Los zapateros y la tensión superficial

La carrera del lagarto basilisco sobre la superficie del agua es un espectáculo que merece la pena contemplarse… si uno viaja a América. Menos espectacular, pero igual de interesante resulta observar el movimiento de los zapateros sobre la superficie de un río. La habilidad de estos insectos se explica recurriendo a la tensión superficial, una propiedad de los líquidos que los induce a comportarse como si su superficie fuera una lámina elástica; significa esta afirmación que los líquidos, debido a las fuerzas de cohesión entre sus moléculas, se resisten a aumentar su superficie; dicho con otras palabras, los insectos caminan con sus largas patas sin hundirse debido a que su pequeño peso no supera la fuerza requerida para penetrar en la superficie del agua.

Además de permitir el modo de vida de los zapateros, la tensión superficial es responsable de la forma esférica de las gotas de lluvia (la esfera es el cuerpo sólido que, para un volumen determinado, tiene la menor superficie posible), de las burbujas de jabón y de la elevación del agua por los capilares. Y no sólo eso, la limpieza también depende de esta magnitud. El agua caliente limpia mejor que la fría, porque aquélla tiene menor tensión superficial que ésta, lo que le permite penetrar con más facilidad en los poros y fisuras de los objetos que se lavan; con otras palabras, es mejor agente de mojado, igual que los detergentes y jabones, que bajan aún más la tensión superficial. No para aquí las consecuencias de la manipulación de esta magnitud, las disoluciones de baja tensión superficial (casi dividen por dos la del agua) pueden actuar como desinfectantes porque, al aumentar la capacidad del agua para atravesar la pared bacteriana, penetran en su interior e impiden su crecimiento. Todavía me queda por recordar que la impermeabilidad de las lonas de los toldos se debe a la tensión superficial: el agua llena los poros del tejido formando una única superficie, pero si se toca la lona con la mano, se rompe la superficie, el agua atraviesa entonces el tejido comenzando el goteo.

Una vez apagado el ordenador, si el virtuoso lector quiere experimentar el fenómeno, llene de agua un vaso, tome una aguja, un alfiler o un clip y deposítelo con cuidado sobre la superficie del líquido, verá que no se hunde; incluso, si es mañoso, podrá aumentar el número de objetos flotantes. ¿Hasta cuántos? Pruébelo.

Memoria y chocolate

El escritor, aunque bisoño en sociología, cree que hay anécdotas que retratan el temperamento de los naciones. Hoy sabemos que el chocolate es un estimulante; no sucedía lo mismo en el siglo XVIII, franceses e ingleses lo consideraban un afrodisíaco. Ante ese hecho la reacción de ambos pueblos era muy distinta: mientras que los franceses bebían el chocolate sin prevención y les preocupaba el café (sus médicos aseguraban que los dejaba impotentes); los ingleses estaban muy tranquilos con respecto al café, pero les inquietaba el efecto que el chocolate pudiera ejercer sobre la castidad de sus mujeres.

Convencido ya de la importancia del alimento de dioses -así consideraban los aztecas al cacao-, voy a contar un curioso experimento con caracoles que aparece descrito en el Journal of Experimental Biology. Se cazan unos cuantos caracoles y se dividen en dos grupos: a los del primer grupo se les permite acceder a epicatequina, un componente del cacao, a los del segundo grupo, no; a ambos se les enseña a aguantar la respiración en agua sin oxígeno. El resultado del experimento me ha sorprendido: los catadores del chocolate recordaban el hábito más de un día, los otros apenas tres horas. No se ilusione el desmemoriado lector: tendría que tomar varias tabletas de chocolate para alcanzar las dosis empleadas pues el cacao que toma habitualmente ha perdido la mayor parte de su epicatequina en el procesamiento.

            Continúo con el chocolate, pero cambio los arrastrados moluscos por los erguidos humanos, concretamente, me fijo en quienes, ya superados los cincuenta años, deben esmerarse para aprender cosas nuevas y recordar nombres. Resumo ahora un estudio de Scott A. Small, publicado en Nature Neuroscience. Voluntarios con edades comprendidas entre cincuenta y sesenta y nueve años mostraron una mejoría equivalente a un rejuvenecimiento de treinta años, después de tomar una dieta rica en epicatequina (novecientos miligramos diarios) durante tres meses. Los participantes que tenían una memoria típica de una persona de sesenta años al inicio del ensayo, después de tres meses de consumo de una bebida rica en flavonoides (la epicatequina es un flavonoide antioxidante) mostraban una mejoría en su memoria que los equiparaba a las personas de treinta o cuarenta. El investigador había demostrado la eficacia del compuesto para revertir las pérdidas de memoria normales asociadas a la edad, ésas que, a partir de los cincuenta, obligan a poner mucho empeño en aprender y recordar nombres nuevos. 

Telescopios: del ojo desnudo al detector de ondas gravitatorias

Hace dos milenios y medio de años la observación del cielo con el ojo desnudo había proporcionado datos astronómicos suficientes como para establecer teorías sobre el universo basadas en la razón y no en el mito. En la época de Galileo Galilei (siglos XVI-XVII), con los nuevos datos aportados por los primeros telescopios astronómicos se perfeccionó el modelo del universo: la Tierra giraba en el espacio alrededor del Sol. Más adelante, en el siglo XX, los instrumentos proporcionaron información no sólo de la luz visible que emitían los astros, sino de toda la radiación electromagnética: se detectaron las ondas de radio y las microondas, los rayos ultravioleta, los infrarrojos, los rayos X y los gamma. Con los datos obtenidos, el cosmos, que para Newton o Laplace abarcaba únicamente la Vía Láctea, se amplió de una manera inimaginable: el radio del universo observable necesita hoy de un número de veintisiete cifras para escribirse.

En el siglo XXI, los astrónomos pretenden detectar señales astronómicas distintas a la radiación electromagnética. A principios del siglo pasado comenzaron a captarse las partículas subatómicas que provienen del espacio exterior denominadas rayos cósmicos, las partículas más energéticas de la naturaleza; los primeros detectores se colocaron en globos y satélites, hoy, en el observatorio Pierre Auger, construido en Argentina, se pretende observar radiación cósmica billones de veces más energética. Ha comenzado ya la astronomía de neutrinos: el telescopio Kamiokande ha detectado los neutrinos de la supernova 1987A y los neutrinos emitidos por el Sol; su sucesor, el Super-Kamiokande, utiliza un detector de cincuenta mil toneladas de agua, el IceCube, situado en el Polo Sur, un kilómetro cúbico. Y todavía falta captar las ondas gravitacionales predichas por Einstein… si existen; nadie las ha detectado, pero se sospecha que se producen en los choques de galaxias, en explosiones de supernovas o en la formación de agujeros negros, y también en los primeros instantes del universo: debe existir, por lo tanto, un fondo de ondas gravitacionales, análogo a la radiación de fondo de microondas. Telescopios ubicados en distintos lugares de la Tierra compiten por ser los primeros en detectar estas evasivas ondas: el LIGO en Estados Unidos, el VIRGO en Italia, el TAMA en Japón o el GEO en Alemania; no me olvido del LISA, el futuro detector espacial de ondas gravitacionales.

¿Qué sorprendentes conocimientos nos aguardan cuando funcionen a pleno rendimiento todos estos telescopios?

La sangre joven rejuvenece

Si bien es verdad que el altruismo humano alcanza cotas inimaginables no es menos cierto que horroriza los extremos a que puede llegar nuestra crueldad. Y eso le ocurrirá a cualquier persona sensible que conozca la vida de Vlad III, príncipe de Valaquia (región de Rumania). Entre 1456 y 1462, según crónicas de la época, este tenebroso personaje efectuó brutales masacres, arrasó ciudades y exterminó entre cuarenta y cien mil personas, hombres, mujeres y niños, y no matándolos de cualquier manera, su afición por el empalamiento provocó que sus contemporáneos lo apodaran el empalador. Aclaro al horrorizado lector que esta técnica de tortura consiste en introducir un palo de tres metros y medio por el recto y después levantarlo para que la víctima muera lentamente. En Vlad se inspiró Bram Stoker para crear el tétrico personaje del Conde Drácula, el vampiro que se alimentaba de sangre humana. La sangre joven rejuvenece. ¡No!, no se engañe el escéptico lector, esta frase no la he copiado de la novela de Bram Stoker, es la conclusión a la que han llegado los autores de una cuidadosa investigación -publicada en las revistas Science y Nature Medicine- y elegida entre las más importantes de 2014.

Algo en la sangre de los ratones jóvenes (de dos meses) es capaz de rejuvenecer el músculo y el cerebro de los ratones viejos (de veintidós meses); considere el extrañado lector que estos roedores no suelen vivir más de dos años. Y viceversa, la sangre procedente de los animales viejos perjudica a los jóvenes. ¿Quién, qué actúa? Las sospechas recayeron en una proteína de enrevesado nombre, el factor once de diferenciación del crecimiento celular (GDF-11); se trata de una molécula que mejora la irrigación sanguínea del cerebro y provoca la fabricación de nuevas neuronas en el hipocampo -mejorando el aprendizaje- y en el bulbo olfatorio -permitiendo recuperar parte del olfato perdido-. Algo parecido ocurre en el músculo y el corazón de los ratones que reciben el GDF-11, aumenta su fuerza y capacidad de hacer ejercicio.

Los esperanzadores resultados obtenidos en los roedores han estimulado a los investigadores, que han diseñado nuevas pruebas para averiguar si en el cerebro humano se produce un rejuvenecimiento semejante. Dieciocho pacientes de la devastadora enfermedad de Alzhéimer participan en un ensayo clínico: se trata de comprobar los efectos que el plasma de personas jóvenes tiene sobre su patología. Intrigado, espero el resultado.

Neutrinos estériles, candidatos a materia oscura

“Según la mecánica ondulatoria de Max Planck, las imágenes que alguna vez reflejaron los espejos todavía andan por algún lado del espacio, ¿estás seguro que eso es la teoría de la mecánica ondulatoria de Max Planck?, no, seguro no, a lo mejor es la De Broglie, bueno la verdad es que de los espejos, lo que se dice de los espejos lo más probable es que no haya hablado ninguno de los dos”. Como ya habrá adivinado el culto lector, este delicioso párrafo copiado de una novela de Camilo José Cela es un disparate. No lo es, en cambio, que sólo el veinte por ciento, aproximadamente, del total de la materia del universo se pueda observar directamente; y que el ochenta por ciento restante permanezca invisible; invisible porque no emite radiación electromagnética capaz de ser detectada, recibe por ello el nombre de materia oscura y sabemos que existe por los efectos gravitacionales que causa en las estrellas, las galaxias y los cúmulos de galaxias, o por las distorsiones que presenta el fondo cósmico de microondas.

Durante un tiempo los neutrinos se consideraron candidatos a constituir la materia oscura; se desecharon porque, debido a su pequeña masa (menos de la millonésima de un electrón), resultan incapaces de formar las estructuras materiales que mantienen juntas las galaxias. No obstante, la posibilidad sigue abierta para los neutrinos estériles, un nuevo tipo de partículas que tendría masa mayor y sólo interaccionaría gravitacionalmente. El problema estriba en que no se han observado y en que deberían desintegrarse produciendo una señal de rayos X que nadie ha detectado. Kevork Abazajian, en 2014, ha hallado rayos X procedentes de cúmulos de galaxias que podrían deberse a la desintegración de un neutrino estéril de masa igual a catorce milésimas de un electrón: si se confirmara, habría encontrado un candidato a materia oscura.

Hasta aquí los datos, ¿qué propone la teoría? Si los neutrinos carecen de masa, tal y como postula el modelo estándar, sólo una de las dos posibles quiralidades (dextrógiro o levógiro) del neutrino es posible –despreocúpese el atribulado lector del significado de las palabras enrevesadas-. Los resultados experimentales concuerdan: muestran que todos los neutrinos presentan una sola quiralidad, levógiros (dextrógiros, los antineutrinos). Recientes observaciones sugieren que los neutrinos deberían tener masa. Este inesperado resultado permitiría que los neutrinos (y antineutrinos) tuviesen ambas quiralidades: entonces los neutrinos estériles podrían ser los neutrinos dextrógiros (y los antineutrinos levógiros).

Lamentablemente, por ahora, no existen indicios suficientes para establecer conclusiones definitivas.