La Singularidad Desnuda

Un universo impredecible de pensamientos y cavilaciones sobre ciencia, tecnología y otros conundros

Archive for 30 enero 2008

La volubilidad sexual de las alondras y sus posibles beneficios evolutivos

Posted by Carlos en enero 30, 2008

Tal como Verdi inmortalizó en su Rigoletto, la mujer es voluble como una pluma al viento. Sin embargo, esta volubilidad no es tal en términos reproductivos, al menos de manera general. En esto no hay gran diferencia con una gran mayoría de especies animales, en las que las hembras dirigen la evolución de ciertas características sexuales de los machos mediante la selección continuada de parejas con dichas características. El espectacular despliegue de plumas, colores, cornamentas, etc. de diferentes especies se debe a esta presión selectiva, gracias al uso que la hembra hace de estos rasgos como indicadores de la salud, fortaleza, o capacidad reproductora del macho. Sin embargo, hay un caso que está intrigando a los biólogos, y que hace referencia a la volubilidad de los gustos sexuales de las alondras.

Alondra macho Alondra hembra
Credit: Alexis Chaine

Alexis Chaine y Bruce Lyon, dos investigadores del CNRS y de la Universidad de California en Santa Cruz respectivamente, han realizado un seguimiento del apareamiento de las alondras durante 5 años, recopilando información de 384 apareamientos, para intentar determinar que características físicas de los machos eran las que las hembras estaban seleccionando. Las conclusiones a las que han llegado son sorprendentes, y están incluidas en un artículo titulado

publicado en Science. Según indican, las características seleccionadas en los machos varían drásticamente de un año para otro, e incluso incluyen cambios en la dirección de selección. Así, en 1999 las hembras buscaban picos grandes, mientras que en 2000 era coloración oscura, en 2002 un tamaño corporal pequeño, y al año siguiente un tamaño corporal grande. Este comportamiento tan aparentemente errático indica que hay algún factor subyacente que se está ignorando, y en este caso la hipótesis es que las hembras de alondra realizan su selección de acuerdo con las circunstancias actuales del entorno, y de forma aún no totalmente comprendida seleccionan a los machos cuyas características favorecerán más la cría ese año (capacidad de recolección de alimento si éste escasea, o de proteger el nido si hay mayor presencia de depredadores, etc.). En entornos cambiantes esta capacidad de selección es fundamental, y tiene como efecto añadido que potencia la diversidad de los rasgos masculinos, lo que resulta importante en este tipo de entornos dinámicos.

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Cuando HAL encontró a GLaDOS

Posted by Carlos en enero 28, 2008

Formaron un grupo simple finito de orden 2 en el que el pobre Bowman sobraba.

La verdad es que HAL hizo bien al elegir a GLaDOS. Joshua era demasiado ingenuo, SkyNet demasiado brusco, Colossus era muy absorbente, y Proteus IV enseguida quería tener hijos…

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Música para el domingo – We didn’t start the fire (Billy Joel)

Posted by Carlos en enero 27, 2008

El domingo es día de asueto y nada mejor que un poco de música para amenizarlo. Por ejemplo, esta gran canción de Billy Joel titulada “We didn’t start the fire“. Se trata de un tema de 1989 incluido en Storm Front, el décimo primer álbum de Billy Joel, y que constituyó su tercer gran éxito. Es una canción que enumera a todo ritmo personajes y eventos de relevancia histórica durante el periodo 1949-1989 (Billy Joel nació precisamente en 1949, y la canción suele interpretarse como una reivindicación del papel de su generación en la historia mundial). Aunque con cierto sesgo hacia personajes o eventos cuya relevancia es mayormente local a los EE.UU., la canción es un buen recorrido por lo acontecido en la segunda mitad del siglo XX, y no estaría mal que se emplease en una clase de historia contemporánea. La melodía es también muy buena, y el vídeo acompaña perfectamente el discurrir de los años durante la canción. ¡Que la disfruten!

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Canción matemática de amor

Posted by Carlos en enero 26, 2008

Vía Cambalache acabo de ver una canción romántico-matemática sencillamente genial. Éste es el vídeo de la misma, cantada a cappella por The Klein Four, un grupo de geeks estudiantes de matemáticas de la Northwestern University. La letra original en inglés y una traducción al español pueden verse en Cambalache, aquí y aquí respectivamente. La narración es sumamente ingeniosa, y me encanta el gesto del cantante principal para el Q.E.D. final (me lo apunto para ponerlo en práctica).

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Los satélites pastores de Saturno

Posted by Carlos en enero 25, 2008

Prometeo y Pandora (PIA07712)Uno de los elementos fundamentales en la estabilización de los sistemas de anillos planetarios es la presencia de “satélites pastores“. Dichos satélites orbitan en el interior o en los bordes de estos sistemas de anillos, y contribuyen a que éstos tengan límites definidos o divisiones internas (la imagen de estos satélites “pastoreando” los fragmentos de roca e hielo que constituyen los anillos es una de las maravillosas metáforas que nos proporciona la astronomía). En el caso concreto de Saturno, su espectacular sistema de anillos acoge a varios de estos satélites pastores, como por ejemplo Prometeo y Pandora, custodios del anillo F, y que podemos ver en la animación de la derecha. Otros satélites pastores de Saturno son Mimas, responsable de la División de Cassini, Atlas -pastor del anillo A- Dafne, responsable de la División Keeler, y Pan, responsable de la División de Encke. Precisamente puede verse este último satélite en la hermosa imagen captada por la Cassini que se muestra más abajo. Puede apreciarse una distorsión en los anillos donde se esconden tras la silueta de Saturno, debida a las capas atmosféricas superiores del planeta, y un pequeño punto cerca del centro de la imagen, en la banda oscura superior de los anillos (la División de Encke).

Pan in View
Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

Pan (llamado así en honor al dios homónimo de la mitología griega, divinidad de los pastores y rebaños, de la naturaleza salvaje y la música rústica, amén de símbolo de la sexualidad masculina) es un satélite de unos 15 km de radio y una masa de unos 5 billones de toneladas. Fue descubierto en 1990 precisamente gracias a la perturbación gravitatoria que ejerce sobre los bordes de la división, aunque curiosamente las fotos a partir de las que se detectó su presencia datan de 1981. En la animación inferior (obtenida a partir de la composición de diferentes imágenes tomadas por la Cassini) puede apreciarse en más detalle la forma de nuez de Pan, y cómo se desplaza a través de la División de Encke. La escala es de 1 km por píxel.

Cruising with Pan
Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

El oscurecimiento de la imagen al final de la secuencia es debido a la sombra que proyecta Saturno. El punto que se aprecia cruzando rápidamente la imagen desde la parte inferior izquierda en los últimos fotogramas es una estrella de fondo.

Actualización. Hay un vídeo muy interesante en el que se muestran vistas recreadas por ordenador de los satélites Pan y Atlas con su característica forma de nuez (o de platillo volante), así como de su proceso de formación por acreción de partículas de los anillos. El vídeo puede verse abajo (¡gracias, emulenews!). Hay un artículo relacionado con el contenido del vídeo en New Scientist.

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¿Merece la pena construir un escudo anti-asteroides?

Posted by Carlos en enero 23, 2008

Parece que al final nuestra esperanza de ver a 2007WD5 impactar contra la superficie de Marte se disipa, y aunque sólo sea por unos 26,000 km el asteroide pasará de largo. Según las estimaciones actuales de su trayectoria, no hay tampoco riesgo de colisión con Marte o con la Tierra en el próximo siglo, lo que nos da un colchón de seguridad (al menos en lo que a este asteroide respecta) para hipotetizar un poco, y plantearnos que habría pasado si este asteroide hubiera llevado rumbo de colisión no con Marte, sino con la Tierra. Indudablemente, hay poco que hubiéramos podido hacer al respecto , ya que en el momento carecemos de protección efectiva contra asteroides. Se han propuesto diferentes estrategias al respecto (véase un informe reciente de la NASA [pdf, 771KB]), ya sea para destruir un posible objeto en trayectoria de impacto, o para desviar su curso, pero por el momento no se ha intentado poner en funcionamiento ningún sistema de protección anti-asteroide, en parte por limitaciones tecnológicas, y en parte por limitaciones prácticas. Esto nos lleva a la siguiente cuestión: ¿merece la pena construir un escudo anti-asteroides de estas características?

Asteroid deflection (M Vasile et al, University of Glasgow)
Credit: M Vasile et al, University of Glasgow

En principio parece que la respuesta obvia a la anterior cuestión es que sí, y de hecho ésa sería la respuesta correcta si no hubiera otras variables en juego. Sin embargo, estamos en un mundo de recursos limitados, por lo que para determinar si merece la pena un sistema de protección contra asteroides (o cometas) hay que realizar al menos una estimación de los costes y beneficios de tal sistema, y ponerlo a la par con otros riesgos existenciales a los que la Tierra o la Humanidad está sujeta (enfermedades, cambios climáticos, etc.). Aunque una estimación de estas características pueda parecer extraña, máxime si consideramos por ejemplo eventos de impacto con alto riesgo (o incluso seguridad) de extinción total, hay que partir de la base que dichos eventos son de naturaleza estocástica, y que cuanto mayor es el riesgo del impacto, menor es su probabilidad. Pudiera ser entonces que la prevención de un riesgo fatal pero improbable consumiera recursos necesarios para la prevención de otros riesgos menos serios, pero mucho más probables.

Un análisis de estas características ha sido realizado por Jason G. Matheny, un estudiante doctoral del Departmento de Salud Pública y Gestión de la Johns Hopkins University, en un trabajo titulado

publicado en Risk Analysis, y del que puede verse una versión preliminar aquí. Matheny parte de la base de que el coste de un sistema de protección como el reseñado puede estar entre 1G$ y 20 G$ (hay un informe de 2006 de la NASA en ese sentido que puede verse aquí [¡cuidado, pdf de 22MB!]). Supongamos además que ese sistema de protección tiene una eficacia pe=0.5 (i.e., con una probabilidad del 50% destruiría o desviaría un objeto en rumbo de colisión con la Tierra) y una vida de un siglo. Una circunstancia muy importante que no puede ser obviada aquí hace referencia a que si efectivamente el sistema tiene éxito y evita una colisión con riesgo de extinción, no sólo se salvan las vidas de los habitantes actuales de la Tierra en ese momento, sino también las de todos sus descendientes futuros. Necesitamos entonces una estimación del patrón de crecimiento de la población. Por simplicidad puede suponerse que la población terrestre se estabilizará en unos P=1010 habitantes, y que perdurará en el tiempo T=1-2 millones de años (Matheny considera 1.6 millones, que fue lo que sobrevivió el homo erectus). Estaríamos hablando entonces de PT=1.6·1016 años-vida. Si consideramos la posibilidad de un impacto durante este siglo, en el caso de un objeto de 10 km (capaz de causar la extinción de la humanidad), rondaría pa=10-6. Por lo tanto, la esperanza del número de años-vida que se podrían salvar es PTpape=8·109 años-vida. Si el sistema cuesta 20 G$, el coste efectivo es de 2.5$ por año-vida.

Esta cifra puede parecer ridícula, sobre todo si se compara con el gasto sanitario, que en la UE supera los 2,000€ por persona y año. Esto es lo que hace Matheny precisamente, pero esta comparación requiere varios matices. En primer lugar sólo son cifras comparables si se asume que ese gasto sanitario se mantendrá constante de aquí al final de la existencia de la especie humana. En segundo lugar, es cuestionable que esas vidas futuras deban contabilizarse al mismo nivel que las vidas actuales, o la de nuestros descendientes directos (no es lo mismo un hijo o un nieto, que un hipotético tatara…(n)…nieto en grado milésimo). Esta segunda circunstancia sí que es tenida en cuenta por Matheny, que presenta un análisis en el que se introduce una depreciación de estas vidas futuras. Una depreciación de un 1% anual de las vidas futuras conduce a un coste ajustado de 40,000$ por año-vida. Esto ya es claramente superior al coste sanitario, pero quizás esa depreciación pueda parecer excesiva (implica que una vida actual vale lo mismo que diez mil millones de vidas dentro de 2300 años). En cualquier caso, si jugamos con los números podemos ver que incluso una depreciación de sólo el 0.05% conduciría a una cifra similar a la del gasto sanitario. Esta depreciación del 0.05% sería consistente con una estimación de que la especie humana no alcanzaría 20,000 años más de existencia con un 99.99% de probabilidad.

Matheny recurre a un modelo de depreciación alternativo en el que a partir de los 300 años no se produce reducción de valor de los años-vida, y llega a un coste ajustado de 140.65$ por año-vida, lo que le lleva a afirmar la utilidad relativa de un sistema de protección contra asteroides, o al menos la relativa baja dotación presupuestaria que se le da a la puesta en marcha del mismo. Personalmente encuentro este argumento incompleto, ya que no tiene en cuenta el coste de oportunidad de esa inversión, y lo que ésta supondría en años-vida futuros [Excel, 862 KB] si se dedicara por ejemplo a la investigación médica. No disponer de un escudo anti-asteroides es jugar a la ruleta rusa, pero también lo son las diferentes enfermedades que cada año acaban con casi el 1% de la población mundial, y para estas últimas el tambor tiene muchos menos huecos. Quizás haya que buscar soluciones de compromiso e invertir en la detección temprana de objetos susceptibles de presentar riesgo de impacto, maximizando de esta manera el tiempo de reacción.

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Conocimiento Peligroso: Cantor, Boltzmann, Gödel, Turing

Posted by Carlos en enero 21, 2008

Dangerous Knowledge - BBC“Conocimiento Peligroso” (“Dangerous Knowledge“) es el título de un documental de la BBC sobre cuatro grandes genios de las matemáticas cuya salud mental se deterioró durante el curso de su carrera científica, y que acabaron suicidándose: Georg Cantor, Ludwig Boltzmann, Kurt Gödel y Alan Turing.

La hipótesis subyacente en el documental es que de alguna manera fue la extrema brillantez de estos matemáticos la que les causó en última instancia la locura y el suicidio, debido a una progresiva inmersión en el mundo matemático que estudiaban, y a la interiorización de las implicaciones filosóficas de los resultados que obtuvieron. Se trata de una hipótesis un tanto simplista ya que no tiene en cuenta las azarosas circunstancias personales que rodearon la vida de cada uno de ellos, aunque ciertamente es posible que la forma en la que se volcaron hacia la investigación matemática jugara también su papel para el desenlace final. Es en cualquier caso una buena excusa para ver retazos biográficos de estas cuatro figuras de la ciencia.

El documental está disponible en YouTube organizado en 11 fragmentos, cada uno de entre 5-8 minutos de duración:

  • El Mensajero de Dios: Georg Cantor (1, 2, 3)
  • El Genio del Desorden: Ludwig Boltzmann (4, 5, 6)
  • Los Límites de la Lógica: Kurt Gödel (7, 8)
  • El Enigma: Alan Turing (9, 10, 11)

Un aspecto interesante del documental son los comentarios de algunos científicos relacionados con el tema, como Roger Penrose y Gregory Chaitin. Es divulgativo y poco profundo, pero entretenido de ver de rato en rato.

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Música para el domingo – You’ll never walk alone (Gerry and the Pacemakers)

Posted by Carlos en enero 20, 2008

El domingo es día de asueto y nada mejor que un poco de música para amenizarlo. Por ejemplo, esta emblemática canción de Gerry and the Pacemakers titulada “You’ll never walk alone“. Se trata de una canción que en realidad pertenece a un musical de 1945 titulado “Carrusel“, y que ha sido versionada por muchos intérpretes (incluyendo a Elvis, Sinatra y Tom Jones entre otros). Esta versión de Gerry and the Pacemakers es de todas formas la más conocida, y realmente merece la distinción, no sólo porque bordaron la interpretación, sino por las connotaciones que su versión ha llegado a adquirir como himno deportivo de muchos clubes de fútbol. La historia de cómo ocurrió esto es realmente maravillosa por lo espontáneo. Durante los años 60 había en Anfield, el estadio del Liverpool FC, un pinchadiscos que los días de partido ponía las diez canciones más populares de la semana en orden inverso, acabando con la número 1 en el momento en que comenzaba el partido. La canción de Gerry and the Pacemakers estuvo mucho tiempo en el top-ten, y fue número 1 durante cuatro semanas consecutivas en 1963. Cuando finalmente salió de la lista, había calado en la afición, y los seguidores más entusiastas situados en la Spion Kop la siguieron cantando al comienzo de los partidos y en los minutos finales. El momento inicial, cuando comienza la interpretación por megafonía de la canción, que es cantada al unísono por el público pone los pelos de punta, no sólo en Anfield, sino también en otros estadios como Celtic Park. ¡Que la disfruten!

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La precocidad sexual de los dinosaurios

Posted by Carlos en enero 19, 2008

El estudio de la biología reproductiva de los dinosaurios es un tema apasionante y de gran dificultad, ya que la principal fuente de información -el registro fósil- es limitada, tanto en la amplitud del número de muestras como en el tipo de tejido que se preserva en las mismas. Es además un campo en el que los resultados pueden ser sumamente interesantes, e incluso sorprendentes. Así se puede calificar un reciente estudio relativo a la edad de madurez sexual de diferentes especies de dinosaurios, realizada por Andrew H. Lee y Sarah Werning, del Departamento de Biología Integrativa y del Museo de Paleontología de la Universidad de California en Berkeley, en un trabajo titulado

y publicado esta semana en PNAS. El título del artículo no es demasiado impactante, en la medida en que las especies extintas de dinosaurios están emparentados de manera cercana a las aves (aunque ha sido común aplicarles modelos de crecimiento basado en reptiles). Sin embargo, también en ese aspecto hay hallazgos interesantes. Lo que Lee y Werning han estudiado son unas muestras de huesos de las extremidades en los que se puede encontrar hueso medular, un tipo especial de tejido que se encuentra entre el hueso duro exterior y la médula interna, y que podemos hallar hoy en día en las aves hembra durante breves periodos antes de la puesta de huevos, ya que se usa como fuente de calcio para la creación de la cáscara de éstos.

Hueso medular alosaurio
Andrew Lee/Ohio University; fossil courtesy of the University of Utah

El hallazgo de este tejido medular no es nuevo, y se remonta a un artículo en Science de 2005 titulado

y realizado por investigadores de las universidades de Carolina del Norte y Montana. Este hallazgo sirvió para poner una vez más de manifiesto la relación entre dinosaurios y aves, a la vez que para proporcionar una indicación directa del sexo de un cierto fósil. Lo interesante del nuevo trabajo de Lee y Werning es que han estudiado la edad de los dinosaurios que presentaban este tejido, y por lo tanto se hallaban en fase de edad reproductiva. Esta edad se puede determinar estudiando los anillos de crecimiento en la corteza de los huesos (similares a los anillos de crecimiento de los árboles).

Anillos de crecimiento Tenontosaurio
Sarah Werning/UC Berkeley & Andrew Lee/Ohio University; fossil courtesy of the Oklahoma Museum of Natural History

El resultado del análisis indica que los dinosaurios alcanzaban la madurez reproductiva antes de la edad adulta, lo que contrasta no ya con los reptiles, sino incluso con las aves. De hecho se trata de una circunstancia que es común entre los mamíferos de medio y gran tamaño, en los que la madurez sexual marca el comienzo de la fase de ralentización en el crecimiento, pero no su final. El análisis realizado corresponde a muestras de alosaurio, tenontosaurio, y tiranosaurio, e indica que la edad de madurez sexual en las citadas especies era de 10, 8 y 18 años como máximo. Hay que tener en cuenta que estas especies podían tener una longevidad que rondaba los 30 años, y que la edad adulta podía durar relativamente poco. Hay de hecho una razón evolutiva por las que una estrategia de este tipo pudo ser rentable, como es un nacimiento precoz, y una alta tasa de mortandad adulta. El tenontosaurio era un herbívoro, y estaba por lo tanto debajo en la cadena alimenticia del alosaurio y el tiranosaurio, lo que explica además su mayor precocidad sexual.

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Música para el domingo – Born to be alive (Patrick Hernández)

Posted by Carlos en enero 13, 2008

El domingo es día de asueto y nada mejor que un poco de música para amenizarlo. Por ejemplo, este clásico de la música disco de Patrick Hernández titulado “Born to be alive“. Publicado como single en 1979, constituyó un éxito mundial inmediato (52 discos de oro y platino en 50 países diferentes), y es hoy en día una de las canciones más recordadas de la edad de oro de la música disco. Hasta diría que Disco Stu tiene un aire a Patrick Hernández… ¡Que lo disfruten!

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