La Singularidad Desnuda

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

Archive for the ‘Química’ Category

Autocatálisis y sistemas autorreplicantes artificiales

Posted by Carlos en agosto 29, 2008

Sopa prebiótica (ilustración de Jac Depczyk)

Sopa prebiótica (ilustración de Jac Depczyk)

La autorreplicación no es sólo uno de los ingredientes fundamentales de la vida, sino que la precede y eventualmente da lugar a la misma. Así, las diferentes hipótesis planteadas sobre el origen de la vida -dispares en sí la genética precedió al metabolismo o no, o en si la proto-vida se desarrolló en medio de los océanos o en superficies minerales submarinas o subterráneas, por citar algún ejemplos- coinciden en la aparición de sistemas autorreplicantes o autocatalíticos. Contrariamente a lo que pueda pensarse, un sistema de estas características no ha de ser de manera forzosa extremadamente complejo, y de hecho se han podido conseguir en el laboratorio en la última década. Véase por ejemplo el trabajo de Natasha Paul y Gerald F. Joyce, del Scripps Research Institute, titulado

publicado en Current Opinión in Chemical Biology en 2004. Lo interesante de los sistemas autorreplicantes es que pueden explotar el entorno hasta dominarlos completamente. Un buen ejemplo es el proporcionado por Douglas Philp, de la Universidad de St Andrews. En un trabajo de 2006 con Eleftherios Kassianidis titulado

y publicado en Angewandte Chemie International Edition, mostraron una molécula que actuaba como plantilla para su propia replicación. Lo más interesante sin embargo es que si se da la composición química adecuada, incluso sin la presencia de la molécula en cuestión, el proceso se pone en marcha, llegando un momento en el que la sopa química está compuesta casi exclusivamente por copias de dicha molécula. Estos resultados han sido presentados la última reunión nacional de la American Chemical Society, celebrada en Filadelfia del 17 al 21 de agosto, en una comunicación que tiene por título

El trabajo, realizado conjuntamente por Douglas Philp y Jan Sadownik, un miembro de su grupo, describe como cuando en una sopa química formada por 24 aldehídos se añade una cierta maleimida, se dispara una reacción autocatalítica en relación con la molécula señalada anteriormente. A pesar de que las posibilidades de interreacción entre los compuestos de la mezcla son inmensas, esta reacción domina totalmente la dinámica del sistema, amplificando la especie autorreplicante hasta una proporción 15:1 (i.e., el 93% de la sopa química). En palabras del propio Philp, “esto muestra que se puede extraer orden del caos“.

Esta investigación no sólo da pistas sobre los procesos autocatalíticos que pudieron dar lugar al origen de la vida, sino que puede resultar de gran interés también en relación al diseño de sistemas para la producción bajo demanda de compuestos químicos específicos, una suerte de ingeniería molecular a través de sistemas autorreplicantes artificiales que podrían ser controlados a través de las especies presentes en la sopa química primordial. Se trata sin duda de uno de los grandes desafíos de la química moderna para los próximos años.

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La esencia de la Ciencia es …

Posted by Carlos en junio 13, 2008

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España en el ranking europeo de excelencia universitaria

Posted by Carlos en enero 8, 2008

Vía Backreaction he encontrado un estudio realizado por el Centro para el Desarrollo de la Educación Superior (CHE), un think-tank alemán dedicado al análisis de los sistemas e instituciones de educación superior. Se trata de un trabajo sobre la excelencia universitaria en Europa, y como ya ocurrió con el conocido Informe PISA [pdf], España no termina de salir bien parada.

El estudio ha estudiado la calidad de las universidades europeas en ciencias naturales (física, química, biología) y matemáticas, desde una perspectiva basada en la investigación. Han considerado cuatro indicadores de calidad:

  • Número de publicaciones en la Web of Science (1997-2004)
  • Número de citas bibliográficas (excluyendo auto-citas y normalizando a la media del área).
  • Número de investigadores sobresalientes (que hayan ganado un Premio Nobel o Medalla Fields, o que aparezcan en los Highly Cited Researchers 1984-2003).
  • Número de proyectos Marie Curie (en el 6º Programa Marco).

Para cada uno de estos indicadores, se asigna una “medalla de oro” a las instituciones que están en el primer cuartil de la medida correspondiente, una “medalla de plata” a las que están en el segundo cuartil, y una “medalla de bronce” a las que están por debajo de la mediana, pero por encima de la media. La figura inferior muestra el acumulado por países, y la distribución de oros, platas y bronces.

Ranking Europeo Excelencia Universitaria (por puestos)

Como puede verse, el Reino Unido es el claro vencedor con un 23.4% de las medallas (Alemania tiene un 23.1% del total, pero sólo la mitad de los oros del Reino Unido). España está en el octavo puesto, no sólo detrás de los cuatro grandes (Reino Unido, Alemania, Francia e Italia), sino detrás de Holanda, Suecia y Suiza. Si nos vamos a la distribución por áreas (mostrada en la figura inferior), resulta sorprendente el mal papel en términos relativos de la biología, y cómo la química salva un poco la cara de España.

Ranking Europeo Excelencia Universitaria

El informe completo puede verse aquí [pdf]. El palo no es ciertamente tan fuerte como con el Informe PISA, pero da que pensar. También es verdad que no se trata de un estudio realizado por un organismo oficial, y que la medida de calidad es básicamente la investigación, que no es el único elemento en el que la Universidad contribuye a la sociedad. Habrá que ponerse las pilas en cualquier caso.

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El mineral clave para que la Tierra sea el Planeta Azul

Posted by Carlos en septiembre 28, 2007

En más de una ocasión hemos hablado de Marte como un mundo geológicamente muerto, y cómo esto supone una traba importante a la hora de que se pueda desarrollar vida en él. La actividad geológica es fundamental a la hora de reciclar materiales, y juega un papel crucial a la hora de renovar la atmósfera gracias a las emisiones gaseosas del interior planetario. La Tierra es un buen ejemplo de ello. La presencia de agua y oxígeno en la superficie terrestre se produce gracias a la convección del manto, y a un interesante proceso mediante el que el oxígeno presente en el interior de la Tierra emerge al exterior. Dicho proceso ha sido estudiado por Arno Rohrbach y colaboradores, de la Universidad de Bonn y otras cinco instituciones distintas, en un trabajo titulado

publicado en Nature. A grandes rasgos, el proceso que nos interesa comienza cuando el material superficial se hunde en las profundidades terrestres en las zonas de subducción. En su camino hacia el interior de la Tierra arrastran consigo oxígeno en forma de óxido de hierro que representa alrededor de un 8% de la composición del manto. En el interior del manto el óxido de hierro sufre diferentes transformaciones debido a la extrema temperatura y presión (miles de grados y más de 1 millón de atmósferas en el manto inferior). A grandes profundidades el óxido de hierro se transforma en ferropireclasa, pero a profundidades menores -por encima de la zona de transición entre el manto inferior y el superior- se transforma en majorita. Este mineral puede considerarse en cierta medida un almacén de oxígeno, ya que a medida que la convección lo traslada de nuevo hacia la superficie, se vuelve inestable ante la baja presión, y libera el oxígeno. Parte de este oxígeno se incorpora directamente a la atmósfera, y parte se combina con el hidrógeno que emana constantemente del interior de la Tierra, dando lugar a vapor de agua.

Majorita (credit: Joseph Smyth)
Credit: Joseph Smyth, University of Colorado

Sin la existencia de este proceso de renovación atmosférica y reciclado de materiales, la Tierra pronto devendría en un planeta seco y pobre en oxígeno atmosférico como Marte. De hecho, el tamaño comparativo de ambos planetas juega aquí un papel importante, ya que al ser la Tierra un planeta mayor, también lo son las presiones y temperaturas interiores, es posible la formación de este tipo de minerales, y durante más tiempo se puede mantener el proceso de convección. En este sentido, es destacable que mientras el contenido en óxido de hierro del manto terrestre roza el 8%, en Marte llega al 18%. Por las mismas causas se produce otro hecho fundamental: el campo magnético que protege a la Tierra de la radiación cósmica, campo que es originado por la existencia de un núcleo metálico cuya capa externa es líquida. Las características de presión y temperatura en el interior de la Tierra, unidas a la precipitación de hierro desde el manto son responsables de ello.

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Computación in fluido: De la lógica de burbujas a los dispositivos microfluídicos inteligentes

Posted by Carlos en septiembre 18, 2007

Hace unos meses hablábamos de la creación de microjets mediante un haz láser, y cómo éstos se podrían emplear para controlar el flujo de líquido a través de canales microscópicos. Este tipo de procesos caen dentro del ámbito de los microfluidos, cuyas aplicaciones en biotecnología, ingeniería, física, etc. no hacen más que aumentar desde su emergencia en los años 90. Típicamente, los procesos en este área se basan en el empleo de sustancias líquidas que se hacen fluir por canales cuyo tamaño es del orden de micrómetros, usando dispositivos eléctricos o mecánicos para controlar el sistema (hay una presentación -muy interesante- de carácter general sobre el área aquí). De esta manera se pueden realizar reacciones químicas sumamente precisas de manera controlada y a gran velocidad.

De acuerdo con lo anterior, en un sistema como el descrito existe una clara distinción entre los materiales que intervienen en la reacción y los mecanismos de control de la misma. El siguiente paso es eliminar dicha distinción, o al menos minimizarla, haciendo que el propio flujo de los materiales contenga la información de control del proceso. Es lo que se denomina “lógica de burbujas microfluidica”, y fue introducida por Manu Prakash y Neil Gershenfeld, ambos del MIT, en un artículo titulado

publicado en Science. La idea básica es construir dispositivos con microcanales por cuyo interior fluye un líquido conductor (por ejemplo agua). En dicho líquido conductor se insertan gotas de otro líquido o burbujas de gas (nitrógeno en el trabajo descrito) cuya escala es de nanolitros. La dinámica del flujo de estas burbujas está determinada por dos cantidades adimensionales, el número de Reynolds y el número capilar. Usualmente la primera cantidad es muy baja, lo que indica que el flujo es laminar y simple. La segunda cantidad indica la relación entre la viscosidad y la tensión superficial, y determina si la burbuja se mantiene estable o se disgrega al llegar a una bifurcación en los canales. A grandes rasgos, cuando se produce una de estas bifurcaciones en los canales una burbuja desplazándose en el interior del fluido elige la rama que ofrece menos resistencia. Lo interesante es que cuando ocurre esto, el propio paso de la burbuja por el canal altera su resistencia (la aumenta), por lo que una burbuja que llegue después puede optar por la otra rama. Esto puede emplearse para construir circuitos lógicos mediante un adecuado diseño de los canales.

Microfluidic AND-OR gate
Credit: M. Prakash and N. Gershenfeld

Imaginemos por ejemplo el dispositivo ilustrado en la figura superior, en la que el canal inferior izquierdo es más ancho que el derecho, y ofrece por lo tanto menos resistencia. Una burbuja que llegue al punto de bifurcación desde la izquierda (A) o desde la derecha (B) optará por dicha rama, por lo que en la práctica esta rama computa A OR B. En caso de que lleguen burbujas de ambas ramas (dentro de una ventana de tiempo del orden de 0.5 ms en este ejemplo) , el paso de la primera burbuja por la rama inferior izquierda aumenta su resistencia, por lo que la siguiente pasa por la inferior derecha, que en la práctica computa A AND B. De manera análoga pueden diseñarse otras puertas lógicas, e incluso dispositivos más complejos como biestables, contadores, etc. Pueden verse diferentes vídeos (en formato MPG) de estos dispositivos aquí.

Un sistema como el descrito tiene el inconveniente de la velocidad en relación a su equivalente electrónico (1000 veces más rápido, aunque hay que decir que se puede reducir esta diferencia mediante la reducción de la escala de las burbujas), pero sigue siendo 100 veces más rápido que un sistema de control basado en válvulas y dispositivos externos. Pero sobre todo la gran ventaja de este tipo de sistemas es el hecho de que cada gota o burbuja puede llevar una carga química, lo que permite “programar” reacciones químicas muy complejas, y quien sabe si puede abrir la puerta en el futuro a dispositivos inteligentes en los que reacciones químicas internas alteren el flujo de control de manera dirigida. Esto sería de gran interés en química combinatoria o en diseño de fármacos, y ha llegado a hacer que surjan cuestiones de largo alcance, algunas de las cuales las plantea Irving R. Epstein, de la Brandeis University, en un trabajo titulado

publicado en el mismo número de Science que el artículo anterior y que otro artículo de Michael J. Fuerstman y colaboradores, de la Universidad de Harvard y de la Academia Polaca de Ciencias, titulado

en el que muestran como la combinación de la no-linearidad de la dinámica de las burbujas al llegar a las bifurcaciones y la linearidad del flujo de líquido a través de los canales permite codificar y decodificar información (análoga o digital) en una secuencia de burbujas. Las posibilidades de estos dispositivos -en los que como Prakash y Gershenfeld comentan, se une química y computación- son realmente apasionantes.

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Los volcanes superficiales hicieron posible el surgimiento de oxígeno atmosférico hace 2,500 millones de años

Posted by Carlos en septiembre 5, 2007

Hace unos 3,000 millones de años la Tierra era un lugar bien diferente a la actualidad. Se trataba de un mundo geológicamente muy activo, con una gran convección en el manto que provocaba fuerte vulcanismo y una poderosa tectónica de placas que a la postre impedía la formación de grandes masas continentales. La atmósfera de aquella Tierra primitiva estaba compuesta fundamentalmente por dióxido de carbono, nitrógeno, y posiblemente hasta un 40% de hidrógeno. El oxígeno era virtualmente inexistente, con concentraciones que debían ser inferiores a 10-5 veces la actual, según indica el registro sedimentario, y el hecho de aunque las temperaturas medias eran similares a las de hoy en día, el Sol tuviera 1/3 del brillo actual indica un poderoso efecto invernadero provocado por el dióxido de carbono y el metano.

Todo cambió hace unos 2,500 millones de años, en la transición entre el Arcaico y el Proterozoico, cuando la atmósfera anóxica tocó a su fin, y el oxígeno empezó a ser abundante como hoy en día. Una de las explicaciones más comunes a este hecho es la proliferación de cianobacterias, cuyo metabolismo produce cantidades abundantes de oxígeno. Sin embargo, se tiene constancia de la existencia de estas bacterias con bastante anterioridad al establecimiento de la atmósfera oxigenada, lo que sugiere que aunque su rol liberador de oxígeno pueda ser importante, debe haber algún motivo adicional por el que los sumideros de oxígeno fueran mayores antes de la citada transición. Una propuesta al respecto es la presentada por Lee. R. Kump -de la Pennsylvania state University- y Mark E. Barley -de la University of Western Australia- en un trabajo titulado

publicado en Nature. La propuesta de Kump y Barley se basa en la observación de que hace entre 2.7 y 2.5 Gyr (1 Gyr = 109 años) se estabilizaron la mayor parte de los cratones arcaicos, como el cratón de Kaapval y el de Pilbara, y surgieron las primeras masas continentales elevadas. Esto dio lugar a un incremento del vulcanismo superficial (en oposición al vulcanismo submarino predominante durante el Arcaico), y tuvo una gran influencia en el poder reductor de los gases volcánicos liberados. Mientras que en un volcán superficial los gases se han formado a elevadas temperaturas y bajas presiones, con predominio de H2O, CO2 y SO2, en un volcán submarino los gases se forman a más baja temperatura y mayor presión, siendo ricos en H2, CO, CH4 y H2S, y resultando mucho más reductores. Usando un cierto índice en el que el valor 1 indica que se produce empobrecimiento atmosférico de oxígeno, Kump y Barley establecen que el vulcanismo superficial resulta en un valor de 0.48±0.14, y la combinación actual de vulcanismo superficial y submarino es del orden de 0.69 (como cabría esperar dada la abundante presencia de oxígeno hoy en día). El vulcanismo submarino predominante en el Arcaico tenía sin embargo un índice reductor de 1.5, más que suficiente para acabar con el oxígeno libre.

La hipótesis es sumamente interesante, y en principio cabe suponer que la única explicación alternativa debería ser un enorme crecimiento de la población de cianobacterias ligado por algún motivo a los eventos tectónicos de hace 2.5 Gyr, lo que por el momento carece de justificación. Resulta entonces que los volcanes, típicamente considerados portadores de destrucción de la vida, pueden ser quizás los grandes responsables de que la vida sea en la Tierra tal como la conocemos.

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¿Extremófilos en Marte? Posible uso biológico de agua oxigenada como fluido intracelular

Posted by Carlos en agosto 25, 2007

En la discusión sobre las posibilidades para el desarrollo de la vida fuera de la Tierra que surgió a cuento de la paradoja de Fermi salió varias veces el caso de Marte y su inhóspito ambiente para la vida terrestre: atmósfera muy débil y sin oxígeno, temperaturas muy bajas, y bombardeo continuo de rayos ultravioleta sobre la superficie. No obstante, este ambiente no fue siempre: hay evidencia geológica de que en el pasado el clima marciano fue húmedo y más cálido, y que en la superficie del joven Marte se formaron desde lagos a océanos. Incluso en épocas más recientes se ha podido producir la presencia esporádica de agua superficial. No resulta descabellado pensar que durante esta acogedora época pasada pudiera haber surgido algún tipo de vida, y que ésta de algún modo haya podido irse adaptando a los cambios ambientales que se han producido en Marte.

¿Qué posibilidades hay para adaptarse a la vida en Marte? Como resumen Dirk Schulze-Makuch, de la Washington State University, y Joop M. Houtkooper, de la Justus-Liebig University of Giessen, en un trabajo titulado

publicado en las actas de la conferencia Lunar and Planetary Science XXXVIII (celebrada en marzo de este año), hay tres opciones:

  1. Adaptarse a la subsistencia al entorno sin nutrientes de debajo la superficie mediante la adopción de un estilo de vida psicrofílico.
  2. Adoptar un estilo de vida formado por ciclos de hibernación profunda cuando las condiciones son adversas y de proliferación profunda cuando esporádicamente se produce un episodio de agua superficial.
  3. Adaptarse a las condiciones marcianas a través de cambios bioquímicos.

Esta tercera posibilidad es en la que se centran los autores en el citado artículo, en el que discuten la hipótesis de la inclusión de peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) en los fluidos intracelulares de los organismos. Se trata de una hipótesis muy interesante, y que también estudian con más detalle en otro trabajo titulado

Viking Lander 1 sitepublicado en el International Journal of Astrobiology (preprint disponible aquí) Básicamente esta hipótesis intenta proponer una posible bioquímica adaptada al ambiente marciano, consistente con los resultados de los experimentos de la misión Viking (que aunque detectó cambios químicos en la superficie, parecían descartar vida de acuerdo con los patrones de la misma en la Tierra). La justificación de la hipótesis recae en las propiedades que una mezcla de H2O y H2O2 tendría, y cómo éstas se ajustarían a las necesidades de un hipotético organismo marciano. Para empezar, el punto de congelación se reduciría notablemente, pudiendo llegar a -56.5ºC en el caso de una mezcla con el 61.2% de H2O2. Esto permitiría permanecer activos a dichos organismos a las temperaturas usuales en Marte. Incluso si éstas bajan del punto de congelación, una mezcla con alto porcentaje de H2O2 puede sobreenfriarse y no formar cristales de hielo que rompan las membranas celulares u otras estructuras internas. Por otra parte, la mezcla sería altamente higroscópica, permitiendo al organismo capturar moléculas de agua presentes en forma de vapor en el ambiente. Precisamente por esta capacidad de capturar agua, un exceso de la misma -por ejemplo, durante los experimentos de la Viking en los que se vertió agua sobre suelo marciano- tendría efectos contraproducentes por hiperhidratación (un organismo de este tipo posiblemente encontraría letal la atmósfera terrestre, cálida y rica en vapor de agua).

Según muestran los autores, el agua oxigenada podría producirse bioquímicamente mediante un proceso de fotosíntesis:

CO2 + 3H2O + energía solar CH2O + 2H2O2

y ser luego empleada como fuente de energía mediante su descomposición de H2O y O2:

2H2O2 2H2O + O2

Esto es consistente con los resultados de la Viking que detectaron liberación de oxígeno en el suelo marciano. En un entorno de humedad limitada la hipótesis sería que dicho oxígeno tendría origen metabólico, y tras la humidificación provendría de la posible descomposición de estos hipotéticos organismos.

La verdad es que esta hipótesis resulta en su conjunto sorprendente en primera instancia, ya que si por algo es conocida el agua oxigenada es por su uso desinfectante y de eliminación de bacterias. Sin embargo, los autores apuntan una lista de organismos terrestres que emplean o sintetizan H2O2 de manera habitual (por ejemplo, el escarabajo bombardero emplea una solución al 25% de peróxido de hidrógeno como herramienta defensiva). No obstante, todos estos ejemplos palidecen ante ante el papel central que el H2O2 jugaría en estos hipotéticos organismos.

Quizás la Mars Phoenix pueda arrojar algo de luz sobre esta hipótesis. El punto de aterrizaje de la sonda está en una región con características idóneas para una bioquímica como la descrita. Según la estimación de los autores basada en los datos de la Viking, en un gramo de suelo marciano la biomasa teorizada sería de 1330 partes por millón. Una detección de calor proveniente de reacciones exotérmicas apuntaría entonces en la línea de la presencia de formas de vida microbiana.

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Proyecto Avogadro: La Esfera Perfecta

Posted by Carlos en junio 14, 2007

A diferencia de otras magnitudes físicas como la longitud o el tiempo, la unidad de masa (el kilogramo) se define en términos de una medida-patrón. Concretamente, la referencia es un cilindro compuesto de una aleación de iridio y platino que se conserva en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (ubicada en Sèvres, cerca de París). Además de este patrón primario, hay copias que periódicamente se recalibran con el original. Evidentemente, sería ideal poder disponer de una definición de kilogramo que permitiera su reproducción sin necesidad de recurrir al patrón. Éste es el objetivo del Proyecto Avogadro.

El Proyecto Avogadro debe su nombre a Amedeo Avogadro, el físico y químico italiano que enunció la ahora conocida como Ley de Avogadro, y que puede enunciarse entre otras maneras como sigue:

“Volúmenes de gases diferentes medidos en las mismas condiciones de presión, volumen y temperatura, contienen igual número de moléculas”

En otras palabras, el volumen de un gas es proporcional al número de moléculas que contiene. Si consideramos un volumen tal que la masa del gas (en gramos) sea igual a la masa atómica de las moléculas que lo componen, encontramos que el número de moléculas es una constante, el número de Avogadro NA (o el número de Loschmidt en la literatura científica alemana), cuyo valor es de 6.022·1023 moléculas. A la cantidad de una sustancia (gaseosa o no) que contiene este número de moléculas se le denomina mol. Consideremos entonces un mol de carbono-12. Por su propia definición, su masa sería de 12 gramos, por lo que podría definirse un kilogramo como la masa de 1000NA/12 moléculas de carbono-12. El problema es que esta definición no es útil por cuestiones prácticas: no es fácil ser capaces de determinar si tenemos ese número de moléculas de ese elemento en concreto. Sin embargo, la idea es buena, y en ella se centra el Proyecto Avogadro.

En lugar de carbono, el objeto del proyecto es el silicio, un elemento barato, fácil de conseguir y de purificar, y cuya estructura cristalina es sumamente regular. Esto es una gran ventaja, ya que es fácil hacer crecer un cristal de silicio, y si se puede determinar su volumen con la suficiente precisión, entonces se conocerá con gran exactitud el número de moléculas que contiene. Dado que NA se conoce con una precisión de 0.1 ppm (partes por millón), es necesario ser capaces de determinar el volumen con una precisión análoga. Para ser precisos se está intentando confeccionar esferas de silicio de 9.63 cm de diámetro, con una precisión de 0.6 nm.

Esferas perfectas de silicio

Esto es una tarea de gran dificultad, ya que una variación de temperatura de únicamente 2 mK hace que la dilatación exceda esta tolerancia. Además, por efecto de oxidación pueden formarse capas de monóxido y dióxido de silicio de 3-4 nm de espesor. Las mediciones han de hacerse pues en entornos sumamente controlados, y se debe prestar gran atención a la pureza del material. Así, el trabajo en equipo del proyecto comprende a un grupo en Rusia que está produciendo silicio-28 con una pureza del 99.99%. Un grupo en Alemania se encarga de fundir y hacer crecer cilindros de silicio, que son enviados a Australia para que a partir de los mismo se confeccionen esferas casi-perfectas (hasta ahora, la mínima desviación conseguida ha sido de 35 nm). Simultáneamente, científicos en Bélgica estudian la pureza del silicio-28, científicos italianos miden el espacio entre átomos, en los EE.UU. se estudia por qué surgen a veces huecos en la estructura cristalina, y en Alemania, Reino Unido y Japón se estudian métodos para medir el peso que eliminen el empuje de Arquímedes efectuado por el aire. Todo un complejo trabajo en equipo que hará posible que en el futuro cercano se pueda reproducir el patrón de masa por todo aquel que lo desee (y tenga los medios, claro).

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¿Problemas con el ácido úrico? Toma café

Posted by Carlos en mayo 26, 2007

Ácido ÚricoEl ácido úrico es uno de las sustancias de desecho del metabolismo humano (es el producto final de oxidación en el metabolismo de las purinas) y suele hallarse en la sangre con una concentración de hasta 8.3 mg/dl -o lo que es lo mismo, ~494 µmol/l- en individuos sanos. Cuanto esta concentración aumenta, pueden empezar problemas de diferente tipo. El más común es la gota, una inflamación artítrica que afecta fundamentalmente a los hombres (>95% de los casos). También pueden producirse cristalizaciones de ácido úrico en los riñones, que pueden resultar en la formación de cálculos renales. Por todo ello, el control del nivel de ácido úrico en sangre es importante desde el punto de vista sanitario. Normalmente, suele haber factores congénitos en este tipo de patología, pero también se postula que la dieta y el estilo de vida puede influir en la misma.

En relación con lo anterior, resulta especialmente interesante un estudio de más de 12 años de duración cuyos resultados han sido recientemente publicados, y que estudia la relación de la gota con el consumo de café, té, y otras bebidas. Se trata de un trabajo de Hyon K. Choi y colaboradores titulado

y publicado en la revista Arthritis & Rheumatism. El estudio ha abarcado más de 45,000 hombres por encima de los 40 años al comienzo del mismo, y durante el mismo se han tomado datos de la ingesta de café, té, bebidas de cola o chocolate por parte de los sujetos. De esta población de estudio se han diagnosticado 757 casos de gota, y al correlacionar los mismos con el consumo de estas bebidas se ha llegado a resultados sumamente interesantes. El riesgo de gota es 40% inferior en sujetos que consumían 4 ó 5 tazas de café al día, y un 59% inferior para los que tomaban 6 o más (por supuesto, estamos hablando del café -si puede llamarse así- que se toma en los EE.UU.). Lo más curioso es que no hay dependencias significativas ni del consumo de té, ni de la ingesta total de cafeína, lo que sugiere que es alguna sustancia diferente de esta última -por ejemplo el ácido clorogénico, un potente antioxidante presente en el café- la responsable del efecto (de hecho, hay un modesta correlación con el consumo de café descafeinado).

A la luz de estos potenciales efectos beneficiosos del café, cabe recordar la anécdota (quién sabe si apócrifa) de la que Voltaire -ingente consumidor de café- fue protagonista. Cuando le advirtieron de que el café era un veneno lento, afirmó: “Debe serlo realmente; hace más de cincuenta años que lo tomo, y aún no me he muerto“.

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Ten cuidado con lo que deseas…

Posted by Carlos en mayo 22, 2007

…porque siempre hay un genio torpe dispuesto a retorcer la realidad para complacerte.

Por cierto, 4 friquipuntos para quien entienda el chiste de la tira cómica, 3 friquipuntos más para quien además lo encuentre gracioso, y 1 friquipunto adicional por cada teoría alternativa sobre los detalles de qué sucede en la última viñeta. ¿Cuál es tu puntuación?

Actualización: Un par de ideas sobre qué puede pasar cuando el genio satisface el oscuro deseo del poco avezado estudiante. Alguna de estas ideas provienen de un hilo de discusión en Cosmic Variance, donde vi por primera vez esta tira cómica. En primer lugar habría que ver cómo decide el genio hacer que el hidrógeno tenga 2 electrones de valencia, y luego ver a qué nivel se analiza el efecto que eso produce. Por ejemplo, sin cambiar ninguna constante física, el genio puede añadir un electrón a cada átomo de hidrógeno. El anión H- es una de las bases más fuertes, y reacciona exotérmicamente (1675 kJ/mol) al obtener un segundo protón y dar lugar a H2. El resultado sería en este caso “Boom”.

Por supuesto, lo anterior implica también que súbitamente el Universo tiene una carga neta negativa de magnitud gigantesca, lo que haría que cualquier aglomeración de materia que no fuera lo suficientemente masiva para vencer la repulsión electrostática sería despedazada. El Universo quedaría bañado por un mar de electrones, y posiblemente esto provocara una rápida expansión cósmica. Quizás entonces el resultado podría ser mejor descrito como “Bang”.

Claro que el genio puede intentar que el H- no sea realmente un anión, y para ello puede pensar en reducir a la mitad la carga del electrón (manteniendo constante la de los quarks). Por supuesto, para que esto no afecte a la carga de los demás elementos químicos, todos duplicarán su número de electrones, lo que alteraría todas sus valencias (nuevamente “Boom”); claro que al cambiar la carga del electrón, cambiarían posiblemente todos los orbitales, así como la constante de estructura fina. Esto último podría compensarse multiplicando la velocidad de la luz por 4. Un cambio súbito de este tipo sería quizás un “boom-bang”. También puede mantener fija la carga del electrón, y duplicar la de los quarks, lo que probablemente conduciría a despedazar los núcleos atómicos (“Boom”). En cualquier caso, estos cambios en las constantes físicas pueden alcanzarse haciendo que el Universo pase por efecto túnel a otro punto del paisaje antrópico (suponiendo que la Teoría de Cuerdas sea correcta), por lo que podríamos describir el proceso como “Bang”.

En fin, todo lo anterior sin ánimo de ser exhaustivo, y por supuesto sujeto a todo tipo de correcciones por parte de físicos, químicos, y demás gente de bien.

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