinci. Su genio como artista ha ocultado en gran medida su faceta de observador sistemático de la naturaleza, aunque ambas caras sean complementarias. Lo que elevó a Leonardo por encima de sus coetáneos fue su inagotable curiosidad y su capacidad no sólo para aprender (nunca recibió educación superior formal), sino también para comunicar. Sus reflexiones sobre el conocimiento y sobre el poder de las artes como herramienta educativa son premonitorias. Sus dibujos minuciosos, en sus famosos libros de notas, revelan una mente inquieta y curiosa: el arte y el texto, combinados, se potencian el uno al otro; la ilustración para Leonardo no es un mero artificio desJoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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tinado a embellecer la página, subordinado a las palabras, sino un instrumento de comunicación y análisis (Fig. 5).

Hoy en día, con el desarrollo de la tecnología, esta forma de comunicación se ha apropiado de herramientas audiovisuales que antes se consideraban impensables para explicar una noticia en los medios tradicionales. Películas, animaciones, sonidos y aplicaciones interactivas forman parte de una nueva generación de gráficos que los profesionales de ese sector denominan como infografía on-line multimedia. Los gráficos interactivos pueden explicar mejor secuencias o movimientos que la infografía estática.

Las limitaciones del papel hacen que la infografía on-line se perciba como una nueva y apasionante vía de exploración. Como una segunda revolución, como un segundo boom después del que marcó el inicio, hace hoy más de una década.

view” que ofrece Google Maps o ha podido ver el interior de una vivienda en alquiler en 360º. Pues bien, las visitas virtuales que se realizan para recrear escenarios delictivos se basan en el mismo principio: poder navegar libremente por una fotografía panorámica esférica.

La reconstrucción de los hechos ocurridos como consecuencia de una acción delictiva o de accidentes, en definitiva, de los hechos objeto de estudio por parte de Policía Científica, tiene como finalidad abordar todas las hipótesis plausibles en función de los datos que se conocen y que son aportados por los diversos informes de, en su caso, balística, autopsias, los grupos de homicidios comisionados y/o los funcionarios encargados de realizar las Inspecciones Oculares.

No olvidemos que en ningún momento podemos conocer con absoluta certeza cuáles han sido los hechos, por ello se hace absolutamente imprescindible la elaboración de LA INFOGRAFÍA EN EL ÁMBITO FORENSE las distintas hipótesis. La posibilidad de reconstruir una

escena en 3 dimensiones y la posterior edición del vídeo, Dentro del campo forense, la infografía tiene una ofrece una serie de ventajas muy a tener en cuenta para los serie de aplicaciones que no van ligadas estrictamente a posibles procedimientos judiciales que se llevarán a cabo la definición de infografía que hemos dado anteriormente, en el futuro en relación a unos hechos. Una ventaja fundaen términos de combinación de texto e imágenes. En este mental es que se va a poder preservar permanentemente sentido, la infografía forense es un concepto algo más am- el escenario tal y como ha sido encontrado, en su versión plio, abarcando además tanto la reconstrucción tridimen- digital, imperecedera, de forma que ni el juez competensional de los escenarios en los que se han producido unos te ni un potencial jurado tendrá que desplazarse al lugar, hechos objeto de estudio como la recreación de visitas algo prácticamente inviable en la realidad. Un escenario virtuales generadas a partir de fotograreconstruido se podrá trabajar una y fías panorámicas del lugar en cuestión. otra vez sin deteriorarse, pudiendo Desde el año 2008, el Cuerpo Nacioanalizarse desde diferentes perspecnal de Policía cuenta con un grupo estivas. Las reconstrucciones infográpecializado en Infografía Forense para ficas proyectadas en los procedirepresentar los crímenes de forma virmientos judiciales, como imágenes tual. Su objetivo es presentar el suceque son al fin y al cabo, permiten so de forma clara y sencilla ante los visualizar la escena y las hipótesis jurados populares, cuyos integrantes planteadas, de forma que todos los no tienen los conocimientos técnicos intervinientes tendrán una proyecpara leer informes de varias páginas ción común de lo ocurrido, sintetio analizar fotografías. En muchas ocazando en unos pocos segundos, lo siones, también el juez o los investigaque requeriría probablemente más dores se ayudan de esas recreaciones de mil palabras para ser explicado. para descartar o aceptar hipótesis.

En los últimos años el campo de Seguramente, estamos más familiala infografía forense también se ha rizados con el concepto de “visita incorporado al estudio de los esvirtual” de lo que a priori se puede cenarios donde se han producido pensar. Muy probablemente, usted ha grandes catástrofes. En particular, Fig. 5: Una de las ilustraciones de Da Vinci, utilizado alguna vez la función “street la aplicación del Láser escáner 3D combinando dibujos anatómicos y texto.

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Fig. 6: Reconstrucción tridimensional mediante escáner láser

es una valiosa herramienta por la versatilidad de los datos obtenidos; una vez escaneada un área en la que se ha producido alguna catástrofe, se puede tener una mayor visión de conjunto y sobre todo, podemos estar analizando el escenario reconstruido, es decir, ya en nuestros ordenadores, con una gran exactitud puesto que la información que se obtiene comprende medidas tanto métricas como volumétricas. Esta recreación de la realidad de forma virtual con el software adecuado permite, por lo tanto, medir distancias, tamaños o volúmenes dentro del área reconstruida, con la posibilidad de girar en la escena los 360 grados, pudiendo observar elementos de interés desde puntos de vista que, en ocasiones, no son posibles físicamente in situ.

Posteriormente, se crea un archivo de vídeo en el que se muestran las áreas de la escena escaneada de mayor interés. Este archivo es el que se proyectará en los procedimientos judiciales. Un ejemplo lo constituye el siguiente fotograma (Fig. 6), extraído de un video realizado tras la reconstrucción en 3D de un escenario donde se llevó a cabo una explosión controlada, en las instalaciones del CNP en Linares (Jaén).

OTROS USOS DE LA INFOGRAFÍA FORENSE La investigación de los accidentes de tráfico

Los accidentes de tráfico se pueden derivar de cualquier medio de locomoción y por tanto pueden ser terrestres, aéreos y acuáticos. Con diferencia, los accidentes derivados del medio terrestre son los más frecuentes. La investigación de los accidentes de tráfico intenta esclarecer los motivos por los cuales éstos se produjeron. Generalmente hay que inferir los hechos producidos en función de la disposición de los elementos que han intervenido en el mismo tras haberse producido, teniendo que, en oca-

Fig. 7: Captura de pantalla de una reconstrucción ejemplo mediante el software HVE, de la empresa EDC.

siones, establecer varias hipótesis de lo que ha ocurrido.

La infografía forense en este aspecto permite realizar la reconstrucción de las diferentes hipótesis, de modo que se puedan entender los motivos con más facilidad, al representarse los elementos de una forma gráfica.

En este sentido, según la Ley Orgánica 2/1986, de 13 de marzo, de Fuerzas y Cuerpos de Seguridad, la Ley Orgánica 1/1992, de 21 de febrero, sobre Protección de la Seguridad Ciudadana, donde se recoge la atribución de competencias del Cuerpo Nacional de Policía y de la Guardia Civil, en España es la Guardia Civil la encargada de custodiar las vías de comunicación terrestre y de vigilar el tráfico y el transporte en las vías públicas interurbanas.

Es por ello que la Guardia Civil, y más concretamente la Agrupación de Tráfico, se encarga de realizar la investigación e instrucción de las diligencias por accidentes de tráfico. Las reconstrucciones y simulaciones infográficas de estos accidentes se llevan a cabo mediante el uso de software informático como, por ejemplo, el creado por la compañía Engineering Dynamics Corporation (EDC), el cual consiste en diversas versiones del programa denominado HVE (acrónimo del inglés Human, Vehicle and Environment); otro programa utilizado para realizar las reconstrucciones de accidentes es el PC-Crash.

HVE es un completo entorno de simulación 3D que proporcionan a los investigadores el diseño del vehículo y la reconstrucción de accidentes (Fig. 7). Se utilizan programas avanzados especialmente diseñados para evaluar el comportamiento dinámico, diseñar los prototipos de los vehículos e incluso probar la eficacia de frenado. También permite simular la respuesta del conductor a los reventones de neumáticos o terrenos irregulares y realizar pruebas de choques e identificar fuentes potenciales de lesiones de los ocupantes que resultan de los accidentes.

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Fig. 8: Estimación de la altura de delincuentes mediante la superposición de un cilindro (izquierda) desde los pies a la cabeza, incorporando posteriormente un bípedo de la misma longitud (derecha).

Estimación de la altura de delincuentes

Existen varias aplicaciones adicionales de la info-

grafía en el campo forense. Una de las que se ha utilizado en España como consecuencia de los atentados en el parking de la T4 en el aeropuerto de Barajas de 2006, es la de la estimación de la altura de delincuentes. En aquella ocasión, gracias a las imágenes captadas por el sistema de

en las imágenes reales. La Figura 8 muestra la aplicación de este método en el estudio realizado por Ivo Alberink y Annabel Bolck, del Departamento de tecnología digital y biometría del Instituto Forense de Holanda. reconstrucción infográfica Imágenes panorámicas

video-vigilancia, la Comisaría General de Policía Cientí-

El Panorama probablemente fue el precedente de

fica y, en concreto el Grupo de Infografía Forense, pudo

los modernos medios de comunicación de masas y de las

reconstruir el recorrido que hizo por la terminal el encarga-

tecnologías de la realidad virtual (fotografía y cine) que

do de colocar el artefacto explosivo. Con la ayuda del soft-

inician su andadura a principios del siglo XIX.

ware de diseño 3DS max se llevó a cabo una reconstruc-

Panorama, del griego pan y orao se traduce como

ción de los hechos y Guardia Civil pudo estimar la altura

vista de la totalidad. El término Panorama se utilizó en el

del delincuente mediante el uso combinado con el escá-

siglo XIX para designar gigantescas pinturas circulares,

ner láser. Se creó un modelo en 3D del escenario. Usando

que eran la generalización lógica de la perspectiva rena-

puntos en común del modelo y de las imágenes captadas

centista, un tipo de pintura que permitía una visión de 360°

por las cámaras, se proyecta el modelo de tal forma que

al espectador, a quien siempre se le entregaba un prospecto

coincidan las perspectivas. A continuación, se superpone

que enfatizaba esa visión circular.

un cilindro sobre la imagen del delincuente, desde los pies

a la cabeza. Posteriormente, se introduce un bípedo de la

ción, es decir, son anteriores al invento de la imagen fo-

misma altura que el cilindro, haciéndolo coincidir con la

tográfica. Su origen se atribuye a Robert Baker quien pa-

persona captada por las imágenes. La altura del cilindro

tentó la idea el 17 de junio de 1767 y en 1796 la llevó a

(y del bípedo por extensión) se aproxima a la altura del

la práctica, realizando una vista circular de Saint Giles,

delincuente y, dado que los modelos 3D generados de esta

contemplado desde el campanario de su iglesia (Fig. 9).

forma permiten realizar medidas longitudinales y volumé-

tricas, se puede estimar la altura de la persona recogida

un lienzo enorme que podría ser colgado en el interior de

Los panoramas datan del periodo de la Ilustra-

Se le ocurrió la idea de reproducir la escena en

Fig. 9: Paisaje de la ciudad de Edimburgo desde el mirador de Carlton Hill.

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un recipiente cilíndrico de gran tamaño (Fig. 10). De esta manera, pretendía obtener una visión completa de un lugar, tal y como se percibía si se miraba en todas direcciones.

Consistía pues, en un inmenso cuadro de 365º, cuyos límites físicos coincidían con el horizonte visual de los espectadores, situados en el centro del gran cilindro pintado, haciendo que la experiencia lo más cerca posible “real” posible. Se convertiría pues, en la primera realidad virtual inmersiva.

De esta manera se llegó a realizaciones gigan-

tescas, de hasta 15 metros de alto y 40 metros de diámetro, que ocupaban edificios enteros por cuyo interior tranFig. 10: Representación de una panorámica de Robert Baker, dentro de un edificio circular de gran tamaño.

sitaban los espectadores mediante pasadizos y escaleras.

En la fotografía panorámica se trata de recoger la

totalidad de la información gráfica de un cierto lugar. De esta manera se desarrollaron, a partir de la mitad del siglo XIX, técnicas para posibilitar la construcción de panoramas.

Las primeras técnicas consistieron en la toma de se-

ries de fotografías adyacentes, con un determinado recubrimiento entre ellas, para proceder, después, al montaje manual de la serie por simple yuxtaposición. Sin embargo, a finales del siglo XIX se empezaron a fabricar cámaras diseñadas específicamente para la captura de panoramas, evitando la múltiple captura. La idea básica es la de que o bien la lente o bien la película o bien la propia cámara pivotan sobre un punto, dando lugar así a un barrido a lo largo de la película que se traduce en una única imagen de gran campo (hasta 360º) en el sentido del giro.

De acuerdo con los elementos teóricos desarrollados a lo largo de este trabajo, se han puesto en práctica distintas técnicas para proceder a la reconstrucción de una escena del crimen ficticia. Para comprender el por qué del resultado de las reconstrucciones infográficas que se han llevado a cabo, es necesario exponer concretamente cuál es la situación de partida, es decir, con qué se encuentra el grupo de infografía forense Fig. 11: Equipo de panorámicas. En la fotografía inferior se muestra el detalle de la rótula graduada.

a su llegada a la escena de trabajo y cuáles han sido los pasos

" Desde 2008, el Cuerpo Nacional de Policia cuenta con un grupo especializado en Infografia Forense para representar los crimenes de forma virtual. "

Estudios previos y toma de fotografías

seguidos a la hora de emplear las diversas técnicas utilizadas.

En primer lugar se recibe la solicitud de la reconstrucción infográfica. Esta solicitud procederá del Juez que instruya el proceso o de los grupos de policía judicial encargados de la investigación de los hechos. En ella se especificará qué es lo que se quiere (tour virtual o modelado en 3D) y la información con la que contaremos para realizar dicho trabajo (atestado, autopsia, fotografía, informes de balística, etc).

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Fig. 12: Conjunto de 8 fotografías (6 verticales más 2 horizontales) tomadas cada 60 grados de giro para realizar la panorámica.

Fig. 13: Captura de pantalla que muestra el uso del programa Hugin durante el procesado de los fotogramas para construir la panorámica.

Fig. 14: Fotografía panorámica construida con el programa Hugin.

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Fig. 15: Ejemplificación del fundamento del tour virtual, creando una “imagen circular” a partir de varias fotografías solapadas.

Fig. 16: Captura de pantalla de la interfaz del Tour Virtual, donde se muestran los botones que permiten moverse libremente por la escena, situados bajo la imagen.

Si para el trabajo se requiriese trasladarse al lugar de los hechos, al entrar al escenario, se realiza el estudio previo del lugar, evaluando la zona para determinar cuál es el punto idóneo donde colocar el equipo de captura panorámica y realizar las fotos. Una vez realizadas estas tomas, se realizan las fotografías de los elementos destacables de la escena (fotografías de detalle), de forma que después se puedan acoplar al tour virtual a modo de detalle (hotspot).

Actualmente el método empleado para la realización de las tomas panorámicas es el de imágenes esféricas, utilizando el siguiente equipamiento:  Cámara Fotográfica Nikon D-100 con tarjetas de memoria Compact Flash (CF).  Objetivo “ojo de pez” Nikon AF Fisheye Nikkor 10.5 mm.  Rótula con giro de 360º y trípode panorámico “Manfrotto”.

En la Figura 11, se muestra con detalle la rótula graduada que permite girar la cámara cada 60 grados exactamente para la toma de cada imagen, hasta 6 veces para llegar a

Con este método se utiliza el equipo anteriormente expuesto, tomándose 6 imágenes que componen los 360º de una escena, así como la fotografía del techo que conformarían 270º en vertical de la escena, quedando a gusto del usuario el utilizar la fotografía del suelo, pues se corresponde con la base del trípode (Fig. 12).

Una vez en dependencias policiales, todos los datos son volcados al ordenador para comenzar con el trabajo digital. Mediante el uso del programa Panoweaver (o Hugin), se realiza el montaje de la panorámica.

Procesado de los fotogramas Con la aparición de la fotografía digital surge la posibilidad de la presentación del panorama en la pantalla del ordenador, con visualización limitada por tanto, en principio, a un sector del conjunto del mismo pero con la posibilidad de desplazar a izquierda y derecha, arriba y abajo, el eje de visualización mediante movimientos del ratón. De esta manera, el programa informático puede calcular la porción del panorama que corresponde a una determinada dirección del eje de visualización, y, además, hacerlo en tiempo real. De esta manera se crea la sensación de un barrido natural del panorama que simula de forma verosímil los giros de exploración de la cabeza del espectador que se encuentra en el interior del lugar original. Una vez trasladadas las fotografías al equipo informático se procede a su corrección en cuanto a la toma (de forma que la luz sea uniforme en las 7 fotografías), para lo que se utilizará un software de tratamiento de imágenes como pueda ser Adobe PhotoShop. Se

los 360 grados que forma una vuelta completa. Para que al realizar el acoplamiento de las imágenes posteriormente, sus zonas de solapamiento se ajusten al máximo para que la imagen panorámica generada contenga el menor número de imperfecciones, es preciso centrar el objetivo de la cámara en lo que se conoce como Punto Nodal.

Este punto será el eje sobre el cual la cámara ha de girar para tomar los distintos encuadres. Se debe ajustar manualmente con unos indicadoFig. 17: Imagen del res que existen en el objetivo y en los anclajes escáner láser Z+F Imager 5006i. del trípode al cuerpo de la cámara.

unirán los 7 u 8 fotogramas (según se decida usar la fotografía correspondiente al suelo o no) meJoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Fig. 18: Ejemplo de la reconstrucción de un escenario completo mediante el escáner láser

diante otro software, pudiendo ser Hugin (o Panoweaver) creando automática o manualmente los puntos de solapamiento entre cada par de fotografías adyacentes (Fig. 13), de forma que puedan ser tomados como referencia por el programa informático para alinear perfectamente las imágenes, generando la vista panorámica final (Fig. 14).

Las imágenes utilizadas para realizar estas panorámicas pueden ser de distintos tipos; según el equipo y el tipo de objetivo utilizado podrán ser: “planas”, “esféricas”, “cilíndricas” o “cúbicas”. Para la realización de este trabajo se ha usado el tipo de imagen “cilíndrica”.

El fundamento de la imagen cilíndrica consiste en proyectar el contenido radiométrico de las imágenes originales sobre una esfera cuyo centro coincide con el punto de vista de las mismas. Es una solución total y permite incorporar imágenes tomadas en cualquier dirección de espacio. Las limitaciones se deben al hecho de que a la hora de representar este documento sobre un plano, debe recurrirse a una técnica de proyección con la consiguiente introducción de deformaciones. La información correspondiente al techo ocupa toda la franja superior del documento resultante, y un vació de información correspondiente al suelo se traduce en una franja negra que ocupa toda la parte inferior del referido documento.

El siguiente paso, siempre y cuando así se requiera, es el escaneado del escenario con el escáner laser (del cual hablaremos más adelante).

El paso final de la reconstrucción infográfica se corresponde con la edición del vídeo, generado con el programa Adobe Premiere, donde se pueden aplicar los efectos de sonido, texto y transiciones. El archivo de vídeo que se genera será el que se exhiba en el juicio.

Tours Virtuales (Visitas Virtuales)

Tour virtual es el recorrido por una escena, per-

Fig. 19: Captura de pantalla de la interfaz del programa Sweet Home 3D.

mitiendo el desplazamiento virtual por la escena como si estuviéramos in situ. En el contexto criminológico, es la Visita virtual de escenarios a partir de imágenes en 2D de la escena donde han ocurrido los hechos delictivos, en el que se puede visualizar el recorrido realizado por el autor o la víctima, o ver el escenario.

Existe una amplia gama de software para la creación de Visitas Virtuales. Estas visitas incluyen cualquier lugar que pueda ser fotografiado en todas sus direcciones: escena de un crimen, vivienda, paisaje natural, etc... Las visitas virtuales permiten al usuario desplazarse hasta el lugar e inspeccionarlo virtualmente hablando, es decir, sin otro recurso que la pantalla y el ratón del ordenador. Permiten, además, acceder interactivamente a información adicional recogida en forma de imágenes de detalle, información literal, ficheros de audio, películas, mediante hipervínculos (denominados “Hot Spot” en el argot informático).

Con la imagen panorámica generada de nuestro escenario ficticio, ya somos capaces de crear nuestro propio tour virtual, como puede verse en la Figura 16.

Uso del escáner La realización de la toma de datos de la escena mediante el láser escáner 3D requiere un estudio previo de la zona, en la que el técnico tendrá que hacerse una idea de cuántas y cuáles van a ser las estaciones (*) que se van a realizar para lograr el modelado 3D de la escena del crimen. (*) Se conocen como estaciones a los puntos del escenario elegidos para situar el escáner laser y proceder a la toma de datos. Es importante determinar cuál es el número de estaciones se van a realizar, lo cual dependerá de la geometría y tamaño de la estancia (en interiores) y también de la orografía del terreno y del área a escanear (en exteriores).

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Modelado 3D

Fig. 20: Imagen tridimensional del escenario ficticio, creado con Sweet Home 3D.

Se examinará el entorno para saber con exactitud dónde colocar el equipo y se considerarán las dificultades de la toma que se pueden tener debido a factores como vegetación, el medio físico, obstáculos, etc.

Láser escáner 3D

En la actualidad, existen en España únicamente dos equipos láser a disposición de las Fuerzas y Cuerpos de Seguridad del Estado, uno perteneciente al SECRIM (Servicio de Criminalística de la Guardia Civil) y otro a la Comisaría General de Policía Científica del Cuerpo Nacional de Policía. Éste último consta de los siguientes elementos (Fig. 17):  Láser escáner Z+F Imager 5006i (maletín de protección HPRC Amre2600W).  Cámara Fotográfica M-Cam.  Ordenador portátil.

Este escáner nos permite la captura de escenarios reales en 3D, lo que posibilitará realizar mediciones métricas lineales y volumétricas, mediciones que, en los casos de escenarios de 2D convertidos en 3D no son posibles. Es capaz de capturar una imagen de 360 grados con todos los detalles de una habitación o un espacio abierto. Así se obtiene una imagen exacta del lugar del hecho antes de que nadie lo haya manipulado, aunque también es muy útil si se realiza a posteriori, obteniéndose una nube de puntos, como se muestra en la Figura 18.

Si, por el contrario, no va a emplearse el escáner láser 3D y el escenario va a ser recreado desde cero usando como referencia las fotografías de una Inspección Ocular , se procede al diseño tridimensional mediante el uso del programa Sweet Home 3D o 3D studio max. La Figura 19 muestra el espacio de trabajo del programa, donde el panel superior derecho se utiliza para insertar todos los elementos de interés en un plano 2D (desde el suelo, paredes, mobiliario), creándose automáticamente la visión tridimensional en el panel inferior. Este diseño también puede realizarse con el programa Autocad, el cual presenta una interfaz y una mecánica de trabajo mucho más compleja.

Esta visión tridimensional del escenario es de baja calidad, puesto que está en constante cambio por los nuevos elementos introducidos y por las modificaciones de los objetos, todo lo cual se observa a tiempo real. Pero este programa también permite la creación de instantáneas de mayor calidad, como se muestra en las Figuras 20 y 21.

La figura 20 se corresponde al modelado tridimensional del escenario, desde una perspectiva que permite la observación completa del mismo. Adicionalmente, el programa permite la generación de imágenes desde cualquier punto del escenario que deseemos, como la figura que se muestra a continuación, ofreciendo una perspectiva virtual a la altura de una persona.

Posteriormente, pese a que este escenario ya puede exportarse al programa 3DS max para comenzar la animación, también puede procederse a la reconstrucción del escenario con los datos obtenidos del escáner laser, de forma que habremos trabajado las distintas formas posibles de recrear el lugar. Este escenario también se debe exportar al programa 3DS max, punto de partida para dotar de movimiento a los objetos integrados en él.

Por otro lado, para el diseño de los personajes que van a ser representados (llamados “bípedos”), se puede utilizar el programa Poser, el cual permite caracterizar a los personajes de forma que se asemejen a las personas implicadas en cuanto a su sexo, altura y proporciones (Fig. 22).

Una vez con los escenarios y los bípedos diseñados, nos valemos del programa 3DS max para integrar todos los elementos, dándoles en él la animación deseada para recrear las hipótesis que hemos diseñado previamente.

Para conseguir el resultado final de la animación, hay que llevar a cabo el proceso de renderización de la JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Fig. 21: Imágenes tridimensionales del escenario ficticio, creado con Sweet Home 3D, en vista de primera persona.

escena que se ha diseñado. La renderización es un término propio del lenguaje informático, específicamente usada en diseños 3D. Es un proceso de cálculo complejo desarrollado por un ordenador destinado a generar una imagen 2D a partir de un modelo 3D. En infografía este proceso se desarrolla con el fin de imitar un espacio 3D simulando ambientes y estructuras físicas verosímiles. Para ilustrarlo, la Figura 23 muestra un ejemplo en el que se el modelo diseñado en 3D (un sillón, a la izquierda), se renderiza en una imagen en 2D, representado con texturas e iluminación.

El paso final se corresponde con la edición del vídeo generado con el programa Adobe Premiere, donde se pueden aplicar, entre otras cosas, los efectos de sonido, texto y transiciones.

En este link podrás ver un ejemplo de animación utilizada en Infografía Forense.

LA INFOGRAFÍA AL SERVICIO DE LA CRIMINALÍSTICA Repercusión del trabajo infográfico Una vez hemos desarrollado diversos aspectos teóricos y prácticos dentro del ámbito puramente científico, realizaremos un ejercicio de reflexión y nos plantearemos la utilidad de la infografía, su fin último. Debemos someternos a una sencilla pregunta, pero que a la vez encierra la motivación, el sentido de la existencia de estas pericias informáticas: ¿posee la infografía forense alguna utilidad en la vida real?

Como materialización de esta utilidad, hemos

de valorar si las reconstrucciones infográficas utilizadas en los juicios como medio de visualizar las hipótesis planteadas, son realmente tomadas en cuenta por los jueces y/o el jurado. Para ello, citaremos algunas sentencias reales recientes en las que se hace referencia específica a las pericias infográficas llevadas a cabo, tanto por funcionarios del Cuerpo Nacional de Policía, como de la Guardia Civil, y también citaremos un mediático asunto de plena actualidad en el extranjero.

Por orden cronológico, citaremos en primer lu-

gar la STS (Sentencia del Tribunal Supremo) 3684/2010, de 2 de junio, donde se resuelve el procedimiento de recurso de casación por unos hechos ocurridos en Ávila en el año 2005. Sucintamente, los hechos consisten en que una mujer cae al vacío desde el balcón de 12 metros de altura de su domicilio, estableciéndose dos hipótesis claramente definidas: el suicidio o el asesinato alevoso a manos de su pareja sentimental (delito imputado).

La Guardia Civil realizó una infografía en la que

se representaban las distintas hipótesis, en función de la altura y el peso de la víctima, así como de la pose del cadáver en el suelo. Debido a que la reconstrucción infográfica apoyaba la hipótesis del asesinato, aunque no descartaba la del suicidio, la defensa expresa textualmente que “critica el contenido y el resultado de esa prueba por basarse en meras hipótesis y conjeturas sin base científica alguna, pues para ejecutar la reconstrucción infográfica de la precipitación de la víctima se partió de unas premisas fácticas sobre cómo se inició la caída que en modo alguno constan acreditadas. Por lo cual, carecería de todo valor probatorio una pericia de esa naturaleza.”

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" Ninguna historia de la visualizacion de informacion... estaria completa sin mencionar a Leonardo Da Vinci. Su genio como artista ha ocultado en gran medida su faceta de observador sistematico de la naturaleza..."

Fig. 22: Captura de pantalla de la interfaz del programa de diseño de bípedos, Poser.

Fig. 24: Captura de pantalla de una reconstrucción infográfica de la matanza de Utoya.

El fallo de la sentencia fue la estimación del recurso de casación y la absolución del marido de la víctima del delito que se le imputó.

Por su parte, el Cuerpo Nacional de Policía, realizó la infografía de los hechos ocurridos en el caso de Marta del Castillo, juzgados por la Sección Séptima de la Audiencia Provincial de Sevilla, en sentencia 1/2012, de 13 de enero.

En el apartado vigésimo tercero de los fundamentos jurídicos se recoge la declaración de uno de los acusados, el cual reconoce que golpeó con un cenicero a la víctima en la cabeza, de tal forma que ésta cayó al suelo inconsciente.

Posteriormente, en uno de los apartados de la calificación jurídica, se expone textualmente lo siguiente: “Pues bien, como decimos en el fundamento jurídico vigésimo tercero D. Herminio en una mera discusión verbal mantenida con la menor inopinadamente le propina ese golpe mortal con el cenicero que inmediatamente antes había cogido de una mesa, golpe sorpresivo propinado con la mano derecha describiendo una hipérbole de atrás hacia delante y de arriba y abajo, que impactó en la sien de izquierda de la menor del modo que describe el acusado en la primera reconstrucción de hechos y recrea la infografía efectuada por la Policía (ver reconstrucción de hechos en el CD 47.A e infografía en CD 59).”

Esta infografía, basada en las declaraciones y en los informes de autopsia y del grupo de homicidios, probablemente ayudó a los magistrados a visualizar de forma más clara los hechos relatados, hasta tal punto que se falla condenar al acusado como autor de un delito de asesinato.

Por último, citar que actualmente, se está llevando a cabo el procedimiento judicial sobre Anders Breivik, el autor reconocido del atentado terrorista y asesinatos de Noruega del pasado verano de 2011. La sentencia derivada de tal procedimiento revelará si se han tenido en cuenta reconstrucciones infográficas como ésta (Fig. 24) para determinar la pena a imponer.

F.J. Pérez-Martínez

Fig. 23: Ejemplo de renderizado mediante el programa 3DS max.

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IN MEMORIAM GALIANA

H

oy será la primera vez que papá me acompañe en la inauguración de una de mis exposiciones, porque todas —es costumbre en el gremio— siempre se llevan a cabo en viernes, y la tarde de este día, él, la ha tenido reservada en su agenda los últimos veinte años y nada ni nadie la ha alterado nunca. No es que la relación con mi padre sea mala, no lo es en absoluto, es que desde hace dos meses su agenda los viernes se ha quedado vacía, asoladoramente vacía.

Huecos, silencios, la nada más absoluta es lo que imperaba ese día en la agenda de papá desde que salía del trabajo, a eso de las tres, hasta que llegaba a casa en torno a la hora de cenar. Esas horas se las dedicaba en cuerpo y alma a una mujer, una mujer que vivió entre dos siglos y que al hacer el cambio de uno al otro se dejó la mente en el XX y solo pasó con el cuerpo al XXI.

Recuerdo cuando tenía quince años —ha llovido demasiado desde entonces— lo mucho que me reía con la mujer que tiempo después pasó a ocupar la agenda de mi padre los viernes por la tarde. Mi hermana y yo, mal asesoradas por nuestra madre, la apodábamos “la excéntrica” porque le sucedían situaciones rayanas en lo absurdo, pero tremendamente divertidas para dos adolescentes que tenían en la cabeza los pájaros propios de la edad.

Lo del apodo tiene su origen en un día de agosto típico de la zona de playa donde siempre hemos vivido con mi familia.

Ella se presentó para acompañarnos a comer y festejar el cumpleaños de mamá con un abrigo de paño grueso. Mi hermana y yo, para hacer un

chiste sobre su atuendo y con todo el respeto, le preguntamos por qué iba así vestida, a lo que ella contestó tremendamente airada: - Tengo frío, y cuando una tiene frío se pone el abrigo, no como vosotras que vais enseñando el ombligo a todas partes.

A nosotras nos extrañó su mal encare pues su voz siempre sonaba dulce; personalmente pensé que no sería su día o que dada su mala relación con mamá todo era para hacer que se sintiera incomoda en el día de su onomástica.

Papá nos hizo una señal para que ni mi hermana ni yo entráramos en discusión alguna, para que tuviéramos lo que se llama “la fiesta en paz”. El problema fue cuando mi abuela, que es de quien estoy hablando, se quitó el abrigo para sentarse a la mesa y debajo solo llevaba la ropa interior. Mentiría si dijera que a mi hermana y a mí no nos dio la risa, porque nos reímos a carcajadas. Mi madre, toda ofendida y conteniéndose la irá, le dijo a mi padre: - Haz algo para que tu madre no nos abochorne en el restaurante delante de tanta gente.

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Papá con una paciencia infinita y como si no pasara nada dijo: -Mamá, ¿por qué no te pones el abrigo que vas a coger frío con lo alto que tienen el aire acondicionado?; y, además, te da directamente sobre la espalda y terminarás resfriándote Por fortuna para todos ella le obedeció con la mejor de sus sonrisas como si no fuera consciente de que se había quedado en ropa interior en el restaurante. Aquello que a nosotras nos hizo tanta gracia —lo que hace la ignorancia— provocó que mi padre, siendo su único hijo, estuviera más pendiente de ella.

Papá intentó controlar los comportamientos extraños y los cambios de humor de mi abuela hasta que un día no pudo más y nos pidió ayuda a mi hermana y a mí. Así fue como averigüé que ella llevaba un juego de llaves cosido en el tirante del sujetador, alegando estar cansada de olvidarse casi todos los días las llaves dentro de la casa y tener que pedirle al portero que le abriera la puerta. El problema fue que las llaves estaban en el bolso de ella, no sobre la mesa de la entrada donde perjuraba haberlas dejado sin acordarse que llevaba un juego de sustitución por si de verdad las perdía. Nosotras le dijimos que tenía tendencia a intercambiarnos el nombre constantemente o a llamarnos por el nombre de alguna de las tías de mi padre, cuando somos más parecidas físicamente a la línea materna que a la paterna.

Papá nos pidió colaboración, paciencia y sobre todo que la abuela no notara que básicamente lo que mi hermana y yo hacíamos era “espiar” sus comportamientos cuando mi padre estaba en el trabajo para luego contárselo.

La gota que colmó el vaso fue una Nochebuena. Mi abuela llamó diciendo que venía para casa —aún vivía sola—, y tres horas después no había llegado, cuando de su casa a la nuestra había escasos quinientos metros. Papá fue a buscarla y el portero confirmó que había salido cuando ella había dicho, pero desde entonces había pasado toda la tarde sin tener noticias de donde podía estar. Dimos aviso a Emergencias y al final casi al filo de la medianoche apareció. Estaba sentada junto la verja de mi Escuela de Arte esperando que abrieran, porque había quedado con mi padre en ir a ver mi primera exposición conjunta de pintura y no quería llegar la última para que la gente no le impidiera ver mis dibujos.

Aquella Navidad fue el principio del final. La abuela se mudó a vivir con nosotros, lo cual terminó por destruir el matrimonio de mis padres que ya arrastraba problemas de pareja desde hacía años.

Nosotras quisimos quedarnos a vivir con papá y ayudarle a afrontar la enfermedad de la abuela que, por aquel entonces, ya tenía nombre y no era otro que Alzheimer.

Ella vivió con nosotros unos años pero cada vez se nos hacía más complicado compatibilizar nuestras vidas con su cuidado. Fue entonces cuando papá decidió que donde mejor iba a estar era en un centro especializado para este tipo de enfermedades mentales.

La ingresamos una primavera, unos días antes del cumpleaños de mi hermana, —lo recuerdo bien porque ella no quiso hacer celebración—. La verdad es que a esa edad no entendimos la decisión tomada por papá respecto al internamiento, pero con los años comprendimos que fue algo duro pero necesario para todos, incluida ella.

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Desde aquella fecha la agenda de papá de forma invariable estaba ocupada por mi abuela los viernes. Ya podía suceder lo que fuera con mi hermana y conmigo que nada alteraba el pasar con su madre esa tarde.

Después de haber pasado el verano de mis veinticuatro haciéndome un recorrido por algunos países de Centroeuropa, volví a casa. Estaba deseosa de acompañar a papá a verla. Con lo que no contaba fue con descubrir que su enfermedad había avanzado demasiado en muy poco tiempo. Quizá el haber interrumpido mis visitas por unos meses hizo que me diera cuenta de ello.

Estaba sentada en un sillón, como siempre. En mis encuentros anteriores ella solía hacer ganchillo. Esta vez se dedicaba a jugar con sus dedos retorciéndolos de forma nerviosa. Imposible olvidar su mirada perdida en el infinito. Al ir a besarla me preguntó si era la novia de mi padre para, a renglón seguido, opinar que le parecía algo joven, pero como daba la sensación de quererle mucho no me lo iba a tener en cuenta.

No tuve valor para contradecirla, ni para decirle la verdad, me limité a seguirle la corriente y cuando salimos del centro lloré porque comprendí que su mente estaba empezando a tener vacíos, sombras, y que ya nada iba a volver a ser como de costumbre.

Después de pegarme un atracón de derramar lágrimas decidí que lo único que podía hacer por ella era tratar de entender el mecanismo tan complejo en el que se estaba convirtiendo su mente.

Por fortuna tenía por amigo a un médico especializado en este tipo de enfermedades y

me explicó que en el cerebro de mi abuela había unas placas amiloideas y unos nudos neurofibrilares que, fruto de la perdida de conexión entre las neuronas y el cerebro, estaban provocando su enfermedad. Lo de cómo se descubrió la enfermedad en 1906 por el doctor Alois Alzheimer al estudiar los cambios en el tejido del cerebro de su mujer, quien había muerto de una extraña enfermedad mental, es historia y no hizo falta más que leer sobre la misma en la biblioteca.

Este amigo, para que yo lo entendiera a pesar de utilizar conceptos médicos desconocidos para mí, intentó que el esclarecimiento fuera lo más sencillo posible, y así fue como descubrí que en el cerebro de mi abuela los nudos neurofibrilares se habían empezado a desarrollar en lo que se llama la corteza entorrinal, y las placas amiloideas hacían lo propio en otras zonas del mismo de difícil determinación. Cuantas más placas y más ovillos se formaban menos neuronas con capacidad de funcionar en condiciones tenía mi abuela.

La “hoja de ruta”, desgraciadamente, de su sistema neuronal consistía en dejar de co-

municarse entre sí hasta morir por falta de funcionamiento.

El proceso se había iniciado en la corteza entorrinal, pero enseguida “había contagiado” al hipocampo, accionando el mecanismo del “destructor de recuerdos”. De ahí a ir extendiéndose por el resto del cerebro y que todo llegara a su final deberían pasar unos 20 años. Este amigo insistió en que debía tener en cuenta que en medicina nunca los plazos son exactos porque hablamos de personas, lo que hace que las generalidades solo sean unas pautas, no normas exactas. También me explicó que dada la edad que mi abuela tenía hacía complicado que la enfermedad llegará a desarrollarse por completo.

Papá y mi hermana estarán a mi lado esta tarde en la inauguración de mi nueva exposición. La misma que he tardado casi quince años en completar, los mismos que el Alzheimer y mi abuela han estado conviviendo entre nosotros. De las paredes de la galería de arte cuelgan solamente retratos de ella en acuarela, carboncillo, óleo e incluso alguna fotografía.

El día que descubrí que no recordaba que yo era su nieta decidí que éste sería el mejor homenaje que podría hacerle a ella, al Alzheimer, a todas las personas que sufren esta enfermedad y a sus cuidadores. La exposición lleva por título “In memoriam”

Galiana es escritora, periodista y editora del blog Galiana y Cía.

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MUJERES de CIENCIA Patricia Rodriguez por

Hasta el siglo pasado las mujeres fueron oficialmente excluidas del mundo cientĂ­fico. Sin embargo, a pesar de su invisibilidad, muchas de ellas consiguieron que la ciencia no fuera terreno exclusivo de los hombres.

Muchas mujeres a lo largo de la Historia se las han ingeniado para superar la marginaciĂłn a la que estaban sometidas y han brillado con luz propia en el avance de la ciencia haciendo que sus contribuciones fueran vitales para el conocimiento.

En Journal of Feelsynapsis las recordamos para que sus logros no queden en el olvido

PATRICIA RODRIGUEZ

LAURA MARÍA CATERINA BASSI Marcando el camino de las mujeres en la ciencia

DESPUÉS DE QUE ELENA LUCRECIA CORNARO PISCOPIA se convirtiera en la primera mujer en recibir un doctorado en 1678, la academia italiana comenzó, aunque muy lentamente, a aceptar a las mujeres. En 1732, otra mujer italiana, Laura María Caterina Bassi (1711-1778), fue la segunda en conseguir este título académico y además ha pasado a la historia por ser la primera mujer en impartir clases en una universidad europea de manera oficial. Durante toda su carrera, Laura Bassi fue una mujer muy influyente en la ciencia italiana del siglo XVIII y fue la primera en ser admitida ampliamente en un mundo dominado por los hombres, el científico.

Laura Bassi por Carlo Vandi

T

ALENTO INNATO.- Nacida en Bolonia el 31 de octubre de 1711, Laura Maria Caterina Bassi pertenecía a una familia adinerada. Su padre, el abogado Guiseppe Bassi, le facilitó una educación privilegiada. Entre los 13 y los 20 años, Laura Bassi estuvo bajo la tutela de Gaetano Tacconi, físico y profesor de la Universidad de Bolonia, formándose en filosofía y metafísica.

Tacconi reconoció su talento innato y decidió promocionarla en los círculos académicos de Bolonia.

El Cardenal Prospero Lambertini (que años más tarde se convertiría en el Papa Benedicto XIV) volvió a la cuidad en el año 1731 como Arzobispo de Bolonia y pronto se percató de la capacidad de Laura. El Cardenal, que también se había formado en ciencias en su juventud, la animó en su trabajo científico y se convirtió en su principal mecenas. En 1732, Lambertini, fascinado por sus habilidades dialécticas, convenció a Laura para que participara en debates públicos y la erigió en el símbolo de la regeneración cultural y científica de la ciudad.

DOCTORADO Y ENSEÑANZA.- A la edad de 20 años, Laura Bassi obtuvo el puesto de profesora en la Universidad de Bolonia, la más antigua de Europa.

Esto supuso un hito ya que fue la primera mujer en impartir clases de manera oficial en una universidad europea. Su doctorado, el segundo obtenido por una mujer en el continente, le fue concedido en una fastuosa ceremonia pública en la cual Laura iba ataviada con una capa de armiño, una corona de plata y joyas engastadas y un anillo, honores que hasta el momento estaban reservados a los hombres. A pesar de esta veneración pública y de su nombramiento para una cátedra de filosofía dos años después, Laura tuvo pocas ocasiones de ejercer su actividad docente en este periodo de su carrera. Se consideraba que era indecoroso que enseñara en una clase llena de hombres, aunque fueran sus alumnos. Sólo se le permitiría ejercer como profesora universitaria bajo mandato del Senado de Bolonia o dar conferencias en eventos solemnes o públicos, donde las mujeres eran invitadas.

Documento correspondiente a la Tesis Doctoral de Laura Bassi sobre el agua como elemento natural

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Ilustraciones de la lectura de su Tesis Doctoral

Portadas de las colecciones de Poemas Rime per la famosa laureazione, Rime per la conclusiones filosofica y Rime in lode della signora Laura Maria Catta

arina Bassi

Placa de la vía Laura Bassi en Bolonia

EL LABORATORIO VERATTI-BASSI.- En 1738, Laura Bassi se casó con el médico y físico Guiseppe Veratti, con el que tuvo 8 hijos. El matrimonio supuso un apoyo para Laura en su carrera científica, ya que le permitió impartir clases de manera regular en su residencia. Con la ayuda de sus poderosos mecenas, Laura fue capaz de persuadir a la universidad para que le otorgara más responsabilidad y un mayor salario y así poder adquirir su propio equipamiento.

Esto le permitió habilitar un laboratorio en su casa en el año 1749, en donde Laura y su marido trabajaban conjuntamente desarrollando experimentos para estudiar la electricidad. El laboratorio de los VerattiBassi se hizo famoso en toda Europa. En él, Laura impartió cursos, oficialmente reconocidos, de física experimental durante 30 años y se acogió a científicos de renombre. Así, este laboratorio se convirtió en uno de los enclaves de reunión de los miembros más innovadores de la comunidad científica de Bolonia y uno de los lugares de investigación científica que recibía más visitantes, tanto italianos como extranjeros.

Medalla de plata acuñada en conmemoración de Laura Bassi

un grupo de élite de 25 estudiantes, conocido popularmente como los Benedettini (nombrados después por el Papa como los Benedictinos). Laura presionó fervientemente para ser nombrada miembro de este grupo, recibiendo reacciones de todo tipo por parte de sus integrantes. Sus esfuerzos fueron recompensados y el Papa finalmente la admitió, siendo la única mujer del grupo. Esto no sólo supuso un suplemento en su salario sino que además incrementó sus oportunidades para colaborar y compartir su trabajo. Desde 1746 hasta dos años antes de su muerte, Laura hacía presentaciones anuales para la academia Benedictina.

Durante la segunda mitad de su vida, Laura Bassi se convirtió en un personaje muy reconocido en la sociedad científica por su habilidad para explicar la física experimental y por sus estudios en áreas como la mecánica, la hidrometría, la elasticidad y otras propiedades de los gases. También continuó contribuyendo con sus debates sobre electricidad.

En 1776, a la edad de 65 años, el Senado de Bolonia le concedió la cátedra de física experimental en el LA FAMA Y EL RECONOCIMIENTO.- Como Instituto de Ciencias junto con su marido como su resultado de esta posición única, el nombre de Laura asistente oficial. Laura Bassi murió dos años más Bassi fue ampliamente conocido en los círculos tarde, el 20 de febrero de 1778, tras toda una vida académicos, estableciendo relaciones con intelectuales académica dedicada a la física, abriendo el camino de toda Europa. Entre los personajes ilustres con los para las mujeres en el mundo científico. que se carteaba se encontraba el filósofo francés Voltaire (al que durante los años 1744 y 1745 ayudó CONTRIBUCIÓN CIENTÍFICA.- Laura Bassi es para convertirse en miembro de la Academia de las recordada en gran parte por ser la primera mujer en Ciencias de Bolonia), Lazzaro Spallanzani, Jean enseñar oficialmente en una universidad en Europa, Antoine Nollet, Felice Fontana, Leopoldo Caldani pero también fue una pionera en las asignaturas que y Alessandro Volta. Esta es la mejor evidencia de la impartió. Su mayor interés se centró en el trabajo de integración de Laura Bassi en los círculos intelectuales los físicos ingleses y en los principios matemáticos de Isaac Newton. Tanto es así que desempeñó un rol de la Europa del siglo XVIII. muy importante en la difusión en Italia de la física En esa misma época, el Papa Benedicto XIV estableció newtoniana y los principios enunciados por Benjamin JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Bassi Cráter de Venus en homenaje a Laura Bassi

EL LEGADO DE LAURA BASSI.La mayoría de la En las 49 tesis documentación filosóficas defendidas relacionada con la en su disertación actividad de Laura para conseguir Bassi se encuentra en el doctorado, se la Biblioteca Comunale encontraban 6 lógicas, dell ‘Archiginnasio y en 16 metafísicas, el Archivio di Stato de 18 físicas y 9 de anima. En algunos puntos de Bolonia. Todos estos documentos se consideran de las mismas ya se atisbaban sus futuros intereses especial interés para la historia de la ciencia, ya que científicos. Concretamente, sus tesis físicas revelaban permiten reconstruir los comienzos de la carrera de una concepción atomista de la materia1 y una gran una mujer científica antes del siglo XIX y aprender influencia de la tradición iatroquímica2 de Paracelso, sobre el contexto social y cultural que lo hizo posible. tan profundamente arraigada en los círculos médicos Laura Bassi fue una mujer muy admirada en su época de Bolonia. y prueba de ello son varias obras poéticas que fueron Laura Bassi escribió varios artículos con marcado escritas en 1732 en recordatorio de sus estudios interés por las teorías ópticas de Newton y de hecho, filosóficos (Rime per la Conclusione filosofica, Rime el mayor aplauso que recibió en su disertación fue in lode della Signora Laura Maria Cattarina Bassi y debido a un punto de controversia con el matemático Rime per la famosa laureazione) y la medalla de plata Gabriello Manfredi sobre el fenómeno de la reflexión que se acuñó con el busto de Laura y los símbolos de de la luz. su estatus de dottoressa.

Franklin sobre los fenómenos eléctricos.

A lo largo de su carrera, Laura Bassi impartió cursos de física Newtoniana, realizó trabajos de investigación en numerosas disciplinas científicas y publicó 28 artículos en total, la mayoría de ellos sobre física e hidráulica. A pesar de que ninguno de sus trabajos supusiera un significativo avance en el conocimiento científico, su carrera fue muy importante por la posición y el respeto que consiguió dentro del mundo académico.

Pero no solo fue homenajeada por sus coetáneos.

También a día de hoy, la sociedad da muestras de la importancia de Laura Bassi en la historia del conocimiento. Un cráter de Venus ha sido bautizado con el nombre Bassi en su honor y su cuidad natal, Bolonia, la recordará siempre gracias a la calle que lleva su nombre y al Instituto Laura Bassi, el centro de enseñanza pública más antiguo de la ciudad.

1

El atomismo es un sistema filosófico según el cual el universo está formado por combinaciones de pequeñas partículas indivisibles llamadas átomos.

2

La iatroquímica fue una tendencia médica de vanguardia entre los siglos XVI y XVII que buscaba encontrar explicaciones químicas a procesos patológicos y fisiológicos del cuerpo humano y proporcionar tratamientos con sustancias químicas.

Paracelso fue su fundador y, aunque ha quedado obsoleta, se la puede considerar la precursora de la farmacología moderna y la bioquímica.

Patricia Rodriguez

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Para qué una filosofía de la Física CÉSAR TOMÉ

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NO DE LOS PUNTOS fuertes de Twitter es que te permite iniciar conversaciones con gente muy diversa que, de otro modo, no sería posible ni si quiera llegar a saber que existen.

Muchas de estas interacciones son muy enriquecedoras a pesar de su brevedad. No hace mucho mantuve un intercambio de tuits con un investigador en un prestigioso centro de física teórica. Hablamos sobre la conveniencia para el investigador de poseer conocimientos de filosofía e historia de la ciencia para desarrollar su trabajo.

Mi interlocutor llegó a afirmar que él nunca había necesitado ni filosofía ni historia para desarrollar su trabajo. Si bien esta posición es muy debatible y, desde mi punto de vista, fácilmente desmontable, mi intención en lo que sigue no es centrarme en este caso, sino exponer brevemente de qué modo física y filosofía interaccionan y qué problemas surgen de esa interacción. No pretendo argumentar, ni siquiera exponer de forma sistemática, tan sólo dar unas pinceladas del maridaje existente entre física teórica y filosofía y que este breve texto sea una invitación a la exploración de nuevas ideas y posibilidades.

Hans Reichenbach. (1891-1953) Profesor de Filosofía de UCLA

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Portada del libro de ensayos de David B. Malament (1947) sobre historia y filosofía de la Ciencia y las Matemáticas

Dos tipos de problemas físico-filosóficos

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uando intentamos tomar como un todo coherente el cuadro que del universo en su conjunto describe la física moderna, esto es, al ir más allá de los resultados concretos y pasar a describir lo que existe, aparecen problemas claramente metafísicos. Aquí se establece un diálogo en dos direcciones. Los filósofos emplean avances recientes en metafísica, como los conceptos sobre identidad de indiscernibles, disposiciones, causalidad o tiempo para contribuir a nuestra comprensión de la física. Por otra parte, los avances de la física hacen que los filósofos revisen sus ideas metafísicas.

Además, los filósofos de la ciencia también tienen algo que decir sobre problemas epistemológicos más generales, como la infradeterminación de la teoría por los datos empíricos o el estatus de los entes inobservables. Este tipo de problemas que, expresados de forma abstracta, parecen irreales, se convierten en la idea central cuando se aplican a teorías físicas concretas (como, por ejemplo, la teoría de cuerdas) o a entes teóricos concretos (por ejemplo., los quarks).

En casos como estos la filosofía ayuda a comprender y situar el problema y, en algunos casos, contribuye de forma significativa a su resolución o, al menos, a su avance.

Una relación histórica

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a relación entre filosofía y física no es nueva. Newton, Leibniz, Descartes, Mach o Poincaré, por nombrar sólo unos pocos físicos clásicos, expresaban sus ideas en términos filosóficos, a la vez que en cuantitativos. Pero la interrelación de la física con la filosofía se hizo aún más estrecha durante el siglo XX con la emergencia de la clase de teorías abstractas que pasaron a dominar la física teórica actual. Tan estrecha y próxima que, posiblemente, ni se distinga por los que trabajan en la primera línea de avance.

Por ejemplo, como paso previo a establecer en su teoría especial de la relatividad que la simultaneidad no es un concepto objetivo independiente del estado de movimiento del observador, Einstein necesitó “despejar el camino” proveyendo una crítica epistemológica a los métodos que los observadores pueden usar para establecer si sucesos separados espacialmente son simultáneos. Y Einstein despejó el camino para su teoría general de la relatividad argumentando (a partir de la forma en que la gravedad afecta a los objetos independientemente de su tamaño o constitución) que el movimiento de un objeto sujeto a la gravedad es indistinguible del que parecería tener, en ausencia de gravedad, desde la perspectiva de un observador acelerado que pasase a su lado (este es el famoso principio de equivalencia de Einstein).

Existen críticas epistemológicas similares en los albores de la mecánica cuántica. De hecho Bohr desesperaba a otros investigadores, más matemáticos en sus enfoques, con lo que éstos veían como una excesiva preocupación con los aspectos filosóficos.

Es innegable, sin embargo, el papel que la crítica epistemológica tuvo en la formación de principios fundamentales como el de indeterminación.

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Libro de ensayos filosóficos de Adolf Grübaum (1923) sobre religión, Física y Psicología

La filosofía física de hoy

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la vista de lo anterior es de lamentar que buena parte de los físicos consideren hoy día que los filósofos tienen poco que contribuir al avance de la física teórica. Esto se debe, probablemente, a que o bien los físicos trabajan en proyectos digamos “mundanos” e idiosincráticos como para ser relevantes (usando terminología de Kuhn diríamos que trabajan en la zona de confort del paradigma existente) o bien piensan que los filósofos carecen de la formación matemática suficiente como para empezar a comprender los problemas de la física órica.

El siglo XX vio el nacimiento de una nueva casta de filósofos con formación en física capaces de mantenerse al día con la parte técnica de la física y ver cómo afecta a cuestiones filosóficas. La mayoría de ellos provienen de países anglosajones o centroeuropeos y la Stanford Encyclopedia of Philosophy (de acceso gratuito en Internet) recoge estupendos ejemplos de su trabajo como atestiguan búsquedas como “quantum mechanics”, “statistical mechanics” o “relativity”, si bien para leerlos y comprenderlos, paradójicamente, sea necesaria cierta formación en física.

Esta nueva casta de filósofos ha tratado los problemas más diversos en profundidad. Unos cuantos ejemplos

bastarán como ilustración: cómo reconciliar la tendencia natural de los sistemas macroscópicos de alcanzar el equilibrio en el tiempo con la invarianza a la marcha atrás en el tiempo subyacente de las leyes físicas; cómo conseguir que adquiera sentido la eliminación de los infinitos predichos por la teoría cuántica de campos mediante la “renormalización”; o si una formulación plausible de la hipótesis de censura cósmica es cierta en relatividad general de tal forma que el determinismo pueda mantenerse a pesar de la existencia de singularidades desnudas. Reichenbach fue probablemente el primer filósofo de esta especie.

Después le siguieron Earman, Fine, Grünbaum, Malament, Redhead, Shimony, Torretti y van Fraassen. Lamentablemente, es muy probable que para el lector físico de profesión esta sea la primera vez que oye mencionar estos nombres.

La física filosófica

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o que si está más asumido, hasta el punto de afirmar algunos extremistas que la filosofía no tiene nada que aportar hoy día al conocimiento del mundo, es la capacidad que la física moderna posee para afectar y moldear tanto a la metafísica como a la epistemología. El lector, si es aficionado o profesional de la ciencia o de su filosofía, probablemente pueda citar algún ejemplo. Es muy posible que estos ejemplos provengan de la mecánica cuántica. A continuación propongo dos tomados de la relatividad que pienso que ilustran un aspecto poco conocido por el gran público de hasta qué punto un simple experimento mental puede convertirse en un problema filosófico mayor.

La relatividad de la simultaneidad en la relatividad especial afecta a las tradicionales posiciones metafísicas acerca de la naturaleza del tiempo, en concreto a la idea de que sólo los sucesos que ocurren en el presente, u ocurridos en el pasado, son

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Portada del libro Scientific Representation de Bas van Fraassen (1941)

reales, mientras que los sucesos del futuro aún no están “fijados” o aún tienen que llegar a ser. En el momento en que dos observadores en movimiento relativo se cruzan, sus diferentes estándares de simultaneidad los forzarán a no estar de acuerdo sobre qué acontecimientos están en el “futuro” y cuáles están en el “pasado”. Por tanto, desde un punto de vista tradicional, no estarán de acuerdo en qué acontecimientos son “reales”, ¡ni siquiera en cuándo ocuparán (momentáneamente) el mismo punto en el espacio! La forma obvia de restablecer el acuerdo es que los observadores digan que sólo aquellos acontecimientos que puedan influir en la coincidencia de los observadores son reales, ya que la relatividad predice que ambos observadores deben coincidir en los acontecimientos que lo son. ¡Pero esto hará ahora que la realidad de los acontecimientos pase a depender de la localización espacial concreta de la coincidencia de los observadores! Esto ha llevado a algunos filósofos, como por ejemplo Hilary Putnam, a argumentar que debe abandonarse cualquier pretensión objetiva de establecer una distinción ontológica entre presente, pasado y futuro.

en un disco plano de radio finito que están usando reglas graduadas metálicas para intentar determinar la geometría de su mundo. Supongamos que existe un gradiente de temperatura en el disco que hace que todas las reglas se expandan o contraigan igualmente, con el gradiente ajustado de tal manera que las reglas se contraen tendiendo a longitud cero al acercarse al borde del disco. Entonces a partir de sus medidas las criaturas bidimensionales tendrán la clara impresión de que viven en un plano de extensión infinita con una geometría lobachevskiana. Por supuesto, si supiesen cómo la temperatura del disco afecta a sus reglas, podrían redescribir la geometría como euclidiana.

Pero como estarán confinados por toda la eternidad al disco, no tienen forma de comprobarlo. Por lo que parece sólo tendrían dos posibilidades: o asumir que sus instrumentos de medida se comportan siempre igual y adoptar una geometría más complicada, o asumir que la geometría es simplemente euclídea y adoptar una historia física más complicada acerca de sus reglas que se contraen o expanden. Una situación análoga históricamente se ha dado con los sistemas ptolemaico y kepleriano a la hora de describir el movimiento de los planetas. Ante una situación así ha habido algunos, como Poincaré y Reichenbach, que han usado el experimento mental del disco para argumentar que la geometría apropiada para describir nuestro universo es sólo una cuestión de conveniencia.

Física teórica y filosofía están condenadas a entenderse.

Una visión global del universo es imposible sin la segunda y esta visión global puede ayudar al avance de la primera. La física teórica sólo aparentemente puede prescindir de la filosofía, de hecho, recurre a ella sin darse cuenta, tan relacionadas están. En un mundo que tiende a la multidisciplinariedad, la física La predicción de la relatividad general de que el filosófica o la filosofía física va adquiriendo razón de espacio no tiene por qué seguir los dictados de la ser. geometría euclidiana lleva, lógicamente, a la cuestión epistemológica de cómo podemos saber qué geometría es aplicable a nuestro universo. Imaginemos un César Tomé López es miembro de la Real Sociedad Matemátimundo de criaturas de dos dimensiones confinadas ca Española y autor del blog “Experientia docet”.

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ALIMENTOS FUNCIONALES EL LADO OSCURO DE LA INDUSTRIA ALIMENTARIA JOSE MANUEL LÓPEZ NICOLÁS

¿

Han intentado alguna vez ir a un supermercado y comprar un producto lácteo sin que esté enriquecido en algún tipo de nutriente extra como pueden ser minerales, vitaminas, ácidos grasos, lactobacilos, fibra, esteroles o similares?

Hagan la prueba pero ya les adelanto que, sin duda, es más complicado de lo que puedan pensar.

Los alimentos funcionales llevan años invadiendo las grandes superficies comerciales experimentando un auge que les ha llevado a alcanzar beneficios anuales de casi 20 billones de dólares en EEUU, 10 billones de dólares en Japón y 15 billones de dólares en Europa, esperándose un crecimiento anual del 28%.

Sin embargo, los últimos acontecimientos acaecidos en el mundo de los alimentos funcionales, basados en el escaso rigor científico de las propiedades saludables que prometen dichos productos, hace necesaria una revisión de cuál es la verdadera realidad de los mismos.

Por esta razón, en este artículo definiremos los alimentos funcionales, citaremos sus propiedades, esclareceremos sus causas de aparición, opinaremos acerca de su necesidad en el contexto de la dieta actual, contaremos la polémica que ha surgido a su alrededor y, por último, hablaremos del futuro que depara a estos productos.

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“El término «alimento funcional»...se refiere a aquellos alimentos procesados que contienen ingredientes que desempeñan una función específica en las funciones fisiológicas del organismo humano, más allá de su contenido nutricional”

componentes en los alimentos procesados con el objeto de complementar alguna deficiencia de la población.

Son muchos los términos que se han acuñado para nombrar a este nuevo tipo de alimentos (alimentos funcionales, alimentos de diseño, nutracéuticos, farmaalimentos, etc.) aunque existen significativas diferencias entre todos ellos.

Por esta razón debemos aclarar cuál es el verdadero Concepto de alimento funcional concepto de alimento funcional, entendiendo como tal “aquel que le confiere al consumidor una determi El término “alimento funcional” fue propuesnada propiedad beneficiosa para la salud, indepento por primera vez en Japón en la década de los 80 con diente de sus propiedades puramente nutritivas”. la publicación de la reglamentación para los “AlimenEn la tabla 1 se pueden observar las propiedatos para uso específico de salud” (“Foods for specified health use” o FOSHU) y que se refiere a aquellos des atribuidas a algunos ingredientes utilizados habialimentos procesados que contienen ingredientes que tualmente en el diseño de alimentos funcionales. desempeñan una función específica en las funciones fisiológicas del organismo humano, más allá de su Causas de aparición de los alimentos funcionales contenido nutricional. En los países occidentales la historia de este tipo de alimentos se remonta a las primeras prácticas de fortificación con vitaminas y mi- Las razones de aparición de los alimentos nerales, así como también al proceso de incluir ciertos funcionales son muchas y muy diversas. Por un lado la influencia de la alimentación sobre las enfermedades más habituales en la sociedad actual (obesidad, diabetes, enfermedades cardiovasculares, etc.) ha incrementado el interés de la sociedad por el binomio alimento/salud.

Otro factor a tener en cuenta es el envejecimiento de la población mundial.

En las últimas décadas la relación entre distintas patologías asociadas a la tercera edad como el cáncer, enfermedades cardiovasculares, hipertensión, osteoporosis o diabetes y la malnutrición ha sido claramente establecida. Debido a esta relación entre la alimentación y el envejecimiento, uno de los países donde el desarrollo de alimentos funcionales ha sido mayor, Japón, se planteó en la década de los 80 como objetivo primordial de su estrategia JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Ingrediente β- caroteno

Oligosacáridos

Licopeno

Fibras dietéticas

Ácidos grasos poliinsaturados

Flavonoides Esteroles vegetales Bacterias probióticas Minerales

Alimentos Propiedades Bebidas, zumos de frutas y verduras mezclados, yogures, Reducen el riesgo de postres, cereales, productos padecer determinados de panadería y productos de tipos de cáncer pastelería Bebidas, productos de Promueven el crecimiento confiterías, helados, yogures, de la flora intestinal productos lácteos frescos, beneficiosa. Reducen los comidas preparadas, pan, niveles de colesterol aperitivos y cereales Reducen el riesgo de Tomate cáncer de próstata Regulan el intestino.

Reducen el riesgo de Bebidas, productos de padecer cáncer de colon. confitería, panadería, Reducen los niveles de aperitivos y cereales colesterol.

Son terapéuticos y preventivos de Productos de panadería y pastelería, bebidas lácticas, enfermedades yogures, alimentos en cardiovasculares, inflamatorias y de ciertos conserva tipos de cáncer Neutralizan los radicales libres. Reducen el riesgo Té, cítricos de padecer determinados tipos de cáncer Reducen los niveles de Maíz, soja, trigo colesterol sanguíneo Yogures, productos lácteos y Mejoran la salud de confitería gastrointestinal Bebidas, yogures, productos Reducen la osteoporosis. lácteos, de confitería, de Combaten la caries. panadería, aperitivos, Previenen la anemia comidas preparadas

Tabla 1.- Potenciales propiedades de algunos ingredientes utilizados habitualmente en el diseño de alimentos funcionales

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sanitaria el intento de paliar los problemas médicos sufridos por los adultos mayores mediante el diseño de alimentos con carácter funcional.

Por último, el avance tecnológico y el conocimiento de nuevas metodologías son indiscutibles en el diseño y elaboración de nuevos alimentos. Hace unos años sería totalmen-

Propiedades de los alimentos funcionales Según el Ministerio de Salud y Bienestar japonés, país pionero en el desarrollo de alimentos funcionales, las propiedades que debe cumplir un alimento para que se le conceda la licencia FOSHU que le confiere el calificativo de funcional a un alimento son las siguientes:

te impensable la existen-

• Debe contribuir a mejorar los hábitos alimenticios y mantener y/o mejorar la salud basándose en conocimientos científicos claramente demostrados.

cia de productos cárnicos enriquecidos con componentes del pescado o de yogures en cuya composición encontráramos la presencia de fibra. Hoy en día, el desarrollo de la

• La forma de consumo debe estar claramente definida y su consumo debe ser habitual.

ciencia y tecnología de los alimentos ha provocado la existencia de estos alimentos en las superficies comerciales. Entre algunos de los avances científicos utilizados para diseñar alimentos funcionales podemos destacar la utilización de agentes tensoactivos o ciclodextrinas para mejorar la hidrosolubilidad de compuestos liposolubles; el uso de caseinofosfopéptidos para transportar ciertos minerales debido a la formación de complejos

“ Si hay un sector que ha tenido «barra libre» para publicitar auténticos disparates sobre las bondades de sus productos aprovechándose de la inexistencia de una legislación internacional que regule todos los aspectos que rodean a sus productos es la industria alimentaria ”

solubles que facilitan la absorción o la obtención de péptidos con actividad hipertensiva a partir de fuentes proteicas como la caseína bovina, gelatina, bonito, sardina, atún, zeína de maíz, glutelina y prolamina del arroz por ser ricas en el aminoácido prolina.Podríamos citar una razón más, quizás la primordial, el marketing alimenticio... pero de ello hablaremos más adelante.

• El alimento en cuestión debe ser considerado seguro.

• Los métodos analíticos para analizar cuantitativa o cualitativamente los componentes de alimento deben estar bien definidos.

• La composición nutricional del alimento no debe ser significativamente menor a otros alimentos similares.

• El producto en cuestión debe presentarse en forma de alimento.

• El efecto beneficioso sobre la salud lo debe ejercer el producto final y no los componentes individualmente.

Para algunos autores, además de estas características necesarias para obtener la licencia FOSHU, un alimento funcional también debe presentar las siJoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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guientes condiciones: • La biodisponibilidad, metabolismo, excreción y método de acción del componente que da el carácter funcional a un alimento debe haber sido estudiado en colectivos humanos.

• Debe ser efectivo en la población o grupo específico de la misma como ancianos, celiacos, diabéticos, etc.

• Las cantidades del alimento funcional que ejercen efectos beneficiosos deben estar contenidas dentro de un patrón de alimentación habitual.

Métodos de diseño de alimentos funcionales

Existen diferentes métodos para diseñar alimentos funcionales. Las principales operaciones llevadas a cabo para la producción de este nuevo tipo de productos alimenticios consisten en eliminar, añadir, incrementar o sustituir un determinado componente.

edad. Ejemplos de alimentos enriquecidos son: • Productos lácteos enriquecidos en calcio.

• Zumos enriquecidos en vitamina C. • Panes, cereales o galletas integrales enriquecidas con fibra.

• Huevos enriquecidos en vitamina E. Adición de un nuevo componente El alimento se suplementa con alguna sustancia que previamente no poseía y que posea efectos beneficiosos sobre la salud obteniendo así alimentos fortificados. También se puede incluir en este grupo alimentos suplementados con componentes que no se suelen encontrar en la mayoría de los alimentos como es el caso de antioxidantes no vitamínicos. Ejemplos de alimentos fortificados son: • Huevos y galletas fortificadas en ácidos grasos omega 3.

• Productos lácteos fortificados en ácidos grasos omega 3 y/o en vitaminas D, E o K.

Eliminación de un componente Se obtiene el alimento funcional mediante la supresión de un componente que cause un efecto perjudicial al consumidor en general o a un determinado grupo de consumidores. Alimentos funcionales de este tipo son: • Alimentos a los que se les ha eliminado la proteína del gluten del trigo.

• Productos lácteos desnatados.

Incremento de la concentración de un componente

“...la influencia de la alimentación sobre las enfermedades más habituales en la sociedad actual (obesidad, diabetes, enfermedades cardiovasculares, etc.) ha incrementado el interés de la sociedad por el binomio alimento/salud”

Los alimentos enriquecidos, un tipo de alimentos funcionales, se obtienen mediante el aumento de la concentración de un componente que previamente ya poseía. De esta forma, se pretende alcanzar concentraciones que supongan un beneficio para la salud en la población general o en sectores específicos como la infancia, la adolescencia o la tercera JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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• Leches fortificadas con fibra o jalea real.

Sustitución de un componente Se pretende sustituir un componente con efectos perjudiciales o nocivos sobre la salud de la población en general, o de un determinado colectivo, por otro que posea efectos neutros o positivos. Así, por ejemplo, podemos encontrar en el mercado: • Productos alimenticios en los que se sustituye la sacarosa por fructosa o edulcorantes artificiales.

• Leches y helados en los que se han sustituido grasas saturadas por hidratos de carbono no solubles. ¿Son necesarios los alimentos funcionales?

“A lo largo de la historia el hombre se ha alimentado sin la presencia de los alimentos funcionales en su dieta, por lo que podemos afirmar que no son imprescindibles ya que una alimentación variada y equilibrada no los necesitaría”

A lo largo de la historia el hombre se ha alimentado sin la presencia de los alimentos funcionales en su dieta, por lo que podemos afirmar que no son imprescindibles ya que una alimentación variada y equilibrada no los necesitaría. Por este motivo la opinión de los puristas de la nutrición es tajante y en el fondo no les falta la razón: “tenemos los suficientes alimentos para que no hagan falta los alimentos funcionales”. Pero aquí es donde, contrariamente, a las corrientes de actuales, mi opinión difiere de los Una vez analizados todos estos datos, la prenutricionistas. gunta que nos hacíamos anteriormente acerca de si eran necesarios o no los alimentos funcionales, paso La Encuesta Nacional de Ingesta Dietética en ahora a expresarla de otra forma: Si a pesar de tener España muestra, de forma contundente, las carencias en nuestro país todas las herramientas necesarias para en el consumo de determinados nutrientes por parte llevar a cabo una alimentación sana y equilibrada, no de los españoles. Según la Agencia Española de Seconsumimos determinados compuestos esenciales guridad Alimentaria y Nutrición los resultados más para nuestro desarrollo…¿Es perjudicial consumir alarmantes van referidos, entre otros factores, al poco alimentos funcionales que suplan estas carencias consumo de verdura, legumbres y pescado, existiendo siempre y cuando su efectividad esté demostrada?… una gran carencia y desequilibrio en la ingesta de deMi respuesta es clara: NO. terminados macro y micronutrientes. La consecuencia de todo esto es que las tasas de obesidad adulta en Estoy totalmente de acuerdo con los puristas España son superiores a la media europea y las tasas de la nutrición en que podemos comer equilibradainfantiles están entre las más elevadas.

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mente sin recurrir a los alimentos funcionales pero la realidad es que no lo hacemos. Seamos sinceros… ¿Qué porcentaje de la población española ingiere 4 raciones de pescado o de legumbres a las semana? ¿Cuántos consumimos 5 piezas de fruta al día? ¿Y de hortalizas y verduras? No seamos “más papistas que el Papa” y obliguémonos a ingerir, vengan de donde vengan, los nutrientes necesarios.

Entonces, ¿problema resuelto? ¿Los alimentos funcionales que se comercializan hoy en día son la solución a la mala nutrición existente en nuestro país?

Ni mucho menos. Los productos funcionales que se comercializan en España no solamente no cumplen ese objetivo sino que, salvo muy contadas excepciones, podemos asegurar que componen uno de los fraudes más escandalosos que han salpicado a la industria alimentaria. Veamos.

Los alimentos funcionales: el gran timo de la industria alimentaria del siglo XXI

Si hay un sector que ha tenido “barra libre” para publicitar auténticos disparates sobre las bonda-

des de sus productos aprovechándose de la inexistencia de una legislación internacional que regule todos los aspectos que rodean a sus productos es la industria alimentaria. Mensajes publicitarios como “Activa tus defensas”, “Favorece el desarrollo del sistema inmune” “Previene el cáncer” o “Baja la tensión arterial” han llamado la atención del consumidor hasta el punto de convertir a los alimentos funcionales en el producto estrella de la industria alimentaria.

Sin embargo, la aprobación por el Parlamento Europeo del Reglamento 1924/2006 relativo a las declaraciones nutricionales y de propiedades saludables en los alimentos ha permitido a la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) poner punto final a este desmadre.

Tras tres años de duro trabajo, y después de que se presentaran casi 50.000 solicitudes por parte de la industria alimentaria para publicitar ciertos eslóganes, la EFSA ha aprobado menos de un 1% de las mismas.

El resto de las alegaciones saludables propuestas han sido rechazadas por diferentes motivos por lo que las empresas implicadas se han visto obligadas a retirar la publicidad de determinados alimentos funcionales…al menos hasta que sean capaces de aportar informes que demuestren la veracidad de sus afirmaciones.

“Estoy totalmente de acuerdo con los puristas de la nutrición en que podemos comer equilibradamente sin recurrir a los alimentos funcionales pero la realidad es que no lo hacemos.

Seamos sinceros…”

Los grandes perjudicados: los alimentos probióticos y sus lactobacilos, ingredientes que la máxima autoridad europea en alimentación ha denostado por no haber probado su eficacia en humanos. Pero no solo los lactobacilos han sido señalados por la EFSA. Isoflavonas, ácidos grasos omega 3, suplementos alimenticios...todos han caído bajo las garras del citado reglamento que ha prohibido emplear mensajes publicitarios sobre la regulación del colesterol, la mineralización de los huesos, los sistemas inmune o digestivo, la absorción de calcio, la función cognitiva, el rendimiento deportivo, la reducción de la obesidad, etc.

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Pero la poderosa industria alimentaria no se ha quedado de brazos cruzados y ha encontrado un resquicio en el Reglamento 1924/2006 que le ha permitido volver a publicitar los eslóganes que había tenido que retirar de sus productos. Grandes empresas como Danone, Kaiku, Mercadona, etc. se han aprovechado de un vacío legal para, introduciendo mínimas modificaciones en la composición de sus alimentos funcionales basadas en la adición de pequeñas cantidades de vitaminas, minerales u otros ingredientes, poder volver a prometer absolutamente de todo en sus productos... eso sí, sin bajar los precios de los mismos.

“¿Es perjudicial consumir alimentos funcionales que suplan estas carencias siempre y cuando su efectividad esté demostrada?…Mi respuesta es clara: NO”

Famosísimos productos como el Actimel o el VitaTEN ya pueden afirmar legalmente tener capacidad para ayudar a las defensas del organismo o regular la tensión arterial pero no debido al famoso Lactobacillus casei o a los péptidos bioactivos, sino gracias a la adición de micronutrientes que forman parte del patrón habitual de la dieta como la vitamina B6 o el potasio y... que podemos encontrar en concentraciones muy superiores en casi cualquier alimento tradicional a precios irrisorios comparados con los de los alimentos funcionales a los que se le han añadido.

Sí, lo digo claro y fuerte. Salvo muy contadas excepciones los alimentos funcionales que podemos encontrar hoy en día en las superficies comerciales, a pesar de cumplir la legislación vigente, suponen un verdadero engaño para el consumidor que no tiene por qué conocer estas triquiñuelas empresariales.

Tendencias en la investigación de alimentos funcionales

Como hemos podido observar hace falta un giro absoluto en la investigación y desarrollo del sector de los alimentos funcionales. Por ello en este artículo vamos a finalizar proponiendo cuáles serían las etapas necesarias para la caracterización y comercialización de nuevos alimentos funcionales que no solamente respeten la legislación vigente sino que, además, cumplan la función de fomentar la salud del consumidor y prevenir enfermedades.

Eso sí, no me gustaría dejar pasar la ocasión para reclamar que la evaluación de los alimentos funcionales por parte de la EFSA debe hacerse de forma individual, producto por producto, y no basándose en generalidades que dan lugar a casos como los ocurridos con el Actimel o con el VitaTEN. Identificación de alimentos funcionales Aunque no siempre es fácil determinar en una dieta los alimentos que puedan tener un carácter funJoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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“...los últimos acontecimientos acaecidos en el mundo de los alimentos funcionales, basados en el escaso rigor científico de las propiedades saludables que prometen dichos productos, hace necesaria una revisión de cuál es la verdadera realidad de los mismos” cional debido a que son numerosos los factores que

Además, también influye la madurez del cultivo, los

inciden sobre la salud, es necesario investigar sobre

métodos de procesado y las técnicas culinarias. Por

cuáles son los verdaderos alimentos que ejercen efec-

ello es importante realizar análisis a intervalos regu-

tos beneficiosos sobre la misma. Así, los estudios

lares para determinar las posibles variaciones de los

epidemiológicos donde se comparan poblaciones con

componentes con carácter funcional.

hábitos alimenticios diferenciados pueden ayudar a determinar posibles alimentos o patrones alimenticios con efectos saludables.

Determinación de componentes con carácter funcional

Determinación de la eficacia de un alimento funcional sobre la salud humana Para determinar si realmente un determinado alimento funcional ejerce un efecto beneficioso sobre la salud se debe realizar una investigación

Una vez identificado el alimento que ejerce un

empírica. Este estudio debe realizarse a tres niveles:

factor positivo sobre la salud, es necesario determinar cuáles son los componentes de ese alimento que le dan el carácter saludable para poder declarar en el etiquetado el efecto del producto funcional. Este es el caso de los ácidos grasos omega 3 en el pescado, los compuestos azufrados en las crucíferas, fibra en los

• Experimentación in vitro.

• Experimentación animal.

• Estudios con personas.

cereales, etc.

Estudio de posibles variaciones en la concentración de los componentes funcionales En un alimento funcional las concentraciones de los componentes con propiedades beneficiosas dependen de factores tales como la época de recolec-

Sólo a través de ellos se puede afirmar si realmente un alimento funcional o diseñado como tal posee efectos beneficiosos sobre la salud humana. En los estudios con humanos hay que tener en cuenta los siguientes factores:

ción, las condiciones del suelo, la variedad de la plan-



ta de donde se ha obtenido el principio activo, etc.

tudio.

El número de sujetos que intervienen en el esJoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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

La duración del estudio.



El grado de control de la dieta.



El nivel de detalle de los métodos analíticos.

Estudio de la posible toxicidad del alimento funcional

A continuación se analizan las diferentes formas en las que un compuesto tóxico, o un exceso de un determinado componente presente en un alimento, pueden ejercer un efecto negativo sobre la salud y que por tanto deben ser analizadas sanitariamente:

• Destrucción o reducción de la biodisponibiliAunque la probabilidad es mínima, los alidad de nutrientes mentos funcionales si no se elaboran correctamente pueden contener sustancias toxicas relacionadas con Algunos de los componentes que ejercen este efecto el componente que le da el carácter funcional por lo son: que antes de salir al mercado debe ser evaluada la po- Glucosinolatos. Se trata de glucógenos cianógenos sible toxicidad del producto. o tioglucósidos. A partir de los glucosinolatos se geNormalmente, en los alimentos tradicionales neran, mediante acción enzimática, isotiocianatos las concentraciones de estas sustancias tóxicas son que se metabolizan a tiocianatos que poseen efecto muy pequeñas y el consumo de los alimentos que los bociógeno ya que compite con el yodo. Por otro lado, contienen suele alternarse con otros que no contienen la oxazilidina-2-tiona interfiere en la síntesis de tilas mismas sustancias tóxicas. Sin embargo, puede roxina. Asimismo, además de los isotiocianatos, tiodarse el caso de que para conseguir un efecto bene- cianatos y tioxazolidona, los antocianos poseen efecficioso sobre la salud se incremente el consumo de to antitiroideo. Se encuentran en crucíferas, mostaza, ciertos alimentos funcionales que puedan originar un espinacas, etc. efecto tóxico sobre el consumidor en el caso de que se sobrepasen las cantidades tolerables de ciertas sus- - Avidina. Se encuentra en la clara del huevo y disminuye la biodisponibilidad de la biotina. El complejo tancias. que se forma entre la biotina y la avidina resiste un Por otra parte, es posible que si se superan amplio espectro de valores de pH y el calor moderalas cantidades consideradas dentro del límite de se- do. guridad de los compuestos usados en la extracción o formulación del producto, y que no han podido ser - Tiaminasas. Destruyen la tiamina y provoca parálieliminadas por completo también pueda originarse sis, perturbaciones neurológicas, etc. Se encuentra en vísceras y pescados y se destruye con el tratamiento cierta toxicidad. térmico.

“Son muchos los términos que se han acuñado para nombrar a este nuevo tipo de alimentos (alimentos funcionales, alimentos de diseño, nutracéuticos, farmaalimentos, etc.) aunque existen significativas diferencias entre todos ellos” JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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- Ácido ascórbico oxidasa. Degrada la vitamina C y se encuentra en crucíferas, pepinos, calabazas, melones, zanahorias, etc. Esta enzima es termolábil por lo que se elimina fácilmente mediante tratamientos térmicos.

- Niacinógeno. Sustancia que impide la utilización de la vitamina B3 mediante el “secuestro” de la misma.

En ocasiones un consumo elevado de un determinado nutriente disminuye la biodisponibilidad de otro. Por ejemplo: vitamina C y ácido fólico; fósforo, en medio alcalino, y calcio; hierro y zinc; hierro y magnesio; hierro y vitamina E; hierro o cobre y los grupos tioles.

•

Liberación de sustancias tóxicas

Sólo se libera el ácido nicotínico creando un medio alcalino. El niacinógeno se encuentra en cereales como es el caso del maíz.

Ejemplos de sustancias que producen sustancias tóxicas son los glicósidos cianógenos que liberan ácido cianhídrico mediante acción enzimática. Se - Oxalatos. Fijan minerales como el hierro, calcio, encuentran en las semillas amargas de la almendra, magnesio o zinc. Se encuentran en espinacas, acelgas, semillas de albaricoque, judías de lima, hojas de la tapioca, etc. Poseen, como ya se ha visto anteriormente, patatas, remolacha, chocolate, etc. un efecto antitiroideo.

- Fitatos. Los podemos • Interferencia encontrar en la cubiercon la digestión ta externa de cereales, “Los alimentos funcionales, tal y Algunas de en algunas legumbres como los conocemos hoy en día, las sustancias que diy hortalizas y tienen la se han convertido en uno de los ficultan la digestión capacidad de disminuir grandes fraudes de la industria son: la biodisponibilidad de ciertos minerales como el hierro, zinc o calcio.

- Fibra. Disminuye la biodisponibilidad de ciertos minerales como los cationes divalentes.

- Taninos. Los taninos se encuentran en el té verde, cacao, café, etc. y forman complejos con minerales como el hierro, disminuyendo así su absorción.

- Hemaglutininas. Disminuyen la utilización de nitrógeno y vitamina B12. Se encuentran en la

soja, cacahuete, determinadas variedades de judías, etc.

alimentaria. Durante muchos años la ausencia de legislación al respecto permitió al sector alimentario publicitar falsas propiedades sin ningún criterio científico

- Inhibidores de las proteasas. Se encuentran en cacahuetes, patatas, calostro, leche, huevos o soja.

Con el procesado y tratamientos térmicos suele disminuirse la concentración.

Aunque no se conoce el mecanismo de acción, en la soja estos factores antitrípsicos poseen un afecto anticancerígeno.

Anticarbohidratasas. Algunas legumbres, el trigo o algunas frutas como los plátanos verdes o

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mangos poseen sustancias que dificultan la acción de las amilasas digestivas. Los tratamientos culinarios como el calor disminuyen la concentración de estas sustancias.

•

Inhibición de sistemas enzimáticos

Un claro ejemplo de sustancias que pueden dar lugar a la inhibición de sistemas enzimáticos es el caso de los glicoalcaloides que son inhibidores de la colinesterasa. Estas sustancias se encuentran en plantas como las patatas, tomates, berenjenas y pimientos y pueden llegar a provocar trastornos neurológicos y destrucción de las membranas celulares del tracto legislar, de forma contundente y evaluando producto gastrointestinal. por producto, todos los aspectos que debe cumplir un • Aparición de patologías alimento funcional antes de salir al mercado.

Existen una serie de componentes de alimenPara ello es necesario que se profundice, tal y tos que, a elevadas concentraciones, pueden favorecer como hemos comentado en este artículo, en la verdala aparición de diferentes patologías como es el caso dera eficacia de estos productos sobre la salud humade las aminas biógenas, la tiamina o la glizirrizina. na basándose en criterios científicos suficientemente contrastados.

Conclusión

Los alimentos funcionales, tal y como los conocemos hoy en día, se han convertido en uno de los grandes fraudes de la industria alimentaria. Durante muchos años la ausencia de legislación al respecto permitió al sector alimentario publicitar falsas propiedades sin ningún criterio científico. La posterior aparición del Reglamento 1924/2006 relativo a las declaraciones nutricionales y de propiedades saludables en los alimentos que parecía poner fin a este desmadre abrió una puerta a la esperanza para que el rigor se impusiese al marketing pseudocientífico. Sin embargo, las grandes multinacionales han encontrado un resquicio en ese reglamento que les ha permitido volver a confundir a la población amparándose en un marco legal que ya se ha quedado obsoleto, por lo que la única solución para que el consumidor no desconfíe de estos productos es que la EFSA vuelva a

Mientras esto no ocurra la mentira, el engaño y el fraude le seguirán ganando la partida al rigor científico en un campo tan importante como la alimentación humana... de la EFSA y de la ética de la industria alimentaria depende el futuro de los alimentos funcionales. Ya veremos lo que ocurre.

Jose Manuel López Nicolás; flamante ganador del premio Tesla ¡Enhorabuena!

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Base molecular del Cáncer Alfonso Paño Lalana Principios Básicos

L E

a literatura médica sobre la base molecular del cáncer continúa proliferando a un ritmo tan rápido que es fácil perderse en la selva creciente de la información. n la base de la carcinogenia subyace un daño genético no letal. Esta mutación puede adquirirse por la acción de agentes ambientales como sustancias químicas, radiación o virus, o puede heredarse en la línea germinal. No todas las mutaciones están inducidas ambientalmente. Algunas pueden ser espontáneas y estocásticas o dependientes de la estadística, entrando en el grupo de la mala suerte. n tumor se forma por la expansión clonal de una única célula precursora que ha sufrido daño genético. as principales dianas del daño genético son cuatro clases de genes : 1) Protooncogenes.2) Promotores del crecimiento 3) los genes que regulan la muerte celular programada (apoptosis) 4) los genes implicados en la reparación del ADN. a carcinogenia es un proceso que se produce en múltiples pasos.

U L L

Alteraciones esenciales para la transformación maligna En las dos últimas décadas se han descubierto cientos de genes asociados al cáncer. Algunos como p53 están mutados en muchos cánceres diferentes, otros como el ABL1, están afectados en uno o unos pocos. Podemos considerar los genes relacionados con el cáncer en el contexto de siete cambios fundamentales de la fisiología celular que juntos determinan el fenotipo maligno.

más frecuentemente implicado en tumores humanos.

MYC puede actuar concertadamente para reprogramar las células somáticas hacia células madre pluripotenciales y también puede intensificar la autorrenovación, bloquear la diferenciación o ambas.

1. Autosuficiencia en las señales de crecimiento:

b ) Proteínas transductoras de la señal. El ejemplo mejor estudiado de una oncoproteína transductora de señal es la familia RAS de proteínas que se unen a la guanosina trifosfato (GTP) .

a) Oncogenes. Las mutaciones convierten a los protooncogenes en oncogenes celulares activos, que están implicados en el desarrollo tumoral, porque las oncoproteínas que codifican dotan a la célula de autosuficiencia en el crecimiento. El oncogen RAS se descubrió inicialmente en retrovirus transformantes.

La mutación puntual de los genes de la familia RAS es la anomalía aislada más frecuente de los protooncogenes en tumores humanos. El oncogen MYC es el

c) Alteraciones de las tirosina cinasas sin receptor. El tratamiento de la Leucemia Mieloide Crónica (LMC) se ha revolucionado con el desarrollo del mesilato de imatimib, un fármaco “de diseño” con baja toxicidad y elevada eficacia terapéutica que inhibe la cinasa BCR-ABL. Este es un ejemplo de diseño racional de fármacos que surge del entendimiento de la base molecular del cáncer.

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Gen p53

d) Ciclinas y cinasas dependientes de ciclina (CDK).

Las mutaciones que alteran la regulación de la actividad de las ciclinas y las CDK favorecen la proliferación celular.

2. Insensibilidad a la inhibición del crecimiento y evasión de la senescencia:

Genes supresores tumorales. El fracaso de la inhibición del crecimiento es una de las alteraciones fundamentales del proceso de la carcinogenia. Mientras los oncogenes dirigen la proliferación de las células, los genes supresores tumorales aplican frenos a la proliferación celular. RB fue el primer y prototípico gen supresor tumoral que se descubrió estudiando una enfermedad rara, el retinoblastoma. Aproximadamente el 60 % de los retinoblastomas son esporádicos y el resto son familiares, transmitiéndose la predisposición a desarrollar el tumor como un rasgo autosómico dominante. Los pacientes con retinoblastoma familiar también tienen un riesgo muy aumentado de desarrollar osteosarcoma y otros sarcomas de partes blandas.

Para explicar la aparición hereditaria y esporádica de un tumor aparentemente idéntico, Knudson propuso su hipótesis de la oncogenia “en dos golpes”. Se requieren dos mutaciones (golpes) que afectan ambos alelos de RB para producir un retinoblastoma. En los casos familiares, los niños heredan una copia defectiva del gen RB (un golpe); la otra copia es normal. El retinoblastoma se produce cuando el alelo RB normal está mutado como consecuencia de una mutación somática espontánea (segundo golpe). En los casos esporádicos de retinoblastoma, ambos alelos RB normales deben sufrir mutación en el mismo retinolasto (dos

golpes). Un niño portador de un alelo RB mutante hereditario en todas las células es perfectamente normal (excepto por el aumento de riesgo de desarrollar cáncer). Puesto que este niño es heterocigoto (los alelos del mismo locus en los cromosomas homólogos son diferentes) en el locus RB implica que la heterocigosidad para el gen RB no afecta al comportamiento celular. El cáncer se desarrolla cuando la célula se convierte en homocigótica para el alelo mutante. El gen RB se establece como prototipo de varios genes que actúan de forma similar. Por ejemplo uno o más genes en el brazo corto del cromosoma 11 tienen una función en la formación del tumor de Wilms, el hepatoblastoma y el rabdomiosarcoma. p.53 guardián del genoma. El hecho de que las mutaciones del p53 sean frecuentes en diversos tumores humanos sugiere que la proteína p53 funciona como un guardián crítico contra la formación del cáncer. p53 frustra la transformación neoplásica mediante tres mecanismos entrelazados a) activación de la detención transitoria del ciclo celular (quiescencia) b ) inducción de la detención permanente del ciclo celular (senescencia) y c ) desencadenamiento de la muerte celular programada (apoptosis).

Vía de la APC/beta catenina. Los genes de la poliposis adenomatosa del colon (APC) representan una clase de genes supresores tumorales cuya función principal es la regulación negativa de señales que promueven el crecimiento. Patched (PTCH). Las mutaciones PTCH están presentes en un 20-50% de los carcinomas esporádicos de células basales. Aproximadamente la mitad de dichas mutaciones son del tipo causado por radiaciones ultravioleta (UV).

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Telomerasa y Cáncer

3. Evasión de la apoptosis:

La acumulación de células neoplásicas puede derivar no sólo de la activación de oncogenes promotores del crecimiento o de la inactivación de genes supresores tumorales inhibidores del crecimiento sino también de mutaciones de los genes que regulan la apoptosis. Los tumores pueden ser resistentes a la muerte celular programada como consecuencia de la inactivación del p53 o de la activación de genes antiapoptóticos. Por ello la apoptosis representa una barrera que debe superarse para que aparezca el cáncer. El p53 es un importante gen proapoptótico que induce la apoptosis en las células que son incapaces de reparar cesario para la malignidad. La angiogenia se requiere el daño del ADN. no sólo para el crecimiento tumoral continuado, sino también para su acceso a la vascularización y por tan4. Potencial replicativo ilimitado: to, para las metástasis.

Telomerasa. La mayor parte de células normales humanas tiene capacidad para 60 o 70 duplicaciones. Después de esto las células pierden su capacidad replicativa y se hacen senescentes. Este fenómeno se ha atribuido a un acortamiento progresivo de los telómeros en los extremos de los cromosomas. Los telómeros cortos parecen ser reconocidos por la maquinaria de reparación del ADN como roturas del ADN de doble cadena, y esto conduce a la detención del ciclo celular mediada por p53 y RB. Para que los tumores crezcan indefinidamente, como lo hacen con frecuencia,, la pérdida de limitaciones del crecimiento no es suficiente. Las células tumorales también deben desarrollar formas de evitar tanto la senescencia celular como la catástrofe mitótica. Si durante la crisis una célula consigue reactivar la telomerasa, los ciclos puente-fusión-rotura cesan y la célula logra evitar la muerte. Sin embargo, durante el periodo de inestabilidad genómica que precede a la activación de la telomerasa, podrían acumularse numerosas mutaciones, ayudando a que la célula progrese hacia la malignidad. La telomerasa , activa en las células madre normales, normalmente está ausente o se expresa a niveles muy bajos en la mayoría de las células somáticas.

En cambio, la conservación del telómero se observa en virtualmente todos los tipos de cánceres.

6. Invasión y metástasis:

La invasión y las metástasis son los marcadores biológicos de los tumores malignos. Son la principal causa de morbilidad y mortalidad relacionada con cáncer. Los estudios en ratones y en humanos revelan, que aunque se liberen millones de células a la circulación cada día desde un tumor primario, sólo se producen unas pocas metástasis. ¿Por qué es tan ineficaz el proceso metastático? Para que las células tumorales se liberen de una masa primaria, entren en los vasos sanguíneos o linfáticos y produzcan un crecimiento secundario en una localización distante deben atravesar una serie de pasos que son lo que se ha dado en llamar cascada metastásica.

7. Defectos en la reparación del ADN :

Los tumores pueden no conseguir reparar el daño en el ADN causado por carcinógenos o sufrido durante la proliferación celular no regulada, conduciendo a inestabilidad genómica y mutaciones en los protooncogenes y los genes supresores tumorales.

a) Inestabilidad genómica: facilitador de la malignidad. Aunque los seres humanos nadan literalmente 5. Angiogenia: en agentes ambientales que son mutagénicos (sus Los tumores sólidos no pueden crecer más de tancias químicas, radiación, luz solar, algunos virus) 1 a 2 mms. de diámetro a menos que estén vascula- los cánceres son resultados relativamente raros de rizados. Las células cancerosas pueden estimular la estos encuentros. Esto deriva de la capacidad de las neoangiogenia, durante la cual brotan nuevos vasos células normales de reparar el ADN (Evasión de la desde capilares existentes previamente o, en algunos apoptosis) y otros mecanismos, como la senescencia casos, la vasculogenia, en la que se reclutan células inducida por oncogenes y la vigilancia inmunitaria. endoteliales de la médula ósea. Los vasos están agu- Los individuos nacidos con defectos hereditarios de jereados y dilatados y tienen un patrón de conexión las proteínas de reparación del ADN tienen un riesgo caótico. La angiogenia es un correlato biológico ne- muy aumentado de desarrollar cáncer.

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Cascada metastásica. Fuente

Ahora que se ha redescubierto el efecto Warburg están surgiendo otras conexiones fascinantes entre metabolismo y neoplasia.

Base molecular de la carcinogenia en múltiples pasos

La noción de que los tumores malignos surgen de una secuencia prolongada de fenómenos se apoya en estudios epidemiológicos, experimentales y moleculares.

El análisis de la secuencia amplia del genoma recientemente finalizado en los cánceres de mama y colon ha revelado que los tumores individuales acumulan una media de 90 genes mutantes. Incluidos entre los genes mutados están algunos oncogenes y genes supresores tumorales conocidos, y otros que no se sabía previamente que estaban asociados a tumores.

Ningún oncogen aislado puede transformar completamente las células no inmortalizadas in vitro, sino que las células generalmente pueden transformarse por combinaciones de oncogenes. Cada oncogén está especializado para inducir parte del fenotipo para la transformación completa.

b) Alteraciones metabólicas: El efecto Warburg. Incluso en presencia de oxigeno abundante, las células cancerosas desplazan el metabolismo de la glucosa desde la mitocondria, ávida de oxigeno pero eficaz para la glucólisis. Este fenómeno llamado efecto Warburg y también llamado como glucólisis aerobia ha sido reconocido durante muchos años pero ha sido abandonado hasta hace muy poco. Otto Warburg recibió el premio Nobel por el descubrimiento del efecto que lleva su nombre en 1.931. Esta alteración es tan frecuente en los tumores que algunos la llamarían el octavo marcador del cáncer. De hecho, clínicamente, el hambre de glucosa de los tumores se usa para visualizar los tumores mediante la tomografía de emisión de protones (PET).

El oncogén RAS induce a las células para que secreten factores de crecimiento y les permite crecer sin el anclaje a un sustrato normal, mientras que el oncogén MYC hace las células más sensibles a los factores de crecimiento e inmortaliza las células. Estos dos genes actuando en conjunción pueden causar transformación neoplásica de fibroblastos de ratón en cultivo.

Aunque para la carcinogenia se requieren mutaciones múltiples, incluyendo la ganancia de oncogenes y la pérdida de supresores tumorales, la secuencia de las mutaciones puede ser diferente en cada órgano y tipo de tumor.

Alfonso Paño Lalana

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CURiOSiTY

LA BUSQUEDA DEL PASADO DE MARTE Nahum mendez chazarra

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Descenso del Curiosity en paracaídas A medio camino entre un paisaje volcánico y el desierto del Gobi y a los pies de una montaña de 5500 metros de altura rodeada de un campo de oscuras dunas, el Curiosity aterrizó con éxito el pasado 6 de Agosto a las 07:17:57 en el interior del cráter Gale para realizar una misión de al menos un año marciano (unos 687 días) en la que espera resolver algunos interrogantes sobre el pasado, presente y la evolución de Marte. fotografiado por la cámara HiRISE que viajó a bordo de la Mars Reconnaissance Orbiter el pasado 6 de Agosto. NASA/JPL/Universidad de Arizona.

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¿Quién es Curiosity?

Curiosity es quizás el “robot” espacial más complejo y avanzado fabricado hasta la fecha. Con un peso de 900 kilos y una altura de 2,2 metros, supera con creces las dimensiones de las anteriores misiones, lo que obligó a diseñar un nuevo y espectacular sistema de entrada, descenso y aterrizaje hacia la superficie de Marte para asegurar una llegada sin contratiempos, unos momentos que pasaron a la historia como los “7 minutos de terror”.

Pero no es una cuestión de dimensiones lo que hace especial al Curiosity. Nada de eso. Si es grande es porque es un verdadero laboratorio andante. De hecho tiene tantos instrumentos que no sé bien como contarlos: Tiene 17 cámaras (de las cuales 12 son para navegación), cuatro espectrómetros, dos detectores de radiación y una estación meteorológica. Y todo esto en el tamaño de un coche. Pero hablemos un poco más en profundidad de los instrumentos y de qué van a ser capaces de investigar en la superficie:

• MastCam: Son dos cámaras situadas en el mástil con capacidad de tomar fotos a color y vídeo de alta definición a 10 fotogramas por segundo. La cámara izquierda tiene una longitud focal de 30 mm, lo que le permite tener un ángulo de visión de 15º, mientras que la derecha tiene una longitud focal de 100 mm, permitiendo obtener imágenes con mayor zoom pero con un menor ángulo de visión. Cada una tiene 8 gigabytes de memoria interna, permitiendo el almacenaje de más de 5000 imágenes que se procesan independientemente, sin requerir a los ordenadores del rover tiempo de procesado.

• MAHLI (Mars Hand Lens Imager): Todo geólogo que se precie lleva consigo siempre una lupa de mano, que es muy útil para observar los detalles de las rocas tales como su textura, el tamaño de grano, estructuras, etc… Esta cámara, que va montada en el brazo robótico del Curiosity, es la que hará las veces de lupa. Al igual que las MastCam, puede tomar fotos a color y tiene una resolución que le será capaz de mostrar detalles del orden del diámetro del cabello humano (15 micras). Además cuenta con dos fuentes de iluminación LED, cuatro de luz blanca para tomar

Comparación con las dos generaciones anteriores de rovers. A la izquierda, el gemelo terrestre del Spirit o el Opportunity, abajo en el centro, Sojourner, el rover de la misión Pathfinder, y a la derecha Curiosity.

NASA/JPL-Caltech.

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Dos imágenes tomadas en el Sol 17 en las que se puede comparar el ángulo de visión y zoom de ambas MastCam. NASA/JPL-Caltech.

imágenes de objetivos que tengan una sombra muy oscura o durante la noche, y dos ultravioleta para observar minerales fluorescentes. Y es capaz de tomar fotos del paisaje puesto que tiene la capacidad de enfocar desde unos 2,2 cm. hasta el infinito.

• MARDI (Mars Descent Imager): Fue la cámara encargada de fotografiar el descenso del Curiosity tras la separación del escudo térmico y de localizar con precisión el punto exacto del aterrizaje, consiguiendo al mismo tiempo una imagen de contexto de la zona cercana al punto de aterrizaje. Una vez en la superficie, se encarga de tomar algunas fotografías de lo que hay debajo del rover.

Los espectrómetros.

• APXS: Este espectrómetro se basa en la emisión de partículas alfa (un núcleo de helio con dos protones y dos neutrones) que irradiará las rocas que se vayan a analizar. Entonces se observará la emisión de rayos X emitida por esta para determinar la abundancia de los elementos químicos de las rocas y el suelo. Puede funcionar tanto de día como de noche y la duración media de los análisis está en torno a las 2-3 horas para detectar incluso los elementos traza, aunque con solo diez minutos de funcionamiento puede dar una idea de los elementos mayoritarios presentes. Tanto la misión Pathfinder (en el rover Sojourner), como Spirit y Opportunity llevaban una versión anterior de este instrumento, aportando las evidencias de que el agua tuvo un papel fundamental en el pasado geológico de Marte.

• ChemCam: ChemCam está compuesto por dos instrumentos. Un láser capaz de vaporizar materiales en un área menor de 1 milímetro y una cámara con un pequeño telescopio capaz de ver de cerca la muestra que va a recibir el disparo del láser. La luz emitida por la muestra llega al telescopio y se transmite por fibra óptica al espectrómetro, que es capaz de registrar hasta 6144 longitudes de onda diferentes. Lo más increíble es que ChemCam puede realizar estas medidas desde 7 metros de distancia, sin la necesidad de tener que acercarse a cada objetivo, lo que acelera mucho el proceso. De hecho la cámara es capaz de resolver objetos de 1 milímetro a 10 metros de distancia.

El objetivo principal es un análisis rápido de la composición de las rocas y suelos e identificar las muestras de mayor interés para analizarlas con otros instrumentos, estudiar la costra de alteración de las rocas, el análisis de muestras que no son accesibles al brazo, identificación remota de materia orgánica y el estudio de la abundancia de berilio, plomo, cadmio y arsénico que pudiesen estar en niveles peligrosos para los seres humanos.

• CheMin: Es un difractrómetro de rayos X que medirá la abundancia de los minerales en las muestras que examine, puesto que estos son indicadores de las condiciones existentes durante su formación. Puesto que es un difractrómetro de polvo, el brazo tendrá que taladrar algunas rocas, recoger el polvo resultante, tamizarlo y llevarlo al portamuestras para su análisis.

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Puesto que en el momento de escribir estas líneas no se había usado MAHLI para tomar ninguna foto de cerca al suelo o a las rocas (si de lejos), he elegido la primera foto “Tuenti” o “Facebook” que se ha tomado en Marte, en la que se puede ver ChemCam, las MastCams y las NavCams y que si miramos con detalle recuerda un poco al adorable cortocircuito. Se ve un poco borrosa porque aún no se había retirado la protección contra el polvo del aterrizaje.

NASA/JPL-Caltech.

Un fotograma del descenso del Curiosity en la que se ve la separación del escudo térmico y la zona de aterrizaje. NASA/ JPL-Caltech.

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La primera roca analizada por ChemCam fue Coronation. Para realizar su análisis se realizaron 30 disparos de láser y se analizaron las longitudes de onda emitidas por el plasma. El espectro de la roca indica que es un basalto, una roca volcánica abundante en Marte. Además, en el espectro se observa un pico en la línea del carbono, que corresponde con el dióxido de carbono de la atmósfera de Marte y otro en el de hidrógeno que solo se observó en el primer pulso, lo que quiere decir que este elemento solo estaba presente en la parte más superficial de la roca. NASA/ JPL-Caltech/LANL/CNES/IRAP.

Una muestra de suelo pisada por las ruedas del Curiosity antes y después del disparo de ChemCam. En este caso se realizó una secuencia de disparos, formando esos cinco pequeños agujeros que vemos en la imagen de la derecha. NASA/JPLCaltech.

Instalaciรณn de los sensores de REMS en el mรกstil del Curiosity en Septiembre de 2011. NASA/ JPL-Caltech.

La parte superior del Curiosity cubierta de rocas lanzadas hacia arriba por la acciรณn de los retropropulsores durante la maniobra skycrane.

Imagen del cráter Gale con la elipse de aterrizaje. NASA/JPL-Caltech/ ESA/DLR/FU Berlin/MSSS. • SAM: Es un conjunto de instrumentos (tan grande que es más de la mitad de los instrumentos científicos) que consiste en un espectrómetro de masas, cromatógrafo de gases y espectrómetro láser. Su cometido es buscar los compuestos que contengan carbono tanto de la atmósfera como de muestras sólidas, además de medir la abundancia de otros elementos ligeros como el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, ya que estos elementos son esenciales para la vida tal y como la conocemos, dándonos una información fundamental para evaluar la posibilidad de que Marte albergara vida en el pasado o incluso en la actualidad.

Detectores de Radiación: • RAD: La utilidad de este instrumento es medir la radiación de alta energía que llega a la superficie de Marte (protones, iones energéticos de varios elementos, neutrones y rayos gamma) y también la secundaria que sea producida por la interacción de ésta con la superficie y atmósfera de Marte, un dato fundamental para calcular la dosis de radiación a la que el ser humano quedaría expuesto en Marte. También investigará como la radiación ha afectado a la composición química e isotópica de las rocas y suelos de Marte.

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El Curiosity, 6 días después de su aterrizaje, visto por la cámara HiRISE. En la imagen superior, se pueden observar distintas partes de la etapa de descenso: a. Curiosity, b. skycrane, c. escudo trasero y paracaídas y d. escudo térmico. Abajo, ampliación de la zona de aterrizaje del Curiosity. Obsérvese la zona más oscura de suelo dejada al descubierto por los retropropulsores durante la maniobra skycrane.

NASA/JPL/Universidad de Arizona.

• DAN: Si quieres buscar agua o hielo bajo la superficie de Marte y no tienes manera de excavar, una buena forma de logarlo es buscando los neutrones que se escapan a través de la superficie. Si hay agua o hielo, los átomos frenan los neutrones, por lo que algunos tienen menos energía y se mueven más lentamente, pudiendo encontrar el agua o el hielo tanto entre los poros de las rocas como las moléculas de agua formando parte de la estructura mineral. No solo actuará pasivamente, sino que tiene un modo en el cual es capaz de emitir un haz de neutrones que penetre entre 1 y 2 metros bajo la superficie.

Estación meteorológica: • REMS: Es la contribución española a la misión y cuya investigación principal se va a supervisar desde el Centro de Astrobiología. Está compuesta por un conjunto de sensores capaz de medir la presión atmosférica, la humedad, la radiación ultravioleta, la dirección y velocidad del viento y la temperatura del aire y del suelo. Entre sus objetivos están el estudiar el potencial biológico de la zona que explore el rover, investigar los procesos que tienen influencia en la habitabilidad, estudiar el ciclo del agua y su relación con los parámetros atmosféricos, etc…

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Imagen de Aeolis Mons desde Bradbury Landing. En primer plano se aprecia el suelo rocoso, y a la derecha, uno de las pequeĂąas depresiones creadas por los retropropulsores. NASA/JPL-Caltech.

Algunos afloramientos donde se ve claramente la estratificaciĂłn cerca del lugar de aterrizaje del Curiosity. NASA/JPL/Universidad de Arizona.

Desgraciadamente REMS sufrió un fallo debido seguramente al impacto de alguna roca durante el aterrizaje, y aunque funciona correctamente, uno de los sensores de viento quedó dañado, lo que dificultará las medidas de este parámetro. ¿Dónde ha aterrizado el Curiosity?

El Curiosity aterrizó en un cráter de 150 km. de diámetro llamado Gale, cerca del ecuador de Marte, en una llanura llamada Aeolis Palus, casi en el centro de su elipse de aterrizaje (2,4 kilómetros de distancia al centro) en un punto que hoy se conoce como Bradbury Landing, en honor al escritor de ciencia ficción Ray Bradbury, que murió dos meses antes del aterrizaje del Curiosity.

El lugar de aterrizaje está cubierto por un depósito de “lag”, consistente en rocas de distintos tamaños que quedan cuando el viento arrastra los materiales más finos, dejando los que no puede llevarse, típico de zonas desérticas donde el agente de erosión y transporte más importante es el viento. ¿Pero que hace a este cráter tan especial?. Según los últimos modelos de edad derivados del contaje de cráteres en la superficie de su eyecta (la eyecta son los materiales lanzados hacia afuera del cráter durante el impacto y, cuanto más antiguo sea el cráter, más cráteres aparecerán sobre la eyecta), el cráter se formó hace aproximadamente 3610 millones de años, casi

en la frontera entre los periodos Noachiense y Hespérico, periodos en los que hubo agua sobre la superficie de Marte, aunque de maneras distintas, puesto que mientras en el Noachiense seguramente el agua llovía desde la atmósfera, formando algunas de las redes de drenaje que observamos en su superficie, en el Hespérico ocurrían principalmente inundaciones catastróficas a partir de aguas subterráneas o por la fusión de grandes depósitos de hielo.

Pues curiosamente este cráter tiene en su interior un monte central de una altura que llega a los 5,5 kilómetros de altura sobre el fondo Norte del cráter, pero que lejos de ser el típico pico central de un gran cráter de impacto, en los que se exhuman materiales profundos de la corteza del planeta, lo que se ve es una gran secuencia sedimentaria desde el fondo del cráter hasta casi el punto más alto.

Y esa secuencia sedimentaria queda representada en los estratos. Estratos que, como dice la metáfora, son las páginas de un libro. En este caso, el de la historia geológica de Marte. ¿Pero cuanta historia podría haber registrada en los estratos de Gale?. No lo sabemos con certeza, solo podemos basarnos en datos indirectos. Las estimaciones muestran una gran disparidad, entre los 200 y los 2000 millones de años.

Y para complicarlo aún más, parece que el cráter ha sufrido distintos procesos en diferentes momentos de su historia, creando un complejo puzzle donde se superponen distintos procesos geológicos.

Estratos vistos a través de los ojos del Curiosity en un vistazo hacia Aeolis Mons durante el Sol 23. NASA/ JPL-Caltech.

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Yardangs y cráteres exhumados sobre Aeolis Mons. NASA/JPL.

Cantos con cresta, a la izquierda, en Marte, vistos por el Curiosity, y a la derecha, en una playa de Almería.

Estos se forman por acción de la erosión eólica. NASA/ JPL-Caltech.

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sulfatos (que podrían haberse formado en ambientes evaporíticos o por la alteración de otros materiales) y otros relacionados con el viento (Dunas, erosión y sedimentación).

Puede que en algún momento Gale albergara un lago en su interior. No sabemos si muy efímero o más duradero, puesto que las condiciones del planeta podrían estar cambiando. De hecho, algunos autores sugieren que el relleno del lago es posterior a las unidades inferiores de Aeolis Mons, con lo que ya habría empeNo hay un consenso en general sobre el origen del zado la sedimentación que dio lugar al monte. Pero relleno de Gale y es el Curiosity quien va a tener que también podría haber ocurrido que la erosión hubiese hacer estudios “de cerca” para intentar inferir su gé- borrado de Gale la mayor parte de los sedimentos del nesis. Al fin y al cabo, es un robot geólogo. Lo que lago antes de la formación del monte central, puesto sí parece claro es que hubieron procesos relaciona- que como vemos, la erosión eólica es un proceso muy dos con el agua (se observan, por ejemplo, canales activo. que desembocan en el interior, canales invertidos, abanicos aluviales, minerales del grupo de las arci- Pero los sedimentos que forman Aeolis Mons muesllas (que se forman en ambientes acuosos), e incluso tran menos señales de un pasado acuoso, y solo las

Y por supuesto, como todo libro geológico, seguramente falten algunas páginas, incluso capítulos. Quien sabe. Entre los distintos paquetes sedimentarios parecen haber discordancias. Las discordancias son una superficie entre dos estratos que marcan una interrupción en el depósito en la que incluso ha podido haber erosión y haberse perdido parte del registro antes de formarse los estratos que están por encima de esta.

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Panorámica tomada el Sol 29 en la que se observan las huellas dejadas atrás por el Curiosity durante sus primeros movimientos por la superficie marciana. NASA/JPL-Caltech.

unidades más inferiores parecen tener signos de canales y fracturas rellenas, mientras que las superiores parecen indicar cada vez más la transición hacia el Marte frío con unos sedimentos niveoeólicos (acumulaciones de nieve y material de grano fino que cuando la nieve desaparece, queda el sedimento), parecidos a los que existen en otros puntos cercanos al ecuador y que ocupan extensiones bastante grandes. La erosión de algunas de estas unidades del monte da lugar a campos de yardangs, que son las formas que crea la erosión en el sustrato rocoso.

En el momento de acabar estas líneas, el Curiosity se encontraba “aparcado” unos días mientras se realizaban las labores de comprobación del funcionamiento y calibración de su brazo robótico, habiendo recorrido ya más de 100 metros, tras las cuales se dirigirá hacia Glenelg, un punto donde se encuentran tres tipos de terreno diferentes antes de comenzar su travesía hacia Aeolis Mons. Esto es solo el comienzo de un viaje apasionante y cargado de nuevos descubrimientos. Y lo mejor está aún por llegar.

¿Pudo estar Marte ya en una etapa fría tras la for- Nahúm Méndez Chazarra mación de Gale y que las acumulaciones de agua en el fondo del cráter fuesen debidas únicamente a las inundaciones catastróficas del Hespérico?. ¿O por el contrario fue también el lecho de un lago antes del enfriamiento pero los sedimentos han sido erosionados o están por debajo del suelo actual?.

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De cara a la

GALERÍA

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Luna llena. Imagen tomada el pasado agosto desde Cuenca.

FOTOGRAFร A: Juliรกn Royuela (@jroyuela)

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Cratena peregrina, un nudibranquio muy común en las costas mediterráneas, alimentándose de los pólipos de una colonia de hidrozoos en la Azohía (Murcia).

FOTOGRAFÍA: Rafa Medina (@copepodo)

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Mantis religiosa devorando a un ortรณptero.

FOTOGRAFร A: Josep Biayna (@JBianynaRodrguez), autor del blog de naturaleza Vilobicel

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Detalle de la cabeza de una salamanquesa común (Tarentola mauritanica) FOTOGRAFÍA: Josep Biayna (@JBianynaRodrguez), autor del blog de naturaleza Vilobicel

Libélula (Sympetrum fonscolombii) FOTOGRAFÍA: Migel A. Chico (@Trotalomas), autor del blog Andanzas de un trotalomas

Macho inmaduro del gĂŠnero Orthetrum Sp. (probablemente de la especie Orthetrum chrysostigma) FOTOGRAFĂ?A: Migel A. Chico (@Trotalomas), autor del blog Andanzas de un trotalomas

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Tormo. Formación rocosa producto de la erosión por el viento y el agua de las dolomías cretácicas.

Los callejones. Las Majadas (Cuenca) FOTOGRAFÍA: Enrique Royuela (@eroyuela). Puedes consultar su blog de ciencia en Feelsynapsis

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Imagen de la luna tomada desde Cuenca.

FOTOGRAFร A: Juliรกn Royuela (@jroyuela)

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¿Cómo es una célula madre? ¿Cuántos tipos hay? ¿Qué es y para qué sirve un transgénico? ¿Qué nos puede aportar, en salud y medio ambiente la biotecnología? ¿Cuál es la medicina del futuro? ¿Corremos peligro de un ataque con nuevos virus?

Estas son solo algunas de las preguntas que “Ciencia en grageas” trata con un formato novedoso que hace honor a su título: pequeñas “píldoras” de información para todos los gustos. No es un libro que haya buscado el equilibrio o el eclecticismo en sus páginas. Eso no habría contentado a nadie. Al contrario; cada píldora puede tener un color distinto, un enfoque distinto, una profundidad técnica distinta. Sin perder rigor, con la ironía fresca y renovada del autor, José Antonio López Guerrero, se describirán algunos de los campos de investigación más punteros y de mayor demanda social. Si nota que un texto “le cubre” por su complejidad –que serán los mínimos, según promete el autor-, no dude en pasar a la siguiente gragea informativa –entre comidas y tres veces al día-. “Ciencia en grageas” analiza aspectos inéditos de las principales biociencias –biotecnología, biomedicina o biología molecular-. Se fueron redactando a medida que florecieron desde los principales laboratorios del mundo. Ah, y no abandone el tratamiento hasta completarlo. Más información JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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CÉLULAS MADRE Fuente de la imagen

UN FUTURO CADA VEZ MÁS CERCANO ELENA CAMPOS & JOSE ANTONIO LÓPEZ GUERRERO (JAL)

L

La idea de la regeneración tisular ha estado en la mente humana desde el inicio de su historia. El ejemplo más oportuno es el del titán griego Prometeo quien, por dar el fuego a la humanidad, fue castigado por Zeus a permanecer encadenado a una roca mientras su hígado era devorado por un águila cada día. Sin embargo el hígado de Prometeo era capaz de regenerarse por sí mismo diariamente, permitiéndole por un lado sobrevivir, pero por otro, ser víctima de un castigo eterno.

El objetivo de los científicos y médicos de hoy es hacer realidad este legendario concepto de la regeneración a través del desarrollo de terapias que restauren o reemplacen células, tejidos u órganos envejecidos, dañados o perdidos. Conseguirlo, irremediablemente, pasa por el estudio del potencial de las células madre, así como por la mejora de las técnicas de extracción, purificación y conservación de las mismas para su uso en un futuro.

de la popularidad alcanzada, no por su rigor científico-técnico. Bajo ese segundo y más exacto criterio, deberíamos hablar de células troncales totipotentes, pluripotentes, multipotentes o unipotentes, como hacen el resto de los países –incluso los de habla hispana-. Dicho esto, sigamos con este “tierno” término acuñado, según parece, desde el mundo periodístico; ¿dónde si no?

Se denominan Células troncales (Stem cells) o Células madre a aquéllas que son capaces de autoTipos de células madre. renovarse a sí mismas y a la vez dar lugar a otros tiVentajas/problemas asociados pos celulares por división asimétrica, constituyendo, En primer lugar, y antes de dar un paso más, indicar en último término, cada uno de los tejidos y órganos que vamos a utilizar el término de “células madre” que conforman cada organismo vivo. Así, se denomi–con discordancia gramatical incluida- por aquello na potencia celular a la capacidad de una célula para JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Caricatura sobre células madre, madre de todas las células.

Foto cortesía de Antonio José y Fran Herrero Uceda.

generar otros tipos celulares, de manera que una célula será tanto más potente cuanto mayor número de tipos especializados/diferenciados celulares sea capaz de generar. Por otra parte, concretar que una célula se diferencia cuando se especializa en una función específica. A medida que ésta se diferencia o “madura” pierde su capacidad de auto-renovarse y también su potencialidad. La diferenciación celular implica la pérdida de la capacidad para generar otros tipos celulares diferentes y un compromiso con un linaje concreto, es decir, la célula se “compromete”, biológicamente hablando, a dar lugar a un tipo especializado celular final. En este sentido, una célula será tanto más “madre” cuando más indiferenciada esté, es decir, cuanto a mayor número de tejidos sea capaz de contribuir en el sentido de cuanto a mayor número de tipos celulares diferentes sea capaz de generar. Así es que se establece una gradación en cuanto a stemness celular/ troncalidad celular.

única célula-, a la mórula -entre 16 y 64 células- donde todas las células están indiferenciadas por completo; de hecho, es este el momento en que se pueden obtener unas cuantas células para llevar a cabo diagnóstico genético y selección embrionaria –sin que se vea afectada o comprometida la viabilidad del futuro embrión- y, ya puestos, los estudios previos al diagnóstico preimplantacional, legal en España a pesar de la controversia que pudiera suscitar. A partir de este momento, el embrión sufre un primer evento de diferenciación que da lugar a una estructura denominada blastocisto, a partir del cual ya se empiezan a definir y distinguir lo que serán los tejidos extra-embrionarios (placenta, etc.), que procederán del trofoectodermo, y la masa celular interna o embrioblasto, que será de donde se desarrolle el embrión propiamente dicho.

Células madre embrionarias/ Embryonic stem cells (ES):

Se obtienen de la fase de mórula. Tienen potencialidad máxima, esto es, pueden diferenciarse a todos los tipos celulares que se hallan en el ser adulto, incluidos los extraembrionarios. Sin embargo, y como no todo puede ser perfecto, cuentan con una alta probabilidad de generación de tumores tras el trasplante en un individuo adulto –en un hipotético tratamiento-; típicamente teratomas. Requerirían de procesos previos de diferenciación o compromiso a linaje antes de su hipotético uso en terapia. Además, y aunque no constituye un problema propio del magisterio de la ciencia, el uso de este material es “sensible” para determinados grupos sociales desde un punto de vista exclusivamente filósofo-religioso, ya que –y aunque también hay mucho avanzado en este sentido- en principio se requeriría de la destrucción y/o uso de células de derivadas de embriones para el desarrollo de posteriores tratamientos celular-terapéuticos.

Las conocidas como células madre embrionarias (ES) –en realidad, y con mayor ortodoxia, habría que hablar de células madre derivadas de tejido embrionario- proceden de una etapa de desarrollo embrionario anterior a la implantación, algo que normalmente ocurriría en el útero. Por lo general, estas células se obtienen de embriones sobrantes de procesos de fertilización in vitro, que han sido previamente donados por las parejas y que se destruirían, en cualquier caso. De manera natural, la fertilización ocurre en el oviducto, y durante los siguientes pocos días (máx 14), una serie de divisiones ocurren a medida que el embrión viaja a través del oviducto hasta el útero. Durante estos días se pasa del cigoto -justo tras la fecundación y consistente en el estadio de una

Células totipotentes

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Células pluripotentes

Derivan de la Inner Cell Mass, ICM (masa celular interna) o embrioblasto, del blastocisto. Pueden dar lugar a células de las tres capas germinales embrionarias, es decir, a partir de ellas se puede generar cualquier tipo celular presente en un organismo embrionario o adulto, a excepción de los tejidos extraembrionarios. Se pueden mantener en cultivo por largo tiempo. Si la ICM es obtenida desde su contexto embrionario normal y cultivada bajo las condiciones apropiadas, las células derivadas de dicha ICM pueden continuar proliferando y replicándose a sí mismas de manera indefinida, conservando, a su vez, su potencial de desarrollo para dar lugar a cualquier tipo de célula del cuerpo. Conservan su pluripotencia en cultivo bajo las condiciones adecuadas. Sin embargo, nuevamente hay “peros”: alto riesgo de generación de tumores in vivo –tal y como vimos con las totipotentes- y se requiere la generación y/o uso de embriones para obtenerlas. La diferenciación del embrioblasto en las tres capas embrionarias germinales es muy rápida; a partir de este momento el potencial celular se ve limitado. Comienza la diferenciación.

Células madre “adultas”/Adult stem cells (AS)

Las células genéricamente denominadas células madre adultas (AS) se pueden obtener desde la etapa postimplantacional de un embrión. Tras la implantación in utero -14 días tras la fertilización en humanos- comienza la diferenciación celular hacia los diferentes tejidos que formarán parte del organismo adulto, hasta la última etapa de desarrollo del organismo que sería un ser adulto. Estas células presentan un poder de diferenciación más limitado y restringido a algunos tipos celulares concretos. En muchos casos, en este tipo de tejido empieza a cambiarse la terminología hacia “células progenitoras”: Célula madre multipotente o progenitores multipotentes

El ejemplo clásico es la célula madre hematopoyética, capaz de, en condiciones fisiológicas, dar lugar a todos los linajes celulares que componen la sangre. Además, en condiciones in vitro puede ser diferenciada a otros tipos celulares no propiamente sanguíneos. Su potencialidad y capacidad de división es limitada, comparada con los tipos anteriores, pero, quizás por ello, el riesgo de desarrollar tumores postrasplante es mucho menor. No requiere el uso de embriones o fetos no natos, por lo que no conlleva asociado problemas bioéticos o morales –en realidad, las derivadas de embriones tampoco puesto que, se

Distintas etapas de la segmentación de un embrión humano. Cortesía de la clínica IVI, Madrid.

Foto obtenida del libro “Células Madre: la madre de todas las células”. 2003. Ed. Hélice.

insiste, el problema persiste únicamente desde el magisterio de la religión-. Pueden obtenerse a partir de adultos, desde muy diferentes fuentes: grasa, médula ósea, cordón umbilical, sangre periférica… A pesar de su crecimiento más lento, mantienen la capacidad de autorrenovación, permitiendo la expansión en cultivo y, por tanto, la investigación. No obstante, y además de su menor “plasticidad” en comparación con las toti o pluripotentes, no siempre se pueden utilizar en investigación: algunas patologías debidas a alteraciones congénitas requieren del estudio del embrión y sus primeras etapas de desarrollo para poder ser investigadas; los progenitores multipotentes no permiten esta vía.

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Las últimas tres décadas han visto el surgimiento de dos nuevas áreas de conocimiento, la ingeniería tisular y la medicina regenerativa, en las que científicos, ingenieros y médicos aplican las herramientas y principios de las ciencias de la vida y la ingeniería para construir sustitutos biológicos capaces de imitar a los tejidos humanos originales con fines diagnósticos, terapéuticos y de investigación. La misión básica será reemplazar o ayudar a regenerar los tejidos enfermos o dañados.

Células progenitoras de médula ósea en cultivo (células mesenquimales). Instituto de Terapia Regenerativa Tisular del Centro Médico Teknon de Barcelona. Foto obtenida del libro “Células madre y terapia regenerativa”. 2009. Ed. Real Academia Nacional de Farmacia (RANF. Madrid).

Célula madre oligo- o unipotente o “Progenitor oligo- o unipotente”

Son aquéllas células que han perdido su capacidad de autorrenovación, aunque son capaces de generar unos pocos (oligo-) u otro tipo celular más diferenciado o, incluso, terminalmente diferenciado.

Por ejemplo, el Common Myeloid Progenitor es capaz de dar lugar a linfocitos T, B y células NK; es oligopotente; mientras que el progenitor eritroide sólo se diferencia a un tipo celular concreto: los eritrocitos.

Nuevamente, y aunque el potencial de diferenciación está muy limitado, donde está el “defecto” está la “virtud”. No existe problema, o éste es mínimo, de generación de tumores por uso terapéutico o trasplante, como queda de manifiesto en los conocidos trasplantes medulares o donaciones sanguíneas. ¿Por qué es indispensable investigar con células troncales, incluidas las embrionarias?

Una porción significativa de este esfuerzo se ha traducido hoy en terapias que están revolucionando la medicina de trasplantes, así como aportando respuestas y promesas a patologías y deficiencias hace unos años inabarcables. La regeneración o sustitución de áreas epiteliales, así como la reparación del cartílago son algunos de sus éxitos. En el laboratorio se han creado, además, prototipos de conductos de nervios, vasos sanguíneos, hígado o, incluso, corazón. Pero la investigación traslacional y el salto a la clínica está siendo muy lento. Es necesaria una investigación más intensa, así como un mayor aporte muestral humano que permita una evaluación más robusta y veraz del comportamiento y potencial de las células madre humanas como herramienta terapéutica. Y es que, en una gran mayoría de ocasiones, son las diferencias entre especies las que hacen fracasar nuevas drogas y aproximaciones terapéuticas, exitosas a priori en otros modelos animales, ya en la etapa primera del ensayo clínico.

Y como decía aquella legendaria presentadora de televisión, Mayra Gómez Kemp, en el no menos fantástico concurso, padre de todos los concursos, “Un, dos, tres…”, “hasta aquí podemos leer…”. En próximos números de JoF avanzaremos en los detalles celulares que hacen de este campo de investigación científico-clínico, la terapia celular/medicina regenerativa, uno de los más excitantes, punteros y con mayor proyección social como promesa terapéutica futura.

En organismos adultos, es un hecho que todos Elena Cobos & Jal Guerrero y cada uno de los tejidos que lo forman están mantenidos por un pool de células “madre” que, por una parte, son capaces de renovarse a sí mismas, y, por otra, dan lugar a todos los tipos celulares que componen dicho tejido u órgano.

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QUEBRANTAHUESOS

JESÚS DAVID TAVIRA GUERRERO LETICIA PUERTA JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Existe en el quebrantahuesos (Gypaetus barbatus) una confluencia de características extraordinarias tales como su posición extrema en las cadenas alimenticias, las adaptaciones para buscar un recurso alimentario escaso y aleatorio, la singular técnica de la que hace gala para alimentarse de huesos de un tamaño excesivo para ser ingeridos completos o los misterios que envuelven a su coloración, que hace que nos encontremos ante una de las aves más enigmáticas. Adentrémonos en las montañas más escarpadas para conocer a esta reliquia alada.

DIBUJO: Jesús David Tavira Guerrero.

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Quebrantahuesos (Gypaetus barbatus)

FOTOGRAFÍA: Quebrantahuesos (Gypaetus barbatus) posado en una cornisa rocosa. Fuente: Wikipedia.

En el caso del quebrantahuesos el propio nombre científico es revelador y definitorio dado que traducido sería gyps = buitre, aetus = águila y barbatus = barba. Reuniendo los términos se obtendría el calificativo de buitre águila barbado lo cual, analizando su figura es bastante acertada.

¿Cómo es? El quebrantahuesos es un ave rapaz de gran tamaño. De silueta en vuelo esbelta y estilizada, posee unas alas largas y estrechas acabadas en punta y una cola larga en forma de cuña. Presenta un dimorfismo sexual inverso, es decir, las hembras

son de mayor tamaño que los machos aunque esta diferencia es pequeña y en condiciones naturales es inapreciable. Respecto a la coloración no presentan diferencias entre ambos sexos. En los adultos el plumaje de la cabeza, el vientre y el pecho varía desde el blanco hasta tonalidades herrumbrosas. Las plumas del dorso, alas y cola son de un gris pizarroso. Son muy características las plumas que nacen en la base del pico a modo de bigotes y los ojos amarillos rodeados del anillo esclerótico rojo. El plumaje propio de los adultos lo alcanzan a los seis años. Antes de adquirirlo presentan una gran variabilidad de libreas

asociadas a la edad. Por lo general, los pollos tienen en el que ocupan un territorio y forman pareja. Los un plumaje muy oscuro que se va aclarando progresi- quebrantahuesos son monógamos, aunque se han devamente hasta alcanzar su apariencia adulta. tectado variaciones en forma de tríos poliándricos o incluso algún cuarteto.

¿Son todos iguales? No. Existen dos subespecies. La que encontramos en España y a la que nos re- ¿Dónde viven? Se trata de una rapaz rupícola. feriremos es Gypaetus barbatus barbatus (Linnaeus, Aloja sus nidos en grandes paredes rocosas, general1758) que habita las montañas de Eurasia y el norte mente en cuevas, repisas o grietas. La altitud de nidide África. La segunda es Gypaetus barbatus meridio- ficación oscila entre 600 y 2400 msnm. nalis (Keyserling & Blasius, 1840) y está presente en el sur y este de África. Esta última se distingue de la En España, hacia finales del siglo XIX el queprimera por poseer una mancha auricular negra, cer- brantahuesos estaba presente en las principales sierras das negras en la cara y calzas muy pobladas. de la península ibérica. Desgraciadamente, hoy en día

¿Qué come? Se alimenta de restos óseos, pe- sólo está presente en la cordillera de los Pirineos y en llejos, tendones e incluso pequeñas carroñas. Puede los montes vascos. Hay proyectos de reintroducción engullir los huesos enteros y digerirlos, hasta un ta- en las sierras de Cazorla, Segura y las Villas y en la maño máximo de 25 cm. de largo y 8 cm. de ancho. El cordillera Cantábrica. Cuenta con una población rehueso, en caso de superar dicho tamaño, será arrojado productora de 117 unidades reproductoras, repartidas repetidamente desde el aire sobre una zona rocosa o por Aragón (62%), Cataluña (32%) y Navarra (6%). pedriza adecuada que se denomina rompedero. Sus Se desconoce el número de individuos que constiturequerimientos energéticos superan las 600 Kcal/día, yen la población pirenaica, únicamente puede estilo que supone entre dos y tres patas de cordero al día. marse que el número de reproductores sería alrededor de 330 ejemplares.

¿Cómo se reproduce? Tiene un ciclo reproductivo muy extenso que comienza a mediados de Mundialmente, el quebrantahuesos habita los octubre cuando la pareja inicia el cortejo y acarrea principales sistemas montañosos del norte, este y surmateriales al nido. Éste es una enorme plataforma este de África, Europa y Asia, con una población de formada por ramas y forrada con una espesa capa entre 1000 y 10000 individuos. En Europa está prede lana. Algunos años rehabilita nidos utilizados en sente en Córcega (7 parejas reproductoras), Creta (4 anteriores temporadas. Ambos componentes compar- parejas reproductoras), Pirineos franceses (35 parejas ten las tareas de construcción del nido, incubación y reproductoras), Andorra (1 pareja reproductora) y crianza del pollo. Generalmente entre la segunda sedesde 2004 en los Alpes (20 parejas reproductoras) mana de diciembre y principios de marzo se produce gracias a un proyecto de reintroducción. la puesta que suele constar de uno o dos huevos. El período de incubación es de cincuenta y cuatro días ¿Por qué hay tan pocos? El quebrantahuesos tras los cuales nace el primer pollo y cinco o siete es una de las aves más amenazadas de Europa. En Esdías después eclosiona el segundo. Este último po- paña consta como En peligro de extinción en el Catállo está condenado a morir de inanición a causa de la logo Nacional de Especies Amenazadas y En peligro competencia o de la agresión del hermano mayor (feen el Libro Rojo de las Aves de España. Sus principanómeno conocido como cainismo). Su productividad es muy baja (inferior a 0,4 pollos/pareja) El período les amenazas son los cebos envenenados, colisiones de eclosión se extiende entre principios de marzo y y electrocuciones con tendidos eléctricos, disparos e la segunda mitad de abril. La estancia en el nido del intoxicación con plomo y pesticidas. A su vez, tampollo es de cuatro meses tras los cuales permanecerá bién le afecta la reducción de recursos alimenticios y en el territorio parental durante otros 70-250 días tras las molestias humanas cerca de sus lugares de nidifisu primer vuelo. Una vez que el pollo haya abandona- cación como actividades turísticas y deportivas. do dicho territorio, sus progenitores entrarán en celo En el año 2000 se aprobó el documento Esde nuevo. Los adultos reproductores son sedentarios, pero los jóvenes, subadultos y adultos no reproduc- trategia para la conservación del quebrantahuesos tores son muy móviles, realizando movimientos dis- por parte de la Comisión Nacional de Protección de la persivos hasta alcanzar la madurez sexual, momento Naturaleza para asegurar la recuperación de la especie en España.

Una sombra alada Jesús David Tavira Guerrero

Hablamos de fantasmas

Resulta paradójico que una figura como la del quebrantahuesos (Gypaetus barbatus) que nunca pasó desapercibida y levantó admiración allá donde fuera vista, guardara tantos enigmas a lo largo del tiempo.

Así, a pesar de los múltiples relatos que lo mencionan en el siglo XIX se llegó a principios del siglo XXI con una información escasa y muy sesgada de la biología de este animal. Apenas se sabía nada. Bien es cierto que los obstáculos eran importantes, porque el estudio de la biología de estas rapaces está marcado por la dificultad que entraña la localización de los nidos, una sensibilidad extrema a las molestias durante la época reproductora, la práctica inaccesibilidad a sus enclaves debido a una orografía poco benevolente, una climatología igualmente adversa y un estatus amenazado que la hace una especie poco común, todo ello conforma un panorama desalentador para una investigación profunda. De alguna manera, todos estos inconvenientes han favorecido que durante un buen puñado de años los quebrantahuesos hayan sido como fantasmas en las cumbres.

Buscando al ave Fénix

Al igual que el ave Fénix resurgió de sus cenizas, los quebrantahuesos han atravesado unos años al borde de la extinción y poco a poco, casi desde la nada como el mitológico pájaro de fuego, están regresando e incrementando sus poblaciones. No es su única similitud, la coloración también guarda cierto parecido.

Afortunadamente la información con la que se cuenta hoy en día es bastante más completa gracias en parte al avance de la tecnología y consecuencia directa del tesón de un grupo de investigadores que comprendieron que para conservar a este emblemático morador de nuestras cimas, era necesario conocer su biología en detalle.

Una de las primeras cosas que llaman la atención en el quebrantahuesos es su aspecto y su coloración.

Respecto al plumaje, pasa por diferentes fases según la edad del animal. El juvenil es de tonalidad dominante muy oscura con cabeza negra y dorso y alas marrón oscuro. Lo más característico es la presencia de plumas anchas con extremo blanco en la espalda, que forman una “V” plateada cuando el joven está en vuelo. En el segundo año de vida, estas plumas blancas van desapareciendo y comienza a diferenciarse la ceja. En el tercer año, las plumas blancas de la espalda han sido sustituidas por plumas marrones lanceoladas.

En la cabeza aparecen plumas marrones y la ceja es manifiesta. En el cuarto año pueden aparecer plumas blancas en la nuca y pecho. Al quinto año hay semiplumas blancas en el capirote, el bigote está marcado y las plumas lanceoladas de adulto están presentes en el dorso. En el sexto año, el plumaje es de adulto con tonos anaranjados y blancos en cabeza, cuello y partes inferiores aunque quedan todavía algunas plumas oscuras. Éstas desaparecen en el séptimo año adquiriendo ya completamente el plumaje adulto.

Un quebrantahuesos sobrevuela las escarpadas cumbres pirenaicas.

Fuente: Biodiversia.

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La coloración oscura del dorso del quebrantahuesos sería una adaptación a los climas fríos de montaña y determinaría una reducción de la energía que el individuo debe emplear en su termorregulación. La zona ventral es clara y con frecuencia suele presentar tonos anaranjados-rojizos. Este color herrumbroso es uno de los misterios que se han podido resolver. Llamaba la atención que los ejemplares mantenidos en cautividad eran de un blanco puro, incluso los de algunas zonas como Córcega. En cambio, los quebrantahuesos de Pirineos mostraban el mencionado tono naranja. Algunos autores llegaron a formular hipótesis, a día de hoy descabelladas, como por ejemplo que los individuos más blancos eran los más viejos, como si las plumas encanecieran con la edad. Lo cierto es que el color anaranjado del quebrantahuesos es producto de un óxido de hierro similar a la herrumbre que se fija sobre las plumas. Este óxido de hierro es adquirido bien por baños en fuentes naturales ferruginosas o bien por contacto con las rocas húmedas de los acantilados donde descansa, a menudo calizas o conglomerados teñidos por dichos compuestos, procedentes de la disolución de las rocas por el agua.

Otras aves, como por ejemplo algunos patos, muestran el mismo fenómeno. Esta coloración anaranjada aparece naturalmente sobre las plumas de fondo claro, pero está igualmente presente en las plumas oscuras donde queda enmascarada por el color negro de la pluma. Otra curiosidad es que las plumas antiguas fijan más fácilmente este colorante que las plumas más nuevas donde se puede desprender. Como es lógico, estos tonos rojizos son más intensos tras un período de lluvias que después de sequías prolongadas (un individuo pálido puede tornarse rojizo en seis días tras las lluvias), por lo que la coloración puede no ser un método fiable de individualización, al menos a largo plazo.

justificar que un camuflaje de este tipo pueda ser efectivo, sobre todo cuando los posaderos y despensas de huesos suelen ser muy predecibles. Otra explicación sería la de protección del plumaje, evitando el desgaste del extremo distal de las plumas y el incremento de su resistencia hacia el viento y la humedad, dado que los óxidos dan rigidez a la pluma y previenen contra parásitos. Actualmente se piensa que la hipótesis más cercana a la verdad es que la intensidad de la coloración aumenta con la edad y con el género, ya que las hembras tienden a estar más coloreadas que los machos. Mediante la observación de 143 cópulas se pudo constatar que en 142 ocasiones, la hembra parecía tener más color. De esta manera se formuló la hipótesis de que este comportamiento único e innato del quebrantahuesos le permite expresar una señal de domino jerárquico.

Hay dos elementos muy característicos en los quebrantahuesos como son los ojos y la bigotera. El iris en los individuos jóvenes es amarillo-pardo opaco mientras que el anillo esclerótico es rojo apagado. En los adultos, el iris pasa a ser amarillo con un anillo esclerótico rojo brillante. El bigote y la barba están formados por unas plumas rígidas a modo de cerdas de color negro. Se ha propuesto que la función de este bigote es la de evitar que la rapaz inserte demasiado la cabeza en los cadáveres y así deteriorar el plumaje.

Esta explicación parece enormemente discutible porque la especialización trófica, de la que hablaremos más adelante, la hace innecesaria. Además, otros buitres donde sí sería útil no presentan bigote ni ninguna otra estructura semejante.

El quebrantahuesos posee una lengua en forma de gubia que le permite extraer con facilidad la médula del interior de los huesos rotos. Tiene unas uñas curvadas, fuertes y afiladas lo cual contrasta con

¿Qué ventajas obtienen los quebrantahuesos otros buitres donde son poco curvadas y romas. Se ha tiñendo sus plumas? Esta cuestión es fuente de una sugerido que puede estar relacionado con el transporgran controversia y un fuerte debate. Hoy en día está te, a larga distancia, de huesos pesados. demostrado que los quebrantahuesos se colorean in Como vemos, el quebrantahuesos está perfectencionadamente. Una hipótesis es que los tonos fetamente adaptado a su hábitat y a su peculiar forma rruginosos favorecerían que los quebrantahuesos pade alimentación, pero vamos a aportar una serie de saran inadvertidos en los roquedos. Ello evitaría los datos para demostrar que este diseño va un poco más robos de alimento y cebas por otras especies pero no allá y como si de una simbiosis perfecta con su medio el descubrimiento de sus nidos, que son muy conspise tratara, el quebrantahuesos es una pieza que encacuos. De todos modos, a menudo el color de las partes ja perfectamente con las montañas. Posee una carga inferiores del animal actúa en sentido contrario y se alar muy baja (0,56 gramos por centímetro cuadraconvierte en una señal, quizás territorial, cuando el do). La relación entre la longitud del ala y de la cola ave se posa en roquedos de tonalidades oscuras. Pamuestra una desviación alta respecto a otros buitres. rece difícil, por otro lado, dado el tamaño de la rapaz, En relación al aspect ratio, que se calcula como la JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Quebrantahuesos adulto con su tĂ­pico plumaje con tonos herrumbrosos. Fuente

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relación entre la longitud del ala y su anchura también presentan un valor relativamente alto. ¿Qué se puede inferir de estos datos aparentemente tan fríos?

En primer lugar, una especie con una carga alar pequeña será capaz de remontarse en corrientes ascendentes de menor entidad tales como térmicas débiles y vientos de ladera. Sin embargo, el tener un alto aspect ratio dificulta el aprovechamiento de esas térmicas débiles pero favorece la capacidad de volar mediante deslizamientos y de realizar fuertes descensos.

En consecuencia, el diseño de los elementos de vuelo del quebrantahuesos parece apropiado para patrullar en áreas abruptas con frecuentes vientos de ladera y deslizarse a baja altura y a escasa velocidad, lo que es posible gracias a esa baja carga alar. Además, la larga cola le permite hacer giros y quiebros en espacios reducidos lo cual nuevamente es apropiado para relieves escarpados. De particular importancia resulta esta capacidad durante el manejo del alimento en los rompederos, cuando el ave debe realizar maniobras que requieren gran precisión y agilidad. Una última función de la cola del quebrantahuesos sería la de proporcionar sustentación en térmicas débiles y frenar al ave al posarse en los acantilados.

La carga alar, que como hemos visto es baja, es un dato que nos aporta mucha información incluso en las diferentes edades del ave. Así, la silueta más masiva de los jóvenes quebrantahuesos, al proporcionar una carga alar todavía menor (debido a su menor peso y mayor superficie del ala) permitiría a estas aves volar con mayor facilidad a favor de corrientes térmicas o vientos de ladera. Esto sería ventajoso cuando la rapaz es todavía inexperta y no domina las

técnicas de vuelo. Por otro lado, el menor aspect ratio relativo determinaría una mayor facilidad de ascenso de térmicas pero una más baja capacidad de deslizamientos. Podría parecer que esto resultaría negativo para los quebrantahuesos en la etapa preadulta pero nuevamente si observamos el medio en el que viven, observamos todo lo contrario, ya que habitualmente los jóvenes e inmaduros se concentran en áreas de piedemonte donde la disponibilidad de corrientes térmicas es mayor.

Un alimento poco habitual

El quebrantahuesos, como su nombre en castellano viene a reflejar, se alimenta principalmente de restos óseos, aunque también de tendones, pellejos…

Es una fuente alimenticia altamente impredecible por cantidad, frecuencia y distribución en el campo. Quizás por ello en el patrón de actividad del quebrantahuesos, éste dedica una alta fracción del día, más del 60% de las horas de luz, a actividades relacionadas con la búsqueda y consumo del alimento. Además obliga al ave a prospectar un amplia área de campeo.

En principio todos los autores han estimado áreas de campeo con tamaños relativamente grandes de entre 200 a 300 kilómetros cuadrados. Lo cierto es que todas esas estimaciones resultaron quedarse cortas cuando se comenzaron a estudiar quebrantahuesos marcados con radiotransmisores en las montañas de Suráfrica.

Se encontró que las parejas patrullaban intensivamente un área de 350-700 kilómetros cuadrados en torno al nido pero el área de campeo total era mayor, en promedio de 2380 kilómetros cuadrados, pudiendo llegar hasta 4800 kilómetros cuadrados.

Además, con frecuencia estas áreas de campeo se solapaban entre diferentes parejas. Este solapamiento sugiere que la búsqueda del alimento en estas aves puede producirse en base a una estrategia mixta. Así, los individuos o parejas prospectarán el territorio de manera solitaria pero acudirán allí donde el movimiento de aves sugiera que se ha descubierto una fuente de alimento importante.

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a que proporcionan una fuente de energía más concentrada.

En general, un quebrantahuesos necesita 350 kilogramos de alimento al año, siendo la época reproductora la que mayor requerimiento nutricional demanda. (Figura 1). En la siguiente tabla se puede observar una estimación de las necesidades de alimento diario en base al metabolismo de mantenimiento: Tª

Metabolismo Necesidades Alimento mantenimiento energéticas diario (Kcal/día) (Kcal/día) A 30ºC 375 417-535 334-428 A 0ºC 431 478-615 382-492

En la península ibérica la dieta del quebrantahuesos se basa en huesos, principalmente de ungulados, tanto salvajes como domésticos. El aprovechamiento de cadáveres de pequeñas aves y mamíferos parece ser común y puede que haya sido infravalorado, ya que sus restos pueden desaparecer con facilidad. Las aves escogen preferentemente huesos de las patas y, en menor medida, costillas, vértebras y cráneos. Los huesos secos, que llevaban tres semanas o más desde el desmembramiento del cadáver, eran preferidos a los recientes. Probablemente esto se deba

Sin duda uno de los puntos más fascinantes de la biología del quebrantahuesos es el manejo que hacen de los huesos grandes con el objeto de facilitar su ingestión. Esta manipulación se realiza a través de unos patrones etológicos muy estereotipados. El ave rompe los huesos de los que se alimenta al lanzarlos desde cierta altura sobre un terreno rocoso denominado rompedero. Este rompedero se encuentra en pendientes de más de 45º, lo que facilita la rotura del hueso debida a los sucesivos impactos al caer por la pendiente. La práctica totalidad de las parejas de quebrantahuesos del Pirineo posee rompederos en las cercanías de sus nidos.

No es raro que las aves utilicen rompederos ocasionales en las cercanías de las carroñas cuando los rompederos fijos no se encuentran cercanos. Al parecer, los huesos son siempre lanzados sobre puntos muy concretos del rompedero. El quebrantahuesos suelta el hueso cuando vuela horizontalmente a 33-40 kilómetros por hora y a una altura que varía entre 20 y 150 metros según el tamaño del hueso. Tras ello, desciende en espiral y a ras de suelo busca el hueso en un planeo lento y, finalmente, se posa. (Figura 2.)

Una particularidad del quebrantahuesos es la posesión de despensas donde acumulan el alimento no utilizable de forma inmediata, y que así puede ser empleado durante períodos de escasez. Las despensas se ubican en rompederos, cuevas o incluso en los propios nidos.

Nidos y reproducción

Todos los nidos conocidos de quebrantahuesos se ubican en roquedos. La gran mayoría enclavados en cuevas, repisas extraplomadas, grietas y cornisas cubiertas, siendo las cuevas el emplazamiento preferido para instalar sus nidos. Estos se sitúan en una altitud media de 1256 metros con un rango

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Quebrantahuesos adulto en vuelo.

variable de entre 700 a 2210 metros. No existe una orientación predominante a la hora de ubicar el nido. Éste está formado principalmente por ramas de 50100 centímetros pertenecientes a muy diversas especies de árboles y arbustos con las que construyen una estructura en forma de cuenco que recubren con lana de oveja, pieles de mamíferos, plumas y restos diversos de origen humano (cuerdas, plásticos, papeles…) y también restos óseos y córneos, especialmente pezuñas de ungulados a modo de despensa. Las dimensiones del nido son de 177 centímetros de diámetro máximo y de 88 centímetros de profundidad media.

diferentes nidos suele ser aproximada a un kilómetro.

En el cortejo del quebrantahuesos han sido observadas cuatro pautas diferentes, a saber: trazado de círculos con ambos miembros de la pareja muy juntos; picados en los que una de las aves despliega las patas y casi toca a la otra en la espalda; vuelo montado en el que un ave vuela sobre la otra a pocos centímetros; y agarre de patas en los que pueden descender trabadas hasta 60 metros. Durante las paradas nupciales, los quebrantahuesos pueden emitir silbidos agudos semejantes a los de los milanos. En la cópula, el macho monta a la hembra, que le recibe con el dorso situado en paralelo al suelo. Tras ello, el macho

Cada pareja puede tener un número variable abre las alas y se produce el contacto cloacal. Para de nidos, entre uno y siete, aunque la mayoría tienen lograr este objetivo, la hembra debe alzar la cola y entre tres y cinco. Normalmente las parejas que su- colocarla inclinada hacia un lado. fren una fuerte presión por molestias humanas o por Otra de las curiosidades del quebrantahuecompetencia interespecífica, tienden a tener mayor sos recientemente desvelada es la formación de tríos número de nidos. Normalmente, la distancia entre los

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poliándricos. Normalmente, en especies donde el esfuerzo reproductor está repartido entre ambos sexos, la monogamia es la regla general, pero en ocasiones una misma hembra se empareja con dos machos.

Desde 1979, cuando se descubrió el primero de estos tríos, su frecuencia ha ido en aumento a pesar de que este tipo de poliandría, llamada cooperativa porque ambos machos colaboran en todas las tareas propias de la crianza, es muy rara entre las rapaces. Entonces, ¿por qué se forman estos tríos? Tres son las posibles causas: - Diferencia en cuánto al número de machos y hembras, siendo estas últimas más escasas.

- Escasez de alimento. Siempre es más ventajoso que se asocien dos machos porque aumentan las posibilidades de aporte de huesos y por tanto la supervivencia del pollo.

- Saturación del territorio de nidificación, por lo que compartir dicho territorio podría ser ventajoso para el segundo macho al integrarse en una pareja que posee un territorio y en el caso de que el primer macho muera, el segundo pasaría a tener un territorio propio, lo que a la larga supondría una ventaja para reproducirse. Actualmente se tiende a pensar que este es el principal motivo de la creación de los tríos.

Los quebrantahuesos habitualmente presentan una puesta de dos huevos (aunque también podría ser de uno) pero jamás crían dos pollos con éxito. Esto quiere decir que uno de ellos muere irremediablemente. Los dos huevos son puestos con varios días de diferencia y dado que los adultos comienzan a incubar desde la puesta del primer huevo, el resultado es que cuando el segundo pollo nace el primero ya ha alcanzado cierto desarrollo. Esto da lugar a menudo a la muerte del hermano más joven por parte del primerizo mediante ataques repetidos e inmisericordes, fenómeno que se conoce como cainismo. A veces es la propia hembra la que da muerte al segundo pollo.

Si este segundo pollo siempre muere, ¿por qué ponen dos huevos y no uno sólo? Se cree que este segundo huevo podría actuar como un mecanismo de seguridad ante la pérdida del primero, tal como se ha comprobado en aves marinas.

Tras la eclosión, se produce un largo período de estancia en el nido, debido a un lento crecimiento que parece ser debido a la escasez del alimento que explotan estas aves. Los jóvenes quebrantahuesos tardan mucho tiempo en su emancipación. Parecen necesitar varias semanas para perfeccionar las técnicas de ruptura de huesos y probablemente se independizan sin llegar a dominarlas. Esto demuestra que el alimento puede no ser muy limitante a este respecto, aunque en especies como el quebrantahuesos, la extrema especialización trófica parece dar lugar a períodos muy prolongados.

Después de esa fase se produce la dispersión natal. Entendemos por dispersión natal los movimientos que realizan los animales desde que se independizan de sus progenitores hasta que se asientan para realizar su primera reproducción. Aunque las parejas reproductoras son totalmente sedentarias, los jóvenes e inmaduros pueden realizar movimientos de largo alcance. Durante los primeros 120 días que siguen al primer vuelo, los jóvenes realizan vuelos exploratorios que les llevan a no más de ocho kilómetros de su nido natal. Más tarde, las distancias se van ampliando hasta alcanzar 20 kilómetros y llegan a asentarse en algunas zonas durante más de una semana. La verdadera fase dispersiva comienza cuando los jóvenes se alejan definitivamente de su territorio natal, recorriendo distancias lineales de hasta 140 kilómetros.

Se desconoce ampliamente la longevidad que pueden alcanzar los quebrantahuesos aunque hay citas de autores de 18, 23 y 26 años. Hay un caso de un quebrantahuesos capturado como adulto que llegó a vivir 40 años en cautividad. En estado salvaje parece que la supervivencia no es tan elevada por razones obvias. De todos modos, son uno de los grupos de aves de mayor longevidad en la naturaleza.

Hemos dado un amplio repaso a la biología de este animal fascinante que nos ha revelado grandes misterios pero que, como hemos visto, aún encierra muchos de ellos. Ahora que conocemos al protagonista, en el siguiente artículo vamos a abordar su situación actual, sus amenazas y los esfuerzos que se invierten en su conservación. Pero recuerden que para proteger, primero hay que conocer.

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Quebrantahuesos Leticia Puerta

El quebrantahuesos es una carroñera territorial que se distribuye a lo largo de las regiones montañosas de Eurasia y África, con una población estimada de entre 10.000 y 100.000 ejemplares y cuyas poblaciones más importantes las localizamos en África oriental y meridional, y en Asia central y el Himalaya.

El área de distribución histórica de la especie comprende los sistemas montañosos del sur del paleártico, desde las montañas del Atlas (noroeste de África), Península Ibérica, Alpes, Balcanes, Cárpatos y Ródope y varias islas mediterráneas: Mallorca, Córcega, Cerdeña, Sicilia, Rodas, Chipre y Creta. En Asia se extiende por Oriente Medio (Turquía, Sinaí, Arabia, Siria, Líbano), Cáucaso, Irán, Pakistán, India, Nepal, China y Mongolia y en la región etiópica se encuentra en las montañas del este de África, desde Etiopía hasta Sudáfrica.

Basándonos exclusivamente en las poblaciones de quebrantahuesos europeas, se estima que hay en la actualidad unas 118 parejas reproductoras, distribuidas en cuatro poblaciones aisladas entre sí: tres

autóctonas (Córcega, Creta y Pirineos) y una población de individuos reintroducidos en los Alpes.

Durante el siglo XX la especie de extinguió de los principales macizos montañosos de la Península Ibérica (Sistema Ibérico, Cordillera Cantábrica, Sistema Central, Sierra Morena y Sistemas Bético y Penibético) quedando relegados en Pirineos a partir de los 80 cuando desapareció el último ejemplar adulto en Cazorla. La población total en Pirineos se quedó en 113 parejas.

En la última década se ha observado que las poblaciones pirenaicas españolas han incrementado el número de parejas reproductoras (88 unidades reproductoras en 2004) y el número de pre-adultos.

Sin duda, es el aumento de pre-adultos el punto importante de la tendencia positiva que está adquiriendo la población porque reclutamiento de los pre-adultos ha hecho que aumente la supervivencia juvenil en un 90% en los tres primeros años de vida y por tanto se haya duplicado el número de parejas en la década de 1991-2001.

Mapa de distribución

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A pesar de la tendencia positiva de la población pirenaica, los riesgos por factores de mortalidad no natural (venenos, tendidos eléctricos, caza ilegal, etc.) pueden poner en peligro la viabilidad de esta población en un futuro.

Pero no solo en Pirineos se ha visto esta tendencia positiva; también se han incrementado las observaciones de quebrantahuesos en otros sistemas montañosos de la Península Ibérica (alrededor de 182 observaciones) y se ha producido la recolonización de las Sierras Vasco-Navarras. Además, se han observado ejemplares en dispersión en el Parque Nacional de los Picos de Europa (cuenta con un proyecto de recuperación de la especie desde 2002), en el Parque Natural de las Sierra de Cazorla, Segura y las Villas, y en Alicante.

Por otra parte desde el año 2006 al 2012 se han liberado un total de 23 quebrantahuesos jóvenes en el Proyecto de Reintroducción de Andalucía, los cuales están realizando movimientos dispersivos por diferentes sistemas montañosos como el Sistema Ibérico y los Pirineos, con algunos ejemplares como el macho Hortelano que se ha visto en dispersión por Sierra Nevada muy recientemente.

Accidentes con tendidos eléctricos. Aunque históricamente, incluyendo la actualidad, han supuesto el 57,1% de la mortalidad, en la última década se ha visto que los accidentes con los tendidos eléctricos han supuesto ellos solos el 23,3% de las muertes registradas.

Caza. La caza ha resultado, junto con los accidentes con tendidos, una de las mayores causas de mortalidad con un 60% de muertes en la década de los ochenta. En la última década, aún, supone el 23,3% de las muertes registradas.

Contaminación química. Problema potencial para la conservación de la especie.

Insecticidas organoclorados y PCBs. Pueden incrementar la mortalidad, o más infrecuentemente, puede tener efectos sobre la reproducción.

Plomo. Intoxicación con plomo que viene de la ingesta de animales que han sido abatidos con perdigones de plomo (plumbismo).

Fracaso reproductivo. Aún no se conocen cuales son las causas exactas pero se cree que entre los factores que pueden influir se encuentran: las perturbaciones humanas en las proximidades de la zona de nidificación (maniobras militares, monterías, prácticas forestales, deportes de montaña, etc…) y competencia interespecífica por el lugar de nidificación con otras aves que los obliga a desplazarse a zonas menos apropiadas para su reproducción mermando su productividad.

En España, el quebrantahuesos ha sido catalogado como especie “en peligro de extinción” y es objeto de planes de conservación. Durante la década de los ochenta se observó que las principales causas de amenaza por muerte no natural estaban relacionadas con la caza y los tendidos eléctricos, pero estudios recientes realizados en la década del 2000 demuestran Disminución de las prácticas ganaderas extensique hay otras causas de amenaza relacionados con la vas. El abandono de actividades ganaderas tradicioincidencia de productos tóxicos. nales supone una menor disponibilidad de alimento

Si se echa un vistazo a los factores que po- que afecta de forma significativa a los quebrantahuenen en riesgo las poblaciones de estos carroñeros se sos jóvenes que aún no tienen experiencia en el vuepuede hacer una clasificación, de mayor a menor, de lo y exploración del territorio, y que no han desarrola incidencia de cada causa sobre la mortandad de in- llado comportamientos dirigidos al almacenamiento de comida. Además, la ausencia de normativa básica dividuos de forma no natural. que regula la alimentación suplementaria de especies Venenos. En la última década, las intoxicaciones protegidas y las restricciones impuestas por la copor consumo de cebos envenenados con estricnina, munidad sanitaria sobre la eliminación de animales warfarina, aldicarb, carbamatos, y carbofuranos, ha muertos y desperdicios de origen animal hacen que hecho que sea la principal causa de mortalidad en la se vean reducidas la presencia de alimento poniendo en peligro a las necrófagas por la retirada del medio especie con un 36,7% de muertes registradas. natural de los cadáveres ovinos y bovinos.

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Quebrantahuesos adulto en vuelo.

CRÉDITOS IMAGEN: javivalladares.com

Pérdida de hábitat y Medidas de conservación Ante el descenso de las poblaciones de quebrantahuesos, en parte debido a la acción humana, desde 1989 se lleva a cabo en Pirineos un plan de Coordinado de actuaciones para la recuperación de la especie, diversos Proyectos Life en el Parque Nacional de Picos de Europa y noroeste de España, planes de recuperación autonómicas en las tres comunidades que presentan individuos: Navarra, Aragón y Cataluña y proyectos de reintroducción.

de muladares y sitios de alimentación suplementaria complementaria a los requisitos sanitarios y garantizar su disponibilidad en toda el área de distribución de la especie así como en las áreas potenciales de colonización y a través de corredores (como es el caso del corredor pirenaico) • Favorecer la práctica de ganadería extensiva que está cada vez más en desuso

• Reintroducción de la especie en áreas poten Entre las principales actuaciones que se han ciales de expansión y con hábitats idóneos para su supropuesto y se llevan a cabo nos encontramos las si- pervivencia, tras estudios previos de los factores de mortalidad de especies con una ecología similar. guientes: Educación y sensibilización ambiental me• Seguimiento de la evolución de los tamaños • diante la divulgación para conseguir la implicación de población así como de sus parámetros reproducsocial en su conservación. tivos y de los movimientos de los individuos en dispersión.

• Programa de cría en cautividad. A partir del • Protección legal y mejora del hábitat de la es- proyecto de reintroducción del quebrantahuesos en los Alpes se está desarrollando un programa de repecie. producción en cautividad con el objetivo de su rein• Planes de recuperación autonómicos que cu- troducción en el parque natural de las sierras de Cabren la totalidad de los territorios de reproducción: zorla, Segura y las Villas y se ha puesto en marcha Navarra, Aragón y Cataluña. un programa de recuperación del quebrantahuesos en el Parque Nacional de Picos de Europa. Además de • Seguimiento y corrección de los factores que la creación de un stock de reserva genética de ejemsupone un peligro de muerte no natural (venenos, lí- plares en cautividad de la población de Pirineos y neas eléctricas y caza ilegal).

Cazorla, Segura y las Villas.

• Plan de alimentación suplementaria con la • Radioseguimiento de aves pre-adultas mecreación de una normativa básica para la creación diante marcaje y censos anuales para conocer los moJoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Quebrantahuesos alimentándose CRÉDITOS IMAGEN: javivalladares.com

vimientos y asentamientos estacionales.

Para que las medidas de conservación tengan éxito; debe de intensificarse la coordinación entre las comunidades autónomas implicadas con la administración central para que aplicarlas, tener un plan para potenciar la actividad reproductora de las parejas nidificantes, eliminar las causas de mortalidad no natural, garantizar la protección legal de las áreas más problemáticas y un seguimiento y control con información actualizada y continua sobre la evolución de la población y la eficacia de las medidas tomadas.

Sin duda, muchos son los problemas que llevan a un animal a declararse “en peligro”, pero sin duda es el desconocimiento el mayor de ellos. El desconocimiento de cómo vive, su comportamiento, de qué se alimenta, etc. ha llevado a pensar que puede ser peligroso e incluso a inventarse leyendas sobre animales que atacan al ganado con premeditación y comen niños que, lejos de ayudar, ponen en peligro su supervivencia.

mación respecto a la biología del animal, dispersión de pre-adultos, etc.

Además cuentan con secciones en sus webs para el público interesado en el que se muestran actividades de voluntariado, fichas de todos los ejemplares en estudio dentro de los proyectos y fichas de identificación mediante marcas alares (plumas decoloradas) y anillas de ejemplares libres que son observados por ornitólogos y naturalistas en los distintos Parques de la Península Ibérica. Las fichas de identificación aportan una información muy valiosa a técnicos y trabajadores de los proyectos ya que facilitan el estudio, seguimiento, evolución y control de las poblaciones de quebrantahuesos libres.

Algunas de las áreas de referencia para observar la especie en el Pirineo español se sitúan en el Parque Nacional de Ordesa y Monte Perdido que cuenta con 7 parejas (Huesca/Revilla) y el Parque Natural de la Sierra y los Cañones de Guara con 12 parejas (Huesca/Vadiello), Parque Natural de los Los Valles

En España existen organizaciones como la Occidentales y la Sierra de Boumort entre otros.

Fundación para la Conservación del Quebrantahue Si se quiere tener un ecosistema sostenible y sos ( en Aragón) y la Fundación Gypaetus (en Cazorestable, hay que conservar y mantener las redes de la, Jaén) que lleva a cabo las acciones para la conservación del quebrantahuesos en Aragón y Andalucía, interacción trófica que hay entre las distintas esperespectivamente. En sus páginas podemos encontrar cies, sólo de esta forma se mantiene un sistema en toda la información actualizada sobre la evolución de equilibrio. De ahí, la importancia de conservar a esta las poblaciones de quebrantahuesos en la Península especie que tiene una función en el ecosistema muy ibérica, los planes de acción que se están llevando a marcado y cuya desaparición puede afectar a otras escabo y las que han concluido, así como toda la infor- pecies que dependen de su actividad.

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Vacunación, inmunidad, inmunodeficiencia, reacciones alérgicas… todos sabemos que estos procesos están relacionados con la manera en que nuestro cuerpo se defiende ante la enfermedad, pero a veces es difícil entender cómo funcionan. La clave de todos ellos reside en unas moléculas llamadas anticuerpos: conociendo mejor qué son exactamente, obtendremos una pieza clave y central para una mejor comprensión de todos los procesos inmunológicos de nuestro organismo.

Fuente de las imágenes: Todas las imágenes que acompañan al artículo fueron confeccionadas utilizando material de Wikimedia Commons y la plataforma Servier Medical Art

Por CARLOS ROMÁ-MATEO

P

rólogo: el misterioso caso del jamón serrano Imaginemos la siguiente escena: una reunión de amiguetes en una casa. Varias parejas conversan animadamente mientras el anfitrión, con una sonrisa de oreja a oreja, irrumpe en el comedor sujetando con ambas manos una bandeja de gran tamaño. Desde la distancia, los invitados comienzan a salivar, pues el olorcito desprendido por los jugos y aceites del plato no dejan lugar a dudas:

se trata de una generosa ración de jamón serrano recién cortado, ante la cual los presentes se sienten desarmados, olvidan cualquier tema de conversación y sólo quieren lanzarse a degustar la vianda. Hasta que de repente, el embrujo se rompe cuando una de las presentes dice “Ay, qué lástima, no puedo comerlo… es que estoy embarazada”.

Se abre entonces una ronda de preguntas y respuestas, entre las cuales se escucharán las palabras “toxoplasmosis”, “inmunizada”, “anticuerpos”, y expresiones como “haberla pasado ya”. Resumiendo, la conclusión popular es: si la has pasado, puedes comer jamón. Si no, no puedes. Y es en este tipo de cuestiones sobre las que quiero centrar el artículo: ¿qué significa “haber pasado una enfermedad”, y qué implica respecto a nuestro sistema inmunológico? Retomaremos brevemente el tema de la toxoplasmosis y los embarazos hacia el final, para dejar todos los cabos bien atados. Pero por ahora, lo usaremos simplemente como un McGuffin de los que tanto gustaban al maestro Hitchcock, que nos llevará de la mano para entender cómo funciona nuestro sistema inmunológico y, en concreto, cómo se produce la maravilla de que dispongamos de las armas necesarias para repeler tantos peligros microscópicos. Y no sólo eso, sino que además seamos capaces de generar nuevas y más eficientes armas tras cada ataque que superamos. Que comience la batalla.

Héroes y villanos de la guerra inmunológica.

Cuando un agente patógeno (es decir, que puede causarnos una enfermedad) consigue atravesar las barreras físicas externas que impiden la entrada a nuestro organismo (piel, mucosas), puede convertirse en un serio peligro. Nótese que “agente externo” puede referirse a un organismo malintencionado (organismos cuyo modus operandi es aprovecharse de nuestros recursos para su propio provecho causándonos perjuicio en el proceso), o sencillamente un cuerpo extraño que una vez dentro pueda desencadenar una reacción inadecuada (como los granos de polen que generan alergias). Bien, una vez en el interior, una serie de células especializadas de nuestro cuerpo se encargarán de detectar, marcar y eliminar a dichos agentes externos no deseados. Se trata de las células blancas o leucocitos (ver cuadro Los policías del organismo).

Son los típicos “policías” del organismo que se representaban en Érase una vez la vida, un ejército siempre alerta capaz de detectar a los intrusos y en la mayoría de los casos, eliminarlos rápidamente en un proceso complejo que implica participación de muchos tipos celulares, activación de cascadas de señalización (mecanismos que explicamos en números anteriores [1]) y procesos como la fagocitosis (literalmente, “comerse” a los malos). ¿Cómo reconocen los soldados de este ejército a los villanos? Utilizando una herramienta, los famosos anticuerpos, que se pegan a la amenaza y sirven de anclaje para que estas células desencadenen todos los mencionados procesos, reclutando a su vez a nuevos miembros de este ejército de respuesJoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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aminoácidos se disponen en forma de hélices, tirabuzones o laminillas (estructura secundaria); finalmente, esta cadena de tirabuzones y hélices se retuerce adquiriendo formas que ya tienen una relación directa con la función que realice la proteína. Pueden así ser globulares, formar un surco donde encaja otra proteína, muy estiradas para formar fibras con cierta elasticidad… en definitiva, esta es la estructura terciaria.

Para rizar el rizo, esta cadena puede unirse con otras cadenas iguales o similares configurando una estructura mayor y más compleja, la estructura cuaternaria.

Por tanto, cada cadena con su estructura terciaria particular sería un monómero, y según los monómeros se van asociando se formarán los mencionados multímeros (dímeros, trímeros, y así sucesivamente). Se obtiene así estructuras complejas tales como canales por los que caben proteínas enteras, por ejemplo, o Los anticuerpos: agárrame esos antígenos. estructuras robustas como los pilares que sirven de ”Anticuerpo” es un nombre muy intuitivo que ya nos “esqueleto” a las células. dice que esta molécula va a encargarse de machacar a los “cuerpos malos”; a nivel biológico, un anticuerpo Retomando nuestro tema, las inmunoglobulinas están es una proteína como pueda serlo la hemoglobina que formadas por cuatro cadenas iguales dos a dos: unas transporta el oxígeno por nuestra sangre o la insulina se llaman ligeras por ser de menor tamaño, y las otras que regula nuestro metabolismo. Y como proteínas, pesadas, por lo contrario (ver cuadro Estructura de su nombre más correcto es inmunoglobulinas (abre- los anticuerpos). Las cadenas pesadas se unen por la viadas, Ig). Se trata de proteínas multiméricas: no base y se abren en forma de “Y”, y las cadenas ligeras corráis, tranquilos, enseguida explicamos esto. Todas se pegan cada una a uno de los brazos de esta “Y”. las proteínas están formadas por aminoácidos (unas En la puntita de los brazos es donde se forma la parte sencillas moléculas) enganchaditos en forma de cade- que reconoce los antígenos (llamada, sorprendentena (estructura primaria). Al estar encadenados, estos mente, sitio de unión al antígeno), por tanto mientras ta y procediendo a la eliminación. Esto, de forma muy resumida y simplificada, es lo que se conoce como inmunidad innata, pues es un tipo de batalla para la que estamos preparados desde el mismo momento de nuestro nacimiento. Ya hemos introducido, no obstante, lo que será la clave no sólo de este proceso sino del auténtico éxito de nuestro sistema inmunológico, la inmunidad adquirida que permite responder a invasiones incluso antes de que se produzcan. Esta clave es la mencionada herramienta, los anticuerpos, el arma definitiva del sistema inmunológico. Pero, ¿qué son los anticuerpos? ¿Cómo reconocen a los villanos? ¿Y por qué extraña casualidad son capaces de reconocer cosas con las que nunca hemos estado en contacto? Estas son algunas de las preguntas que vamos a intentar responder.

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todo lo anterior es muy parecido en todos los tipos de anticuerpo, en esta pequeña parte es donde se diferenciarán. Y esto requiere explicación en detalle, empezando por aclarar que se llama antígeno a cualquier elemento capaz de generar una respuesta del sistema inmunológico mediada por anticuerpos.

La región hipervariable: cada “caserolica” tiene su “tapadorsica”. Este dicho de mi pueblo que suele usarse para consolar a solteros/as tristes en soledad, nos valdrá para recordar la relación ente anticuerpos y antígenos. La simplificación utilizada en las típicas explicaciones para dicha relación (incluida la que llevamos hasta el momento) da una idea de que cada anticuerpo dispone de una especie de “molde” donde encaja únicamente una única cosa (un único antígeno, ahora ya podemos hablar con más propiedad). Pero las cosas en la naturaleza son más complicadas… o más sencillas, según se mire.

de zonas que pueden ser reconocidas por las inmunoglobulinas. Para una misma bacteria puede haber, por tanto, multitud de inmunoglobulinas que reconozcan partes de ellas. Cada una de estas partes se llaman epítopos, y cada región hipervariable de una inmunoglobulina reconoce un único epítopo. Porque las regiones variables de las inmunoglobulinas están preparadas para encajar con ciertas conformaciones de las moléculas químicas omnipresentes: y aquí reside el meollo de todo el asunto. Se habla normalmente de que los anticuerpos “reconocen” partes de los patógenos… pero esto da una idea totalmente errónea porque supone una intencionalidad, una interpretación.

Pero si pensamos que los antígenos están llenos de epítopos que encajan con determinados anticuerpos, es más fácil entender que se trata de algo fortuito: los anticuerpos existen, y por la naturaleza química de sus extremos, puede ser que encajen con unos epítopos concretos y no con otros. Pensad que al fin y al cabo lo que queda en la superficie de la molécula son algunos átomos con cierta polaridad, distinto nivel de carga eléctrica que puede ser negativa o positiva… la combinación de estos detalles hacen que el extremo de los epítopos (que al fin y al cabo, también son átomos similares) “se peguen” o sean repelidos.

Afortunadamente, todos los organismos del mundo (y cuando digo todos es todos), estamos formados por los mismos componentes: proteínas, lípidos, azúcares… y cuando un anticuerpo se enfrenta ya sea a un organismo completo, o a partes de él, lo que se va a encontrar es precisamente eso. A partir de estos pocos elementos comunes, la evolución ha dado lugar Pensemos en la superficie de una bacteria o virus a infinitas formas y combinaciones, de forma que la como los que se representan en la cabecera de este superficie de una bacteria puede presentar infinidad artículo: cada color implicaría una composición quíJoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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mica diferente, cada “bolita” o “pelito” es la representación de proteínas o complejos proteicos que en conjunto forman la parte externa de estos patógenos.

Pues algunos anticuerpos pueden encajar en los “pelitos”, o las bolitas rojas, con lo cual si distintos organismos comparten alguno de estos rasgos serán igualmente interceptados por los anticuerpos, aunque puede haber anticuerpos con una especificidad muy concreta hacia partes de algún organismo que no se encuentre de la misma manera en otros. Puede parecer más rebuscado, pero si pensamos en los sistemas biológicos como fruto de un proceso evolutivo sin ninguna dirección, la cosa se vuelve muy lógica: no se han diseñado anticuerpos para reconocer organismos concretos, sencillamente las proteínas de tipo inmunoglobulina son capaces de interactuar con determinadas estructuras. Con el paso de los millones de años y la interacción entre organismos, es fácil pensar que los genes que producen anticuerpos con ciertas características han sido favorecidos por la selección natural. Y aquí surge la duda que es la clave de todo este artículo: si cada proteína del organismo es codificada por un fragmento concreto de ADN (es decir, lo que llamamos un gen), ¿existen tantos genes como anticuerpos específicos para todos y cada uno de los posibles patógenos de nuestra especie? Y de ser así, ¿tenemos todos esos anticuerpos sintetizados y recorriendo nuestro organismo, a la espera de que aparezca su organismo “diana”? Pues no, la cosa esta vez es más complicada.

ficas se dedican a eliminar los lazos resultantes “pegando” de nuevo los extremos sueltos. Como resultado, todo lo que incluía el lazo queda eliminado. Pues bien, la secuencia génica que contiene la información para construir los trozos de inmunoglobulina está formada por muchas partes repetidas; según se forman estos lazos, se eliminan unas y se quedan otras.

Cuando el proceso termina, se habrán empalmado los trozos repetidos, algunos sutilmente diferentes, y cuando esto se convierta en proteína habrá diferencias en las partes que han recombinado. El mero hecho de que una misma unidad genética estructural se halle repetida dos o tres veces, puede suponer un cambio muy drástico en la estructura de la proteína resultante.

Imaginemos el ADN como una cuerda. Por su propia naturaleza, algunas partes de dicha cuerda tiendan a enlazarse: cuando esto sucede, unas proteínas especí-

¿Es infalible este sistema? En absoluto. Veremos a continuación qué tipo de problemas podemos encontrar cuando alguna parte de este proceso no cumple debidamente su función.

Encontramos pues un proceso que otorga cierta aleatoriedad, pues la recombinación no se da siempre exacta y precisamente entre los mismos fragmentos de ADN. Como cada sector eliminado es cortito, en el fondo las variaciones son pequeñas; además, el resto de gen que da lugar a la inmunoglobulina se mantiene inmutable. Este embrollo se entiende mejor con una ayudita gráfica como la que tenéis en el cuadro Generando diversidad.

¿Cuándo ocurre todo esto? Los linfocitos no nacen como tales, al principio son células mucho más simples que van desarrollándose y especializándose.

Según tiene lugar este proceso, la recombinación específica que acabamos de describir provocará que cada linfocito en particular tenga un tipo de Jugando a la lotería: la recombinación de inmunoglobulinas con una porción diferente de la de segmentos génicos. Efectivamente, cada célula de los demás. nuestro cuerpo tiene la misma información genética que todas las demás. Si son tan diferentes unas de El resultado es que la parte que se ha formado aleatootras es por la manera en que manejan esa informa- riamente será capaz de pegarse a cosas muy distintas, ción. Aunque todas tienen el manual completo, cada mientras que, mediante la zona común, los anticuertipo celular según su ubicación en el organismo y las pos arrastran aquello que hayan interceptado. A los funciones que deba desempeñar utilizará sólo algunas linfocitos y demás células del sistema inmunológico páginas, unas muy concretas y no otras. Sólo las célu- que interaccionan con anticuerpos les da igual lo que las “policía” del sistema inmunológico se encargarán se haya “pegado”, simplemente y de forma automátide fabricar proteínas tipo inmunoglobulinas, en con- ca una vez interaccionen con los anticuerpos procedecreto algunos linfocitos. Pero como ya hemos adelan- rán a desarrollar las estrategias defensivas pertinentado, no tienen instrucciones para todos y cada uno de tes. Y así se consigue algo que ahora resulta lógico: los anticuerpos posibles. Como las inmunoglobulinas mediante la variabilidad de los anticuerpos se consiestán formadas por varias cadenas, cada una de ellas gue dar respuesta ante multitud de enemigos; gracias viene indicada en su correspondiente fragmento de a la aleatoriedad de su producción además se puede ADN. La potencial diversidad que da lugar al proceso responder a prácticamente cualquier ataque; y mede síntesis de inmunoglobulinas reside en un fenóme- diante la estandarización del proceso de interacción no conocido como recombinación. Esto consiste en entre anticuerpos y células del sistema inmunológico, el entrecruzamiento de secuencias de ADN, algo muy gracias a la porción constante, el resto del proceso es automático y vertiginoso. frecuente dentro de la biología celular.

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Equivocación de objetivos y daños colaterales. El mayor problema inherente a este mecanismo tan eficiente, es que los anticuerpos “se equivoquen” al enganchar su presa, pues como hemos dicho el resto del proceso es automático. Esto es lo que sucede en el fenómeno conocido como autoinmunidad: los linfocitos que producen anticuerpos que reaccionan contra las estructuras del organismo son eliminados durante el proceso de maduración, pero como en todo sistema pueden existir fallos. En este caso, desencadenarán un ataque contra células o tejidos totalmente normales, llegando a producir efectos más o menos drásticos como los que tienen lugar en enfermedades autoinmunes como la artritis reumatoide o el famoso lupus. Por el contrario, decimos que existe inmunodeficiencia cuando cualquier parte de todo el sistema se estropea para dar como resultado una respuesta inmunológica disminuida: fallos en la producción de anticuerpos, en la generación de células del sistema inmunológico… puede producirse por diversos factores, bien por fallos genéticos (por ejemplo, fallos en el proceso de recombinación que hemos explicado y que

da lugar a la potencia y diversidad de los anticuerpos) o por factores externos, como la infección por virus como el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) que da lugar al llamado síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA). La muerte de linfocitos producida por la infección del virus deja al organismo sin policías suficientes para combatir infecciones que de otro modo serían fácilmente rechazadas. Finalmente, la hipersensibilidad que sufrimos en las alergias tiene relación con la autoinmunidad, pues el sistema de defensa está intacto pero reacciona de manera exacerbada frente a estímulos o agentes que no deberían ser, en principio, dañinos.

Afortunadamente, el sistema se guarda un as en la manga. Como hemos explicado, los organismos con sistema inmunológico complejo disponen de un repertorio basal de “armas” que reconocen características propias de organismos patógenos. Estas armas se han generado de manera aleatoria, y sólo se han mantenido en el arsenal aquellas que han demostrado ser eficientes en la lucha contra algún organismo. Pero la JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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carrera armamentística no se detiene, las combinaciones se siguen produciendo, y si en algún momento los vigilantes del organismo se topan con un elemento extraño, se buscará en el repertorio generado y el que está por generar, algún anticuerpo que sea capaz de encajar y fomentar una reacción en contra de dicho elemento. Se produce entonces un proceso de selección, en el que sólo las fábricas generadoras de esa arma concreta proliferen, y las que no lo hagan, sean eliminadas. Para poner la guinda al pastel, el arma seleccionada (es decir, la estirpe de linfocitos cuya producción de anticuerpos ha dado lugar a una forma más eficiente que las demás) finalmente se guardará en una reserva para futuros enfrentamientos, con lo que de producirse una nueva invasión por parte de ese enemigo en particular, la respuesta será rápida y contundente. Esto es lo que se conoce como inmunidad adaptativa y es la base de la vacunación. Mediante este proceso, podemos proporcionar al organismo una fuente de antígenos debidamente tratados, de manera que se cree una respuesta inmunitaria controlada y destinada a producir anticuerpos específicos que queden guardados como reserva, en caso de una infección real. Para ello se utilizan partes del organismo atacante, por ejemplo, de manera que no se produzca una auténtica invasión pero sí se generen las armas necesarias para repelerla en un futuro [2][3].

inocua en adultos, para un feto en desarrollo la presencia del parásito y la respuesta inmunológica que desencadena puede ser fatal, dando lugar a malformaciones o incluso una interrupción de la gestación. Si la madre ha estado en contacto previamente con el parásito (lo que vulgarmente se dice “haberla pasado”), al disponer de anticuerpos seleccionados y específicos, su respuesta será rápida y contundente sin dar tiempo a que se produzcan daños en el feto indefenso.

Pero además, existe un tipo específico de inmunoglobulinas que se transmiten a través de la placenta hacia el feto en desarrollo. Y esa es la manera en que los bebés humanos disponen de una defensa inmunológica previa al desarrollo de la suya propia. Lo cual, pues viene muy bien en esa época de la vida.

Por lo tanto, la recomendación de no abusar de carnes crudas o poco curadas, frutas sin pelar, no jugar con gatos (otra cosa que se ha exagerado mucho, pues sólo hay que tener cuidado con las heces y lavarse a menudo) y consejos similares sólo se hará cuando tras un análisis de sangre en busca de anticuerpos específicos para la toxoplasmosis, éste de un resultado negativo. Esto significará que la futura madre no dispone de las defensas adecuadas, y en ese caso lo mejor es evitar las posibles fuentes de contagio. Bien es cierto que no cuesta nada lavar bien la fruta y la verdura antes de comerla. Lamentablemente, existe últimamente Epílogo: ¿la has pasado o no? Y para cerrar el una tendencia a exagerar hasta el imposible el llamacírculo, terminaremos nuestro viaje inmunológico do “principio de precaución” (tratado en el número retomando el ejemplo del principio, que ahora pode- anterior al respecto de los organismos modificados mos entender perfectamente. Para ello obviaremos las genéticamente [4]), y hay médicos que simplifican explicaciones eminentemente parasitológicas y nos la necesidad de explicar qué es un anticuerpo y en centraremos en algunos detalles acerca del funciona- qué consiste la toxoplasmosis prohibiendo a rajatabla miento del sistema inmunológico que nos ayuden a el consumo de estos deliciosos productos durante el ampliar lo que ya hemos explicado. embarazo, porque al fin y al cabo nadie se muere por estar nueve meses sin comerlos. Personalmente, espeLa toxoplasmosis es una infección debida a un or- ro que artículos como este ayuden un poco a restringir ganismo unicelular perteneciente al grupo de los este tipo de actitudes y aprendamos a confiar en todo protozoos llamado Toxoplasma gondii. Este bichito aquello que hemos aprendido del sistema inmunolóparásito se transmite a través de las heces de algu- gico y su funcionamiento. Porque morirse no se morinos animales, y dada su capacidad de crear formas rá nadie, pero pocas torturas puede haber más crueles de resistencia es frecuente encontrarlo en suelos de que ver a los amigos devorar unas viandas que uno cultivo, lo cual termina con presencia del organismo no puede catar. Especialmente si se trata del producto en animales de ganado (las mencionadas formas de patrio por excelencia, que está delicioso incluso con resistencia se enquistan entre las fibras musculares, protozoos enquistados. de ahí el “peligro” de la carne cruda) o en la superficie de frutas y verduras. Es tan frecuente y su infección produce efectos tan leves en humanos, que muchísimas personas entran en contacto con el parásito o sus Carlos Romá Mateo huevos en algún momento de su vida. La mayoría de las veces ni siquiera se es consciente de la presencia del parásito, que es detectado y eliminado sin hacer demasiado ruido.

Volvamos a nuestra amiga y su embarazo. Mientras que la toxoplasmosis es una infección asintomática e JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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JoF EN LAS AULAS

Programados para acabar con nuestro planeta Ismael Díaz Sánchez

¿Qué es la contaminación?

especialmente el oído.Contaminación visual: denominamos así a aquellas visualizaciones que La contaminación es un término muy amplio pueden alterar el medio ambiente de una manera “fea”, y difícil de definir, ya que comprende una gran como puede ser el exceso de carteles publicitarios en variedad de situaciones. Pero sí podemos decir que, zonas verdes, la gran cantidad de puestos vendedores en general, la contaminación es la alteración de las en una zona tranquila y/o monumental, etc. condiciones normales de un medio a través de agentes Estos son algunos de los tipos de externos nocivos. Otro dato importante es que la contaminación puede afectar a cualquier estado de la contaminación más importantes en el medio ambiente.

En cambio, este artículo está dedicado mayormente materia. a la contaminación atmosférica, una de las más ¿Cuáles son los tipos de contaminación que problemáticas y de la que menos nos preocupamos.

debes conocer?

Los contaminantes se puede dividir en dos contaminantes primarios y Contaminación atmosférica: consiste en la modalidades: contaminantes secundarios. interacción de agentes físicos y químicos en la atmósfera que resultan molestos o dañinos.

Normalmente estos contaminantes suelen estar en Los contaminantes primarios son los que se emiten estado gaseoso. a la atmósfera y contaminan de forma directa. Los Contaminación de las aguas: el agua es un recurso principales son: renovable que, debido a las actividades humanas, Dióxido de carbono (CO2), puede llegar a estar contaminada procedente de la quema de por vertidos que arrojamos a combustibles fósiles (carbón, este biotopo.

La contaminación petróleo) que es un gas de efecto invernadero. Este gas Contaminación de los suelos: es la alteración incrementa la temperatura provocada por actividades de las condiciones media de la biosfera, lo cual industriales y las construcciones. desemboca en el cambio normales de un Contaminación lumínica: climático, del que se habla llamamos así a las emisiones de más adelante. medio a través de luz que no son necesarias, ya sea Metano (CH4) producido por agentes externos por una intensidad excesiva o las actividades agrícolas, por el horario no adecuado en el nocivos contribuye al calentamiento que se aplica. global del planeta 21 veces Contaminación radiactiva: más que el dióxido de carbono. consiste en la presencia no deseada de sustancias Además, también puede afectar a la salud de los seres que emiten radiactividad (por ejemplo, residuos de vivos porque, aunque no es tóxico, puede desplazar al centrales nucleares). oxígeno en un espacio cerrado.

Contaminación acústica: este tipo de contaminación Estos gases han provocado la alteración del es provocada por el exceso de ruido, inadecuado para clima del planeta, y cada año que pasa, más se altera. el medio ambiente y la convivencia. Puede provocar Es el llamado cambio climático, producido por el grandes daños en algunas zonas del cuerpo humano, ser humano. Prácticamente estos cambios de clima JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Ahora vayamos con los contaminantes secundarios, que son aquellos que se forman mediante procesos químicos que actúan sobre los contaminantes primarios. Algunos de ellos son: Dióxido de nitrógeno (NO2), que se forma cuando el contaminante primario óxido de nitrógeno (NO) se oxida. Se considera un compuesto tóxico.Acido nítrico (HNO3), que se produce cuando se oxida el dióxido de nitrógeno.

Bosque afectado por la lluvia ácida

Ácido sulfúrico (H2SO4), se origina por la oxidación del dióxido de azufre.

resultan ya inevitables, pues depende de nuestras Cuando se originan estos dos últimos contaminantes decisiones sobre las emisiones de gases de efecto secundarios (ácido sulfúrico y ácido nítrico), éstos caen junto con la precipitación formando lo invernadero. que llamamos lluvia ácida, una causa por la que Mucha gente le echa la culpa sólo al dióxido muchísima vegetación muere quemada. de carbono: es cierto que la emisión de CO2 aumenta el efecto invernadero, como se ha comentado, pero Ozono (O ), es un contaminante secundario producido 3 este gas es imprescindible: sin incorporar carbono a partir del oxígeno por los altos niveles de tráfico por fotosíntesis a la biomasa terrestre NO habría vida y los contaminantes primarios que emiten. Sabemos tal y como la conocemos. Hay que saber que este que este gas es beneficioso, ya que nos protege de la gas contribuye al calentamiento muchísimo menos radiación ultravioleta (en la estratosfera, formando que el vapor de agua, que es el gas que produce parte de la conocida capa de ozono); sin embargo, más efecto invernadero debido a la absorción de cuando esta sustancia se acumula en la troposfera, rayos infrarrojos. Por ejemplo, en la combustión de la capa de la atmósfera donde nos situamos, penetra un hidrocarburo (compuesto orgánico formado por por las vías respiratorias del ser vivo y produce la átomos de hidrógeno y carbono) se origina mucho irritación de las mucosas y los tejidos pulmonares, vapor de agua. lo cual afecta a distintas partes del cuerpo, como la cabeza, pulmones (produce la tos), etc.

Una consecuencia del cambio climático es el deshielo, la fusión del hielo provocada por el aumento Soluciones a la contaminación atmosférica de la temperatura. El hielo de Groenlandia se está No es tan fácil citar soluciones para este tipo derritiendo, cada vez más, y este fenómeno puede de problema, ya que para realizarlas hay que tener provocar que el nivel de los mares de todo el mundo suba, entonces se ampliarían las posibilidades de que muchísimas cosas en cuenta y, una característica que ocurrieran más catástrofes. La temperatura del planeta hay que tener en común es la de colaborar todos, aumentaría todavía más, ya que toda la energía solar si no, no sirve de nada. Aquí se proponen algunas soluciones, y se explica por qué hay que respetarlas y que refleja el hielo lo absorbería el planeta. por qué esto no ocurre: Además de los gases implicados en el efecto Reducir los productos de limpieza, ya que la invernadero, otros contaminantes primarios son: mayoría de estos contienen sustancias químicas que, Dióxido de azufre (SO2) generado por las erupciones al arrojarlas al desagüe, son muy dañinas; además, volcánicas y las industrias los compuestos que contienen son tóxicos y pueden provocar, aunque no lo parezca, fuertes alergias, Monóxido de nitrógeno (NO), emitido por los irritaciones pulmonares, etc. Es poco posible que la vehículos y plantas de energía. gente deje de comprar tantos productos como estos, JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Exceso de tráfico en Madrid pero, en este caso, se podrían comprar los mínimos productos de limpieza generales (que sirvan para todo) y no uno específico para cada parte de la casa, además la economía doméstica estaría a nuestro favor.

Disminuir el consumo de electricidad, para así expulsar menos sustancias contaminantes como SO2 (dióxido de azufre) y NOx (óxidos de nitrógeno) emitidas por las centrales eléctricas. Esto sí se puede solucionar, o al menos reducir algo ahorrando energía. Cuando alguien está en una parte de la casa e inmediatamente se va a otra (aunque sea por poco tiempo) que apague la luz, así se reducirá el gasto de la electricidad. No hay ninguna excusa para no asumir esta costumbre, es más, nos conviene, ya que gastaríamos menos dinero reduciendo el consumo en nuestro hogar.

No llenar en exceso el depósito de gasolina (importantísimo), ya que los vehículos cuentan con un sistema que empieza expulsar vapor de gasolina cuando se llena demasiado el tanque, hasta equilibrarlo, y esto es totalmente tóxico, puesto que empeora el problema del ozono y puede provocar enfermedades pulmonares. Es absurdo apurar el tope de la capacidad del tanque, como hace mucha gente, puesto que se paga por la gasolina que se evapora o se derrama.

Echar gasolina los días en los que no haya alto contenido de ozono troposférico, y mejor por la noche, puesto que puede empeorar el problema que provoca este gas, como se mencionó en el anterior apartado. Podrían comunicarlo en las gasolineras mediante folletos.

Controlar las emisiones de las fábricas, para así reducir la expulsión de gases de efecto invernadero.

Para esto habría que inventar alguna tecnología capaz de filtrar o neutralizar estos compuestos y que funcione a través de la energía renovable. Este apartado es difícil de solucionar, puesto que habría que investigar o desarrollar nuevas teorías para así poder construir el artefacto.

Talar menos árboles y/o plantar nuevos. Es cierto que gracias a estos árboles que talamos, obtenemos el papel y, por ejemplo, una mesa para comer. Pero Transportarnos en vehículos colectivos, para así la propuesta no es de NO talar árboles, sino de talar expulsar menos gases. Esto, tal y como está el precio menos, o, a la vez que talamos un árbol, plantar otro de la gasolina, es incluso más económico. Hay gente nuevo. que no lo hace simplemente porque no tiene ganas de Quizás la economía mande en la ciencia igual ir a la estación de autobuses, o porque en su coche va que en la política actual, en este caso no somos tan más a su gusto. Vale, hay que respetar sus decisiones, pero las del medio ambiente también son importantes, inteligentes como nos creemos, puesto que cumpliendo y por tanto hay que tenerles un alto nivel de respeto. muchas de las soluciones medioambientales podemos conseguir un mejor hábitat de los seres vivos y, Si no queda más remedio que ir en coche también se además, una economía más sostenible en nuestro poder, que viene muy bien en estos tiempos. puede intentar contribuir: Utilizar vehículos eléctricos, para así reducir la combustión del petróleo. Es muy útil, pero tiene un importante inconveniente: el precio. Estos vehículos, en estos tiempos, suelen costar mucho dinero; en el caso contrario, si se va a usar combustible, hay otros factores a tener en cuenta:

Esta es la única razón por la que el mundo puede acabarse, por el cambio climático y los desastres naturales que generamos los humanos. No será así si TODOS contribuimos en el cuidado de nuestra casa, el planeta Tierra. Parece que el destino nos ha programado para acabar con nuestra esfera.

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DEL BOTE A LA CÉLULA VIVA DANIEL MORENO

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Por Daniel Moreno

L

La ciencia nos descubre a menudo un mundo oculto.

Desde la escuela hasta la educación secundaria o el bachiller se nos enseña con libros. Ellos resumen con mayor o menor acierto el conocimiento humano en un área o áreas del saber. En los periódicos, en la tele, en la radio, en la red, de vez en cuando, se nos habla de ciencia, se nos señalan los hitos más importantes, los avances. Los científicos han hallado , teorizan que , dicen tal o cual cosa pero rara vez se nos explica cómo llegan a sus conclusiones, qué métodos y herramientas usan, qué tecnologías tañen en tamaña empresa. Las ciencias de la química de la vida, como a mí me gusta llamarlas, se valen de un elenco reducido de herramientas y técnicas experimentales extraordinariamente versátiles dada su simplicidad teórica. Voy a tratar de explicar las bases de algunas de las principales técnicas usadas casi indistintamente en los laboratorios de bioquímica, biología molecular, genética o biología celular que con diferente nombre

abordan asuntos muy a menudo solapados y, por supuesto, complementarios.

Hay una apreciación que debe tenerse en cuenta acerca de estos procedimientos. Todos ellos tratan de hacer visibles a nuestros ojos estructuras, reacciones, interacciones y eventos que ocurren a escala de las moléculas de la vida. Todo ello en un margen de unos pocos nanómetros (un nanómetro tiene el grosor de una aguja dividido entre un millón).

Por tanto, Estas técnicas usan características indirectas para mostrarnos lo que ocurre a escala molecular.

Entre las moléculas estudiadas por estas bio-ciencias se encuentran ácidos nucleicos (ADN y ARN), proteínas y lípidos. El ADN almacena la información, que es luego copiada a ARN, éste transmite las instrucciones para construir proteínas.

Las proteínas actúan como catalizadores (enzimas),

Representación del “dogma” central de la Biología molecula mediante estructuras y secuencias ejemplo de cada biomolécula. El ADN se replica su secuencia de nucleótidos posibilitando la generación de copias hijas iguales. EL ADN se transcribe a ARN, la única diferencia es que el ARN usa Uracilo (U) en vez de Timina (T). Cada triplete de nucleótidos de ARN se traduce a un aminoácido que unido al siguiente generará una cadena para formar proteínas.

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Secuencias diana de tres enzimas de restricción comúnmente usados: Hind III, Sal I y EcoR I, respectivamente. como andamios, como vehículos, como controladores y sintetizadores del ADN, ARN, lípidos y otras proteínas. Los lípidos son almacenes energéticos, paredes, señales, etc.

Entre estas herramientas y técnicas no explicaré todas las que son, pero sí son todas las que están. Evitaré dividirlas en clases o subgrupos clásicos como técnicas separativas vs analíticas o de ácidos nucleicos vs proteínas, porque los principios de algunas son aplicables indistintamente a ambos o porque muchas se usan secuencialmente o simplemente como parte de otras. En su lugar, las separaré en dos bloques. El bloque del Bote, donde la química de la vida se estudia y/o utiliza de forma reduccionista (unas pocas reacciones controladas) dentro de un tubo; y el bloque de la Célula, donde se intentan utilizar y/o estudiar los procesos de la vida en todo su esplendor, mientras la vida acontece.

Del Bote...

Desde que Panoramix empezó a hacer pócimas en su marmita ha llovido mucho. Milenios más tarde los herederos de la alquimia, los primeros científicos, cambiaron los sucios cuencos por lustrosos y estériles botes de mil tamaños y formas. El conocimiento de la química de la vida se lo debe todo al ensayo en el bote, al ensayo in vitro. Introduciendo y estudiando los eventos de un número reducido de tipos de moléculas en un frasco, el ser humano ha sido capaz de comprender los procesos esenciales que mueven la vida. El descubrimiento del DNA como material hereditario (a principios del siglo XX), de la doble hélice como su estructura molecular (1953), la inferencia del dogma (no tan dogma) de la biología molecular (1958) y el descifrado del código genético (1966), nos enseñaron el lenguaje y el flujo de la información viva (más info, en el número cinco de JoF, por Pedro L. Méndez, El Código Genético). El

Izda.) Esquema del montaje de una electroforesis de ADN y la direccion de migración. Dcha.) Esquema de la migración de un ADN ficticio después de su procesado con varios enzimas de restricción o sin procesar (Control). Se deduce que Hind III tiene dos puntos de corte sobre ese DNA separados por 1000 pares bases, que Sal I tiene también dos, pero separados 250 base y EcoRI no tiene puntos de corte porque no libera fragmentos, al igual que la muestra sin tratar.

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usarlos para cortar el ADN en sitios concretos y luego usar los fragmentos (genes o partes de ellos).

Estos fragmentos, según los mapas del ADN, deben tener un tamaño determinado, este tamaño se puede comprobar mediante electroforesis.

La electroforesis, herramienta imprescindible.

Su base es muy simple, separar las moléculas aprovechando sus diferencias de tamaño, forma, carga y afinidad por diferentes materiales, etc. Casi todas las biomoléculas tienen carga eléctrica, y si se aplica un campo eléctrico a una disolución que las contiene, estas moléculas migran hacia el polo con signo opuesto. En la Electroforesis de Ácidos Nucléicos se aprovecha que el ADN y el ARN tienen carga negativa y tienen siempre la misma relación carga/masa, por tanto, en un medio o matriz ideal sin resistencia al avance, tanto las moléculas grandes Científico manipulando un gel de como las pequeñas tendrían la misma velocidad. Si la electroforesis de ADN con dos filas de matriz es un material que genera resistencia al avance, pocillos de carga, teñido con Bromuro (como una gelatina), cuanto más pequeñas sean las de Etidio y expuesto a luz ultravioleta. moléculas más rápido se moverán en comparación con las más grandes. En un gel de electroforesis, las gran salto ocurrió cuando el ser humano aprendió moléculas se hacen visibles en forma de bandas, cada a controlar este lenguaje. La electroforesis, la banda contiene miles y miles de moléculas del mismo enzimología de restricción (1968), la secuenciación de tamaño.

ADN (1975) y la PCR (1983) fueron las herramientas El ADN no se puede ver a simple vista, es necesario básicas para lo que vendría después. pintarlo con un tinte específico que sólo lo tiñe a él, Los enzimas de restricción son proteínas obtenidas el Bromuro de Etidio. Este bromuro tiene un vicio, de microorganismos, casi siempre bacterianos. Estos le gusta mucho incrustarse entre los nucleótidos que enzimas reconocen y cortan muy específicamente forman una cadena de ADN. Cuando el Bromuro secuencias concretas de nucleótidos en el ADN. El de Etidio intercalado en el ADN se ilumina con luz ADN es una cadena compuesta por una secuencia que ultravioleta, se hace fluorescente, de manera que se mezcla las 4 nucleótidos químicamente diferentes: ven bandas fluorescentes. Para hallar los tamaños, Adenina (A), Timina (T), Guanina (G) y Citosina se usa un patrón de tamaños moleculares, que no es (C). El conocimiento de su secuencia diana permite otra cosa que una mezcla de fragmentos de los que

Izda.) Esquema de una secuenciación ficticia de la secuencia ejemplo.

Dcha.) Comparación real de una secuencia de ADN mutante (MUT) con una de tipo salvaje, no mutante (WT) mediante secuenciación Sanger.

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Esquema de la amplificación por PCR de una hebra de ADN.

conocemos fiablemente sus diferentes tamaños. La electroforesis de ADN fue la poderosa herramienta que en su día fue usada para desarrollar otro gigante de las ciencias de la vida: métodos de secuenciación del ADN. La secuenciación de ADN aprovecha el hecho de que los cuatro nucleótidos del ADN son químicamente muy diferentes. Cualquier fragmento de ADN tiene un inicio y un final también químicamente diferentes llamados 5 prima (´) y 3 prima (´), debido a que estas bases tienen extremos llamados 5´ y 3´. Ejemplo: 5-A-3-5-T-3-5-G-3-5-G-3-5-C-3-5G-3-5-T-3-5-C-3, que resumiendo se queda en: 5´-ATGGCGTC-3´. Si son químicamente diferentes, se pueden hacer visiblemente distinguibles. Para ello, se efectua el marcado químico de un extremo del fragmento, por ejemplo con radiación en 5´( ***5´-ATGGCGTC-3´). Después, en cuatro tubos diferentes, se llevan a cabo las reacciones que discriminan entre las bases que están dentro de la secuencia, de manera que obtenemos subfragmentos aleatorios que acaban en una de las cuatro bases diferentes. Como sabemos en qué base acaba el fragmento dependiendo del tubo del que proceda, sólo nos queda comparar los fragmentos por electroforesis para saber el orden de las bases. Para la generación

de fragmentos se pueden usar métodos químicos (como el Maxam-Gilbert, ya obsoleto), o métodos de síntesis de ADN por DNA polimerasa (un enzima que sintetiza ADN) con terminación prematura (como el método de Sanger). La mejora de las técnicas de síntesis de ADN in vitro, los marcadores fluorescentes y el desarrollo de la PCR hicieron de la secuenciación algo rutinario y sencillo. El avance espectacular de la tecnología aplicada a las técnicas cromatográficas permite hoy secuenciar en un solo día el genoma completo de una bacteria.

La PCR, la reacción en cadena de la polimerasa. La madre de la moderna genética, que nos permite copiar y obtener cantidades ingentes de cualquier secuencia de ADN. Entender su mecanismo es entender cómo la vida se replica. El ADN tiene 2 hebras de nucleótidos que se aparean entre si (llamadas directa y complementaria). A sólo aparea con T y G sólo aparea con C, de manera que si tenemos una hebra directa: 5´-ATGGCGTC-3´, su secuencia complementaria es 3´-TACCGCAG-5´. Para replicar el ADN cada hebra sirve como molde para generar la otra. Para ello, las dos hebras deben separarse (desnaturalización) (ver imagen 6, paso 1), y luego, ser copiadas por una proteína polimerasa (pasos 2 y 3). En condiciones normales (aproximadamente entre 0 y 40°C), las células también replican el ADN. Para ello tienen que abrir el ADN, ¿y cómo lo abren? pues con unas patas de cabra moleculares denominadas helicasas. El problema es que estas helicasas trabajan conjuntamente con otro montón de proteínas en lo que se denomina horquilla de replicación, que es en realidad una superestructura de proteínas, incluida la polimerasa, que se monta sobre el ADN para poder replicarlo. Esta estructura es muy complicada y, básicamente, hacer andar a eso dentro de un bote para reproducir ADN, en su momento era imposible, ahora es poco efectivo.

Las ADN polimerasas pueden trabajar solas, sólo necesitan tener el ADN separado en dos cadenas y un sitio donde poner la primera piedra (el cebador de ADN, en la imagen en rojo). Por su parte, dos cadenas de ADN complementarias separadas son capaces, por sí solas, de volver a aparearse con sus cadenas complementarias por simple reconocimiento químico (también las de cebador). Para desnaturalizar el ADN y mantenerlo abierto lo único que hace falta es darle calor (70-100°C) y para renaturalizarlo quitarle calor.

Este ciclo de calor destruye o incapacita a cualquier polimerasa (o proteína) de cualquier organismo que viva a nuestra temperatura ambiente, pero no a las polimerasa Taq procedentes de arqueas termófilas JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Esquema de la cromatografía.

Esquema de la centrifugación.

Esquema del Western Blot

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que viven 90°C tranquilamente (mas información en el número el cinco de JoF, de la mano de Alberto M. Gándara, Acercando a los Extremófilos). En resumen, en una máquina capaz de calentar y enfriar de 0 a 100°C en menos de 5 segundos, se pone una mezcla de polimerasa, ADN molde, cebadores (para delimitar la región del molde que se quiere copiar y amplificar) y nucleótidos (A, T, G, C) y se efectúa el siguiente programa: (1) 95°C, ADN desnaturalizado.

(2) 50°C, alineamiento con un cebador, secuencia de ADN con la que tú eliges el punto de partida.

(3) 72°C, Taq polimerasa copia el ADN a razón de aproximadamente 1000 pares de bases por minuto.

Y vuelta a empezar varias decenas de veces. Dado que toda la vida conocida tiene un origen común, y funciona en su base de la misma manera, una DNA polimerasa de un organismo arcaico que vive codeándose con el demonio, es capaz de amplificar tu propio ADN metido en un bote.

La Cromatografía es una metodología que, al igual que la electroforesis, separa las moléculas en base a sus diferencias de tamaño, forma, carga, afinidad por diferentes materiales, etc. Pero en este caso, el diseño más común usa una matriz anclada a un vaso cilíndrico con los extremos abiertos. La matriz usada (puede ser líquido, gel o sólido), que tiene más variantes que las de electroforesis, depende mucho más de las propiedades de lo que se quiera y/o como se quiera separar, ya que en este caso, no se usa un campo eléctrico para impulsar las moléculas.

Para hacer circular la mezcla que se quiere separar a través de la matriz, se usa la gravedad, bombas de presión, o centrifugación. Ésta última es la más usada actualmente en los innumerables kits comerciales existentes para purificar proteínas y ADN.

La centrifugación, si se piensa bien, no es más que un intento de acelerar un proceso que con la gravedad terrestre tardaría horas o años o podría no ocurrir.

Sometiendo a una mezcla de sustancias o partículas no disueltas a rotación elevada, éstas pueden ser separadas dependiendo de su densidad, ya que este movimiento genera una aceleración centrífuga (tanto mayor cuanto mayor sea la velocidad de rotación).

Este método se usa en cosas tan simples como ganar tiempo en la recogida por sedimentación de células que viven en suspensión, usando 500 vueltas por minuto.

Pero también se usa en protocolos más complejos que permiten sedimentar biomoléculas a velocidades de entre 15.000 a 100000 vueltas por minuto. Luego este sedimento puede ser analizado, por ejemplo mediante Western blot.

El Western-blot, la herramienta estrella de los laboratorios especializados en proteínas, va unida inseparablemente a otro tipo de electroforesis. Sí, la electroforesis de proteínas, que en esencia es la misma idea que la de ácidos nucleicos. Las diferencias técnicas responden a su adaptación a las propiedades de las proteínas. En un extracto proteico de cualquier ser vivo hay millares de tipos de proteínas diferentes, con tamaños en un rango de entre 10 y 200 kDa (Da, Dalton, es la unidad de masa atómica, el peso de un átomo de Carbono dividido entre 12). Cualquier tipo concreto de proteína que te interese tendrá una masa compartida con otro montón de tipos de proteínas a las que tú no quieres ni ver. Si tu proteína no está pura, ya no valdrá sólo con separar por tamaño, es necesario marcar inequívocamente tu diana. Aquí es donde entra el western blot. Una vez las proteínas han sido separadas por tamaño en la electroforesis, éstas se transfieren a una especie de papel especial, Izda.) Proteína verde fluorescente llamada GFP, absorbe luz azulvioleta y emite luz verde. Fue obtenida en su primera versión de la medusa Aequoria victoria. Dcha.)

Esquema: El ADN de una proteína cualquiera con una marca fluorescente, en este caso GFP, se introduce en una célula que expresará esa proteína junto con su marca fluorescente.

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Arriba) Esquemas de FLIP y FRAP. Abajo) Secuencia real de un experimento FLIP sobre una célula COS-7 expresando la proteína del retículo endoplasmático unida a GFP. El retículo endoplasmático es una estructura que rodea al núcleo celular, en esta imagen el óvalo oscuro del centro.

mediante otra electroforesis. El resultado de esta transferencia es una calcomanía de la electroforesis original, pero en papel.

Las proteínas se adhieren a este papel (membrana) especial y quedan expuestas.

Para saber si tu proteína de interés está, la membrana es bañada con anticuerpos (proteínas de reconocimiento del sistema inmune) que la reconocen sólo a ella, y que poseen ancladas a su cola moléculas fluorescentes o enzimas capaces de generar una reacción fluorescente al contacto con ciertos reactivos. Hecho esto, sólo te queda cruzar los dedos y que la marca fluorescente esté alrededor del tamaño esperado para tu proteína. Estos anticuerpos se fabrican tomando ventaja del sistema inmune de ratones, conejos, cabras y burros que han sido expuestos a concentraciones elevadas de fragmentos de una determinada proteína. Normalmente, las proteínas que buscas tienen una etiqueta que tú les has enganchado previamente como una secuencia adicional a su ADN (usando PCR, enzimas de restricción, electroforesis de DNA, etc.). Para estas etiquetas existen anticuerpos extraordinariamente específicos que facilitan y aceleran el proceso. No existen anticuerpos adecuados para reconocer todas las proteínas existentes. ...A la Célula Viva

Tres fotos de arriba) Secuencia real de un experimento FRAP sobre 2 células COS-7 expresando la proteína del retículo endoplasmático unida a GFP. Célula normal. Tres fotos abajo) Célula tratada con un agente químico que induce estrés. En presencia de estrés la proteína en cuestión no se mueve, al menos después de 5 minutos tras el fotoblanqueo.

Todo este avance “en bote” ha posibilitado la modificación genética de ciertos organismos. Se han conseguido incorporar a sus propias secuencias de ADN otras nuevas y modificadas que codifican proteínas fluorescentes. El avance tecnológico nos ha traído poderosísimos microscopios con refinadísima óptica y sistemas de control computarizado que permiten la manipulación a nivel de micrómetros. Estas nuevas herramientas hacen posible que sea casi más fácil seguir el derrotero intracelular de una proteína que hacer una simple mezcla en un frasco.

La microscopía de fluorescencia abrió la veda del estudio en célula simple. Se usa tanto en células muertas, que fueron “embalsamadas” en vida con fijadores químicos, como en células vivas. Lo que se hace es unir a la secuencia de ADN de una proteína concreta (X) la secuencia de una de las proteínas JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Izda.) Esquema de FRAP. Dcha) Experimento real de FRET en células HeLa donde se comprueba que a mayor cercanía de donador y aceptor, más eficiencia en la transferencia. En (A) GFP y Cherry estan sueltos por eso solo se ve azul; en B están a 17 aminoácidos de distancia, por eso se empiezan a ver regiones amarillas; y en C están a 7 aminoácidos de distancia, muy cerca, emitiendo mucha luz roja. fluorescentes existentes como GFP (que emite en verde) o CHERRY (que emite en rojo). X-GFP, por ejemplo, se expresa en la célula, se pone la célula debajo del microscopio, y con suerte se verá en qué parte de la célula está localizada nuestra proteína X. Algunas versiones más sofisticadas de esta increíble herramienta como FRAP, FLIP o FRET permiten incluso estudiar si la proteína se mueve, interacciona, etc, en resumen, su dinámica.

de la proteína GFP) y luego la emite de otro tipo, pero con menos energía (en este caso verde). Pues bien, qué pasa si usamos junto a GFP otra proteína que recoge luz verde y emite roja (ej. CHERRY), pues que si están lo suficientemente cerca la una de la otra, GFP (aquí Donador) le puede pasar la energía verde a CHERRY (aquí aceptor) y esta emitirá en rojo. De manera que si queremos saber si dos proteínas (X e Y) interaccionan en su propio ambiente natural, unimos X a una GFP y a Y a CHERRY y las metemos en una célula.

Igual que ocurre en la microscopía de fluorescencia, seremos capaces de ver la localización de cada una por separado, si usamos la “luz activadora” concreta de cada cual. No obstante, si usamos la luz verde para activar a GFP y lo que vemos en la muestra es luz roja (o amarilla = roja+verde), esto indicará que nuestra proteína X y nuestra proteína Y están muy muy cerca, interaccionando probablemente.

FLIP: En castellano significa pérdida de fluorescencia en fotoblanqueo. Aquí, usando un láser extraordinariamente preciso se “socarra” (fotoblanquea) de manera continuada la proteína fluorescente unida a nuestra proteína X en una pequeña parte de la estructura fluorescente que está tiñendo. Si con el avance del tiempo se pierde la señal fluorescente fuera del área de fotoblanqueo, esto significa que nuestra proteína X se mueve alegremente de un lado a otro, y cuando se pone debajo del láser, pierde el brillo. En resumen, que se mueve por la Éstas son sólo algunas de las campanas que se tañen diariamente en los laboratorios de biociencias estructura que marca, y que no es estática. componiendo una melodía que nos ayuda a entender FRAP: “Recuperación de fluorescencia después el cómo y el porqué de la química de la vida. No hay fotoblanqueo”. Es parecido al FLIP pero al revés. Se magia, ni alquimia, ni pócimas, ni truco, sólo hay “quema” la proteína fluorescente de una zona y se biología, química, física, matemáticas y, cada vez espera a ver cómo (sí o no) se recupera la fluorescencia. más, ingeniería e informática.

FRET: “Fluorescencia inducida por transferencia energética”. Las implicaciones teóricas de esta técnica son más complejas físicamente hablando, pero la idea es simple. Una molécula es fluorescente porque recoge luz, sólo un tipo (por ejemplo azul, en el caso JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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SPEAKERS’ CORNER jofero en el Street Alicante Science TEXTO

MERY Vg FOTOGRAFÍAS

CARLOS T. PIRIZ

C

omentar un Speakers’ corner protagonizado por algunos joferos en el StAS de Alicante no es tarea sencilla y tiene su aquel.

entre risas y bromas estaban los joferos.

Relajados, como si al cruzar la calzada y tener que hablar de ciencia, a pie de calle y sobre una tarima fuera sencillo.

Empezaremos por el principio. Aquel día, Carlos T. Píriz (gráfico de este reportaje y de todos los que hacemos juntos) y una servidora llegamos al Corte Inglés de la Avenida Maisonave, donde se desarrolló el evento. En la acera de enfrente sentados en una terracita con unas Coca Colas (y alguna que otra cerveza) sobre la mesa,

Carlos y yo estábamos atónitos e imaginamos que se trataba de alguna técnica de relajación que les permitía mentalmente preparar sus respectivas charlas. Pero no.

Simplemente se divertían.

Llegó la hora de comenzar, con un poco de retraso –porque lo bueno se hace esperar-, y sin prisa pero sin pausa apuraron sus bebidas y sus chistes y cruzaron la calle. No sabría decir si iban al centro comercial a comprar o se iban a quedar fuera para divulgar ciencia.

Los surrealismos sobre la organización del Speakers’ corner (el retraso en el comienzo del evento es un misterio aún sin explicar) los pasamos por alto dado que los joferos también lo hicieron. Parecía no importarles ninguna otra cosa que no fuese la mera ciencia. Incluso al ver la minúscula tarima (que no levantaba ni dos palmos del suelo) a todos nos entró esa risilla de…

«Bueno, la calidad la pondremos nosotros».

Santi Campillo

Pese a los inconvenientes del lugar seleccionado por la gran cantidad de tráfico que hacía muy complicado hacerse escuchar por encima del ruido de escapes y cláxones; había mucha gente. Gente impresionada al encontrarse con unos tipos con bata en medio de la calle que hablaban de ciencia y regalaban chocolatinas. Gente JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Carlos Romá

Marisa Alonso

Bernardo Herradón

que se paraba a escuchar a los joferos.

¿Quién sería el primero en intervenir?

Carlos desplegó todo el material para ponerse a trabajar. Yo le miré, todo estaba preparado y fue entonces cuando nos fijamos en los chicos de JoF. De repente, sin saber de donde, habían sacado unas batas, en plan científicos. Y unas camisetas obsequio de la organización de StAS con diferentes lemas y fue cuando Carlos y yo fuimos conscientes que aquello era un evento para divulgar ciencia y que los joferos lo iban a convertir en un show donde la ciencia era la protagonista.

La solución llegó a la velocidad de los neutrinos. Carlos Romá (más conocido en los ambientes como DrLitos o Doc) se subió a la tarima y agarró el micro como si fuese una micropipeta; sin bata, sin colorantes, sin artificios y abrió el speakers’ corner a lo grande, dejando la palabra ciencia en la mente de todos, como la cosa más natural del mundo.

Y comenzó el espectáculo.

Santiago Campillo hizo de maestro de ceremonias. Presentó el evento, pero no a los participantes porque aquí cada uno se presenta sólo. Lo hizo con ese verbo fácil y dicharachero que tanto nos gusta y nos explicó que ni sabía el orden de intervención de los ponentes, ni mucho menos de lo que iban a hablar alguno de ellos. Ni importaba. Porque lo importante no eran los nombres. Era la Ciencia.

Carlos y yo en ese momento vimos que éste sería uno de los reportajes más locos y caóticos de cuantos habíamos cubierto a lo largo de nuestra trayectoria profesional.

Todo estaba en el aire.

Antes de continuar con este relato, a Carlos y a mi nos gustaría disculparnos publica y joferamente con Doc y Marisa porque al recopilar todo el material audiovisual del speakers’ corner nos dimos cuenta de que los “duendes de la tecnología” nos jugaron una mala pasada y se quedaron para ellos ambas intervenciones. Estos humildes reporteros esperan ser perdonados por estos grandes joferos y prometemos en futuros eventos no dejar que “los duendes” se acerquen al material.

Doc nos dejó con la boca abierta y con la idea preclara de que el speakers’ corner iba a resultar un éxito, no sólo por la calidad de los charlatanes, si no también por la implicación del público.

Tras Doc, llegó Marisa Alonso y aprendimos que las levaduras no solo sirven para JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Jose Manuel López Nicolás

Nahúm Méndez (izda.) & Jal (dcha.)

la fabricación de cerveza, sino que también son muy importantes en la investigación del cáncer. Así que nos dejó a todos ojipláticos; Marisa estaba desatada, disfrutando y haciendo disfrutar de cuanto nos contó.

ciano, muy científico y muy «chico Loreal» porque como dice el eslogan de la marca de cosmética, “él lo vale”. Jose nos habló sobre las infamias científicas de la industria cosmética.

Con el público ya entregado entró en escena Bernardo Herradón. Subió un poquito más el listón al repartir bombones entre los asistentes, para demostrarnos que todo cuanto nos rodea es química. He de decir que fui agraciada con uno de los bombones y claro así me resultó fácil estar atenta a sus palabras.

De un culé apasionado pasamos a una madridista, Galiana, que sin ser científica nos demostró cómo se puede pasar de ser indolente respecto a la ciencia a amarla en tiempo record, a esta Galiana le pasa cada cosa…

Tras Bernardo llegó José Manuel López Nicolás, pura Scientia, muy del Barça, muy murEspectadores de lujo: Patricia Rodriguez, redactora de JoF (izda.) y el divulgador Mario Vera (dcha.)

El periodismo dejó paso de nuevo a la ciencia y Rosa Porcel nos dejó alucinados con el amor que le tiene a su trabajo, la Biología Molecular de plantas y, en gran medida, los productos Transgénicos (que miedo da esta palabra para los que no tenemos ni idea de ciencia) pero como dice ella “susto o muerte”.

José Antonio López Guerrero (que raro se me hace escribir su nombre completo por que es Jal y punto) siguió con el tema de transgénicos pero a su estilo, ese estilo inconfundible de gran divulgador, convirtiendo la ciencia en algo ameno y con sus palabras no paras de reír y sobretodo de aprender.

Como a Jal esto de estar en escena le más que a un tonto un lápiz de ponente pasó a ser “azafato improvisado” de Nahúm, JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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Rosa Porcel

Galiana

pero antes entró Gonzalo Barrio para concienciarnos sobre la importancia de la conservación de los ecosistemas marinos en general, y de la reserva naturas de Tabarca, en particular que aunque si ser joferos ejerció como tal y se supo llevar a la gente en el bolsillo.

Nahúm Méndez, quitándose el uniforme de reportero gráfico, ya que nos estuvo ayudando a Carlos y a mí a cubrir el StAS como dicharacheras “ranas Gustavo”, se puso la bata, literalmente hablando, de geólogo (no se yo si los geólogos van en bata) para demostrar que es esto de la geología. En este momento Jal se desmelenó completaEl escenario callejero del Speakers’ corner

Gonzalo Barrio

mente y se convirtió en una “azafato” para mostrarnos las espectaculares imágenes que acompañaban a la exposición de Nahúm.

La función estaba apunto de concluir, miramos el reloj ¡Habían pasado dos horas!

Y nosotros sin enterarnos. Fue entones cuando Enrique Royuela (el jefe de los joferos o jofe) se subió a la tarima para “hacer amigos” en el inexistente ministerio de ciencia (pero ya sabemos que estos chicos no son políticamente correctos) y explicarnos por qué es importante contarle al público general el trabajo de los investigadores.

De nuevo Santi Campillo subió a “la tarimilla” para agradecer al público su asistencia al show. Nosotros recogimos bártulos, dispuestos a sacarlos en el siguiente speakers’ corner o donde se tercie para ayudar a los joferos en su noble y ardua tarea de divulgar ciencia, que al fin y al cabo es de lo que se trata.

Mery Vg es fotógrafo profesional, aprendiz de periodista y colaboradora del blog que edita Galiana. También puedes seguirla en Twitter @MeriVg Carlos T. Piriz es fotógrafo profesional y colaborador del blog que edita Galiana. También puedes encontrarlo en “Carlos y el instante” JoF | NO. 6 | Septiembre 2012

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:(

NO a los recortes a la mala gestión

EN CIENCIA

“Hay dos cosas infinitas: el Universo y la estupidez humana. Y del Universo no estoy seguro”- Albert Einstein

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