Uruguay Ciencia Nº15

Laguna Garzón Zona prioritaria para la conservación

Partícula de Higgs Detectada al fin

Lagos y arroyos

Se busca comprender y predecir la respuesta de ecosistemas acuáticos vulnerables Pinturas Sensoriales Aromarte Innovando en pinturas para personas no videntes

Sobre los hombros de Theodor Boveri y Francisco A. Sáez Investigando Meiosis

Cristalografía 100 años

del descubrimiento de la difracción de rayos X

URUGUAY CIENCIA

Nº 15 - Setiembre 2012

Laguna Garzón: Área prioritaria para la conservación

Vida Silvestre Uruguay propuso en 2007 el ingreso del área Laguna Garzón y su zona costera al Sistema Nacional de Áreas Protegidas. Fundamenta su propuesta con un análisis de sus valores.

Por Lorena Rodríguez-Gallego, Daniel de Álava, Carolina Neme y Lucía Bartesaghy.

Página 4

Cómo están y adónde van los lagos y arroyos uruguayos

Se está desarrollando una investigación en lagos de poca profundidad y arroyos uruguayos cuyo objetivo principal es comprender y predecir la respuesta, de ecosistemas acuáticos vulnerables, frente al cambio climático o cambios en el uso del suelo. Por Mariana Meerhoff y sus colegas. Página 8

Aromarte Pinturas Sensoriales

Pensando en las dificultades de las personas no videntes para participar en la producción y disfrute de la pintura artística, Marcela Cozzo ha producido una pintura que les permite acceder al arte pictórico conectando los colores a los sentidos del olfato y el tacto. Por Claudio Martínez Debat.

Página 12

Sobre los hombros de Theodor Boveri y Francisco A. Sáez

El Departamento de Biología Celular y del Desarrollo de la Universidad de Würzburg, mantiene relaciones estrechas con varios miembros de la comunidad científica uruguaya, en particular para el estudio de la división celular sexuada, la meiosis. Por Ricardo Benavente.

Página 21

Cristalografía, 100 Años de una disciplina que cambió al mundo

En 1912, hace 100 años, se demostró experimentalmente que los cristales están formados por redes de átomos ordenados. En Uruguay la cristalografía física fue introducida por Stephenson Caticha Ellis a fines de los años 50. Por Leopoldo Suescun.

Página 24

Rompecabezas Matemáticos

Continuando con la serie de problemas que se proponen en estas páginas, se plantea uno nuevo y se da la solución explicada al problema de las tres centrales y las tres casas, planteado en el número anterior. Por Antonio Montalbán.

Página 28

Descubrimiento de la partícula de Higgs

El 4 de julio el Laboratorio Europeo para Física de Partículas, CERN, expuso las evidencias del descubrimiento de la partícula de Higgs, una partícula central en la teoría que explica la materia y cuya existencia fue propuesta hace 50 años. Por Gabriel González Sprinberg.

Página 30

Libros

Presentamos: “Ciencia.uy”, libro que publica las entrevistas completas a investigadores nacionales realizadas en el marco del Proyecto “Voces Investigadoras”, del semanario Voces, financiado por la Agencia Nacional de Investigación e Innovación.

Página 32

CONVENIOS El Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria y la empresa LAGE y Cía. presentaron en forma conjunta ante la Dirección General de Servicios Agrícolas del MGAP la solicitud de registro de LECAFOL, primer bioinsecticida de control biológico 100% nacional.

Página 11 La Gerencia de Proyectos Alimentarios del Laboratorio Tecnológico del Uruguay impulsa la innovación en tecnologías de procesamiento no-térmico de alimentos: altas presiones hidrostáticas, campos eléctricos pulsantes, irradiación y altas presiones de homogeneización.

Página 15 La Dirección de Innovación, Ciencia y Tecnología del Ministerio de Educación y Cultura presentó en mayo de este año una publicación que resume, en poco más de 200 páginas, los cambios que se produjeron en los últimos años en el sector, así como su estado de situación.

Página 16 El Portal Timbó “Trama Interinstitucional y Multidisciplinaria de Bibliografía On-line”, instrumento de la Agencia Nacional de Investigación e Innovación para el fortalecimiento de las capacidades de I+D y formación de recursos humanos, está en funcionamiento pleno.

Página 18 El Programa de Desarrollo de las Ciencias Básicas informa sobre su nueva área, Geociencias, cuyo campo de trabajo es central para muchos de los problemas que vive el mundo de hoy: energía, recursos, desastres naturales, cambio climático y alteración del medio ambiente.

Página 20

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2 - Uruguay Ciencia Nº15 - Setiembre 2012

Uruguay Ciencia ISSN 1688 - 3934

Dirección: Patricia Linn Redactor responsable: Patricia Linn

Alejandro Gallinal 1524/A - Montevideo 11400

Secretaria: Susana Ibarburu

Consejo Asesor Ing. Hugo Donner

Ingeniero civil, Director de Neosul.

Lic. Julio A. Fernández

Profesor Titular de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República.

Ing. Qco. Andrés Lalanne

Rector del Instituto Universitario CLAEH y Coordinador de la Cátedra de Innovación y Desarrollo.

Dr. Álvaro Lista

Psiquiatra y Psiconeurofarmacólogo, Profesor Invitado en la Universidad de Chile.

Ing. Ruperto Long

Ingeniero Civil, Ministro del Tribunal de Cuentas de la República.

QF. PhD. Claudio Martínez Debat

Investigador de la Facultad de Ciencias, Universidad de la República, y representante de SUPCYT.

Dr. Ramón Méndez Galain

Director de Energía y Tecnología Nuclear del Ministerio de Industria, Energía y Minería.

Dr. Ing. Jorge Vidart

Presidente Ejecutivo de Tilsor SA, Profesor Titular Honorario de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de la República.

Escriben en este número: Ricardo Benavente Lorena García y otros Gabriel González Sprinberg Claudio Martínez Debat Mariana Meerhoff y otros Antonio Montalbán Leopoldo Suescun Diseño Gráfico: Luciano Riestra lucianoriestra@hotmail.com Impresión: Rojo - D.L.: 354 661 Tiraje Nº15: 1000 ejemplares Periodicidad: Cuatrimestral Costo: $70 Suscripciones: www.uruguay-ciencia.com Contacto: uruguay.ciencia@gmail.com contacto@uruguayciencia.powweb.com Tel.: 2613 1402 Está permitida la reproducción parcial o total de artículos y/o materiales gráficos originales siempre que se mencione su procedencia.

Las opiniones expresadas en los diferentes artículos y entrevistas son responsabilidad de sus autores y entrevistados.

• Uruguay Ciencia es una publicación independiente.

Cuenta con el auspicio de la Sociedad Uruguaya para el Progreso de la Ciencia y la Tecnología (SUPCyT).

• Ha sido declarada de interés por la Dirección de Innovación, Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (DICyT) del Ministerio de Educación y Cultura.

• Está indexada en Latindex, Sistema Regional de Información en Línea para Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal.

• Integra la Cámara de Editores de Revistas y Periódicos del Uruguay.

Editorial

Nº 15 - Setiembre 2012

El puente sobre la Laguna Garzón, del que se habla mucho, no existe.

Es una idea que, para quienes desean construirlo, solucionaría problemas de transporte o traslado, pero para otros es una amenaza, ya que afectaría negativamente el área que rodea e incluye la Laguna Garzón. Estos últimos creen que es un área que debe ser protegida de las transformaciones del uso intenso de la tierra y el agua. Los motivos argumentados por los que es necesaria dicha protección son varios. Uruguay Ciencia publica en este número un resumen de los argumentos, basados en el conocimiento del lugar, planteados por Vida Silvestre Uruguay cuando solicitó que la zona de la Laguna Garzón sea ingresada al Sistema Nacional de Áreas Protegidas.

Una nota sobre una investigación que está en marcha sobre lagos poco profundos y arroyos uruguayos, complementa la de la Laguna Garzón, puesto que analiza cómo se pueden afectar los ecosistemas por un mayor uso de los mismos y por el posible cambio climático.

Sobre tecnologías ofrecemos en este número información sobre un desarrollo muy interesante, ya que involucra la ciencia, el arte, la tecnología y la solidaridad, se trata de la creación de pinturas especiales para no videntes.

Y sobre ciencia básica hay varios aportes, todos se refieren a trabajos de uruguayos y todos con importantes vínculos con la ciencia que se hace fuera del país. La lectura de las notas en temas diferentes, como la reproducción sexuada, la cristalografía, y la física de partículas, permite palpar la importancia e influencia de los vínculos verticales, es decir históricos, generacionales y de los vínculos horizontales, tan necesarios para crear.

En particular el descubrimiento de la partícula de Higgs es una muestra del ansia humana por el conocimiento per se. El tamaño de los detectores de las partículas creadas en las colisiones, el tamaño del túnel por el cual se hace circular a las partículas con el fin de acelerarlas para que el choque entre ellas se dé cuando tienen una gran velocidad, dan muestras de una ingeniería tan fabulosa como la de la construcción de grandes puentes como el Golden Gate de San Francisco, o de grandes represas, como la de Itaipú. Pero, a diferencia de estas últimas, la ingeniería aplicada a la construcción del acelerador de partículas tiene un objetivo totalmente diferente, no busca facilitar el transporte de cientos de miles de automovilistas que cruzan un puente por día, ni dar energía a los habitantes de varios países, sino conocer, entender de qué está hecha la materia.

Además, esta gran obra de ingeniería que es el laboratorio del Centro Europeo para la Investigación Nuclear, CERN, como lo fueron antes otros, el Fermilab por ejemplo, tienen como fin detectar partículas infinitesimalmente minúsculas, por lo que los sensores deben ser exquisitamente sensibles, y además selectivos, por lo que hay millares de filtros, colectores, conductores y trasmisores de lo “sentido” a las computadoras donde finalmente se analiza.

Para el desarrollo y creación de cada uno de estos equipos hubo y hay, miles de personas que pensaron, construyeron, interpretaron, fallaron, volvieron a construir, volvieron a interpretar… Todo lo que se hace seguramente se reflejará en tecnologías de uso cotidiano en el futuro, pero desde hace muchos años y por muchos más, el motor que mueve al ser humano en este emprendimiento es la búsqueda de conocimiento.

Patricia Linn Directora de Uruguay Ciencia

Ecosistemas

LAGUNA GARZÓN

Área prioritaria para la conservación

Por Lorena Rodríguez-Gallego, Daniel de Álava, Carolina Neme, Lucía Bartesaghy*

Vida Silvestre Uruguay propuso formalmente en 2007 el ingreso del área Laguna Garzón y su zona costera al Sistema Nacional de Áreas Protegidas (SNAP). Fundamenta su propuesta con un análisis de sus valores paisajísticos y, en especial, de su flora y fauna, amenazada por un potencial desarrollo urbano de la zona, y de su relación con otras lagunas costeras del país y Sudamérica.

Durante más de 30 años se ha discutido si realizar o no un puente sobre la Laguna Garzón y de esta manera expandir la frontera del turismo tradicional del modelo “Punta del Este” hacia la costa de Rocha. Esto se ha visto ya sea como una forma de llevar el “progreso” a Rocha o como una pérdida de oportunidades y alternativas turísticas de otro tipo y de conservación de la biodiversidad. En este artículo (1) describimos los valores ecosistémicos de

la Laguna Garzón, como aporte de información para la discusión social de un tema controversial, como lo es el modelo de desarrollo que quiere Uruguay para la zona.

La Laguna Garzón representa un espejo de agua de 1750 ha, comunicada con el océano por una barra litoral arenosa que periódicamente se abre ya sea naturalmente o en forma artificial por acción humana. Esta laguna es del tipo de Lagunas Costeras con Conexión Intermitente con el Océano, integrando el sistema de lagunas costeras del cono sur que se inicia en Laguna Mar Chiquita en Mar del Plata y se extiende hasta Lagoa dos Patos en Rio Grande do Sul. Su eje mayor, al ser perpendicular a la línea de costa, sugiere que su origen se dio por la unión y confinamiento de pequeños estuarios, lo que habría ocurrido por el arribo de sedimentos a la costa durante las ingresiones marinas ocurridas hace miles de años por cambios en el nivel del mar, combinado con tendencias de cierre por arribo de arena en forma paralela a la línea de Barra de arena que separa la Laguna Garzón de la ensenada formada por la desembocadura del Arroyo costa. (2) Garzón; se observan aves en descanso y Matorral Costero de baja densidad

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Figura 1. Limite del área continental protegida según la propuesta de Vida Silvestre Uruguay (2007).

El Área Protegida Laguna Garzón La Laguna Garzón y su zona costera integra el Parque Nacional Lacustre, la Reserva Mundial de Biósfera Bañados del Este, es Área de Interés para la Conservación según el Plan de Ordenamiento Territorial y Desarrollo Sustentable de la Costa Atlántica de Rocha y fue declarada Reserva Turística Nacional. Además, en 2007, Vida Silvestre Uruguay propuso formalmente al Sistema Nacional de Áreas Protegidas (SNAP) el ingreso del área a dicho sistema y en diciembre de 2011 DINAMA realizó una nueva propuesta ante la Comisión Nacional de Áreas Protegidas, dando comienzo al proceso legal de incorporación al SNAP bajo la categoría de “Área de Manejo de Hábitats o Especies”.

El área protegida propuesta por Vida Silvestre Uruguay incluye ecosistemas terrestres y lagunares y un espacio marino-costero. La delimitación continental del área asegura la conservación de los valores más destacados de biodiversidad y los ambientes prioritarios y vulnerables.

La zona marina se delimita por un polígono que se extiende hasta 5 millas náuticas entre Punta José Ignacio y Cabo Santa María, abarcando la zona marina protegida del Paisaje Protegido Laguna de Rocha.

Figura 2. Marina protegida según la propuesta de Vida Silvestre Uruguay (2007).

Uruguay Ciencia Nº15 - Setiembre 2012 - 5

Ecosistemas Descripción de los valores ecosistémicos Valores destacados para la conservación

La Laguna Garzón tiene valores muy destacados que justifican sus designaciones legales como área de prioridad para la conservación, entre ellos los que indicamos a continuación:

Valores paisajísticos

La Laguna Garzón presenta un mosaico de ambientes singulares de elevado valor paisajístico en un territorio reducido. En una caminata desde la playa a la laguna, en menos de 4 km y a solo 30 km de Punta del Este, se observa; el Océano Atlántico; la playa y sus dunas con vegetación nativa; la barra arenosa y el espejo de agua salobre lagunar; un mosaico de campo natural, matorral y bosque costero con pequeños espejos de agua dulce y humedales intercalados; pastizales inundables con pajonales y bosque fluvial (bosque del margen de los cursos de agua) con pequeñas casas y barcas de pescadores artesanales. Constituye un paisaje de topografía ondulada producto de antiguas dunas fijadas por la vegetación nativa.

Funciones ambientales a escala local-regional

Las lagunas costeras en general se caracterizan por un alto dinamismo debido a la apertura y cierre de su barra, promoviendo un intercambio y mezcla de masas de agua de origen marino y continental. Esto determina el contenido de sales del agua y el intercambio de organismos, sedimentos y nutrientes.

A nivel biológico las comunidades pueden estar representadas alternativamente por especies de agua dulce, salobre y salada, según el estado de la barra (3). Presentan alta productividad primaria y son áreas de alimentación y cría de peces, crustáceos y moluscos de importancia comercial. Las especies de peces más frecuentes son lacha, bagre negro, lisa, corvina blanca y lenguado y entre los crustáceos se destaca el camarón rosado. Estos constituyen recursos pesqueros muy relevantes económicamente en Uruguay, Argentina y Sur de Brasil, por lo que los sitios de cría y alimentación cobran relevancia regional.

Laguna Mansa y Bosque Costero de alta densidad al fondo; se observan cuervillos nidificando

6 - Uruguay Ciencia Nº15 - Setiembre 2012

Laguna Larga; se observa la caminería que interfiere en la hidrología natural

Ecosistemas y comunidades singulares, relictuales y amenazados

Los bosques y matorrales costeros, o psamófilos (palabra originada del vocablo griego psamos que significa arena y filos: afecto), se encuentran entre las comunidades vegetales más singulares y amenazadas de la costa uruguaya. La Laguna Garzón constituye la zona con la mayor extensión de éstos y mejor estado de conservación (4). Las modificaciones que ha sufrido el paisaje costero han fragmentado y reducido la extensión de estas asociaciones vegetales, limitando su distribución original a áreas relictuales, es decir fragmentos de áreas que en otras épocas tuvieron una distribución relativamente amplia y que hoy están representadas escasamente, tanto en extensión como en diversidad. Esta vegetación representa un mosaico de ambientes determinados por diferentes gradientes ambientales (variaciones espacialmente direccionales de un factor del medio, como materia orgánica, humedad y textura en los suelos). Las distintas comunidades vegetales se disponen en un gradiente en el cual el número de especies, la leñosidad y su altura aumentan desde la playa hacia el continente por la acción de los vientos y las características de los suelos.

En la zona marina el complejo sistema litoral y de submareales someros, es decir de zonas poco profundas pero que no quedan al descubierto durante bajantes del mar, determinan un área de importancia para la conservación. (5) La ecoregión Plataforma Uruguay-Buenos Aires y la zona comprendida entre San José y Rocha son identificadas como las de más alta importancia para la conservación en América Latina (6). Otro ecosistema singular lo constituye la Laguna Garzón propiamente dicha, debido a su conexión intermitente con el mar. Los peces y crustáceos que habitan estos sistemas cumplen etapas de su ciclo de vida en las diferentes lagunas, por lo que modificaciones en uno de ellos puede tener consecuencias en otros.

La barra arenosa y dunas costeras también representan ambientes relictuales de lo que era la costa platense y atlántica de Uruguay previo al proceso de forestación y urbanización. Estos ambientes se encuentran afectados drásticamente en un 70% (7), por lo que su extensión

actual es crítica y debiera ser conservada. Estos ambientes albergan valores de biodiversidad y paisajísticos, cumpliendo funciones físicas fundamentales en el balance sedimentario que determina la estructura de la zona costera, hoy principal recurso turístico del país.

Especies de prioridad para la conservación Uno de los argumentos más destacados para la conservación de la Laguna Garzón son sus especies, ya que algunas son endémicas, palabra que en ecología significa que la presencia de la especie está limitada a un ámbito geográfico reducido, no encontrándose de forma natural en ninguna otra parte del mundo. Otras especies están amenazadas a escala global y nacional y algunas son carismáticas, es decir atractivas para el público general, con alto valor para el avistamiento por el turismo.

En la flora se destaca:

la Asteraceae Porophyllum brevifolium endémica de las dunas de Maldonado y Rocha, la Potamogetonacea Potamogeton montevidensis especie rara en el país y dos cactáceas Parodia erinacea y Parodia scopa en el matorral psamófilo.

En la fauna se destacan:

los caracoles terrestres Austroborus lutescens y Bulimulus corderoi, que habitan mayormente asociados al matorral costero; el sapito de Darwin, endémico de nuestra costa, cuyo estado es considerado frágil y vulnerable; la tortuga de canaleta que es considerada vulnerable.

Entre los mamíferos, especies de murciélagos como Tadarida brasiliensis, considerado casi amenazado y especies de interés para el avistamiento turístico que ya se han extinto en otras localidades costeras como el guazuvirá o el hurón, mientras que las aguas costeras constituyen una de las zonas de mayor avistamiento de ballena franca.

Las aves son un grupo destacado y esta laguna está considerada como Área de Importancia para la Conservación de las Aves, según BirdLife International. Se observan la gaviota cangrejera, el playerito canela y el flamenco austral, especies consideradas casi amenazadas. Otras especies destacadas son el chorlo pampa y el playero de rabadilla blanca, ambos chorlos migratorios neárticos, especies que se reproducen en Norte América y que regularmente migran hacia al sur durante la temporada no reproductora.

Áreas Prioritarias para la Conservación En función de los valores destacados de biodiversidad se propusieron las siguientes áreas prioritarias para

la conservación, según se pueden observar en la figura 1: Zona litoral activa (básicamente las zonas de playas oceánicas), pequeñas lagunas de agua dulce asociadas a la Laguna Garzón, pastizales inundables, pastizal costero, humedal con vegetación de gran porte, matorrales y bosques psamófilos y bosque fluvial. Estas zonas deberían contar con medidas especiales de manejo cuando se implemente el área protegida y su plan de manejo.

Notas 1. El texto completo del cual se extrajo este artículo, adaptado para divulgación en Uruguay Ciencia, puede consultarse en (7) y (8).

2. de Álava, D. (1994) Estudios para la propuesta de un manejo integrado de la zona costera del Departamento de Rocha. Informe Técnico UNCIEP, Montevideo: Facultad de Ciencias.

3. Bonilla, S., et al. (2006) Procesos estructurales de las comunidades biológicas en lagunas costeras de Uruguay. En: Menafra, R.; Rodríguez Gallego, L.; Scarabino, F. & Conde, D. (eds) Bases para la Conservación y el Manejo de la Costa Uruguaya.

Montevideo: Vida Silvestre Uruguay.

4. Ríos, M. et al. (2010) Caracterización y distribución espacial del bosque y matorral psamófilo. Montevideo: SNAP, Ecoplata, MVOTMA. 5. Defeo, O. et al. (2004) Hacia una implementación de áreas marinas protegidas como herramientas para el manejo y conservación de la fauna marina costera en Uruguay. Primer Informe Proyecto PDT S/C/OP/07/49.

6. Sullivan, K. y Bustamante, G. (1999) Setting geographic priorities for marine conservation in Latin America and Caribbean.

Arlington, Virginia: The Nature Conservancy, Biodiversity Support Program.

7. de Álava, D. y Rodríguez-Gallego, L. (2007) Zona Costera de la Laguna Garzón: Recomendaciones para su conservación y manejo. Montevideo: Vida Silvestre Uruguay.

8. Vida Silvestre Uruguay (2007) Propuesta de ingreso del área protegida Laguna Garzón al Sistema Nacional de Áreas Protegidas. * Lorena Rodríguez-Gallego es egresada de la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República (UdelaR). Obtuvo un doctorado en la opción Ecología, y es docente grado 3 del Centro Universitario Regional Este; Daniel de Álava es licenciado en Oceanografía Biológica y Magíster en Ciencias Ambientales por la UdelaR y es docente grado 3 del Centro Universitario Regional Este; Carolina Neme es abogada por la UdelaR, especializada en Derecho Ambiental, trabaja como Profesional independiente y es integrante de las ONGs Vida Silvestre Uruguay y GAIA; y Lucía Bartesaghi es Licenciada en Biología y Geografía por la UdelaR y es docente grado 1 en el Departamento de Geografía de la Facultad de Ciencias, Universidad de la República.

Uruguay Ciencia Nº15 - Setiembre 2012 - 7

Agua, nutrientes y cambio climático

Cómo están y adónde van los lagos y arroyos uruguayos Por Mariana Meerhoff y sus colegas*

Se está desarrollando una investigación en lagos de poca profundidad y arroyos uruguayos cuyo objetivo principal es contribuir a comprender y predecir la respuesta de ecosistemas acuáticos vulnerables, frente al cambio climático y cambios en el uso del suelo. Este conocimiento es fundamental a la hora de diseñar planes de conservación o de manejo de dichos ecosistemas, y para la preparación frente a un futuro escenario de cambios en el clima y de mayor intensificación en el uso del suelo.

La creciente población humana y el consecuente aumento en el consumo de bienes y servicios asociados a los ecosistemas, han generado una serie de cambios ambientales globales de enorme magnitud. Todos los tipos de ecosistemas están sufriendo importantes modificaciones a nivel mundial, y se prevé que la intensificación de la urbanización, la agricultura y otras actividades humanas llevarán a que no haya ecosistemas naturales sin perturbación en la segunda mitad de este siglo. Los ecosistemas de agua dulce brindan servicios fundamentales para la vida humana, entre los que se encuentran la provisión de agua para riego, consumo animal y humano, generación de energía, navegación, pesca, recreación, contemplación y conservación de la biodiversidad, pero también la recepción de efluentes domésticos e industriales.

Tanto los lagos de poca profundidad como los arroyos están dentro de los ecosistemas naturales más fuertemente impactados. Estos ecosistemas suelen sufrir diversas presiones que han deteriorado su calidad ambiental, tales como la contaminación química con nutrientes provenientes de fertilizantes, agroquímicos y/o efluentes industriales y domésticos, contaminación térmica (por efluentes con altas temperaturas producidos por fábricas o centrales térmicas), extracción de grandes volúmenes de agua para riego y consumo, introducción accidental o deliberada de especies exóticas y modificación del hábitat por la construcción de embalses o canalizaciones.

Uruguay, donde lagos y arroyos constituyen los principales ecosistemas de agua dulce, no es ajeno a los procesos de deterioro que ocurren en el mundo. En particular, en la última década ha tenido lugar una importante expansión e intensificación sin precedentes de la agricultura, caracterizada por emprendimientos agrícolas a gran escala y el uso de nuevas tecnologías, desde maquinaria hasta la ingeniería genética que genera nuevas semillas.

Eutrofización El aumento de la cantidad de nutrientes en los ecosistemas acuáticos (predominantemente de nitrógeno y fósforo), denominado eutrofización, constituye uno de los mayores problemas ambientales a nivel mundial. Estas sus8 - Uruguay Ciencia Nº15 - Setiembre 2012

Estación de monitoreo en arroyo Puntas del Pantanoso.

Contiene la estación meteorológica, el equipo programado para tomar muestras de agua del arroyo en forma automática, y las baterías que alimentan estos equipamientos

tancias llegan en el agua que ingresa por flujo superficial y subterráneo, y son generadas a partir de las actividades desarrolladas en todo el territorio que drena hacia el ecosistema acuático, tales como industrias, aguas residuales de pueblos y ciudades, tambos, agricultura, ganadería, etc. El aumento de estos nutrientes genera un aumento excesivo de la fertilidad de los ecosistemas que supera su capacidad natural de captación y reciclaje.

Este aumento de la fertilidad provoca el desarrollo de los organismos que anteriormente estaban naturalmente limitados. Las consecuencias suelen ser un crecimiento masivo de plantas acuáticas, tanto de aquéllas que se encuentran sumergidas como aquéllas que flotan sobre la superficie (tales como repollitos de agua, camalotes, etc.), y/o el aumento de la turbidez del agua por el desarrollo de algas microscópicas y la ocurrencia de floraciones de cianobacterias, en muchos casos tóxicas (comúnmente llamadas aguas verdes o verdín). Dicho crecimiento masivo de plantas y/o algas genera variaciones muy grandes de la concentración de oxígeno con frecuente falta de oxígeno en el agua en la noche y/o en verano, cuando la temperatura es alta, con efectos drásticos como mortan-

dad masiva de peces en casos extremos. Este proceso no sólo disminuye la biodiversidad sino que afecta muchos de los servicios que dichos ecosistemas brindan a la sociedad en condiciones naturales, en particular la potabilización de agua para consumo humano.

Trama trófica Ante el aumento en la cantidad de nutrientes, también suelen ocurrir cambios en la conformación y dinámica de la trama trófica, comúnmente llamada cadena alimentaria.

En los lagos templados del hemisferio norte estos procesos han sido muy estudiados. Sin embargo, la comprensión del funcionamiento de lagos de zonas cálidas, como Uruguay, es menor. Las investigaciones realizadas hasta el momento sugieren que la conformación de la trama trófica de los lagos y arroyos cálidos, independientemente del ingreso y concentración de nutrientes, se parece a la de lagos y arroyos templados que tienen alta concentración de nutrientes.

Esto significa que los ecosistemas cálidos tienen una mayor vulnerabilidad a las perturbaciones externas que ecosistemas templados similares, además de los problemas causados por la eutrofización. Esto tiene serias implicancias para el manejo y conservación de estos cuerpos de agua, y para la aplicación exitosa de programas de restauración o rehabilitación.

Cambio climático A estos impactos sobre los sistemas acuáticos mencionados, sumamente documentados e innegables, se suman los efectos potenciales del cambio climático. Un aumento de la temperatura ambiente, así como un cambio en el patrón de precipitaciones, pueden afectar a los ecosistemas naturales de muchas formas. Los organismos pueden responder con alteraciones genéticas, fisiológicas, cambios en su distribución espacial, tanto expandiéndose a zonas donde antes la temperatura baja inhibía su desarrollo como emigrando de zonas donde las mayores temperaturas les resultan desfavorables; o modificando el inicio y la duración de procesos como la reproducción, hi-

Franco Teixeira de Mello midiendo el caudal del arroyo Puntas del Pantanoso en evento de crecida

bernación, floración, migración, etc. En muchos casos las especies no pueden responder a estos cambios ambientales, lo que lleva a su extinción local.

Estos cambios tienen consecuencias sobre las demás especies con las que interactúan, como son los depredadores, sus presas, los parásitos, especies competidores, etc., con posibles repercusiones sobre el funcionamiento global de los ecosistemas. Por otra parte, cambios en el clima pueden afectar procesos de erosión en la cuenca, además del ciclo hidrológico, modificando el patrón de ingreso de nutrientes que llegan a los ecosistemas acuáticos. Nuestra comprensión de tales efectos es todavía fragmentada, a pesar del enorme esfuerzo llevado a cabo por miles de investigadores en todo el mundo.

Muchos de los impactos mencionados actúan en forma simultánea sobre los ecosistemas, llevando a que los efectos resultantes no sean los mismos que si los impactos ocurrieran en forma aislada. Aún no se comprende cabalmente los mecanismos ni el grado de interacción entre las perturbaciones externas, ni su vínculo con la variabilidad climática. La evidencia de campo y experimental es contradictoria y es particularmente muy escasa en sistemas acuáticos subtropicales, como los de Uruguay.

Investigación uruguaya

Arroyo Chal Chal. De izquierda a derecha: Franco Teixeira de Mello, Mariana Meerhoff, Ivan Gonzalez Bergonzoni y Guillermo Goyenola, retirando del lecho del arroyo el equipo que mide características del agua

En este marco, se está desarrollando un proyecto de investigación en Uruguay en el que se analizan simultáneamente los procesos más importantes para el funcionamiento de los lagos de poca profundidad y arroyos. Se busca determinar la relación entre la calidad y cantidad de agua, los organismos presentes y sus interacciones, teniendo en cuenta la variabilidad del clima.

El objetivo principal es contribuir a comprender y predecir la respuesta de los ecosistemas acuáticos frente al cambio climático y cambios en el uso del suelo. Interesa comprender si las respuestas de los ecosistemas ante esa variabilidad climática difieren según el grado de impacto al que ya están sometidos, es decir, si su resistencia (capacidad de resistir un disturbio) y resiliencia (capacidad de retornar a la condición previa al disturbio) son disminuidas por la eutrofización.

Uruguay Ciencia Nº15 - Setiembre 2012 - 9

Agua, nutrientes y cambio climático La posible sinergia o potenciación entre la eutrofización y el cambio climático constituye uno de los temas de investigación más relevantes en el área. Otra gran pregunta de esta investigación es si arroyos y lagos responden en forma similar, o sea, si los efectos promovidos tanto por la variabilidad del clima como por el grado de impacto, superan las diferencias provocadas por la naturaleza de los sistemas de aguas quietas o corrientes.

El estudio se está realizando en dos arroyos, Chal Chal y Puntas del Pantanoso, ambos en Florida, seleccionados en función de usos del suelo contrastantes en sus cuencas, como son la ganadería extensiva que genera relativamente bajo impacto versus agricultura intensiva que genera potencialmente un alto impacto, y en dos lagos con nivel de impacto diferente, la Laguna Blanca y la Laguna Escondida, ambas en Maldonado. El aspecto más innovador de este proyecto de investigación es que para analizar estos aspectos se aplica una combinación de estrategias de investigación: muestreos sistemáticos y frecuentes, experimentos de campo y modelación matemática.

Desde fines de 2009 se realiza un monitoreo continuo y de alta frecuencia de la concentración de nitrógeno y fósforo, así como de la acidez, concentración de oxígeno, y turbidez del agua, entre otras características, además de un monitoreo de las variables meteorológicas como la precipitación, radiación solar, humedad, y la temperatura ambiente, y de muestreos intensivos de los principales organismos acuáticos.

Por otra parte, se realizan experimentos en los sitios de estudio para analizar el papel que juegan algunas especies en el funcionamiento de los ecosistemas, en particular interesa conocer cambios en la abundancia y la dieta de determinados organismos ante cambios en las condiciones climáticas.

Por último, se pretende analizar y modelar matemáticamente la relación entre la variabilidad climática y la hidrología de los arroyos; el impacto de usos del suelo de distinta intensidad (agrícola contra ganadería extensiva) sobre la dinámica de nutrientes en el agua de los arroyos y lagunas, así como modelar la probabilidad de ocurrencia de floraciones de cianobacterias potencialmente tóxicas según cambios en la temperatura ambiente, entre otros.

En estos momentos continúa la etapa de registro de información, que será seguida de un intenso período de análisis y procesamiento de los datos obtenidos. Comprender las interrogantes planteadas en este proyecto es fundamental a la hora de diseñar planes de conservación o de manejo de nuestros ecosistemas, así como para la preparación frente a un futuro escenario de cambios en el clima y de mayor intensificación en el uso del suelo.

Esta investigación es posible gracias a la cooperación internacional, en particular por parte de la Universidad de Aarhus, en Dinamarca, y a fondos nacionales (Fondo Clemente Estable, Agencia Nacional de Investigación e Innovación; premio nacional L’ Oréal-UNESCO para las Mujeres en la Ciencia), que han permitido el acceso a equipamientos de última tecnología y la financiación de estudios de grado y postgrado de varios investigadores uruguayos, así como la participación de un equipo interdisciplinario de investigadores extranjeros.

Bibliografía relevante • Jeppesen, E. et al. (2011). Climate change effect on nitrogen loading from catchment; the implications for nitrogen retention and ecological state of lakes, and how to adapt. Hydrobiologia v- 663: p. 1-21.

• Meerhoff, M. F. et al. (2012). Environmental warming in shallow lakes: a review of potential changes in community structure as evidenced from space-for-time substitution approaches. Advances in Ecological Research v- 46, <En prensa> • Millennium Ecosystem Assessment. (2005). Ecosystems and Human Well-being. Current State and Trends. Washington D.C.: Island Press, .

• Moss, B., Madgwick, J. y Phillips, G. (1996). A guide to the restoration of nutrient-enriched shallow lakes. Norwich, Eng.: Broads Authorities.

• Vitousek, P.M. (1994). Beyond global warming: ecology and global change. Ecology v. 75, p. 1861-1976.

Arroyo Puntas del Pantanoso. De izquierda a derecha: Brian Kronvang, Néstor Mazzeo, Niels Ovesen, Rasmus Rasmussen, Mariana Meerhoff, Iván González-Bergonzoni, instalando los equipos

10 - Uruguay Ciencia Nº15 - Setiembre 2012

* La Dra. Mariana Meerhoff y sus colegas: MSc. Guillermo Goyenola, MSc. Franco Teixeira de Mello, MSc. Iván González-Bergonzoni, Dr. Carlos Iglesias, Lic. Claudia Fosalba, MSc Nicolás Vidal, Lic. Juan Pablo Pacheco, MSc. Juan María Clemente y Dr. Néstor Mazzeo, son investigadores del Departamento de Ecología y Evolución, Centro Universitario de la Región Este-Facultad de Ciencias, Universidad de la República, Maldonado Uruguay.

Para el control de la mosca blanca en cultivos de tomate

Primer insecticida biológico formulado en Uruguay Por Jorge Paullier*

El Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA) y la empresa LAGE y Cía. presentaron en forma conjunta ante la Dirección General de Servicios Agrícolas del MGAP la solicitud de registro de LECAFOL, primer bioinsecticida a base de un agente microbiano de control biológico – Lecanicillium lecanii – con desarrollo 100% nacional.

Desde fines de la década de los años 90 la investigación nacional viene trabajando en el desarrollo del control biológico (reducción de las poblaciones de plagas mediante sus enemigos naturales - organismos vivos) de la mosca blanca, Trialeurodes vaporariorum, con la finalidad de producir bioplaguicidas de uso comercial. Para ello se han utilizado hongos entomopatógenos, que son microorganismos que invaden el cuerpo de los insectos y como consecuencia le ocasionan la muerte.

La mosca blanca es una plaga de gran importancia económica para la horticultura del país, al afectar la calidad de los frutos y los rendimientos comerciales. Los hongos entomopatógenos son enemigos naturales que causan enfermedades a los insectos. El uso de estos agentes microbianos para reducir la plaga y sus efectos perjudiciales, constituye un método de control biológico de gran valor por su alta inocuidad para la salud humana y el medio ambiente.

Por esto es necesario incorporarlo a los sistemas de producción, ya que reducen el uso de plaguicidas químicos y ofrecen alimentos seguros y de calidad.

Los trabajos de investigación fueron realizados por los técnicos vinculados a la Sección Protección Vegetal de INIA Las Brujas y al Programa de Investigación en Producción Hortícola. A ello se suma las actividades llevadas a cabo a partir del año 2005 entre INIA y la empresa LAGE y Cía., cuando se firma el convenio de vinculación para la producción comercial de un agente de control biológico en base al hongo Lecanicillium lecanii.

Como resultado de los trabajos se destaca la identificación y selección de diferentes aislamientos de hongos entomopatógenos, la evaluación de las condiciones de producción del inóculo (estructura del patógeno capaz de producir infección) en laboratorio, el ajuste en la producción de un bioinsecticida formulado artesanalmente y la evaluación de su eficiencia de control en cultivos de tomate bajo invernáculo.

Posteriormente se trabajó en el ajuste de la estrategia de uso: la aplicación de umbrales de intervención, se evaluó la compatibilidad de L. lecanii con los plaguicidas más utilizados. Se estudió el estado de la plaga más susceptible y las condiciones de humedad necesarias para provocar la infección.

Las actividades de investigación experimental a nivel de campo, de laboratorio y de predios de producción comercial de tomate, permitieron la obtención de un formulado a base de L. lecanii el cual logra un efectivo control de la plaga. LECAFOL es el nombre comercial del insecticida biológico fabricado por LAGE y Cía, formulación en polvo de aplicación foliar y de uso en cultivos bajo invernáculo. La cepa de L. lecanii, ingrediente activo del formulado, es un aislamiento nativo propiedad de INIA obtenido durante la realización de estos trabajos.

Hito para INIA Para INIA la concreción de un biocontrolador formulado en Uruguay y disponible para su uso comercial es la culminación de un proceso y un ejemplo de estrategia de trabajo. Constituye un antecedente nacional muy importante para esta nueva etapa del Instituto donde se consolida una plataforma de bioinsumos de uso agrícola, que incluye un laboratorio de bioproducción, que dará respuesta a las demandas del sector agropecuario por este tipo de productos más naturales y amigables con el ambiente.

* El Ing. Agr. Jorge Paullier es Investigador Principal de la Sección Protección Vegetal de INIA Las Brujas.

Uruguay Ciencia - Nº15 - INIA - Setiembre 2012 - 11

Innovación: Arte para todos

Aromarte

Pinturas Sensoriales

Por Claudio Martínez*

Pensando en las dificultades de las personas no videntes para participar en la producción y disfrute de la pintura artística, la ingeniera Marcela Cozzo ha ideado y producido una pintura especial que les permite acceder al arte pictórico conectando los colores a los sentidos del olfato y el tacto.

La Pintura es una de las artes más antiguas y una de las seis Bellas Artes. Consiste en un soporte como papel, cartón, madera, lienzo o un muro, pintado, pero el nombre también se aplica a la sustancia coloreada preparada para pintar, asociada o no a la técnica de pintura escogida, por ej. “pintura al óleo”. Si bien es un arte universal, no todas las personas pueden acceder a ella, en particular aquellas que sufren de ceguera, que es una discapacidad física consistente en la pérdida total o parcial del sentido de la visión.

Las personas no videntes encuentran muy menguadas sus posibilidades de expresarse artísticamente y, obviamente, les resulta muy difícil acceder a la pintura como espectadores. Sin embargo, la experiencia indica que cuando logran contactar con el arte se sienten muy bien, emocional y psicológicamente. Pero en todos los casos se vuelve imprescindible la dependencia de alguien vidente, ya sea para que les suministre pinturas de diferentes colores durante el acto de pintar, o para que les relate lo que se ve en un cuadro.

La ciencia -con sus tecnologías asociadas- está desarrollando en estos momentos una serie de avances en el

Santiago S. Gomez, 14 años, baja visión, pintando

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tratamiento de la ceguera. La terapia génica (1) es uno de ellos, con resultados muy promisorios en modelos animales. Otras aproximaciones -ya en uso experimental en humanos- consisten en los implantes cerebrales (una pequeña cámara percibe las ondas luminosas y un artilugio electrónico transduce esas señales hacia el cerebro donde se perciben como formas pixeladas y movimiento).

Existen aún otros dispositivos tales como los eyeborgs que posibilitan que personas con acromatopsia (ceguera de colores, la persona solo ve en blanco y negro) puedan “escuchar” los colores. (2)

Pintura Sensorial Pero otra aproximación para acercar la percepción y expresión de los colores y formas a las personas no videntes consiste en hacerles accesible el mundo de la pintura a través de pinturas especiales, como ser una Pintura Sensorial. Y es ese el camino que recorre Marcela Cozzo con su Aromarte.

Marcela Cozzo es ingeniera química, egresada de la Universidad de la República (UdelaR), trabajó dos años en el Instituto de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería y luego seis en el Centro de Investigaciones de ANCAP, antes de pasar a desarrollar, en 1992, los productos de expresión plástica de Meycolor, en los laboratorios Meyco. Esta empresa, fue fundada por sus padres, ambos químicos, aunque Marcela realizó un cambio de rubro, pasando de fabricar medicamentos farmacológicos a pinturas. Marcela, según sus propias palabras “no nació para hacer investigación básica”, y más bien se siente cómoda viendo como se plasman sus ideas.

La empresa Meyco, que acaba de cumplir 53 años, ganó el Premio Estrella Internacional a la Calidad (otorgado por el BID) en la Categoría Oro (en reconocimiento a sus productos, así como a “las relaciones con sus empleados, proveedores y todos aquellos que se vinculan con ella”). Dentro de su catálogo, se destaca la Pintura Sensorial -protagonista de esta nota.

Se trata de una pintura para artistas con una consistencia espesa y dúctil, adherente a diversos soportes, como madera, metal y vidrio. Tiene una versión profesional y una versión infantil y su propio sitio en Internet: www.aromarte.com.uy.

Características de la pintura Esta pintura permite acceder al arte pictórico a los no videntes, conectando los colores a los sentidos del olfato y el tacto. Cuenta su inventora que la idea se le ocurrió de a poco (3), primero asociando colores a aromas, enfocando su atención en los sentidos, y luego -en un ejercicio de simpatía, poniéndose en el lugar del otro- se le ocurrió lo útil que podía ser este tipo de pintura para quienes tienen discapacidad visual. Pasar de la imaginación al producto tomó unos cuatro años de ensayos varios, en los que Marcela trabajó sola o con un ayudante auxiliar, al que accedió gracias a haber obtenido un apoyo de ANII para desarrollar su proyecto.

“Con esta nueva pintura”, nos cuenta Marcela, “el reconocimiento de cada color se da a través del aroma. Desarrollé correspondencias color-aroma para colores primarios y también para colores obtenidos por mezcla de ellos. Así, el anaranjado huele a naranja, el verde esmeralda a eucaliptus y el violeta a uva. Al mezclar colores, obviamente se mezclan también los aromas asociados.”

“La duda que se plantea es si los discapacitados visuales, por su mayor sensibilidad olfativa, tienen necesidad de un aroma específico para cada color secundario o si podrían trabajar solo con los primarios. En ese caso, el anaranjado tendría un aroma producto de la mezcla del aroma del rojo, frutilla, y el aroma del amarillo, banana.

También podrían llegar a percibir si el anaranjado está

Pintura de Santiago S. Gómez

más cerca del rojo o del amarillo, en función del aroma.

Está prevista una investigación sobre este tema en el Centro de Rehabilitación para Personas Ciegas y con Baja Visión `Tiburcio Cachón´.”

Código de color Una vez terminado el cuadro, y como el material permite hacer relieves, se puede reconocer al tacto. La pintura permite también escribir en ella cuando todavía está húmeda, si alguien quiere hacerlo puede indicar los colores que usó por medio de líneas en relieve de diferente forma, como las del código de color del Sistema Constanz donde cada línea representa un color distinto (4). Así, luego de haber logrado pintar un cuadro en forma autónoma, un no vidente puede compartir los colores de su obra con otros no videntes.

“Mi idea” dice Marcela “fue inventar una pintura inclusiva y no discriminatoria, para lo cual era necesario que, una vez terminado el cuadro, sea imposible saber si quien lo pintó padece o no alguna discapacidad. Por esto el aroma desaparece luego de pintado el cuadro.

Imagina tener en el living de tu casa todos los días un cuadro con aromas varios, sería bastante difícil convivir con él. Además los artistas ciegos no podrían vivir de su trabajo ya que muy pocas personas aceptarían tener un cuadro así.”

Fórmula Su fórmula es compleja e incluye algo así como una “emulsión múltiple”. Una emulsión es una mezcla de líquidos inmiscibles (o “fases”) de manera más o menos homogénea. Y es “múltiple” cuando las fases son a su vez emulsiones.

Para lograr esto se trabajó en dos planos: por un lado se desarrolló una pintura “base” con las características deseadas. Se hicieron ensayos buscando que la pintura sensorial se mezclara bien tanto con óleos como con acrílicos.

Como es una doble emulsión su miscibilidad (capacidad de mezclarse) con otros materiales es excelente ya que Uruguay Ciencia Nº15 - Setiembre 2012 - 13

Innovación: Arte para todos

Pintura de Johann Pauluk, ciego, 6 años

Lluvia de meteoritos - Mauricio Kurz

las emulsiones de dos fases admiten la incorporación de sustancias químicamente similares a cualquiera de sus dos fases. ¿Y por qué es tan importante esa miscibilidad? “Trabajé pensando en ofrecer una herramienta lo más completa posible a quien fuera artista plástico y perdiera la vista. Hay quien pinta con óleos, quien lo hace con acrílicos, etc. Dado que la pintura que inventé es miscible con óleos, por ejemplo, un artista que antes pintara con óleo podría hacerse una mezcla de óleo con Aromarte para lograr un resultado similar a lo que hacía previamente”.

Y por otro lado se testeó la incorporación de fragancias en esa “base”. Se seleccionaron las fragancias que se mantenían incambiadas con el paso del tiempo (varias se desecharon porque se modificaban y, un tiempo después, ya no se reconocían bien o se confundían con las de otros colores).

Además se trabajó para lograr una buena calidad de los relieves que se pueden hacer con esta pintura. Otra característica es que está compuesta por una mezcla de resinas, componentes orgánicos y minerales sin ningún solvente orgánico, lo que posibilita que los pinceles sean lavados exclusivamente con agua. Los pintores suelen trabajan mayoritariamente con óleo. Para removerlo de los pinceles utilizan aguarrás (producto tóxico, y cancerígeno para quienes se exponen constantemente al mismo durante un promedio de 5 años), el cual normalmente se encuentra en recipientes sobre las mesas de trabajo. Por lo tanto es posible afirmar que frecuentemente se respira aguarrás en el ambiente de los talleres. Además suelen trabajar sin protección en las manos (guantes). Esta pintura elimina ese riesgo.

Asimismo, Meyco se encuentra desarrollando también dos pinturas más: una que permite reconocer los colores mediante distintas granulometrías (tacto) y otra que integre las dos anteriores.

Se trata de una herramienta muy interesante, que otorga a los ciegos una total independencia para expresarse a través de la plástica. Como fue comentado inicialmente, la nueva pintura adhiere sobre diferentes soportes. Por lo 14 - Uruguay Ciencia Nº15 - Setiembre 2012

tanto es de esperar que fabricantes de juguetes, y todos los que sean sensibles a la discapacidad visual, comiencen a incluir líneas de artículos especialmente creadas para ciegos pintando sus productos con esta pintura y “escribiendo” en ella los códigos de color del Sistema Constanz.

Este proyecto cuenta con el apoyo de la Fundación Braille del Uruguay, que se ha ofrecido para realizar las pruebas piloto que sean pertinentes. Asimismo, diversos artistas plásticos de la talla de Pedro Rodríguez y Clever Lara se han sumado al proyecto, probando la pintura en sus talleres.

Por último, está la satisfacción de la inventora y desarrolladora de la idea por su producto: “Me sorprendió muy gratamente la enorme felicidad que sienten los discapacitados visuales al poder pintar. Se ve en sus caras, más allá de sus comentarios. Y, al hacer una experiencia con niños (videntes normales) que pintaron con los ojos vendados, se repite que un gran porcentaje siente felicidad.”

Notas

(1) Terapia génica. Consiste en introducir un gen funcional en células o tejidos para restaurar la función de un gen no funcional y que provoca una condición patológica.

(2) Por más información ver http://the-scientist.com/2012/05/01/thesound-of-color/ (3) La patente de este invento está en trámite (4) Para saber más sobre el Sistema Constanz: • http://www.sistemaconstanz.com/ • http://sistemaconstanz.blogspot.com/ • http://www.xtec.cat/entitats/apamms/jornades/setena/constanza /Geometr%C3%ADa%20y%20Color%20Sistema.pdf

* Claudio Martínez Debat es Químico Farmacéutico y Doctor en Ciencias Biológicas opción Biología Celular y Molecular. Es Profesor Adjunto en la Sección Bioquímica y responsable del laboratorio LaTraMa (Laboratorio de Trazabilidad Alimentaria) del Departamento de Biología Molecular y Celular de la Facultad de Ciencias. Integra la Comisión Directiva del Espacio Interdisciplinario de la UdelaR.

Procesamientos no-térmicos de alimentos Por Tomás Lopez*

Durante el siglo XX hemos asistido al desarrollo e implantación definitiva de los procesos térmicos en la industria alimentaria como herramienta utilizada para pasteurizar y esterilizar los alimentos comercializados a nivel regional e internacional extendiendo su vida útil. El impacto positivo a nivel de salud pública es innegable. Sin embargo, la demanda de alimentos que combinen inocuidad y preservación de las características organolépticas y nutricionales originales se ha visto incrementada en los últimos años. En este escenario las llamadas tecnologías “emergentes” y de procesamiento no-térmico de alimentos han cobrado protagonismo y aceptación entre los consumidores de países industrializados.

Tecnologías emergentes De estas tecnologías es importante resaltar: altas presiones hidrostáticas (HHP), campos eléctricos pulsantes (PEF), irradiación (IRR) y altas presiones de homogeneización (UHPH). Algunas son tecnologías ya implantadas en la industria (IRR, HHP) y otras con un enorme potencial de aplicación (PEF, UHPH). Es necesario cuidar su forma de aplicación ya que la sensibilidad de los diferentes contaminantes biológicos a estas tecnologías varía en función de muchos factores: los parásitos, esporas de hongos y levaduras son fácilmente inactivadas; en cambio bacterias vegetativas, ciertos virus, levaduras y hongos presentan resistencias variadas a los mismos siendo las esporas bacterianas las formas más resistentes.

Al hablar de HHP nos referimos a la aplicación de un rango de tratamientos que superan mil veces la presión atmosférica: del orden de 1000 a 8000 atmósferas. La ventaja comparativa es la destrucción de la flora alterante y de patógenos como Listeria monocytogenes, Escherichia coli y Salmonella spp., extensión de la vida útil, aumento del radio de distribución, disminución del uso de aditivos y desarrollo de nuevos productos. Se ha aplicado exitosamente a productos cárnicos, lácteos, derivados de frutas y hortalizas, mariscos, platos preparados, etc.

IRR: Consiste en someter a los alimentos a la acción de radiaciones ionizantes. Se utiliza con el fin de destrucción de flora patógena y alterante, detención de los procesos de maduración o germinación, eliminación de pestes, etc. La correcta aplicación de la tecnología respetando la normativa internacional no genera riesgos para el consumidor.

PEF: Consiste en someter al alimento a la aplicación de pulsos eléctricos muy cortos (mili o microsegundos) a in-

tensidades de campo eléctrico elevadas (kilovoltios/cm).

Se aplican para destrucción de flora patógena y alterante y aumentar los rendimientos de extracción de compuestos de interés presentes en los alimentos.

UHPH:El proceso de homogenización a altas presiones consiste en forzar el pasaje de Equipo de ultra alta presión de un fluido llevado homogeneización a 2000-4000 bares a través de una válvula de diseño innovador. Su introducción acaparó la atención como proceso que permite incrementar la eficiencia de homogeneización, destruir flora patógena y alterante y extender la vida útil de los alimentos minimizando la utilización de aditivos. Asimismo permite adentrarse en el campo de la nanotecnología.

Gerencia de Proyectos Alimentarios La Gerencia de Proyectos Alimentarios (GPA), trabajando en conjunto con las demás gerencias de LATU, impulsa la I+D+i (Investigación, Desarrollo e innovación) con el objetivo de ser referentes en el área de ciencia y tecnología de los alimentos en relación a las necesidades de las empresas del sector agroalimentario. La GPA cuenta con capital humano especializado, dos plantas piloto, una unidad de irradiación y laboratorio de apoyo para ayudarles a mejorar sus productos y/o procesos. Participa de iniciativas interinstitucionales como la UITA (Unidad de Innovación en Tecnología de Alimentos) donde se trabaja de manera conjunta con la Cámara de Industrias del Uruguay, Cámara Industrial de Alimentos, Departamento de Alimentos de la Facultad de Química de la Universidad de la República y la Planta de Tecnología de Alimentos de la Universidad Autónoma de Barcelona, pionera en la aplicación de tecnologías emergentes en España. Es en este marco que se han generado capacidades locales para el procesamiento de alimentos por HHP y UHPH. * El Dr. Tomás Lopez es Gerente de Proyectos Alimentarios del LATU

Uruguay Ciencia Nº13 - LATU - Octubre 2011 - 15

Informe a la Sociedad

La Dirección de Innovación, Ciencia y Tecnología del Ministerio de Educación y Cultura, presentó en mayo de este año una publicación que resume, en poco más de 200 páginas, los cambios que se produjeron en los últimos años en el sector, así como su estado de situación.

En la publicación se recoge la información relacionada al fortalecimiento de las políticas públicas en ciencia, tecnología e innovación, así como el desarrollo de las instituciones que integran el sistema.

Cuenta con una breve reseña referida a las nuevas instituciones en la política de innovación, ciencia y tecnología y se desarrolla en tres capítulos:

Capítulo I. Consolidando el sistema científicotecnológico y su vinculación con la realidad productiva y social Se divide en secciones en las que se presenta la actividad desarrollada por la ANII, CUDIM, IIBCE, INIA, Instituto Pasteur, LATU, PEDECIBA, Universidad de la República y las universidades privadas.

Capítulo II. Incrementando la competitividad de sectores productivos en el escenario de la globalización Las secciones de este capítulo están destinadas a presentar los instrumentos de ANII, la aplicación de la Ley de Inversiones, un resumen de programas destacados, la evolución de las exportaciones y su contenido tecnológico, y pasajes del informe preliminar de encuestas de innovación.

Capítulo III. Desarrollando capacidades y oportunidades para la apropiación social del conocimiento y la innovación inclusiva Se divide en tres secciones orientadas a presentar herramientas que aportan a la resolución de problemas sociales y la inclusión social, a divulgar los avances científico-tecnológicos, y las que colaboran en fomentar el espíritu científico, tecnológico y emprendedor de niños y jóvenes.

A lo largo de la publicación se presentan más de cincuenta casos de aplicación del conocimiento generado en nuestro país.

Como Anexo se incluye el Plan Estratégico Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación (PENCTI) aprobado por Decreto del 25 de febrero de 2010.

La publicación completa, denominada “Informe a la sociedad: Ciencia, Tecnología e Innovación en Uruguay en los últimos años”, puede descargarse en formato electrónico de la dirección www.dicyt.gub.uy.

16 - Uruguay Ciencia Nº15 - DICyT - Setiembre 2012

“El pasar a una nueva etapa requiere renovar el compromiso con la sociedad. En esa dirección se inscribe el presente informe: es una rendición de cuentas de la ciencia, la tecnología y la innovación, un resumen del camino recorrido a partir del esfuerzo que realizó el país en los últimos años, buscando alcanzar metas superiores.

Ello necesariamente requiere el acompañamiento de la sociedad, a quien está destinado este informe.

“Esperamos que estas páginas contribuyan a realizar nuevos y mayores esfuerzos, abrir nuevos caminos y seguir ensanchando el horizonte para las nuevas generaciones.”

Ricardo Ehrlich Ministro de Educación y Cultura

Uruguay Ciencia - Nº15 - DICyT - Setiembre 2012 - 17

Agencia Nacional de Investigación e Innovación

Portal Timbó: Acceso al Conocimiento Científico - Tecnológico Por Nicolás Caitán* Coordinador del Portal Timbó En una economía global basada en el conocimiento, existe una correlación directa entre la inversión en I+D+i (Investigación, desarrollo e innovación) y el crecimiento económico. El éxito o fracaso de las naciones será medido según la ejecución de la agenda de innovación a través de las políticas públicas, y a través del avance de la ciencia y la tecnología, para crear condiciones que permitan a las naciones transitar el camino del desarrollo productivo y social, inclusivo y sustentable.

El Uruguay viene transitando sostenidamente caminos que conducen a un desarrollo humano sustentable. Para ello ha sido necesario avanzar hacia una sociedad de aprendizaje y hacia una economía basada en el conocimiento e impulsada por la innovación.

El anterior gobierno de la República definió como sus prioridades para el quinquenio 2005-2009 avanzar decididamente hacia un Uruguay social, democrático, integrado, productivo e innovador. Para cumplir con ese objetivo, el Gabinete Ministerial de la Innovación (GMI) elaboró un Plan Estratégico Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación (1), y un nuevo diseño institucional que comenzó a funcionar en el año 2005. Esta nueva institucionalidad otorga un rol central al GMI en la fijación de los lineamientos político-estratégicos y establece, como brazo operativo de las políticas públicas y prioridades del Poder Ejecutivo en el tema, a la Agencia Nacional de Investigación e Innovación (ANII). (2) Ese Uruguay innovador necesita el concurso de la investigación en las más diversas vertientes del conocimiento: en el área agraria, en el conjunto de las ciencias exactas y naturales, en las ciencias de la salud, en las ciencias sociales y humanas, y en todas las ramas de la tecnología.

Conociendo la importancia que tiene para el desarrollo de cualquier comunidad científico-tecnológica el acceso lo más actualizado y amplio posible a la información científica en las distintas disciplinas del conocimiento, basado en la definición política del GMI sobre la importancia del acceso del Sistema Nacional de Innovación a publicaciones científicas y bancos de patentes, y con el fin de asegurar la disponibilidad de información científico-tecnológica, el Directorio de la ANII definió los lineamientos para 18 - Uruguay Ciencia Nº15 - ANII - Setiembre 2012

la creación del Portal Timbó “Trama Interinstitucional y Multidisciplinaria de Bibliografía On-line”. (3) Partiendo de la premisa de que en una economía basada en el conocimiento se debe tener un adecuado acceso al mismo, el Estado uruguayo formuló políticas públicas (articuladas a través del Portal Timbó) para garantizar que el Sistema Nacional de Innovación pueda satisfacer sus demandas de conocimiento, y así catapultar los procesos de innovación, tan necesarios para el crecimiento económico en los países en desarrollo.

Un poco de historia El Portal Timbó constituyó por años un anhelo de toda la comunidad de investigadores y tecnólogos del país pero nunca se lograba concretar. Conociendo la importancia e impacto de una iniciativa de este tipo el Directorio de la ANII definió como uno de sus objetivos estratégicos inmediatos tener operativo un buen portal bibliográfico de acceso universal para el 1 de Enero de 2009.

El objetivo fue crear un portal que sustentara la labor de los investigadores cualquiera fuera su área de trabajo, con mayor relevancia en las áreas que generalmente tienen menores posibilidades de financiar el acceso a la información o desarrollar alternativas colaborativas.

La estrategia de concreción de Timbó planteó dos desafíos: la conceptualización del portal como nacional y la metodología de negociación directa con las principales editoriales científicas del mercado mundial. Para la instalación del Portal, la ANII suscribió un convenio con la Universidad de la República (UdelaR) para la implementación tecnológica del portal a través de la Red CLARA (Cooperación Latino Americana de Redes Avanzadas) (4) que es gestionada por el Servicio de Informática de la UdelaR (SECIU). (5) El Directorio de la ANII definió poner en funcionamiento el portal en enero de 2009, luego de una negociación con las cuatro editoriales que nuclean aproximadamente el 90% de las descargas de artículos científicos de la región (Elsevier (6), Springer (7), IEEE (8) y EBSCO (9)). Se procedió a la negociación con las mismas y se firmaron los contratos para su inclusión en el Portal.

Objetivos del Portal Timbó se encuentra enmarcado dentro del conjunto de instrumentos de ANII que tienen como objetivo el fortalecimiento de las capacidades de I+D y formación de recursos humanos. Los objetivos definidos para el portal son los siguientes: • Acceso del Sistema Nacional de Innovación a las principales publicaciones científicas y bases de datos de patentes, asegurando la disponibilidad de información científico-tecnológica a todos los investigadores e instituciones, atendiendo todas las áreas del conocimiento.

• Difusión de información de interés para el sistema (convocatorias a proyectos, eventos, estadísticas, encuestas, etc.)

• Disponer estadísticas de producción científica a nivel global, institucional y por investigador (uso para benchmarking, evaluación de impacto de políticas de ciencia y tecnología, categorización de investigadores, etc.)

Acuerdos con editoriales Mediante el portal se accede al texto completo de unas 16.000 revistas científicas, 15.000 actas de conferencias y 18.700 e-books en todas las áreas del conocimiento.

Dentro de las editoriales que se encuentran disponibles en el portal se encuentran la primera y la segunda editorial mundial de revistas científicas (Elsevier y Springer), el primer editor mundial de libros científicos (Springer), el primer editor mundial de revistas en el área tecnológica y de las telecomunicaciones (IEEE), el prestigioso editor del área biomédica Ovid SP, y el primer agregador de contenido (EBSCO). (10)

Impacto El consumo de información científica accesible desde el portal ha ido aumentando año a año desde el inicio de Timbó. Esto se mide en las visitas recibidas, las búsquedas realizadas, pero sobre todo el indicador que se monitorea es la descarga de artículos científicos. Con relación a este último punto, en 2011 el uso siguió aumentando (un 25,86% más que en 2010), siguiendo la senda establecida en el 2010 cuando se habían descargado 56% más de artículos con relación al 2009 (11). En 2011 el 55% de los artículos fueron descargados por usuarios de la UdelaR. Las universidades privadas representan un 5% de las descargas totales, correspondiendo el restante 40% a descargas de usuarios provenientes principalmente del Sindicato Médico del Uruguay (SMU), el Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIA) y de ministerios y otros organismos del estado.

Es de destacar el uso proveniente de los investigadores categorizados en el Sistema Nacional de Investigadores (5% del total). Este consumo se realiza mediante

los dispositivos para acceso remoto al Portal, que fueron entregados a finales del 2010 y durante todo el 2011. En total se entregaron 1150 dispositivos.

Además de la disponibilidad de información científica de calidad, el portal Timbó ha tenido un impacto en lo que es la capacitación de recursos humanos. Desde el inicio del portal se ha tenido una política “agresiva” de capacitaciones generales, sectoriales e in situ en las instituciones que acceden al mismo, tanto en Montevideo como en el interior del país. Desde el 2009 se han realizado tres capacitaciones generales con más de 500 participantes cada una, y varias capacitaciones sectoriales en instituciones académicas, empresas del estado y centros de investigación.

Actualmente acceden al portal: la UdelaR, cuatro universidades privadas, la Administración Nacional de Educación Pública, diversos institutos de enseñanza, organismos del estado (ministerios, agencias, institutos nacionales, empresas estatales), centros de investigación sin fines de lucro y algunas sociedades científicas. El total asciende a 59 instituciones en todo el territorio nacional.

Desafíos futuros En un contexto mundial donde el acceso al conocimiento se torna en un factor crítico para el desarrollo, los estados deberán afrontar el desafío de garantizar el acceso sin barreras al mismo (12). Actualmente este es un tema muy discutido a nivel global, porque lo que está en juego es el control del inventario actual de información y conocimiento y sus flujos, junto con la gestión y el aprovechamiento de las innovaciones que esa información y conocimiento pueden producir.

Tomando en cuenta este contexto, desde el Portal se viene trabajando en la promoción y elaboración de Políticas de Información Científica junto con iniciativas locales y regionales, que permitan afrontar estos desafíos y fortalecer el sistema nacional de comunicación científica.

Notas

1. Plan Estratégico Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación. Montevideo: Dirección de Innovación, Ciencia y Tecnología para el Desarrollo, [2010]. [En línea]: http://www.anii.org.uy/web/paginas/plan-estrat-giconacional-de-ciencia-tecnolog-innovaci-n-pencti 2. http://www.anii.org.uy/web/ 3. http://www.timbo.org.uy/ 4. http://www.redclara.net/ 5. http://www.seciu.edu.uy/ 6. http://www.elsevier.com 7. http://www.springer.com 8. http://www.ieee.org 9. http://www.ebsco.com 10. Para mayor información sobre las colecciones disponibles dirigirse al siguiente enlace: http://www.timbo.org.uy/colecciones 11. En 2009 se descargaron 122.901 artículos, en 2010 191.651 y en 2011 241.899. El total del trienio asciende a 555.953.

12. Véase por ejemplo la sección del diario inglés The Guardian dedicada al debate en: http://www.guardian.co.uk/science/open-access-scientific-publishing

Uruguay Ciencia Nº15 - ANII - Setiembre 2012 - 19

Geociencias:

Área clave para el desarrollo del país ¿Qué tienen en común el estudio paleoceanográfico del Río de la Plata, la modelación del daño por bajas temperaturas en cultivos de arroz, la exploración de hidrocarburos en las cuencas offshore de Uruguay, el estudio de la ecología acuática en ambientes marinos y continentales, la comprensión del magmatismo mesozoico y el estudio de eventos climáticos extremos?

Aunque muy dispares, todos estos temas forman parte del campo de las geociencias, el cual unifica principios de biología, química, física y matemática para atacar problemas de gran relevancia para la sociedad que ocurren en el planeta, en escalas que van de microscópicas a globales y de segundos a millones de años.

El campo de trabajo de las geociencias es central para muchos de los problemas que vive el mundo de hoy y, en particular, Uruguay: energía y recursos, desastres naturales, cambio climático y la acción humana sobre el medio ambiente. En vista de ello, el Programa de Desarrollo de las Ciencias Básicas (PEDECIBA) resolvió, en 2009, crear una nueva área, Geociencias, que nuclea a investigadores de oceanografía, geología y ciencias de la atmósfera, así como de otras disciplinas relacionadas, tales como limnología, paleontología o geografía, y tiene al día de hoy 45 investigadores.

Una de las primeras medidas que se tomaron en la nueva Área de Geociencias fue la formulación de una Maestría en Geociencias, que fue aprobada por el Consejo Directivo Central de la Universidad de la República (UdelaR) en julio de 2010. El perfil de la Maestría en Geociencias es académico, pero los egresados están preparados para trabajar no solamente en investigación básica y aplicada, sino también para realizar consultorías medioambientales, de energía y recursos naturales.

Al mismo tiempo se comenzó a equipar los laboratorios de investigación para asegurar que el buen funcionamiento de los mismos permita la realización de trabajos de tesis de alto nivel académico. Las inscripciones a la nueva Maestría en Geociencias reflejan el gran interés en el área: en su segundo año de existencia, la maestría cuenta con más de 25 estudiantes provenientes de diversas disciplinas.

El interés nacional por las geociencias en los últimos años radica en hechos muy concretos: el temporal del 23 de agosto de 2005, por el cual hubo que lamentar 20 - Uruguay Ciencia Nº15 - PEDECIBA - Setiembre 2012

altos costos humanos y materiales, la creciente contaminación, el descubrimieno de petróleo en la plataforma oceánica que puede modificar la matriz energética del país, el cambio climático y sus efectos en ecosistemas y agropecuaria, entre otros. Esto coincidió con la formación de investigadores jóvenes en la UdelaR o que retornaron al país en los últimos años luego de realizar doctorados en diversas disciplinas relacionadas con las geociencias.

Como resultado de esta sinergia, se incrementó la oferta de títulos de grado relacionados con el área, con la incorporación, por ejemplo, de la Licenciatura en Ciencias de la Atmósfera y la Licenciatura en Gestión Ambiental, además de las ya establecidas Licenciaturas en Geología, Geografía y las profundizaciones en Oceanografía y Paleontología de la Licenciatura en Ciencias Biológicas.

Los pasos dados en los últimos años demuestran la voluntad del PEDECIBA y de la UdelaR de responder a las necesidades actuales de la sociedad y auguran un futuro muy promisorio para el desarrollo de las geociencias en Uruguay. Al mismo tiempo, debido a la creciente concientización de que problemáticas concernientes a los recursos naturales y al medio ambiente, a ser afrontadas en las próximas décadas, como por ejemplo el cambio climático, requieren no solamente la acción de los gobiernos sino también de los individuos, se desprende la necesidad de integrar con mayor énfasis las ciencias de la Tierra en el curriculo de enseñanza secundaria. Solamente así será posible asegurar la preparación de las nuevas generaciones de ciudadanos y científicos para afrontar desafíos futuros.

Sitio web: http://www.pedeciba.edu.uy/geociencias http://www.pedeciba.edu.uy/geo/indice.php Contacto: Analía Fein, analiaf@pedeciba.edu.uy Tel.: 2525 8618 al 29 int. 7167

Ciencia en Alemania, Ciencia en Uruguay

Sobre los hombros de

Theodor Boveri y Francisco A. Sáez Por Ricardo Benavente*

¿Qué tienen en común Montevideo y la ciudad alemana de Würzburg? Nada, podría pensarse. Montevideo es la capital de Uruguay y una importante ciudad puerto, mientras que Würzburg, en el norte del Estado de Baviera, es conocida desde la Edad Media por su condición de ciudad universitaria. Sin embargo, para aquéllos que se dedican al estudio de la biología de los cromosomas y la división celular, estas ciudades sí tienen algo en común. En ambas desplegaron su actividad pioneros en dichas áreas: Theodor Boveri (1862-1915) internacionalmente conocido, entre otros aportes, por su teoría cromosómica de la herencia, fue profesor en la Universidad de Würzburg; y Francisco A. Sáez (1898-1976), reconocido por ser el fundador de la Escuela de Citogenética de América Latina, desarrolló su fructífera actividad en Montevideo. Para quienes hemos hecho investigación en Montevideo y Würzburg, recorrer los pasillos del viejo laboratorio de Boveri o las galerías del Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable (IIBCE) donde Sáez trabajó tantos años, nos trae a la memoria que los maestros estuvieron allí y que nos legaron no solamente su importante obra científica, también impresiones e inspiración para el trabajo de generaciones futuras.

Cromosomas y reproducción Los seres vivos se caracterizan por tener una vida limitada en el tiempo; nacen, viven, para finalmente morir. Es decir que para perdurar como especie los seres vivos deben reproducirse.

Existen dos formas de reproducirse. En la llamada forma asexuada, los organismos se reproducen por división, gemación, etc. En estos casos, el genoma de la descendencia es idéntico al del organismo que les dio origen. El proceso celular que está en la base de esta forma de reproducción es la mitosis, un tipo de división celular que precisamente asegura que el material hereditario (el ADN) de una célula se transmita a las células hijas sin que ocurran cambios en su composición.

En el caso de la reproducción sexuada, la situación es bastante más compleja ya que para ese fin, el orga-

nismo debe generar células altamente especializadas: óvulos en los ovarios de la hembra y espermatozoides en los testículos del macho. Óvulos y espermatozoides tienen una peculiaridad que los distingue de todos los demás tipos celulares de un organismo: son haploides, es decir, poseen un solo juego de cromosomas, en lugar de dos, como las demás células.

El proceso de haploidización, que implica la recombinación y reducción del material hereditario a la mitad, es clave para la reproducción sexual porque impide que el número de cromosomas (y la cantidad de ADN) se duplique con cada generación de individuos.

Durante la fecundación, un espermatozoide y un óvulo (ambos haploides) se fusionan para dar origen a un nuevo organismo. Éste será diploide, es decir, poseerá dos juegos de cromosomas. De esta manera se restituye el número de cromosomas típico de la especie.

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Ciencia en Alemania, Ciencia en Uruguay Otra consecuencia importante del proceso de haploidización es que los individuos producto de la fusión de un óvulo y un espermatozoide son genéticamente distintos a sus progenitores, ya que comparten con cada uno de ellos solamente la mitad del material hereditario.

Esto lleva a que, como consecuencia, la reproducción sexual sea la gran generadora de variabilidad genética, lo que a su vez es clave para la evolución de los seres vivos.

Meiosis El tipo de división celular que está en la base de la reproducción sexual y que permite generar células haploides, asegurando el reparto no equitativo del material hereditario de una célula entre sus hijas (los futuros óvulos y espermatozoides), es la meiosis. (1) A pesar de la importancia biológica de la meiosis, los laboratorios que se dedicaron en un principio a su estudio fueron relativamente pocos. Seguramente, las dificultades en el abordaje experimental, entre otras, jugaron un papel determinante.

Esta situación ha cambiado sustancialmente en los últimos años gracias al desarrollo de nuevas tecnologías.

Por ejemplo, la nueva generación de microscopios de fluorescencia equipados con cámaras de alta sensibilidad ha permitido dar un salto cualitativo, ya que ahora

es posible estudiar en células vivas, en tiempo real y con gran detalle, procesos celulares complejos, como la mitosis o la meiosis.

La disponibilidad y estudio sistemático de los llamados organismos modelo han permitido también avances notables. En el caso de la meiosis, los organismos modelo más frecuentemente usados son la levadura, el vegetal Arabidopsis, la mosca Drosophila, el gusano C. elegans y el ratón.

Estas especies poseen ventajas comparativas para su estudio con respecto a otras, lo que ha determinado que un número importante de laboratorios se haya focalizado en ellas. Además tienen en común que son relativamente fáciles de mantener en el laboratorio, que el conocimiento que se dispone del genoma de las mismas es profundo y que las técnicas para generar individuos portadores de mutaciones en los genes que se desea estudiar están bien establecidas.

La medicina también ha contribuido de manera importante a incrementar el interés por la meiosis, ya que un número creciente de casos de infertilidad humana y otras patologías, como por ejemplo el síndrome de Down, tienen su origen en una meiosis defectuosa.

El Departamento de Biología Celular y del Desarrollo de la Universidad de Würzburg, dirigido por Boveri a principios del siglo pasado, se dedica actualmente, entre otros temas, al estudio de la meiosis. El modelo experimental usado es el ratón por su condición de mamífero y, por tanto, cercano evolutivamente al ser humano. La estrategia empleada es la de “deconstruir” sistemáticamente el proceso meiótico con la ayuda de ratones knockout, es decir, ratones genéticamente modificados que carecen de alguno de los genes fundamentales para que ocurra la meiosis. Estos ratones han permitido entender cuál es la función de un número creciente de genes y determinar su importancia para la fertilidad animal. (2)(3)

Emprendimientos conjuntos

Portada del libro publicado por la editorial Karger Publishers (Basilea, Suiza) en honor al científico uruguayo Máximo Drets con motivo de sus 80 años. En el libro participaron más de setenta investigadores de América y Europa. (5)

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El Departamento de Biología Celular y del Desarrollo de la Universidad de Würzburg mantiene relaciones estrechas con varios miembros de la comunidad científica uruguaya. Uno de los emprendimientos conjuntos tiene como finalidad contribuir a la formación de postgrados en el marco del Programa de Desarrollo de las Ciencias Básicas (PEDECIBA) mediante cursos y participando en la dirección de trabajos de tesis.

Por iniciativa de Gustavo Folle, investigador del IIBCE, están teniendo lugar en Montevideo cursos de frecuencia anual que versan sobre distintos aspectos de la biología de los cromosomas y la división celular con la participación, hasta el presente, de estudiantes de la región y docentes de Uruguay, Argentina, Alemania y Gran Bretaña. El primer curso de la serie se realizó en abril de 2010 y tuvo como broche final un homenaje al destacado citogenetista Máximo Drets, alumno directo de Sáez, con motivo de sus 80 años. (4)(5) Otro de los emprendimientos conjuntos de largo alcance con la División de Genética y Biología Molecular

del IIBCE es el estudio de la distintas etapas de la meiosis mediante las llamadas técnicas de secuenciación de ADN de última generación.

Este enfoque experimental permitiría determinar con detalle cuáles son los genes importantes y cómo cambia la actividad de los mismos a lo largo de la meiosis. En este proyecto participan los grupos que dirigen Adriana Geisinger (Biología Molecular), Gustavo Folle (Genética y Citometría de Flujo) y José Sotelo Silveira (Genómica).

Este tipo de proyecto es ahora posible gracias al desarrollo reciente por parte de miembros del IIBCE y de la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República de un método que permite el aislamiento de distintos tipos celulares del testículo Estudiantes y docentes del curso sobre la biología de los cromosomas, el segundo de con gran eficiencia y altísimo grado la serie, llevado a cabo en abril de 2011. (Foto por gentileza de Beatriz López-Carro) de pureza. (6) Uno de los objetivos de este emprendimiento, además de los nuevos conocimientos y la formación de recursos humanos, es contribuir a forReferencias: talecer el área de la biología reproductiva en Uruguay (1) Benavente, R. y Volff, J.N., eds. (2009). Meiosis. ISBN: tanto en sus aspectos biomédicos como de producción 978-3-8055-8967-3, Basel: Karger. animal.

(2) Schmitt, J. et al. (2007) Transmembrane protein Sun2 is in-

* Ricardo Benavente es Doctor en Medicina por la Universidad de la República, Doctor en Medicina por la Universidad de Heidelberg (Alemania), Doctor en Ciencias por la Universidad de Würzburg (Alemania), Investigador Grado 5 del PEDECIBA, Investigador Asociado Superior de la ANII y Miembro Correspondiente de la Academia de Ciencias de América Latina. Actualmente es Profesor en el Departamento de Biología Celular y del Desarrollo del Biocentro de la Universidad de Würzburg.

Contacto: benavente@biozentrum.uni-wuerzburg. http://www.zeb.biozentrum.uni-wuerzburg.de/start

volved in tethering mammalian meiotic telomeres to the nuclear envelope. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104, 7426-7431.

(3) Schramm, S. et al. (2011) A novel mouse synaptonemal complex protein is essential for loading of central element proteins, recombination and fertility. PLoS Genet. 7, e1002088.

(4) http://iibce.edu.uy/80maximo.htm (5) Benavente, R. y Folle, G.A., eds. (2010) Chromosomes, genomes and beyond - Máximo E. Drets dedication volume.

ISBN: 978-3-8055-9492-9, Basel: Karger.

(6) Rodríguez-Casuriaga, R., Geisinger, A., Santiñaque, F., López-Carro, B. & Folle, G.A. (2011) High-purity flow sorting of early meiocytes based on DNA analysis of guinea pig spermatogenic cells. Cytometry 79A, 625-634.

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Cristalografía de rayos X

100 Años de una disciplina que cambió al mundo

Por Leopoldo Suescun*

En 1912, hace 100 años, se demostró experimentalmente que los cristales están formados por redes de átomos ordenados. La experiencia fue sugerida e interpretada por el físico alemán Max von Laue, quien obtuvo un Premio Nobel por su descubrimiento en 1914. Tomando esa fecha, la Asamblea General de Naciones Unidas decidió proclamar 2014 como el Año Internacional de la Cristalografía.

La estructura atómica de la materia es la base del conocimiento indispensable para entender su comportamiento. Se requiere un conocimiento preciso a esa escala, sub-microscópica, para poder entender muchas de las propiedades observadas o para predecir otras, resultantes de cambios en el material o cambios en las condiciones en que se encuentra.

En particular, la determinación de la estructura atómica de los materiales sólidos ha sido un problema difícil de abordar por la complejidad y variedad con que estos se muestran: están los metales, las sales, las tierras (óxidos), las gemas, los compuestos sólidos sin forma propia (amorfos) y los de geometrías definidas (cristales).

La complejidad mencionada está dada por el carácter estático y muchas veces ordenado de los átomos en el sólido que permite que se comporten de distinta manera en diferentes direcciones (por ejemplo: un cristal de cobre es más resistente cuando se lo tracciona en una dirección que en otra, uno de zinc conduce el calor más rápidamente en una dirección que en otra). Esto no es así en gases y líquidos en los cuales, debido al constante movimiento de los átomos, domina el desorden y las propiedades tienden a ser iguales en todas partes y en cualquier dirección que se los mire.

Recién después del descubrimiento de la difracción (1) de los rayos X que inciden sobre un cristal, por Max von Laue, y a los posteriores desarrollos de la cristalo-

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grafía de rayos X (ciencia interdisciplinaria que utiliza dichos rayos para la determinación del ordenamiento cristalino) es que se puede decir que se entienden las propiedades de los materiales sólidos.

Contexto histórico La cristalografía surge como resultado del estudio de las peculiares formas geométricas de los minerales. Ya a fines del siglo XVIII, la observación y caracterización de la forma externa de los cristales de minerales sugería a los investigadores la existencia de un ordenamiento interno. Tan es así, que el mineralólogo francés René Just Haüy (1743-1822) -padre de la cristalografía- había propuesto antes de 1800 que los cristales estaban formados por pequeños bloques de escala microscópica que se repetían en todo el volumen del cristal (como fichas de lego en un juego infantil o las baldosas en el piso). En el siglo XIX esta ciencia crece ajustando sus definiciones conceptuales e instalando las bases de la cristalografía estructural como un resultado inevitable de la teoría atómica de John Dalton (propuesta en 1805).

A principios del siglo XIX y basándose en las ideas de Haüy se propone que hay solo 32 tipos de simetría de cristales (llamados grupos puntuales cristalográficos) y para mediados de siglo XIX, Auguste Bravais (1811-1863) establece que un conjunto de elementos (átomos) iguales pueden disponerse periódicamente en el espacio únicamente de 14 formas distintas (llamadas Redes de Bravais). Queda latente entonces a fines de ese siglo, que los cristales están formados por átomos ordenados en redes periódicas tridimensionales en una de 14 formas distintas resultando ésta en una de 32 simetrías de cristales macroscópicos.

La hipótesis reticular se pudo confirmar experimentalmente en abril de 1912, hace 100 años, cuando el físico alemán Max von Laue (1879-1960), pretendiendo demostrar la naturaleza ondulatoria de los rayos X

(que habían sido descubiertos por Wilhelm Röntgen en 1895), sugirió que si éstos rayos fueran una forma de radiación como la luz, tenían que ser de muy pequeña longitud de onda y, por consiguiente, sólo sería posible su difracción empleando rendijas muy pequeñas, como las que se suponía existían entre los átomos de los cristales.

Siendo von Laue un físico teórico sugirió a sus compañeros Walther Friedrich y Paul Knipping que hicieran el experimento, que resultó exitoso. Von Laue interpretó el resultado proponiendo correctamente que los cristales estaban formados por átomos ordenados periódicamente y que los rayos X eran una forma de radiación, como la luz, pero de onda más corta y del mismo tamaño que la separación entre los átomos del cristal, aproximadamente 10-10 m (la décima parte de una millonésima de milímetro), y que por eso sufría difracción en la magnitud que lo hacía.

El descubrimiento de von Laue le valió un Premio Nobel de Física (1914) pero fueron William Lawrence y su padre William Henry Bragg quienes demostraron, mediante la proposición y aplicación de una elegante y simple ley que lleva su nombre y que vincula la longitud de onda de la radiación incidente con la distancia entre los planos del cristal y con el ángulo de desviación del haz difractado, la potencialidad de la difracción de rayos X para la determinación de la estructura atómica de los compuestos cristalinos, lo que les valió también el Premio Nobel de Física en 1915.

Ley de Bragg La estructura de un cristal puede visualizarse, según la interpretación de Bragg, como formada por “familias” de planos atómicos paralelos entre sí y caracterizados por una distancia de separación constante, distinta para cada familia. Como ejemplo bidimensional puede pensarse en una hoja de papel cuadriculado formada por una familia de líneas rectas horizontales (que pueden asimilarse a planos en un cristal tridimensional) y otra de líneas verticales perpendiculares a las primeras. En

este caso la distancia entre las líneas es la misma para las dos familias. Pero también puede verse otra familia fácilmente, por ejemplo, la de las líneas formadas al trazar diagonales de los cuadrados, y otra familia formada uniendo las diagonales de dos cuadrados adyacentes, etc. En esos casos la distancia entre líneas será diferente.

En un material tridimensional habría infinitas familias de planos. Cada familia de planos puede verse como un conjunto de espejos semitransparentes que “reflejan” la radiación incidente pero solo en ciertas direcciones privilegiadas.

Cuando un haz de rayos X incide sobre un cristal, los átomos del mismo reemiten la radiación en todas direcciones pero, debido a que las ondas reflejadas por diferentes átomos interfieren entre sí constructiva y destructivamente, dan lugar a un conjunto de direcciones privilegiadas hacia las cuales se emiten los haces de rayos. A estos haces se les llama “reflexiones” del cristal.

La ley de Bragg permite determinar cuáles son las direcciones privilegiadas en las cuales la radiación que incidió sobre el cristal, y que es reemitida por los átomos de este, interferirá constructivamente produciendo una “reflexión” máxima. El conjunto de todas las reflexiones constituye el llamado “patrón de difracción del cristal” y contiene, en principio, toda la información necesaria para reconstruir la estructura de la molécula que lo originó.

Aplicaciones El análisis de la difracción de rayos X por un cristal, además de confirmar los aspectos ondulatorios de la luz y la teoría atómica, permitió deducir las estructuras de sales binarias como la sal común (cloruro de sodio) o la pirita (sulfuro de hierro, también conocida como oro de los tontos), determinación llevada a cabo por los Bragg en 1913. Posteriormente permitió determinar estructuras de moléculas pequeñas de importancia biológica o industrial como la vitamina B12 o algunos azúcares, determinadas por Dorothy Hodgkin.

Un avance fundamental que abrió paso al desarrollo de la moderna biología molecular, fue la determinación de la estructura de la doble hélice del ADN, gracias a la interpretación de James Watson y Francis Crick de los diagramas de difracción obtenidos por Rosalind Franklin (quien falleció -supuestamente a causa de los efectos nocivos de los rayos X- antes de que se otorgara el Premio Nobel a sus colegas en 1962) y Maurice Wilkins.

Entre otros muchos logros, se determinó la existencia de una estructura secundaria y terciaria de las proteínas, las complejas estructuras de los virus, así como también las mínimas distorsiones en distancias interatómicas Cobre-Oxígeno responsables de la superconductividad en los superconductores cerámicos de alta temperatura crítica. En resumen, se determinaron las estructuras de cerca de medio millón de compuestos naturales (minerales, biológicos) y sintéticos en los 100 años de vida de la técnica.

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Cristalografía de rayos X Cristalografía en Uruguay En Uruguay la cristalografía física fue introducida en Facultad de Ingeniería y Agrimensura por el ingeniero uruguayo Stephenson Caticha Ellis a fines de los años 50, quien había realizado estudios de posgrado en la Universidad de Glasgow y en el paradigmático Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, Reino Unido; y por Sven V. Furberg (proveniente de Noruega) en Facultad de Quimica gracias a un proyecto de UNESCO. Caticha Ellis incursionó en varios aspectos de la cristalografía tanto teóricos como experimentales, publicando en la revista científica de referencia para los cristalógrafos, Acta Crystallographica. En 1967 publicó la primera resolución de una estructura por difracción de rayos X de monocristal realizada por un uruguayo, trabajo que llevó a cabo en colaboración con colegas en los Bell Telephone Laboratories en New Jersey, USA. Se trataba de un proceso que en los años 50 y 60 requería meses de intensos cálculos que solo podían hacerse con lápiz y papel.

Poco después Caticha Ellis dejó Uruguay para afincarse en Brasil pero la cristalografía estructural se mantuvo viva, en Facultad de Química. Fue allí donde a principios de los 60 los profesores Adolfo G. Amit y Raúl A. Mariezcurrena comenzaron a trabajar en el estudio estructural de compuestos sintéticos sintetizados por colegas de la Facultad.

Ambos salieron del país a fines de los 60, hacia Noruega y Dinamarca respectivamente.

Amit permaneció trabajando en Europa retirándose en 1996 en el Institut Pasteur de París, mientras que Mariezcurrena regresó a la Facultad de Química para encargarse del Laboratorio de Cristalografía. Bajo su dirección y gracias a colaboraciones con colegas de Dinamarca, España y Chile se logró resolver media docena de estructuras y formar en el tema a varios colaboradores: Laura Fornaro, Oswaldo Gomes y Oscar Alfredo González, que permitieron que el Laboratorio mantuviera cierta visibilidad en relación a la resolución de estructuras cristalinas por difracción de rayos X de monocristal. (2)

Maestrías Durante los años 80 el Laboratorio de Cristalografía logró equiparse con aparatos relativamente modernos gracias a donaciones conseguidas de Suiza y Francia. A fines de los 80 y bajo la dirección de Mariezcurrena los primeros estudiantes de maestría del laboratorio, Alvaro W. Mombrú y Nelson Victoria comenzaron sus trabajos de tesis en difracción de rayos X de monocristal y de polvo respectivamente utilizando el equipamiento adquirido.

Mombrú finalizó su tesis en 1991 y recibió el Premio Weizmann de Ciencias para Uruguay el año siguiente, lo que lo llevó a Israel y posteriormente a Inglaterra donde entre 1992 y 1993 realizó una maestría en química del estado sólido en la Universidad de Sussex, trabajando en materiales superconductores (cupratos de tipo perovskita).

En 1993 Victoria recibió su título de maestría continuando su formación en la Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) en Campinas, Brasil, lugar donde Caticha Ellis había dejado su huella.

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En diciembre de 1994, Mariezcurrena y Mombrú organizaron el XIII Congreso Iberoamericano de Cristalografía y III Escuela Iberoamericana de Cristalografía, eventos que reunieron a dos Premios Nobel de Química, Jerome Karle y Herbert Hauptman, y a destacados científicos y profesores de Argentina, Brasil, Venezuela, Chile y España.

Nuevo equipo La llegada del primer difractómetro de monocristal automático (financiado por proyecto CONICYT-BID II, 1994), en enero de 1995, colocó al Laboratorio de Cristalografía en condiciones privilegiadas en la región, siendo uno de los pocos laboratorios de Sudamérica que contaba con equipos automáticos en funcionamiento para trabajar con ambas técnicas (polvo y monocristal).

Gracias a esto, desde 1996 el Laboratorio de Cristalogafía desarrolló investigación en determinación de estructuras cristalinas de compuestos naturales y sintéticos de origen nacional y de colaboradores en Argentina, Perú y Colombia por difracción de rayos X de monocristal y también en materiales cerámicos relacionados con los cupratos superconductores.

Nuevos integrantes En 1996 dos nuevos estudiantes de maestría, Helena Pardo y Leopoldo Suescun (quien escribe) comenzaron a trabajar en el Laboratorio, ambos codirigidos por Mombrú y Mariezcurrena utilizando las dos técnicas disponibles.

Durante el quinquenio 1996-2001 hubo un crecimiento explosivo de la producción científica del Laboratorio produciéndose más de 40 artículos científicos que contaron con resultados generados allí.

A impulso de Mombrú se realizan experimentos científicos de difracción de neutrones en el National Institute of Standards and Technology (en Gaithesburg, Maryland, USA) y difracción de rayos X de radiación sincrotrónica en el Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (en Campinas, Brasil) que integran los trabajos de tesis de maestría de Pardo y de doctorado en física de Mombrú (finalizado en 2000) y se traducen en los primeros artículos del laboratorio en revistas de química del estado sólido y materiales.

En 1999 Pardo y Suescun finalizaron sus maestrías, que se continuaron naturalmente en estudios de doctorado bajo los mismos codirectores. Ese año comenzó el trabajo de una nueva tesista, Silvia Russi, que recibió su título en 2002 (en 2005 deja el Laboratorio para doctorarse en cristalografía de proteínas en Barcelona, España y actualmente está trabajando en el European Synchrotron Radiation Facility en Grenoble, Francia).

En 2001 se retira Raúl A. Mariezcurrena, quien recibió el título de Profesor Emérito de la Facultad de Química en reconocimiento a su trabajo de docencia e investigación de 3 décadas al frente del Laboratorio de Cristalografía, que ese mismo año, bajo la dirección de Mombrú, se transforma en el Laboratorio de Cristalografía, Estado Sólido y Materiales (Cryssmat-Lab).

En 2003 se unen al grupo Federico Rabuffetti y Ricardo Faccio como estudiantes de maestría y doctorado respectivamente y Suescun finalizó su tesis de doctorado.

En 2004 Rabuffetti finaliza su tesis de maestría introduciendo en el grupo una nueva línea de investigación, de química teórica del estado sólido, continuando su formación doctoral en Northcwestern University, Illinois, USA (actualmente trabaja en University of Southern California, Los Angeles, California, USA).

En 2005 Suescun realiza una estancia postdoctoral en Argonne National LaboDe izquierda a derecha: Ricardo Faccio, Mariano Romero, Helena Pardo, Álvaro Mombrú, ratory, Illinois, USA regreLeopoldo Suescun y Santiago Vázquez, frente al difractómetro de polvo sando en 2008. Durante ese tiempo continúa colaEn el Instituto de Física de Facultad de Ingeniería el Dr. borando con el laboratorio aportando datos de difracción Daniel Ariosa (quien se formó en la Universidad de Ginede neutrones que serán usados en la tesis de Faccio. bra y luego trabajó por 15 años en la Escuela Politécnica En ese período los integrantes del Cryssmat-Lab partiFederal de Lausana, Suiza) reinstaló recientemente un cipan en proyectos internacionales con investigadores de grupo de caracterización de filmes y policristales de maArgentina y Brasil. Las tesis de Pardo y Faccio, finalizateriales avanzados por difracción de rayos X. Además la das en 2007, son las primeras en introducir el estudio de Dra. Fornaro tiene su grupo de crecimiento de cristales nanomateriales carbonosos y la química teórica del estaen Facultad de Química y en el Centro Universitario Redo sólido de cerámicos y nanomateriales, conectando las gional Este, en Rocha, con varios estudiantes de posgralíneas antiguas y nuevas del laboratorio. do a su cargo.

En 2008 Mombrú y su grupo inauguran el Centro de Análsis por Difracción de Rayos X (CADifRaX) para albergar un nuevo equipo de Difracción de Rayos X de polvo de primera línea (financiado por el Programa de Notas Desarrollo Tecnológico, Ministerio de Educación y Cultu1. Se denomina difracción a la desviación que experimenta un ra, 2006) que brinda servicios tanto técnicos a la industria rayo luminoso cuando atraviesa un orificio estrecho o una fina (principalmente farmacéutica) como académicos a otros hendidura, y está basada en la propiedad que tienen las ondas investigadores del país y la región. de rodear un obstáculo (abertura o punto material) de dimensio-

Hoy en Uruguay El grupo del Cryssmat-Lab está actualmente conformado por investigadores con un nivel homogéneo de formación y con amplias perspectivas y líneas de trabajo en química del estado sólido, cristalografía y materiales avanzados con aplicaciones a energía limpia y nanomateriales y recién empieza a mostrar todo su potencial.

Se han incorporado los estudiantes de posgrado Luciana Fernández y Mariano Romero, y de grado Santiago Vázquez, Benjamín Montenegro y Sebastián Davyt. Por otro lado, el Dr. Alejando Buschiazzo, formado en la Universidad de Buenos Aires (doctorado) y el Institut Pasteur de Francia (postdoctorado) en el grupo donde trabajara Adolfo G. Amit, dirige la Unidad de Cristalografía de Proteínas, Laboratorio de Biología Estructural del Institut Pasteur Montevideo, instalando en Uruguay el área de la cristalografía de macromoléculas biológicas, hasta ese momento no desarrollada en el país.

nes similares a su longitud de onda, convirtiéndose en un nuevo foco emisor de la onda. Cuanto más parecida es la longitud de onda al obstáculo mayor es el fenómeno de difracción. Cuando la abertura u obstáculo y la longitud de onda son de tamaño muy diferente, el fenómeno de difracción se hace imperceptible.

2. Las determinaciones de estructura cristalina se pueden hacer actuando sobre monocristales o sobre polvo microcristalino de la sustancia problema, consiguiéndose diferentes datos en cada caso. Para las aplicaciones que requieren solo una caracterización precisa de los parámetros de la red cristalina, puede ser suficiente la difracción de rayos X del polvo; para una dilucidación precisa de las posiciones atómicas se prefiere trabajar sobre monocristales. * El Dr. Leopoldo Suescun es Profesor Agregado en el Laboratorio de Cristalografía, Estado Sólido y Materiales, Cátedra de Física/DETEMA de la Facultad de Química de la Universidad de la República; e Investigador del Programa de Desarrollo de las Ciencias Básicas, PEDECIBA.

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Para pensar

Rompecabezas matemáticos Por Antonio Montalbán*

Continuando con la serie de problemas que se proponen en estas páginas, se plantea uno nuevo y se da la solución explicada al problema de la conexión sin cruce de cables, en el plano, entre tres casas y tres servicios, planteado en el número anterior.

Nuevo problema: La varilla con hormigas Planteo: Imaginemos que tenemos una varilla en la que hay paradas 10 hormigas. Todas las hormigas caminan a la misma velocidad, pero algunas van en un sentido, hacia un extremo de la variilla, y otras hacia el otro.

Digamos que el largo de la varilla es tal que a una hormiga le demoraría exactamente un minuto ir de una punta a la otra. Cuando dos hormigas se chocan se dan la vuelta y continúan caminando hacia el lado opuesto.

Cuando una hormiga llega a una de las puntas de la varilla, se cae.

Una por una van a ir cayendo todas las hormigas hasta que no quede ninguna. Dependiendo de la configuración inicial de las hormigas, pueden demorar más o menos tiempo en caerse.

Pregunta: ¿Entre todas las diferentes posibles configuraciones iniciales, cuál es la máxima cantidad de tiempo que hay que esperar hasta que todas las hormigas se hayan caído de la varilla?

Problema anterior: Tres casas y tres servicios Planteo:

Solución: Tres casas y tres servicios:

Este es un problema muy difundido, que muchos lectores ya conocerán. La figura representa las únicas tres casas de un pequeño pueblo, y además se representan la central de la luz, la central del teléfono y la central de la Internet.

La respuesta es que no, que es imposible conectar los servicios sin que se crucen los cables. Aquí está la demostración de porqué no es posible.

Llamemos a las casas A, B y C, y a los centros de luz, teléfono e internet, L, T e I respectivamente. Consideremos los cables que unen a las tres casas con L e I, y consideremos las líneas

Pregunta: ¿Se podrá representar sobre el plano las conexiones para cada casa con cada servicio sin que se crucen los cables?

Pregunta extra: Supongamos ahora que este pueblo está en un extraño planeta con forma de rosquilla. La pregunta es la misma, sólo que ahora los cables pueden dar vueltas alrededor de la rosquilla, pero deben mantenerse sobre la superficie de la misma.

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L-A-I, L-B-I, L-C-I, donde L-A-I se refiere al camino que hace el cable primero de L a A, y luego de A a I. (Recomendamos al lector hacer un dibujo, o varios.) Estas tres líneas, que conectan L con I, dividen al plano en tres regiones, una región exterior y dos regiones delimitadas por las líneas.

Llamémosle a estas regiones α, β y g, según las instrucciones que siguen: La línea L-A-I es frontera de dos de estas regiones; llamemos α a la otra región, a la que L-A-I no toca. En otras palabras, α esta delimitado por la curva cerrada L-B-I-C-L, y el punto A esta en el exterior de α.

De la misma forma, llamemos β a la región que L-B-I no toca, y llamemos g a la región que L-C-I no toca.

Hay muchas formas de dibujar líneas L-A-I, L-B-I, y LC-I, pero estén como estén dibujadas, siempre dividen el plano en 3 regiones como acabamos de describir. Este argumento, y el que sigue, son completamente generales.

Continuemos con el argumento. Todavía no hemos consideramos la central T. La central T debe pertenecer a una de las tres regiones α, β o g. Supongamos que pertenece a α.

En este caso tenemos que T está en el interior de la región α, delimitada por L-B-I-C-L, y A está en el exterior.

Por lo tanto no hay forma de conectar A con T sin cruzar una de las líneas L-B, B-I, I-C o C-L. Si suponemos que T pertenece a β, un razonamiento similar mostraría que no podemos conectar T con B, y si pertenece a g, no podemos conectar T con C. Solución al problema extra: En este caso la respuesta es que sí se pueden conectar los servicios.

Una posible solución es la de la figura:

*Antonio Montalbán es Licenciado en Matemáticas por la Universidad de la República y PhD de la Universidad de Cornell (Estados Unidos).

Actualmente es profesor titular de la Universidad de California, Berkeley (Estados Unidos).

Invitación

Simposio uruguayo de celebración de 100 años de la Cristalografía Moderna Facultad de Química, Universidad de la República Jueves 15 y Viernes 16 de Noviembre de 2012

En Uruguay, en el marco de PEDECIBA, existen 4 grupos trabajando en temas vinculados a la cristalografía: caracterización de materiales, crecimiento de cristales, química y biología estructural y técnicas de difracción de rayos X como principal herramienta. Además hay otros investigadores y estudiantes que utilizan los resultados de la cristalografía como insumo importante en sus investigaciones.

Los grupos mencionados convocan al Simposio Uruguayo de Celebración de 100 años de la Cristalografía Moderna (con motivo del descubrimiento de la difracción de rayos X por Max von Laue en 1912).

Temas a tratar:

Cristalografía aplicada a caracterización de semiconductores, materiales cerámicos y nanomateriales con aplicaciones a energía sustentable, minerales, moléculas orgánicas e inorgánicas de interés médico y farmacéutico, macromoléculas biológicas.

Conferencistas: • • • • • •

Alvaro W. Mombrú - Facultad de Química, UdelaR Daniel Ariosa - Facultad de Ingeniería, UdelaR Alejandro Buschiazzo - Institut Pasteur Montevideo Jorge Bossi - Facultad de Agronomía, UdelaR Laura Fornaro - Facultad de Química, y CURE-Rocha, UdelaR Javier Ellena - Universidade de Sao Paulo, Sao Carlos, SP, Brasil

Mesa redonda:

Integrada por invitados de PEDECIBA, CSIC, ANII e IP-MON: Aportes y necesidades de la Cristalografía física, biológica, química y de materiales.

Comité Organizador:

Dres. Alejandro Buschiazzo, Daniel Ariosa, Laura Fornaro y Leopoldo Suescun.

Más información en http://cryssmat.fq.edu.uy/leopoldo/simposio.htm o por mail a leopoldo@fq.edu.uy

Max von Laue

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Ciencia básica

Descubrimiento de la partícula de Higgs Por Gabriel González Sprinberg*

Hace poco más de un mes se anunció una noticia que quedará grabada en la historia de la ciencia. Ese día, el 4 de julio, el Laboratorio Europeo para Física de Partículas, CERN, expuso las evidencias de un descubrimiento que es central para entender la materia: la partícula de Higgs.

Esta partícula fue detectada, en forma independiente, en dos experimentos llamados ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones o LHC, de acuerdo a sus siglas en inglés. En estos dos detectores gigantescos se observaron las trazas dejadas por algunas decenas de partículas de Higgs producidas en los 800.000 millones de colisiones entre protones realizadas desde la inauguración del LHC en el 2008.

La famosa partícula ocupa un lugar central en la teoría que describe la estructura microscópica de la materia: el Modelo Estándar. Esta teoría utiliza la Relatividad Especial (creada por Albert Einstein) y la Mecánica Cuántica (creada por Heisenberg, Schrödinger y otros) y nos permite entender al electromagnetismo a escalas microscópicas, a las interacciones débiles (responsables en parte de la radioactividad) y a las fuerzas nucleares.

El Modelo Estándar, verificado en miles de experimentos en el siglo XX y que describe con gran precisión a las partículas elementales incluye entre sus mecanismos teóricos (pero también en sus predicciones experimentales) a la partícula de Higgs. Esta última, conjeturada por el físico inglés Peter Higgs y otros cinco científicos, en 1964, es la responsable de dar la masa a las demás partículas elementales. ¿Qué significa esto?

Masa Todos tenemos una idea intuitiva acerca de la masa. Sabemos que está directamente relacionada con la facilidad con la que nos movemos (inercia) y que da origen a la atracción gravitatoria, cuya manifestación más corriente es el peso y el movimiento de los planetas alrededor del Sol. La física ha desentrañado desde principios del siglo XX la estructura microscópica de la materia y sabemos que está compuesta de átomos. Éstos, a su vez, están compuestos de electrones moviéndose alrededor de un núcleo compuesto de protones y neutrones.

En el siglo XX la lista de partículas microscópicas, además de las mencionadas, es de varios cientos pero unas pocas de ellas son los constituyentes fundamentales: los llamados leptones (entre los que el electrón es el más conocido) y los quarks (que son los componentes elementales de protones y neutrones, por ejemplo). Todas las partículas que conocemos son leptones, quarks o agregados 30 - Uruguay Ciencia Nº15 - Setiembre 2012

Imagen de la traza dejada por una partícula de Higgs en el detector CMS: cada línea amarilla es una partícula creada en la colisión y las líneas rojas son fotones producidos por la partícula de Higgs (Imagen: CERN)

de estos últimos. Además, las fuerzas entre las partículas, fuerzas eléctricas y magnéticas, las fuerzas responsables de la radioactividad y las fuerzas entre quarks (que dan origen a la fuerza nuclear que mantiene unidos a protones y neutrones en los núcleos) se ejercen por medio de partículas que los físicos hemos llamado mediadoras de las fuerzas fundamentales. El fotón, por ejemplo, que es la partícula de la que está compuesta la luz, es el mediador de las fuerzas eléctricas y magnéticas: las partículas con carga eléctrica se ejercen fuerzas las unas a las otras intercambiando fotones.

El Modelo Estándar está construido a partir de las simetrías y leyes que se observan en todos los procesos entre partículas, en los que participan leptones, quarks y las partículas mediadoras. Sin embargo, la masa de cada una de estas partículas elementales es imposible incluirla en el modelo ¡sin inconsistencias! (desde el punto de vista matemático). Los términos en las ecuaciones que dan cuenta de la masa de las partículas son incompatibles con las simetrías fundadoras del Modelo Estándar.

En cambio, las ideas desarrolladas por Higgs permiten incluir en forma consistente a la masa de las partículas elementales en el contexto de esta teoría tan exitosa, pero

al costo de postular una nueva partícula elemental: Higgs.

El mecanismo por el cual las partículas adquieren masa gracias a las partículas de Higgs se llama mecanismo de Higgs y puede entenderse cualitativamente con una analogía: así como todos hemos experimentado la dificultad de movernos en el agua, como si en ella tuviésemos mucha más masa, de la misma forma las partículas elementales reciben su masa de la fuerza que las partículas de Higgs les ejercen.

¿Partícula divina?

La partícula de Higgs, cuya idea fue conjeturada hace cerca de 50 años, no ha podido ser detectada directamente hasta hace pocos días. El curioso nombre con el que a veces se la nombra, partícula divina, tiene origen en un libro del premio Nobel León Lederman. El libro debía llamarse “La partícula maldita” (The goddamn particle), y hacía referencia a la dificultad para detectarla. El editor consideró que el nombre no era adecuado y tachando damn resultó el título que da origen a ese ampuloso nombre.

Por un lado la partícula de Higgs tiene una gran masa, equivalente a la de 134 protones o un átomo de Cesio, pero además se produce con muy baja probabilidad en las colisiones. Para producirla y detectarla ha sido necesario construir el enorme acelerador LHC que se encuentra en la frontera entre Suiza y Francia en las afueras de la ciudad de Ginebra. Allí se aceleran protones hasta velocidades muy cercanas (99.999997%) a la velocidad de la luz (velocidad máxima en la naturaleza) y se los hace circular en dos haces en sentidos opuestos en un largo túnel de 27 km de longitud y aproximadamente a 100 metros de profundidad.

En los cuatro lugares de ese túnel donde se producen los choques hay gigantescos detectores: ATLAS, CMS, ALICE, LHCb. Estos dispositivos pesan miles de toneladas y han sido diseñados para cumplir funciones específicas.

Los dos primeros están dedicados a la partícula de Higgs y al descubrimiento de nuevas partículas. ALICE estudia las propiedades de la materia en colisiones de núcleos de plomo a gran energía que reproducen las condiciones de la materia en los primeros instantes luego del Big Bang. Finalmente, el LHCb estudia las diferencias entre la materia y la antimateria.

E=mc2 En este acelerador la famosa ecuación de Einstein, E=mc2, es central. Esta ecuación nos dice que a partir de la masa podemos obtener una enorme energía, tal como ocurre corrientemente en el Sol o en los reactores nucleares. Pero también es posible el proceso inverso, producir materia a partir de la energía y esto es lo que sucede en cada colisión en el LHC. Allí se produce un enorme número de colisiones de protones por segundo (¡500 millones!) a alta energía (¡capaz de producir miles de protones!), y en cada una de estas colisiones se producen miles de partículas. Estas condiciones extremas hacen posible que en el LHC se produzcan partículas de Higgs: en las 800.000 millones de colisiones realizadas hasta el momento se han producido 200.000 Higgs, de los cuales ATLAS y CMS han podido detectar unas pocas

Detector de partículas ATLAS (Foto: CERN)

docenas. Tal como se explicó en la conferencia de prensa en la que se anunció el descubrimiento, esto equivale a encontrar en una piscina olímpica llena de arena los pocos granos que podemos tomar entre dos dedos.

El LHC está apenas en el comienzo de una gran aventura científica: nos asomamos a un mundo desconocido.

Con los datos disponibles aún no sabemos cuáles son las propiedades de la partícula de Higgs. El mecanismo de Higgs se puede realizar de varias formas dando lugar a una o varias partículas de Higgs con diferentes propiedades y que, además, pueden implicar la existencia de nuevos fenómenos físicos. Es muy posible que en la naturaleza existan otras partículas fundamentales que desconocemos que pongan en evidencia nuevas fuerzas, o que muestren que el espacio en el que vivimos posee más de las tres dimensiones a las que estamos acostumbrados (arriba-abajo, adelante-atrás, izquierda-derecha), o que formen parte de la llamada materia oscura que de acuerdo a la astrofísica es la enorme mayoría de la materia del universo. El LHC va a poder responder, por la negativa o la positiva, a algunas de estas interrogantes en el futuro.

El acelerador ha funcionado hasta ahora a la mitad de la energía de diseño y en el 2014 comienza la nueva etapa, en la que operará por un par de décadas. Los datos analizados hasta hoy son una ínfima parte de los que se producirán en el futuro. Este primer descubrimiento, la detección de la partícula de Higgs, es el primer éxito de esta increíble máquina, el LHC.

* Gabriel González Sprinberg es Doctor en Física, Profesor Titular del Instituto de Física de la Facultad de Ciencias, Uruguay e Investigador en física de partículas. Algunos de los resultados de sus trabajos acerca del Higgs y el quark Top se están investigando actualmente en los experimentos del LHC.

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Libros Ciencia.uy Charlas con investigadores Rodolfo Ungerfeld y Alfredo García Editorial Fin de Siglo y Semanario Voces Tamaño: 16 x 22 ISBN 978-9974-49-554-8 Precio: $ 200

¿Por qué no suele visualizarse la generación de conocimiento a nivel nacional como una columna vertebral de nuestra vida? Una explicación tentativa, aunque probablemente parcial, está en el rol de los medios de comunicación. Es imposible no enterarse día a día por la televisión que un jugador uruguayo de fútbol hizo un gol en un partido que su cuadro perdió 5 a 1 en la segunda división del fútbol eslovaco. Sin embargo durante 2011 el Ministerio de Educación y Cultura premió a 12 científicas uruguayas por su trayectoria pero casi ningún medio se enteró. Varios otros recibieron reconocimientos internacionales pero es mejor usar las ondas del estado para pasar información sobre asaltos y choques de autos.

Cada artículo científico uruguayo aceptado por revistas científicas internacionales, de alta exigencia, son el equivalente al gol de ese jugador que se desempeña en el fútbol eslovaco. Pero en el país, nadie, fuera del circuito científico, se entera. Más allá de la preocupación gubernamental actual en la temática: ¿cuántos parlamentarios, ministros o políticos saben sobre que temáticas se investiga en Uruguay?

Este libro surge como conclusión del Proyecto “Voces Investigadoras”, en el marco del Programa “Popularización de la ciencia, la tecnología y la innovación”, creado y financiado por la Agencia Nacional de Investigación e Innovación (ANII). Este Programa tiene como objetivo

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que las “cuestiones vinculadas a la ciencia, la tecnología y la innovación sean conocidas e incorporadas por la población en general. Estos procesos apuntan a mejorar las condiciones de la participación ciudadana, democratizando procesos sociales esenciales para la población”.

En el llamado a proyectos 2010 de dicho Programa fue seleccionado “Voces investigadoras”, presentado por Semanario Voces.

La propuesta del Semanario Voces implicó que en forma mensual, durante 10 meses de 2011, el Semanario publicó extractos de entrevistas realizadas a investigadores nacionales. En el presente libro se incluyen las 28 entrevistas realizadas a 31 investigadores en forma completa.

La selección de los científicos a entrevistar se realizó a partir de la base disponible a través del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), que es la primer y única base de científicos uruguayos disponible. En la página web (www.sni.org.uy) se encuentran disponibles los CVs de todos los integrantes categorizados en el SNI. Se procuró priorizar a investigadores jóvenes, considerándolos de acuerdo a los criterios predominantes en el Uruguay. Sobre esa base, se buscó que existieran equilibrios temáticos, de género, y de instituciones donde se desempeñan los investigadores. A su vez, más allá de un equilibrio temático general, se consideró que algunas áreas ya son más mediáticas de por sí. Por ejemplo, esto sucede por ejemplo con muchos investigadores del área social, como los de ciencia política, demografía, algunas áreas de la sociología.

También, más allá de que la mayor parte de la investigación está concentrada en Montevideo, se buscó generar espacios para investigadores del interior. De las 28 entrevistas 3 fueron realizadas a investigadores que realizan sus actividades en el interior, aunque los 3 lo hacen en la zona sur del país. Se buscó en varias oportunidades concretar entrevistas con otros investigadores del norte, pero lamentablemente no fue posible en ninguno de los casos.

Rodolfo Ungerfeld y Alfredo García