miércoles, 2 de septiembre de 2015

El caballero del cerebro

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 2 de septiembre de 2015

Conocí a Oliver Sacks (como lector; nunca tuve el privilegio de verlo en persona) gracias a… no sé. Quizá leyendo reseñas de su libro más famoso: El hombre que confundió a su mujer con un sombrero. Quizá porque en alguna librería (¿El parnaso? ¿Gandhi?) su portada, que lucía una conocida pintura de Magritte, llamó mi atención. El caso es que se hablaba mucho del libro en los años posteriores a su publicación, en 1985.

Cuando alguien me lo prestó, en su edición en inglés, a mediados de los noventa, lo devoré. Y, confieso, lo fotocopié. Cuando fue editado en español, corrí a comprarlo, lo leí de nuevo, lo subrayé, lo anoté y sobre todo me maravillé y disfruté. Es de esos libros, como casi todos los del doctor Sacks, que lo siguen fascinando a uno cada vez los vuelve a leer. Muchas veces he comprado ejemplares para regalar a distintas queridas personas, y probablemente lo seguiré haciendo.

La extensa obra de Sacks, inglés nacido en Londres en 1933 y trasplantado a Nueva York, abarca en su mayoría libros donde, de manera sabia, profunda y francamente magistral, toma como materia prima sus casos clínicos, las observaciones que ha hecho a lo largo de su carrera como neurólogo y sus propias experiencias personales, y los transforma en extraordinarios relatos. En historias humanas que constituyen uno de los mejores ejemplos de cómo la ciencia puede también convertirse en literatura. En gran literatura.

De hecho, El hombre que confundió a su mujer con un sombrero ha sido llevado al escenario como ópera de cámara y obra de teatro. Y su libro Despertares, de 1973, donde describe su inquietante experiencia con un grupo de pacientes con encefalitis letárgica que habían estado recluidos durante décadas, y a los que logró reanimar temporalmente mediante un tratamiento experimental con L-dopa, fue llevada al cine en la exitosa película del mismo nombre, en la que Robert de Niro encarna a uno de los pacientes, y el hoy también fallecido Robin Williams a un doctor que representa al propio Sacks.

Además de haber ayudado a muchos pacientes a lo largo de su carrera como neurólogo clínico, con sus diversos libros contribuyó a que miles de lectores en todo el mundo comprendiéramos mejor temas como la migraña, la sordera, la ceguera al color, la música, la visión o las alucinaciones. Escribió también una encantadora autobiografía de su niñez, El tío Tungsteno, donde narra su fascinación por la química (que comparto), y un Diario de Oaxaca donde narra un viaje a ese estado mexicano para observar helechos (a los que era aficionado).

Sacks solía hablar poco de sí mismo. Pero hace unos meses, al publicarse su libro autobiográfico On the move (2015), reveló su homosexualidad, y narró las dificultades personales y familiares que sufrió a causa de ella. Comparte también curiosidades que sorprenden a quienes creíamos conocerlo a través de sus libros, como su pasión juvenil por las motocicletas y el fisicoculturismo, y el voluntario celibato que mantuvo, ya como adulto, durante 35 años.

Si algo tiene la prosa de Sacks es que no sólo nos permite conocer casos médicos asombrosos, sino que nos ayuda a entenderlos. A nivel clínico, pero también a nivel humano. Su pasión, generosidad y talento literario nos permiten penetrar en el mundo de quienes padecen alteraciones neurológicas y ponernos en sus zapatos (él mismo padecía prosopagnosia: la incapacidad para reconocer rostros). Y a mismo tiempo, nos hace ver que los seres humanos somos nuestro cerebro: cuando éste se daña, nuestra humanidad misma se ve alterada.

Estoy de luto por Oliver Sacks. Desde que anunció hace poco, en un ensayo periodístico, que el cáncer que padeció en un ojo se había extendido a su hígado y cerebro, y que le quedaba poco tiempo de vida, sus miles de lectores en todo el mundo esperábamos con temor la mala noticia. Pero agradezco también el que haya existido y haya producido una obra que amalgama lo científico y lo humanístico, y que nos permite entendernos más profundamente.

Gracias, doctor Sacks, por hacernos un poco más humanos. Lo vamos a extrañar.

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jueves, 27 de agosto de 2015

El año internacional de la luz

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 26 de agosto de 2015

Casi cada año, la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) declara la celebración de 12 meses dedicados a un tema específico que contribuya a promover algún aspecto de la ciencia o la cultura.

2005 fue el Año internacional de la física; 2011, el de la química. A partir de una propuesta presentada por Ghana y México (en la que participó de manera prominente la doctora Ana María Cetto, física de la UNAM, creadora y hoy directora de su Museo de la Luz), 2015 fue declarado como el Año internacional de la luz y las tecnologías basadas en la luz.

¿Por qué es tan importante la luz? Para la especie humana, probablemente porque el principal sentido mediante el cual nos relacionamos con el mundo, la vista, se basa en la percepción de esa banda de ondas electromagnéticas de entre 400 y 700 nanómetros de longitud que conocemos como luz visible.

Parece obvio pensar que podemos ver gracias a la luz. Pero es interesante considerar que jamás vemos los objetos que creemos observar: sólo vemos la luz que se refleja en ellos (si es que no son objetos luminosos que la emiten directamente). Y si podemos “verlos” es además porque esos rayos de luz que entran a nuestros ojos (y que a la vez son partículas: fotones) son desviados, gracias al fenómeno de la refracción, por la córnea y el cristalino para enfocarse y formar una imagen en la retina. Y porque en ésta existen células –bastones y conos– en cuyas membranas hay proteínas –rodopsina– que contienen moléculas –retinal– que pueden absorber la luz y reaccionar a ella sufriendo un pequeño cambio químico, que a su vez desencadena la emisión de una señal nerviosa, la cual a través del nervio óptico llega hasta el cerebro.

Y es que en realidad el órgano con el que vemos es el cerebro, no los ojos.

Pero la luz no sólo es esencial para la especie humana ­–y para muchas otras especies animales. Es vital para toda la biósfera. Porque, a través del proceso de la fotosíntesis que se lleva a cabo en sus cloroplastos, éstas captan –gracias a la clorofila que contienen– fotones provenientes del sol y usan la energía que éstos transportan para transformar químicamente agua y dióxido de carbono en moléculas de glucosa y oxígeno.

Gracias a la fotosíntesis, las algas microscópicas y las plantas mantienen funcionando toda la maquinaria de la vida en la Tierra. Todos los demás organismos nos alimentamos de los compuestos orgánicos que genera la fotosíntesis.

La biósfera es así una máquina solar de escala planetaria. Y lo es también el planeta completo, pues la energía de la luz solar es también la que impulsa las corrientes marinas y atmosféricas y el ciclo del agua. Y con ellos fenómenos como el clima, las estaciones y la erosión, que da forma al paisaje.

Y todo esto sin mencionar siquiera la tecnología basada en la luz, de la que hoy dependemos: desde focos incandescentes hasta leds, lásers, fibras ópticas y las pantallas de TV y computadoras.

No hay duda: la luz bien merecía ser celebrada ese año.

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miércoles, 19 de agosto de 2015

La inmortalidad del… gusano

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 19 de agosto de 2015

El gusano Caenorhabditis elegans
y su contraparte robótica
El gran temor de toda persona es la muerte. Lo reconozcamos o no, todos tememos ese momento en que dejaremos de existir, y al mismo tiempo tratamos de no pensar en ello, de olvidar la certeza que tenemos de ser finitos. Filósofos como Fernando Savater han dicho que es esa certeza de nuestra propia mortalidad lo que nos hace humanos: es en ese angustioso momento en la soledad de alguna noche oscura en que un niño o adolescente se hace consciente de que él también va a morir algún día cuando se vuelve plenamente una persona humana.

Las religiones y la fantasía siempre han jugado con la posibilidad de burlar a la muerte. La ciencia también ha explorado las causas del envejecimiento y ha buscado, así sea muy indirectamente, la manera de adquirir la inmortalidad. Pero ésta, pese a todos los esfuerzos, nos sigue eludiendo.

Y es que los cuerpos formados por células, tejidos y órganos tienden a deteriorarse inevitablemente, por más que con tratamientos contra el envejecimiento o el cáncer, con cirugías reconstructivas o de reparación y con terapias que retrasan el deterioro logremos posponer el proceso.

Sin embargo, si se piensa un poco la cuestión, es claro que lo que verdaderamente nos hace ser nosotros no es nuestro cuerpo, sino nuestro cerebro. Y, más precisamente, nuestra mente y nuestra conciencia: ese “yo” que somos y que es consecuencia del funcionamiento de ese cerebro. Sin cerebro no hay “yo”. Si lográsemos que ese “yo” siguiera existiendo, podríamos adquirir una forma particular, pero ciertamente factible, de inmortalidad.

Son interminables las discusiones sobre si bastaría con reproducir con precisión absoluta la estructura detallada de un cerebro, con sus 86 mil millones de neuronas y otras tantas células gliales, y los billones de conexiones entre ellas, para obtener también una réplica de la conciencia albergada en ese cerebro.

Suena inquietantemente reduccionista. Pero a menos que quiera uno dar cabida a concepciones dualistas, religiosas o no, que postulan la existencia de almas y espíritus inmateriales y sobrenaturales (y abandonar por tanto el enfoque científico), no queda más remedio que aceptar la posibilidad.

Filósofos, neurobiólogos, especialistas en computación e ingenieros han analizado seriamente la posibilidad de que, en un futuro, la tecnología y las neurociencias nos permitan reproducir nuestras conciencias en computadoras, permitiéndonos así alcanzar la única verdadera “inmortalidad” que tenemos disponible. Según lo describe la Wikipedia (en inglés), se trataría de la “emulación de un cerebro completo”, que consistiría en

…copiar el contenido mental, incluyendo la memoria a largo plazo y el “yo”, del sustrato de un cerebro particular y copiarlo a un sistema computacional, como una red neural artificial, ya sea digital, analógica o basada en software. Este sistema computacional correría entonces un modelo de simulación del procesamiento cerebral de la información, de modo que respondiera de forma esencialmente igual a la del cerebro original y experimentara el tener una mente consciente.
Pero llegar a eso requerirá primero una cantidad enorme de tiempo y trabajo. Cosa que no asusta a científicos e ingenieros. Actualmente se está trabajando en el estudio del conectoma humano: el mapa del cableado de todas sus conexiones neurales. Se planea posteriormente construir una simulación en computadora de todo el cerebro.

Pero para abrir boca han comenzado por reproducir el sistema nervioso más simple que se conoce: el del gusano redondo Caenorhabditis elegans, uno de los caballitos de batalla de los biólogos. Esta pequeña lombriz cuenta con sólo 302 neuronas, y se conoce el mapa de todas y` cada una de las conexiones entre ellas. Pues bien: Timothy Busbice, miembro del Proyecto OpenWorm, que busca algún día generar una reproducción computacional completa del gusano, generó un modelo en computadora de su conectoma y lo colocó en un robot motorizado construido con ladrillos Lego (de su serie Mindstorms: el modelo EV3). Los sensores de olfato del gusano, por ejemplo, se simularon con detectores de sonar. Las neuronas motoras de sus costados corresponden a los motores del robot.

Lo asombroso es que, sin necesidad de programar o someter a entrenamiento la red neuronal, sino simplemente con copiar las conexiones del gusano real, el robot espontáneamente presentó comportamientos análogos a los de su contraparte biológica. Al estimular el sensor de “olfato”, el robot se detuvo. Al estimular el de comida, avanzó. Y al activar los sensores de presión delantero o trasero, avanzó o retrocedió, como haría el gusano real.


[Haz clic aquí para ver el video, si no aparece en pantalla]

Es un pequeñísimo paso, pero prueba que es muy posible que baste con replicar las conexiones de un cerebro para reproducir sus funciones. Incluyendo, quizá, nuestra mente, nuestros recuerdos y nuestra conciencia.

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miércoles, 12 de agosto de 2015

Baila el esqueleto... de mis células

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 12 de agosto de 2015

El citoesqueleto
Mis células, y las de usted, tienen esqueleto. Y aunque no suene al bailar, como el de las Víctimas del Doctor Cerebro, sí baila: se mueve, se alarga, se acorta y cambia continuamente.

Este esqueleto celular, o citoesqueleto, está formado por fibras, que vienen en tres tamaños: los minúsculos microfilamentos, hechos de la proteína actina; los filamentos intermedios, de los que hay muchas variedades con diferentes componentes, y finalmente los microtúbulos: enormes (para la escala subcelular) tubos huecos constituidos por 13 cadenas paralelas de unidades de la proteína tubulina, que se unen como perlas en un collar. Estos 13 collares, uniéndose unos con otros, forman las paredes de los microtúbulos.

La inestabilidad dinámica
de los microtúbulos
El citoesqueleto, y en particular los microtúbulos, son esenciales para prácticamente todas las funciones de la célula. En primer lugar, como debe hacer todo buen esqueleto, los microtúbulos forman una verdadera armazón que le da forma y rigidez a las células (gracias a él, las neuronas mantienen su forma de estrella, o los glóbulos rojos la suya, de discos cóncavos). Pero a diferencia de un esqueleto humano, los microtúbulos cambian constantemente: tienen la asombrosa propiedad de poderse ensamblar y desensamblar según se necesite (proceso que se denomina “inestabilidad dinámica”). Un microtúbulo puede ir creciendo por un extremo, conforme se unen a él más moléculas de tubulina, y al mismo tiempo irse desarmando por el otro. El resultado neto es que el microtúbulo se “mueve” en una u otra dirección, empujando la membrana celular desde dentro, y logrando así que la célula avance, arrastrándose por medio de esas prolongaciones parecidas a tentáculos llamadas seudópodos.

Los microtúbulos funcionan también como rieles para mover muchas cosas dentro de la célula. Una red ferroviaria complicadísima y en constante transformación (la vida media de un microtúbulo es de unos 5 a 10 minutos), por cuyos rieles se mueven una enorme cantidad de distintas proteínas que funcionan como “motores moleculares”. Estas minúsculas locomotoras que caminan sobre los microtúbulos pueden transportar dentro de la célula desde pequeños componentes hasta organelos completos, como las mitocondrias, hasta el lugar donde deban estar. De hecho los microtúbulos forman los filamentos del famoso “huso mitótico” que separa (gracias a la tracción de los motores moleculares) las dos copias de cada cromosoma durante la división celular. Varios fármacos anticancerígenos, como el taxol, inhiben la reproducción de las células cancerosas al impedir el ensamblaje y desensamblaje de los microtúbulos.

Y los microtúbulos también forman la estructura básica de los undulipodios (antes llamados cilios y flagelos) que presentan muchas células, como las de la mucosa respiratoria o las colas de los espermatozoides.

El resumen gráfico de la
investigación de Nogales
Aunque entender la estructura y el funcionamiento de los microtúbulos, y cómo pueden regular las múltiples y complejas actividades en que participan, ha sido todo un reto, hoy los investigadores ya cuentan con una descripción bastante detallada. A principios de agosto un equipo de expertos de la Universidad de California en Los Ángeles, encabezados por Eva Nogales, publicó en la revista Cell un artículo donde detallan un estudio a nivel atómico de la estructura de las subunidades de las proteínas tubulina alfa y beta, que forman los microtúbulos. Para ello usaron técnicas de microscopía electrónica a temperaturas ultrabajas y métodos avanzados de análisis de imagen. Pudieron así describir a detalle cómo, al unirse a moléculas de GTP (trifosfato de guanosina, que almacena y transporta energía en la célula) y al romperlas, liberando la energía que contienen, las subunidades de tubulina controlan la manera en que los microtúbulos crecen o se achican, se ensamblan o se desensamblan.

No podría yo entrar aquí en los complejos detalles del trabajo. Me conformo con expresar mi fascinación ante el detalladísimo nivel de estudio de los componentes de la célula que hemos logrado, y que nos permiten construir una imagen cada vez más minuciosa y precisa de los mecanismos que nos hacen estar vivos.

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miércoles, 5 de agosto de 2015

Plagio en la academia

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 5 de agosto de 2015

Rodrigo Núñez Arancibia
Yo creo que el escándalo que causó la expulsión por plagio de dos miembros del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), anunciada el pasado lunes 3 de agosto por el Conacyt, ha sido excesivo.

Por si no está usted enterado, Rodrigo Núñez Arancibia, de la Universidad de San Nicolás de Hidalgo, en Morelia, Michoacán, y Juan Antonio Pascual Gay, de El Colegio de San Luis, en San Luis Potosí, fueron hallados, luego de una investigación, culpables de haber realizado plagios de tesis, libros y artículos que usaron para simular una alta productividad académica y obtener así el beneficio de una beca del SNI.

Juan Antonio Pascual Gay
Las acusaciones ya se habían venido discutiendo, cada una por su lado, pública y privadamente. Incluso hubo quien salió, en una carta en la revista Nexos, firmada por el escritor Javier Sicilia y numerosas personas más, en defensa de uno de los acusados (Pascual Gay) con el argumento de que su plagio de un texto del escritor Guillermo Sheridan (que éste denunció de manera bastante jovial en su blog de la revista Letras libres) era sólo un “error” en una carrera académica por demás respetable.

Por su parte, Núñez Arancibia se las arregló para cometer numerosos plagios a lo largo de 11 años de carrera académica sin ser descubierto (incluyendo el de su tesis de doctorado en El Colegio de México).

En su comunicado del lunes, los funcionarios del Conacyt (del cual depende el SNI) indicaron que esta institución “no tolera faltas éticas que ponen en duda la integridad del Sistema Nacional de Investigadores”.

Y hacen bien, porque, como señala Soledad Loaeza en un artículo publicado el 16 de julio en La Jornada, “Los plagiarios en la academia son delincuentes que se aprovechan del código de honor que gobierna nuestra profesión, uno de cuyos principios es la buena fe con que se recibe un trabajo que se piensa que ha sido elaborado también de buena fe por quien lo firma”. Y acertadamente concluye: “en materia de plagio hay que ser contundentes y definitivos. Estamos actuando en defensa propia”.

¿Por qué digo, entonces, que no habría que hacer tanto escándalo?

Uno, porque la deshonestidad es parte de la naturaleza humana, y existe siempre y en todos lados. El que se haga presente de vez en cuando en el mundo académico, en el de la ciencia o en el de las letras no debería ser sorpresa, y menos noticia. El caso de Núñez y Pascual apareció, con grandes titulares, en todos los medios noticiosos mexicanos. Si se le prestara la misma atención a otras noticias relacionadas con la ciencia, seríamos un país mucho más científicamente culto. En este caso lo que privó fue más bien el morbo.

Y dos, porque la visibilidad que tuvo la noticia haría pensar que se trata de un problema grave en la comunidad académica y científica en México. Pero, como señala el propio comunicado del Conacyt, “el SNI cuenta con alrededor de 23 mil 300 miembros y (…) es muy poco frecuente que se dé una situación de falta de honorabilidad. La comunidad de científicos y tecnólogos del SNI es un orgullo de nuestro país”.

Desgraciadamente, el actual sistema de evaluación del trabajo académico y científico, basado en medir la cantidad, no la calidad, ejerce una presión perniciosa que fomenta comportamientos deshonestos, ante la amenaza de perder los privilegios trabajosamente ganados. En todo caso, habría que felicitar a la comunidad académica mexicana porque tiene cada vez mejores mecanismos para detectar este tipo de fraudes, y porque toma medidas efectivas para sancionarlos. De hecho, hoy existen modernas herramientas informáticas útiles, ya comentadas en este espacio, para detectar plagios en los ámbitos académicos, escolar y literario. Y hay también sitios web y comunidades de personas dedicadas a detectar y exponer dichos casos, como Plagiosos.org y Retraction Watch.

Habría, eso sí, que reforzar la formación de los estudiantes para que sepan qué es un plagio y qué un uso legítimo de una cita, y para que tengan las habilidades técnicas y las actitudes éticas correctas al respecto. Al respecto, la UNAM lanzó hace poco una muy elogiable campaña de ética académica, con el título “Velo en perspectiva”, que merecería ser mejor conocida.

Pero lo que a mí parecería realmente fascinante sería estudiar con mayor profundidad las motivaciones de los plagiarios académicos. Y sobre todos los mecanismos de autoengaño y racionalización que elaboran para justificar sus actos ante sí mismos. Resulta fascinante leer las declaraciones de Núñez Arancibia, a quien el diario La Tercera de su natal Chile llama “plagiador en serie” y lo describe como buen estudiante y como un individuo “autoexigente, solitario y depresivo”.

“Yo sabía que iba a chocar como un tren contra una pared, haciéndome pedazos. Y eso fue lo que pasó”, comenta Núñez en la entrevista. “Había situaciones [académicas] que no había podido resolver (…) y frente a las presiones del medio y personales, cometí un gran error. Necesitaba más tiempo y no podía”. El reportaje continúa: “(…) la mentira se fue convirtiendo en una mochila insoportable. [Núñez Arancibia] pasaba el tiempo entre las clases y encerrado en su oficina. Apenas conversaba con sus colegas. Dormía mal, tenía crisis de angustia. ‘Yo todo esto lo viví solo. Nunca he estado en pareja, tenía pocos amigos. Empecé a ir al psiquiatra y a tomar medicamentos. Me detectaron depresión crónica. Me dedicaba al trabajo, pero estaba perdiendo el juicio’”.

Creo que alguien tendría que iniciar un proyecto de investigación serio para entender mejor los rasgos de personalidad (que en casos como éste se vuelven verdaderos trastornos psiquiátricos) de los plagiarios y estafadores académicos.

Es indudable que los fraudes, plagios y otras conductas deshonestas son extremadamente dañinas, pues socavan la base misma del trabajo científico y académico. Pero es también indudable que seguirán existiendo. Son parte de la naturaleza humana. Y es parte de la naturaleza de la academia combatir esos defectos de nuestra naturaleza.

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miércoles, 29 de julio de 2015

El año en que la música se jodió

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 29 de julio de 2015

El análisis
En gustos se rompen géneros”. Y hay pocos campos donde esto sea más cierto que en el arte. Aunque hay criterios formales, es innegable que la apreciación de una obra artística es un asunto inevitablemente subjetivo.

Pero, y sin caer en los excesos cientificistas de quienes creen que la creación y apreciación del arte se puede reducir a sus elementos neurológicos y “explicarse” científicamente, es interesante ver las aportaciones que los métodos de la ciencia pueden hacer para ayudarnos a comprender mejor esta fascinante actividad humana y sus productos.

Y uno de los enfoques científicos más poderosos que existen es el evolutivo: la teoría de Charles Darwin acerca de cómo el proceso de selección natural (la reproducción de los organismos, sujeta a una variación al azar que luego es sometida a la selección del ambiente en que viven, incluyendo los demás seres vivos) produce que los individuos mejor adaptados sobrevivan para transmitir sus genes, y con el tiempo las especies lleguen a estar tan admirablemente adaptadas a su medio.

Pues bien: a partir de la propuesta del etólogo inglés Richard Dawkins, en su libro El gen egoísta, de 1976, de que también las ideas –a las que, en este contexto, llamó “memes”– podían estar sujetas a la evolución por selección natural, el concepto de “evolución cultural” comenzó a convertirse en un tema serio de investigación científica (y no sólo, digamos, de especulación filosófica o teorización antropológica).

Por eso me pareció fascinante el estudio sobre la evolución de la música popular publicado el pasado 6 de mayo en la revista Royal Society Open Science por un equipo multidisciplinario de la Queen Mary University y el Imperial College de Londres, encabezado por Matthias Mauch.

Los investigadores estudiaron los archivos digitales de sonido de 17 mil canciones que estuvieron en la lista de los 100 éxitos (Hot 100) de la revista estadounidense Billboard durante los 50 años transcurridos entre1960 y 2010.

Pero a diferencia de trabajos anteriores que se basaban en criterios más bien subjetivos –estéticos, anecdóticos, filosóficos, históricos, comerciales o personales (por ejemplo de estrellas del pop)–, este estudio utilizó criterios cuantitativos derivados del procesamiento del contenido musical de las canciones.

Los parámetros analizados
Utilizando las mismas herramientas de análisis de datos que usan los biólogos para estudiar los genes de los organismos, reconstruir su evolución y clasificarlos en genealogías, Mauch y su grupo estudiaron las características esenciales de las canciones: su timbre, es decir, la calidad de los sonidos (presencia de voz de mujeres, de hombres, percusiones, guitarras eléctricas, piano…) y su armonía: la sucesión de acordes (notas simultáneas, consonantes o disonantes), que caracterizan a una pieza musical. (La armonía, junto con el ritmo y la melodía, conforman los tres elementos clásicos de la música. Para proponer una analogía muy imperfecta, si el ritmo fuera como el esqueleto básico sobre el que se construye la pieza, la armonía serían los músculos y piel que lo recubren, y la melodía sería el movimiento de ese “cuerpo” musical.)

Los resultados
Mediante un amplio arsenal de herramientas computacionales, los investigadores analizaron la música popular de las últimas cinco décadas y llegaron a interesantes conclusiones: entre otras, que las piezas caen naturalmente en grandes “grupos evolutivos” bien definidos (canciones de amor y easy listening; música country y rock; soul, funk y dance, y finalmente hip-hop y rap). Mauch y colegas contrastaron sus resultados con la clasificación de las canciones en “géneros” que hacen los usuarios del sitio de música por internet Last.fm, y hallaron que coinciden en gran medida, lo cual da mayor confianza a este hallazgo.

También hallaron que, contrario a lo que muchos afirman, la diversidad de la música pop no ha disminuido con los años, y que aunque cambia lentamente, ha presentado “revoluciones” en que se producen grandes cambios de manera rápida. En particular, hallaron que en las cinco décadas estudiadas ha habido tres grandes revoluciones: una alrededor de 1964, cuando surgió la “invasión inglesa” y los acordes de séptima dominante típicos del jazz y el blues cayeron en desuso, para ser sustituidos por acordes mayores y el uso de guitarras y voces estridentes. La segunda, en 1983, con la popularización de los instrumentos electrónicos como sintetizadores, muestreadores (samplers) y cajas de ritmo, que dio origen al tecnopop. Y finalmente la tercera –que es donde, en opinión muy personal de este columnista, se torció la cosa– centrada en 1991, con el auge del rap y el hip-hop, caracterizado por la falta casi total de armonía y el predominio del ritmo y la palabra (además de la desaparición de las guitarras).

El estudio también halló que algunas ideas generalmente aceptadas, como que fueron los grupos de la invasión inglesa como los Beatles o los Rolling Stones los que desataron la revolución de los sesenta, en realidad son incorrectas. Dicha revolución ya estaba en proceso antes de que estas agrupaciones saltaran a la fama, y su éxito se debió probablemente a que se montaron en ella.

El estudio de Mauch y sus colegas podría ser, como ellos mismos lo describen (con una notoria falta de modestia), “la base para el estudio científico del cambio musical”, que “señala el camino hacia una ciencia cuantitativa del cambio cultural”.

Puede sonar excesivo y arriesgado. Pero sí: la música, como las ideas y todos los productos culturales del ser humano, puede enfocarse como un conjunto de memes en constante evolución y competencia. Mauch y sus colegas ven a las características de armonía y timbre de las canciones como una especie de “genes” musicales: entidades que se “reproducen” cuando los autores imitan en sus propias piezas lo que oyeron en otras, modificándolas al mismo tiempo en forma creativa (“mutación”), y que luego son seleccionadas, de acuerdo a “los gustos cambiantes de autores, músicos, productores y… el público”. Las modas musicales serían así el ambiente que selecciona y el resultado de la selección de las características de la música pop.

Obviamente, los autores ya están pensando en ampliar su estudio: al menos a los años 50 (para verificar “si 1955 es la fecha de nacimiento del Rock’n’Roll”) y a la música clásica.

Quizá pronto, como proponen, podremos estudiar, gracias a la creciente digitalización, no sólo la evolución de la música, sino de textos, imágenes y objetos por medio de análisis evolutivo por computadora. Nada de eso implica que la ciencia haya “resuelto” todos los problemas del arte. Pero sí que puede ayudarnos a estudiarlos más sistemáticamente y a comprenderlos más a fondo.

Mientras tanto, yo no dejo de lamentar la revolución que en 1991, para mi gusto, echó a perder la gran mayoría de la música pop actual, y nos llevó a los actuales abismos del reggaetón y el hip-hop. Pero esa es sólo mi muy limitada opinión.

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miércoles, 22 de julio de 2015

El microbio con ojos

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 22 de julio de 2015

El ojo humano, con su asombroso diseño de precisión, que se ajusta de forma maravillosa a su función, ha sido siempre el ejemplo preferido de quienes desconfían de la teoría darwiniana de la evolución por selección natural e insisten en sostener que tuvo que haber sido “diseñado” por “una inteligencia superior” (de preferencia divina).

Los componentes esenciales de un ojo “tipo cámara”, como el humano, son un sistema que enfoque la luz (en nuestro ojo, una córnea fija que hace gran parte de esta labor y una lente flexible, el cristalino, que se ocupa del enfoque fino); una apertura que permite que sólo la luz que proviene de cierta dirección entre a la cavidad ocular (el iris), y una superficie sensible a la luz que pueda transformarla en señales químicas o nerviosas (la retina).

Un ojo animal es, pues, una estructura de enorme complejidad, compuesta por diversos tejidos y por millones de células. ¿Cómo pudo haber evolucionado algo así?

La respuesta, obviamente, se halla en la propiedad que tiene la selección natural de ser gradual y acumulativa: los cambios al azar que proporcionan incluso una pequeña ventaja se van acumulando; los que no, se descartan. Así, a lo largo de millones de años, se pueden escalar, paso a pasito, enormes pirámides en el espacio de diseño.

Parte de la historia de la evolución del ojo es el surgimiento de pequeñas “manchas oculares” en microorganismos unicelulares, que les permiten detectar de forma rústica la presencia, intensidad y hasta dirección de la luz. Pero resulta que existen microorganismos del plancton marino (del tipo de los protozoarios o protistas, según la clasificación más moderna), y específicamente del grupo de los dinoflagelados warnówidos (por el género característico del grupo, Warnowia), que presentan una estructura llamada oceloide que es sorprendentemente similar al ojo humano. (Tan similar, de hecho, que al principio se pensaba que era el ojo de una medusa que el dinoflagelado había engullido.)

El oceloide de los warnówidos tiene estructuras análogas (es decir, con función equivalente, pero sin relación evolutiva) a las del ojo humano, pero a nivel microscópico: una “córnea”, una lente (hialosoma) formada por gránulos de grasa, y una capa interna sensible a la luz. Pues bien: un estudio publicado en la revista Nature el pasado 9 de julio por Brian Leander y sus colegas, de la Universidad de la Columbia Británica, en Vancouver, Canadá, ha revelado varias sorpresas acerca de este ojo microscópico.

Estudiar a los warnówidos es difícil, pues no se han podido cultivar en el laboratorio y son escasos. Leander y su grupo usaron ejemplares capturados en los mares de Japón y de Canadá a lo largo de cinco años. Los estudiaron usando técnicas de microscopía avanzada, tomografía y estudios genómicos, para comparar las estructuras y el grado de similitud genética de los componentes del oceloide con otros organelos subcelulares de varias especies de dinoflagelados. Descubrieron que las estructuras que forman a los oceloides derivan de otros organelos que antes tenían una función distinta.

El ojo de los warnówidos
En particular, la “córnea” externa que cubre al oceloide está formada por mitocondrias, los organelos que producen la energía de la célula, mientras que el cuerpo retinal que capta la luz y la transforma en señales químicas deriva de los plastos o plástidos (el más conocido es el cloroplasto, que también capta luz gracias a los pigmentos que contiene, aunque la utiliza no como señal sino para obtener energía para fabricar alimento).

Es interesante que ambos organelos, mitocondrias y plástidos, provienen a su vez de células que en algún momento durante la evolución de los protistas, fueron absorbidas e integradas, por simbiosis, en su interior.

Aún no se sabe exactamente para qué usan estos dinoflagelados sus elaborados oceloides: probablemente para detectar y cazar a otros microorganismos de los que se alimentan (los atrapan gracias a unas estructuras retráctiles parecidas a arpones microscópicos, llamadas nematocistos).

Pero este estudio deja claras dos cosas. Uno, que la evolución es un proceso mucho más complejo y flexible de lo que uno podría suponer: no sólo células enteras pueden pasar a formar parte de una célula mayor, convirtiéndose en organelos, sino que éstos pueden cambiar sus funciones y adoptar otras, abriendo muchas nuevas posibilidades evolutivas. Y dos, que en el universo de posibilidades abiertas a la selección natural, hay algunas “buenas ideas” (Daniel Dennett
dixit) con las que la evolución se topa una y otra vez. Por eso, el que produzca estructuras tan elaboradas y parecidas como el oceloide y el ojo humano no es “milagroso”… aunque sí maravilloso.

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Contacto: mbonfil@unam.mx

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