El darwinismo: parte II

Darwin estructuró la eficacia biológica en tres puntos:

1º Análogamente, las adaptaciones que exhiben los organismos no serían el resultado de un diseño deliberado, sino un “efecto colateral” de lo que Darwin llamó la lucha por la existencia; una lucha metafórica, cuyo vencedor no ha de ser necesariamente el individuo más listo o fuerte, sino aquel que tenga más descendientes que puedan, a su vez, seguir reproduciéndose (en terminología moderna, el que posea la mayor eficacia biológica).

2º A menudo da mejores resultados cuidar pocos hijos y garantizar su supervivencia, que tener muchos y abandonados a su suerte. En general, la eficacia biológica se verá incrementada en dos tipos de situaciones:

- Los individuos mejor adaptados, gozarán de mejor salud y vivirán más, por lo que podrán dedicar tiempo y energía a la tarea de reproducirse.

- Muchos individuos poseen estructuras que mejoran sus posibilidades de reproducirse, aunque empeoren su adaptación. Un ejemplo clásico es el de los machos de pavo real: sus vistosas colas dificultan la huida ante los depredadores, están, mal adaptados pero resultan muy atractivas para las hembras, y por lo tanto, aumentan su eficacia biológica.

3º Darwin advirtió que un criador podía seleccionar cualquier rasgo, con tal de que presentase variación (si todos los individuos son iguales, no hay nada que “seleccionar”) y fuese heredable. Si uno de tales rasgos incrementase la eficacia biológica de sus portadores, su selección sería más fácil: no habría que hacer nada. Bastaría con dejar que la naturaleza siguiese su curso (por eso se habla de selección natural), porque de todas maneras esos individuos, van a aportar un mayor número de hijos que heredarán de sus padres el rasgo en cuestión, y la eficacia biológica crecerá en promedio y por sí sola, generación tras generación.

La selección natural ocurre cuando algunos individuos de una población aportan a la siguiente generación más descendientes capaces, a su vez, de reproducirse. Difiere de la selección artificial que practican los criadores en que directamente solo se “selecciona” la eficacia biológica, e indirectamente los rasgos que contribuyen a incrementarla.

El darwinismo: parte I

Desde siempre, el hombre se ha preguntado cómo el mismo y lo que le rodea ha llegado a ser lo que hoy es. Esta cuestión ha sido respondida de formas muy diversas a lo largo de la hisotoria. Así, en un principio la sociedad defendía un modelo fijista, en le cual los organismos vivos no habían cambiado desde el principio de los tiempos. Posteriormente, los científicos empezaron a perfilar los orígenes de lo que podría ser la teoría de la evolución ¿Pero, cuál es la maś importante de todas estas teorías? La respuesta es Darwin y su teoría de la selección natural.

Charles Darwin (1809-1882) fue el naturalista más importante del siglo XIX (y probablemente de la historia). Ya desde muy joven se interesaba por el estudio de la naturaleza. De hecho, se sabe que prefería  quedarse en el patio del colegio observando los insectos del lugar en vez de ir a clase.

Con 22 años se embarcó en el Beagle, un barco de la marina británico, con el objetivo de estudiar las costas de Sudamérica. Las observaciones más importantes las llevó a cabo en las Islas Galápagos, donde observó numerosas especies de pinzones que, aunque eran muy parecidas, estaban adaptadas específicamente a las particularidades ambientales de cada isla. Además, todas las especies de animales de las islas eran muy diferentes de las existentes en otros continentes. Esto lo llevó a la conclusión de que, debido a su aislamiento del resto del mundo, los animales de las islas habían evolucionado de una forma muy distinta.

Darwin no publicaría sus descubrimientos hasta 1859, en su famoso libro El origen de las especies. De todos los libros que escribió Darwin, este es el más importante. Aquí es donde expone todas las observaciones que realizó en el Beagle 28 años antes, dando lugar así a la teoría de la evolución darwinista. Sus principios básicos eran tres:

- Las especies cambian de forma lenta, continua y sin brusquedad (es lo que se conoce como gradualismo).

- Cada nueva generación presenta individuos con algunas diferencias. Estas diferencias son las que hacen a determinados organismos mejores que el resto.

- Los individuos mejor adaptados son los que sobreviven. Es la selección natural. Está claro que un pingüino tiene menos probabilidades de sobrevivir en el desierto que un camello. Eso es porque no está adaptado al entorno.

Al contrario que Lamarck, Darwin no era funcionalista. Él no creía que fueran los órganos los que, mediante sus uso habitual, se adaptaban al medio. Darwin aseguraba que los cambios eran aleatorios y que, si hacían más fuerte al individuo, entonces este sobreviviría transmitiendo las nuevas características a su descendencia. Desafiaba así a los teólogos, quienes decían que todo formaba parte de un plan divino y que nada era al azar. Así empezó su enfrentamiento con la Iglesia y parte de la comunidad científica (pues muchos de ellos defendían el catastrofismo de Cuvier).

En el Origen de las especies Darwin habla de qué condiciones debe reunir un individuo para propagar una determinada característica por toda una especie: es la eficacia biológica, o dicho de otro modo, por qué ser buen padre de familia es mejor que ser fuerte y listo. Aunque esto os lo contaré en la próxima entrada. Saludos y hasta otra!

P.D: sé que llevo un tiempo sin postear, pero es que llevo un mes algo dificilillo con el tema de los exámenes. Os prometo ser un poco más constante durante las próximas semanas. Vosotrod estad atentos, que vienen cosas muy interesantes!

Las teorías fijistas

A continuación os traigo la segunda de una serie de entradas que he pensado dedicar a explicar la las formas de concebir la evolución a lo largo de la historia. Una de ellas es el fijismo, teoría predominante durante muchos siglos y que, a pesar de los argumentos existentes en su contra, es interesante conocer.

El fijismo es la teoría (o grupo de teorías) que defiende un modelo no evolucionista en el cual los seres vivos no han sufrido modificación alguna desde el momento de su creación hasta el tiempo actual. Fue la teoría de mayor aceptación hasta el siglo XIX, momento en que se elaboran las teorías evolucionistas de Lamarck y Darwin. Engloba varias hipótesis, que pueden albergar un mayor o menor matiz de pensamiento evolucionista. Las más célebres e importantes son:

· Creacionismo: sostenido principalmente por las religiones de origen abrahámico. Durante la Eda Media fue la teoría más importante, ya que la Iglesia abogaba por una interpretación literal del Génesis y del relato de los seis días. Con todo, importantes teólogos cristianos concibieron una forma más flexible de interpretarlo, admitiendo incluso la posibilidad de cierto cambio en las especies (p. ej, Tomás de Aquino).

· Catastrofismo: ideado por Georges Cuvier (1769-1832), creador de la paleontología. El estudio de los fósiles le llevó a una conclusión: su existencia se debía a que, cada cierto tiempo, se producían en la tierra grandes catástrofes; causantes de la extinción de especies en masa. Los fósiles serían sus restos. Después de estas catástrofes, nacían nuevas especies que permanecían inalteradas hasta el próximo cataclismo.

Las características de estas nuevas generaciones determinarían su modo de vida (así, los animales con pezuñas, p. ej., serían siempre herbívoros). Esto se traduce en que los nuevos seres variarían su estructura (solo en el momento de su creación) dependiendo de su estilo de vida, determinado a su vez por la función del conjunto de sus órganos. Por ello, se clasifica como una teoría funcionalista.

· Linneo: Carlos Linneo (1707-1778) fue un naturalista y botánico sueco, padre de la nomenclatura binomial, que realizó numerosos estudios sobre la reproducción de las plantas. Debido a sus creencias religiosas era seguidor de la teología natural creacionista, cuyo lema era: Dios ha creado el mundo, y es posible comprender la sabiduría de Dios estudiando Su creación. Sus ideas eran principalmente fijistas.

Con todo, Linneo afirmaba que las especies podían cambiar a través de la hibridación, fueran animales o plantas (aunque no por medio de la reproducción no híbrida). Así, habló de cambios en las especies desde su creación. Sin embargo, sostenía que todos los cambios a partir de la especie original formaban parte del “plan divino de Dios”, por lo que los cambios eran finitos y limitados.

·Diseño inteligente: teoría evolucionista defendida por gran cantidad de grupos religiosos conservadores estadounidenses. Se vale de cuatro principios para argumentar la influencia de Dios en la evolución. Sin embargo, estos principios carecen de rigor, y emplean razonamientos filosóficos muy discutidos.

Si bien existen más teorías de carácter fijista, he seleccionado estas, bien por su importancia, o bien por ser las de mayor rigor científico (el catastrofismo de Cuvier estaba basado, al menos, en el estudio detallado de gran cantidad de fósiles). Esto solo es para tener una ligera idea. Las teorías sobre la evolución más importantes son las que vienen después: el darwinismo y la teoría sintética, que traeré próximamente. !Hasta otra!

Pilas de hidrógeno: funcionamiento

Tal y como os prometí, os traigo la segunda parte de la entrada sobre pilas de hidrógeno, dedicada a explicar cómo funcionan.

EL primer proceso que hay que llevar a cabo para conseguir energía a través del hidrógeno es extraerlo del agua. Para ello se pueden llevar a cabo varios procesos (están bastante resumidos. Si estáis interesados en alguno, poned un comentario y le dedicaré una entrada):

-Reformado con vapor: con este procedimiento el hidrógeno se obtiene a partir de hidrocarburos, fundamentalmente del gas natural. El componente principal del gas natural es el metano (CH4), al que se le añade agua. Tras diversas variaciones en la temperatura y en la presión del reactivo, se obtiene hidrógeno.

CH₄ + 2 H₂O → 4 H₂ +C

- Electrólisis del agua: cuando una corriente eléctrica pasa a través del agua, el hidrógeno y el oxígeno se separa. El hidrógeno se recoge en el cátodo (polo de la pila cargado negativamente) y el oxígeno en el ánodo. Este proceso es más caro que el reformado con vapor, pero genera hidrógeno muy puro. Si queréis hacer un experimento de obtención de hidrógeno, este es el mejor método.

- Fotoelectrólisis: consiste en el aprovechamiento de la radiación solar para producir corriente y separar así el hidrógeno del oxígeno. 

- Producción fotobiológica: se basa en obtener hidrógeno de ciertos organismos que lo sintetizan de manera natural (algas y cianobacterias).

- Pirólisis: es la combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a unos 500ºC. Se obtiene carbón vegetal y gas mezcla de monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno e hidrocarburos ligeros.

- Membranas de electrolito con poliamida: este proceso es el que se emplea más tarde en las pila de hidrógeno. El electrolito solo deja pasar los protones de una sustancia (H+), a los que luego se les añaden electrones para conseguir hidrógeno.

Una vez que se ha obtenido el hidrógeno, este se introduce en la pila, que es donde se obtiene la energía siguiendo estos pasos:

1.- El hidrógeno se inyecta en el ánodo. El oxígeno, en el cátodo. 

2.- El hidrógeno se disocia (divide) en protones y electrones, ya que los electrones no pueden atravesar el electrolito polimérico (contiene un polímero que lo impide).

3.a- Ya que no pueden atravesar el polímero, los electrones tienen que pasar por un circuito externo, generando así energía. Este circuito puede ir a cualquier lugar, como nuestras casas. Los electrones que salen ahora del circuito no son los mismos que vuelven después. 

3.b- Los protones del hidrógeno, mientras tanto, atraviesan al electrolito y llegan al cátodo. Ahí se unen con el oxígeno y los electrones que vienen del circuito, generando agua o vapor de agua, que es expulsado continuamente al exterior.

Esto ofrece una gran cantidad de ventajas. Además de eficiente, la pila de H. es poco contaminante. Tiene por único residuo el agua, no hace apenas ruido (entorno a 55 db) y, en caso de fuga, el hidrógeno gaseoso se disiparía rápidamente, impidiendo explosiones. Además, opera a temperaturas muy bajas: entre 60 y 80 ºC, muy por debajo de los 850 ºC del motor diésel estándar.

Las pilas de hidrógeno son una fuente de energía muy interesante, que ofrece una gran cantidad de ventajas. Todavía es cara, pero creo que esto no impedirá su expansión. Tal vez llegue el día en que, gracias a este avance, podamos llenar el depósito del coche con agua.

Pilas de hidrógeno: componentes

Las fuentes de energía renovables son cada día más importantes. Si ahora saliera a la calle a preguntar a los transeúntes acerca de este tema, probablemente me hablarían de la energía solar, la hidráulica, la eólica... Sin embargo, estoy convencido de que la mayoría olvidarían una fuente de energía renovable muy importante: las pilas de hidrógeno.

 

Las pilas de hidrógeno tienen gran cantidad de campos de aplicación. Estoy seguro de que ahora mismo, si os preguntara, me hablaríais del transporte (los famosos coches que funcionan a base de agua). Pero hay otros. Por ejemplo, la miniaturización de las pilas podría llevar a la creación de baterías portátiles, recargables con agua, para nuestros teléfonos. Tambien la industria espacial podría aprovecharse de esta fuente (son bastante ligeras, no vibran, y producen agua como único residuo, que podría ser consumida por los astronautas).

¿Pero, cómo funcionan realmente?

Primero, es necesario conocer sus componentes. Son los siguientes :

• Ánodo: es el polo positivo de una pila hacia el cual se dirigen los iones negativos (aniones) a través del electrolito. Es de un material poroso.

• Cátodo: es el polo negativo de una pila hacia el que se dirigen los iones positivos (cationes). Es de un material poroso. 

• Electrolito: disolución de sales en agua que da lugar a la formación de iones (átomos que pierden o ganan electrones) y que permiten que la corriente circule a través de ellos. En este caso, es el hidróxido de potasio (KOH) con una poliamida quien actúa de electrolito. 

• Circuito externo: por él pasan los electrones del hidrógeno de camino al cátodo, generando así corriente eléctrica.

• Catalizador: acelera la conversión del hidrógeno en protones y electrones. Suele ser de platino o paladio.

Lo segundo sería conocer qué tiene lugar en la pila desde que en ella entran el hidrógeno y el oxígeno hasta que sale el agua, describiendo además cómo se obtiene la energía. Aunque no es ni muy difícil ni largo de explicar, prefiero contároslo en otra ocasión, además de que así podré hablar un poco de los métodos de obtención de hidrógeno. ¡Estad atentos!

La teoría de colas: ¿cuál es la más rápida?

Hoy os traigo un vídeo que explica la teoría de colas, una importante rama de las matemáticas, haciendo un pequeño recorrido por su historia y mostrando una forma de aplicarla en el día a día. Está subtitulado al español, pero para verlo tenéis que darle al icono cc. Espero que os parezca interesante. Un saludo.

El porqué de los números

Todos usamos los números a diario. Cada vez que escribimos una cantidad, cada vez que realizamos una operación, cada vez que contamos algo... en todas esas ocasiones utilizamos los símbolos numéricos. Si no existieran, tendríamos que hacer todo lo anterior escribiendo las cantidades con todas las letras, lo cual haría cosas tan sencillas como una suma una tarea ardua y compleja. Pero, ¿de dónde vienen los números? ¿Por qué tienen esa forma?

Los símbolos numéricos son representaciones escritas de cantidades de elementos. La primera civilización en emplear símbolos para realizar operaciones es la civilización babilónica. Se empleaba la escritura cuneiforme (basada en escribir con una cuña sobre tablas de barro), por lo que las cifras también tenían esta forma. Fue el primer sistema del tipo posicional, en el que el valor de un número no venía determinado sólo por su forma, sino también por la posición que ocupaba. Su sistema de numeración era sexagesimal, es decir, tenía de base sesenta. Al ser grandes astrónomos, los babilónicos dejaron su huella en nuestra forma de determinar los períodos de tiempo y los ángulos (una año tiene 12 meses, 24 horas, 365 días, un ángulo tiene 360º…).

En otros lugares del mundo se fueron desenvolviendo nuevos métodos de cifrado, con distintas bases y símbolos (por ejemplo, la escritura ideográfica china de base 20).  Surgió entonces en la Antigua Roma la numeración romana, cuyo funcionamiento podéis consultar fácilmente en cualquier página. A pesar de ser la más moderna, la numeración romana ofrecía muchas carencias, ya que no permitía representar fracciones y con ella era difícil realizar operaciones matemáticas.
  
Paralelamente al método romano, se desarrolló en China el sistema Hu-Ma, de base diez y carácter posicional. Llegó a la India y más tarde los comerciantes lo extendieron hacia el mundo árabe. De esta manera, todo Oriente Medio empleaba la numeración decimal en el año 700. Sin embargo, no sería hasta el año 1202, cuando el matemático italiano Leonardo di Pisa (Fibonacci) escribe su libro Liber Abaci, que difundió las ventajas del sistema decimal por toda Europa.
  
La pregunta es: ¿Por qué nuestros números esta forma? Pues por sus ángulos. El número de ángulos convexos [1] en el trazo de un número es el que determina su forma y, por tanto, la cantidad que designa. Esto es fruto de la evolución de estos símbolos a lo largo del tiempo, pues en un principio no se escribían de esta forma.

  
Debe observarse que estos números están escritos en su forma primitiva y sin líneas curvas. El 0 se considera como un número sin ángulos.

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[1] Ángulos menores que 180º pero mayores que 0º.