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martes, 1 de agosto de 2023

¿Por qué se extinguieron los Dinosaurios? - Pedro Pereda Gómez

¿Por qué se extinguieron los Dinosaurios?
(Por Pedro Pereda Gómez)



(Noviembre 2016)



Los dinosaurios aparecieron hace unos 230 millones de años, durante el periodo Triásico, y dominaron la tierra, el aire y los mares de nuestro planeta durante más de 150 millones de años. Durante este periodo evolucionaron algunas de las criaturas más impresionantes de la naturaleza: dinosaurios carnívoros de 6 metros de altura, dinosaurios herbívoros de 26 metros de longitud y pterosaurios con la envergadura de 12 metros.

Sin embargo, hace 65 millones de años se extinguió el último dinosaurio no aviario. Igual que los gigantescos mosasaurios y plesiosaurios que en su día dominaron los mares, y los pterosaurios en los cielos. Pero no solo los dinosaurios, también el plancton, la base de la cadena alimenticia del océano, se vio muy afectado. Además, muchas familias de braquiópodos y esponjas de mar desaparecieron, igual que los restantes ammonites de concha dura. También se redujo la gran diversidad de tiburones y se marchitó la mayor parte de la vegetación. En resumen, se eliminó más de la mitad de las especies mundiales.

¿Qué causó esta masiva extinción que marca el final del Cretácico y el comienzo del Paleógeno?

Los científicos han coincidido en dos hipótesis para explicar la extinción del Cretácico: un impacto extraterrestre, por ejemplo un asteroide o un cometa, o un período de gran actividad volcánica. Cualquiera de los dos escenarios habría ahogado los cielos con restos que privaron a la Tierra de la energía del sol, impidiendo la fotosíntesis y extendiendo la destrucción arriba y abajo de la cadena alimenticia. Una vez que se asentó el polvo, los gases de efecto invernadero bloqueados en la atmósfera habrían provocado que se disparara la temperatura, un repentino cambio climático acabó con mucha de la vida que logró sobrevivir a la prolongada oscuridad.

La teoría del impacto extraterrestre se basa en el descubrimiento de un estrato o capa de arcilla de color oscuro en los sedimentos que datan de la época de la extinción. Este estrato tiene, entre otras características, un alto nivel de Iridio, elemento químico raro en la corteza terrestre que, sin embargo, se encuentra en los meteoritos con la misma concentración que en este estrato. Puesto que este estrato se encuentra en todo el planeta, en la tierra y en los océanos, esto condujo a los científicos a afirmar que el Iridio se esparció por el planeta cuando un cometa, o un asteroide, cayó en algún lugar de la Tierra y a continuación se evaporó. Este estrato también presentaba abundancia de hollín, el cual debió producirse por el gran incendio que siguió a la caída del meteorito.

Los defensores de la teoría de la gran actividad volcánica nos indican que el núcleo de la Tierra también es rico en Iridio, y el núcleo es el origen del magma que vomitó la Tierra en la Meseta del Decán (India), una de las mayores formaciones volcánicas de la Tierra, donde se apiló material volcánico sobre más de 1.500.000 kilómetros cuadrados de superficie y 2000 metros de espesor. Este período de actividad volcánica también se ha calculado que ocurrió entre 60 y 68 millones de años, al final del Cretácico, y habría extendido el Iridio por todo el planeta, junto con el polvo que ocultaba la luz solar y los gases de efecto invernadero.

Sin embargo, la teoría del impacto extraterrestre se vio reforzada por otra característica de este estrato, que es la gran acumulación de esférulas de vidrio, que se producen cuando se solidifica rápidamente roca vaporizada, y de un tipo especial de cristales de cuarzo llamado “cuarzo de impacto” que solo se encuentra en las proximidades de los cráteres producidos por la caída de objetos del espacio.

Pero si era cierto que hace 65 millones de años un meteorito de gran tamaño, capaz de ser el responsable de la extinción masiva descrita, había caído en la Tierra, era necesario localizar el lugar del impacto.

Puesto que no se conocía en la superficie continental ningún cráter que se adaptara a las características de este meteorito, se partió de la posibilidad de que el impacto hubiera ocurrido en el océano. Partiendo de esta hipótesis, los científicos buscaron las huellas que hubiera dejado un tsunami posterior al impacto. Estas huellas, denominadas tsunamitas, son unos depósitos caracterizados por una sedimentación caótica y se encontraron en Texas (Estados Unidos), México y en diversas localidades del Caribe. Finalmente, en el año 1991 se descubrió el cráter de impacto en Chicxulub, en la península de Yucatán (México).

El cráter de Chicxulub, cuya antigüedad se ha fijado en 65 millones de años, mide más de 180 kilómetros de diámetro y forma una de las zonas de impacto más grandes del mundo. Se estima que el “bólido” que lo formó medía al menos 10 kilómetros de diámetro. Este cráter se encuentra bajo más de un kilómetro de sedimentos carbonatados, lo que ha desfigurado su aspecto topográfico y ha hecho difícil su localización, pero los estudios en profundidad realizados permitieron descubrir el contorno del cráter.

Se estima que el impacto del “bólido” fue dos millones de veces más potente que el dispositivo explosivo más potente creado por el hombre, jamás detonado, con una potencia de 50 megatones. Incluso la mayor erupción volcánica explosiva que se conoce en la historia reciente, la que creó la Caldera de la Garita en Colorado (Estados Unidos) hace entre 40 y 25 millones de años, fue significativamente menos potente que el impacto de Chicxulub.

El impacto habría causado algunos de los megatsunamis más grandes de la historia de la Tierra. Una nube de polvo, cenizas y vapor habrían extendido el diámetro y área del cráter, cuando el meteorito se hundía en la corteza terrestre en menos de un segundo. El material excavado, junto con trozos del asteroide, habrían sido eyectados a la atmósfera por la explosión, se habrían calentado hasta convertirse en cuerpos incandescentes y habrían reentrado a la propia atmósfera terrestre, quemándola y posiblemente provocando incendios globales. Mientras tanto, enormes ondas de choque habrían causado terremotos y erupciones volcánicas globales. La emisión de polvo y partículas podrían haber cubierto la superficie entera de la Tierra durante varios años, posiblemente una década, creando un medio de vida difícil para los seres vivos. La producción de dióxido de carbono provocada por el choque y por la destrucción de rocas carbonatadas habría causado un dramático efecto invernadero. Otra consecuencia del impacto es que las partículas de polvo de la atmósfera habrían impedido que la luz solar llegara a la superficie de la Tierra, disminuyendo la temperatura drásticamente. La fotosíntesis de las plantas habría quedado interrumpida, afectando a la totalidad de la red trófica.

El descubrimiento de otros cráteres, como el cráter de Shiva en el Océano Indico, el cráter Silverpit en el Mar del Norte frente a las costas del Reino Unido y el cráter Boltysh en Ucrania, probablemente causados por grandes objetos extraterrestres que impactaron contra la Tierra, condujo a la teoría del impacto múltiple por la cual Chicxulub solo fue uno de varios impactos que habrían ocurrido aproximadamente al mismo tiempo. La colisión del cometa Shoemaker-Levy 9 con Júpiter en 1994, en la cual el asteroide se fragmentó en varias partes antes de la colisión, demostró que las interacciones gravitacionales pueden afectar a un cometa creando la posibilidad de múltiples impactos en un período de días. Algo similar pudo ocurrir en la Tierra hace 65 millones de años.

En cualquier caso, ya sea por el impacto de uno o de varios meteoritos, la teoría del impacto extraterrestre goza actualmente de una aceptación amplia, aunque algunos científicos todavía la critican por considerar que de ser cierto un impacto de estas características, ¿por qué sobrevivieron mamíferos, tortugas, cocodrilos, salamandras y ranas? Las aves también se libraron, al igual que las serpientes, bivalvos y los erizos y estrellas de mar. Incluso a las plantas resistentes capaces de soportar climas extremos les fue bien.

Ambas teorías, la del impacto extraterrestre y la del vulcanismo masivo, son meritorias. Sin embargo, en Marzo de 2010, expertos de Europa, Estados Unidos, México, Canadá y Japón confirmaron que la extinción masiva fue originada por el impacto de un meteorito, quedando desvirtuadas otras hipótesis como la del vulcanismo masivo.

Independientemente de lo que provocó la extinción, ésta marcó el fin del reino de terror de los grandes carnívoros bípedos del Triásico, como el Tyrannosaurio rex, y permitió que los mamíferos se diversificaran rápidamente y evolucionaran a nichos recién abiertos.

Pero, ¿realmente han desaparecido todos los dinosaurios? La respuesta es no. Al principio hemos hablado de la extinción de los “dinosaurios no aviarios”, porque los científicos consideran que las aves actuales son los supervivientes de un grupo de dinosaurios terópodos que surgieron durante la era Mesozoica y que lograron superar la catástrofe y evolucionar. Recordemos que también eran dinosaurios terópodos los grandes carnívoros bípedos del Triásico, aunque estos tuvieron peor fortuna.

Las aves comparten muchas características únicas, esqueléticas y de comportamiento, con los dinosaurios. Por otra parte, muchos fósiles de dinosaurios se han recogido con plumas preservadas, e incluso algunos tienen largas plumas en brazos y patas formando alas.

Por tanto podemos concluir que las aves de hoy en día son los seres más parecidos a los dinosaurios que habitaron la Tierra en el pasado. Solo necesitamos levantar la vista y mirar al cielo para ver los dinosaurios de hoy.

 

 

 

Pedro Pereda Gómez

Licenciado en Biología

Director de Hemasoft

 



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lunes, 13 de marzo de 2023

¿Por qué persisten los recuerdos? - José Viosca Ros

¿Por qué persisten los recuerdos?
(Por José Viosca)



(Noviembre 2016)




El primero fue en una playa. Estábamos de pie, en la arena, cuando un contacto de labios lo detuvo todo. Una ola, a punto de romper en la orilla, quedó congelada detrás de nosotros. Paró también el viento, dejando su larga melena ondeando y quieta como aquella bandera ondulada en la luna. En la boca, una lengua cálida y un sabor nuevo, intenso, abrasador. Escuché una melodía de violines y sentí unas mariposas revoloteando en el estómago. Entonces abrí los ojos y respiré. Vi frente a mí una sonrisa, y no supe si habían pasado diez segundos o diez horas.

Así fue el primer beso. Uno de esos momentos que uno recuerda con nitidez, como el nacimiento de los hijos y otros instantes únicos. Evocamos con facilidad dónde nos encontrábamos, con quién, qué ropa llevábamos. Si hacía calor o frío, el olor del lugar, y, por supuesto, la música ambiental (o los violines sonando en mi cabeza). El primer beso, en general cualquier recuerdo duradero, queda grabado en la memoria como si fuera un DVD que podamos luego reproducir a voluntad para recuperarlo (¿intacto?).

El paralelismo entre memoria y música nos puede ayudar mucho a entender cómo se las arregla el cerebro para almacenar los recuerdos. Ambos, memoria y música, tienen una base física. Si bien la música surge por las vibraciones de las moléculas del aire, los recuerdos, por su parte, se deben a cascadas de interacciones moleculares y flujos de átomos que tienen lugar en el interior del cerebro.

De hecho, el cerebro es una especie de orquesta. Una orquesta que utiliza un lenguaje propio y cuyos instrumentos son las neuronas, unas células que, cuando recordamos algo, no solo disparan ráfagas de impulsos nerviosos, sino que lo hacen de forma coordinada, miles de neuronas al mismo tiempo, como virtuosos músicos que ejecutan con precisión una partitura.

De esta forma, cada recuerdo es una especie de melodía. Una melodía única que, como toda sinfonía, tiene su propia partitura. Para cada memoria, el cerebro almacena un registro, a modo de archivo, para su consulta posterior. A cada memoria le corresponde un pentagrama que se guarda de forma dispersa en muchos lugares del cerebro, dentro de miles de neuronas que almacenan un trozo cada una. Cada neurona guarda y representa un matiz único, un aspecto diferente del recuerdo, así como cada instrumento de la orquesta lee una partitura distinta de la sinfonía. Y dentro de las neuronas, un conjunto de moléculas afina sus ráfagas de actividad, como se afinan los instrumentos de la orquesta. Una afinación que no solo sintoniza las neuronas sino que es la base material misma de la memoria.

El cerebro, el órgano donde residen los recuerdos, está hecho de células que a su vez están hechas de moléculas. Por eso mismo, la duración de los recuerdos plantea un auténtico rompecabezas biológico [1]. Por seguridad, para evitar que acumulen errores peligrosos como un coche viejo, casi todas las moléculas son destruidas pocas horas o días después de fabricarse. Sin embargo, los recuerdos duran años o, el del primer beso, toda la vida. ¿Cómo son capaces entonces las moléculas y neuronas del cerebro de almacenar los recuerdos?

 

1.1      La partitura (la traza de memoria)

Ya en su mitología, los griegos describieron la memoria como un proceso de inscripción. Mnemea, la musa de la memoria (también de la plasmación o la creación), aparece en obras de arte como una muchacha escribiendo. La joven apoya un estilete en su barbilla, intentando recordar lo que piensa para escribirlo en un rollo de papiro.

Inspirándose en esta idea, un zoólogo alemán llamado Richard Wolfgang Semon (1859-1918) conjeturó ya en el siglo XIX que la base cerebral de la memoria debía ser alguna forma de “traza” [2]. Se refería a un “registro permanente, escrito o grabado sobre la sustancia irritable” (el cerebro). 150 años después, sabemos que la traza de memoria está hecha en realidad de una variedad de componentes químicos y físicos.

En el cerebro, como en toda orquesta, hay un director que compone las partituras. Y también un vasto escenario con miles de instrumentos, cada uno con una función determinada. Hay regiones cerebrales dedicadas a codificar en el lenguaje neuronal cada parámetro del mundo sensorial, así como regiones dedicadas a enviar órdenes a los músculos para movernos. Hay neuronas que responden y representan conceptos, lugares en el espacio y formas geométricas; y neuronas cuya activación causa movimientos, miedo, satisfacción, bienestar, y otros procesos neurológicos.

El cerebro es una orquesta muy especial porque, constantemente, escribe y reproduce su música. Una música con la que representa internamente, como una especie de código cerebral, aquello que vivimos. (En realidad, aquello que interpretamos que vivimos). En cierto sentido, el compositor que hay en el cerebro anota en un diario nuestras vivencias (o aquello que interpretamos de nuestras vivencias), pero en vez de textos y fotos, el compositor escribe partituras. La memoria es ese diario que contiene todas las partituras de nuestra vida.

Solo que en el cerebro, no hay papel sino neuronas. Neuronas que son a la vez los instrumentos que ejecutan las sinfonías y el sustrato material del diario donde se escribe la partitura de la memoria.

 

1.2      El compositor (el hipocampo)

Sabemos por Henry Molaison (1926-2008), seguramente el paciente más conocido en la historia de la investigación de la memoria, que cada componente de la orquesta está situado en una región particular del cerebro. A los 27 años, a partir de una operación quirúrgica en la que quedaron lesionadas varias regiones de su cerebro, especialmente una zona llamada hipocampo, Molaison perdió la capacidad de formar memorias duraderas. Resultó extraordinario que el problema afectara solo a un tipo concreto de memoria: las memorias episódicas (los recuerdos de momentos, lugares, personas). Durante décadas, Molaison vivió atrapado en el pasado y un presente efímero. Todo se desvanecía en su mente en pocos segundos: desconocía qué estaba haciendo, con quién hablaba, o si había almorzado [3]. Pero los recuerdos anteriores a la operación, también el de su primer beso, permanecieron intactos en otras regiones del cerebro. Gracias a Molaison, sabemos que el hipocampo es el compositor que escribe las partituras, pero el papel donde quedan grabadas las memorias son neuronas en otros lugares del cerebro. La biblioteca donde quedan archivados los recuerdos es la capa más externa del cerebro, la corteza cerebral [4].

Dentro de las neuronas, las trazas de memoria se guardan principalmente en las sinapsis (unas regiones con forma de botón abombado por donde las distintas neuronas se comunican entre sí). Así lo pensó por primera vez hace más de 100 años Santiago Ramón y Cajal [5], el primer español en recibir un Premio Nobel en una disciplina científica. Cajal acertó en su intuición, aun sin poder demostrar empíricamente que las sinapsis existían – eso ocurrió décadas más tarde. Hoy sabemos que cada neurona en la corteza cerebral humana conecta 10.000 veces con otras neuronas, configurando una enorme cantidad de redes neuronales susceptibles de almacenar recuerdos. Probablemente, el cerebro es la orquesta más grande del mundo.

Como si afinaran las distintas cuerdas de una guitarra o los distintos engranajes de cada instrumento de una orquesta, las neuronas almacenan memoria ajustando sus conexiones, ya sea potenciándolas o debilitándolas. De esa forma, pensó el psicólogo canadiense Donald Hebb (1904-1985) a mediados del siglo XX, las neuronas podrían establecer lazos de realimentación y mantener una actividad reverberante. Esa sería la base cerebral de la memoria, según Hebb, una idea que también tardarían años los científicos en demostrar empíricamente.

Hebb planteó su idea con un ejemplo concreto de aprendizaje: el condicionamiento de Pávlov (el de los perros que salivan al oír una campana), y un modelo minimalista con dos neuronas [6]. Hebb imaginó lo que debía suceder en el interior del cerebro de Tungus, una especie de pastor alemán y uno de los 50 perros que Pávlov estudió, cuando aprendía el condicionamiento del reflejo de la salivación. Al principio, la neurona S, que representa y desencadena la salivación y por ello dispara (uno o varios impulsos nerviosos) cuando Tungus ve comida, está desconectada de la neurona C, que representa el sonido y dispara cuando el perro oye una campana. Por tanto, la neurona S y la neurona C no pueden inicialmente sincronizarse. Pero si la comida y la campana son mostradas a la vez varias veces, sucede algo crucial: como resultado del disparo simultáneo, ambas neuronas refuerzan sus conexiones. Así, cuando más tarde la neurona C sea activada (porque suene la campana), C activará a S y Tungus salivará. En el cerebro de Tungus, se habrá escrito entonces una partitura en su diario de recuerdos.

 

1.3      La tinta (moléculas que perduran)

Salvador Dalí pintó su cuadro más famoso, la persistencia de la memoria, inspirándose en su tierra natal. Sobre un paisaje del Alto Ampurdán (Gerona), en el centro del lienzo pintó unos relojes deformados – él los llamó relojes blandos-, para expresar una voluntad de trascendencia, un deseo de perdurar en el tiempo más allá de su propia muerte. Dalí pintó el cuadro en 1931, mucho antes de que los científicos descubrieran que es precisamente la capacidad de perdurar en el tiempo, más allá de los límites temporales convencionales, la característica fundamental de las moléculas que en el cerebro sostienen los recuerdos duraderos.

Es en las sinapsis, las bolsitas donde distintas neuronas se conectan, donde se almacenan las piezas básicas de un recuerdo, las distintas notas de la partitura de una sinfonía. Pero las moléculas que participan en la memoria se localizan por toda la neurona, también fuera de las sinapsis. Cuando una memoria se forma, una cascada de moléculas que se activan sucesivamente recorre el interior de las neuronas. Al principio, ciertas sinapsis se activan durante el aprendizaje, arrancando aquí una onda expansiva de actividades bioquímicas que se desplaza hasta el núcleo (otra bolsa dentro de la célula que contiene el material hereditario). Allí, ciertos genes se activan, dando paso a la fabricación de proteínas que volverán de nuevo a las sinapsis para modular su fuerza o incluso construir o destruir sinapsis enteras. Un verdadero “diálogo entre sinapsis y núcleo”. Así lo describió Eric Kandel (1929- ), quien descubrió muchas de estas moléculas, al recibir el Premio Nobel en el año 2000 [7].

Las moléculas son la tinta de la memoria. Los recuerdos se escriben a fuerza de moléculas que envían, reciben o modulan la transmisión de mensajes entre neuronas. Algunas moléculas empaquetan los mensajes (el neurotransmisor), otras los reciben y convierten en impulsos nerviosos (los receptores), y otras afinan el instrumento para que se ajuste a una determinada tonalidad. Como en una cascada de piezas de dominó, sin embargo, la mayoría de esas moléculas, una vez hecha su actuación, dejan de ser necesarias para que el proceso continúe. ¿De qué forma entonces unas moléculas, que por otra parte duran horas o días, pueden almacenar recuerdos que duran toda la vida?

En 1984, Francis Crick (1916-2004), quien descubriera dos décadas antes la estructura del ADN, propuso una posibilidad para resolver el dilema. Crick pensó que alguna forma de actividad bioquímica que lograra permanecer tanto tiempo como los recuerdos podría ser la base de la persistencia de la memoria. Dos décadas más tarde, otros científicos descubrieron una molécula que no solo cumplía el requisito de perdurar, sino que además su función era esencialmente colocar receptores en la sinapsis y de ese modo potenciar las conexiones neuronales [8]. Todo lo que antes habían apuntado Cajal,  Hebb y Crick cuadraba.

El nombre de esa molécula es PKMζ. No se trata de un extraño Pokémon griego, sino las siglas de una proteína llamada Proteína Kinasa M-Zeta. Una molécula que pertenece a un tipo de proteínas, las kinasas, de las que tenemos más de 500 en el cuerpo. PKMζ es especial entre todas ellas porque abunda en el cerebro y porque es capaz de perdurar durante años en las sinapsis que se activan al aprender.

Todas las kinasas son proteínas capaces de modificar a otras proteínas. Lo hacen añadiéndoles un pequeño trozo de molécula, como si añadieran la pieza que le falta a un puzle. Solo que en este caso, añaden justo la pieza donde está el botón de un interruptor, porque cuando una proteína es modificada, su comportamiento cambia de forma radical.

En algunos casos, las proteínas se activan cuando son modificadas, como le sucede a los receptores de neurotransmisor. Una vez modificados por la acción de PKMζ, los receptores son entonces transportados al lugar donde pueden ejercer su función: al interior de las sinapsis. Y una vez allí en las sinapsis -esas bolsitas que actúan como centrales de telefonía enviando y recibiendo mensajes entre neuronas- los receptores son concretamente colocados en la membrana de la sinapsis. Justo el lugar donde pueden detectar más neurotransmisor procedente de otras neuronas y potenciar la comunicación neuronal.

En otros casos, sin embargo, el significado del interruptor está invertido, de forma que la proteína es inactivada cuando es modificada por acción de PKMζ. Esto le sucede a otra proteína que actúa como una grúa quitando constantemente receptores de la membrana de la sinapsis. Estas grúas son unos verdaderos agentes del olvido que borran los trazos de tinta con los que se escribe la memoria en el cerebro. Pero al ser modificadas por PKMζ, estas grúas se bloquean, como si alguien colocara un obstáculo en las ruedas del sistema de poleas.

De esta forma, PKMζ contribuye a aumentar el número de receptores en las sinapsis de dos formas distintas: por un lado los añade y por otro lado evita que sean retirados. Por eso mismo, PKMζ es necesaria permanentemente para mantener la potenciación sináptica y que la memoria persista en el tiempo.

¿Y cómo logra PKMζ perdurar? Hay una tercera proteína que es su imagen antagónica. Es una proteína que se encarga de inhibir la producción de PKMζ. Y como en el caso anterior, esta proteína es inhibida cuando es modificada por PKMζ. Así que una vez presente, PKMζ elimina el freno a su propia fabricación. Así es como trasciende. Así es como puede preservar la tinta de las trazas de memoria.

 

1.4      No solo una molécula

Todo parecía cuadrar hasta que en 2013 dos laboratorios distintos realizaron una prueba de peso a la hipótesis de que PKMζ pudiera ser la molécula de la memoria [9]. Estos investigadores crearon ratones sin el gen de PKMζ, eliminando así la posibilidad de producir la proteína durante el aprendizaje. Uno esperaría que estos ratones fueran como la versión extrema de Henry Molaison, el paciente sin memoria, incapaces de formar cualquier recuerdo. Sin embargo, ninguno de los investigadores encontró consecuencias sobre la retención de memorias duraderas. Aquellos ratones tenían una memoria perfectamente normal.

Las hipótesis son barcos que navegan a través de duras tormentas. A veces se hunden como el Titanic, pero a veces aguantan el embiste furioso de gigantes olas e icebergs. En 2016, otro estudio descubrió una segunda molécula, muy parecida a PKMζ, que se produce cuando el gen de esta última es eliminado y que es capaz de sustituir su función. El barco aguantó esta vez, pero los científicos llegaron a una conclusión: PKMζ no es toda la tinta de la memoria. PKMζ no es el solista que protagoniza la sinfonía ni la única molécula que escribe las notas en el pentagrama de la memoria.  PKMζ es parte de un gran sistema de moléculas capaces de retener los cambios en la comunicación neuronal que sostienen los recuerdos duraderos [10].

Hay al menos otras dos moléculas necesarias para formar memoria y que también logran mantener una actividad persistente más allá de lo convencional. Y con todo, ni siquiera estas cuatro moléculas actúan en solitario. Están todas ellas inmersas en una red de decenas de moléculas que rellenan las sinapsis como la tinta que escribe las notas de la partitura, grabando la sinfonía del lejano pero vivo recuerdo del primer beso. Un sistema de moléculas que, dentro de otro sistema de miles de neuronas esparcidas por el cerebro, comienzan a vibrar y embelesarse muy pronto tras el primer contacto de labios. Labios que se funden, se acarician, que se atraen y empujan como las moléculas que en el cerebro interactúan y danzan. Un diálogo amoroso que inspira al hipocampo, un compositor escondido en un lugar recóndito del cerebro, a escribir la música de otro diálogo emocionante, vibrante, vital. Un diálogo hecho de diálogos de lenguas hechas de carne y neuronas hechas de moléculas hechas de átomos que recorren su interior como cascadas de dominó. Un diálogo de chispas que saltan entre centenares de neuronas que se afinan y sincronizan a un mismo tempo y tono, dentro de una orquesta que reproduce y que graba la obra musical que nunca podrán olvidar ninguno de los protagonistas.

 

1.5      Preguntas abiertas

Queda mucho por conocer sobre las bases biológicas de la memoria, así como de la reparación de la memoria en condiciones subóptimas.

¿De qué forma compone el hipocampo las memorias? ¿Es el único compositor en la orquesta del cerebro? Recientemente, tras la muerte de Henry Molaison, se han hecho estudios detallados de su cerebro, encontrando lesiones en otros lugares además del hipocampo [11]. En cualquier caso, sigue siendo un misterio cómo las memorias episódicas dejan de necesitar esta región cuando se hacen longevas.

También sabemos que hay distintos tipos de memorias. El propio Molaison tenía defectos en memorias episódicas, pero podía aprender tareas motoras. ¿Participan las mismas moléculas en memorias no declarativas?

A nivel molecular, el cuadro es todavía incompleto. ¿Cuántas moléculas hacen falta para construir un recuerdo? ¿Cuántas son suficientes? ¿Qué genes se expresan y qué proteínas deben fabricarse para inscribir una memoria a largo plazo?

Las moléculas persistentes, PKMζ y las demás, deben tener algún freno. De lo contrario las múltiples memorias que vamos adquiriendo con la vida acabarían saturando las sinapsis del cerebro. ¿Cómo se evita que esto ocurra?

¿Qué papel tiene la formación o la eliminación de sinapsis (cambios estructurales) respecto a la potenciación o debilitamiento de las sinapsis existentes (cambios funcionales)? ¿Es este equilibrio igual en todos los tipos de memoria y zonas del cerebro? ¿Qué papel exacto juega la potenciación respecto al debilitamiento de las conexiones sinápticas? ¿Y qué aspectos concretos de una memoria son almacenados por una sinapsis individual?

¿Cuántas redes neuronales codifican un recuerdo? ¿Hay redundancia, o cada red neuronal codifica un recuerdo? ¿Cuántos recuerdos puede una neurona almacenar? ¿Cuántas neuronas hacen falta para codificar un recuerdo?

Sabemos que en el cerebro hay muchos tipos de neuronas, que se distinguen, entre otras características, por el neurotransmisor o combinación de neurotransmisores que emplean (excitadoras, inhibidoras, etc.), por la longitud de sus proyecciones y por la zona del cerebro donde se encuentran. ¿Qué tipos de neuronas son necesarias para formar una memoria? ¿Cómo contribuye y qué almacena cada una de esas clases? ¿Qué papel desempeñan las nuevas neuronas que continuamente se forman en el hipocampo? ¿Y qué funciones tienen otros tipos de células no neuronales, como la glía?

¿Cuánto dura en realidad una memoria? Algunos estudios recientes en ratón sugieren que algunos traumas aprendidos podrían transmitirse de una generación a otra. ¿Sucede esto de forma general, en otros tipos de memorias y en otras especies? Curiosamente, Richard Wolfgang Semon, el primero en hablar de la traza de memoria, fue un acérrimo defensor del Lamarckismo (la herencia de los caracteres adquiridos), e incluso pensaba que las memorias podían heredarse.

¿Cómo envejecen las memorias? ¿Permanecen intactas o van transformándose en el tiempo? La analogía del cerebro como un DVD que graba y reproduce los recuerdos no es del todo precisa: sabemos que la memoria tiene una escasa fidelidad. ¿Qué es entonces lo que persiste y cómo sucede ese proceso de transformación con el tiempo?

¿Cómo funciona el proceso de recordar? ¿Participan en él las mismas moléculas y mecanismos cerebrales que en la adquisición de memorias? Se sabe que durante la reactivación de los recuerdos tiene lugar un proceso llamado reconsolidación que permite modificar el contenido de los recuerdos [12], ¿cómo influye el proceso de recordar en la persistencia de la memoria? ¿Puede intervenirse en el momento de recordar una memoria para eliminar recuerdos traumáticos? ¿O para potenciar la persistencia de recuerdos que desaparecen, como ocurre en enfermedades neurodegenerativas?

Para que una memoria persista, tiene que resistir al olvido. ¿Cómo funciona este proceso? ¿Qué mecanismos cerebrales son responsables? ¿Puede frenarse el olvido para evitar la pérdida de memoria que ocurre con la edad, o acelerarse para borrar traumas? Hay niños y niñas con discapacidades intelectuales congénitas causadas por alteraciones en las moléculas que escriben en el cerebro la memoria a largo plazo. ¿Será posible algún día potenciar la memoria y el aprendizaje en un contexto educativo de una forma socialmente justa y que atienda a la vez a la diversidad de necesidades educativas?

¿Qué papel exacto tiene el sueño? Sabemos que el descanso es importante para formar memorias [13]. Algo que, años antes de que ningún científico lo describiera, el escritor Jorge Luis Borges (1899-1986) plasmó virtuosamente en el cuento “Funes el Memorioso” – una metáfora del insomnio que el autor padecía. El protagonista del cuento, Ireneo Funes, tenía una memoria portentosa. No era capaz de olvidar nada, todo lo recordaba. “Más recuerdos tengo yo solo que los que habrán tenido todos los hombres desde que el mundo es mundo”, así describía el protagonista su capacidad. Pero al contrario de lo que uno pudiera sospechar, lejos de un don aquello se reveló como un auténtico calvario. No dormía bien y los recuerdos dolorosos lo martirizaban. “Mi memoria es como vaciadero de basuras”, decía Funes. Todo detalle insignificante quedaba impregnado en su memoria. Incapaz de desechar detalles superfluos, Ireneo era incapaz de entender el mundo porque no podía generalizar. No podía, por ejemplo, saber si el mismo perro que había visto horas antes de perfil era el mismo perro que ahora veía de frente, porque ambas imágenes no coincidían exactamente. Quizá su calvario tuvo una única recompensa: la de guardar celosamente un recuerdo nítido, cristalino y puro, seguramente el más vívido jamás experimentado, de aquello con lo que todos soñamos de vez en cuando: el primer beso.

 

 

Bibliografía:

[1] E. D. Roberson and J. D. Sweatt, “A biochemical blueprint for long-term memory,” Learn.Mem., vol. 6, no. 1072–0502, pp. 381–388, Jul. 1999.

[2] P. Pietikäinen, Alchemists of human nature : psychological utopianism in Gross, Jung, Reich, and Fromm. Pickering & Chatto, 2007.

[3] Rodrigo Quian Quiroga, Borges y la memoria. EDITORIAL SUDAMERICANA, 2012.

[4] R. G. Morris, “Elements of a neurobiological theory of hippocampal function: the role of synaptic plasticity, synaptic tagging and schemas,” Eur.J.Neurosci., vol. 23, no. 0953–816X, pp. 2829–2846, Jun. 2006.

[5] B. Milner, L. R. Squire, and E. R. Kandel, “Cognitive neuroscience and the study of memory,” Neuron, vol. 20, no. 0896–6273, pp. 445–468, Mar. 1998.

[6] D. O. Hebb, The Organization of Behavior. New York: Wiley, 1949.

[7] E. R. Kandel, “The molecular biology of memory storage: a dialogue between genes and synapses,” Science (80-. )., vol. 294, no. 5544, pp. 1030–1038, Nov. 2001.

[8] T. C. Sacktor, “How does PKMζ maintain long-term memory?,” Nat. Rev. Neurosci., vol. 12, no. 1, pp. 9–15, Jan. 2011.

[9] R. G. Morris, “Forget me not.,” Elife, vol. 5, 2016.

[10] P. W. Frankland and S. A. Josselyn, “Neuroscience: Memory and the single molecule.,” Nature, vol. 493, no. 7432, pp. 312–3, Jan. 2013.

[11] J. Annese, N. M. Schenker-Ahmed, H. Bartsch, P. Maechler, C. Sheh, N. Thomas, J. Kayano, A. Ghatan, N. Bresler, M. P. Frosch, R. Klaming, and S. Corkin, “Postmortem examination of patient H.M.’s brain based on histological sectioning and digital 3D reconstruction.,” Nat. Commun., vol. 5, p. 3122, 2014.

[12] Y. Dudai, “The restless engram: consolidations never end.,” Annu. Rev. Neurosci., vol. 35, pp. 227–47, 2012.

[13] R. Stickgold and M. P. Walker, “Sleep-dependent memory triage: evolving generalization through selective processing,” Nat. Neurosci., vol. 16, no. 2, pp. 139–145, Jan. 2013.

 

 

José Viosca Ros

Doctor en Neurociencias

Comunicador Científico

Web jvros

 





Bioquímico y neurocientífico con especialización en pedagogía y comunicación científica.
Nació en Valencia (1982) y creció en El Puerto de Santa María (Cádiz).
Doctor en Neurociencias por la Universidad Miguel Hernández de Elche, obtuvo la licenciatura en Bioquímica (Universidad de Valencia) y posteriormente la certificación pedagógica (Universidad de Castilla la Mancha) y el Experto Universitario en Divulgación y Cultura Científica (UniOvi-OEI). Hizo su tesis sobre la neurobiología de la memoria y completó una estancia postdoctoral en El Laboratorio Europeo de Biología Molecular.
Actualmente, escribe artículos y libros de divulgación científica.

domingo, 6 de noviembre de 2022

¿Un futuro para la ciencia? - Bernardo Herradón

¿Un futuro para la ciencia? Una visión desde la química.
(Por Bernardo Herradón)

(Noviembre 2016)



Desde que nos levantamos hasta que nos acostamos, estamos rodeados de ciencia. Como se indicará más adelante, los beneficios que obtenemos de la ciencia (y sus aplicaciones, la tecnología) superan con mucho a sus posibles riesgos o perjuicios. También hay que tener en cuenta que la mayoría de los aspectos negativos relacionados con la ciencia y la tecnología se deben a su mal uso.

En este capítulo nos aventuramos a hacer pronósticos sobre el futuro de la ciencia, especialmente de la química, basándonos en su evolución reciente, sin olvidar alguna llamada de atención sobre aspectos que pueden hacer peligrar su progreso.

 

1          ¿Habrá ciencia en el futuro?

Esta parece una pregunta de fácil respuesta, ¿cómo no va a existir la ciencia?, ¡con la inmensa cantidad de comodidades y avances que nos proporciona! Sin embargo, hay signos preocupantes que no hacen ser muy optimista sobre el futuro ni tan contundente en esta respuesta. Estas señales son globales, pero se acentúan en países con poca tradición científica, como España. Algunos aspectos preocupantes son:

1.1 Baja percepción social de la ciencia.

Muchas personas no son capaces (o no quieren) de reconocer lo que la ciencia ha hecho por su calidad de vida; e, incluso se destacan aspectos negativos puntuales, tales como “la contaminación ambiental”, “el miedo a los transgénicos”, “la desconfianza sobre métodos para producir energía”, etc.

1.2 Pobre cultura científica.

La sociedad actual aprecia ciertos valores; en los que, por desgracia, la cultura (sin calificativos) no ocupa un papel predominante. Algunos de los asuntos indicados en el párrafo anterior tienen que ver con la falta de cultura del receptor de la información.

1.3 El ‘éxito’ de las pseudociencias.

Como consecuencia de las situaciones comentadas en los dos párrafos anteriores, estamos invadidos por numerosas actividades que, sin base científica, nos “las venden” como científicas. Entre estas podemos citar la relacionadas con la medicina (con la homeopatía, los movimientos anti-vacuna como actividades más destacadas o la mal llamada ‘medicina alternativa’) [1], que supone un peligro para la salud individual y colectiva; o falsas creencias (la astrología es un ejemplo significativo); o las religiones que se mezclan con la ciencia; entre otras.

1.4 El papel de los científicos.

Muchos científicos son responsables de la crisis por la que está pasando la ciencia. En este aspecto podemos destacar dos facetas: su resistencia a transmitir conocimiento (cultura científica) y la ‘exageración’ a la hora de destacar sus logros. En octubre de 2013, la revista The Economist publicó el extenso informe How Science goes Wrong sobre aspectos negativos para la ciencia, como la irreproducibilidad de resultados, la retirada de artículos por mostrar datos incorrectos, etc.

1.5 La política científica.

Por desgracia, en algunos países como el nuestro, la cultura, la educación y la ciencia nunca son prioridades políticas [2]. Comentar que debido a la gravísima crisis económica que estamos padeciendo, las inversiones en estas áreas han disminuido considerablemente. Para la ciencia esta situación es catastrófica, especialmente en dos aspectos. Por un lado, está produciendo que muchos proyectos de investigación se tienen que paralizar (así como el mantenimiento de grandes equipos) y será mucho más costoso y trabajoso si se tienen que retomar en el futuro. Por otro lado, la esperanza de los jóvenes de realizar una carrera científica se está viendo frustrada.

Por lo tanto, vista la situación de la ciencia actualmente, nos podemos preguntar si merece la pena hacer predicciones de futuro sobre la ciencia, su desarrollo y sus aplicaciones. Sin embargo, seremos optimistas y pensaremos que las deficiencias apuntadas en los párrafos anteriores son coyunturales y que habrá ciencia en el futuro. Antes de ir a las predicciones, conviene recordar los beneficios de la ciencia para la humanidad.

 

2          Lo que la ciencia nos proporciona.

Desde los albores de la humanidad con la generación y control del fuego, hemos visto progresos considerables que han desembocado en la situación actual con una civilización tecnológicamente muy desarrollada, en la que gracias a la ciencia tenemos:

2.1 Una vida más larga.

El aumento de la esperanza de vida al nacer se ha duplicado en poco más de 100 años, principalmente debido a los avances médicos basados en desarrollos científicos en diversas áreas.

2.2 La vida es más saludable.

Monitoriza nuestra salud. Proporciona medicinas que curan nuestras enfermedades, piezas de recambio para nuestro cuerpo, palia dolores y achaques.

2.3 Agua pura y potable.

Gracias a una combinación de procesos químicos y químico-físicos, disponemos de agua que podemos beber, usar para nuestra higiene o regar nuestras plantaciones.

2.4 Cuidado del ganado y animales de compañía.

El aumento en la esperanza de vida también se hace patente el resto de animales, en particular, el ganado y los animales de compañía.

2.5 Más y mejores alimentos.

Disponemos de campos más productivos y un ganado más cuidado. Una vez producido el alimento, lo podemos conservar más tiempo en mejores condiciones.

2.6 Nos proporciona energía.

Calor en invierno, frescor en verano, electricidad para la iluminación, nos permite circular en vehículos, etc.

2.7 Nuestra vida cotidiana es más cómoda.

Con el uso de electrodomésticos, la iluminación, el transporte, etc.

2.8 Objetos de nuestra vida cotidiana.

Hace que nuestras ropas y sus colores sean más resistentes y atractivos; mejora nuestro aspecto con perfumes, productos de higiene y de cosmética; contribuye en la limpieza del hogar y de nuestros utensilios; ayuda a mantener frescos nuestros alimentos; y prácticamente nos proporciona todos los artículos que usamos a diario.

2.9 Facilita el ocio.

Actividades como el deporte, la jardinería, la lectura, escuchar música, etc. le deben mucho a la ciencia.

2.10 Estar a la última en tecnología.

Disponer del ordenador más potente y ligero, el teléfono móvil más versátil y con una batería duradera y ligera, el sistema más moderno de iluminación, el medio de transporte adecuado, el material para batir marcas deportivas; y muchas aplicaciones más.

2.11 “Alimenta” el espíritu.

Este aspecto no hay que desdeñarlo. El ser humano es la única especie del planeta que puede disfrutar del placer de aprender, ahondar en el conocimiento. Esta es una faceta en la que la investigación básica juega un papel fundamental.

 

3          ¿Es la ciencia predecible? ¿Deben los científicos hacer predicciones?

La respuesta a la primera pregunta es SI y NO.

3.1 Ciencia predecible.

La ciencia predecible permite avanzar lento pero seguro; esto no es negativo, pues contribuye a satisfacer la mayoría de las necesidades del ser humano. La ciencia predecible es el resultado del diseño basado en el conocimiento previo. Por poner un ejemplo. Imaginemos que necesitamos una sustancia química para tratar una enfermedad y que este fármaco solo supone una ligera mejora respecto a lo anteriormente conocido (esta mejora puede ser debida a muchos factores: más actividad biológica, mayor facilidad de absorción, más fácil dosificación, más estabilidad in vivo, etc.) y que, con los conocimientos actuales de la química, podemos prepararla con ‘relativa’ facilidad. La ciencia lo hace y se consigue un ligero avance usando ciencia predecible.

3.2 Ciencia no predecible.

La ciencia no predecible es en la que se obtienen resultados inesperados. Una vez que se ha confirmado que los resultados son reproducibles, los científicos deben explicar estos resultados. Este tipo de resultados son los que dan origen a las revoluciones científicas. Como ejemplo nos puede servir todos los resultados sorprendentes que se obtuvieron a finales del siglo XIX y principios del siglo XX, como los descubrimientos de los rayos X y de la radiactividad, las pruebas de la existencia del electrón, el efecto fotoeléctrico, los experimentos de bombardeo de láminas metálica con partículas a, etc. Todos estos hallazgos requirieron el desarrollo de nuevas teorías para explicarlos, dando lugar al nacimiento de la mecánica cuántica.

3.3 ¿Deben los científicos predecir?

Por otro lado, ¿deben los científicos predecir? La respuesta es SI. Como Whitesides ha expuesto, hay varias razones [3]:

a) planificar nuestro trabajo

b) alimentar nuestra curiosidad

c) por razones filosóficas, pues la ciencia y la tecnología son importantes elementos culturales en nuestro tiempo y sociedad

d) por razones éticas: ¿qué investigación no deberíamos hacer?

e) los científicos y la ciencia se deben implicar en los cambios sociales

f) la sociedad espera que los científicos especulemos con el futuro.

 

4          El futuro: ciencia básica.

Aunque estamos jugando a adivino, los pronósticos se basan en algunos avances científicos recientes que deberán desarrollarse en las próximas décadas. Aunque en el título de este apartado se menciona la ‘ciencia básica’, estamos de acuerdo con la frase de Pasteur de que “no existen áreas de la ciencia a las que podamos llamar básica y aplicada, sino que existe la ciencia y sus aplicaciones”.

Sin embargo, como se discutirá en el apartado siguiente, la ciencia debería avanzar para satisfacer las necesidades del ser humano; pero siempre recordando que, históricamente, la inmensa mayoría de los dispositivos que usamos actualmente han surgido de investigaciones básicas que no pretendían ninguna aplicación práctica.

Actualmente en todas las ciencias se vive una situación ‘excitante’, con avances espectaculares recientes que deberían ser confirmados y desarrollados en las próximas décadas. A continuación, se apuntan algunas áreas de desarrollo futuro en las cinco ciencias básicas.

4.1 Física.

El principal objetivo de la física es, nada más y nada menos, que entender las leyes que rigen el universo y expresarlas en forma matemática. La confirmación experimental de la existencia del bosón de Higgs y los hallazgos que se están produciendo en el LHC y en otros aceleradores de partículas suponen un avance considerable en el modelo estándar que intenta explicar la interacción entre la materia y la energía desde el punto de vista de las interacciones fundamentales (electromagnetismo, nuclear fuerte y nuclear débil); pero aún queda mucho por descubrir. Algunos de los mayores avances en física estarán relacionados con la teoría cuántica de la gravitación (y la detección del gravitón, la partícula que media en esta interacción), la materia oscura, la energía oscura y el origen del universo. El reciente anuncio de la detección de ondas gravitacionales también es un progreso muy importante para entender el origen y destino del universo.

4.2 Biología.

El objetivo de la biología no es menos importante que el de la física: entender qué es la vida y su evolución. La biología moderna se sustenta en dos aproximaciones científicas: la evolutiva y la molecular, frecuentemente unidas. En los últimos años hemos presenciado avances espectaculares en la filogenética de numerosos seres vivos, especialmente del ser humano, basado en los progresos de la biología molecular. Este tipo de investigaciones, en la frontera entre la biología y la paleontología, se seguirá desarrollando en las próximas décadas. Recientemente se han publicado avances impresionantes en la denominada biología sintética. Dejando aparte denominaciones tan llamativas (y falsas) como “que los científicos juegan a ser Dios”, esta área científica puede ayudarnos a entender los aspectos básicos de lo que constituye la vida y su evolución.

4.3 Geología.

En geología se seguirá avanzando en la comprensión de las erupciones volcánicas y en los terremotos, que pueden servir para su predicción. La investigación de objetos extraterrestres supondrá un tema de interés para las próximas generaciones de geólogos.

4.4 Matemática.

La mayoría de los matemáticos seguirán investigando en temas que, aparentemente, no tienen aplicaciones prácticas; sin embargo, como se ha demostrado a lo largo de la historia, muchos desarrollos científicos en matemáticas han tenido aplicaciones en áreas científicas y tecnológicas en áreas muy distantes [4].

4.5 Química.

Finalmente, la química debería seguir cumpliendo el papel que lleva realizando desde hace más de 200 años: proporcionar los materiales que usamos en nuestra vida cotidiana (la química es la ciencia de las cosas cotidianas), lo que se discutirá más adelante. Sin embargo, la química también tiene que desarrollarse en algunos aspectos que establezcan de manera inequívoca sus fundamentos, (lo que ya ocurre en física). Este objetivo se logrará a través de la matematización de la química, lo que servirá para: a) establecer sus bases teóricas; b) interpretar más fácilmente los resultados; y c) aumentar el poder de predicción. Los avances en matemáticas, física y ciencias de la computación serán de gran ayuda para alcanzar estos objetivos. El desarrollo en el área frontera entre la química y las matemáticas también tiene implicaciones en la filosofía de la ciencia, pues puede ayudar a profundizar en las relaciones entre estas dos ciencias y la física (con las dos opciones extremas: el reduccionismo y el autonomismo).

 

5          El futuro: las aplicaciones de la química.

¿Qué debe hacer la ciencia, en general, y la química, en particular, en el futuro? La respuesta es fácil. Como en los dos últimos siglos: la química debe satisfacer las necesidades de la sociedad.

Aunque no sabemos cuales serán estas necesidades, podemos anticipar que, tal como está la sociedad actualmente, las áreas (muy amplias) que tendremos que atender son:

5.1 Energía.

Actualmente nuestra sociedad es consumidora en exceso de energía. Esto es consecuencia de nuestro progreso. La energía que consumimos procede principalmente de los combustibles fósiles (petróleo, gas natural y carbón). Los inconvenientes son graves: recursos limitados, no renovables, y contaminantes. Además, desde el punto de vista químico, quemar derivados del petróleo supone que estamos gastando miles de compuestos químicos que suponen las materias primas con las que fabricamos bienes de consumo, principalmente los plásticos y polímeros con infinidad de aplicaciones. El futuro de la energía depende del uso de fuentes renovables de energía (por ejemplo, la solar), que convertiremos en electricidad. La química está desarrollando procesos y materiales con lo que se puede aprovechar más eficientemente la energía solar y almacenar de manera adecuada energía eléctrica (pilas, baterías, supercondensadores, células de combustible, etc.).

5.2 Medio ambiente.

El deterioro medioambiental está estrechamente relacionado con nuestro consumo excesivo de energía. Si conseguimos los objetivos indicados en el apartado anterior, también contribuiremos a resolver el problema medioambiental. Es indudable que parte de la culpa de la alta contaminación ambiental se debe al uso excesivo y no adecuado de sustancias químicas. La química contribuirá implantando procesos industriales que sean medioambientalmente más adecuado (la conocida como química verde y química sostenible), sustancias químicas menos perjudiciales e investigando métodos para eliminar contaminantes ambientales, como por ejemplo procesos que sean capaces de eliminar el dióxido de carbono o los óxidos de nitrógeno de la atmósfera.

5.3 Salud.

La química seguirá proporcionando compuestos biológicamente activos que se podrán usar como fármacos. También se desarrollarán biomateriales que servirán para reparar o reemplazar partes de nuestro cuerpo, un área de intenso desarrollo actualmente. Con sustancias químicas se estudiarán procesos biológicos con implicaciones en el desarrollo de enfermedades (la química como una herramienta en biomedicina).

5.4 Alimentos y agua.

La química seguirá contribuyendo a que los campos sean más productivos, mejoraremos la calidad de los alimentos, haciéndolos más seguros. Un aspecto importante es que tenemos que conseguir métodos de purificación de agua que sean transportables a cualquier lugar del planeta.

5.5 Materiales tecnológicos.

El futuro dependerá de tener instrumentos eficientes, pequeños y atractivos que sean útiles en nuestro trabajo, ocio y vida cotidiana. Dentro de estos desarrollos tenderemos a la miniaturización (la nanotecnología es el futuro y la química tiene mucho que aportar) en dispositivos electrónicos, mejores equipamientos deportivos y muchas más aplicaciones.

5.6 Aspectos sociales.

Además, la ciencia del siglo XXI tiene que cumplir una función social, contribuyendo a las acciones de igualdad (de género y entre países). Concretamente, la química debe contribuir a la mejora de las condiciones de vida (salud, higiene, alimentación, agua) de los países en vías de desarrollo.

Para lograr todos estos objetivos, miles de químicos de todo el mundo están investigando activamente para obtener y estudiar sustancias químicas (materiales y fármacos) con lo que abordar los retos indicados en los párrafos anteriores. Algunas áreas de desarrollo actualmente son:

-Máquinas moleculares

-Cristales líquidos más resistentes y energéticamente más adecuados

-Materiales con óptica no lineal

-Electrónica molecular

-Interruptores moleculares (en electrónica o en computación)

-Ordenadores moleculares

-Materiales quimioluminiscentes (conversión de energía química en luz)

-Diodos emisores de luz

-Antenas de luz (conversión de energía lumínica en química, centros fotosintéticos artificiales)

-Materiales nanoestructurados

-Equipos pequeños para monitorización (ambiental, salud, etc.)

-Almacenamiento y transporte de hidrógeno

-Almacenamiento y transporte de electricidad

-Producción eficiente de energía (con el menor impacto medioambiental)

-Convertidores de energía (química/lumínica/eléctrica).

-Nanocápsulas para transporte de fármacos

-Biomateriales: inertes biológicamente o que se integren en el tejido (funcionales)

-Purificación y potabilización de agua

-Fármacos para tratar enfermedades neurodegenerativas

-Compuestos para estudiar procesos biológicos con aplicaciones en biomedicina (interacción de proteínas, ácidos nucleicos, rutas de señalización, inmunología, etc.)

-Fármacos para tratar enfermedades raras

-Fármacos para tratar enfermedades de países en vías de desarrollo

Y todo esto, de manera eficaz; lo que, en química, significa: con el mínimo impacto ambiental, con el mayor aprovechamiento energético, y lo más barato posible.

 

6          Ciencia y futuro.

En este breve capítulo nos hemos atrevido a pronosticar algunos aspectos del futuro de la humanidad que dependerán del desarrollo científico y tecnológico. Estando de acuerdo con la frase (atribuida a Bohr) “hacer predicciones es difícil, especialmente sobre el futuro”, no queremos ponernos el gorro de futurólogos y lo apuntado en este capítulo debe considerarse especulativo.

Pero se puede afirmar que no sabemos cómo será el futuro de la humanidad, no sabemos cómo será el futuro de la ciencia, ni de la química; lo que sí sabemos es que SIN CIENCIA NO HAY FUTURO.

 

Notas:

[1] Realmente no hay alternativa a la medicina, por lo tanto este término es un oximoron.

[2] B. Herradón, Journal of Feelsynapsis 2013, # 11, 46. (JoF 2013, # 11, 46; http://jof.feelsynapsis.com/011/index.html )

[3] G. M. Whitesides, Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 3632.

[4] Este aspecto se discute en el artículo The unplanned impact of Mathematics, publicado en la revista Nature 2011, 475, 166. (Esta información está sacada de la página http://www.graphene-info.com/graphene-products).

 

 

Bernardo Herradón

Doctor en Química

IQOG - CSIC