Los camelos del microbioma y otras tontunas

Probióticos, complejos vitamínicos, dietoterápicos, antioxidantes, medicinas ayurvédicas y naturoterapias, el mundo esotérico de la paramedicina y el enorme negocio de la parafarmacia han provocado a su alrededor una corte de los milagros en la que chamanes, vendedores de crecepelo, influencers, tuiteros, apóstoles de lo “saludable” y pelmazos campan por sus respetos apoyándose en unos descubrimientos científicos que no entienden para hacer caja con la ignorancia y el analfabetismo científico del personal, campo abonado para que vendan sus bálsamos milagrosos a precio de oro.

En ese patio de Monipodio donde toda falacia encuentra cómodo asiento, reina una palabra clave: microbioma, un conjunto de microrganismos que parece tener un futuro prometedor en futuros tratamientos para la enfermedad inflamatoria intestinal y la prevención de crisis cardiovasculares.

Un microbioma es la comunidad de microorganismos que se pueden encontrar conviviendo en un entorno definido como el “teatro de operaciones”. El microbioma humano es el conjunto de todos los microorganismos (bacterias, hongos, virus, protozoos y parásitos) que viven de forma natural en el interior de nuestro cuerpo, además de sus genes y sus metabolitos. Es importante que no se confunda con el término microbiota, que se refiere exclusivamente a los microorganismos residentes en un nicho ecológico determinado.

Figura 1. Esquema que destaca la composición del término microbioma que contiene tanto la microbiota (comunidad de microorganismos) como su "teatro de actividad" (elementos estructurales, metabolitos/moléculas señal y las condiciones ambientales del entorno). Modificado de Berg et al. (2020).

Aunque hoy está firmemente establecido que el microbioma humano previene los déficits metabólicos, nos protege de patógenos invasores y mantiene la homeostasis inmunológica, la influencia clínica de los trabajos bacteriológicos de Robert Koch sobre el origen de las enfermedades infecciosas y el desarrollo del concepto de patogenicidad supuso un hito tan importante que desde entonces las investigaciones en microbiología médica se han centrado en nuestras bacterias endosimbióticas, es decir, en el bacterioma, que constituye más del 99 % de nuestro microbioma.

Cada año se publican miles de artículos científicos sobre el microbioma y sus posibles aplicaciones a la medicina, que han servido y sirven para infinidad de leyendas urbanas, conversaciones de barra de bar, exageraciones hiperbólicas y alegatos con poco fundamento, que los vendedores de humo convierten en soluciones mágicas mediante la repetición constante, como escriben en Nature Microbiology los especialistas Alan Walker y Lesley Hoyles que sostienen que el microbioma es importante, sí, pero más importante aún es refutar el alud de mentiras y sandeces que lo acompañan.

En su artículo, cuyos principales alegatos recojo en los siguientes apartados, Walker y Hoyles arrojan luz sobre los mitos y conceptos erróneos persistentes o emergentes sobre microbiomas, destacando sus inexactitudes siempre interesadas en el negocio.

El microbioma es un nuevo campo de investigación

El ritmo de la investigación del microbioma humano se ha acelerado considerablemente en los últimos 15 años, pero no está en mantillas. De hecho, ha habido una rica historia de investigación sobre microorganismos asociados con humanos desde al menos finales del siglo XIX. Escherichia coli se aisló por primera vez en 1885, las bifidobacterias (los ahora famosos bífidus de los yogures) se describieron en 1899 y Metchnikoff especuló sobre la importancia de los microorganismos intestinales beneficiosos a principios del siglo XX. Del mismo modo, conceptos como la conexión intestino-cerebro se han investigado durante siglos y los impactos en la salud de los metabolitos clave asociados con el microbioma se publicaron por primera vez hace más de 40 años.

Hay un billón de células bacterianas por gramo de heces humanas

Falso. Esta cifra se menciona comúnmente en la literatura sobre microbiomas, pero la cifra real, determinada mediante varios métodos, suele oscilar entre 10 y 100 veces menos.

La microbiota humana pesa de 1 a 2 kg

Falso de nuevo. La mayoría de la microbiota humana reside en el colon, y estos microorganismos suelen representar menos de la mitad del peso de los sólidos fecales. Las media del peso de las heces humanas es inferior a 200 g, con contenidos colónicos totales cuyo peso oscila entre 83 y 421 g. Por lo tanto, aparte quizás de los raros casos de personas con estreñimiento severo con materia fecal extremadamente compactada en el colon, es mucho más probable que el peso total de la microbiota humana sea inferior a 500 g, y quizás mucho menos.

En la microbiota hay diez células bacterianas por cada célula humana

Este mito es quizás uno de los más repetidos en la literatura del microbioma humano. Sin embargo, los análisis más detallados indican que la cifra real, aunque sigue siendo impresionante, probablemente esté más cerca de una proporción de 1:1, es decir, están igualadas una a una.

La microbiota se hereda de la madre al nacer

Este es un ejemplo de cómo los matices son extremadamente importantes al describir el microbioma humano. Aunque algunos microorganismos se transfieren directamente de la madre al bebé durante el nacimiento, proporcionalmente pocas especies de microbiota son verdaderamente 'heredables' y persisten desde el nacimiento hasta la edad adulta en la descendencia. De hecho, la mayor parte de la expansión de la diversidad de la microbiota intestinal ocurre después del nacimiento, durante los primeros años de vida, y aumenta de manera más espectacular después del destete (Fig. 2).

La mayoría de las enfermedades se caracterizan por un patobioma

Se ha vuelto cada vez más común leer afirmaciones de que la mayoría de las enfermedades son causadas por un 'patobioma'. El término patobioma es simplista, vago y carece de la precisión necesaria para ser verdaderamente útil en la práctica clínica. Los microorganismos y sus metabolitos no son ni "buenos" ni "malos" y sus impactos en nosotros dependen en gran medida del contexto: pueden ser perjudiciales en un contexto y no causar daño en otro. De manera similar, una cepa de Escherichia  coli puede ser relativamente inofensiva en el colon, pero causar una infección del tracto urinario si invade la uretra.

Aunque en su publicación Walker y Hoyles siguen ofreciendo más datos en esta línea de desenmascarar camelos y tontunas, lo dejo aquí con una única reflexión: Dados los muchos impactos potenciales en la salud y el gran interés público en los microbiomas, el rechazo de afirmaciones infundadas es crucial si no queremos gastar recursos siempre escasos en investigar vías sin fundamento ni salida y socavar la confianza pública en las conclusiones a las que llegan estudios científicos solventes.

Una breve historia de la letra 'X': desde el álgebra hasta México pasando por la Navidad

 

La letra “x”, una de las menos utilizadas en cualquier alfabeto, simboliza con frecuencia algo desconocido, misterioso, una relación que quizás establecemos debido a las clases de matemáticas, porque muchos problemas algebraicos la usan como variable para representar una cantidad desconocida.

¿Por qué la X es la letra elegida para representar lo incógnito en el álgebra moderna?

Los historiadores de las matemáticas han propuesto diferentes explicaciones, algunas bastante meritorias y otras un tanto peregrinas, de manera que uno concluye que es difícil decir con certeza cómo la antepenúltima letra de nuestro alfabeto adquirió relevancia en el álgebra moderna.

Hoy, el álgebra es una rama de las matemáticas en la que se manejan símbolos abstractos que, utilizando la aritmética, sirven para resolver diferentes tipos de ecuaciones. Pero muchas culturas antiguas tenían conocimientos y métodos bien desarrollados y complejos usando lenguajes sin notaciones simbólicas.

Toda el álgebra antigua era retórica. Los problemas matemáticos y sus soluciones se planteaban por escrito como parte de un pequeño relato, un sistema muy parecido a los problemas de palabras que se utilizan hoy en Primaria, por ejemplo, este:

Dos bombas grandes y una pequeña pueden llenar una piscina en cuatro horas. Una bomba grande y tres pequeñas pueden llenar la misma piscina en cuatro horas. Suponiendo que todas las bombas grandes son similares y todas las pequeñas también, ¿cuántas horas pasarán antes de que cuatro bombas grandes y cuatro pequeñas llenen la piscina?.

Los matemáticos del antiguo Egipto, quizás más conocidos por sus avances geométricos ligados a la construcción de templos y pirámides, eran muy hábiles para resolver problemas algebraicos simples. El papiro de Ahmes, más conocido como papiro matemático Rhind (XVI a. C.), es un documento de carácter didáctico que contiene diversos problemas matemáticos.

Fragmento del papiro Ahmes depositado en el Museo Británico

En el papiro, el escriba Ahmes utilizó los jeroglíficos denominados aha (significa algo así como “montón”) para indicar la cantidad desconocida en los 87 problemas algebraicos que plantea. Por ejemplo, el problema 24 pide el valor de aha si aha más un séptimo de aha es igual a 19. 

Los antiguos babilonios usaban muchas palabras diferentes para las incógnitas de su sistema algebraico; eran palabras que solían significar largo, ancho, área o volumen, incluso aunque el problema en sí mismo no fuera de naturaleza geométrica. Un antiguo problema incluía como sendas incógnitas la "primera cosa plateada" y la "segunda cosa plateada".

Los conocimientos matemáticos se desarrollaron de forma independiente en muchos países y en muchos idiomas. Las limitaciones en la comunicación impidieron establecer normas estandarizadas en la notación. Pero con el tiempo, empezaron a aparecer algunas abreviaturas.

Portada de la Arithmetica de Diofanto. Fuente

En una fase de transición, los matemáticos utilizaron alguna notación simbólica abreviada, pero las ideas algebraicas seguían formulándose principalmente de forma retórica. Diofanto de Alejandría, un matemático griego que vivió en el siglo III o IV, que es considerado "el padre del álgebra", utilizó un álgebra sincopada en sus Arithmetica. Llamó a lo desconocido “arithmos” y usó una letra griega arcaica similar a la “s” para lo desconocido. Las ecuaciones diofánticas (relaciones algebraicas con soluciones enteras) le deben su nombre.

Los matemáticos indios desarrollaron lo que son esencialmente los símbolos modernos para cada uno de los dígitos decimales. El astrónomo y matemático indio Brahmagupta desarrolló unas técnicas algebraicas que podían mansolucionarejar cualquier ecuación de segundo grado. El nombre que Brahmagupta utilizó para la variable desconocida fue yavattavat. Cuando se necesitaban más variables, utilizaba en su lugar la sílaba inicial de los nombres de los colores, como "ka" de kalaka (negro), "ni" de nilaka (azul) y así sucesivamente.

Los eruditos islámicos tradujeron una gran cantidad de textos tanto griegos como indios que contribuyeron enormemente al conocimiento matemático, científico y técnico del mundo. El matemático islámico más célebre fue el astrónomo y jefe de la Biblioteca de la Casa de la Sabiduría de Bagdad Al-Juarismi (siglos VIII y IX), en cuyo texto más conocido, Compendio de cálculo por reintegración y comparación, está en la raíz de la palabra moderna “álgebra”, de la misma forma que su nombre árabe Al-Juarismi latinizado antiguamente como Algorithmi, acabó por darle nombre a algoritmo, el conjunto de instrucciones o reglas definidas, ordenadas y finitas que permite, solucionar un problema, realizar un cálculo, procesar datos y llevar a cabo otras tareas o actividades matemáticas.

Páginas del Compendio de Al-Juarismi. Fuente

Como pueden ver en este vídeo, una teoría de la aparición de "X" como incógnita en el álgebra moderna apunta a esas raíces islámicas. La teoría sostiene que la palabra árabe utilizada para la incógnita era al-shayun que significa “algo”, que se simbolizaba gráficamente por su primer fonema “sh”. Según esa teoría, cuando los eruditos españoles tradujeron los tratados matemáticos árabes, carecían de una letra para el sonido "sh" y en su lugar eligieron el sonido "k". Representaron este sonido con la vigésima segunda letra del alfabeto griego “χ”, que más tarde se habría convertido en la equis latina”.

Aunque no es raro que una expresión matemática surja a través de traducciones enrevesadas, hay algunas evidencias que contribuyen a relacionar el origen del uso moderno de la equis con el erudito francés René Descartes. En un apéndice del Discurso del método, su célebre tratado de 1637, introdujo una versión de la geometría analítica en la que se usa el álgebra para resolver problemas geométricos. Para las constantes no especificadas, eligió las primeras letras del alfabeto y para las variables, eligió las últimas letras en orden inverso.

Como la letra es escasa en francés, y aunque es más que posible que nunca lo sepamos a ciencia cierta, hay algunos historiadores de las matemáticas que piensan que Descartes optó por hacer que la letra "X" apareciera en sus textos con frecuencia porque su imprenta tenía una gran cantidad de equis almacenadas. Cualesquiera que fueran sus razones para elegir "X", lo cierto es que Descartes influyó mucho en el desarrollo de las matemáticas y sus escritos matemáticos han circulado urbi et orbe.

X más allá del álgebra

Incluso si los orígenes de "X" en álgebra sean dudosos, hay algunos casos en los que los filólogos saben bien por qué se usa esa letra "x". La abreviatura inglesa Xmas por Christmas (Navidad) proviene de la letra griega "χ", que también es la primera letra de la palabra Χριστός (que significa Cristo). El monograma “χ” se usó como abreviatura de Cristo tanto en escritos católicos romanos como ortodoxos orientales que se remontan al siglo XVI.

Hay algunos casos en los que se eligió la equis específicamente para indicar algo desconocido o extraordinario, como cuando experimentando con rayos catódicos y vidrio, el físico alemán Wilhelm Röntgen descubrió accidentalmente los rayos X en 1895.

¿Por qué México se escribe con X y no con J?

El topónimo México fue castellanizado desde la lengua náhuatl con la letra X, en lugar de con la J, que es como suena en su pronunciación natural. A pesar de que el nombre del país se ha escrito en español con equis durante cinco siglos, muchos hispanohablantes aún lo escriben con jota.

¿Por qué México se escribe con equis y no con jota, como resultaría más natural dado el sonido de la palabra? Para desentrañar el asunto, lo primero que hay que tener en cuenta cómo se hablaba el castellano a principios del siglo XVI, cuando se produzco la conquista del imperio azteca (o mexica, para ser más precisos).

El topónimo "México" tiene su origen en la lengua náhuatl hablada por los aztecas fundadores del imperio en 1325. El significado de la palabra quiere decir «lugar en el ombligo de la Luna». El vocablo "metzi" significa "luna", "xictli" es "ombligo o centro", y "co" es el sufijo náhuatl para "lugar". Los aztecas fundaron lo que hoy es México en el lago Texcoco, el Lago de la Luna.

Pronunciado en nuestro español actual sonaría como "Méshico", es decir, el sonido de la equis sería el sonido fricativo prepalatal sordo /sh/, de la misma forma con que se pronuncia el anglicismo show. En el siglo XII, el rey Alfonso X el Sabio estableció la Norma Alfonsí de la escritura, que establecía que el sonido /sh/ debía escribirse con equis.

Cuando llegaron a principios del siglo XVI los conquistadores españoles, trataron de adaptar los sonidos del náhuatl al castellano de esa época y usaron la Norma Alfonsí para "Méshico", es decir, Mexico (en aquel tiempo sin tilde).

Pero desde el mismo siglo XVI cuando se produjo la conquista de México (1521), el castellano estaba perdiendo el sonido /sh/, que terminó por desaparecer en el siglo XVII. Al mismo tiempo, existía el sonido fricativo velar sordo, que es el que se escucha en la J o con la G; por entonces nadie pronunciaba /sh/ en español y todo mundo decía México, con el sonido de la j.

En la Ortografía de la Lengua Castellana de 1815 la Real Academia Española de la Lengua (RAE) estableció que todas las palabras que se escribían con equis y se pronunciaban con /j/ debían escribirse con jota. En ese momento es cuando México se convierte en Méjico para la RAE.

El asunto se convirtió en una cuestión de identidad nacional (México era independiente desde 1821) y aquella imposición no fue bien recibida. La RAE se mantuvo firme en ese punto durante todo el siglo XIX y durante casi todo el XX, pero en el siglo XIX se fundan las academias latinoamericanas de la Lengua, que pasaron a ser las que dictaran las normas dentro de esos países.

Por supuesto la Academia Mexicana de la Lengua jamás admitió que México se escribiera con jota. Hubo que esperar hasta 1992 para que la RAE reconociera que podría escribirse con x, pero siempre prefiriendo Méjico con j. Finalmente, en 2001 la institución dio su brazo a torcer y estableció la recomendación de que se escriba con x: México. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

Los marcianos de Oppenheimer

 

Entre las muchas cosas interesantes que expurgo de las más de mil páginas de El poder de la ciencia me quedo con un dato apabullante: la contribución de los judíos al avance de la ciencia en una proporción extraordinariamente superior al resto de cualquier otro grupo humano.

Que, siendo apenas el 0,15% de la humanidad, los judíos acumulen desde 1905 218 premios Nobel en todas las categorías (un 30% de todos los concedidos), es el asombroso resultado de un proceso que comenzó cuando la Revolución Francesa abrió las puertas de las juderías europeas liberando así la capacidad intelectual y la creatividad que cincuenta generaciones de judíos habían acumulado durante más de mil años de diásporas y guetos. Un ciclón de inteligencia recorrió el mundo occidental durante los siglos siguientes.

El proyecto Manhattan

El Proyecto Manhattan para el desarrollo de la bomba atómica comenzó en 1939 cuando los científicos nucleares Leó Szilárd, Edward Teller y Eugene Wigner, judíos húngaros refugiados en Estados Unidos, persuadieron al también judío Albert Einstein para que, por medio de una carta, advirtiera al presidente Roosevelt del peligro de que la energía liberada por la fisión nuclear pudiera ser utilizada por los nazis para fabricar bombas.

Carta de Albert Einstein al presidente Roosevelt advirtiéndole de las posibilidades de la fisión nuclear para fabricar bombas atómicas. Fuente: Leo Szilard Home Page. 

El proyecto fue la respuesta del interés presidencial. El general de Ingenieros Leslie Groves fue nombrado responsable militar del proyecto, una instalación ultrasecreta levantada de la nada en Los Álamos, Nuevo México, en la que trabajaron seis mil personas, incluyendo diez premios Nobel dirigidos por el judío de origen alemán J. Robert Oppenheimer, de cuyo enorme talento dejó testimonio el Nobel Isidor Isaac Rabi:

Dios sabe que no soy la persona más simple del mundo, pero, al lado de Oppenheimer, soy muy, muy simple.

En la biografía de Oppenheimer, galardonada con el Pulitzer de 2005, descansa el guion del thriller Oppenheimer, el primer largometraje que aborda la totalidad de la vida de una de las figuras públicas más fascinantes del siglo XX, un científico superdotado, carismático y contradictorio, al que se suele colocar junto a Albert Einstein, Niels Bohr y Richard Feynman entre los físicos teóricos más famosos de ese siglo.

La pregunta de Fermi: ¿son marcianos los húngaros?

Uno de los primeros implicados en el proyecto Manhattan fue el italiano y premio Nobel de Física de 1938 Enrico Fermi, a quien le encantaba plantear preguntas con enunciado interminable:

El universo contiene miles de millones de estrellas. Muchas de esas estrellas tienen planetas, donde hay agua líquida y atmósfera. Allí se sintetizan compuestos orgánicos que se reúnen para formar sistemas autorreproductores. El ser vivo más simple evoluciona por selección natural, se hace complejo y llega a producir criaturas pensantes. Luego vienen la civilización, la ciencia y la tecnología. Esos individuos viajan hacia otros planetas y otras estrellas, y terminan por colonizar toda la galaxia. Gente tan maravillosamente evolucionada evidentemente debe sentirse atraída por un lugar tan bello como la Tierra. Entonces, si realmente ocurrió de tal modo, esa gente debió desembarcar en la Tierra. ¿Dónde se encuentran?

La respuesta de Szilárd

La respuesta de su amigo y colega húngaro Leó Szilárd, se hizo famosa: «Esos tipos están entre nosotros; dicen llamarse húngaros». Además de explicar el misterio lingüístico del húngaro, uno de los idiomas menos extendidos en el mundo, la hipótesis extraterrestre subraya la asombrosa originalidad de un fenómeno único en la historia de las ciencias: entre 1905 y la Segunda Guerra Mundial, Hungría produjo una cantidad de científicos nunca igualada por país alguno.

De izquierda a derecha. Leó Szilard, Robert Oppenheimer, Richard Feynman y Enrico Fermi. Fuente: Leo Szilard Home Page. 

La mayoría de los cerebros fugados eran judíos que fueron salvados por la embajada sueca en Budapest y enriquecieron científicamente (también el cine, el teatro, la danza, la música y otras muchas actividades) a Estados Unidos y Gran Bretaña, cuya ciencia experimentó un auge extraordinario que los situó a la cabeza de la investigación mundial durante todo el siglo XX.

El también húngaro y judío Arthur Koestler, autor de libros a través de los cuales la historia de las ciencias es revisada por una mirada de una extraordinaria agudeza, sintetizó en una frase la migración judía en el ocaso de la Era de la Razón: «Jamás se había visto tal éxodo de sabios y de artistas desde la caída de Bizancio».

La atormentada historia de estos titanes de la ciencia radica sin duda en la atmósfera de alta inseguridad que reinaba en Budapest durante y después de la Primera Guerra Mundial, cuando los vencedores obligaron disolver la monarquía de los Habsburgo, arrancando a la Nueva Hungría un 72% del territorio del antiguo reino. Como consecuencia de la invasión rusa de 1919 y durante la efímera República Soviética Húngara, la burguesía padeció una temible represión, entre cuyos aspectos dramáticos el numerus clausus impuesto a los judíos en las universidades, no fue uno de los menores.

John von Neumann, otro judío húngaro emigrado a Estados Unidos huyendo de los nazis, considerado como uno de los mejores matemáticos del siglo XX, decía que «En Hungría, en esa época, había que producir algo excepcional o desaparecer». La ciencia como estrategia de supervivencia y como único objetivo para sobrevivir: eso es lo que experimentaron unos jóvenes brillantes que tuvieron que conquistar la excelencia para poder prosperar.

Von Neumann, Teller, Szilárd y Wigner coincidieron trabajando en el proyecto Manhattan. Durante una conferencia en cuyo transcurso el jefe militar del proyecto, el general Groves (según el cual Szilárd era «el tipo de tocapelotas que sería puesto de patitas en la calle por cualquier empresario»), se había ausentado un instante, Szilárd propuso «continuar en húngaro». Una razón más que suficiente dado que allí, en los Álamos, a ese cuarteto se unían los premios Nobel de Física Isidor Isaac Rabi y Dennis Gabor, ambos del mismo origen.

El antisemitismo en España

Ante la evidencia de que la ciencia, la medicina, la tecnología, el arte, la literatura, la música o el cine y la televisión, serían infinitamente más pobres sin las aportaciones de miles de talentos judíos, asombra e inquieta la persistencia en España de arcaicos prejuicios antisemitas profundamente enraizados en el antijudaísmo cristiano.

Una reciente encuesta ha descubierto que algunos tópicos antisemitas siguen profundamente arraigados en una decena de países europeos. En consonancia con encuestas anteriores, España, donde una de cada cuatro personas cree en los estereotipos clásicos y la mitad de nuestros escolares no quisieran tener como compañero de clase a un niño judío, sigue siendo el país con el nivel más alto de actitudes antisemitas.

Enfrentados a esos datos, uno se pregunta qué es lo que desagrada tanto a muchos españoles. ¿No les gustan las películas de Woody Allen, de Spielberg o de Billy Wilder? ¿Disienten de la teoría de la relatividad? ¿Les trastornan inventos como el láser, el microondas o el radar? ¿Abominan de la música de Leonard Cohen? ¿Rechazarían pasar una velada en compañía de Natalie Portman, de Scarlett Johannsen, de Rachel Weisz, de Adrien Brody o de Joaquin Phoenix?

De todo lo cual no debe deducirse que los judíos constituyan un colectivo angelical. Lo dijo uno de ellos, Billy Wilder, y su aforismo vale tanto para personas como para colectivos: «nadie es perfecto». ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

La cara oculta de la Luna

 

Superluna sobre la plaza de Cervantes en Alcalá de Henares

Después de la publicación de mi reciente artículo sobre la pasada superluna, amigos, familiares y lectores me han tomado por un oráculo astronómico y me lanzan preguntas de lo más interesante. Selecciono algunas:

¿Por qué vemos siempre la misma cara de la Luna?

¿Por qué la cara oculta de la Luna tiene menos cráteres que la cara que siempre vemos?

¿Por qué la Luna (y la Tierra y todos los planetas) son esferas casi perfectas?

¿Por qué los cráteres de la superficie lunar son redondos?

Haré los deberes. Me estudiaré las respuestas y en sucesivos artículos intentaré responderlas con la mayor brevedad de la que sea capaz. Empezaré por las dos primeras.

¿Por qué vemos siempre la misma cara de la Luna?

Considérese el ejemplo de un tiovivo especial en el que se dieran tres situaciones:

a) Va usted subido en un elemento de la plataforma giratoria del tiovivo mirando siempre hacia el eje de giro del carrusel.

b) El elemento del tiovivo en el que va subido es una taza que gira sobre sí misma dando vueltas y más vueltas.

c) En el centro del carrusel, es decir, junto al eje, pero sin estar subido a la plataforma giratoria, hay un observador que, levantado sobre una pequeña plataforma concéntrica a la mayor, pero totalmente independiente de ella, gira sobre sí mismo.

Cuando el tiovivo esté funcionando, usted estará realizando dos movimientos u órbitas: un movimiento de traslación alrededor del eje de la plataforma principal y, como va dentro de una taza giratoria, un segundo movimiento de rotación cuyo eje es usted mismo.

Ajeno al movimiento de la plataforma, el observador solo rotará sobre sí mismo y podrá verlo a usted… mientras pueda, claro, porque llegará un momento en que usted, en su movimiento de traslación, irá escapando poco a poco de su ángulo de visión hasta situarse a su espalda, momento en el que lo habrá perdido completamente de vista. Esa ocultación progresiva de nuestro satélite se refleja en los cambios aparentes de su porción visible iluminada por la Tierra y el Sol, unos cambios que constituyen las fases lunares de las que me ocuparé en otra ocasión.

Volvamos a nuestro tiovivo. Sustituya la Luna por usted y al observador central por la Tierra (haga abstracción de que la Tierra gira también a través del Sol, porque para lo que aquí nos importa es irrelevante) y ya puede hacerse una idea cabal de los movimientos relativos de uno con respecto al otro. Veamos ahora la velocidad y la sincronía o asincronía de los tres movimientos implicados.

Aunque la Tierra realiza su movimiento de traslación alrededor del Sol a una velocidad escalofriante (107.000 km/h), rota sobre sí misma a una velocidad más de sesenta veces inferior (1.700 km/h), lo que hace que cualquier punto de la superficie terrestre haga un giro completo cada 24 horas. El movimiento de la Tierra es independiente de los movimientos de la Luna, es decir unos y otros son asincrónicos.

Para comprobarlo, mire la imagen superior izquierda de este video que presenta en tiempo real los movimientos de la Luna a lo largo de 2023.

En cambio, ambos movimientos lunares son sincrónicos, porque la velocidad de traslación es la misma que la de rotación: la Luna da una vuelta completa alrededor de su eje en aproximadamente 27,32 días (mes sidéreo), el mismo tiempo que emplea en completar una órbita alrededor de la Tierra. Gracias a eso vemos siempre la misma cara de la Luna y, de paso, le dimos la oportunidad a Pink Floyd para crear uno de sus mejores discos The dark side of the Moon. Por si no he explicado bien los movimientos relativos de la Tierra y su satélite, vean este vídeo breve y didáctico.

¿Por qué la cara oculta de la Luna tiene menos cráteres que la visible?

El próximo mes de octubre se cumplirán 64 años desde que la sonda espacial soviética Luna 3 enviara a la Tierra las primeras imágenes de la cara oculta. Cuando llegaron las primeras imágenes, los técnicos descubrieron que en ese lado inexplorado había valles, montañas y cráteres, pero ninguno de los muchos mares inertes característicos de la cara lunar visible. 

En este video puede ver el lado oculto de la Luna desde su Polo Sur filmado por la cámara de una de las naves gemelas GRAIL, lanzadas por la NASA en 2012.

El enigma de la ausencia de mares lunares tardó más de medio siglo en resolverse. En 2014 unos astrónomos lo desvelaron en un artículo que dejo en este enlace. En resumen, lo que allí se concluía era que la ausencia de mares en el lado oculto se debía a una diferencia en el espesor de la corteza lunar originada desde el mismo momento de la formación lunar.

La historia comienza hace 4.500 millones de años, cuando Theia, un objeto sideral del tamaño de Marte, chocó violentamente contra la Tierra. En aquel colosal Armagedón, capas externas de la Tierra y de Theia salieron disparadas hacia el espacio; con el tiempo algunas de ellas se ensamblaron y formaron la Luna. Ni que decir tiene que después del enorme impacto Tierra y Luna estaban muy calientes. La Tierra y Theia no sólo se derritieron; partes de ellas se convirtieron en vapor, creando un disco de roca, magma y vapor alrededor de nuestro mundo.

La Luna, de tamaño mucho más pequeño, se enfrió más rápidamente. La Tierra todavía caliente a más de 2.500 grados centígrados, emitía calor hacia el lado próximo de la Luna. El lado contrario, más alejado de aquella Tierra en ebullición, se enfrió lentamente, mientras que el que miraba hacia nuestro planeta se mantenía fundido, creando una diferencia de temperatura entre las dos caras, un fenómeno térmico que cualquiera puede comprobar arrimando el trasero a las resistencias de una estufa.

Mapa en relieve de la Luna creado a partir de datos de la sonda japonesa Kaguya

Esa diferencia fue decisiva para la formación de la capa más externa de la Luna, la corteza, que contiene altas concentraciones de aluminio y calcio. Como la cara ahora visible estaba todavía demasiado caliente, ambos elementos se condensaron preferentemente en la atmósfera de la relativamente fresca parte que ahora permanece oculta.

Cientos de millones de años más tarde, aluminio y calcio se combinaron con los silicatos en el manto lunar para formar un tipo de feldespatos que, a modo de armadura o cáscara, formaron la corteza lunar. Por eso, corteza de la cara oculta, que como consecuencia de la mayor concentración de aluminio y calcio posee más feldespatos, es más gruesa.

Actualmente la Luna, ya completamente fría, no está fundida bajo superficie, pero cuando comenzó a formarse y sufría el impacto de grandes meteoritos, debajo de su corteza yacía un océano de magma hipercalentado a presión comparable al que existe en el manto terrestre y que aflora en superficie por las placas tectónicas y con la erupción de los volcanes.

Los impactos de los meteoritos sobre la antigua Luna todavía recalentada liberaron grandes mantos de lava basáltica que formaron los característicos mares lunares de la cara visible. Los meteoritos también golpearon la cara oculta, pero como la corteza era allí demasiado gruesa, resistió los impactos sin que brotaran grandes coladas de basalto magmático: por eso esa cara lunar está repleta de valles, cráteres y montañas, pero casi falta de mares.

Más respuestas en la próxima entrega. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

Cuáles son los mejores (y los peores) repelentes antimosquitos

 

Impulsados por su increíble capacidad de desplazamiento, los mosquitos han hecho su habitual aparición veraniega sin necesidad de “operaciones retorno”. Más allá de las molestias que producen, también pueden representar un riesgo grave y, a veces, mortal para la salud en determinadas zonas del planeta en las que su picadura puede transmitir patógenos dañinos que causan enfermedades peligrosas como la malaria, el dengue, el Zika y el virus del Nilo Occidental.

Los mosquitos causan cada año enfermedades a aproximadamente cien millones de personas y sus picaduras han condicionado la historia de la humanidad.

Algunas de las enfermedades vectorizadas por los mosquitos han tenido una importancia notable que se remonta a la Roma antigua y alcanzaron un protagonismo histórico en la defensa de plazas militares asediadas o en desastres colonizadores que terminaron por acabar con la independencia de algún país pese a algunos remedios como la quinina, el gintonic o las cloroquinas que han intentado remediar sus fatales consecuencias.

Evitar las picaduras de mosquitos

Hay aproximadamente 3.500 especies de mosquitos en todo el mundo. La inmensa mayoría son generalistas que pican a cualquier vertebrado que encuentran a su paso. Mientras que los machos se alimentan de plantas, las hembras pican para obtener de la sangre de los vertebrados los nutrientes que necesitan para vivir. Una buena porción de esos nutrientes la dedican a elaborar sus huevos. Una sola ingesta de sangre humana sirve para elaborar un centenar de huevos, en cuyo interior madurarán las larvas; transcurrido un tiempo, y tras pasar por un estado de pupa, las larvas eclosionarán y nadarán mediante movimientos oscilatorios en aguas estancadas, de las cuales obtienen sus nutrientes por filtración.

Aunque existen varias maneras para que intentemos evitar las picaduras de los mosquitos, desde usar ropa larga y suelta de determinados colores, limitar el tiempo que pasamos al aire libre, colocar mosquiteras en las ventanas y evitar que el agua se estanque en terrazas y jardines, una de las mejores maneras de protegerse cuando uno se acerca a un lugar en el que acechan los hambrientos mosquitos zumbadores es usar repelentes.

Con toda seguridad el uso de repelentes antimosquitos se remonta en la historia al menos desde que los antiguos egipcios y los romanos dejaron registros gráficos o escritos de su uso. 

Hoy disponemos de más opciones de las que disponían nuestros antepasados cuando se trata de elegir qué tipo de repelente usar: aerosoles, lociones, barras de unte, velas y vaporizadores, por citar algunos. Esos repelentes interfieren con los sentidos del olfato y del gusto (o de ambos) de los insectos, los que el repelente bloquea o estimula. Los científicos entienden cómo funcionan a nivel molecular ciertos repelentes como el DEET, pero aún desconocemos cómo repelen exactamente la mayoría de ellos.

Larvas de Culex quinquefasciatus. Las larvas de mosquitos se alimentan filtrando los alimentos del agua. Deshacerse del agua estancada puede reducir los hábitats de los mosquitos. Foto de Immo Hansen.

Pruebas de repelentes

Si hay alguien en el mundo conocedor del comportamiento de los mosquitos, ese es Immo A. Hansen, profesor de Biología que trabaja en el Molecular Vector Physiology Laboratory de la Universidad de Nuevo México. Los miembros de su equipo han realizado varios experimentos científicos en laboratorio y campo para averiguar cómo funcionan esos repelentes y cuantificar su eficacia.

El brazo de un investigador cubierto con una manga protectora provista de una ventana que deja  parte de la piel expuesta mientras los mosquitos vuelan alrededor. Foto de Keyla R. Salas.

Algunas pruebas (varias de las cuales se muestran en este video) fueron tan simples como poner el brazo de un voluntario en una jaula con veinticinco mosquitos y esperar la primera picadura. En otras pruebas, como las realizadas con velas o dispositivos aromáticos de citronela, usaron un túnel de viento de baja velocidad y colocaron la vela o el dispositivo entre la persona testigo y una jaula de mosquitos. Según la eficacia del repelente, los mosquitos volaban hacia el testigo o se alejaban. Otro experimento fue un ensayo de elección usando un tubo bifurcado en el que los mosquitos podían elegir volar hacia la mano del testigo o, si eran repelidos, volar hacia el ramal vacío.

Dispositivo para la prueba del tubo bifurcado. Elaboración propia

Repelentes que no funcionan

Las pulseras no funcionan. Se comercializan cientos de diferentes variedades de pulseras y relojes “repelentes de mosquitos”, cuyos materiales pueden variar desde el plástico al cuero. Muchos son simples supercherías, pero incluso aunque algunos estén cargados de repelentes, no pueden proteger todo el cuerpo de las picaduras.

Los dispositivos ultrasónicos no funcionan. Se comercializan como dispositivos eléctricos o accesorios similares a relojes que pretenden emitir un sonido que imita a los ultrasonidos de los murciélagos pretendiendo asustar. Sin embargo, los estudios científicos han demostrado que los dispositivos repelentes ultrasónicos no logran repeler a los mosquitos. De hecho, cuando Hansen y su equipo probaron uno de estos dispositivos, comprobaron un ligero aumento en la atracción de mosquitos hacia el testigo.

Tres tipos de repelentes ineficaces, incluyendo unas cápsulas con suplementos dietéticos

 a base de romero silvestre (Ledum palustre), Salvia, levadura de cerveza y Vitamina B1.

Suplementos dietéticos. Descártelos. Un antiguo mito médico sugiere que tomar vitamina B1, también conocida como tiamina, puede hacer que el cuerpo rechace a los mosquitos. Un "repelente sistémico" que haga que todo el cuerpo no sea atractivo para los insectos suena muy bien. Incluso sabiendo que los repelentes como el DEET son seguros y efectivos, los repelentes orales tendrían la ventaja de que no habría que preocuparse por cubrir cada centímetro de piel expuesta o llevar dispositivos cada vez que se salga al aire libre. Ninguna prueba científica ha demostrado que ni la tiamina ni cualquier otro suplemento dietético protegen de las picaduras.

Los repelentes lumínicos no funcionan. Estos dispositivos con bombillas de distintos colores no atraen a los insectos que, como los mosquitos, vuelan hacia la luz blanca. Funcionan bien con polillas,escarabajos y chinches, pero no con los mosquitos.

Repelentes que funcionan

A pesar de que ningún repelente es eficaz al cien por cien, aquí está la clasificación de los que funcionan colocados de más a menos por orden de eficacia

Insecticidas con DEET (N,N-dietil-meta-toluamida), comercializados en todo el mundo con varias marcas. Desarrollado en 1946 por el ejército estadounidense para proteger a los soldados en zonas infestadas por insectos, el DEET fue registrado comercialmente por primera vez en 1957 y desde entonces se ha revelado como el más eficaz de los insecticidas y acaricidas, porque es eficaz contra moscas, tábanos, ácaros y garrapatas.

A pesar de un nombre que induce a la confusión, el DEET no es lo mismo que el DDT, prohibido en todo el mundo en la década de los 70. El DEET no mata los mosquitos, sino que los repele, porque interfiere con las neuronas y los receptores de las antenas de los mosquitos, que son los órganos encargados de detectar sustancias químicas como el ácido láctico y el dióxido de carbono cuyos olores, transformados en señales por el cerebro, atraen a las hembras picadoras. Los productos que contienen DEET pueden usarse en niños.

Insecticidas con icaridina. La icaridina, también conocida como picaridina es un repelente que muestra una gran eficacia contra diferentes insectos y es casi incoloro e inodoro. La icaridina puede ser tan eficaz como el DEET sin la irritación asociada con este último. A diferencia de lo que ocurre con el DEET, la icaridina no disuelve plásticos y puede proteger hasta seis horas a concentraciones de tan solo el 20%, que es la concentración del producto de la imagen.

El aceite esencial del eucalipto limón u OLE, es una excelente alternativa de origen vegetal al DEET y la picaridina. Los eucaliptos son originarios de Australia. Existen numerosas especies, alrededor de 600 y la gran mayoría producen valiosas esencias. En Australia se han usado tradicionalmente las hojas de eucalipto para repeler insectos, para bajar la fiebre o para tratar heridas.

El aceite esencial de eucalipto limón (llamado así por su aroma refrescante a limpio muy parecido a la citronella, con la que comparte algunas moléculas como el citronelal y el citronelol) se distingue de otros aceites esenciales extraídos de eucaliptos por su peculiar bioquímica. La mayoría de los aceites esenciales disponibles suelen ser más específicos del sistema respiratorio. El aceite esencial de eucalipto limón en cambio es un gran antiinflamatorio con aplicaciones muy polivalentes.

Otros aceites esenciales: algunos funcionan, otros no tanto. El equipo de Hansen aplicó 20 aceites esenciales diferentes en una mezcla al 10% en la piel de los voluntarios. Esto es lo que encontraron (aplicando siempre la concentración indicada):

El aceite de clavo, cuyo ingrediente activo es el eugenol, puede proteger de las picaduras de mosquitos durante más de 90 minutos.

El aceite de canela, con los principios activos cinamaldehído y eugenol, puede proteger de los mosquitos durante más de 60 minutos.

El geraniol de geranios y pelargonios actúa durante unos 60 minutos.

El aceite de citronela funciona, pero no tan bien, porque solo protege de las picaduras durante unos 30 minutos.

Si este verano desea preparar su propio repelente de mosquitos a base de plantas, recuerde que los aceites esenciales son mezclas complejas de productos químicos elaborados por las plantas que pueden causar irritaciones en la piel si se aplican en altas concentraciones.

Del estudio se desprende que es recomendable usar repelentes con el ingrediente activo DEET si uno vive o viaja a regiones tropicales con un alto riesgo de transmisión de enfermedades transmitidas por vectores. Los repelentes a base de plantas funcionarán bien para prevenir las molestas picaduras de mosquitos en áreas de bajo riesgo siempre y cuando se apliquen teniendo en cuenta el escaso tiempo de permanencia eficaz sobre la piel. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

¿Por qué la Luna se ve a veces tan grande?

 

Superluna en un atardecer de Cádiz. Foto de Luis Monje.

La aparición de una enorme Luna captó ayer la atención de quienes, acomodados en la playa, esperábamos asistir a la espectacular puesta del Sol que nos suelen regalar los hermosos atardeceres del litoral español.

Cada que vez que aparece una “superluna llena” cerca del horizonte, el único satélite natural de la Tierra despliega ante nuestros asombrados ojos un espectáculo fascinante y visualmente perfecto que obedece a dos circunstancias. Una de ellas, como la de ayer (escribo en la mañana del 2 de agosto), es que, al recorrer cada 27,32 días su habitual órbita elíptica alrededor de la Tierra, la Luna se encuentra en (o muy cerca de) su perigeo, su posición más cercana posible a la Tierra.

Si, además, el perigeo tiene lugar coincidiendo con los días en los que nuestro satélite se encuentra en fase lunar llena (plenilunio), nuestro cerebro, nada habituado a esa situación, responde con un truco cerebral, una ilusión óptica, la llamada ilusión lunar, que dibuja en nuestra mente, y solo en nuestra mente, una Luna notablemente más brillante y grande de lo habitual: su diámetro aparente es un 14% más grande y su brillo un 30% mayor que cuando se encuentra en la posición más alejada de nuestro planeta (apogeo).

¿Cómo probar que la superluna es solo una ilusión?

Antes de resumir las hipótesis explicativas que se han formulado al respecto, conviene insistir en que la ilusión lunar ocurre solamente en nuestras cabezas cuando la Luna en perigeo está muy cerca del horizonte y se contempla en tiempo real con todo su entorno alrededor. Cuando se aleja del horizonte y se pierden las relaciones de tamaño con el entorno a medida que se eleva hacia su cenit, la ilusión mengua hasta desaparecer.

Cualquiera puede comprobarlo fácilmente realizando una de estas tres sencillas operaciones:

a) Tome una foto de la superluna cerca del horizonte. Pasadas unas horas, cuando doña Catalina esté en (o cerca de) su cenit, dispare usando la misma configuración de la cámara. Cuando compare las dos imágenes, no verá ninguna diferencia de tamaño.

b) Enrolle un trozo de papel y péguelo con cinta adhesiva hasta que la enorme Luna se ajuste al tamaño de la luz del canuto. Espere a que la Luna se eleve en el cielo y mírela a través del canuto: comprobará que el disco lunar llena el mismo espacio.

c) La forma más divertida de comprobar la ilusión lunar es mirar hacia atrás entre las piernas abiertas en compás. El cerebro no percibirá como algo familiar el entorno que rodea la Luna y la ilusión desaparecerá como por arte de magia.

Unas hipótesis poco convincentes

A pesar de que la llamada ilusión lunar ha desconcertado a la humanidad desde la Antigüedad clásica y quizás porque nadie le encuentra mayor utilidad, todavía no hay una respuesta contundente al fenómeno. Veamos las hipótesis más conocidas (y fallidas).

La ilusión lunar fue mencionada por primera vez en el siglo IV a.C. en la Meteorología de Aristóteles, que atribuyó el fenómeno a la reflexión de la luz. Al observar que los objetos celestes se ven más grandes en el horizonte, pensó que la atmósfera terrestre actúa como una lente de agua que amplía la imagen de la Luna, el Sol y las estrellas cuando se encuentran a baja altura. El astrónomo greco-egipcio Ptolomeo y el griego Cleómedes sugirieron hipótesis similares en el siglo II d. C.

En el siglo XI, un erudito árabe, Alhacén, sugirió que no percibimos el cielo como un hemisferio, sino como una cúpula aplanada. Según su idea, la distancia al punto más alto del cielo parece mucho más corta que la distancia al horizonte. Por eso, siempre según Alhacén, el disco lunar parece más cercano en el cenit y se percibe como un objeto más pequeño, mientras que la Luna baja parece estar más lejos, por lo que presumimos que es más grande.

En la década de 1890, el psicólogo alemán Hermann Ebbinghaus pensó (y acertó) que percibimos el tamaño de los objetos en relación con el contexto. En la versión más conocida de su hipótesis, si se colocan dos círculos del mismo diámetro cerca uno del otro, pero rodeados uno por círculos de un tamaño mayor y otro por círculos de tamaño menor, el primer círculo central parecerá más pequeño que el otro a pesar de que su tamaño sea igual al de su contraparte. Por eso, la Luna puede parecer más grande cuando la rodean, árboles, casas o montañas que cuando la vemos flotando en los inmensos espacios celestiales.

Las hipótesis de Alhacén (A), Ponzo (B) y Ebbinghaus (C)

Como demostró el psicólogo italiano Mario Ponzo en 1911, si colocamos dos objetos idénticos sobre un par de líneas horizontales convergentes, la superior se verá más grande que la inferior. El fenómeno también se llama "ilusión de las líneas de ferrocarril". Las casas, los árboles y otros objetos pueden servir como "líneas de ferrocarril", creando una perspectiva lineal que provoca que cuando la Luna está lejos la veamos más grande.

Una de las teorías más recientes, la llamada micropsia de convergencia, obedece a una anomalía cerebral también conocida como el “síndrome de Alicia en el País de las Maravillas”, un desorden neurológico que afecta de forma negativa la percepción visual de quien la padece. Como resultado, los pacientes perciben los objetos más pequeños de lo que son en realidad.

Aplicada al caso que nos ocupa, sugiere que nuestro cerebro juzga la distancia de los objetos y su tamaño aparente por el enfoque de nuestros ojos. Cuando miramos la Luna baja en el horizonte, enfocamos a distancia percibiéndola como un gran objeto lejano. En lo alto del cielo, sin embargo, no hay nada para enfocar, por lo que nuestros ojos se ajustan a un enfoque predeterminado de unos pocos metros y nuestro cerebro interpreta erróneamente que la Luna está cerca y es pequeña.

La superluna de ayer se eleva sobre el perfil de la playa Les Bovetes, en Dénia, Alicante. Foto de Marilina Ruiz de Elvira.

Por muy interesantes que suenen todas estas hipótesis, hay argumentos en contra de todas ellas. Las antiguas hipótesis sobre el "aumento de la atmósfera" fallan de inmediato en cuanto se compara el tamaño de la Luna baja y en el cenit, y se comprueba que son idénticos.

Las hipótesis de Ponzo y Alhacén sugieren que la Luna debería verse más lejos en el horizonte, pero la mayoría de la gente dice que, por el contrario, el disco lunar les parece mucho más cercano en ese punto. La teoría de Ebbinghaus no explica por qué los astronautas y los pilotos de aerolíneas pueden ver la ilusión lunar, a pesar de que no existan objetos más pequeños con los que pueda compararse.

Tampoco la nueva hipótesis de la micropsia satisface a todos los científicos. Argumentan que la Ilusión lunar también se produce en personas con implante de lentes intraoculares carentes de acomodación natural, un factor que es fundamental para considerar aplicable la micropsia de convergencia.

Pero bueno. Considere que la ciencia es la progresiva aproximación del hombre al mundo real, y que, como decía George Bernard Shaw, la ciencia nunca resuelve un problema sin crear otros diez más.

Olvídese de las hipótesis y disfrute de la plácida contemplación de la Luna. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca