Francisco Javier Nicolás trabajando en el despacho. Imagen cedida.
Francisco Javier Nicolás Arnaldos es doctorando en la Universidad de Granada (UGR) e investiga, junto con su grupo de física de partículas, la manera de detectar neutrinos. Terminó el grado de Física y se especializó en física de partículas y astrofísica. Ahora colabora en un proyecto del Fermilab de Chicago para descubrir cuál es la naturaleza de estas partículas tan escurridizas. Francisco Javier Nicolás Arnaldos explica los últimos avances en este área, como el uso de la tecnología de argón líquido y cuál es su aportación como científico.
¿Cuál es el objetivo del Fermilab?
El Fermilab es un laboratorio de física de partículas compuesto de muchos experimentos que pretenden estudiar las propiedades y características del mundo de las partículas subatómicas. Muchos de estos experimentos son detectores que se dedican a estudiar los neutrinos, unas partículas casi indetectables. En el Fermilab hay muchas instituciones y universidades colaborando con grupos de investigadores, y cada grupo de trabajo se encarga de estudiar una parte en concreto de su detector, o de hacer tal estudio, o tal calibrado.
¿De qué se encarga su grupo exactamente?
El experimento en el que estamos se llamaShort-Baseline Neutrino (SBN) y tiene básicamente dos detectores: el detector cercano que se llama Short Baseline Neutrino Detector (SBND) y que está justo enfrente de donde se producen los neutrinos y uno lejano (a unos 600 metros aproximadamente) que se llama ICARUS. La idea es que disparamos neutrinos de un tipo (sabor muónico), los detectamos en el cercano y luego en el lejano. Comparando estas detecciones podemos estudiar las oscilaciones de neutrinos.
¿Qué son las oscilaciones de neutrinos y por qué los detectores están justo a esa distancia?
El sabor de los neutrinos oscila con la distancia. El gráfico muestra la probabilidad de que el neutrino muónico (rojo) producido en el Fermilab oscile al tauónico (azul), al electrónico (verde) o al hipotético neutrino estéril (gris). Imagen de la revista Physics de laAmerican Physical Society (APS).
Las oscilaciones son una propiedad de los neutrinos que consiste en que pueden cambiar de un tipo (sabor) a otro dependiendo de la distancia que recorren y la energía que tienen. Los detectores del SBN están a una distancia concreta por una buena razón. Hay sospechas, por estudios y experimentos anteriores, de la existencia de un cuarto tipo de neutrino: el neutrino estéril. Este se llama así porque no interacciona con nada de lo que conocemos del Modelo Estándar. Entonces, lo que hacemos en el experimento es lanzar neutrinos muónicos una y otra vez para contarlos con los detectores y hacer un análisis estadístico. Ponte, por ejemplo, que en el detector cercano contamos que han interaccionado 100 muónicos, y en el lejano contamos 70 muónicos y 15 electrónicos. Entonces hemos “perdido” 15 neutrinos que puede que hayan oscilado a este sabor estéril que no podemos detectar porque no interacciona. Así es como podemos caracterizar las oscilaciones de neutrinos y podemos detectar nuevos tipos.
«Hay sospechas, por estudios y experimentos anteriores, de la existencia de un cuarto tipo de neutrino: el neutrino estéril»
¿El experimento SBN se construyó específicamente para detectar este posible neutrino?
Sí, es uno de sus objetivos fundamentales. Otro de sus objetivos es ser un “calentamiento” para DUNE porque usa exactamente la misma tecnología para detectar neutrinos: cámaras de proyección temporal de argón líquido. De hecho, es por esa razón por la que mi grupo de trabajo también está metido en el DUNE.
Espera, ¿qué es DUNE y en qué consiste esta tecnología?
ElDeep Underground Neutrino Experiment (DUNE) es otro experimento de Fermilab que está en fase de construcción. Es parecido al SBN, pero a una escala mucho mayor porque el detector lejano se encuentra a 1300 kilómetros. Así que todo lo que hacemos en el SBN va a servir para mejorar el DUNE.
Reconstrucción de la traza y cascada electromagnética correspondiente a la detección de un neutrino en el MicroBooNE mediante tecnología de argón líquido . Imagen de la web de Fermilab.
La tecnología de argón líquido se empezó a proponer en los años 80 pero es ahora cuando su uso para hacer mediciones físicas se ha hecho realidad. Como los neutrinos son de alguna manera invisibles (porque no podemos detectarlos directamente), lo que hacemos es detectar sus productos cuando interaccionan con el argón. Además, esta interacción puede ser de muy distintas formas: puede ser que el neutrino interactúe con los electrones del argón, con un nucleón (protón o neutrón) del argón o incluso con el átomo de argón en su conjunto. Si por ejemplo lo hace con el electrón, el átomo de argón se ioniza y los electrones se mueven hacia un plano de hilos bajo la influencia de un campo eléctrico, por lo que detectamos una corriente en cada hilo. Viendo en qué hilos se ha generado esacorriente, podemos reconstruir la interacción del neutrino. Es decir, que con esta tecnología hemos conseguido obtener imágenes casi fotográficas de la interacción de neutrinos. De hecho, con el MicroBooNE, que es otro detector con esta tecnología, ya se han recogido imágenes increíbles.
«Con esta tecnología hemos conseguido obtener imágenes casi fotográficas de la interacción de neutrinos»
De acuerdo, ¿y cuál es su papel en los experimentos?
En el caso de que el neutrino interactúe con el electrón, también puede ocurrir que el electrón sea reabsorbido por el átomo y entonces emita muchísima luz de centelleo. Los fotones de esta luz ultravioleta los detectamos con sensores ópticos colocados alrededor de la cámara y pueden ayudar a reconstruir la traza de la interacción del neutrino. Ahí es donde entra mi papel. Yo me encargo de sacarle el máximo partido a la información que te puede dar esta luz de centelleo.
Todavía no ha podido ir al Fermilab. Además, aunque vaya, todos esos experimentos ocurren dentro de máquinas donde nunca podrá ver qué ocurre exactamente. ¿No le parece raro?
De momento no. Porque aún no está en funcionamiento. Ahora mismo estamos trabajando con simulaciones y, como podemos ver el código, pues no hay ningún misterio. Pero la verdad es que si lo piensas sí que es un poco raro, pero es muy común en física de partículas.
¿Para cuándo estará el SBN en funcionamiento?
En un año aproximadamente comienza la primera etapa: se enciende, se hacen los primeros tests, se calibra… Es decir, ver que todo funciona bien. Porque una vez que cierras las cámaras y echas el Argón es muy difícil volver abrirlo. Se perdería un montón de dinero.
Entonces, ¿Cuándo comienza a funcionar para aportarnos datos?
Es que es más bien un continuo. Una vez tienes el detector lleno y ves que todo funciona, tampoco te lanzas de golpe a medir neutrinos para el análisis de oscilaciones. Es algo muy progresivo: una vez que funciona todo, empiezas a comparar datos reales con las simulaciones y ver que todo cuadra. A continuación, se llevan a cabo medidas de propiedades/partículas que ya conocemos muy bien para asegurarnos de que todo pinta bien y, quizás, a partir del primer año (por decirte una escala de tiempo, pero esto nunca se sabe muy bien), será posible decir decir que el detector está «listo» para hacer física.
Estos aparatos cuestan millones. ¿Cómo convencería a la gente fuera de la comunidad científica para que pague sus impuestos para fabricar estos detectores? Porque no son una autopista, un aeropuerto o una vacuna sino algo muchísimo más caro que sirve para detectar, si tienes suerte y en 5 o 10 años, un neutrino estéril. ¿Cómo lo justifica?
Te puedo intentar convencer de dos formas: por el lado romántico de la ciencia y por el práctico. El primero se refiere a que si perdemos nuestras inquietudes por conocer cómo funciona el universo y sus leyes más fundamentales, llegaría un momento en el que nos estancaríamos como sociedad y no avanzaríamos. En general, aunque no tengas la seguridad de que el experimento vaya a ser un éxito, el simple motivo de intentar averiguar una nueva propiedad del universo ya es razón suficiente para ponerse manos a la obra e intentar construir lo necesario para descubrirlo. Por el lado práctico, te pongo un ejemplo más de moda. Las redes neuronales que se están usando para cualquier cosa hoy en día, desde industria hasta filtros de Instagram, también se usan en física de partículas. Entonces, todos los avances que se consiguen al desarrollar e investigar en redes neuronales para aplicarlas al campo de física de neutrinos también sirven para funciones más prácticas y cotidianas. También ocurre con toda la tecnología que se ha desarrollado para conseguir toneladas y toneladas de argón líquido puro a temperaturas bajísimas, que en algún momento puede tener su aplicación cotidiana. Esto pasa con un sinfín de técnicas y herramientas que se necesitan para poner en marcha experimentos como estos.
«Toda la tecnología que se ha desarrollado para obtener toneladas y toneladas de argón líquido puro a temperaturas bajísimas en algún momento puede tener su aplicación cotidiana»
Carlos Briones Llorente es doctor en Ciencias Químicas, en la especialidad de Bioquímica y Biología Molecular, por la Universidad Autónoma de Madrid. Desde el año 2000, dirige el Grupo de Evolución Molecular en el Centro de Astrobiología de Madrid, centro mixto entre el CSIC y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), asociado al NASA Astrobiology Institute, donde investiga sobre la posible vida en otros planetas. Su trabajo se centra en el estudio del origen y la evolución temprana de la vida y de los ácidos nucleicos, como el ADN y el ARN; el desarrollo de biosensores para caracterizar la biodiversidad microbiana en entornos extremos, y el estudio de virus de ARN. Actualmente es también vocal de la Junta Directiva de la Sociedad Española de Virología (SEV) y un polifacético profesional, que acompaña su actividad investigadora con la divulgación científica y la escritura de relatos y poemas.
Carlos Briones estudiando microorganismos de ambientes extremos en Río Tinto (Huelva)
Desde hace un año aproximadamente toda la atención de la sociedad se ha centrado en un virus de ARN muy concreto, el causante de la Covid-19. ¿Cómo ha afectado esta situación de pandemia al desarrollo de las ciencias que no están directamente enfocadas a solventar el problema?
La astrobiología es un campo en el que también nos interesan mucho los virus de ARN. No es una ciencia tan lejana, sobre todo la parte que tiene que ver con el origen y la evolución de los virus, no tanto en cuanto a las repercusiones clínicas. Pero hay muchos campos científicos que no tienen nada que ver con los virus y que se han dejado un poco de lado ante toda esta crisis. Ante esta situación imprevista, y como el dinero es limitado, hay que escoger y priorizar, así que se han derivado muchos esfuerzos personales y con esto un campo va en detrimento de los otros. Lógicamente, ahora tocaba hablar mucho sobre este virus, dar muchos datos y avanzar muy rápido. Gracias a eso y a la colaboración de científicos en todo el mundo se han conseguido tener vacunas en un solo año, algo absolutamente fascinante. Pero habrá que ir revirtiéndolo y volver a dedicar tiempo y esfuerzo a otros temas que ya eran candentes antes de la emergencia. Esto se ha convertido ahora en lo único y eso tampoco es sano, hay que hablar de todos los temas científicos.
Esto se ha convertido ahora en lo único y eso tampoco es sano, hay que hablar de todos los temas científicos.
En cuanto a las vacunas… Ha habido gente algo preocupada y se han extendido informaciones llamativas sobre dos de las vacunas que se están administrando en España, las de Pfizer y las de Moderna, que son vacunas de ARN. ¿Es realmente ésta una molécula tan peligrosa?
No hay ningún problema. Lo que pasa es que una sociedad con poco conocimiento científico y con mucha desinformación da lugar a esta infodemia. Para muchas personas del mundo será la primera vez que hayan oído hablar del ARN, pero fue probablemente la molécula principal en el origen de la vida. Que esta molécula les vaya a modificar genéticamente no tiene ningún sentido. Las vacunas de ARN lo que hacen es darles unas instrucciones a las células del sistema inmune, un plano, gracias al cual construyen la proteína que tiene el virus en su parte exterior y esa proteína educa al sistema inmune para que produzca anticuerpos frente a ella. De esa forma ya está preparado para que, si alguna vez te cruzas con el virus real, tu sistema lo pueda atacar. El ARN es utilizado para fabricar las proteínas y luego se degrada, los planos se rompen y desaparecen de la célula.
Este sistema tan novedoso está funcionando muy bien, generando una respuesta inmune fabulosa en las personas y sin efectos secundarios prácticamente. Con otras vacunas más tradicionales, como la de AstraZeneca, lo que te inyectan es un virus que tiene esa misma proteína. Entonces puedes tener el efecto secundario de ese otro virus que te han metido, como inflamación o algo parecido a un resfriado, aunque esta atenuado para que no sea mucho. Las de ARN son más limpias.
En torno a este virus se han compartido muchas informaciones falsas. Uno de los bulos más extendidos ha sido el del virus fabricado artificialmente en un laboratorio de Wuhan.
Sí, eso es muy típico de la ciencia ficción, de las películas. El señor malo malísimo que quiere acabar con todos, se inventa un arma biológica, la dispersa y morimos todos. El apocalipsis pandémico es un argumento muy recurrente y la verdad es que son películas entretenidas. Pero lo cierto es que los científicos no tenemos todavía capacidad para construir un virus en el laboratorio, no hemos avanzado tanto como se piensa en esos casos. De hecho, es curioso como los negacionistas y las personas que apoyan las pseudociencias, por una parte, no se fían de la ciencia, pero por otra parte nos otorgan a los científicos un poder casi ilimitado.
Cuando analizamos el virus en el laboratorio, con técnicas de secuenciación de genes, podemos compararlo con los demás virus ya conocidos y lo que vemos es que es un virus que se parece a otros coronavirus que han ido apareciendo y que hay unas relaciones de parentesco más o menos cercanas entre unos y otros. Esto nos habla de que es de la misma familia, aunque presenta algunos cambios con los otros, lógicamente. Incluyendo este, se conocen ya en total siete coronavirus que infectan a humanos.
Los científicos tienen bastante claro que, al igual que otros virus de esta familia, tiene un origen zoonótico.
Sí, con estas técnicas vemos también que hay virus muy parecidos a este en murciélagos y en algunos roedores. Lo que probablemente ha ocurrido es que este virus se habrá originado en murciélagos, habrá pasado a otro animal, que de momento no sabemos cuál es, y de ese animal habrá saltado a la especie humana. Este proceso de zoonosis o de salto de hospedador pasa constantemente en la naturaleza, aunque para la opinión pública sea la primera vez que se escuche hablar tanto sobre virus. Por ejemplo, los virus de la gripe se originan muchas veces en aves, se recombinan en cerdos y luego pasan a los humanos.
Este tema ha afectado a todos en la salud, en la economía, etcétera, y tampoco hay la mayor transparencia del mundo en China, es un terreno muy propicio para que personas que desprecian la evidencia científica se inventen cosas. Pero, aunque para mi gusto demasiado tarde, ya ha habido una misión de científicos a Wuhan y no hay nada que nos diga que ha habido manipulación genética. Mientras no haya pruebas nadie puede inventarse una realidad paralela.
¿Usted diría que la ciencia ficción ha hecho mucho daño a su campo de estudio?
Por una parte, ha hecho creer a la gente cosas imposibles, pero por otra también ha sido un estímulo. Yo soy muy partidario de la ciencia ficción, me gusta mucho. Me parece que es muy interesante para plantearnos preguntas. Por ejemplo, los humanos estamos interesados por la posibilidad de que haya vida en otros planetas, incluso vida inteligente que se comunique con nosotros. Y eso en muchos casos ha venido desde la ficción.
La ciencia ficción en sí no es mala, si lo tomas como un producto cultural, como literatura. Leer El Quijote o leer poesía no es malo, qué va, es buenísimo. Lo que no puedes es creerte que existen los personajes. Igual que no existe Sancho Panza, tampoco existen los marcianos que vemos en las películas, como los de H.G. Wells o los de Mars Attack. El problema de la ciencia ficción es que hay gente que se lo cree como si fuera verdad y creen que ven platillos volantes cuando lo que ven son nubes lenticulares que iluminadas por el sol brillan como un platillo volante. Diría que no ha hecho daño si somos capaces de diferenciar la realidad de la ficción.
Y, ¿Es usted más optimista respecto a las posibilidades de encontrar vida en Marte o en alguno de los satélites congelados del Sistema Solar?
Representación del Sistema Solar donde se muestran planetas y satélites
Yo creo que vida presente, vida actual, sería más probable encontrarla en las aguas de satélites como Encélado o Europa. En sus aguas subsuperficiales, las que están bajo el hielo. Aquí ya sabemos que hay unos océanos profundos y ricos en moléculas, lo que puede ser un mejor soporte para la vida. En Marte lo que podemos encontrar son rastros de una vida pasada. Pero es mucho más fácil ir a Marte que a los satélites de Júpiter o de Saturno, porque está mucho más cerca. Además, el problema adicional que tienen estos gigantes de gas es que producen mucha radiación y la electrónica de vuelo se ve muy afectada. De esta manera una misión no puede estar mucho tiempo cerca, tiene que estar yendo y viniendo, haciendo órbitas muy grandes, para que el tiempo que pasa cerca del planeta no sea mucho. Este tipo de limitaciones hacen que se haya explorado más Marte, pero las opciones de encontrar vida presente en los otros son más altas.
Recientemente, disfrutamos de esas maravillosas escenas del amartizaje del nuevo Mars Rover Perseverance. ¿Qué es lo que se espera que encuentre este vehículo?
Representación del Mars Rover Perseverance
Ya van cinco décadas enviando rovers al planeta y en esta última etapa de la exploración lo que se va buscando son restos de posible vida pasada o incluso actual. Para ello el rover va a analizar las formas de los estratos y de los minerales, para ver si se pueden corresponder con formaciones hechas por bacterias. También lleva tecnologías para analizar los restos de moléculas, como lípidos o ácidos grasos, en las rocas. Y, por otra parte, va a recoger cuarenta y dos muestras del suelo y del subsuelo, que quedarán allí preparadas para que una futura misión las recoja y las traiga a la Tierra. Esto va a hacerse por primera vez, es muy novedoso y está muy bien porque si esas muestras llegan aquí ya no estas tan limitado, tienes la potencia de toda la tecnología de nuestros laboratorios y se pueden aplicar técnicas mucho más avanzadas en microbiología o biología molecular. Todo eso es lo que pretende hacer este rover y, además, seguirá caracterizando la geología del planeta y también los gases que forman la atmosfera. Tiene mucho trabajo por delante realmente.
Cuando se envían estas misiones al espacio se hace gran hincapié en su limpieza con tal de no contaminar otros planetas con los microorganismos terrestres. ¿Cómo de real es el riesgo de contaminación del espacio?
No siempre se habla de ello, pero es una parte fundamental en la exploración planetaria. De hecho, en mi último libro le dedico un capítulo entero a la protección planetaria, porque es realmente muy importante. Hay que limpiar muy bien las misiones de la Tierra ya que todo lo que hay en nuestro planeta está recubierto de microorganismos, no hay ningún material estéril, y si llevamos, sin querer, en la superficie de nuestros rovers microorganismos terrestres podemos ocasionar problemas. Si hubiera vida endógena, propia de ese planeta, y le estuviéramos metiendo otra forma de vida de aquí con la que competir, a lo mejor habría problemas ecológicos. Nos podríamos cargar la vida en Marte. Por eso para proteger todos los lugares en los que se sospecha que puede haber vida se aplican unas restricciones muy enérgicas y se trata de esterilizar todo lo que sea posible los materiales de los vehículos.
Y, a raíz de esto… ¿Cómo podemos descartar, si algún día encontramos vida fuera de la Tierra, que no la hayamos enviado allí nosotros previamente?
Yo creo que habrá mucha discusión si se encuentra un posible biomarcador de Marte para intentar convencer de que realmente es de ahí. La ciencia se construye con mucha revisión, mucho análisis de otros científicos, por lo que todos tenemos que ser muy rigurosos y exigentes. Seguro que los científicos que lo encuentran tenderán a decir que es de allí y todos los demás tenderán a decir que no. Será divertido ver la pelea.
En teoría, los análisis moleculares, permitirán discriminar si es vida endógena o si la hemos llevado de aquí sin querer, lo que llamamos un falso positivo. Si los análisis del material genético detectan una bacteria típica de la piel como Propionibacterium nadie se va a creer que sea de Marte, lo lógico es pensar que es de la piel de alguno de los operarios que en algún momento tocó ese rover y dejó ahí esa bacteria. Y si detectas otro tipo de biomarcador como un lípido sería muy arriesgado decir que es de Marte. Es un tema complejo, pero es bonito también.
La esperanza de que la vida fuera de la Tierra sea un hecho podría ponernos optimistas en cuanto a hacer una mudanza a un planeta B y podríamos reducir nuestra preocupación por el cambio climático, la contaminación o la pérdida de biodiversidad confiando en que habría una segunda opción si todo falla en nuestro planeta.
Es la táctica del avestruz, yo meto la cabeza bajo de la tierra y no veo los problemas. Podría ocurrir que dé esa falsa sensación de que ya no hay problemas, pero realmente para los casi ocho mil millones de personas que somos es imposible ir a otro lugar. Estoy seguro de que sí vamos a ir a otros planetas. Irán astronautas en grupos pequeñitos, científicos y exploradores, o igual mineros en busca de recursos. A lo mejor incluso se forman colonias, por ejemplo, en Marte. Como decía una cita muy bonita de Konstantin Tsiolkovski, padre de la cosmonáutica rusa, “la Tierra es la cuna de la humanidad, pero no se puede vivir en una cuna para siempre”. Pero una cosa es que vaya a descubrirlo una avanzadilla de nosotros y otra que toda la humanidad se pueda mudar, eso es inviable. La humanidad va a estar en la Tierra y lo que nos queda es cuidar este planeta, que es nuestra casa. Hay que ser muy exigentes con las medidas para frenar el cambio climático y parar el calentamiento global, frenar la deforestación y conservar la biodiversidad que nos rodea. Tenemos que ser mucho más cuidadosos y conservar este planeta. El planeta A, porque no hay un planeta B.
Hay que ser muy exigentes con las medidas para frenar el cambio climático y parar el calentamiento global, frenar la deforestación y conservar la biodiversidad que nos rodea.
Buena parte de la investigación en España se realiza con fondos públicos y habrá quién se pregunte qué utilidad tienen algunas investigaciones como esta búsqueda de vida fuera de la Tierra y si merece la pena esa inversión de fondos.
Muchas veces lo que tú investigas para unas cosas va teniendo aplicaciones en otras. Por ejemplo, muchas de las cosas que ahora utilizamos en nuestro día a día como materiales, combustibles o sistemas de comunicaciones, se han generado como consecuencia de la investigación que ha conllevado durante décadas la exploración espacial. Hay otros casos que son más chocantes, por ejemplo, en 1965, el microbiólogo Thomas Brock encontró un microorganismo capaz de vivir a altas temperaturas en una surgencia hidrotermal del parque Yellowstone, Thermus aquaticus. Pues su enzima polimerasa del ADN es la que se utiliza en las PCRs ahora tan familiares para todos por su uso como sistema de diagnóstico del Sars-Cov-2.
No debe de mantenerse esa división tan habitual entre ciencia básica y ciencia aplicada. Hay ciencia y luego aplicaciones de la ciencia, que acaban llegando antes o después. Y a veces por donde menos te lo esperas. Por eso es tan importante seguir invirtiendo en ciencia que, a lo mejor, parece alejada de la sociedad.
No debe de mantenerse esa división tan habitual entre ciencia básica y ciencia aplicada. Hay ciencia y luego aplicaciones de la ciencia, que acaban llegando antes o después.
¿Por qué es importante dar a conocer los conocimientos científicos?
Los salarios de los científicos, en un país como el nuestro, vienen de los impuestos que pagamos todos y yo considero que tenemos una cierta obligación de devolver a la sociedad parte de lo que nos da. Creo que la mejor forma de hacerlo, además de con nuestros descubrimientos, artículos y patentes, es aumentando la cultura científica de la gente, para que no haya esos casos de creencias en realidades paralelas. Y la mejor forma de conseguir esto es haciendo divulgación científica. Yo soy muy partidario de que los científicos demos charlas, escribamos libros o publiquemos en blogs. Creo que esa es la actitud correcta de un científico: investigar y divulgar.
Eso se tiene muy claro en los países anglosajones, por ejemplo, hasta el punto en que en todos los proyectos de investigación hay una parte que se dedica a la divulgación de los resultados. En España está empezando ahora, pero durante muchos años no se ha considerado su importancia. Pero caramba, luego cuando pedimos que haya más financiación para la ciencia se lo estamos pidiendo a una sociedad que no tiene nada de conocimiento científico, en cierta medida por nuestra culpa, que estamos encerrados en nuestra torre de marfil y no comunicamos. Tampoco me parece lógico. Fomentemos la cultura científica y convenzamos a la gente de lo importante que es la ciencia.
¿La cultura científica y la humanística merecen ese divorcio que existe entre ellas?
Esa es otra de mis obsesiones, romper con esa dicotomía. Charles Snow ya decía en el año 1959, “Seria necesaria una tercera cultura que unificara la cultura de ciencias y la de letras”. Por que al final la cultura es única, aunque vistamos las inquietudes de los humanos con el apellido de humanísticas, de científicas o de artísticas. A mí me interesa mucho derribar fronteras, en la medida de lo posible. Me gusta que los científicos aprecien la pintura o la poesía y que a los humanistas les interese quien era Lavoisier, Darwin o Newton.
De hecho, en alguna de mis charlas he utilizado cuadros, obras de arte, como metáfora para hablar de la evolución. Mezclemos lenguajes y avancemos hacia una cultura común, creo que nos perdemos mucho si nos parcelamos.
¿Qué les diría a esas personas jóvenes que empiezan a considerar la ciencia como profesión?
Diría que la educación secundaria es un momento muy importante para la formación de vocaciones científicas porque es cuando tomas decisiones que van a marcar tu vida. Aunque luego puedas dar muchas vueltas, decides aquí a qué te vas a dedicar y quedan marcados, de alguna manera, tus siguientes años. Yo decidí que iba a estudiar una carrera de ciencias cuando estaba en el instituto, motivado, entre otras cosas, por dos profesores muy buenos.
Haría un llamamiento especial a las jóvenes porque la creatividad, capacidad de trabajo e inteligencia de las mujeres hay que utilizarla y desarrollarla también en estas carreras. Animaría a todas las personas a hacer ciencia porque no hay nada más fascinante que hacerle preguntas a la naturaleza e intentar responderlas, y aportar algo de tu capacidad e imaginación para resolver problemas de la humanidad es muy gratificante. El trabajo multidisciplinar y muchas veces, internacional, que desarrollan los científicos, es algo muy bueno para la formación de las personas. Además, cuanto más grandes preguntas te haces, más estas ejercitando tu cerebro que es lo que te define como ser humano, y yo creo que la ciencia es una forma muy buena para promover esto. Pero si tocas un instrumento musical, escribes poesía o novela, o haces teatro, entonces te estas poniendo en la faceta de creador, de constructor de nuevas realidades, de imaginador de nuevos mundos, y creo que eso también es fundamental.
Maria Soler al laboratori del grup de Nanobiosensors i Aplicacions Bioanalítiques / NanoB2A-ICN2
La investigadora de l’Institut Català de Nanotecnologia és una de les responsables del projecte CoNVat, una de les primeres iniciatives finançades per la Comissió Europea com a resposta a la crisi del coronavirus.
A l’inici de la pandèmia, la Comissió Europea va decidir llançar una sèrie d’ajudes destinades a finançar d’urgència projectes d’investigació relacionades amb la COVID-19. El projecte CoNVat va ser una de les iniciatives seleccionades, l’única liderada per un grup d’investigació espanyol. El seu objectiu principal és desenvolupar un biosensor de tipus point-of-care (dispositius dissenyats per a ser utilitzats directament allà on es troba el pacient) per a la detecció ràpida i específica del virus SARS-CoV-2. El mateix sistema, a més, podria usar-se per controlar l’evolució dels coronavirus als animals reservori, tal i com proposa l’epidemiòleg Jordi Serra Cobo, que col·labora per part de l’Institut de Recerca de la Biodiversitat de la Universitat de Barcelona.
Una de les responsables de la coordinació de CoNVat és la valenciana Maria Soler, investigadora sénior del grup de Nanobiosensors i Aplicacions Bioanalítiques (NanoB2A) de l’Institut Català de Nanotecnologia (ICN2), dirigit per Laura Lechuga. La doctora en química ens explica els detalls dels sistemes que estan desenvolupant per a la detecció del virus i comparteix les seues reflexions al voltant dels reptes que suposa emprendre una carrera al món de la investigació.
En què consisteix el projecte ConVAT?
L’objectiu del projecte és desenvolupar un sensor basat en nanotecnologia fotònica. Fem servir la llum per a sistemes de diagnòstic clínic. Els nostres xips els tenim ja desenvolupats i demostrats per a altres tipus de diagnòstic com bactèries o biomarcadors de càncer. Ara, els estem aplicant per a la detecció del SARS-CoV-2 de dos maneres diferents. Una és la detecció del virus sencer[detecció directa del microorganisme sense tractament previ] en mostres de saliva o de fluids respiratoris, que seria similar als test ràpids d’antígens però amb una sensibilitat molt major. L’altra és la detecció del seu material genètic però sense necessitat d’amplificar mitjançant tècniques PCR. Nosaltres directament detectem l’RNA del virus i obtenim una senyal quantitativa, això ens permet determinar la càrrega viral que presenta el pacient. A més, no només ho volem aplicar a pacients humans sinó que volem fer servir els dispositius per poder detectar i controlar els coronavirus en animals com rates penades, o altres rosegadors, que puguen ser reservoris d’aquests virus. És a dir, poder detectar qualsevol mutació o evolució dels coronavirus que puga resultar perillosa per a desencadenar una nova pandèmia en el futur.
«Detectem concentracions molt baixes de virus, cinc o sis partícules per mil·lilitre»
Explica’ns com funcionen els vostres sensors. Quina diferència hi ha amb els test d’antígens que s’estan utilitzant actualment?
Són guies interferomètriques basades en xips de silici. Fem passar llum a través del que s’anomena una guia de ona, la llum circula a través del xip de silici i ix pel final d’aquest. Al mig del xip es troba la superfície sensora. Qualsevol interacció biomolecular que es done en aquesta superfície afectarà a com es transmet la llum a través de la guia d’ona. En aquest cas el que detectem és un canvi de fase, similar a un canvi en la velocitat de la llum. Quan capturem el virus damunt del xip, la llum canvia la velocitat a la que el travessa i això, al final del xip, es tradueix en una senyal interferomètrica que transformem en una senyal lineal que podem interpretar. Quanta més quantitat de virus capturem, major intensitat de senyal tenim. Això és el que ens permet detectar el virus directament sense necessitat de qualsevol tipus de marcatge fluorescent o colorimètric. A més, fa que siga molt ràpid. Detectem el virus en el moment que està entrant en el xip, serien assajos d’entre deu i quinze minuts com a molt.
La diferencia principal amb els test ràpids és que la nostra sensibilitat és molt major, seriem capaços de detectar concentracions molt baixes de virus, cinc o sis partícules de virus per mil·lilitre, quan els test ràpids estan en sensibilitats d’un milió de partícules per mil·lilitre. En els dos casos fem servir anticossos que són els receptors que van a capturar el xip a través de la proteïna espiga exterior. Fem servir el mateix sistema biològic perquè és el que major especificitat dona a l’assaig.
Integrants del grup de Nanobiosensors i Aplicacions Bioanalítiques a les instal·lacions de l’Institut Català de Nanociència / NanoB2A-ICN2
En quin punt del projecte esteu?
Acabem de complir un any i anem molt bé. El projecte és per dos anys, pel que estem just a la meitat. Ara mateix estem provant ja amb mostres de virus inactivats. Al nostre laboratori no podem treballar amb virus actius, com a molt tenim disponibles laboratoris BSL-2 [nivell de bioseguretat 2] on treballem amb virus inactivats per llum ultraviolada. Les mostres ens arriben de col·laboradors com l’Institituto Nazionale de Malattie Infettive d’Itàlia, que estan dins del projecte, i d’altres col·laboradors espanyols com el Centre Nacional de Biotecnologia de Madrid. Hem optimitzat tot l’assaig, detectem el virus de manera específica i molt sensible, arribem a límits de detecció de poques partícules de virus per mil·lilitre. Estem provant amb mostres de saliva i fluids nasals, simplement acabant de posar-ho a punt i pensant com fer la validació clínica. Per a aquesta validació haurem de traslladar el nostre sensor als laboratoris de l’institut italià per posar-los a un laboratori de BSL-3 on poder demostrar que segueix funcionant igual amb mostres actives. Esperem poder fer-ho prompte, si la pandèmia ens ho permet.
«Passe la meitat del temps no dedicada a fer ciència sinó a demanar finançament»
En el teu cas, eres una investigadora jove encarregada del gestió d’un projecte de gran envergadura, junt amb la directora de NanoB2A Laura Lechuga. Quina és la teua situació laboral i com és actualment el camí per desenvolupar carrera investigadora?
El camí és difícil, sobretot a partir d’ara. Al principi és molt fàcil, fas el doctorat, jo vaig tindre sort que em van oferir després un postdoc a Suïssa, a l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, on vaig estar tres anys a un bon laboratori i després també em van oferir tornar ací a seguir investigant al laboratori on estic ara. Fins ací diguem que tot m’ha anat sobre rodes. Ara, el meu contracte és temporal. Jo tinc un contracte de cinc anys amb impossibilitat d’ampliar-lo. Vaig pel tercer i quan acabe hauré de buscar un altre contracte. En això estic. Ara he de buscar-me finançament jo mateixa per poder seguir treballant. Bé siga amb finançament públic, com puga ser una beca de tipus Ramón y Cajal o similar, amb finançament de fundacions privades com podria ser la Caixa, o anar directament a per finançament europeu amb una beca del Consell Europeu d’Investigació(ERC), però aquest finançament cada volta és mes complicat d’aconseguir. El pitjor de tot és que jo passe pràcticament la meitat del meu temps no treballant en la ciència en si, sinó escrivint projectes i demanant finançament per a poder seguir treballant.
Es queden molts investigadors pel camí?
Moltíssims. Dels deu doctorands que estàvem fent el doctorat al mateix temps només tres seguim a l’acadèmia. Els altres han anat a empreses o han deixat la ciència i estan a consultories o buscant feina de qualsevol altra cosa. Cadascú per motius diferents. Bé per l’èxit, bé per capacitats o bé per no tenir ganes de lluitar dia a dia per simplement aconseguir un sou sense tindre una estabilitat laboral, que al final es el que tots busquem.
«Pesa molt la falta d’ambició amb que ens eduquen de menudes»
En el vostre cas, sou majoritàriament dones les que esteu al capdavant d’un grup exitós. Per contra, quan acudim a les dades, observem que aquesta situació encara no es dona amb normalitat. Per què creus que encara no s’ha superat aquesta fase?
Sí, som l’excepció que confirma la regla. No només perquè som dones les que estem a les posicions més altes, les dues sèniors que som i les quatres investigadores postdoctorals. És que ara realment pràcticament el 90% de les investigadores del meu grup som dones i no és que ho hagem buscat sinó que ha sorgit així. És molt curiós, i molta gent ens ho diu, perquè, a més, som un grup basat en enginyeria on normalment són molts homes i nosaltres som tot dones. Tenim moltes biotecnòlogues, biòlogues i químiques però també tenim enginyeres , programadores i matemàtiques. En aquests camps és més difícil trobar dones i crec que les tenim totes al nostre grup.
Dones investigadores del grup de Nanobiosensors i Aplicacions Bioanalítiques al laboratori / NanoB2A-ICN2
Per què no hi ha més dones liderant l’activitat científica?
La veritat que és una pregunta difícil de respondre per a mi. Normalment la gent diu que és per la falta d’estabilitat de la carrera investigadora i també pel tema de la maternitat. Pot ser, tot i que ara qualsevol tipus de beca o projecte ja et deixa dir que has dedicat eixos anys a la maternitat i no et compta en el període de temps avaluat. Però jo crec que també pesa molt la falta de motivació i ambició amb que ens eduquen a les dones quan som menudes. Mai ens diran que serem la cap de la empresa o que ens muntarem la nostra pròpia empresa. En canvi als xiquets: “Tu seràs el jefe de major, veritat?” Jo crec que això és el que realment fa que les dones no tinguem aquesta ambició per arribar a les posicions més altes i crec que és el que hem de canviar. Tant a nivell personal, familiar i a l’escola. Tenim tots i totes molta responsabilitat en canviar això.
Sustancias químicas son utilizadas para mantener relaciones sexuales en sesiones durante varias horas
El ‘Chemsex’ es la palabra anglosajona resultante de ‘Chemical and sex’, ‘química y sexo’ y designa el fenómeno socio cultural que utiliza el consumo intencionado de drogas (sustancias variadas), para tener sexo durante sesiones continuas desde horas hasta dos o tres días. En España este tipo de prácticas sexuales también se conoce con el nombre de ‘vicio y morbo’ entre otros como ha explicado el Doctor Cabello del servicio de Medicina Interna-Enfermedades Infecciosas del Hospital Universitario Fundación Jiménez Díaz durante la Jornada de enfermedades infecciosas de la SEMES (Sociedad Española de Medicina de Urgencias y Emergencias) en Madrid.
Imagen de diferentes pastillas // Flickr
El ‘chemsex’ es utilizado principalmente por hombres que tienen sexo con hombres. En nuestro país se toma conciencia de este tipo de prácticas aproximadamente en 2016, a raíz de publicaciones en Reino Unido que dan a conocer este tipo de encuentros, aunque la realidad es que los pacientes llevaban años realizándolas. “Todo lo que sabemos a día de hoy sobre este tipo de prácticas es gracias a ellos, a los pacientes, aunque abordar una anamnesis sobre este tema es muy complejo; es difícil de preguntar y difícil de contestar”, ha explicado el experto.
En cuanto a las drogas utilizadas, el médico ha expuesto que tres son las sustancias principales: mefedrona, metanfetamina y GHB. De forma única o combinada para potenciar sus efectos con otro tipo de drogas como cocaína, speed, ketamina, éxtasis o MDMA entre otras. Existe también una variante de esta práctica, la drogadicción por vía IV, que se conoce como “SLAM”, con el mismo objetivo, tener sexo bajo sus efectos
Todo este tipo de prácticas se ha visto incrementado por el uso de aplicaciones geosociales, puesto que facilita la localización de personas con el mismo objetivo, y por tanto el encuentro en un perímetro cercano, ha explicado el internista.
El riesgo de realizar este tipo de prácticas es elevado; el principal es el derivado del consumo de sustancias; tanto directo con sobredosis, como indirecto con consecuencias a nivel laboral y en su entorno social habitual. El experto ha comentado en la mesa redonda tras la sesión ofrecida: “hay dos perfiles de paciente diferenciados, los que controlan este tipo de prácticas, sin repercutir en su vida diaria, y a los que si les afecta, influyendo en ella y en sus relaciones interpersonales, cuyas prácticas por tanto son descontroladas; aunque para nosotros todas ellas sean de riesgo”.
La práctica sexual bajo los efectos de las drogas hace que se actúe sin percepción de riesgo, y olvidando el peligro que conllevan, por lo que se prescinde de la utilización de métodos de barrera como el preservativo. Esta actitud facilita las ITS (Infecciones de trasmisión sexuales) como sífilis, gonorrea, y VIH entre otras, además del abandono de tratamientos crónicos como la terapia antiretroviral utilizada en el VIH. Los pacientes dejan de medicarse tanto por la sensación de atemporalidad producida por las sustancias consumidas, como de forma intencionada por el mal estar que produce la utilización simultánea de la terapia con las drogas utilizadas en la práctica, síntomas que los mismos pacientes conocen bien.
El experto en enfermedades infecciosas, ha presentado el “USEX STUDY” en el que ha explicado que entre los pacientes con VIH, y otras enfermedades de trasmisión sexual el 30% consumen Chemsex. Otras de las conclusiones son: no asociarse a entorno socioeconómico bajo, sino a una ganancia media de aproximadamente 1000 euros, tener más de veinte parejas sexuales, y afectación de la esfera neurocognitiva, (especialmente los consumidores de SLAM, Drogas vía intravenosa) tienen más dependencia, paranoia, abstinencia e ideas autolíticas…
La urgencia es probablemente un lugar idóneo para detectar VIH no conocido en pacientes con este tipo de prácticas, ha señalado el Doctor Cabello en esta sesión para la Sociedad Española de Medicina de Urgencias y Emergencias
La catedrática en zoología profundiza sobre la nacra, especie marina en peligro de extinción, y de su proyecto actual que trata de salvar a este bivalvo gigante.
Francisca Giménez realizando labores de recogida de muestras en barco
Francisca Giménez Casalduero es profesora de Ciencias del Mar en la Universidad de Alicante desde hace 22 años. En sus largos años de investigación, esta científica lorquina ha trabajado en la planificación y gestión de Reservas Marinas, la contaminación marina, la conservación ambiental y la protección del medio marino en general.
Comprometida con el Mar Menor, la gran laguna costera del mediterráneo occidental que representa el ecosistema más singular y a la vez dañado de la Región de Murcia, ha formado parte del Comité de Asesoramiento Científico del Mar Menor. Está fuertemente comprometida con la concienciación ciudadana, por ello ha colaborado en proyectos que tratan de acercar el medio marino desde una perspectiva científica a la sociedad.
Actualmente está enfocada en su trabajo y proyecto más reciente, que lucha por salvaguardar los últimos ejemplares de nacra de las costas españolas liderado por el Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias (IRTA).
Pregunta. La especie con la que está trabajando, la nacra, actualmente se encuentra altamente amenazada, ¿por qué es importante esta especie para el ecosistema?
Respuesta. La nacra o Pinna nobilis es una especie emblemática: es el segundo mayor bivalvo del planeta y es endémica del Mediterráneo; es decir, no la vamos a encontrar en ningún otro ambiente. Básicamente era parte del paisaje: todos los que nos hemos bañado en el mediterráneo, identificábamos la nacra en el paisaje habitual marino, en la pradera de posidonia. Su papel en el ecosistema es indudable: es una especie con unas tasas de filtración impresionantes, lo que ayuda a mantener el agua limpia. Sus conchas son tan grandes que forman un ecosistema propio.
Ejemplares de Pinna nobilis o nacras en los tanques del Aquarium de la Universidad de Murcia.Fotografía cedida por el Aquarium de la Universidad de Murcia.
P. ¿Cómo ha llegado la nacra a estar al borde de la extinción?
R. La nacra siempre ha estado sometida a cierta presión humana, hace unas décadas yo recuerdo como algo común ver conchas de nacra en todos los bares costeros. El aumento de las embarcaciones de recreo empezó a perjudicar a la nacra porque se anclaban sobre la pradera en la que viven, rompiéndolas. Con estas presiones se vio que las poblaciones empezaban a disminuir y la especie se declaró protegida. Se pusieron en marcha actuaciones de gestión específicas y de concienciación; y de hecho, las poblaciones empezaron a recuperarse. Sin embargo, en 2016 surge una epidemia con una capacidad de infección similar a la que estamos viviendo con el coronavirus, pero en vez de un virus es un parásito: el protozoo haplosporidium.
El proceso ha sido muy similar a la pandemia del “covid”: el coronavirus era una enfermedad tradicional de los murciélagos que debido a los desequilibrios y ruptura de las barreras ambientales ha pasado al ser humano, y el ser humano no está preparado para enfrentarse a este parásito, por lo que es muy virulento. El haplosporidium es un parásito habitual y muy conocido de otras especies de bivalvos, pero ¿Qué pasa cuando el haplosporidium entra en el Mar Mediterráneo e infecta a una especie que nunca en su historia evolutiva se ha enfrentado a este parásito? Pues que la mortandad ha sido del 100%, allá donde llegaba el parásito acababa con la totalidad de la población de nacras.
Los primeros indicios se dieron en 2016 en el levante español, y en dos o tres años tuvimos la certeza de que había llegado hasta el mediterráneo oriental y que había mortandades masivas de nacra en las costas de Italia, de Turquía, de Grecia, etc. Fue muy frustrante, porque, aunque se detectó rápido la presencia del haplosporidium, el haplosporidium fue mucho más rápido que nuestros avances.
«A pesar de que el Mar Menor es un refugio para la nacra, estamos en una situación de desequilibrio y con un alto riesgo de que deje de serlo»
P. ¿Por qué se dice que el Mar Menor se ha convertido en un refugio para la nacra?
R. Solo parecían salvarse de esta afección las nacras de las lagunas costeras y los deltas, cuyas condiciones ambientales actúan como barrera natural frente al parásito. En España, el delta del Ebro posee una salinidad inferior a la del mar mediterráneo; y el Mar Menor tiene una salinidad superior a la del Mediterráneo. Allí nos dimos cuenta de que la salinidad baja y la salinidad alta protegía a las nacras del ataque del haplosporidium.
Sin embargo, aunque las nacras del Mar Menor tenían cierta protección frente al parásito, en 2016, la laguna sufrió una crisis ambiental. El estado crítico de contaminación de la laguna provocó la ausencia de oxígeno por debajo de los tres metros de profundidad. Esto, a su vez, provocó la mortandad masiva de todos los organismos que vivían por debajo de estos tres metros. Si antes de 2016 teníamos una estima de más de un millón de ejemplares de nacra en la laguna, tras el episodio de anoxia murió el 95% de la población. Actualmente creemos que quedaran menos de dos mil ejemplares vivos. Una de las propuestas que más se repite para solucionar el problema de la contaminación del Mar Menor es aumentar la conexión con el mediterráneo. Esto llevaría a una caída de la salinidad y a una entrada masiva del haplosporidium y, probablemente, a la muerte de los pocos ejemplares que quedan. A pesar de que el Mar Menor es un refugio para la nacra, estamos en una situación de desequilibrio y con un alto riesgo de que deje de serlo.
P. El proyecto “recupera pinna” tiene como principal objetivo garantizar la supervivencia de las dos últimas poblaciones de nacra en España: la del Delta del Ebro y la del Mar Menor ¿Cómo surge el proyecto “Recupera Pinna”? ¿Cómo se vio usted involucrada?
R. Desde el principio de la epidemia del haplosporidium, nos unimos una serie de grupos de investigación que trabajamos con esta especie, con la nacra o pinna. Por ejemplo, Emilio Cortés, en el Aquarium de la Universidad de Murcia, está desarrollando los protocolos de cría en cautividad de la especie; conseguir su cría en cautividad puede ser la clave para asegurar su supervivencia. Además, estamos trabajando con el equipo del Instituto de Investigación y Tecnologías Agroalimentarias (IRTA), liderado por Patricia Prado. Ellos trabajan con las nacras del delta del Ebro, que se encuentra en una situación similar a las del Mar Menor. Desde el principio, pusimos nuestros recursos en común para volcarlos en la supervivencia de la nacra. Actualmente, el proyecto “Recupera Pinna” ha sido financiado por la fundación biodiversidad, y lo está liderando Patricia Prado y su grupo del IRTA.
«Es importantísimo que la ciudadanía siento como propios los valores naturales»
P. ¿Cuáles son los principales objetivos del proyecto? ¿Cómo se está trabajando para lograrlos?
R. El proyecto “Recupera Pinna” tiene varios objetivos. Uno de ellos es censar las poblaciones de nacras en la laguna y el delta, ya que hay zonas en las que aún no sabemos si hay nacras o si siguen vivas. Otro objetivo son las actuaciones de traslocación, sobre todo en el delta del Ebro. En esta zona, cuando hay un temporal o una dana, se rompen las barreras de arena que aíslan el delta del mar Mediterráneo, provocando la entrada de agua mediterránea y la muerte de la nacra. Precisamente, estas barras son zonas donde se asientan los juveniles. La propuesta es trasladar estos juveniles que sufren una alta probabilidad de mortandad, a zonas más protegidas para incrementar su supervivencia. En el caso del Mar Menor se translocarían los ejemplares de zonas más profundas, donde hay riesgo de falta de oxígeno por la contaminación, a zonas más aptas.
Además de las acciones de censo y traslocación se plantea hacer difusión y divulgación con actividades de ciencia ciudadana como voluntariado, que sirvan para involucrar y concienciar a la ciudadanía sobre la importancia de esta especie.
P. Usted ya ha trabajado anteriormente en diversos proyectos de participación ciudadana, como el CAMONMAR. ¿Por qué son importantes estas actividades de difusión y concienciación?
R. ¡Yo diría que estas acciones son imprescindibles! El medio marino es el gran desconocido, yo suelo decir a mis alumnos que los grandes cañones marinos que hay a pocos kilómetros de la costa de Murcia son más desconocidos que la superficie de la luna. Es importantísimo que la ciudadanía sienta como propios los valores naturales y entienda la importancia de conservar estos hábitats y estas especies. Concretamente, la nacra, no solo es parte del ambiente marino, sino que además juega un papel fundamental en el Mar Menor. Si tuviéramos una población boyante como la que había antes, sus tasas de filtración servirían incluso para controlar los blooms de algas y de medusas. Creo que deberíamos sentirnos orgullosos, además, de que el Mar Menor sea quizá lo que salve a la nacra y permita más adelante recuperar la especie en todo el mediterráneo.
Que la ciudadanía sepa el valor que tienen sus zonas más próximas creo que es importante. Precisamente, estamos en una zona espectacular: el litoral de la Región de Murcia tiene unos ecosistemas increíbles, con arrecifes de corales profundos, grandes praderas de posidonia… La conservación de la biodiversidad tiene que ser una responsabilidad de todos. Y para ello las acciones de difusión y comunicación de la ciencia son imprescindibles.
«Cuando empiezas a conocer los valores del Mar Menor… es inevitable enamorarte de él. Las maravillas están ahí, solo hay que mostrarlas»
P. Y según su experiencia, ¿qué estrategias pueden resultar más eficaces para concienciar a la gente del valor de los ecosistemas marinos?
R. La mejor manera de concienciar es conocer. Se le achaca la frase “No se puede amar lo que no se conoce, ni defender lo que no se ama” a Leonardo Da vinco o a Cousto, sea como fuera, es algo que podemos interiorizar. Si tú conoces algo y lo sientes como propio, te entra un sentimiento de orgullo y eres capaz de apreciar su valor real. El claro ejemplo es el Mar Menor, cuando empiezas a conocer sus valores… Es inevitable enamorarte de él. La clave es involucrar a la gente en los programas de conservación, trasladar el conocimiento. Las maravillas están ahí, solo hay que enseñárselas. A veces, simplemente poniéndote unas gafas de bucear es suficiente para observar un “reportaje de la dos” o del National Geographic; y es algo accesible para todos los públicos.
P. ¿Hay esperanza para las poblaciones de nacras del Mar Menor y del Delta del Ebro?
R.Ahora mismo estamos trabajando a contra-reloj. Se pensaba que poder criar las nacras en cautividad sería fácil y no lo está siendo; ni siquiera mantenerlas. Pero creo que se está haciendo un esfuerzo importante, y que hay muchos grupos buscando soluciones. Se están aportando recursos (aunque quizá no los suficientes) y hay grupos de investigación muy importantes. Luchando todos a una, al final, conseguiremos sacar la especie adelante. Yo tengo muchísima fe en el proyecto y en mis compañeras y compañeros.
P. ¿Qué nuevos retos supone este proyecto en su carrera profesional?
R. Siempre hay retos nuevos. La verdad es que para mí este proyecto es ilusionante, porque llevamos mucho tiempo trabajando sin los recursos necesarios. Este proyecto nos da el marco que necesitamos para encauzar la investigación y para introducir a nuevos investigadores en la conservación de la nacra. Esto tiene que ser una carrera de relevos: tiene que empezar a trabajar más gente en la conservación de esta especie para que cuando nos retiremos -que tampoco queda tanto tiempo (risas)- sigan trabajando y luchando. Además, para mí, trabajar con compañeros como Emilio o Patricia es un lujo. Es muy satisfactorio trabajar con gente tan honesta y comprometida con la ciencia y el medio ambiente.
Josep Puyol-Gruart es investigador titular del Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial dentro del Centro Superior de Investigaciones Científicas (IIIA-CSIC) y presidente de la Asociación Catalana para la Inteligencia Artificial (ACIA). Este experto repasa el camino de la Inteligencia Artificial (IA) hasta su actual Edad de Oro, avisa sobre algunas exageraciones y ahonda en su desarrollo y en los retos que plantea su uso en el día a día.
Josep Puyol-Gruart, experto en Inteligencia Artificial / Foto cedida
La definición más general de la Inteligencia Artificial es que trata de reproducir artificialmente los comportamientos que consideramos inteligentes, como percibir, razonar, aprender, tomar decisiones o resolver problemas. Su evolución en los últimos años ha hecho que la IA esté cada vez más presente en nuestro día a día. Cuando sacamos una foto con nuestro móvil, estabiliza la imagen y reconoce nuestras caras o mejora la calidad de la toma. Cuando navegamos en una red social, nos recomienda noticias en función de nuestra ideología, nos sugiere contactos o nos muestra publicidad relacionada con nuestros intereses. La IA controla los movimientos y la intensidad de limpieza de algunos robots aspiradores. Es capaz de entender nuestra voz y responder cuando preguntamos a un asistente digital. También la encontramos en los sistemas informáticos de nuestro banco o de nuestra aseguradora analizando nuestro perfil de riesgo, cuánto dinero puede prestarnos o qué productos financieros son más adecuados.
Están ustedes en las portadas, debe de ser bonito
Es agradable que ahora se preste tanta atención a la Inteligencia Artificial, pero si observamos su historia ya ha pasado antes por lo que llamamos los inviernos de la IA. Es fácil emocionarse demasiado y crear unas expectativas que no podremos cumplir. Esto es lo que llevó en el pasado a estos inviernos y algunos piensan que ya nos acercamos al siguiente.
Usted se unió al grupo de IA del Centro de Estudios Avanzados de Blanes, germen del actual IIIA-CSIC, a mediados de los años ochenta. ¿A que se dedicaban entonces?
En aquella etapa se investigaba en campos fundamentales como el desarrollo de lógicas complejas. La informática utilizaba básicamente la lógica binaria, de sí o no. Cuando un programa tomaba una decisión había solamente estas dos opciones. Para abordar algunos problemas esto no funciona bien. Por ejemplo, trabajábamos en el campo de la medicina y para analizar la fiebre de un enfermo es insuficiente saber si un enfermo tiene o no fiebre. Necesitábamos trabajar con graduaciones. No es lo mismo tener poca, que bastante o que mucha fiebre. Las acciones a tomar son distintas. En esos casos, trabajar con una lógica limitada a sí o no puede hacer que una circunstancia muy pequeña, como una fiebre muy baja, desencadene una acción muy fuerte solo recomendada para fiebres altas. De ahí surgieron soluciones como las lógicas difusas, técnicas matemáticas que nos ayudan a tratar estos problemas. A día de hoy, esto puede parecer algo muy básico, pero en aquel momento no existía y fue muy importante.
La IA tiene más de sesenta años, debe de haber encontrado dificultades
Entre otros proyectos, en los inicios se invirtió mucho en los traductores automáticos de ruso a inglés y fue un fracaso. Años después este campo ha evolucionado mucho y ahora funciona bastante bien pero elementos lingüísticos como el sentido del humor, las metáforas o el contexto siguen siendo muy complicados de tratar. Aunque nos gusta atribuir actitudes humanas a las máquinas, en realidad estas no piensan, no entienden nada.
“Nos gusta atribuir actitudes humanas a las máquinas pero en realidad estas no piensan, no entienden nada”
¿Qué es lo que ha llevado a la IA a esta fase de esplendor?
En algunos casos, como las redes neuronales, la base científica se creó hace muchos años pero no existían las máquinas para desarrollarla. El gran aumento en la potencia de cálculo de los dispositivos y la inmensa cantidad de datos generados por los usuarios en internet o almacenados por las empresas es lo que ha hecho resurgir la Inteligencia Artificial.
Una de las barreras para acercarnos a esta especialidad es comprender en qué consiste, ¿podría explicarlo?
Es muy difícil definir la Inteligencia Artificial porque es muy difícil definir la Inteligencia, todas las definiciones son muy vagas y han ido cambiando con el tiempo. Hoy consideramos que la autonomía y la adaptación son características fundamentales de las máquinas basadas en IA. Es decir, un programa no debe depender de un elemento externo para funcionar, debe adaptarse, aprender de las experiencias. Un teléfono móvil, por ejemplo, no puede dejar de funcionar al perder acceso a una red inalámbrica. Debe disponer de alternativas, buscar otra red disponible, poner en espera y retomar más tarde aquellas tareas que necesiten acceso a la red o preguntar al usuario, pero en ningún caso bloquearse. Otro aspecto muy actual es que un dispositivo de IA debe estar situado en su entorno. Los humanos estamos situados e interactuamos con nuestro entorno y los programas también deben percibir aspectos del mundo físico o virtual con el que se relaciona para poder reaccionar adecuadamente ante estímulos o cambios en su estado.
Como, por ejemplo, los robots
Así es, los robots son un buen ejemplo. Presentan de manera muy visible muchas de las características y técnicas de la IA. Intentan ser autónomos, aprender, utilizan sensores y pueden tener visión de su entorno para moverse adecuadamente, escuchar y tener lenguaje para comunicarse, etc…
Precisamente los robots se identifican con la idea de que el objetivo de la IA es imitar al hombre para reemplazarlo
Se trata de ayudar a las personas en tareas en las que una máquina puede ser útil. Se han hecho proyectos de enjambres de robots que podrían entrar a buscar heridos en una situación catastrófica donde es posible que un bombero no pueda entrar o el riesgo sea muy alto. A veces la IA es parte de un sistema más complejo, en medicina para diagnóstico o en robots para guiado de operaciones, por ejemplo. Son sistemas de ayuda que necesitan ser controlados por un humano, porque sustituirlo es demasiado complicado y desde un punto de vista ético no se puede dejar el control a una máquina. En algunas tareas sería deseable que las máquinas nos sustituyan pero si la gente que las realiza pierde su medio de vida, será un problema puramente social que debe ser abordado por la política.
¿Cómo se hace la Inteligencia Artificial? ¿A qué se dedican ustedes?
Es muy amplio y hay muchos trabajos distintos. Por un lado algunos investigadores hacen una investigación fundamental, muy matemática, con teoremas, algoritmos o definiendo nuevas lógicas que nos ayudan a abordar problemas cada vez más complejos y de maneras más eficientes. En muchos casos es un trabajo a largo plazo y con gran incertidumbre. Por otro lado, está la aplicación de los algoritmos y las técnicas de la IA a problemas concretos, que requiere un conocimiento experto de esta tecnología pero también entender el campo de aplicación. Esto exige un trabajo conjunto con especialistas de otras disciplinas, médicos, ingenieros, filósofos, astrofísicos o psicólogos.
¿Podría explicarnos cómo es esa colaboración?
Por ejemplo, la Inteligencia Emocional Artificial funciona con una base de emociones. Se puede utilizar en un programa que identifique las distintas emociones positivas o negativas sobre un tema analizando el lenguaje natural de usuarios en una red social. También se pueden programar respuestas asociadas a una determinada emoción. Para ello es necesario colaborar con psicólogos. Son ellos los que conocen y entienden las emociones.
Para imitar la inteligencia deben ustedes analizarla primero
Se valora poco, pero la investigación en IA nos obliga a pensar y entender nuestra propia inteligencia, es muy interesante.
“La investigación de la Inteligencia Artificial nos obliga a pensar y entender nuestra propia inteligencia”
Algunas de las líneas de trabajo de la Inteligencia Artificial como la Inteligencia de Enjambre parece relacionada con animales
Desde el punto de vista de una entidad, un humano es muy complejo y tratamos de emular esa inteligencia. Otras especies, como las abejas o las hormigas, son mucho más simples a nivel individual pero tienen un comportamiento social muy complejo. Los biólogos habían estudiado mucho estas conductas. El investigador de IA Marco Dorigo en los años noventa ya comenzó a buscar aplicaciones tomando el comportamiento de las colonias de hormigas cuando buscan alimentos. Cuando salen a por comida, las hormigas se distribuyen aleatoriamente en todas direcciones y dejan un rastro de feromonas que otras hormigas tienden a seguir. Aquellas hormigas que encuentran comida más cerca vuelven antes y por tanto aumenta el rastro de feromonas de ese camino que es seguido por más hormigas que lo reforzarán aún más. Poco después, todas las hormigas estarán siguiendo el camino más corto hacia la comida. Es un mecanismo de inteligencia social que poco tiene que ver con la inteligencia individual pero que ha sido imitado para crear técnicas que se utilizan, por ejemplo, en redes de telecomunicaciones y que se siguen mejorando.
Los aspectos éticos de la IA están siendo discutidos al más alto nivel en organizaciones como la Comisión Europea o la UNESCO, ¿son tan importantes?
Es un tema imprescindible porque la IA ha entrado en nuestra vida y es necesario establecer principios que no tienen que ver con la ciencia ni con la tecnología, son cuestiones a regular políticamente. En el caso del coche autónomo, por ejemplo, puede ser la mayor limitación para su aplicación real. Hay que establecer la cadena de responsabilidad, ¿quién es responsable en caso de accidente?, ¿el propietario?, ¿el fabricante?, ¿los ingenieros?. Un fabricante ¿tiene derecho moral para hacer que un coche proteja siempre a su propietario?, ¿incluso si para ello es necesario atropellar a un grupo de niños?, ¿se debe permitir?.
Los sesgos por sexo, raza, edad, etc. en algoritmos empleados por empresas o instituciones para recomendarnos productos, seleccionar candidatos a empleos o responder preguntas, entre otras muchas cuestiones, también son un reto ético, ¿son inevitables?
Por un lado una máquina de IA aprende de ejemplos, de muchos casos reales que tienen esos sesgos y por tanto presentará los mismos problemas. Es como llevar a un niño con malas compañías, aprende a ser malo. El gran problema es la falta de transparencia. Todos estos algoritmos, como el deep learning son una caja negra. Cuando aprenden, elaboran un modelo matemático implícito donde los humanos intervienen muy poco o nada. Por ejemplo, un algoritmo de IA para evaluar a clientes de un banco que solicitan un crédito puede dar una respuesta sobre si un cliente es más o menos apto pero no puede decirnos por qué, si es por sus ingresos, hábitos de compra, edad, sexo o qué combinación de todos esos factores. Existe toda una línea de investigación para hacer estos algoritmos explicables y que las personas podamos entender por qué han tomado una decisión.
”Un algoritmo puede dar una respuesta sobre si un cliente es más o menos apto para un crédito pero no puede decirnos por qué”
Usted co-dirige la Unidad de Desarrollo tecnológico en Inteligencia Artificial (UDT-IA) que tiene por objetivo la transferencia de conocimiento del IIIA-CSIC a la sociedad, ¿como realizan esta transferencia?
Hablando con mucha gente. Realizamos jornadas tecnológicas, analizamos sus problemas y proponemos soluciones. Hay un equipo de ingenieros con un perfil mixto entre el ámbito más científico y el empresarial. Ellos son capaces de entender las necesidades reales y cómo estas tecnologías pueden ayudarles. Por otro lado, han surgido del IIIA varias empresas spin-off que aplican la IA en áreas como las recomendaciones en el sector financiero y el de los asistentes digitales que interaccionan con clientes o empleados.
¿Cómo ve el futuro de la Inteligencia Artificial?
En los últimos años se ha progresado muchísimo, quizás no tanto como algunos dicen, pero aún así el potencial es enorme. Es muy transversal, se puede utilizar para muchas cosas distintas, visión por computador que identifica objetos, dictado automático que reconoce la voz, análisis de diferentes tipos de datos, etc. Las empresas se están dando cuenta y muestran mucho interés en absorberla para sus producciones.
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En los siguientes enlaces puedes encontrar algunas paginas web institucionales, blogs, artículos científicos o periodísticos y otros documentos que profundizan sobre algunos de los temas tratados en la entrevista con Josep Puyol-Gruart. Espero que te resulten interesantes.
Sobre Josep Puyol-Gruart y el Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial
El Proyecto Meitner. Recordando a Lise Meitner es una iniciativa del Institut de Física Corpuscular (IFIC) de la Universitat de València (UV)-CSIC que ha contado con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT). El proyecto tiene como objetivo recuperar y revalorizar la contribución de grandes pioneras de la Física Nuclear y de Partículas, uniendo el pasado y el presente a partir de la figura de la brillante física, Lise Meitner. Tal y como explica Anabel Morales, física nuclear y coordinadora del proyecto «Lise Meitner debe ser un referente para el alumnado, no solo por sus logros científicos sino por cómo se comportó como científica y como mujer».
El Proyecto Meitner. Recordando a Lise Meitner nace y gira alrededor de la obra de teatro Remembering Miss Meitner (2002) escrita por Robert Marc Friedmann y representada en teatros de todo el mundo en varios idiomas. La obra propone unir el pasado y el presente a partir de un energético texto que invoca a Lise Meitner junto a su descubrimiento de la fisión nuclear y que nos hace preguntarnos ¿cómo recuerda la historia a Meitner? ¿qué importancia damos a nuestras científicas hoy en día? La adaptación española de la obra ha sido realizada por la compañía de teatro CRIT bajo la dirección escénica de Anna Marí, y será representada, de momento, en el Teatre Rialto de València a partir del 11 de marzo. Además, después de cada función tendrá lugar un coloquio en el que un equipo de expertas responderá a las preguntas del público y también las planteadas a través de redes.
Ilustración de Elena Resko para el Proyecto Meitner. Recordando a Lise Meitner.
A parte de la obra de teatro y los coloquios que llevarán a cabo distintas físicas nucleares y de partículas, el Proyecto Meitnerofrece un amplio abanico de actividades y propuestas para visibilizar y poner de manifiesto las barreras legales, culturales, históricas y sociales a las que las mujeres científicas se han enfrentado y siguen enfrentándose.
«No solo hablan de pioneras, sino también de la situación de la mujer en la física nuclear y de partículas, y de forma más general de la mujer en ciencia.»
Anabel Morales, física nuclear y coordinadora del proyecto
Otra parte fundamental del proyecto son las Jornadas de Ciencia y Género ‘Pioneras en Física Nucleas y de Partículas: Pasado, Presente y Futuro’, que han tenido lugar el pasado 9 y 10 de marzo de manera híbrida, combinando el formato presencial en la Universitat de València y también en streaming. Estas jornadas, como nos cuenta Anabel Morales «No solo hablan de pioneras, sino también de la situación de la mujer en la física nuclear y de partículas, y de forma más general de la mujer en ciencia». Durante los dos días se ha ofrecido una programación enriquecida con seminarios, monólogos, entrevistas, mesas redondas y coloquios con el público. El formato está inspirado en las primeras Jornadas de Ciencia y Género de la Universitat de València (UV) que tuvieron lugar 2 años atrás, con la astronomía como eje temático.
Las jornadas han sido gratuitas y abiertas a todo el público, aunque la organización del proyecto quiere dirigirse especialmente al profesorado de secundaria ya que como declara Anabel Morales «Creemos que es muy importante dar a conocer las pioneras al profesorado, y que este luego lo transmita a su alumnado a lo largo del tiempo».
Ilustración de Elena Resko para el Proyecto Meitner. Recordando a Lise Meitner
Uno de los seminarios fue presentado por Josep Simon, profesor e investigador de Historia de la Ciencia en la Universitat de València (UV). Bajo el título Género y radiactividad: una historia vienesa para un futuro de igualdades expuso una perspectiva panorámica sobre los temas de género en relación con la historia de la física. Concretamente, hizo reflexionar acerca del por qué en ciertos lugares y contextos históricos hay una notable presencia de mujeres. Como sentenció Josep Simon, «La radiactividad era un campo nuevo que todavía no estaba dominado por la autoridad y la jerarquía de la ciencia, pero poco a poco el papel de la mujer quedó más oculto o relegado a ser objeto de investigación».
«La radiactividad era un campo nuevo que todavía no estaba dominado por la autoridad y la jerarquía de la ciencia, pero poco a poco el papel de la mujer quedó más oculto o relegado a ser objeto de investigación.»
Josep Simon, profesor e investigador de Historia de la Ciencia en la Universitat de València (UV)
El ambicioso proyecto también ha querido incidir directamente en el estudiantado, a través de una difusión activa en las principales redes sociales (Twitter, Instagram y Facebook) y del concurso Express-Arte ConCiencia, que da rienda suelta a su imaginación y que a través del arte contará la historia y los avances científicos de las pioneras de la física nuclear y de partículas. Anabel Morales enfatiza: «Queremos que las pioneras realmente entren a formar parte de la cultura científica del alumnado».
«Queremos que las pioneras realmente entren a formar parte de la cultura científica del alumnado, ya que la ciencia es cultura.»
Anabel Morales, física nuclear y coordinadora del proyecto
En definitiva, el Proyecto Meitner. Recordando a Lise Meitnerpromueve la igualdad social al romper con la imagen estereotipada de la mujer científica y al poner sobre la mesa los sesgos de género actuales en el ámbito científico y educativo. También pretende hacer frente a la escasa vocación científica de las niñas, acercando referentes, pasadas y presentes, y fomentando vocaciones científicas. Y, finalmente, también pretende promover la cultura científica, ya que como afirma Anabel Morales «la ciencia es cultura» y es necesario introducir una vertiente social de la ciencia como elemento de cambio.
Los resultados de la IV Encuesta de Percepción Social de la Innovación en España muestran, por primera vez, un incremento en la percepción de la innovación como un fenómeno positivo. Por otra parte, más de la mitad de los españoles cree que la tecnología será un generador neto de empleo. Cristina Garmendia, Ministra de Ciencia e Innovación entre 2008 y 2011, presentó en Logroño los resultados de este estudio realizado por Sigma Dos junto a la Fundación Cotec que preside.
Cristina Garmendia durante la presentación de la encuesta
Según los datos revelados por esta encuesta, realizada en el último trimestre de 2020, el 77,3% de los españoles tiene una visión positiva de la innovación. Este dato indica un incremento de 4 puntos sobre el de 2019 y supone el primer ascenso en un indicador que venía descendiendo, año tras año, desde el 89,6% de la primera encuesta en 2017. Para Garmendia, este es “el mejor punto de partida, sino el único, para garantizar, con políticas adecuadas, la generación y la difusión de la innovación”. Este cambio de tendencia, general en todos los rangos de edad, es especialmente significativo en el caso de los mayores de 65 años, entre los que experimenta una subida de 8 puntos porcentuales. Sin embargo, la pandemia parece haber debilitado la percepción de España como país innovador ya que el porcentaje que sitúa al país en el grupo de los menos avanzados de la UE pasa del 33% al 50%. Lo que no cambia es la idea generalizada de que la inversión en I+D+i es insuficiente y que las leyes no favorecen la innovación.
Fuente: Cotec
Sobre la percepción de la tecnología como potencial generador de empleo, se confirma la tendencia al alza ya observada en 2019. Por primera vez, más de la mitad de la población (el 50,2%) opina que los puestos de trabajo creados gracias al cambio tecnológico compensarán a los que desaparecerán, mientras que el 45,1% piensa que no serán suficientes. El 44% de los encuestados concluye que son la universidad y los expertos quienes deben liderar la adaptación al impacto de la tecnología, el 27% cree que son los políticos y el 19% confía en los empresarios.
Los encuestados no son tan optimistas en cuanto a la preparación para esta transición tecnológica. A pesar de una significativa mejora frente al año anterior, solo un 29% cree que la sociedad se está preparando suficientemente y casi el 70% de la población sostiene que el sistema educativo no responde al tipo de empleo de la futura sociedad tecnológica. Sin embargo, cuando la pregunta es si se consideran capacitados para este nuevo mercado laboral, el 59,6% dice que sí, frente al 38,5% que responde negativamente.
Un análisis más detallado de los resultados pone de manifiesto varias brechas importantes entre los entrevistados que conforman la muestra. Por un lado, una brecha relacionada con el nivel de estudios y profesión. Los sectores más vulnerables, con estudios de un nivel más bajo y trabajos peor remunerados, son más pesimistas en cuanto a su incorporación a un entorno laboral con fuerte presencia de las tecnologías. Así, mientras que el 42% de los trabajadores no cualificados se considera preparado para estos trabajos, esta cifra sube hasta el 72% entre los técnicos profesionales. Por otro lado, se observa una brecha de género. El porcentaje de mujeres que tiene una opinión positiva de la innovación es 9 puntos menor que el de los hombres y ellas se sienten menos preparadas para competir en un entorno laboral tecnológico.
La existencia de estas brechas puede explicar la opinión unánime en todas las edades y colectivos de que la innovación tecnológica aumenta la desigualdad social. El 56% está de acuerdo con esta afirmación mientras que el 35% se muestra en desacuerdo. Cristina Garmendia coincide: “La pandemia ha puesto de manifiesto las sombras de un modelo que en ocasiones amenaza la equidad entre personas, entre empresas y entre territorios. El camino para corregir esos defectos tiene que pasar por la crítica constructiva y participativa”.
Dada la importancia que el teletrabajo ha adquirido durante la pandemia, esta edición de la encuesta ha incluido un bloque de preguntas sobre este tema. Las respuestas muestran una opinión muy favorable. El 92% de los encuestados que ha teletrabajo se ha sentido capacitado para hacerlo, el 62% piensa que ha mejorado la conciliación del trabajo con la vida personal y solo el 20% manifiesta haberse sentido menos productivo. El 46% de los ocupados cree que podría realizar muchas o todas sus tareas fuera del lugar habitual de trabajo.
“Nos gusta pensar que, en materia de innovación, el shock global que hemos vivido nos va a permitir avanzar hacia un modelo más abierto, más social y mejor valorado”
Cristina Garmendia, presidenta de Cotec
Este estudio tiene especial relevancia en un momento en el que tanto las instituciones públicas, a través del plan España Puede y el Pacto por la Ciencia y la Innovación, como las organizaciones empresariales y profesionales apuestan por la tecnología y la innovación como herramientas clave para la recuperación social y económica tras la crisis generada por la pandemia de la Covid-19. En palabras de la presidenta de la Fundación Cotec: “Nos gusta pensar que, en materia de innovación, el shock global que hemos vivido nos va a permitir avanzar hacia un modelo más abierto, más social y mejor valorado”.
Los científicos consiguen visualizar los enlaces covalentes que se forman sobre una lámina de grafeno y una molécula sintética gracias a un microscopio de resolución extraordinaria.
El descubrimiento del grafeno, por sus propiedades y aplicaciones, ha supuesto una revolución para la ciencia y la tecnología. Pero visualizar los enlaces covalentes que se forman sobre una lámina de grafeno ha sido un gran reto para el grupo de investigación que dirige Gonzalo Abellán, investigador del Instituto de Ciencia Molecular de la Universidad de Valencia. Abellán comunicó los resultados de sus últimas investigaciones en una conferencia organizada por el Museo Didáctico e Interactivo de Ciencias (MUDIC) el pasado mes de noviembre.
El grafeno, considerado el material del siglo XXI, fue descubierto por los científicos Andre Geim y Konstantin Novoselov en el año 2004. Su descubrimiento les valió el premio Nobel de física en 2010. Desde entonces, ha dado mucho de qué hablar por sus propiedades y aplicaciones. Ejemplo del impacto que ha supuesto es el proyecto europeo que lleva por nombre “Graphene Flagship”, dotado con mil millones de euros, cuyo objetivo es trasladar todo lo que se sabe del grafeno a aplicaciones técnicas para la sociedad. Para el año 2022 se prevé lograr un gran número de aplicaciones. Algunas de ellas son conseguir nuevos materiales para la construcción, baterías de carga muy rápida y con gran almacenaje de energía, nuevas tecnologías para sensores y para transistores y aplicaciones biomédicas como biosensores que detecten mejor los virus y bacterias.
Solución a los problemas del grafeno
A lo largo de la charla, Abellán expuso los problemas que impiden que las aplicaciones del grafeno sean inmediatas. Uno de ellos es su baja solubilidad, por lo que una producción a gran escala, en una fábrica, es difícil de procesar y otro de ellos, que el grafeno es prácticamente inerte, no reacciona fácilmente con otras sustancias.
Gonzalo Abellán en un momento de la conferencia
Para solucionar estos inconvenientes el equipo de investigación que dirige Abellán en Alemania propuso cambiar la superficie del grafeno introduciendo moléculas sintéticas entre sus láminas para que lo hicieran más reactivo. Aunque el reto que se plantearon iba más allá: querían ver el enlace covalente que se formaba entre el grafeno y las moléculas de reactivo. Las palabras de Abellán fueron: “Este era un reto monumental. Cuando hice el máster en nanociencia me dijeron que no se podía ver enlaces covalentes con un microscopio electrónico”. Continuó diciendo: “Pero en Alemania encontré un microscopio de siete millones y medio de euros que tenía unos correctores de aberración impresionantes con los que sí se podía ver estos enlaces”.
Un microscopio de resolución extraordinaria con graves problemas de contaminación
El microscopio electrónico de alta resolución al que se refiere Abellán permite ver los átomos que forman las moléculas y es capaz de discriminar dos puntos a una distancia de 0, 05 nm, es decir, a una distancia 10 millones de veces más pequeña que medio milímetro. El problema que encontraron al utilizar este microscopio fue la contaminación de la lámina. En cuestión de milisegundos, aunque se trabajaba en ultra alto vacío, la muestra de grafeno estaba completamente contaminada por todas las moléculas que contenía el aire. Para solucionarlo utilizaron una nueva técnica que consistió en “barrer” toda la suciedad que se depositaba sobre la lámina de grafeno con una punta de wolframio, un metal de gran dureza. Este barrido electrónico con la punta de wolframio quitaba la capa de contaminación a escala de 2nm.
Una vez que encontraron la técnica para limpiar la lámina investigaron introduciendo una molécula sintética sobre la lámina de grafeno limpia con el objetivo de producir una reacción química y, lo más importante para ellos, poder verla a través del microscopio en tiempo real.
La técnica para producir esta reacción química fue complicada porque, además de la contaminación que se producía, la reacción era muy difícil de llevar a cabo. Debían trabajar en una caja seca, sin aire y sin oxígeno y producir una disolución de electrones solvatados a partir de una disolución de sodio y potasio en metoxietano. Estos electrones, extremadamente reactivos, se ponían en contacto con el grafeno de modo que conseguían que reaccionara con la molécula de reactivo que añadían. De esta manera lograron su objetivo: conseguir la reacción del grafeno y visualizar la formación de los enlaces covalentes.
Foto en la que se puede apreciar en la pantalla la imagen del enlace covalente entre el grafeno y la molécula sintética que utilizaron para producir la reacción química.
Este descubrimiento del equipo de investigación que dirige Gonzalo Abellán supone un gran avance en el mundo de la nanociencia ya que introduce un nuevo método con el que el grafeno puede ser procesado y utilizado para generar nuevas aplicaciones tecnológicas. Pero también es un avance muy importante en el campo de la química al hacerse posible la visualización de una reacción química con la formación de un enlace covalente entre carbono y carbono a través de un microscopio electrónico.
Gonzalo Abellán dirige actualmente el grupo de investigación 2D-Chem dedicado al estudio de materiales bidimensionales (2D) que forma parte del Equipo de Investigación en Materiales Moleculares del Instituto de Ciencia Molecular de la Universidad de Valencia. Parte del equipo está en Alemania, en la Universität Erlangen-Nürnberg.
Gonzalo Abellán en la presentación de las Jornadas
Las Jornadas de divulgación Científica del MUDIC siguieron durante toda la mañana en formato semipresencial con presencia de divulgadores como Rafael García Molina, Manuel Toharia y Marisa Michellini, entre otros.