¿De qué raza es Obama? o el problema de la raza

Nada pone más nervioso a los científicos que el problema de la «raza.» No es un problema fácil y hay que enfrentarlo cara a cara. La ciencia debe ser imparcial. El último Workshop sobre Cuestiones Éticas, Legales y Sociales en Investigación en Selección Natural (Workshop on Ethical, Legal, and Social Issues in Natural Selection Research) del National Human Genome Research Institute (NHGRI) en Rockville, Maryland, reunió unos 40 científicos y especialistas en ética científica para debatir las implicaciones de las nuevas técnicas de secuenciación del genoma en la opinión pública, como nos cuenta Constance Holden, «The Touchy Subject of ‘Race’,» Science, 322: 839, 7 November 2008 . El hecho es que en diferentes lugares del mundo, diferentes mutaciones genéticas han resultado ventajosas y se han expandido rápidadmente entre la población autóctona, generando variaciones permantentes en ciertos grupos ancestrales. Muchas son inocuas (como la tolerancia a la lactosa en la edad adulta), pero el debate está servido en relación a las que tienen implicaciones médicas. ¿Debe la medicina tener en cuenta el factor «racial»?

En esta conferencia se ha destacado la necesidad de evitar el uso de eufemismos como «ancestros geográficos» por «razas». Términos como «indio americano» («amerindian» que ofende a los «nativoamericanos») o «caucásico»  implican un claro contenido racial. Incluso términos como el «alelo europeo» para referirse al responsable de la tolerancia a la lactosa han sido públicamente criticados en esta conferencia ya que también aparece en otros grupos. Si los científicos no se ponen de acuerdo en cómo denominar eufemísticamente a las diferentes «razas» (diferenciando entre europeo-americanos y africano-americanos) cómo podemos esperar que el público en general también lo haga (sin sentirse ofendido por cuestiones de «raza»).

Las discusiones fueron muy acaloradas cuando se debatieron los genes relacionados con el cerebro (más de la mitad del genoma lo está) y sus posibles implicaciones en la «inteligencia general.» Hay diferencias claras entre euroasiáticos y africanos, normalmente asociadas a la explosión cultural euroasiática hace unos 40.000 años. Que haya variaciones genéticas asociadas, por ejemplo, al tamaño del cerebro, que permitan diferenciar entre estos grupos ancestrales humanos sólo mirando el ADN no significa que unos sean menos inteligentes que otros. Pero en el lenguaje cotidiano, en las conversaciones de café que todos vivimos, es fácil que el rigor con el que usan las palabras los científicos se convierta en una malformación clara del mensaje.

Los investigadores «prefieren» hablar de ancestros en lugar de «razas,» especialmente cuando se trata de comunicar sus descubrimientos al público general. Los especialistas en bioética «claman al cielo.» ¿Es ético cambiar el vocabulario «técnico» sólo por una cuestión de «moralina»? ¿Lo políticamente correcto debe ser el leitmotiv del lenguaje científico?

Volviendo al título de esta entrada, ¿es Obama negro, mestizo, o «no se sabe qué»? ¿Es importante para la ciencia saberlo? ¿Es importante para su médico personal el saberlo? Me quedo con que es un afroamericano criado en una familia caucásica.

Sol azul y Luna azul, raros fenómenos atmosféricos

¿Por qué (muy raras veces) vemos el Sol azul o la Luna azul? Como la espectacular foto de un Sol azul en un marco de pirámides (arriba) o la foto de la Luna azul mediante telescopio (abajo). Una explicación sencilla aparece en la Nota de Peter Pesic, «A simple explanation of blue suns and moons,» EUROPEAN JOURNAL OF PHYSICS, 29, N31-36, 2008 , basado en el uso de ideas simples sobre la difracción de ondas: cuando la luz pasa por un medio con partículas con un tamaño similar a su longitud de onda, los máximos de difracción más fuertes permiten el paso de las longitudes de onda más cortas (hacia el azul) y la dispersión hacia el cielo circundante de las más largas (otros colores). El resultado es una inversión de los colores que normalmente vemos en el cielo, apareciendo el Sol o la luna azul, en lugar del cielo.

Esta situación física es similar a la que observamos en las cajas acústicas de nuestro equipo de sonido. Los altavoces dispersan los sonidos que emiten en un cono más estrecho conforme más agudo (alta frecuencia) es el sonido emitido. Por ello, los «tweeters» (altavoces o vías de agudos) tienen pequeños aberturas para dispersar más ampliamente, gracias a la difracción del sonido, los agudos, mientras que los «woofers» (altavoces o vías de graves) tienen un tamaño mucho mayor para lograr lo mismo con las frecuencias bajas.

Considerando que las partículas que dispersan la luz son circulares, el primer anillo oscuro en la curva de difracción tiene un ángulo θ (medido a partir de la dirección de visión) dado por seno(θ) = 1.22*λ/(2a), donde 2a es el diámetro de la partícula, λ es la longitud de onda de la luz, y el factor 1.22 proviene de una consideración detallada de las funciones de Bessel que aparecen en la teoría de la difracción (el artículo muestra algunos detalles más, pero no muchos más; aún así la teoría es ampliamente conocida en óptica ondulatoria). Fáclimente deducimos que la luz emitida por cada punto del disco visible del Sol, por ejemplo, que pasa por una atmósfera en la que se encuentran en dispersión partículas cuyo radio es cercano a 500 nm (nanómetros) se dispersará con un ángulo para las frecuencias azules θ(azul) = 35◦, que es mucho menor que para las frecuencias rojas θ(rojo) = 52◦. De esta forma, el disco solar visible en la dirección en la que miramos aparecerá mucho más azul, mientras que la luz dispersada en otras direcciones aparecerá más roja. Por ello, a veces, el Sol azul se observa rodeado de sombras de tonos rojizos, rosados, o incluso amarillentos. Ver la foto de arriba.

Esta explicación simple tiene la ventaja que justifica fácilmente la rareza del fenómeno. Es raro que las partículas atmosféricas tengan un tamaño tan pequeño, cercano a los 500 nm. Por supuesto, este fenómeno puede ser recreado fácilmente en el laboratorio, con humo o con partículas de poliestireno suspendidas en agua. En resumen, tanto la Luna azul como el Sol azul ocurren porque la luz de longitud de onda similar al radio de las partículas de la atmósfera en que es dispersada pueden «rodear» a la partícula de tal forma que generan una interferencia constructiva que intensifica ciertas frecuencias en detrimento de otras, dependiendo del tamaño de éstas.

Por qué se vuelve blanco el Ricard al añadirle agua (o burbujas de aceite en mezclas de alcohol y agua)

El pastís francés (con marcas tan conocidas como Ricard o Pernod) tiene un sabor parecido al raki turco, aunque los anises españoles son mucho más dulces. Ambos se beben mezclados con agua, lo que le da un color «alechado». Para mi sorpresa, he visto a (solo algunos) franceses y (a muchos) turcos comer con pastís o con raki, respectivamente. Para mi paladar (yo en Turquía prefería comer con ayran), estos anisados cambian totalmente el sabor a la comida, pero supongo que a quienes tienen acostumbrado el gusto no les importa. Conozco algunos catadores de vinos fumadores que cuando dejaron de fumar se encontraron con que no podían catar «correctamente,» no eran capaces de reconocer y diferenciar variedades de vino que antes, siendo fumadores, les eran triviales. Por supuesto, tras cierta adaptación, del orden de un año y pico, recuperaron sus habilidades y, para su sorpresa, con significativas mejoras…  se sentían capaces de matizar mucho más que antes, cuando el «fondo de ruido» del sabor a tabaco se lo impedía.

Siempre que un amigo francés toma pastís, me pregunto, ¿por qué, siendo transparente en botella, se vuelve blanco y opaco al mezclarse con agua? La respuesta siempre me ha sido fácil: tendrá una sustancia que reacciona con el agua y que lo vuelve turbio. Nunca me he molestado en buscar dicha sustancia… la noticia publicada en Nature «Food Science: The origins of la louche,» Nature 452, 130-131 (13 March 2008), me ha aclarado que las burbujas, como en el cava, son importantes así como cuál es dicha sustancia.

El «enlechado» («la louche» francesa) de bebidas como la absenta española (hace años la probé, con moderación, y no era para «tanto»), el ouzo griego, o el pastís francés se debe a la formación de gotas «blancas» de un aceite de anís que es insoluble en agua, una emulsificación espontánea. En botella, estas bebidas son una mezcla (solución) homogénea de tres componentes: agua (55%), alcohol (45%), y «aceite» (0.1%). Este «aceite» es principalmente trans-anetol, un éster con un olor muy particular que le da a estas bebidas anisadas el «toque» de anís. El trans-anetol es soluble en etanol (alcohol) pero muy insoluble en agua. En botella, las proporciones de etanol, agua y aceite son tales que el aceite es todaíva soluble en la mezcla, por lo que ésta aparece como transparente. Sin embargo, cuando mezclamos la bebida con agua, el aceite ya no es soluble en el resultado. El gran descenso de la solubilidad del aceite en la nueva mezcla crea una gran supersaturación que resultan en la formación (nucleación) de un gran número de burbujas (de aceite), aprovechando pequeñas fluctuaciones en la concentración. Aunque la cantidad de aceite es pequeña genera un gran número de burbujas micrométricas debido a que la tasa de nucleación es muy alta. El color blanco proviene de la dispersión de la luz en este «mar» de burbujas.

El artículo técnico comentado en la noticia de Nature es de Elke Scholten, Erik van der Linden, and Herve This, «The Life of an Anise-Flavored Alcoholic Beverage: Does Its Stability Cloud or Confirm Theory?,» Langmuir, 24 (5), 1701 -1706, 2008. La formación de gotas de tamaño micrométrico se debe a la poca solubilidad en agua de la sustancia fotosensible llamada trans-anetol, uno de los componentes de las bebidas espirituosas anisadas. El radio de estas pequeños burbujas crece muy despacio, por lo que el color «alechado» se mantiene durante mucho tiempo. La razón se atribuyó a  que tenían una baja tensión interfacial, sin embargo, nadie la había medido. Ese es el objetivo del artículo, su medida.

Nature Materials 4, 729 – 740 (2005)

Las nuevas medidas de la tensión interfacial para diferentes mezclas de son más altas de lo esperado y parece que contradicen la aplicabilidad del modelo de (coalescencia) de Ostwald («ripening») al «alechado» del pastís. Dicho modelo para la dinámica del cambio de radio de las burbujas debida a las presiones interfaciales de Laplace (la diferencia de presión entre el interior y exterior es inversamente proporcial al radio de curvatura de la burbuja) moduladas por la solubilidad del gas (en el interior de la burbuja), … (dicho modelo) nos indica que las burbujas grandes crecerán a costa de la desaparición de las burbujas más pequeñas. La fotografía de arriba muestra este efecto experimentalmente. El crecimiento de las burbujas grandes debido al efecto de Ostwald es debido a la difusión del aceite a través de la pared de la burbuja con lo que está caracterizado por un crecimiento lineal del radio como función del tiempo.

Los resultados de este nuevo trabajo tratan de comprender el hecho de que el crecimiento de las burbujas de «aceite» en la mezcla agua-pastías es extremadamente lento, lo que permite que éstas sobrevivan en la mezcla durante días, semanas, e incluso meses. La razón parece ser que las burbujas muy pequeñas (de unos 0,2 micras) no sufren el fenómeno de coalescencia de Ostwald como en otra sustancias, en las que las burbujas grandes «se comen» a las pequeñas. Los autores concluyen experimentalmente que la tensión interfacial entre el aceite en las burbuajs y la concentración de agua+etanol en el exterior decrece conforme la concentración de etanol crece. Sorprendentemente, aunque la tasa de crecimiento de las burbujas debida al efecto de Ostwald debería decrecer conforme la concentración de agua crece, lo que corresponde a una disminución de la solubilidad del aceite en el medio exterior conforme la concentración de agua en éste crece, los resultados experimentales muestran exactamente lo contrario, la tasa de crecimiento de las burbujas decrece conforme crece la concentración de etanol. Esto indica que a más cantidad de agua, más estable es la mezcla (emulsión), sin embargo, de nuevo los experimentos contradicen las ideas preestablecidas, un incremento de la cantidad de etanol lleva a un incremento de la estabilidad de la emulsión.

Las teorías actuales son incapaces de comprender los resultados experimentales encontrados. Los parámetros tenidos en cuenta: la tensión interfacial, la solubilidad del aceite en el medio, y la diferencia de densidad entre el aceite y el medio son incapaces de comprender todos los efectos observados en este sistema de 3 componentes. Nuevos parámetros deberán ser estudiados experimentalmente con objeto de obtener nuevas teorías que expliquen todos los efectos observados. 

Si tienes a mano una copa de pastís (yo tengo una de Ricard), brinda conmigo por los avances de la ciencia.

Una rosa azul para mi mujer en el día de San Valentín (o qué regalar en San Valentín el próximo año)

La primera «rosa azul» del mundo. Fotos de Toru Yamanaka

La rosa azul es símbolo de lo utópico, quizás porque es difícil de producir, aunque se pondrá a la venta en el año 2009, gracias a las técnicas de modificación genética. Al menos así lo afirmó la compañía japonesa Suntory el 5 de febrero. Aunque se espera que sean caras, quizás le regale una a mi mujer el próximo año por San Valentín, «fiesta» epistolar por excelencia en europa durante el siglo XIX, importada más tarde a EEUU, desde donde retornó a nosotros aún más tarde.

La compañía japonesa Suntory colabora con la compañía australiana Florigene (Melbourne), especializada en la investigación de la modificación de los colores de las flores gracias a los genes de la red metabólica de la antocianina, en el programa «la rosa azul». Las antocianinas son los pigmentos más habituales en las flores y se localizan en las vacuolas de las células epidérmicas de los pétalos. Desafortunadamente las rosas naturales no tienen ningún pigmento azul. Florigene ha utilizado técnicas de clonación (modificación genética) para alterar dicha vía metabólica, insertando el gen de la delfinidina (de color azul) y para silenciar el gen de la reductasa de dihidroflavonol (utilizando técnicas de RNAi de CSIRO), para lograr la tan deseada rosa azul (el «grial» de los floristas).

Las fotos de la «rosa azul» publicadas por TokyoTimes en realidad no son tan azules como uno esperaría. Un análisis del color (vía lo foto) nos muestra que el color RGB es aproximadamente 112, 104, 177 (29% rojo, 26% verde, 45% azul), es decir, más próximo al violeta (o lila)

La compañía Suntory lo sabe y ha afirmado que seguirán investigando para conseguir que la rosa azul sea más azul aún (todavía queda mucho para esto). Para que todos tengamos «sueños azules» en San Valentín, hoy en día, una gran fiesta para los Grandes Centros Comerciales y las Grandes Superficies (aunque este año con la «crisis» en ciernes, no sé que «opinarán» nuestros bolsillos).