jueves, 31 de octubre de 2013

Sobre el sexo de los peces

 DIALOGO CON VIRGINIA VILLAFAñE, DEL LABORATORIO DE NEUROENDOCRINOLOGIA Y COMPORTAMIENTO, FCEN



La cantidad de luz y de oscuridad del ambiente, lo que se conoce como el “fotoperíodo”, funciona como una señal para regular el metabolismo delos animales y es especialmente importante en los peces. Sensando la luz, el complejo pineal controla las etapas de reproducción.

–Creo que es la primera vez en esta página que entrevistamos a alguien que no está doctorado aún.
–No es la primera, ya lo han hecho. Yo terminé mi tesis de licenciatura en diciembre del año pasado y ahora voy a empezar mi doctorado. Básicamente, la idea allí es que en los animales en general, pero en los peces en particular, el fotoperíodo (es decir, la cantidad de luz y oscuridad) es una señal muy importante para regular ciertos procesos. Un órgano que tiene que ver mucho con esto es el órgano pineal.
–La famosa glándula pineal de Descartes. –Es una glándula en los mamíferos; en los peces se llama “complejo pineal”. A lo largo de la evolución hubo varias modificaciones. La de los peces tiene una diferencia fundamental con los mamíferos, que es que sensa directamente la luz. En los mamíferos es a través de los ojos y todo un circuito especial.
–¿Estamos hablando de algún pez en particular? –Eso es en general. Lo que yo me propuse ver es qué pasaba en la especie que se estudia en el laboratorio en el que trabajo, el Cichlasoma dimerus.
–Las chanchitas. –Exacto. Se sabe que, en general, en los vertebrados la pineal tiene que ver con la reproducción. Lo que queríamos hacer, entonces, era relacionar el eje fotoperíodo-pineal-reproducción en el pez que nosotros estudiamos. Y básicamente de eso se trataba mi tesis. Como ese órgano no estaba descripto en esta especie, lo que hice fue una descripción básica histológica y anatómica para comprobar que es similar a otros peces teleósteos ...
–¿Teleósteos? –Son peces que tienen hueso propiamente dicho, que no son ni condrictios ni peces más primitivos. Igual es un grupo bastante general. Lo que hicimos fue que nuestros peces estuvieran en distintos fotoperíodos (simulando verano e invierno). Nosotros sabemos que el cichlasoma se reproduce en primavera-verano, entonces la idea era ver qué pasaba con este eje. Lo que se sabe es que cuando uno tiene un fotoperíodo corto, que simula el invierno, la pineal sensa esa información, hay mayor liberación de melatonina y eso inhibiría la reproducción. En verano pasaría lo contrario: disminuye la síntesis de melatonina y entonces disminuye la inhibición.
–¿Esto pasa en mamíferos también? –No sé si en humanos está estudiado, pero en otros mamíferos sí. Y en aves también. Entonces lo que vimos es que había una relación. Lo que queríamos ver primero era si las células que están en la pineal eran capaces de sensar la luz directamente. Vimos que sí, por una técnica que se llama inmunohistoquímica, con unos anticuerpos que tienen que ver con pigmentos visuales. Entonces lo que hicimos fue poner peces en distintos fotoperíodos y ver si había algún cambio en la pineal. Y vimos que efectivamente hay un cambio. En los peces que están en fotoperíodo corto, que sería simular el invierno, las células del complejo pineal eran más grandes. Y eso se relaciona con una distinta expresión de la melatonina. En los peces que estuvieron expuestos a fotoperíodos largos vimos que las células –por decirlo de alguna manera– eran más chiquitas, y eso estaría relacionado con menos expresión de melatonina y por ende no hay inhibición de la reproducción. La melatonina inhibe varias partes del eje reproductivo: a mayor cantidad de melatonina, menor reproducción, que es lo que vimos en el caso de un período corto; a menor cantidad de melatonina, mayor reproducción. Otra cosa que vimos, que no se había estudiado, es que aparentemente tendría que ver, además de con la reproducción, con la diferenciación sexual, con el desarrollo de la gónada. Intentamos ver cómo influye el fotoperíodo en el desarrollo cuando es larva.
–¿Y? –Lo que vimos es que hay una relación que también está dada por la pineal. Eso necesita algunos estudios más, pero las larvas que tuvieron un fotoperíodo corto tardaron más en desarrollarse, en diferenciar su gónada. Eso tiene que ver con todo lo que estamos hablando de la reproducción. Nosotros trabajamos con unas larvas que tienen cierta edad, pero habría que estudiar esto en distintas edades.
–¿Por qué dice “larvas”? –En el cichlasoma, la hembra desova; el macho pasa por encima con esperma, fecunda y son como pelotitas que eclosionan. Se le dice “larva” cuando recién eclosiona: todavía tiene una anatomía y una estructura que no es de adultos.
–¿Cómo es el proceso? La hembra desova sobre una piedra... –Sí.
–Viene el macho, fecunda y en unos días eclosiona. –Sí, y a los dos o tres días empiezan a nadar.
–¿Y quién alimenta a las larvas? –Se alimentan de una sustancia que se llama “vitelo”, que es una sustancia de reserva que tienen los ovocitos hembra. La hembra lo que pone es un ovocito que tiene toda la parte genética y un montón de sustancia de reserva que es la que después va a usar la larva para alimentarse. Cuando uno ve larvas, ve que tienen como una bolita amarilla, el vitelo. Eso lo van utilizando hasta que llega un punto en que se alimentan de otros seres vivos. Después, cuando empiezan a desarrollar todos los órganos similares a adultos pero todavía no desarrollan las gónadas, se llaman “juveniles”. Y una vez que desarrollan las gónadas y están listos para reproducirse, se les dice “adultos”.
–¿Y cuándo se van de la piedra? –A la semana, más o menos.
–Y se los deben comer muy fácilmente. –En realidad, hay un cuidado de los padres. Son muy agresivos cuando están nadando las larvas. Una compañera nuestra vio que hay una relación entre la agresividad de las hembras y el crecimiento de las larvas.
–¿Y las larvas nadan cerca de los padres? –Sí, a veces incluso las agarran con la boca y las llevan a otras partes para cuidarlas.
–La evolución es una cosa extraordinaria. –La verdad que sí.

viernes, 25 de octubre de 2013

Supernovas, los elementos y las distancias del Universo

 DIALOGO CON MELINA BERSTEN, ASTRONOMA E INVESTIGADORA DEL INSTITUTO KAVLI DE FISICA Y MATEMATICA DEL UNIVERSO, UNIVERSIDAD DE TOKIO


Objetos privilegiados de la astrofísica, las supernovas son fundamentales en el estudio del Big Bang y de las galaxias. Además, las supernovas termonucleares son los mejores objetos para medir distancias cosmológicas y la aceleración de la expansión del Universo.

–¿Quiere presentarse?
–Soy astrónoma, estudié en la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de la Universidad Nacional de La Plata. Mi tesis de licenciatura fue focalizada en física teórica, en temas relacionados con la teoría de cuerdas y la física de partículas. Hice el doctorado en Astronomía en la Universidad de Chile. Y hoy soy investigadora posdoctoral en el Instituto Kavli de Física y Matemática del Universo, Universidad de Tokio, en Japón.
–Y está pensando en volver al país... –Así es. En junio me presenté a la carrera de investigación del Conicet desde el extranjero. La respuesta la voy a saber a fin de año. Pienso que en este momento tenemos excelentes condiciones para desarrollar la ciencia en la Argentina, con organismos activos como el Conicet, con un enorme potencial en recursos humanos que no es fácil de conseguir en otras partes del mundo, y que incorpora científicos jóvenes y repatría a los que se han ido del país para realizar investigaciones de alto nivel.
–Usted se dedica a la astrofísica de las supernovas. ¿Por qué nos interesan las supernovas? –Creo que toda persona alguna vez ha levantado la cabeza y ha querido saber por qué está acá y qué hay allá arriba. Después viene el interés por las supernovas. Las condiciones físicas que se producen allí son únicas. Son los únicos objetos astronómicos que producen esas condiciones, porque por ejemplo, los agujeros negros también producen condiciones físicas interesantes, pero no podemos observarlos directamente. Las supernovas están totalmente relacionadas con la evolución química y energética de las galaxias, porque al explotar inyectan una cantidad enorme de energía en la galaxia y se presume, aunque no está totalmente confirmado, que eso puede disparar la formación estelar. Además, produce los elementos químicos más pesados y los esparce en el medio interestelar. Sin las supernovas no se podría entender la composición actual del medio interestelar.
–El hidrógeno, el helio y el litio son los tres elementos que se generaron en el Big Bang... –Y todo el resto de los elementos se generan en el núcleo de las estrellas, y las supernovas son las encargadas de esparcirlos. Si uno quiere saber cómo evolucionaron químicamente una galaxia y el universo, necesita entender cómo funciona una supernova. Las supernovas en sí mismas son objetos muy interesantes.
–¿Por qué? –Porque se pueden aplicar muchísimas leyes de la física fundamental. Las condiciones que tiene una supernova son muy similares, por ejemplo, en lo que tiene que ver con la presión y la temperatura a las que se generaron durante el Big Bang. Las supernovas son fundamentales para entender la nucleosíntesis del universo. Además, están estrechamente relacionadas con otros objetos de gran interés astrofísico: los pulsares, las estrellas de neutrones y los agujeros negros de masa estelar, no los supermasivos que existen en el núcleo de las galaxias, ya que éstos son el remanente de una explosión de supernova.
–Aclaremos que las supernovas son el estallido de una estrella masiva. –En realidad, existen diferentes tipos de supernovas. A grandes rasgos es posible dividirlas en dos: las que provienen de la explosión de estrellas masivas que llamamos “supernovas de colapso gravitatorio”, y las que provienen de estrellas de menor masa, pero que forman parte de un sistema binario donde una de las estrellas es una enana blanca que recibe materia de su estrella compañera y explota por otro mecanismo. A éstas se las denomina “supernovas termonucleares” o de tipo Ia. Las supernovas que yo estudio son las de colapso gravitatorio, es decir, las que representan el final de la evolución de estrellas masivas, que cuentan con una masa mayor que unas ocho veces la del Sol. Estrellas que son de menor masa no van a explotar, se supone que van a morir como enanas blancas. Pero de las estrellas que tienen más masa se espera que exploten, aun si no son parte de un sistema binario. Y en ese momento se las observa en el cielo como un objeto muchísimo más brillante que una estrella, que puede brillar por un mes con un brillo similar al de una galaxia.
–¿Por qué son interesantes para estudiarlas? –Además de que son importantes para entender la nucleosíntesis del universo, son objetos ideales para las mediciones de distancias cosmológicas. La medición de distancias en el universo es uno de los problemas más difíciles de la astronomía y las supernovas de tipo Ia son los mejores patrones lumínicos que existen a grandes distancias. Esto es por así por dos razones: porque son muy brillantes y es posible observarlas a grandes distancias y porque es posible estandarizar el brillo intrínseco del objeto. Es decir, conocemos la energía que emite el objeto por unidad de tiempo. Luego, si lo vemos más débil es porque está más lejos. La característica temporal de estos objetos es también una ventaja, ya que son objetos que pueden verse por un tiempo y establecer un evento temporal. Aparecen y desaparecen después de meses. A partir de las condiciones que se dan, en su interior, se van produciendo los diferentes elementos químicos de los cuales estamos hechos nosotros. Las estrellas, en principio, brillan porque se está produciendo fusión y liberan energía, pero cuánta fusión de diferentes elementos se puede hacer, va a depender de la masa inicial que tenga la estrella.
–¿Por ejemplo? –Una estrella como el sol, a una determinada fase, no puede seguir quemando determinados elementos, pero cuanto más masiva sea más presión y temperatura va a tener y más posibilidades tiene de seguir creando los elementos químicos de la tabla periódica, hasta el hierro. Ahí, cuando el hierro ya no puede seguir produciendo energía por este proceso, el objeto tiende a colapsar, se hace muy denso y llega a condiciones extremas, muy extremas, de física extrema, de física que se estudia en el Big Bang.
–¿Cuántas supernovas por año estallan en una galaxia común? –Eso depende del tipo de galaxia. Se espera más o menos una supernova por siglo en una galaxia dada. Pero como los astrónomos observan muchas galaxias cotidianamente, en un año se descubren cientos de supernovas, en cientos de galaxias distintas.
–Pero, ¿por qué no se observa una supernova por siglo en nuestra galaxia? –La última supernova galáctica que fue observada es la que sucedió en 1604, conocida como la supernova de Kepler, observada por Kepler y Galileo, entre otros. Se suele adjudicar la no observación frecuente de supernovas galácticas a que nos encontramos inmersos en el disco denso de la galaxia misma y, por eso, puede suceder que no veamos las supernovas que explotan “del otro lado”, más allá del núcleo galáctico, que quedarían ocultas. La estrella más cercana que se supone que va a explotar es Betelgeuse, que es la más brillante de la constelación de Orión (donde están también Las Tres Marías) y creo que es el hombro derecho de Orión. Es una estrella bastante roja que puede verse a simple vista. A partir de las propiedades que tiene hoy Betelgeuse, nosotros hicimos unos cálculos de cómo se observaría su explosión desde la Tierra y del posible efecto nocivo sobre el planeta y los seres vivos. Según estos cálculos, la supernova podría verse durante el día por aproximadamente un año y llegaría en su máximo esplendor a tener un brillo comparable al de la Luna llena.
–Hay varios tipos de supernovas. Una es la supernova de una estrella, que colapsa y por alguna razón explota... –Así es. Una es la explosión de una estrella masiva aislada que proviene del colapso de su núcleo cuando ya no puede producir más energía. La segunda posibilidad es la supernova que proviene de una estrella de baja masa que forma parte de un sistema binario. En este último caso, se trata de una estrella enana blanca que, si tiene una compañera que le transfiere materia, entonces se torna inestable y se desata una explosión termonuclear. Ese tipo de supernovas, conocidas como supernovas de tipo Ia, son consideradas las más importantes para la cosmología, porque son sistemas muy homogéneos. Es decir, de una enana blanca sabemos qué masa tiene, qué radio tiene y eso hace que la forma de explotar, su emisión de luz en función del tiempo, sea muy estándar. Es una standard candle o patrón lumínico. Sabemos el brillo intrínseco que tiene que tener este tipo de supernovas, entonces al saber eso, si la vemos más débil es porque debe estar más lejos, lo cual permite calcular distancias. Son, de hecho, los mejores objetos que se conocen para medir distancias a escalas cosmológicas. Y justamente con ellas es que se descubrió la aceleración de la expansión del universo, lo que llevó a la propuesta de una nueva forma desconocida de energía, la “energía oscura”. Todo esto condujo a una revolución en nuestra cosmovisión y posiblemente en la física fundamental.
–El descubrimiento de la aceleración del universo fue Premio Nobel en Física hace unos años... –Así es, en 2011. Se lo dieron a tres científicos, dos norteamericanos y un australiano. La revolución que significó conocer la aceleración del universo se descubrió con supernovas. Al ser éstos patrones lumínicos ideales, se dieron cuenta de que la ley que seguía no era la ley que se esperaba para algo que estuviera expandiéndose de manera constante, y descubrieron que se estaba acelerando.

lunes, 21 de octubre de 2013

Una división liberadora


Atomos estables,
átomos inestables, átomos que se desintegran
sutil transformación de lo invisible
átomos que se alivian con chorros de radiación
en el núcleo atómico hay movimiento y cambio.
Cuando un núcleo no tiene una combinación óptima de protones
y neutrones,
cuando tiene un exceso de energía,
se libra del excedente
y se modifica
tantas veces como sea necesario
hasta alcanzar la estabilidad.
Y cada vez que lo hace
pierde energía
y en consecuencia y en consecuencia se estabiliza.


Pero a veces
se parte.
Y entonces
las cosas son muy distintas.

Aventuras nucleares, de Arturo Gordon Pym


jueves, 17 de octubre de 2013

Las garrapatas y su control

 DIALOGO CON ALBERTO GUGLIELMONE, INVESTIGADOR DEL INTA



 La garrapata urbana que afecta a los perros es sólo una de las 900 especies de este arácnido parasitario que se alimenta de su hospedador. Para la producción de ganado vacuno son un riesgo por las enfermedades que transmiten.

–Cuénteme a qué se dedica.
–Yo soy veterinario y trabajo en la estación experimental de Rafaela.
–¿Y qué hacen allí? –Básicamente, estudiamos ecología de garrapatas con énfasis en las enfermedades transmitidas a las vacas y a las que le transmiten enfermedades al hombre.
–¿Qué es la garrapata? –Es un hectoparásito que se alimenta de la sangre de sus hospedadores.
–No es un insecto. –No, los insectos tienen seis patas; la garrapata es un arácnido que tiene ocho patas. Y parasita a todos los vertebrados salvo a los peces. Es un conjunto que abarca más de 900 especies en todo el mundo.
–¿Y qué produce? –En el caso de la ganadería vacuna, que es el que nosotros trabajamos fuertemente, el problema más serio es en áreas tropicales y subtropicales. Porque parasita masivamente a los bovinos si no se las controla, les extrae sangre, les inocula toxinas y les transmite enfermedades, que en algunos casos pueden ser devastadoras si no se tiene la prevención adecuada.
–¿Y cómo se la controla? –Uno de los problemas que tenemos es que el control más efectivo sigue siendo el uso de garrapaticidas químicos, pero las poblaciones de garrapatas van desarrollando resistencia y resulta cada vez más difícil controlarlas de ese modo. Por lo tanto, ahora estamos empezando a explorar lo que se llama “manejo integrado”, que sería involucrar algunas prácticas que utilicen estos garrapaticidas, pero tratar de disminuir el número lo más posible. Porque la resistencia está en función lineal del número de tratamientos: si producimos un número menor de tratamientos por año, prolongamos la vida útil del producto.
–¿Cómo es la ecología de la garrapata? –Son unas 900 especies. En todo el mundo, unas 40 o 50 les ocasionan problemas a los animales domésticos o al hombre. La etiología no es uniforme. Por ejemplo, la garrapata del vacuno tiene un ciclo continuo todo el año; otras garrapatas que atacan a los animales silvestres tienen ciclos de diferentes procesos en la alimentación por sangre, un ciclo mucho más largo que el de las garrapatas de los vacunos. La de los vacunos puede producir cuatro generaciones por año; una garrapata común, de otro género, no produce más de una generación al año.
–Y en el mundo no rural, ¿qué pasa? –Bueno, como se sabe, hay garrapatas en los animales domésticos. Posiblemente el mayor gasto en el control de un parásito en todo el mundo es el control de las garrapatas en los perros. Y la garrapata de los perros, la especie más común, es del ámbito urbano. O sea que dentro de la ciudad también hay un costo muy grande por el tratamiento de la garrapata que ataca al perro. Y hay otro fenómeno emergente, que es que con el incremento del turismo hacia zonas más preservadas ecológicamente, los turistas se ven afectados por garrapatas que transmiten enfermedades.
–¿Cómo actúa la garrapata? –El ciclo más común es que una larva se sube a un hospedador, consume sangre y se cae. En el suelo se transforma en ninfa. Esa ninfa obtiene otro hospedador, se sube, se llena de sangre y luego cae al suelo y se transforma en un adulto. Ese adulto consigue otro hospedador; una hembra requiere grandes cantidades de sangre, hasta 4 o 5 mililitros. Cuando cae al suelo, pone miles de huevos, donde nacen larvas que reinician el ciclo. Cuando cualquier animal entra en ese ciclo, lo mantiene; eventualmente el hombre, cuando se introduce en focos ecológicos donde existen garrapatas, puede sufrir las consecuencias.
–La garrapata entra al cuerpo... –Sólo una parte, la parte bucal. Todo el resto queda afuera.
–Y además de chupar sangre... –Puede inocular organismos patógenos.
–¿Por ejemplo? –Por ejemplo en el caso del ganado vacuno, inocula un microorganismo, cuyo nombre es babesia, y provoca daños gravísimos en el organismo. En el caso de los humanos, generalmente son infecciones relativamente benignas porque causan malestar y enfermedad pero no muerte.
–¿Qué son? –Microorganismos. En algunos casos, en el norte argentino, si los afectados no son atendidos a tiempo, puede provocar la muerte.
–No es muy tranquilizador... –No, es cierto.
–Ahora bien, tampoco es muy común ver a personas afectadas por garrapatas. –Eso es cierto también, pero de todos modos hay que estar alerta sobre todo en los lugares que antes no eran visitados y ahora sí.
–¿Por ejemplo? –El delta del Paraná.
–Y ante la mordedura, ¿qué hay que hacer? –Consulta médica. Ante cualquier sospecha, hay que dirigirse al Hospital Muñiz.
–¿Quiénes son los más afectados? –Los vacunos, por lejos. Hay garrapatas de aves y garrapatas que atacan a los equinos, pero el daño que causan no es comparable, en términos económicos al menos, con el que provocan en la ganadería vacuna. En Argentina no es tan grave porque empieza en el norte de Santa Fe y termina en la frontera norte. Pero hay países como Brasil y otros del norte de Sudamérica que prácticamente tienen toda su ganadería con riesgo de ser afectada por garrapatas, y eso es un riesgo enorme.
–¿Está controlado el asunto en Argentina? –Argentina ha tenido un gran éxito y logró erradicar la garrapata de varios lugares en el sur. La garrapata, años atrás, estaba mucho más al sur. En este momento se está intentando mantener la zona liberada de la garrapata. El problema más serio que encontramos ahora es el de la resistencia a los acaricidas.
–¿Qué función cumple la garrapata en el equilibrio natural? Porque uno tiende a pensar que cada animal cumple una función... –Yo no sé si llamar a esto desequilibrio o si en verdad es una consecuencia social del progreso tecnológico. La garrapata se transforma en un problema para la ganadería cuando se hace comercial, y en ese caso el uso de pasturas artificiales, el incremento del número de animales por superficie, hace que la garrapata tenga muchas más chances de seguir proliferando, porque va a tener todas las posibilidades de encontrar un hospedador. Por lo general, no ocurre con las garrapatas de los animales silvestres, que se mantienen dentro del ambiente, pero no provocan esos ataques masivos.
–En un ambiente natural, entonces, el ciclo de la garrapata estaría en equilibrio. –Claro. Puede causar ciertos problemas un determinado tiempo, pero no sería un problema constante. En general, los parásitos en la naturaleza actúan como reguladores de las poblaciones de los animales silvestres. En una condición natural hay un equilibrio, pero en el caso de los vacunos hay un desequilibrio por causas tecnológicas.
–¿Se conoce la biología de la garrapata? –Sí, se conoce relativamente bien. Y es un ciclo bastante simple, como le contaba.
–¿Con qué estrategia están intentando controlar esto? –Ahora estamos viendo cuántos tratamientos hacen falta al principio del ciclo para que no se produzca una explosión “demográfica” dos meses después.

miércoles, 9 de octubre de 2013

Planos y curvas del subsuelo

 DIALOGO CON JEREMIAS LIKERMAN, DOCTORANDO EN GEOLOGIA, CONICET




Las fracturas en las placas geológicas son hoy un tema importante porque generan un espacio donde se va a alojar el petróleo del subsuelo. Mediante algoritmos matemáticos, algunos geólogos intentan predecir los sectores con mayores deformaciones y fracturas.


–Cuénteme qué hace.
–Yo me licencié en 2010 de geólogo y empecé en abril de 2010 el doctorado. Soy doctorando del Conicet y empecé a trabajar con modelado numérico, trabajo con las computadoras. Lo que trato de hacer es modelar, en base a algoritmos matemáticos, procesos que se dan en la naturaleza.
–¿Y cómo hace?
–Le cuento lo que empecé a hacer yo acá. Lo que intentamos hacer es tratar de predecir, mediante un algoritmo matemático que estuvimos desarrollando en estos últimos tres años, fracturas que se generan en el subsuelo. Nosotros agarramos información del subsuelo, que se extrae a partir de sísmicas que se hacen en la industria...
–¿Qué es eso?
–Lo que se hace básicamente es enviar ondas en el subsuelo y tratar de captar la forma que tienen las capas geológicas a través del tiempo que tardan en ir y volver. Dependiendo del tiempo que se demore y sabiendo qué materiales atraviesa, uno puede ver más o menos la geometría que tiene la capa geológica a tres mil metros, dos mil, mil, etc. Si uno tiene esa información, uno puede cargarla en la computadora, tener esa superficie en tres dimensiones y aplicar cálculos matemáticos a la superficie.
–¿Y qué tipo de algoritmos usa?
–Lo que desarrollamos es un algoritmo que estudia la curvatura de esa superficie, es decir, lugares en los que la curvatura es más pronunciada y lugares donde lo es menos. A nosotros la curvatura se nos traduce en deformación: si algo no está deformado, para nosotros es un plano, porque las capas se depositan en planos horizontales, y si se deforma se empieza a doblar. Es como una hoja. Si yo agarro una hoja y la deformo, le aplico alguna presión de alguno de los costados, eso empieza a deformarse y ahí se generan algunas de las fracturas.
–¿Y por qué se deforman?
–Porque son frágiles. Si yo aplico a un objeto un esfuerzo, eso se tiene que traducir de alguna manera: o se mueve, o se rompe o hace las dos cosas.
–O se curva.
–Claro, se genera una curvatura. Y eso es lo que estudiamos nosotros.
–¿Y cuáles son las fuerzas que producen eso?
–En líneas generales, se llaman fuerzas tectónicas y son, por ejemplo, las responsables de que se levante la Cordillera de los Andes.
–O sea, las que producen el movimiento de las placas.
–Claro.
–¿Y qué confiabilidad tienen los modelos numéricos? Porque ahí hay toda una apuesta epistemológica, ¿no?
–Sí. Los modelos tratan, salvando ciertas condiciones (porque uno no puede reproducir la totalidad), de llegar a una aproximación que depende de muchas cosas. El problema es que no tenemos acceso a la totalidad de la información, sino que podemos acceder a datos puntuales solamente. Por ejemplo, si quiero relevar un área de un kilómetro por un kilómetro, yo puedo llegar a tener un solo pozo de petróleo, de modo que el único dato que tengo es el que me viene de ese pozo; todo lo demás no puedo saberlo.
–¿Y qué se hace?
–Justamente, se hacen modelos y se intenta predecir. Esos modelos focalizan lugares en los cuales la densidad de fracturamiento es mayor. A partir de eso, se estudia si tiene sentido ir y perforar ese lugar.
–¿Cómo se establecen las condiciones iniciales en los lugares donde hay muchas fracturas y solamente un pozo de petróleo?
–Tenemos una superficie curvada. En los lugares donde está más curvada, sabemos que es donde se ha producido una mayor deformación.
–¿Y cómo sabe dónde está más curvada?
–Lo que estuvimos diseñando es un programa que recorre toda la superficie y detecta en qué lugar se diferencia más de un plano no deformado. Yo tengo una superficie que no está deformada; la comparo con la superficie real que extraje de la profundidad y si veo que se diferencia mucho de un plano es porque tiene mucha curvatura.
–¿Y cómo extrae esa superficie de la profundidad?
–Justamente con los mecanismos de sísmica que yo le decía. Le explico cómo funcionan. El dato es real, es confiable: se viene usando hace 50 años y se ha demostrado que los lugares donde se hizo sísmica responden, en su estructura, a las condiciones previstas. Ese dato es real; lo que nosotros no podemos saber es si es exactamente así para los lugares donde se predice que hay mayor curvatura (porque habría que hacer pozos por todos lados). De lo que se trata es de poder buscar mecanismos matemáticos para focalizarse en esos lugares.
–¿Y después?
–Una vez localizados esos lugares de mayor curvatura, lo que se intenta es ver la dirección de la curvatura, que también es importante.
–¿Por qué?
–Recuerde que, si algo se curva, el material es frágil, por lo cual a la larga va a convertirse en una fractura. En el asfalto se puede ver, por ejemplo, cuándo cae un árbol. Lo mismo pasa en un ambiente geológico. Las fracturas generan espacio y ese espacio es el lugar donde el petróleo se va a alojar. El fluido va a aprovechar y se va a alojar allí. Por eso es tan importante el tema de las fracturas. Ahora está muy en boga el tema de los yacimientos convencionales y no convencionales. En el yacimiento convencional, el líquido se aloja en los poros de las arenas. Ahora se descubrió que las fracturas son lugares de porosidad no primaria (como sí lo son las arenas) sino secundaria, es decir, lugares donde se fracturó, se generó una porosidad secundaria y el fluido fue a parar ahí. Ahora se está viendo que se encuentran muchos yacimientos en los cuales el fluido está localizado en fracturas. Por ejemplo, en la formación Vaca Muerta. Lo que se piensa allí es cómo fracturar.
–Se fractura a propósito.
–Claro, para que el petróleo vaya...
–¿Y a qué profundidad?
–La formación Vaca Muerta es muy amplia: es una capa de arcillas y arena que se extiende mucho, desde el sur de Mendoza, todo Neuquén y parte de Río Negro. Dependiendo de dónde sea, puede estar a mil metros, a dos mil metros.
–¿Y cómo se produce la fractura?
–Eso es ya mucho más ingenieril. Ahora lo que se está haciendo es inyectar arena a mucha presión. Pero esto se lo digo de oído, porque no sé demasiado del aspecto ingenieril. Si no, con explosivos: se rompe y se fractura la roca. Lo importante de estudiar este tipo de cosas es que es una gran apuesta a futuro. Recién ahora se están empezando a estudiar los lugares potenciales para el petróleo; a medida que vayamos avanzando con estos estudios vamos a poder conocer con mayor precisión los lugares que tienen más potencial económico.
–¿Y las compañías los consultan a ustedes?
–Sí, pero no tanto sobre petróleo no convencional. Es una rama que está empezando a estudiarse a fondo recién ahora.

viernes, 4 de octubre de 2013

La edad de la razón


A partir de Newton, la mecánica (y la física) se convierten en un corpus de conocimiento de éxito sin precedentes y formulan un modelo de ciencia que todo el resto de las ciencias tratará de imitar. Describen y predicen el movimiento de los astros, explican y sugieren el funcionamiento de nuevas máquinas, inducen la sensación general de que el universo ha sido, al fin, comprendido.
Ciencia sin duda experimental, pero de ninguna manera empírica, la mecánica clásica razona sobre los moldes de la matemática, axiomatiza, deduce, enuncia teoremas que demuestran que las cosas deben ocurrir así o asá, establece principios generales y leyes universales, propone experimentos puramente mentales para confirmar o graficar sus aserciones.
Es una disciplina totalmente racional, que cree firmemente que la verdad se corrobora con datos observacionales, por cierto, pero se encuentra y se explica en el terreno fértil del análisis matemático que el mismo Newton (junto con Leibniz) ha inventado, en el álgebra, en la geometría. El universo es racional, y el razonamiento la herramienta para descubrirlo (y dominarlo). Es la edad del Iluminismo.

¿Y el movimiento? Relativo, por supuesto: es sólo un asunto geométrico entre los sistemas de referencia, es algo que no le atañe al móvil, sino a los que quieren verlo moverse y miden su posición según el sistema de coordenadas que se les dé la gana. Es un problema privado entre el objeto que se mueve y el observador.
Y bien. El principio de inercia transformó al reposo absoluto (y por lo tanto al movimiento absoluto) en una mera ilusión que depende de los sistemas de coordenadas que se usen como referencia.
Sin embargo, la idea de algo absoluto, subrepticiamente -o explícitamente, si se quiere- persistía. El marco de las estrellas más lejanas se consideró en un principio como un "sistema de referencia absoluto". Y luego, cuando la astronomía amplió sus horizontes, el espacio mismo, geométrico y extendiéndose hacia el infinito en todas direcciones, era el marco absoluto donde ocurría todo lo que ocurría. A su manera, la fuerza de gravitación, que atraía a los cuerpos hacia los cuerpos con movimiento uniformemente acelerado, esa fuerza que llenaba el universo, que actuaba a distancia, y que perturbaba y regía el movimiento de todos los cuerpos, gozaba de cierto stattis especial, merecido sin duda, pero especial- con ciertos aires de absolutismo. No era como para preocuparse mucho, en realidad, ya que si bien la física estudia el comportamiento de los cuerpos, los principios, las leyes y los enunciados con que los describe son caracteres matemáticos, abstracciones que sólo ocurren limpiamente en el espacio mental. Sin embargo, cierto absoluto mezclado con la teoría del movimiento, quedaba. Sin molestar, esta vez, pero allí estaba. Sólo en el siglo pasado se convirtió en una piedra en el camino.

Incidentalmente, vale la pena contar que en 1676, antes aun de que Newton publicara sus Principios el astrónomo danés Olaus Roemer notó que los eclipses de los satélites de Júpiter se producían unos minutos más tarde de lo que indicaban las tablas astronómicas. Dedujo que el retraso se debía al tiempo que la luz tardaba en atravesar la órbita de la Tierra cuando ésta se hallaba más alejada de Júpiter, y a partir de esta suposición (totalmente correcta) calculó por primera vez en la historia la velocidad de la luz, proponiendo que era de 227 000 kilómetros por segundo. El hallazgo no tuvo resonancia, ni produjo demasiado impacto en su momento. La cifra, aunque inexacta, representaba una buena estimación. Roemer no sabía -y no podía saber- que había incursionado en el camino de una de las constantes fundamentales del universo, la cual, llegado el momento, intervendría decididamente en los problemas que la teoría del movimiento (y en especial las del absoluto residual clásico) plantearía trescientos años más tarde.

miércoles, 2 de octubre de 2013

Anticuerpos para todos

DIALOGO CON VIVIANA PARREñO, INVESTIGADORA DEL CONICET, INTA


El rotavirus es un virus muy resistente e infeccioso que produce diarrea sobre todo en los niños, con riesgos altos en zonas carenciadas. Un grupo de investigadores trabaja en el desarrollo de una vaca transgénica que produzca leche con los anticuerpos que permiten combatirlo y prevenirlo.

–¿Qué es lo que quiere averiguar?
–Nosotros empezamos el grupo de investigación del rotavirus en la década del 90. Es un virus que produce diarrea en los individuos jóvenes de muchas especies naturales y también en los humanos. Es el principal causal de diarrea en niños menores de 5 años y produce bastantes muertos en países subdesarrollados y zonas carenciadas, donde hay problemas de desnutrición infantil.
–¿Qué es un rotavirus? –Un virus que está formado por proteínas y es muy resistente al medio ambiente. Es un virus desnudo.
–¿Qué significa eso? –Que cuando brota la célula no se lleva membrana celular, es todo proteína. Por eso es muy resistente: es muy estable, de modo que cuando cae en el ambiente puede permanecer infeccioso hasta cuatro meses. Eso produce diarrea en los chicos, que se van contagiando unos a otros por contacto fecal-oral.
–¿Cómo funciona? –El virus, al ser ingerido, se multiplica en el intestino, en el duodeno, en las microvellosidades intestinales, y las destruye. Eso es lo que produce la diarrea.
–¿Y qué hacen ustedes? –En un primer momento, trabajábamos con el rotavirus de los terneros y desarrollamos vacunas para las vacas. Antes de tener al ternero, vacunábamos a las vacas para que el ternero cuando naciera estuviera protegido. Luego nos dimos cuenta de que con las vacunas no alcanzaba para solucionar el problema, y entonces planteamos terapias complementarias.
–¿...? –En este caso, uno multiplica los virus en laboratorio, se inactivan...
–¿Cómo? –Químicamente. Se mezclan con alguna sustancia que rompe su ADN o, en este caso, su ARN, pero no altera las proteínas. Entonces queda la partícula intacta, proteicamente bien, pero no infecciosa. Y así se inyecta y se generan los anticuerpos. Se tiene que mezclar el virus con sustancias que se llaman “adyuvantes” que modulan la respuesta inmune y ayudan a que se genere una buena respuesta anticuerpos. Esos anticuerpos en el caso de la vaca se concentran en el calostro, y ese calostro que toma el ternero cuando nace es lo que lo protege de la diarrea.
–¿Qué quiere decir que un virus está inactivado? –Que se le sacó la capacidad de infectar. Ese es un proceso químico que se hace en el laboratorio antes de inocularlo. El virus pierde la capacidad, así, de generar la enfermedad. Uno también puede hacer, como en el caso de los niños con el rotavirus, vacunas atenuadas. Es una vacuna que se le da al niño, que multiplica el virus en el intestino sin generar una enfermedad sino en forma atenuada. Y la respuesta inmune del niño a esta vacuna lo protege.
–¿Qué significa “atenuar”? –Hace que se multiplique pero de una manera mucho más leve que la que emplea cuando enferma.
–¿Opera sobre el ADN? –Sí, causa una mutación que hace que el virus quede menos dañino en esa especie. En forma empírica, uno lo que hace es pasarlo por otros animales para que se atenúe en el humano. Ahora, con los avances de la ingeniería genética, uno se fija en qué lugares críticos puede mutar el genoma del virus para atenuarlo. Hay mucha gente que se dedica a estudiar esto nada más.
–Entonces, usted me decía que vieron que las vacunas... –Si bien vimos que eran muy buenas, pensamos que teníamos que desarrollar herramientas complementarias. Nos surgió la idea de usar camélidos sudamericanos, que tienen unos anticuerpos diferentes de los rumiantes comunes, que se llaman “anticuerpos de cadena pesada”.
–Que son... –Esos anticuerpos pueden expresar su parte variable, la que se engancha al virus, como una proteína recombinante y se genera un anticuerpo monoclonal recombinante.
–¿Qué es? –Una línea de anticuerpos todos iguales. Se llama “recombinante” porque se expresa sintéticamente en un reactor, ya no necesito utilizar un animal, un ratón, y hacer hibridomas. Lo expreso como una proteína sintética. Y descubrimos que uno de esos anticuerpos es capaz de neutralizar la infección por todos los rotavirus que afectaban a humanos y animales. Eso fue tan raro que lo pudimos patentar. A partir de allí, empezamos a hacer estudios preclínicos en modelos animales para ver si podemos desarrollar una terapia de inmunidad pasiva (es decir, en lugar de vacunas al animal para que genere anticuerpos, le doy anticuerpos ya “hechos”). Luego dijimos: ¿cuál sería la mejor manera de llegar a la población carenciada que necesita estos anticuerpos? Hacer una leche que tenga esos anticuerpos y que se pueda distribuir de forma masiva. Y eso fue lo que intentamos desarrollar.
–Estos anticuerpos que vienen de camélidos ya sintetizados, ¿no provocan rechazo? ¿No son vistos como algo extraño? –No. Los anticuerpos son muy chiquitos, se los llama “nano-anticuerpos”. Al administrarse oralmente, no hay respuesta inmune del huésped. De hecho, los modelos animales que probamos en cerdos ya demostraron funcionar bien. De modo que es una terapia amigable y digna de probarse, porque al no pasar directamente a la sangre no se produce respuesta inmune del huésped. Al menos por los estudios que hemos hecho hasta ahora.
–¿Y ahora en qué punto están? –Ahora, con el apoyo del Ministerio de Ciencia y Tecnología y la empresa BioSidus, estamos tratando de generar una vaca transgénica que genere esos anticuerpos en su leche. Ese es el desafío más grande que tenemos.
–¿Cómo va eso? –Estamos recién empezando. Por ahora diseñamos el cassette que luego va a ir a las vacas...
–¿El cassette? –Es un plásmido, un pedazo de genoma, donde uno coloca el gen de este anticuerpo y transfecta células de glándula mamaria y se fija si una célula de glándula mamaria lo puede producir. Hasta ahora hemos visto que sí se producen. Este es el paso previo a empezar a hacer las vacas transgénicas.
–¿Y ese anticuerpo combate a todos los rotavirus? –Aparentemente, sí. Neutraliza a todos, al menos con lo que estuvimos probando.
–O sea que para el... –2018, aproximadamente, el virus quedaría muy reducido. Si esa leche fuera accesible para la población en riesgo, iría disminuyendo mucho la incidencia de las diarreas. Sería bueno que fuera utilizado en los planes de los gobiernos provinciales o el gobierno nacional para combatir esta enfermedad. La idea es que llegue a toda la población que la necesita.
–Difundir lo que están haciendo es una buena manera de empezar. –Sin lugar a dudas.