sábado, 3 de noviembre de 2018

¿Cuál es la forma más rápida de alfabetizar tus libros?


Trabajas en la biblioteca de la universidad. En mitad de una tarde tranquila te llegan de repente unos 1280 libros, entregados en línea recta pero desordenados y el sistema de clasificación automática no funciona. Además, mañana comienzan las clases de nuevo, lo que significa que a primera hora de la mañana todos los estudiantes se presentarán en la biblioteca buscando sus libros. ¿Cómo se pueden ordenar todos los libros a tiempo?

Una forma sería comenzar por el primer par de libros en un extremo de la fila y si los dos primeros están en orden, dejarlos como están. De lo contrario, intercambiarlos. Hacer lo mismo con el segundo y el tercero, repetir el procedimiento y seguir hasta llegar al final de la fila. En un momento dado, se encuentra el libro que debe ser el último, se sigue intercambiándolo con los libros posteriores desplazándolo a lo largo de la fila hasta que llegue al final. Volver a empezar desde el principio y repetir el mismo procedimiento para colocar el segundo en el lugar que le corresponde; seguir hasta ordenar todos los libros.

Este proceso se llama el Método de la Burbuja. Es simple pero lento. En la primera ronda se llegan a hacer 1279 comparaciones, luego 1278 y y así sucesivamente, hasta llegar a un total de 818 560. Si cada comparación dura un segundo, harían falta nueve días.

Una segunda técnica implica empezar con solo los primeros 2 libros para luego comparar el tercer libro con el que se encuentra en el segundo lugar. Si le corresponde colocarlo delante de este segundo libro, intercambiarlos, luego compararlos con el primero en el primer lugar y volver a intercambiarlos si hace falta. Ya se han ordenado los primeros tres. Seguir con un libro a la vez, ordenándolos por conjuntos, comparando cada uno de ellos e intercambiando con el de delante hasta encontrar el lugar que le corresponde entre los ya ordenados. Esto se denomina la Técnica por Inserción.

A diferencia del método de la burbuja, no requiere comparar cada par. En promedio, creemos que solo es necesario comparar cada libro con la mitad de todos los libros que le preceden. En este caso el número total de comparaciones será 409 280 y tardaría cinco días. Aun así, hay que comparar demasiados libros. Te proponemos una idea mejor.

Elegir un libro al azar. Usarlo de separador y luego compararlo con todos los otros libros. Luego, dividir la línea y colocar todos los libros de antes de la separación a la izquierda y los otros a la derecha. Acabas de ahorrarte un montón de tiempo y sin tener que comparar todos los libros de la izquierda con todos que tiene a la derecha. Ahora, al fijarte solo en los de la izquierda vuelve a elegir uno al azar y separa los libros de delante y detrás de ese en dos grupos. Sigue dividiendo los libros en base al mismo principio hasta que llegues a tener pequeñas pilas de libros, listas para ordenarlas en base al método de inserción.

Cada ciclo requiere unas 1280 comparaciones. Si creaste pilas parecidas deberías tener 128 pilas, con 10 libros en cada grupo, tardando 8960 segundos. Añade 22 segundos para ordenar estos subconjuntos. Con esta técnica llamada Catalogación Rápida puedes llegar a ordenar tus libros en menos de una hora y media. Pero tiene trampa. Si los subconjuntos están desproporcionados perderás mucho tiempo pero afortunadamente, esto ocurre muy de vez en cuando.

Esta técnica es una de las más eficientes usada en la actualidad por los programadores informáticos por ejemplo en las tiendas en línea para categorizar elementos, según el precio o crear una lista de todas las gasolineras más cercanas a un lugar determinado, en base a la distancia. En este caso, la catalogación está resuelta y queda tiempo de sobra.

Y aquí va otro día crucial en la biblioteca.

lunes, 22 de octubre de 2018

Cómo hacer que escribir sea más divertido


¿Has notado cuántos chistes empiezan con "¿Has notado?"? ¿Y qué pasa con "¿Qué pasa?"? Pueden darse muchas  situaciones divertidas al simplemente notar cosas cotidianas que normalmente uno no observa a diario. Así que si quieres añadir un poco de humor a esa historia, o charla, o guion que estás escribiendo, aquí hay algunos consejos y trucos para encontrarlo.

Toda gran historia, incluyendo las comedias, consiste en un puñado de ingredientes básicos: quién, qué, cuándo, dónde, por qué y cómo.

Los escritores se han planteado estas preguntas al menos desde el siglo I a.C. Sin embargo, ninguna puede  responderse con un simple sí o no. Exigen detalles y cuanto más específicos los detalles, más divertida la historia.

Empecemos con el quién, el personaje de comedia. Piensa en los libros, programas de televisión y películas que te hacen reír. Por lo general, están llenos de tipos divertidos, o arquetipos. El sabelotodo, el perdedor adorable, el mal jefe, el neurótico, la cabeza hueca. Por cierto, son todos personajes que se encuentran en la Commedia dell'Arte, o la comedia del arte de finales del Renacimiento italiano y que todavía no pasaron de moda.

La regla de esta obra para crear personajes cómicos es encontrarles un fallo, y luego ponerlo en evidencia. O puedes intentar lo opuesto. Cuando el chico más listo hace la cosa más estúpida, o el tarado se burla del cerebrito, tendemos a reír porque no lo vimos venir.

Se dice que el comediante griego, de la Antigüedad, Aristóteles, ha dicho, "El secreto del humor es la sorpresa". Esta sorpresa, o la teoría de la incongruencia del humor, afirma que nos reímos de cosas que parecen fuera de lugar o no concuerdan con nuestras expectativas, como una rana que sale con un cerdo, o un lagarto que vende seguros, un bebé que baila disco, una monja que baila disco, un gato que baila disco. En realidad, un bebé, una monja o un gato hagan lo que hagan, especialmente en una discoteca.

Una manera divertida de encontrar incongruencias es mediante conexiones. En realidad dibujándolas mentalmente. Comienza con algo pequeño. Elige una palabra; yo elijo salmuera. Apúntala y lo más rápido que puedas, trata de hacer conexiones. ¿En qué me hace pensar una salmuera? ¿Quién se come las salmueras? ¿Qué recuerdos de las salmueras tengo desde la infancia?

Otra gran manera de generar material cómico es pasar de la observación a la imaginación, intentado pasar de "lo que es" a "¿y si?" De modo que, por ejemplo, ¿qué pasaría si en lugar de un caballo, solo tuviéramos un par de cocos? Está bien, pensemos en algunos otros momentos memorables en la historia, literatura, o el cine. ¿Y si los cocos estuvieran de moda? A lo loco, suéltalo.

Aún si una idea parece exagerada, o demasiado obvia, o simplemente tonta, intenta apuntarla de todos modos. Lo obvio para ti no tiene por qué serlo para otra persona. Y lo contrario de la idea más tonta podría llegar a ser la más inteligente.

¿Qué pasa con todas esas cosas tontas que suceden en la vida real? ¿Alguna vez notaste cuanto humor gira en torno a las cosas que irritan, frustran y humillan? Will Rodgers dijo: "Todo es divertido siempre que le pase a otra persona". Así que si tienes una mañana de mala muerte, imagínate que esto le ocurre a un personaje que está escribiendo, y por la tarde, es posible que al menos la conviertas en una historia divertida.

Una vez que tengas tus personajes y la historia, aquí hay algunos trucos cómicos rápidos y fáciles para que triunfen.

La regla de tres, o el zig zig zag. Intenta establecer un patrón predecible, el zig zig, y a continuación, dale la vuelta, zag. Un rabino, un sacerdote y un coco entran en un bar. La regla dice que el chiste llega al final de la línea. Un rabino, un sacerdote y un coco entran en una discoteca. Eso nos lleva a la regla de la K. Por alguna razón, las palabras que suenan con K nos llaman la atención y se consideran cómicas. ¿Coco, disco, cacahuate, criquet? Bien, así que no siempre oímos las risas.

El humor es subjetivo. La comedia se hace a base de ensayo y error. Escribir significa reescribir. Solo sigue intentando. Encuentra los defectos, descubre los detalles, añade incongruencias y palabras que suenen con K. Y recuerda, la regla más importante para escribir con humor: diviértete.

Como dijo Charles Dickens, "No hay nada en el mundo tan irresistiblemente contagioso como la risa y el buen humor". Y la música disco.

miércoles, 10 de octubre de 2018

Cómo practicar de manera efectiva ... para casi cualquier cosa


Dominar cualquier habilidad física, ya sea realizar una pirueta, tocar un instrumento, o lanzar una pelota de béisbol, requiere práctica. La práctica es la repetición de una acción con el objetivo de mejora, y ayuda a ejecutar con mayor facilidad, rapidez y confianza. ¿Qué hace la práctica en nuestro cerebro para hacernos mejores en las cosas?

Nuestro cerebro tiene dos tipos de tejido neural: materia gris y materia blanca. La materia gris procesa la información en el cerebro, dirige las señales y estímulos sensoriales a las células nerviosas, mientras que la materia blanca se compone sobre todo de las fibras nerviosas y tejido graso.

Para que nuestros cuerpos se muevan, la información tiene que viajar de la materia gris del cerebro, abajo a la médula espinal, a través de una cadena de fibras nerviosas llamadas axones a nuestros músculos.

¿Cómo la práctica o la repetición afectan el funcionamiento interno de nuestro cerebro? Los axones que existen en la sustancia blanca se envuelven con una sustancia grasa llamada mielina. Y es esta cubierta de mielina, o vaina,  la que parece cambiar con la práctica. La mielina es similar al aislamiento de los cables eléctricos. Evita la pérdida de energía de las señales eléctricas que utiliza el cerebro, moviéndolas de manera más eficiente a lo largo de las vías nerviosas.

Estudios recientes en ratones sugieren que la repetición de un movimiento físico aumenta las capas de la vaina de mielina que aísla los axones. Y a más capas, mayor es el aislamiento alrededor de las cadenas de los axones, formando una especie de autopista para la información que conecta el cerebro a los músculos.

Mientras que muchos atletas y artistas atribuyen sus éxitos a la memoria muscular, los músculos mismos en realidad  no tienen memoria. Más bien, puede ser la mielinización de las vías neurales la que da a estos atletas y artistas de su ventaja con vías neurales más rápidas y eficientes.

Hay muchas teorías que intentan cuantificar el número de horas, días e incluso años de práctica que se necesitan  para dominar una habilidad. A pesar de que todavía no tenemos un número mágico, sabemos que el dominio no se trata  solo de la cantidad de horas de práctica. Es también la calidad y eficacia de esa práctica.

La práctica efectiva es consistente, intensamente centrada y metas contenidas o debilidades que se sitúan en el borde de las habilidades actuales de uno. Si la práctica efectiva es la clave, ¿cómo podemos obtener el máximo  provecho de nuestro tiempo de práctica? Prueba estos consejos.

Centrarte en la tarea en cuestión. Minimiza las distracciones potenciales apagando la computadora o la televisión y pon tu teléfono celular en modo avión. En un estudio, los investigadores observaron 260 alumnos estudiando. De media, los estudiantes solo fueron capaces de permanecer en la tarea 6 minutos seguidos. Computadoras portátiles, teléfonos, y en particular Facebook fueron la raíz de la mayoría de las distracciones.

Comience lentamente o en cámara lenta. La coordinación se construye con repeticiones, ya sean correctas o incorrectas. Si aumentas gradualmente la velocidad de repeticiones de calidad, tendrás una mejor oportunidad de hacerlo correctamente.

Seguir con repeticiones frecuentes con paradas programadas son hábitos comunes de práctica  de los atletas de élite. Los estudios han mostrado que muchos de los mejores atletas, músicos y bailarines pasan 50 a 60 horas por semana en las actividades relacionadas con su oficio. Muchos dividen su tiempo de práctica efectiva en múltiples sesiones de prácticas diarias de duración limitada.

Y, por último, práctica en tu cerebro con gran detalle. Es un poco sorprendente, pero una serie de estudios sugieren que una vez que se ha establecido un movimiento físico, que puede ser reforzado con solo imaginarlo. En un estudio, 144 jugadores de baloncesto se dividieron en dos grupos. Un grupo A practicó físicamente tiros libres con una sola mano mientras que el Grupo B solo los practicó mentalmente. Cuando se midieron al final de dos semanas de experimento los jugadores intermedios y experimentados en los dos grupos habían mejorado en casi la misma cantidad.

A medida que los científicos desentrañan los secretos de nuestro cerebro, nuestra comprensión de la práctica efectiva solo mejorará. Mientras tanto, la práctica efectiva es la mejor manera que tenemos de empujar nuestros límites individuales, lograr nuevas alturas, y maximizar nuestro potencial.

domingo, 30 de septiembre de 2018

¿Qué tienen de grandioso los Grandes Lagos?


¿Qué tienen de grandioso los Grandes Lagos? Se conocen como los mares interiores de América. Los Grandes Lagos de América del Norte Huron, Ontario, Michigan, Erie, y Superior son tan grandes que bordean ocho estados y contienen 23 trillones de litros de agua. Eso es suficiente para cubrir el área de los estados adyacentes 3 m de profundidad. Estos vastos cuerpos de agua abarcan bosque, pastizales y hábitats de humedales, manteniendo una región que es el hogar de más de 3500 especies.

Pero ¿cómo llegó a formarse un elemento geológico tan vasto y único? La historia comienza cerca del final de la última Edad de Hielo, hace más de 10 000 años, un tiempo en el que la temperatura aumentó y los glaciares que cubrían la superficie de la Tierra comenzaron su lento retroceso. Estas inmensas capas de hielo crearon una serie de cuencas.

Esas cuencas se llenaron de agua conforme el hielo empezó a derretirse creando el área más grande del mundo de lagos de agua dulce. Con el tiempo, se formaron canales entre estas cuencas y el agua comenzó a fluir en un intercambio continuo que persiste hasta nuestros días. De hecho, hoy, los Grandes Lagos interconectados contienen casi el 20% del suministro mundial de agua dulce superficial.

El viaje del agua comienza en el extremo norte del Lago Superior, que es el más profundo, el más frío, y más claro de los lagos, y contiene la mitad del agua del sistema. El Lago Superior llega a profundidades de 406 m, creando un ecosistema único y diverso que incluye más de 80 especies de peces. Una gota de agua pasa de media 200 años en este lago antes de fluir hasta el Lago Michigan o el Lago Huron. Unidos por el estrecho de Mackinac, estos dos lagos son técnicamente uno. Al oeste se encuentra el lago Michigan, el tercero más grande de los lagos por superficie.

El agua se mueve lentamente a través de su forma de calle sin salida y encuentra las dunas de agua dulce más grandes del mundo, muchas especies de vida silvestre, y único coral fosilizado. Al este está el lago Huron, que tiene la costa más larga. Está escasamente poblado, pero es muy boscoso, incluyendo árboles petrificados de 7000 años de edad.

Debajo de ellos, el agua sigue fluyendo hacia el sudeste del lago Huron en el lago Erie. Que este lago sea el más cálido y superficial de los cinco ha garantizado que albergue abundante vida animal, incluyendo millones de aves migratorias. Finalmente, el agua llega a su última parada precipitándose de súbito más de 50 m por las estruendosas  Cataratas del Niágara hasta el lago Ontario, el lago  más pequeño por superficie. De allí, parte de esta agua tan viajera entra en el río de San Lorenzo, llegando finalmente al Océano Atlántico.

Además de ser una maravilla natural, los Grandes Lagos en perpetuo fluir nos traen múltiples beneficios. Proporcionan filtrado natural de agua, control de inundaciones y transporte de nutrientes. Moviendo agua a través de más de 3200 km, los Grandes Lagos también proveen agua potable para más de 40 millones de personas y 212 mil millones de litros al día para las industrias y las granjas que rodean sus orillas.

Pero nuestra dependencia del sistema está teniendo también una serie de efectos negativos. Los hábitats costeros de los Grandes Lagos se están degradando, y están cada vez más habitados exponiendo las aguas antes prístinas a contaminantes industriales, urbanos, y agrícolas.

Debido a que menos del 1% del agua deja el sistema del Lago anualmente, décadas de contaminantes todavía acechan en sus aguas. Los humanos también han introducido inadvertidamente más de 100 especies no nativas e invasoras en los lagos, tales como mejillones cebra y cuaga, y lampreas de mar que han diezmado algunas poblaciones de peces nativos. A mayor escala, el cambio climático está haciendo que el agua se caliente, reduciendo así los niveles de agua y cambiando la distribución de la vida acuática.

Por suerte, en los últimos años, los gobiernos han empezado a reconocer el inmenso valor de este recurso natural. Están en marcha alianzas entre EE.UU. y Canadá para reducir la contaminación proteger hábitats costeros, y detener la propagación de especies invasoras.

Proteger algo tan masivo como el sistema de los Grandes Lagos requerirá la colaboración de muchas organizaciones, pero el esfuerzo es crucial para poder conservar la maravilla de este mar interior fluyente.

lunes, 17 de septiembre de 2018

Ceres, el primer asteroide descubierto


En la noche del 1 de enero de 1801 Giuseppe Piazzi, sacerdote de Palermo, Italia, cartografiaba las estrellas en el cielo. Durante tres noches, observó y dibujó el mismo conjunto de estrellas, midiendo cuidadosamente sus posiciones relativas. Esa noche midió las estrellas. La noche siguiente las midió de nuevo. Para su sorpresa, una se había movido. Durante la tercera noche, la extraña estrella se había movido de nuevo. Significaba que no podía ser una estrella. Era algo nuevo, el primer asteroide descubierto, que Piazzi denominó Ceres.

Los asteroides son trozos de piedra y metal que orbitan alrededor del Sol. Con 900 km de longitud, Ceres es un asteroide muy grande. Pero por un telescopio, como el de Piazzi, Ceres parecía un punto de luz similar a una estrella. De hecho, la palabra asteroide significa "con forma de estrella". Pueden distinguirse las estrellas de los asteroides por la forma en que se mueven en el cielo.

Por supuesto que Piazzi no sabía nada de eso en aquel entonces, que había descubierto algo nuevo. Para estudiar a Ceres, Piazzi debía rastrear su movimiento en el cielo y luego calcular su órbita alrededor del Sol. Cada noche clara, Piazzi apuntó su telescopio al cielo. Noche tras noche, realizó medidas cuidadosas hasta que, finalmente, ya no pudo. Se interpuso el Sol.

Conforme rastreaba cada noche, la Tierra y Ceres se movían. Eso significaba que Ceres estaba en el cielo solo cuando era día en la Tierra. Durante el día, la brillante luz solar hacía imposible ver al pequeño asteroide. Los astrónomos debían calcular la órbita de Ceres. Esto les permitiría prever dónde estaría en el vasto cielo nocturno  cualquier noche. Pero los cálculos eran difíciles y los resultados imprecisos.

Muchos astrónomos buscaron a Ceres, pero sin saber exactamente dónde buscar, nadie pudo encontrarlo. Por suerte, un matemático aplicado de nombre Carl Friedrich Gauss supo del asteroide perdido. Pensó que era un enigma apasionante y empezó a trabajar en él. Cuando advirtió que no tenía los métodos matemáticos que necesitaba, inventó unos nuevos que aún hoy usamos. Derivó una nueva órbita y nuevas previsiones de dónde buscar a Ceres.

El astrónomo húngaro Barón Franz Xaver von Zach buscó a Ceres con las previsiones de Gauss. Después de semanas de nubes frustrantes, von Zach finalmente vio el cielo claro el 31 de diciembre de 1801. Miró por el telescopio y finalmente vio a Ceres. No lo perdimos de vista desde entonces.

Hoy, hemos descubierto cientos de miles de asteroides. Muchos, incluyendo Ceres, orbitan alrededor del Sol entre Marte y Júpiter, mientras que algunos orbitan alrededor del Sol relativamente cerca de la Tierra. Hasta ahora, los astrónomos han descubierto 16 407 asteroides cercanos a la Tierra, pero como se descubren nuevos asteroides todo el tiempo, ese número debe haber aumentado en cientos o miles para cuando mires esto.

Hoy, los cazadores de asteroides usan telescopios modernos incluyendo uno en el espacio. Las computadoras analizan las imágenes, y los humanos chequeamos los resultados antes de informar las observaciones de asteroides a un centro de archivo. Se mide la órbita de cada asteroide descubierto. La órbita permite a los astrónomos predecir dónde estará un asteroide en cualquier momento. La mayoría de las trayectorias de asteroides puede predecirse unos 80 años, aunque podemos calcular dónde estarán  los asteroides más estudiados cada día entre ahora y 800 años en el futuro.

Debemos seguir buscando asteroides por si acaso uno de ellos entre en ruta de colisión con la Tierra. Sin embargo, los astrónomos no solo buscan asteroides. También los estudian para aprender cómo se formaron, de qué están hechos, y qué pueden decirnos del sistema solar.

Hoy podemos hacer algo que Piazzi solo podía soñar: enviar naves espaciales para estudiar asteroides de cerca. Una nave espacial llamada Dawn ha viajado miles de millones de km más de cuatro años hasta el cinturón de asteroides principal. Allí visitó Ceres y otro asteroide, Vesta.

Las impresionantes imágenes de Dawn transformaron el punto de luz de Piazzi en un espectacular paisaje de cráteres, desprendimientos de tierra, y montañas.

sábado, 8 de septiembre de 2018

¿Qué es la materia cuántica topológica?


¿Qué sucedería si la electricidad pudiera viajar para siempre sin disminuir? ¿Y si un computador pudiera procesar más rápido con exactitud perfecta? ¿Qué tecnologías podrían construir esas habilidades? Podríamos descubrirlo gracias al trabajo de los tres científicos que ganaron el Premio Nobel de Física en el 2016.

David Thouless, Duncan Haldane, y Michael Kosterlitz ganaron el premio por descubrir que incluso materia microscópica a la escala más pequeña puede presentar propiedades macroscópicas y fases topológicas. Pero, ¿qué significa eso?

Primero, la topología es una rama de las matemáticas que se enfoca en las propiedades fundamentales de los objetos. Las propiedades topológicas no cambian al expandir o doblar el objeto. El objeto tiene que ser rasgado o unido a nuevos lugares. Una dona y una taza de café son lo mismo para un topólogo porque ambas tienen un agujero. Tú podrías convertir una dona en una taza de café y aún tendrías solo un agujero. Esa propiedad topológica es constante. Por otro lado,  un pretzel tiene tres agujeros. No hay pequeños cambios que puedan convertir una dona en un pretzel. Tú tendrías que abrir dos agujeros nuevos.

Por mucho tiempo no estuvo claro si la topología era útil para describir los comportamientos de las partículas subatómicas. Eso sucede porque las partículas, como electrones y fotones, son objeto de las extrañas leyes de la física cuántica, que incluye bastante incertidumbre no observada a la escala de las tazas de café.

Pero los Premio Nobel descubrieron que las propiedades topológicas existen a nivel cuántico. Y ese descubrimiento puede revolucionar la ciencia de los materiales, la ingeniería electrónica, y las ciencias de la computación. Porque estas propiedades generan una estabilidad sorprendente y características extraordinarias para algunas fases exóticas de la materia en el delicado mundo cuántico.

Un ejemplo es el aislador topológico. Imagina una capa de electrones. Si un campo magnético fuerte pasa a través de ellos, cada electrón comenzará a moverse en círculos, lo que se llama una órbita cerrada. Como los electrones están atrapados en estos círculos, no conducen electricidad. Pero en el borde del material, las orbitas están abiertas, conectadas y apuntando en la misma dirección. Así, los electrones pueden saltar de una órbita a otra y viajar por todo el borde.

Esto significa que el material conduce electricidad alrededor del borde pero no en la mitad. Aquí es donde aparece la topología. La conductividad no se ve afectada por pequeños cambios en el material, como impurezas o imperfecciones. De la misma manera que el agujero en la taza de café no cambia al estirarlo. El borde del aislador topológico transporta electrones perfectamente: ningún electrón viaja al contrario, no hay pérdida de energía como calor, e incluso puede controlarse el número de caminos conductores. Podría crearse la electrónica del futuro para usar esta autopista perfecta de electrones.

Las propiedades topológicas de partículas subatómicas también pueden transformar la computación cuántica. Los computadores cuánticos aprovechan que las partículas subatómicas pueden estar en diferentes estados al mismo tiempo para guardar información en algo llamado "qubits". Los qubits pueden solucionar problemas exponencialmente más rápido que los computadores clásicos digitales. El problema es que estos datos son tan delicados que pueden ser destruidos al interactuar con el ambiente.

Pero en alguna fase topológica exótica, las partículas subatómicas pueden ser protegidas. En otras palabras, los qubits creados no pueden cambiar con perturbaciones locales o pequeñas. Los qubits topológicos serían más estables llevando a cálculos más exactos y mejores computadores cuánticos.

La topología fue originalmente estudiada como una rama de la matemática abstracta. Gracias al trabajo pionero de  Thouless, Haldane, and Kosterlitz, ahora sabemos que puede servir para entender los acertijos de la naturaleza y para revolucionar el futuro de las tecnologías.

lunes, 27 de agosto de 2018

¿Para que utilizamos la sangre del cangrejo de herradura?


Durante los meses más cálidos, en especial durante las noches de luna llena, los cangrejos de herradura emergen del mar para desovar. Los equipos de trabajadores de laboratorio que capturan los cangrejos de herradura por cientos de miles, los llevan a laboratorios, recogen su sangre cerúlea, y luego los regresan al mar. Curiosamente, capturamos  cangrejos de herradura en la playa porque ese es el único lugar en que sabemos que los podemos encontrar.

Un cangrejo de herradura femenino deja hasta 20 lotes de hasta 4000 huevos en su visita anual a la playa. Cuando estos eclosionan, los cangrejos herradura juveniles a menudo se quedan cerca de la costa, exfoliando periódicamente sus conchas a medida que crecen. Al salir de estas aguas poco profundas, no regresan hasta alcanzar la madurez sexual diez años después.

A pesar de nuestros mejores esfuerzos, no sabemos dónde pasan esos años. Aunque los hemos visto ocasionalmente tan profundamente como 200 metros bajo de la superficie del océano, solo vemos grandes grupos de adultos cuando vienen a tierra para desovar.

La sangre del cangrejo de herradura contiene células llamadas amebocitos que los protegen de infecciones por virus, hongos y bacterias. Los amebocitos forman geles alrededor de estos invasores para evitar que se propaguen las infecciones. Esto no es raro. Todos los animales tienen sistemas inmunológicos protectores. Pero los amebocitos del cangrejo de herradura son excepcionalmente sensibles a las endotoxinas bacterianas.

Las endotoxinas son moléculas de las paredes celulares de ciertas bacterias, incluyendo al E. coli. Grandes cantidades de ellas se liberan cuando las células bacterianas mueren, y pueden hacernos enfermar si entran en el torrente sanguíneo. Muchos de los medicamentos y aparatos médicos que usamos pueden contaminarse, así que tenemos que probarlos antes de que toquen nuestra sangre. Tenemos pruebas llamadas manchas Gram que detectan bacterias, pero no pueden reconocer las endotoxinas que puede estar allí incluso cuando las bacterias no están presentes. Así que los científicos utilizan un extracto llamado LAL producido de la sangre de cangrejo de herradura recolectada para probar las endotoxinas. Añaden LAL a una muestra de medicina, y si se forman geles, están presentes endotoxinas bacterianas.

Hoy en día, la prueba LAL se utiliza tan ampliamente que millones de personas que nunca han visto un cangrejo de herradura han sido protegidas por su sangre. Si alguna vez te han puesto una inyección, eso probablemente te incluya.

¿Cómo terminaron los cangrejos de herradura con esa sangre tan especial? Como otros invertebrados, el cangrejo de herradura tiene un sistema circulatorio abierto. Significa que su sangre no está contenida en los vasos sanguíneos, como el nuestro. En cambio, su sangre fluye libremente por la cavidad corporal y entra en contacto directo con los tejidos. Si las bacterias entran en su sangre, pueden extenderse rápidamente por una gran área. Une esta vulnerabilidad al hábitat lleno de bacterias del océano y la costa del cangrejo de herradura, y es fácil ver por qué necesitan una respuesta inmune tan sensible.

Los cangrejos de herradura sobrevivieron a las extinciones masivas que aniquilaron a más del 90 % de la vida en la Tierra y mató a los dinosaurios, pero no son invencibles. Y sus mayores perturbaciones en millones de años vienen de nosotros.

Los estudios muestran que hasta el 15 % de los cangrejos de herradura mueren en el proceso de recolección de su sangre. Y la investigación reciente sugiere que este número puede ser incluso más alto. Los investigadores también han observado que menos hembras vuelven a desovar en algunas de las áreas más cosechadas.

Nuestro impacto sobre ellos se extiende más allá de la industria biomédica. El desarrollo costero destruye los sitios de desove, y los cangrejos de herradura también se matan para cebo de pesca. Existe una amplia evidencia de que sus poblaciones están disminuyendo. Algunos investigadores trabajan en sintetizar la sangre del cangrejo de herradura en el laboratorio. Por ahora, es poco probable que se detengan nuestros viajes a la playa, pero con suerte, una alternativa sintética algún día eliminará nuestra dependencia de la sangre de estas antiguas criaturas.