Ciencia
Ciencia para niños: ¿Por qué los planetas son redondos?
Los antiguos griegos demostraron hace más de 2.000 años que la Tierra era redonda y calcularon su tamaño mediante simples observaciones del Sol.
James Webb
Profesor y Director del Centro Stocker de Astrociencia para la Física; Centro Stocker de Astrociencia, Universidad Internacional de Florida
The Conversation
¿Pero cómo se sabe esto hoy en día? Cuando se deja caer cualquier cosa, la gravedad hace que caiga directamente hacia el centro de la Tierra, al menos hasta que toca el suelo. La gravedad es una fuerza causada por casi todo lo que tiene masa. La masa es una medida de la cantidad de material que hay en cualquier cosa. Puede ser en forma de rocas, agua, metal, personas… cualquier cosa. Todo lo material tiene masa y, por tanto, todo provoca la gravedad. La gravedad siempre tira hacia el centro de la masa.
La Tierra y todos los planetas son redondos porque cuando los planetas se formaron, estaban compuestos de material fundido – esencialmente líquido muy caliente. Como la gravedad siempre apunta hacia el centro de una masa, apretó el material del que está hecha la Tierra por igual en todas las direcciones y formó una bola. Cuando la Tierra se enfrió y se convirtió en un sólido, era una bola redonda. Si la Tierra no hubiera girado, habría sido un planeta perfectamente esférico. Los científicos llaman “esfera” a algo que es perfectamente redondo en todas las direcciones.
La nube de gas de la que estaba hecha la Tierra giraba lentamente en una dirección alrededor de un eje. La parte superior e inferior de este eje son los polos norte y sur de la Tierra.
Fuerza centrífuga
Ahora, extiende tu mano derecha. Apunta con el pulgar de tu mano derecha hacia arriba, y enrosca los dedos en la dirección de la rotación. Tu pulgar está apuntando hacia el polo norte. El ecuador se define como el plano a medio camino entre los polos norte y sur.
Si alguna vez has jugado en un tiovivo, sabrás que el tiovivo que gira tiende a despistarte. Cuanto más rápido gira, más difícil es mantenerse en él. Esta tendencia a salir despedido se llama fuerza centrífuga y empuja la masa del ecuador hacia fuera. Esto hace que el planeta se abulte en el ecuador.
Cuanto más rápido sea el giro, más se desenrollará. Luego, cuando se enfría y se endurece, conserva esa forma. Si un planeta fundido comienza a girar más rápido, será menos redondo y tendrá una mayor protuberancia.
El planeta Saturno es muy oblato -no esférico- porque gira muy rápido. Debido a la gravedad, todos los planetas son redondos, y como giran a diferentes velocidades, algunos tienen ecuadores más gordos que sus polos. Por tanto, la forma del planeta y la velocidad y dirección de su rotación dependen del estado inicial de la materia de la que se forma.
William Ausich
Profesor Emérito de Paleontología, Universidad Estatal de Ohio
The Conversation
Como paleontólogo -es decir, como científico que estudia la vida antigua- me hacen esta pregunta todo el tiempo. Al fin y al cabo, los científicos de “Parque Jurásico” (y más tarde de “Jurassic World”) utilizaron el ADN para recrear docenas de dinosaurios: Triceratops, Velociraptor y T. rex.
Y si viste alguna de esas películas, tuviste que preguntarte: ¿Podrían los científicos de verdad hacer eso hoy en día?
El ABC del ADN
El ADN -que significa ácido desoxirribonucleico- está presente en todas las células de todos los organismos que han existido en la Tierra, incluidos los dinosaurios.
Piensa en el ADN como en las moléculas que llevan el código genético, un conjunto de instrucciones que ayuda a los cuerpos y a las mentes a crecer y prosperar.
Tu ADN es diferente al de los demás. Determina muchas de las características que te definen, como el color de tus ojos o si tu pelo es liso o rizado.
El ADN es mucho más fácil de encontrar en las “partes blandas” de un animal: sus órganos, vasos sanguíneos, nervios, músculos y grasa.
Pero las partes blandas de un dinosaurio hace tiempo que desaparecieron. Se han descompuesto o han sido devoradas por otro dinosaurio.
¿Está el ADN en los fósiles?
Los fósiles de dinosaurio son todo lo que queda de esos animales prehistóricos.
Sumergidos durante decenas de millones de años en el barro, los minerales y el agua de la antigüedad, los fósiles proceden de las llamadas “partes duras” del dinosaurio: sus huesos, dientes y cráneo.
Encontramos fósiles de dinosaurios en el suelo, en lechos de ríos y lagos, y en las laderas de acantilados y montañas. De vez en cuando, alguien encuentra uno en su patio trasero.
A menudo, están bastante cerca de la superficie y, por lo general, están incrustados en la roca sedimentaria.
Con suficientes fósiles, los científicos pueden construir un esqueleto de dinosaurio, lo que ves cuando vas al museo.
El problema del “dino-ADN”
Pero los científicos tienen un gran problema cuando intentan encontrar ADN en los fósiles de dinosaurios.
Las moléculas de ADN acaban por descomponerse. Estudios recientes demuestran que el ADN se deteriora y acaba desintegrándose después de unos 7 millones de años.
Parece mucho tiempo, pero el último dinosaurio murió a finales del Cretácico. Eso es hace más de 65 millones de años.
Si se desenterrara un fósil hoy en día, el ADN de los dinosaurios que lo componen se habría desintegrado hace tiempo.
Eso significa que, por lo que saben los científicos, e incluso utilizando la mejor tecnología disponible hoy en día, no es posible fabricar un dinosaurio a partir de su ADN.
Aunque es demasiado tarde para encontrar ADN de dinosaurio, los científicos han encontrado recientemente algo casi tan intrigante.
Descubrieron fragmentos de ADN en los fósiles de neandertales y otros mamíferos antiguos, como los mamuts lanudos.
Ahora, eso tiene sentido; esos fragmentos tienen menos de 2 millones de años, mucho antes de que todo el ADN se descomponga.
Imaginemos por un momento…
Sólo por diversión, imaginemos que de alguna manera, en algún momento en el futuro, los investigadores llegaran a fragmentos de ADN de dinosaurio.
Con sólo fragmentos, los científicos aún no podrían hacer un dinosaurio completo.
En su lugar, tendrían que combinar los fragmentos con el ADN de un animal actual para crear un organismo vivo.
Esa criatura, sin embargo, no podría llamarse un dinosaurio real. Más bien sería un híbrido, una mezcla de dinosaurio y, muy probablemente, de ave o reptil.
¿Cree que sería una buena idea? Después de todo, los científicos de las películas de “Jurásico” lo intentaron. Y ya sabes lo que pasó allí.
Ciencia
Bacterias intestinales revierten el envejecimiento del cerebro en ratones
Los principios generales de Metchnikoff parecen ser correctos: proteger los microbios intestinales puede ser el secreto de la fuente de la juventud.
John Cryan
Vicepresidente de Investigación e Innovación, University College Cork
En 1895, al cumplir 50 años, Elie Metchnikoff empezó a preocuparse por el envejecimiento. Por ello, este científico ruso, ganador del premio Nobel y uno de los fundadores de la inmunología, desvió su atención de la inmunología hacia la gerontología, término que él mismo acuñó.
Le fascinaba el papel que desempeñan las bacterias intestinales en la salud y la enfermedad. Él sugirió que los habitantes de las zonas del este de Europa vivían más tiempo porque comían muchos alimentos fermentados que contenían bacterias lácticas. Aunque fue popular en su momento, esta teoría que relaciona los microbios intestinales con el envejecimiento saludable fue ignorada por los científicos hasta hace relativamente poco tiempo. Ahora reconocemos la importancia que tienen los billones de bacterias, conocidas como microbioma intestinal, en la regulación de la salud y la enfermedad.
Desde hace casi una década se acumulan pruebas de que la composición del microbioma cambia con la edad. En 2012, una investigación realizada por mis colegas del University College Cork demostró que la diversidad del microbioma estaba relacionada con los resultados de salud en la edad avanzada, incluida la debilidad. Pero todavía no sabíamos mucho sobre el efecto del microbioma en el envejecimiento del cerebro.
Otros estudios anteriores
En 2017, retomamos las ideas de Metchnikoff. Las situamos en el contexto del envejecimiento cerebral; y demostramos que el envejecimiento inducía cambios en la microbiota y el sistema inmunitario. Y que se asociaba con el deterioro cognitivo y la ansiedad. Sin embargo, este estudio, como muchos otros en este campo, sólo mostraba una asociación entre el envejecimiento y estos factores. No demostró que una cosa causara la otra.
En un estudio posterior, dimos un paso más al demostrar que una dieta dirigida a la microbiota y enriquecida con el prebiótico inulina (un prebiótico que alimenta a las bacterias beneficiosas del intestino) podía reducir los efectos del envejecimiento en el cerebro de ratones de mediana edad. Sin embargo, aún no estaba claro si la microbiota en sí misma era la causante de la ralentización del envejecimiento cerebral.
En nuestro último estudio, demostramos que si tomamos el microbioma de ratones jóvenes y lo trasplantamos a ratones viejos, se pueden revertir muchos de los efectos del envejecimiento sobre el aprendizaje y la memoria y las deficiencias inmunológicas. Utilizando un laberinto, demostramos que este trasplante de microbiota fecal de ratones jóvenes a ratones viejos hacía que estos últimos encontraran más rápidamente una plataforma oculta.
La conexión inmunológica
El envejecimiento se asocia a un aumento de la inflamación en todos los sistemas del cuerpo, incluido el cerebro. Está claro que los procesos inmunitarios desempeñan un papel clave en el envejecimiento del cerebro, con un énfasis creciente en el papel de una célula inmunitaria específica, la microglía.
Irónicamente, se trata de la misma clase de células que Metchnikoff visualizó al microscopio, aunque en otros tejidos, a finales del siglo XIX. Ahora también sabemos que la activación de estas células está constantemente regulada por el microbioma intestinal.
Así que la siguiente parte del rompecabezas era ver si los efectos negativos del envejecimiento sobre la inmunidad son también reversibles trasplantando la microbiota de ratones jóvenes a los viejos. Efectivamente, gran parte de la inflamación se redujo.
Por último, demostramos que las sustancias químicas de una región del cerebro implicada en el aprendizaje y la memoria (el hipocampo) eran más parecidas a las de los ratones jóvenes tras el trasplante de microbiota. Nuestros resultados demuestran de forma concluyente que el microbioma es importante para un cerebro sano en la vejez.
¿Fue prematuro el alejamiento de Metchnikoff de la inmunología para entender los secretos del envejecimiento? De hecho, la contribución relativa de los cambios inmunológicos observados en los ratones que recibieron microbiota joven a los efectos generales de rejuvenecimiento merece un estudio más profundo. Pero quedan dos grandes preguntas. ¿Cuáles son los mecanismos exactos en juego? ¿Y podemos trasladar estos notables hallazgos a los humanos?
Los ratones no son humanos
Trabajar con una situación controlada de ratones -que tienen una genética, una dieta y un microbioma muy definidos- es muy diferente a hacerlo con humanos. Debemos tener cuidado de no sobreinterpretar estos resultados. No estamos defendiendo los trasplantes fecales para las personas que quieren rejuvenecer su cerebro. Por el contrario, estos estudios apuntan a un futuro en el que se centrarán en tratamientos dietéticos o basados en bacterias dirigidos a la microbiota que promoverán una salud intestinal e inmunidad óptimas para mantener el cerebro joven y sano. Estas estrategias serán un elixir más apetecible.
Los principios generales de Metchnikoff parecen ser correctos: proteger los microbios intestinales puede ser el secreto de la fuente de la juventud. Con los avances en la atención sanitaria, la longevidad ha aumentado notablemente. Y aunque no podemos detener la marcha del tiempo, sí podemos desarrollar tratamientos que protejan nuestros cerebros del deterioro y tenemos más que un presentimiento de que apuntar al microbioma puede ser una de esas formas. Sin embargo, todavía hay que trabajar mucho para entender mejor cómo los microbios intestinales son capaces de rebobinar algunos de los rasgos distintivos del envejecimiento del cerebro.
Este artículo ha sido republicado de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original (en inglés).
¿Por qué la gravedad tira de nosotros hacia abajo y no hacia arriba? –
Gracie, 9 años, Brookline, Massachusetts
Mario Borunda
Profesor Asociado de Física, Universidad Estatal de Oklahoma
The Conversation
La gravedad es la razón por la que las cosas con masa o energía se atraen entre sí. Por eso las manzanas caen hacia el suelo y los planetas orbitan alrededor de las estrellas.
Los imanes atraen algunos tipos de metales, pero también pueden alejar a otros imanes. Entonces, ¿cómo es que sólo se siente la atracción de la gravedad?
En 1915, Albert Einstein descubrió la respuesta cuando publicó su teoría de la relatividad general. La razón por la que la gravedad tira de ti hacia el suelo es que todos los objetos con masa, como nuestra Tierra, en realidad doblan y curvan el tejido del universo, llamado espacio-tiempo. Esa curvatura es lo que se siente como gravedad.
¿Qué es el espacio-tiempo?
Antes de entrar en el complicado mundo de la gravedad, hay que entender el espacio-tiempo.
El espacio-tiempo es exactamente lo que parece: las tres dimensiones del espacio -longitud, anchura y altura- combinadas con la cuarta dimensión: el tiempo. Gracias a unas matemáticas muy brillantes, Einstein fue la primera persona en darse cuenta de que las leyes de la física funcionan en un universo en el que el espacio y el tiempo están fusionados.
Esto significa que el espacio y el tiempo están conectados: si te mueves muy rápido por el espacio, el tiempo se ralentiza para ti en comparación con alguien que se mueve lentamente. Por eso los astronautas, que se mueven muy rápido en el espacio, envejecen un poco más despacio que los habitantes de la Tierra.
La materia crea pozos de gravedad, no colinas de gravedad
Recordemos que la gravedad es la idea de que los objetos del universo se atraen entre sí porque el espacio-tiempo se dobla y se curva. Cuando Einstein ideó la relatividad general, demostró que todas las cosas del universo pueden curvar el espacio-tiempo -en términos físicos esas cosas son la masa y la energía-.
Como tu cerebro suele pensar en el mundo en tres dimensiones, es muy difícil pensar en las cuatro dimensiones del espacio-tiempo como una sola idea. Así que, para que sea más fácil de visualizar, imagina la superficie de un trampolín. Si no hay nada sobre ella, es plana. Pero si te pones de pie en el trampolín, éste se extiende alrededor de tus pies y crea un valle en el que tú estás en el centro. Si hay una pelota en el trampolín, ésta rodará hacia tus pies.
Este es un ejemplo bidimensional de cómo funciona el espacio-tiempo. Tu masa estiró el trampolín, creando lo que se llama un pozo de gravedad en el que rueda la pelota. Esto es muy similar a la forma en que la gravedad de un objeto pesado -como la Tierra- atrae cosas como tú y yo hacia ella.
Para hacer las cosas aún más extrañas, dado que el espacio y el tiempo están conectados, ¡el tiempo también es estirado por los objetos pesados!
Cuanto más pesado seas, más inclinados serán los lados del trampolín. Por eso las cosas realmente masivas del universo -como el Sol o los agujeros negros- tienen una gravedad más fuerte que la de la Tierra.
Entonces, ¿por qué la gravedad tira de ti hacia abajo y no te empuja?
Imagina que alguien pasa por debajo del trampolín y empuja hacia arriba. La pelota saldría rodando. Esto sería una colina de gravedad, no un pozo de gravedad. Por lo que los científicos saben, la materia -o las cosas- siempre hacen pozos de gravedad y no colinas de gravedad. Los científicos pueden imaginar cosas hechas de materia o energía exótica que harían que la gravedad te empujara al espacio, pero hasta ahora nadie ha encontrado nada que pueda hacer que la gravedad te empuje lejos de la Tierra.
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