Francis en Enciérrate con la Ciencia #22: Entre mitocondrias y fotones

Por Francisco R. Villatoro, el 30 diciembre, 2020. Categoría(s): Ciencia • Podcast Enciérrate con la Ciencia • Recomendación • Science ✎ 11

He participado en el cuarto episodio de la segunda temporada de Enciérrate con la Ciencia, el domingo 27 de diciembre [PodcastidaeSpreakerYouTubeTwitch, etc.]. Una iniciativa de Sara Robisco @SaraRC83 apoyada desde @Podcastidae por Juan María Arenas @jmarenas_eco, y Enoch Martínez @enochmm, que ahora son miembros de Scenio. Este episodio ha sido patrocinado por GMV (@infoGMV_es). Han intervenido en este programa Patricia Sánchez @Itap27, Sandra Merino @Sandribiopio, Hugo Quintela (Podcastidae), y un servidor.

“El coronavirus está obligándonos a estar en nuestras casas, así que unos cuantos científicos y divulgadores científicos hemos pensado en crear algunos Podcast en directo para hablar de ciencia, responder dudas, debatir y todo aquello que nos haga pasar un rato entretenido, a los que estamos tanto detrás como delante del micro. Durante el directo del programa los oyentes pueden hacer preguntas e intervenir usando la etiqueta (hashtag) #EncierrateConLaCiencia”.

Ir a descargar el episodio #22.

La primera pregunta es de Pablo Guarnerius @PabloGuarnerius: «¿sería factible una evolución de la vida en otro planeta no formada por individuos sino por un sólo organismo?» Contestamos entre todos, casi por consenso, que no es posible que haya una solo individuo, aunque podría haber un solo tipo de organismo. Sandra alude a la película Avatar (2009) y Sara a la película Solaris (2002). Sandra comenta el caso de las colonias clonales (o genets), grupos de individuos genéticamente idénticos, tales como plantas, hongos o bacterias originados de un solo antepasado por reproducción vegetativa, no sexual.

En el chat de Twitch tophetem pregunta: «¿Podríais explicar, por favor, el concepto de que para los fotones no exista el tiempo?» Contesto que los fotones se mueven a la velocidad de la luz en el vacío, luego según la relatividad se mueven solo en el espacio, no se «mueven» en el tiempo en su sistema de referencia propio; una partícula en reposo solo se «mueve» en el tiempo en su sistema de referencia. Más aún, los fotones no tienen un reloj intrínseco, pues las dos componentes de su campo electromagnético están desacopladas; más aún, los fotones no interaccionan entre sí, luego no se puede construir un reloj usando solo fotones. Sin embargo, las partículas con masa tienen un reloj interno dado por su interacción con el vacío del campo de Higgs; por ejemplo, un electrón tiene las dos componentes de su campo electrónico acopladas por el campo de Higgs, el llamado zitterbewegung del electrón, que equivale a una oscilación tipo zig-zag de sus dos componentes (llamadas izquierda y derecha); además, se puede construir un reloj usando electrones que interaccionan entre sí mediante fotones. Así, el tiempo en el sistema de referencia propio de la partícula pasa para las partículas con masa, pero no pasa para las partículas sin masa.

En el chat de Twitch rebufo77 pregunta: «¿Será posible en el futuro que haya ordenadores cuánticos de propósito general para la simulación de reacciones químicas?» Respondo que sí, que la química cuántica será una de las aplicaciones nicho de los futuros ordenadores cuánticos; en especial, de reacciones bioquímicas de interés farmacológico y biomédico.

En el chat de Twitch MuguPiensa pregunta: «¿Las mitocondrias pueden acostumbrarse al frío? Porque un tipo de un programa que se llama «Dúo de supervivientes» siempre va descalzo (incluso en la nieve) y decía que era para entrenar sus mitocondrias…» Y antonioroga pregunta: «Escuché a un entrenador que decía que cuando se hacía más ejercicio había más mitocondrias… cada vez». Contestan Patricia y Sandra que no saben si el entrenamiento influye en las mitocondrias. Así aprovechan a recomendar que siempre que se haga ejercicio se usen los medios adecuados.

Pregunta Claudio cjmartino en el chat de Twitch: «¿qué función de los elementos que componen a una célula animal eucariota, aún queda por comprender en profundidad y qué importancia o aplicación podría tener ese conocimiento?» Contesta Patricia que hay muchas funciones que aún no conocemos en detalle; por ejemplo, las mitocondrias aún guardan muchos secretos. Nos habla de procesos como la fusión de mitocondrias (fusión de las membranas de dos mitocondrias), proceso que aún no tiene una explicación definitiva.

Pregunta Pablo Guarnerius @PabloGuarnerius: «¿La teoría de Theodor Kaluza que interesó a Einstein era errónea porque no consideraba los efectos de la mecánica cuántica?» Contesto que la teoría de Kaluza era clásica, pero que Klein la volvió cuántica. La teoría de Kaluza–Klein unifica en 5D la gravitación de Einstein en 4D con el  campo electromagnético en su quinta dimensión; las ecuaciones de Einstein en 5D permiten deducir las ecuaciones de Maxwell. Se considera errónea porque predice la existencia de cargas magnéticas (monopolos) asociadas a la carga eléctrica del electrón (logrando explicar por qué las cargas eléctricas tienen que ser múltiplos de la del electrón) con la misma masa del electrón, que no se han observado (refutando la teoría). Se están buscando monopolos magnéticos de gran masa, pero están más allá de las predicciones de la teoría de Kaluza–Klein. Estas ideas fueran rescatadas en la primera revolución de la teoría de cuerdas pero 10D.

Pregunta p_pandora en el chat de Twitch: «¿Hay algunas nuevas tecnologías/descubrimientos en la química orgánica que se puedan compartir? Siempre me enseñaron que esa área está todo visto. ¿Por qué en el cole lo dan como algo cerrado?» Contesta Hugo que hay nuevos resultados y descubrimientos de forma constante. Aparecen nuevas reacciones y nuevos catalizadores de forma contínua.

Sandra aprovecha para preguntar a Hugo sobre los actínidos y los lantánidos de la tabla periódica. Contesta Hugo que los que son estables se usan en muchas aplicaciones tecnologías. Sandra pregunta también por cuál será el último elemento de la tabla periódica. Hugo aclara cómo se descubren los elementos más pesados; la tabla periódica ya está completa hasta el Z =118; pero se están buscando elementos más allá (como el 120). Sandra pregunta si hay un límite físico. Contesto que el límite ronda 170 (en realidad recordaba mi pieza «¿Tiene límite la tabla periódica de los elementos?», LCMF, 22 jul 2014). Hugo me pregunta por la interacción fuerte efectiva entre protones y neutrones en los núcleos. Aprovecho para hablar de los nucleones y cómo están formados por quarks unidos entre sí por gluones; intento explicar la masa del protón y del neutrón, así como su diferencia. Sandra le manda una tarea a Hugo, ¿cuál es el elemento químico más pesado que se observa de forma natural en la Tierra?

Pregunta ximplissimus en el chat de Twitch: «Si existiese la posibilidad de que un ser humano pueda ser concebido en Marte en un ambiente de laboratorio, ¿tendría la posibilidad de adaptarse si regresará a la Tierra con unos 10 o 15 años de edad?» Sandra contesta que cree que no. Nos habla del efecto del gradiente de gravedad en el desarrollado embrionario; así, el humano marciano tendría muchos problemas en la Tierra. Sara menciona la serie The Expanse en la que aparecen habitantes de los asteroides que se llevan a la Tierra y sufren por la gravedad. Comento que la aceleración de la gravedad en la superficie en Marte son unos 3.7 m/s², mucho menor que la terrestre de 9.8 m/s². Sara comenta que se recogerán muestras de Marte en futuras misiones y junto a Sandra nos habla de los protocolos de protección biológica para las misiones espaciales para evitar la contaminación de las muestras con con vida terrestre.

Sandra comenta que el plutonio del RTG podría producir radiación que afectaría a la vida terrestre que acarreen las sondas espaciales. Comenta antonioroga en el chat que «el plutonio del RTG no es militar, es un isótopo que emite radiación alfa que el contenedor retiene sobradamente y algo de gamma. De hecho con este plutonio se hicieron pilas para marcapasos blindadas eso sí si no recuerdo mal. No tiene esos problemas».

Hugo pregunta por el estado actual de la fosfina en Venus. Contesto con la situación actual, que ya resumí en «Adiós definitivo al fosfano en Venus», LCMF, 28 oct 2020. El asunto no está resuelto según algunos expertos, pero en mi opinión no se volverá a observar fosfina en las nubes de Venus a concentraciones superiores a una parte por millardo (la vulcanología superficial venusiana puede explicar concentraciones de una parte por billón, luego se observará algún día una señal, pero queda completamente descartado su origen biológico). También recomiendo mi pieza «Sobre la formación abiótica de fosfano (fosfina) en la atmósfera de Venus», LCMF, 19 sep 2020.

Pregunta pablodanielg en el chat: «¿Encélado es un buen candidato para vida?» Responde Sara que tiene géiseres y un océano subterráneo que podría estar habitado. Pregunta Hugo por la posibilidad de explorar dicho océano. Recuerdo que la capa de hielo tiene unos 5 km de grosor en el polo sur de Encélado y que el océano allí tiene una profundidad de unos 65 km. La única opción es explorar en las grietas y géiseres en la superficie posible contenido biológico. Sara recomienda las páginas web de la NASA sobre cada una de las misiones para ver imágenes e información sobre las misiones; por ejemplo, la página sobre Cassini. También comenta Sara un caso de ciencia ciudadana en astronomía. Sandra comenta que envió un artículo científico recientemente y está esperando que le contesten los revisores. Comento que hay coautores de artículos muy jóvenes, puestos allí por sus padres o madres (incluso recién nacidos).

Y tras divagar un poco finalizamos recordando nuestras afiliaciones y actividades de divulgación. ¡Qué disfrutes del podcast!



11 Comentarios

  1. Gracias por todo. No cambie usted y si lo hace que sea por algo qué le englobe a su usted mismo actual.como la relatividad en globo la gravitación universal, el modelo electrodebil engloba… Vaya qué se generalice pero no cambie jjjj

  2. Bueno, como siempre, las intervenciones de Francis son sensatas, espléndidas y muy oportunas.

    -Fue muy extraña la pregunta sobre la plausibilidad de un único organismo habitando un planeta. Pero, los comentarios de Francis fueron brillantes. El mecanismo de «evolución» es algo inherente a la definición de «vida» ¿Qué significa eso para un único individuo? El sutil punto que tocaba Francis es que la idea de un sólo individuo aislado está en conflicto con la definición aceptada de vida.

    -Para profundizar en la mención de Francis a la finitud de la duración del efecto túnel cuántico https://francis.naukas.com/2020/08/02/una-medida-directa-de-la-duracion-del-efecto-tunel-cuantico/ , https://francis.naukas.com/2019/03/27/la-duracion-del-efecto-tunel-cuantico-es-imposible-de-observar/

    -La historia sobre la caída y augue de las teorías de Kaluza-Klein https://francis.naukas.com/2013/08/18/sobre-las-teorias-de-kaluza-klein-y-la-supergravedad-en-d11/

    -Una entrada maravillosa sobre la estructura del núcleo atómico y la estructura de los nucleones para desarrollar la maravillosa metáfora de Francis sobre «nucleónes esquizofrenicos» https://francis.naukas.com/2012/04/30/la-masa-de-un-proton-la-masa-de-sus-quarks-y-la-energia-cinetica-de-sus-gluones/

    Gracias y feliz año nuevo, Francis.

  3. La disertación sobre el fotón y el tiempo me ha encantado, tres veces la he oído. Has conseguido que una bióloga adore la física de partículas (sean lo que sean las partículas) y le fascine la física cuántica.

  4. En el caso de un único organismo se puede dar en el caso de el punto final de la evolution y se reproduciría, generando otros organismos que viajan a otros planetas para colonizar, solamente permaneciendo el en el planeta original.

    1. Sergio, una partícula fundamental sin masa solo se mueve en el espacio, en todos los sistemas de referencia, no pudiendo “moverse” en el tiempo. Las interacciones de dicha partícula con otras partículas que tengan masa se pueden ordenar en el tiempo y están sujetas al tiempo.

    1. Sergio, la energía (cinética) de los electrones es continua, luego dos electrones idénticos pueden tener dos valores de energía diferentes próximos hasta el extremo; ¿por qué existe la energía y por qué las partículas tienen energía? Son preguntas más allá de lo que se puede conocer en ciencia (que solo estudia los cómos, no pudiendo responder a los porqués).

  5. Siempre que escucho hablar de evolución en historia de la ciencia. me recuerdo de las ideas de Popper y especialmente las de Lakatos y su hipótesis del Core y el Amor por una idea o concepto científico.

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