Curiosity habría encontrado tiopirano en el suelo de Marte

El Mars Science Laboratory – Curiosity habría encontrado una molécula que indicaría la presencia de algún tipo de vida en Marte en un pasado reciente y no se descarta que pueda existir en la actualidad. El anuncio lo ha realizado el administrador general de la NASA Charles Bolden en una comparecencia no anunciada previamente ante periodistas en Washington D.C.

Desde que el pasado mes de noviembre John Grotzinger se fuera de la lengua en una entrevista a la NPR los rumores han estado ahí. Si bien los desmentidos oficiosos de la NASA, de JPL y de portavoces de la misión indicaban que realmente no había noticia, en ámbitos científicos familiarizados con la exploración de Marte la especulación continuaba. En los últimos días los rumores, que nadie se atrevía a decir en público, apuntaban al descubrimiento de una molécula de seis carbonos con fraccionamiento isotópico, es decir, con un porcentaje muy alto (mayor que la proporción normal) de carbono 12, lo que sería indiciario de un origen biológico de la molécula (aquí se han hecho eco de esos rumores).

Según el breve comunicado de Bolden se habría identificado tiopirano, un compuesto heterocíclico no aromático de cinco átomos de carbono y uno de azufre. La proporción isotópica C12:C13 sería de 13450:1, lo que indicaría un muy probable origen biológico. No sabemos más detalles. Bolden no ha admitido preguntas y ha remitido a una conferencia de prensa el próximo día 3 de enero.

De confirmarse la noticia sería realmente histórica e implicaría rediseñar completamente la próxima misión a Marte. En cualquier caso, no echemos las campanas al vuelo hasta conocer más datos.

Emociones positivas y tono vagal

En los últimos años la investigación científica seria ha demostrado que aquellos que experimentan frecuentemente emociones positivas viven más y con más salud: tienen menos ataques cardíacos o menos resfriados, por ejemplo. Pero la razón de que esto ocurra aún no se conoce del todo.

Un equipo de investigadores encabezado por Bethany Kok, actualmente en el Instituto Max Planck de Ciencias Cognitivas Humanas (Alemania), ha realizado un estudio [1], cuyos resultados aparecerán en Psychological Science, en el que ha encontrado cómo las emociones positivas alteran la biología del individuo y a la inversa, creando un círculo virtuoso.

Los investigadores se centraron en el nervio vago. Este nervio (que vemos en la imagen tomada de la Anatomía de Grey) comienza en el encéfalo y llega con numerosas ramificaciones a distintos órganos torácicos y abdominales, incluyendo el estómago y el corazón. Tiene como misión enviar señales que ralentizan la actividad de estos órganos en momentos de calma y seguridad.

Para saber lo bien que el nervio vago está funcionando basta con medir el ritmo cardíaco al respirar. Un funcionamiento sano del nervio se refleja en un sutil incremento del ritmo cardíaco al inspirar, y una sutil disminución al espirar. La diferencia de ritmo da lugar a un índice de tono vagal, y el valor de este índice se sabe que está relacionado con la salud. Los valores bajos, por ejemplo, se han relacionado con la inflamación y los ataques cardíacos.

Sin embargo, en lo que se han centrado Kok et al. es en datos recientes que indican que las personas con alto tono vagal son mejores a la hora de impedir que las malas sensaciones tomen el control. Estas personas también muestran emociones más positivas en general. En un estudio preliminar realizado por los mismos autores en 2010 [2] se demostró que el tono vagal de los que experimentan emociones positivas durante un periodo de tiempo aumenta. ¿Sería posible entonces que el tono vagal y las emociones positivas sean parte de un circulo virtuoso? Para averiguarlo reclutaron a 65 personas de entre el personal de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill.

Los investigadores midieron los tonos vagales de los voluntarios al comienzo del experimento y a su conclusión nueve semanas mas tarde. Durante ese tiempo los voluntarios tenían que acceder todas las noches a una página web especialmente diseñada y evaluar las experiencias emocionales más fuertes del día, entre ellas nueve positivas (alegría, amor, etc.) y once negativas (aburrimiento, ira, repugnancia, etc.). Además, a la mitad de los participantes, escogidos al azar, se les incitó a asistir a una serie de talleres en los que aprendieron una técnica de meditación cuyo fin es provocar en el sujeto una sensación de bienestar consigo mismo y con los demás. A este grupo se le alentaba a que meditase diariamente y a informar del tiempo diario empleado en ello.

Los resultados indicarían que el tono vagal se incrementa significativamente en las personas que meditaron, y prácticamente nada en los que no lo hicieron. Entre los que meditaron aquellos que comenzaron el experimento con el tono vagal más alto informaron de los mayores incrementos en sus emociones positivas. Los que meditaron que comenzaron con los niveles más bajos de tono vagal no experimentaron prácticamente ningún incremento.

Tomados en conjunto, estos datos apuntan a que un tono vagal alto haría más fácil generar emociones positivas y que esto, a cambio, subiría todavía más el tono vagal. Es literalmente un círculo virtuoso. Lo que es una buena noticia para los que son emocionalmente positivos, pero malo para los emocionalmente negativos, ya que implica que aquellos que más necesitan un empujón psicosomático serían incapaces de generar uno, de esta manera al menos. Quizás otras técnicas psicológicas puedan generar uno.

Referencias:

[1] Kok, B.E., Coffey, K.A., Cohn, M.A., Catalino, L.I., Vacharkulksemsuk, T., Algoe, S., Brantley, M. & Fredrickson, B. L. (in press). How positive emotions build physical health: Perceived positive social connections account for the upward spiral between positive emotions and vagal tone. Psychological Science. PDF

[2] Kok, B., & Fredrickson, B. (2010). Upward spirals of the heart: Autonomic flexibility, as indexed by vagal tone, reciprocally and prospectively predicts positive emotions and social connectedness Biological Psychology, 85 (3), 432-436 DOI: 10.1016/j.biopsycho.2010.09.005

El sueño de Srini

Comenzaron a caer gotas de sangre y él, en el duermevela, temblaba de excitación sabiendo lo que ello significaba. A su derecha veía a la diosa, esa imagen tan familiar, sonriendo. La presencia de su esposo, mitad humano, mitad león, se sentía en el ambiente pero no le podía ver. De repente, la neblina se disipó y vio a la diosa en un mercado. Se acercaba a un puesto y compraba alguna cosa que no podía distinguir, pero vio con extrema claridad que pagaba con dos monedas idénticas en su mano extendida.

Se encontraba confuso. Era la primera vez que algo así ocurría en sus visiones. Habitualmente la diosa simplemente desenrollaba pergaminos en los que estaban escritas las fórmulas. Pero, aquello...No tenía tiempo de pensar, la diosa le invitaba con un gesto a que se fijase en las monedas que ya estaban en manos de la tendera. Eran idénticas a primera vista pero, si uno se fijaba con atención, en el canto que él podía ver diáfanamente se leían dos nombres distintos: el suyo propio y el de Jacobi.

El tiempo pareció acelerarse. Las monedas tomaron rumbos distintos: una fue entregada a un cliente como cambio, la otra se usó para pagar a un campesino dos días después a treinta kilómetros de distancia. Pero él podía verlas en su viaje. Cambiaron de manos, tiendas y ciudades repetidas veces. Durante meses, que a él le parecían segundos, las monedas siguieron rumbos caóticos, sin aparentemente nada en común salvo el mismo caos. Pero era sólo apariencia: la moneda con su nombre estaba intentando seguir a la de Jacobi. Tras dos años las dos monedas terminaron en la misma ciudad, en la misma tienda, en la misma caja registradora, a cuatro centímetros la una de la otra, a la misma distancia a la que estaban en la mano de la diosa cuando las vio por primera vez.

Se despertó confuso y empapado en sudor. ¿Qué querría decirle la diosa?¿Cómo interpretar aquello? Alargó la mano, cogió su cuaderno y comenzó a escribir. Días después enviaba una carta a Hardy:

[…] I discovered very interesting functions recently which I call ``Mock" theta-functions. Unlike the ``False" ϑ-functions (studied partially by Prof. Rogers in his interesting paper) they enter into mathematics as beautifully as the ordinary theta functions. [...]

La carta describía varías funciones nuevas que se comportaban de una forma diferente a las funciones theta, lo que hoy llamamos formas modulares, y que, sin embargo las imitaban. Conjeturaba que estas formas modulares simuladas se correspondían con las formas modulares ordinarias que había descubierto Jacobi y que ambas terminaban dando resultados similares para la raíz de 1. La carta contenía 17 ejemplos de ellas. Sin demostración.

Pero en este cuaderno que estaba perdido, el cuaderno que él escribía mientras agonizaba, hay más ejemplos. Sin una sola derivación, ni explicación. En su forma terminada. Como si hubiesen venido de ninguna parte.

Ya sabes que Zwegers fue el que dio la interpretación de lo que él quería decir. Pero nadie entiende de dónde las sacó. Y entonces es cuando he encontrado esta nota en la cubierta del cuaderno, escrita con letra minúscula en su dialecto de Tamil Nadu, donde narra su sueño.

Y ahora ya sabes tanto como yo. ¿Qué hacemos? ¿Lo publicamos? La gente de la India ya reza a Namagiri para que ilumine a sus hijos en matemáticas. Pero, ¿cómo interpretar que los dioses dictaban las matemáticas a Ramanujan? 

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la Edición 3,141592653 del Carnaval de Matemáticas que acoge el blog Que no te aburran las mates.

Para saber más:

Mock modular form

Ramanujan's last prophecy: quantum mudular forms

El clorometano en Marte y lo que podemos encontrar: lecciones que aprendimos en Atacama.

A finales del pasado mes de noviembre se produjo un gran revuelo en todos los medios a cuenta de unas declaraciones de uno de los responsables de la misión científica MSL-Curiosity. Se llegó a extremos tales, hablando de la posible detección de vida, que nos sentimos impulsados a escribir un breve para Naukas llamando a la prudencia. Posteriormente, en la rueda de prensa que dieron los miembros del equipo de científicos el 3 de diciembre, todo el mundo (algunos más que otros) se sintió defraudado. Pero, ¿qué hay en esos resultados que pueda excitar la imaginación de un científico aunque deje fríos a periodistas papanatas y público en general? Pasada la tormenta, vamos a intentar explicarlo y, de paso, qué podemos esperar encontrar.

Curiosity ha detectado una variedad de especies químicas en el suelo marciano, entre ellas hidrocarburos clorados, que podrían ser indicativas de la presencia de moléculas orgánicas (que significa basadas en carbono, no necesariamente biológicas) complejas. El quid de la cuestión es el origen del carbono, que se desconoce; una hipótesis no descartable de entrada es que cantidades a nivel de traza podrían haber viajado con el propio Curiosity.

La importancia del clorometano

Una pieza clave para entender el problema y contextualizar los resultados es el método de medida que usa Curiosity. El Sample Analysis at Mars (SAM) ha usado un pequeño horno para calentar las muestras de un lugar llamado Rocknest, volatilizando algunos de los compuestos presentes, se supone que los interesantes, y analizando los gases producidos. De esta forma se han detectado moléculas de agua, dióxido de carbono y dióxido de azufre. Sin embargo, esta metodología tiene sus problemas asociados dependiendo de la composición del suelo.

Los ensayos iniciales de Curiosity han confirmado algo que ya se conocía de misiones anteriores y que se sospechaba que podría ocurrir en el cráter Gale, que es la presencia de percloratos. En ensayos hechos en la Tierra con muestras del desierto de Atacama los percloratos son capaces de oxidar la materia orgánica presente durante el calentamiento, como ya explicamos aquí . La presencia de percloratos se infiere por la presencia de clorometano, que también se obtenía en las pruebas de Atacama. Pero el que haya clorometano implica que el cloro reacciona con hidrógeno y carbono: el que el cloro es marciano es seguro, pero, ¿de dónde proviene el compuesto orgánico de base?

Lo llamativo del clorometano es que es una forma reducida de carbono. El hecho de encontrar formas reducidas de carbono podría apuntar a que existen procesos que desembocan en carbono orgánico, lo que es interesante desde el punto de vista biológico. Si el origen del carbono de estos primeros resultados fuese terráqueo (algo que no sabemos), la buena noticia es que se ha consumido en el proceso de análisis. Esto implica que una nueva detección de clorometano sería una gran noticia y, además, SAM ha demostrado, confirmando los ensayos de Atacama, que puede detectarlo. Por esto es tan interesante el resultado....desde un punto de vista técnico.

Pero, ¿qué cabe esperar?

Por otra parte, la confirmación de la presencia de percloratos implica una fuente de cloro, que podría ser la presencia de salmueras o actividad volcánica en el pasado. Los percloratos propiamente dichos se formarían por la acción de la radiación ultravioleta a la que el suelo marciano está expuesto inmisericordemente; recordemos que es la capa de ozono terrestre, inexistente en Marte, la que nos protege del exceso de radiación.

Y esto nos lleva a la conservación de los materiales orgánicos en Marte. Esto es, hay quien aún espera encontrar con un rover semiautomático que opera en superficie compuestos orgánicos complejos cuando el suelo contiene un 0,6% en peso de percloratos, está inundado de radiación ultravioleta, expuesto a los rayos cósmicos y al viento solar (por la ausencia de campo magnético planetario), a campos eléctricos convectivos (formados en los remolinos de viento) y el aire tiene poco pero suficiente oxígeno como para oxidar lo que sea volátil.

Recordemos una vez más, aunque esto sea poco comercial, que el objetivo de Curiosity no es encontrar vida, ni siquiera compuestos orgánicos complejos, tan “sólo” evaluar las condiciones para albergar vida, pasadas y presentes. Si alguien espera alguna sorpresa, que podría haberla, que sepa que aguardará escondida bajo la superficie, en algún lugar preservado. Como ocurre en Atacama, precisamente. Y, ¿hasta qué profundidad puede excavar Curiosity?¿Y qué tipo de suelo puede excavar? Pues eso.

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la XX Edición del Carnaval de Química que acoge la La ciencia de Amara.

Prediciendo el tiempo y exactitud de tus decisiones antes que tú.

Una de las tareas en las que empleo más tiempo cuando escribo algo para Experientia docet es decidir de qué escribir. La idea, la investigación o el personaje histórico tienen ese factor X que hace que me decida a contarlo. No sé describir qué es pero lo tengo claro cuando lo veo. Leo noticias, ojeo publicaciones, sigo enlaces de tuits hasta que algo me impulsa a escribir. Es lo que me ha pasado con un artículo que publica un equipo de investigadores encabezado por Redmond O'Connell, del Trinity College de Dublín (Irlanda), en Nature Neuroscience. Conforme iba leyendo el paper iba notando crecer mi interés hasta que, en una frase concreta, la decisión estaba tomada.

La frase en cuestión era esta (traducción y énfasis míos): “[...] nuestros resultados también demuestran que el encéfalo humano emplea una representación supramodal abstracta de las pruebas sensoriales acumuladas que ejerce una influencia determinista en los informes perceptivos independientemente de los requisitos sensoriales o motores específicos”. El Dr. O'Connell nos cede amablemente el PDF del paper  por lo que la persona interesada puede leer el texto en su integridad. Pero, ¿qué significa esto?

Cuando interactuamos con nuestro entorno necesitamos estar seguros de lo que vemos, oímos o sentimos con el fin de decidir cómo actuar. ¿Qué señas me está haciendo el guardia? ¿Es eso el café que sale? De alguna manera el encéfalo nos permite tomar decisiones concretas acerca de la enorme cantidad de información que recibimos continuamente a través de los sentidos. Existe desde hace mucho tiempo una teoría que dice que el encéfalo permite que la información de los sentidos se acumule en el tiempo y que sólo se decide por algo en concreto una vez que ha acumulado suficiente información. O'Connell et al. parece que han encontrado pruebas experimentales de que esto sería efectivamente así.

Los investigadores diseñaron un ensayo en el que se les pedía a los voluntarios que detectasen un cambio, que era gradual, en una imagen o en un tono musical. Este cambio gradual se producía a lo largo de varios segundos, era indetectable al principio pero llegaba un momento en que era evidente. Esto permitió precisar el momento en el que los participantes decidían que había tenido lugar un cambio. Al mismo tiempo, los investigadores registraron la actividad encefálica por electroencefalografía.

Con este diseño experimental los autores fueron capaces de aislar una señal que se incrementaba en paralelo con los cambios visuales y auditivos. Sin embargo, encontraron que los sujetos solo decían que había un cambio una vez la señal alcanzaba determinado nivel. Como consecuencia los investigadores fueron capaces de predecir con precisión tanto el tiempo como la exactitud de las decisiones de los voluntarios simplemente monitorizando esta señal del electroencefalograma. En otras palabras, fue posible observar la formación gradual de una decisión en la actividad encefálica de un sujeto antes de que éste fuera consciente de haberla tomado.

Comprenderás ahora que tuviese que venir a contarlo (y el comienzo de este texto). El hallazgo, como es evidente, podría tener aplicaciones clínicas en el diagnóstico y tratamiento de personas con dificultades en la toma de decisiones perceptivas. Pero también está claro que contribuye a poner en perspectiva nuestra toma de decisiones y enfatiza el trabajo inconsciente que realiza nuestro encéfalo. Y es que la consciencia está sobrevalorada.

Nota: El que sólo vea rayas en la imagen, que deje que se acumulen estímulos, y después diga lo que ve. La imagen no fue usada en la investigación de O'Connell et al.

Referencia:

O'Connell, R., Dockree, P., & Kelly, S. (2012). A supramodal accumulation-to-bound signal that determines perceptual decisions in humans Nature Neuroscience, 15 (12), 1729-1735 DOI: 10.1038/nn.3248