De Juana la Loca hasta las baterías de litio viajando por algunos carnavales de ciencias

Doña Juana I de Castilla y Aragón (1479-1555), Juana la Loca, Reina Propietaria del trono de España, fue la reina más poderosa de su tiempo, aunque nunca gobernó. Su padre, su esposo y más tarde su propio hijo afirmaron que estaba loca, mientras muchos nobles castellanos y los comuneros pretendían que dicha locura era pura invención de quienes querían usurparle el trono. Juana fue “internada” en Tordesillas, pues el confinamiento era el tratamiento oficial para la locura en su época. Sin embargo, todos los hijos de Juana, esposas y esposos de estos, incluso sus nietos ya en edad adulta, sobrinos y sobrinas, visitaban Tordesillas a menudo y le profesaban respeto, admiración y cariño. Si se tratara de una mujer alienada, celosa y delirante sería difícil imaginar de qué modo hubiera podido crear las condiciones de esa unión familiar alrededor de su persona, por tantas generaciones y ramas familiares. La leyenda de la “locura de amor” que Juana profesaba por su marido, Felipe “el Hermoso,” nació cuando Juana fue heredera legítima del trono de Castilla, tras varias muertes inesperadas, entre ellas la de su hermano Juan y su hermana Isabel. Con anterioridad no hay ninguna documentación al respecto. La salud “oficial” de Juana siempre osciló según las necesidades políticas.  Además, como en la Edad Media la locura era un “vicio,” Juana ha pasado a la historia como mujer lujuriosa, dominada por la desesperación, carente de prudencia y rebelde. Nos lo cuenta Begoña Matilla, “El mito de la Reina Juana: ¿“la Loca”?

Pensar la locura de Juana desde la óptica del saber actual, nos induciría a error. Juana fue una mujer moderna para su tiempo que logró, desde las armas que las mujeres podían esgrimir en los inicios de la Edad Moderna, no perder su titularidad real por la que luchó con uñas y dientes, y hacer posible el gobierno de sus descendientes. Juana organizó estrategias políticas para asegurar la sucesión legítima de su hijo Carlos al trono, como esquivar la voluntad paterna, rompiendo todos los códigos de la época al no volver a casarse después de enviudar, a pesar de las muchas presiones recibidas. Además, cuando los Comuneros se alzaron contra Carlos V y la liberaron de su encierro, Juana logró esquivar sus pretensiones, que de facto, hubieran desheredado a Carlos. Gracias a ella, los Austrias ganaron la partida del poder en España.

La imagen que mucha gente tiene de Juana está moldeada por la película “Juana la loca” (2001) de Vicente Aranda, “una explosiva historia de amor” con más erotismo que precisión histórica, remake de “Locura de amor” (1948) de Juan de Orduña. Pilar López de Ayala interpreta el papel de una neurótica “loca de amor” que le permitió obtener un Goya. La imagen de Juana I que ofrece esta película me recuerda a una psicosis maníaco-depresiva o transtorno bipolar. Su tratamiento actual, basado en el carbonato de litio, será el leitmotiv de esta entrada, cuyo objetivo era superar el reto de los 7 carnavales lanzado por José Manuel López Nicolás (@ScientiaJMLN) en Twitter y superado por él mismo en su blog Scientia. No sé si lo he conseguido, pero no importa. Me ha servido para aprender muchas cosas sobre historia que no sabía. Espero que tú también disfrutes con mi resumen.

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XVII Carnaval Biología: Nuevo avance en la biofísicoquímica de la fotosíntesis en las plantas

Lo primero, te recomiendo ver el Discurshow “Protón” de Xurxo Mariño y Vicente de Souza, aunque no mencionen la fotosíntesis, en la que el protón tiene un papel fundamental. La fotosíntesis transforma la luz del Sol en energía química a partir de dos moléculas de agua, que se descomponen en una molécula de oxígeno O2, junto a cuatro protones (núcleos de hidrógeno o iones H+) y cuatro electrones. La fotosíntesis en cianobacterias, algas y plantas se denomina fotosíntesis oxigénica y se basa en el llamado sistema fotosintético tipo-II, o fotosistema II (PSII); la secuencia de pasos de esta reacción bioquímica se llama ciclo de Kok (1970) y está catalizada por un complejo Mn4Ca, formado por cuatro átomos de manganeso y uno de calcio. Gracias a las técnicas de espectroscopia se conoce bastante bien su funcionamiento en las escalas de picosegundos, con algunos detalles incluso en la escala de femtosegundos. La reacción química global es 4 YZ(ox) + 2 H2O → 4 YZ(red) + 4 H+ + O2, donde la absorción de fotones con una longitud de onda alrededor de 680 nm oxida cuatro moléculas de tirosina, YZ(ox), que actúan a su vez como oxidantes de cuatro moléculas de agua; en este proceso 4 electrones del complejo Mn4Ca se transfieren a las cuatro tirosinas, resultando cuatro YZ(red), mientras que cuatro protones H+ son eliminados del complejo MMn4Ca mediante un proceso de desprotonización (la figura de arriba, parte derecha, muestra los pasos del ciclo de Kok y sus escalas de tiempo). Un nuevo artículo publicado en PNAS ha estudiado en detalle el proceso de transferencia de electrones y protones, rellenando algunos huecos en nuestro conocimiento de esta interesante reacción bioquímica. Hace poco un lector de este blog me pedía que le describiera los detalles cuánticos de la fotosíntesis. Viendo las figuras de esta entrada se puede ver que para entenderlos hay que ser un experto en biofísicoquímica cuántica y yo no lo soy. Aún así, los expertos disfrutarán el artículo de André Klauss, Michael Haumann, Holger Dau, “Alternating electron and proton transfer steps in photosynthetic water oxidation,” PNAS 109: 16035-16040, October 2, 2012.

Entrar en detalles técnicos sería meterme en camisa en once varas, pero quizás conviene poner un ejemplo del nivel de detalle con el que conocemos estas reacciones químicas. Por ello, incluyo aquí esta figura que muestra uno de los pasos del ciclo clásico de Kok de oxidación fotosintética del agua, el paso S2 → S3. Se muestra el complejo Mn4CaO5, la tirosina con actividad redox (Tyr161) y los grupos más importantes que rodean a los enlaces de hidrógeno en esta reacción. Los aminoácidos que se destacan forman parte de la subunidad D1 del PSII, con la excepción e CP43–Arg357. Las moléculas de agua se indican con esferas rojas, los enlaces de hidrógeno con línea a trazos y los protones son esferas grises. La retícula tridimensional en gris representa el complejo de moléculas de agua que incluye 4 HxO en la primera esfera de coordinación del manganeso (Mn4), así como el calcio (Ca) y las tres moléculas de agua de la segunda esfera de coordinación. El primer paso en esta reacción (“1st” en la figura) ocurre cuando han pasado menos de 100 ns tras la absorción del fotón y la oxidación de la clorofila primaria del PSII (P680); en este paso Tyr161 (YZ)  es oxidada por P680+. La formación de YZ(ox) produce un reordenamiento de la red de enlaces de hidrógeno (que se completa en menos de 1 µs), conduciendo a la transferencia de un protón a His190, desprotonizando una molécula de agua en el complejo mostrado en la retícula tridimensional gris. En el segundo paso de esta reacción (“2nd” en la figura), el complejo Mn/YZ pierde un protón en alrededor de 30 µs y se produce la vacante de un protón en el complejo de agua. En el tercer y último paso (“3rd” en la figura), en alrededor de 300 µs, la oxidación del manganeso se acopla al paso de transferencia de un protón que ha creado una vacante en el complejo del agua.

Los mecanismos moleculares de las reacciones (foto)químicas del fotosistema II (PSII) se ha estudiado desde los años setenta y se conocen con bastante detalle. La estructura del PSII se determinó por difracción de rayos-X en el año 2004 y contiene unas 20 subunidades proteicas, conocidas como PsbA-Z, en función del nombre de los genes que las codifican, además de un conjunto de cofactores como son las clorofilas (Chl), feofitinas (Phe), carotenoides, hierro, plastoquinonas, complejo de iones Mn (Mn4) y los iones Ca, Cl y HCO. La masa molecular aproximada del PSII es de 320 kDa. Los interesados en más detalles técnicos (en español) pueden recurrir, por ejemplo, al capítulo 2 de la tesis doctoral de Mónica Balsera Diéguez, “Análisis estructural de la proteína extrínseca PsbQ del fotosistema II de plantas superiores,” Universidad de Salamanca, 2004.

Esta entrada participa en el XVII Carnaval de Biología, organizado este mes por el blog “Pero esa es otra historia y debe ser contada en otra ocasión,” cuyo autor @Ununcuadio es buen seguidor de mi blog.

XIV Carnaval Biología: Cheetah, el robot guepardo de Boston Dynamics capaz de correr casi a 30 km/h

Espectacular. La compañía Boston Dynamics, fundada por el ingeniero Marc Raibert, ha desarrollado un robot con cuatro patas que logra correr casi a 30 kilómetros por hora (alcanza 18 millas por hora). El objetivo de la compañía es mejorar el robot Cheetah hasta alcanzar los 80 kilómetros por hora (lo que significa que no será tan rápido como un guepardo de verdad, que alcanza en sprint hasta los 120 kilómetros por hora). La clave de la velocidad del guepardo es el movimiento de la columna vertebral que contribuye a incrementar la longitud de la zancada. Raibert y su equipo han tratado de imitar este movimiento en su robot. El sistema de control del movimiento, capaz de ajustarse a los cambios de velocidad en la cinta transportadora, ha requerido un ajuste muy delicado para acoplar los movimientos de los patas y los de la “columna” del robot. Este blog tiene que hacerse eco de este resultado porque la compañía Boston Dynamics ya desarrolló una mula de carga para el ejército, llamada BigDog. Todos estos proyectos están financiados por DARPA y por el ejército de EE.UU. Más información en Larry Greenemeier, “Running Robots: See Boston Dynamics’s Speedy Cheetah in Action,” Scientific American, July 9, 2012, y en Larry Greenemeier, “Robot Pack Mule to Carry Loads for G.I.s on the Move,” Scientific American, February 10, 2010.

Esta entrada es mi primera participación en el XIV Carnaval de Biología, organizado por el humilde (por fuera) y ególatra (por dentro) blog, BioTay. El tema elegido es “Comportamiento animal” y aunque esta entrada habla del comportamiento (más bien la respuesta) de robots, como son biomiméticos, creo que entra bastante bien en el carnaval. ¿Alguien más quiere participar? Solo tenéis hasta el 4 de julio para escribir una entrada y avisar de ello en Twitter @Biotay

V Carnaval de Biología: Ellas también investigan

Quique organiza la V Edición del Carnaval de Biología en su blog Feelsynapsis y propone como tema estrella en su “Post Inaugural” todo un reto para mí “Ellas (también) investigan.” La edición del carnaval empezó el 8 de junio y finalizará el 1 de julio. Afirma Quique que “Me di cuenta que no somos conscientes del papel de las féminas en la ciencia. Y pensé que podría ser una buena oportunidad para dar a conocer los nombres y los trabajos más relevantes  llevados a cabo por mujeres, para dejar patente el trabajo de las investigadoras, que con su esfuerzo han contribuido al avance de la Ciencia.” Eso sí, también entrarán otros temas, aparte del tema propuesto. Mi primera participación en el carnaval será alrededor de mi entrada previa “Machismo y ciencia, feminismo y literatura, tópicos y topicazos,” 14 diciembre 2008. Por cierto, sobre mujeres y ciencia, como primera aproximación, conviene leer en la wikipedia “Women in science.”

“The chief distinction in the intellectual powers of the two sexes is shown by man’s attaining to a higher eminence, in whatever he takes up, than can woman – whether requiring deep thought, reason, or imagination, or merely the use of the senses and hands.” Charles R. Darwin, “Descent of Man,” 1871.

“La idea de que las mujeres no avanzan en ciencia al mismo ritmo que en otras actividades debido a su incapacidad innata para ello ha sido considerada en serio por ciertos catedráticos de renombre. Ben A. Barres (neurobiólogo de la Universidad de Stanford) nos explica por qué esta hipótesis es completamente errónea en “Does gender matter?,” Nature 442: 133-136, 2006 [copia gratis]. Ben nació mujer pero cambió de sexo y ahora es hombre. Ben lo tiene claro: La razón de la diferencia de género en ciencia no es otra que la discriminación. No hay pruebas científicas de que los niños tengan ninguna ventaja sobre las niñas en ciencia. Por el contrario, la evidencia científica está a favor de que la discriminación social está detrás de esta diferencia. Y Ben sabe de lo que habla porque sufrió la discriminación de género en sus propias carnes. Nos cuenta que cuando estudió en el MIT (Massachusetts Institute of Technology), cuando era la única mujer en su clase, fue capaz de resolver un complejo problema matemático. Ninguno de sus compañeros varones fue capaz de hacerlo. El profesor afirmó en público, ante todos, “seguro que tu novio te lo ha resuelto.” Más tarde solicitó una beca postdoctoral en Harvard con 6 artículos en revistas impactadas, que perdió ante un varón, con solo uno. Protestó y le dijeron que su currículum era mejor, pero que preferían al varón. Se cambió de sexo. Dio un seminario, ya como “Ben” y uno de los catedráticos que asistió, que la conoció previamente como mujer, afirmó: “Hoy, Ben Barres ha dado un gran seminario, está claro que es mucho mejor que su hermana.” Pero Ben y su hermana eran la misma persona.”

Para más detalles merece la pena leer a Cornelia Dean, “A Conversation with Ben A. Barres. Dismissing ‘Sexist Opinions’ About Women’s Place in Science,” The New York Times, July 18, 2006. Para los que entiendan inglés, merece la pena ver este vídeo de Google que presenta una charla del propio Ben A. Barres titulada “Some Reflections on the Dearth of Women in Science,” Harvard University, March 17, 2008 [Power Point slides].

La ausencia de mujeres en los puestos más elevados de la escala científica no es un fracaso de la mujer, sino de las ciencias, que no han sido capaces de atraer y retener a las mujeres mejor dotadas para una carrera científica (como sí han logrado hacer con los hombres). Ello ha supuesto una pérdida de (bio)diversidad en el (eco)sistema científico que ha significado un enorme desperdicio de talento y creatividad. El déficit estructural en la ciencia que provoca que las mujeres sean tratadas de manera diferente es el último responsable de la baja representación de las mujeres en la élite científica. Los múltiples obstáculos legales, políticos y sociales bloquean la participación plena de las mujeres en las ciencias. La ciencia necesita tanto a los hombres como a las mujeres. Reconozco que es un tópico, pero las mujeres en investigación son más minuciosas, detallistas y perfeccionistas; además los hombres están más preocupados por su carrera científica y por acumular poder, cuando a las mujeres estos aspectos acientíficos les preocupan menos (según los estudios estadísticos de opinión). ¿Qué es hacer ciencia de calidad para un hombre y para una mujer? Las encuestas indican que los hombres hacen hincapié en la creatividad y la presentación de la investigación con calidad, mientras que las mujeres hacen hincapié en la integridad y la exhaustividad de los proyectos. El progreso de la ciencia necesita de ambos enfoques (y de todos los intermedios). Más información sobre el papel de la mujer en la biología en Louise Luckenbill-Edds, “The Educational Pipeline for Women in Biology: No Longer Leaking?,” BioScience 52: 513-521, June 2002.

A quienes aburren estos comentarios generales sobre el papel de la mujer en la ciencia y/o a quienes prefieren ir al grano y leer las biografías de grandes científicas europeas, les recomiendo el libro «Mujeres en la ciencia» publicado por la Dirección General de Investigación de la Comisión Europea. «Mediante este libro quisiéramos homenajear a las mujeres científicas europeas de todas las épocas», continúa el Comisario Potocnik. «El libro narra las interesantes historias de diversas heroínas de la ciencia europea, algunas conocidas, pero otras muchas no, y mediante sus relatos enriquece y completa la historia del conocimiento científico destacando su lado femenino.» La publicación se puede descargar de la web en formato libro en pdf y audiolibro, y describe la biografía y los apasionantes logros de científicas sobresalientes como Emmy Noether, Rosalind Franklin, Marie Curie-Sklodowska y Hildegard von Bingen. Los audios en MP3 de cada biografía están muy bien también para practicar el inglés.