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20 agosto 2008

Cómo se hizo "Las pardelas tienen GPS pero no le hacen caso" (3): el tiempo

Saludos desde las Azores, aqui va la última entrada de la serie


Los ángulos de vuelo

Durante la realización del trabajo encontramos otros datos menos espectaculares pero también interesantes. Por ejemplo, que las pardelas vuelan preferentemente a 45º respecto a la dirección del viento. No les gusta volar con viento de cola, posiblemente por falta de sustentación. Para llegar a este resultado (en realidad, lo primero que hicimos) se realizó lo siguiente:

  • se individualizaron todas las trayectorias de las pardelas día a día.
  • en cada posición diaria se calculó el coste de volar en todas direcciones con el viento que hubo ese día concreto.
  • se calculó el ángulo entre la trayectoria de vuelo real y la de mínimo coste

El cálculo individual de cada ángulo puede representarse gráficamente como en el figura de abajo donde ese ángulo es de unos infrecuentes 90º.

TDT

Fig. 1. Cálculo de los ángulos de vuelo respecto a la dirección de mínimo coste. Los tonos representan el coste de viajar estando en el punto central azul en ese día concreto. Lo más económico en este caso sería viajar hacia el Oeste (penacho claro).

De aquí, por cierto, viene la expresión "surfear" sobre el viento ya que el movimiento de los surferos es similar: la ola avanza en una dirección y ellos se mueven lateralmente sobre su frente. Si su velocidad es similar a la del frente de la ola la resultante es también de unos 45º.

Puertas temporales

Durante sus viajes hacia el Sur, las pardelas cruzan una zona tan especial como el triángulo de las Bermudas, sólo que ésta existe. Se llama Zona de Convergencia Intertropical (ITCZ en inglés). Se trata de un cinturón de bajas presiones que las aves deben atravesar en su primer movimiento desde África al NE de Brasil.

Encontramos que en la ITCZ Atlántica hay una zona donde se producen unos vientos del Oeste estacionales que suelen llamarse westerlies. En la figura de abajo aparecen justo por debajo de la zona azul (vientos flojos y calmas).

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Fig. 2. Época de westerlies en la ITCZ.

Las calmas y los westerlies pueden suponer una barrera al tránsito de estas aves. Las primeras porque su forma de vuelo se beneficia de vientos moderados y los segundos porque se oponen frontalmente a su dirección de desplazamiento.

En algún momento en los meses de otoño estos vientos desaparecen y las calmas dejan huecos por donde las aves pueden pasar.

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Fig. 3. Un par de semanas más tarde los westerlies han desaparecido y las calmas se fragmentan.

¿Qué ocurre en ese momento? Abajo tienen la respuesta. Las barras negras son la frecuencia de westerlies y las rojas las de paso de las pardelas por la ITCZ.

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Fig. 4. Histograma donde se superponen los westerlies y los pasos de las pardelas por la ITCZ.

Observarán que las pardelas comienzan a pasar justo cuando los westerlies se debilitan y desaparecen. Ese gráfico es de sólo un año y ahora estamos analizando todos los disponibles (desde 1999) y todo encaja aunque, lamentablemente, no hay datos de paso de pardelas en todos los años.

Por este motivo hemos hablado de "puertas temporales", una expresión tan periodística como la de "autopistas del viento" pero que tienen una sólida realidad detrás.

¿Y ahora qué?

Bueno, pues ahora estamos redactando dos trabajos de ampliación. Uno ha sido presentado en un congreso que se celebra estos días en Sudáfrica. El otro lo terminaremos en septiembre y va dirigido a una revista que quiere sacar un monográfico sobre migración pajaril. Nuestra intención es seguir con este tema afinando los modelos que, aunque funcionan bien, no contemplan variables que penalizan el vieja como el tiempo o la distancia.

Tareas de difusión

El trabajo ha sido ampliamente recogido en los medios de prensa, tanto digital como convencional, el miércoles pasado. También nos han hecho una docena de entrevistas de radio. Todo es efímero y, por supuesto, no contribuye a nuestro curriculum académico. Creemos, sin embargo, que la traducción de este trabajo para su difusión en medios no científicos es importante y por eso invertimos cierto esfuerzo en ello ayudados por los gabinetes de difusión del CSIC. Las conclusiones a las que llegamos son que un trabajo como este puede interesar como tema periodístico y tal vez contribuir a mejorar eso que hemos llamado ya alguna vez percepción social de la ciencia.

07 abril 2008

Avances que no son noticia

Mal de Chagas, leishmaniasis (protozoos), filariasis, loiasis (gusanos), dengue, fiebre hemorrágica del Ébola (virus), tracoma, lepra (bacterias), micetoma, paracoccidiomicosis (hongos)... son sólo algunos ejemplos de enfermedades de ámbito tropical normalmente ignoradas entre los que vivimos en tierras más frías.

La investigación sobre estas enfermedades tiene hoy una revista específica que, además, es de acceso abierto: PLoS Neglected Tropical Diseases.

Aunque no es mi campo de trabajo ni de lejos, a veces me llama la atención algún artículo y lo ojeo. Recientemente apareció uno que sirve para ilustrar como en 99.99% la ciencia se hace en pequeños, pequeñísimos pasos y como los avances son extremadamente costosos en esfuerzo personal. Este es uno de los motivos por los que me enervan los que, sin haberse molestado en aprender, venden milagrosos remedios y critican a lo que ellos llaman "ciencia oficial", que no es otra cosa que una comunidad imperfecta pero que trabaja intensamente.

La úlcera de Buruli (UB) es una más de esas puñeterías mencionadas al principio. Fue descrita hace 60 años en Australia, lo mismo que su causante, la bacteria Mycobacterium ulcerans (MU). Sin embargo, los casos australianos son muy pocos comparados con los de África donde se ha extendido ampliamente en las últimas dos décadas afectando a varios miles de personas al año, en su mayoría niños menores de 15 años. La enfermedad es muy seria: comienza con una hinchazón que acaba convirtiéndose en una úlcera, normalmente indolora, que crece destruyendo tejidos llegando en los casos graves a destruir el hueso. Si quieren ver alguna foto busquen "Buruli" en Google imágenes aunque no se lo recomiendo.

La causa de los daños es una toxina llamada micolactona que causa necrosis y apoptosis en los tejidos inhibiendo la respuesta inmunitaria. En el año 2004 se mostró que la capacidad de generar micolactona por parte del MU está codificada en media docena de genes localizados en un plásmido, un fragmento de ADN externo a los cromosomas de la bacteria.

La UB está presente en unos 30 países y no existe vacuna. Tiene tratamiento antibiótico (una combinación de rifampicina y estreptomicina) en las fases tempranas aunque es largo (8 semanas) y no totalmente eficaz en todos los casos, lo que se agrava porque el diagnóstico precoz es complicado. Existen métodos rápidos, eficaces y sensibles basados en el análisis de ADN pero no espere encontrarlos en las aldeas de Uganda.

A pesar del tiempo transcurrido desde su descripción no se conoce gran cosa del ciclo de vida de la bacteria ni de algo extremadamente importante: la forma de transmisión. No se sabe cómo se adquiere la enfermedad. Parece claro que no hay contagio de persona a persona (al contrario en la tuberculosis y la lepra, las otras dos enfermedades micobacterianas más extendidas). También parece que la enfermedad siempre se manifiesta en lugares próximos a agua estancada. La ausencia de ciclos estacionales y la mayor frecuencia de afecciones en las piernas apuntan claramente a algún organismo acuático. En este sentido, se ha localizado ADN de MU en algunos mosquitos en Australia y en algunos otros insectos en África, y en el año 2002 se confirmó que las mordeduras del hemíptero Naucoris podían transmitir la UB a ratones en laboratorio pero eso no es suficiente para definir el ciclo real de la enfermedad. Por cierto, de confirmarse que el vector es un insecto sería un caso único en las afecciones micobacterianas.

Los avances, después de 60 años, son tan lentos debido a una frustrante característica de MU: se resiste a crecer en laboratorio. Por este motivo, las muestras tomadas de los organismos sospechosos (hemípteros acuáticos sobre todo) nunca han dado resultados positivos, nada aparece en los medios de cultivo tradicionales. Es más, nunca se ha aislado y localizado MU en la naturaleza de modo directo, como mucho confirmando la presencia de secuencias de ADN específicas: un indicio genético (hoy contestado además), no una confirmación fenotípica. Cuando las muestras proceden directamente de los enfermos es posible cultivarlas pero aún así son de crecimiento muy lento (varias semanas).

La belga Francoise Portaels, del Instituto de Medicina Tropical (ITM, Bélgica) ha dedicado su vida a la investigación de esta enfermedad, desde que en 1969 comenzara su tesis doctoral en el Congo y cosechara sus primeros fracasos con el MU. Hoy, casi 40 años después, ha conseguido aislar MU a partir de hemípteros acuáticos.

El procedimiento ha sido cualquier cosa menos cómodo, tomen la receta: se trituran los hemípteros (del género Gerris y capturados en Benin) en un mortero; la papilla se trata con esterilizantes específicos para garantizar que se ha muerto todo bicho viviente menos las micobacterias. Luego se inyecta el producto resultante en las patas de ratones de laboratorio, las habituales víctimas colaterales de todas estas cosas. Pásese de ratón a ratón dos veces durante dos años y finalmente se consigue que la bacteria comience a crecer en medios de cultivo convencionales. Del estado final de los ratones mejor no hablamos.

Las poblaciones son, por fin, de bacterias de verdad que forman una cepa llamada imaginativamente 00-1441. En el análisis de su ADN se ha encontrado una mutación concreta (un solo nucleótido) que también aparece en cultivos procedentes de enfermos de la misma región africana. La conclusión es que se puede establecer por primera vez una relación entre los cultivos procedentes del insecto y los enfermos, sugiriendo un origen común, estableciendo un nexo probable. Aún así, no hay evidencia de que los hemípteros triturados, del género Gerris, muerdan a la gente por lo que no está claro si tienen algún papel relevante en la transmisión de la enfermedad o si son simplemente contenedores pasivos de MU.

Tanto cuento para tan poca cosa, dirán ustedes, pero eso es lo que hay, en los laboratorios y despachos se estudian fenómenos elusivos, cuya comprensión es un lento proceso de desbroce en un sistema natural demasiado complejo. No hay remedios milagrosos, curalotodos ni panaceas mágicas o esotéricas. La medicina avanza poco a poco, con un gran esfuerzo individual y colectivo, no a golpe de iluminaciones ni de epifanías.

El bichejo en cuestión (de aquí)

Documentos: artículo original en PLoS Neglected Tropical Diseases; página sobre la UB en la OMS; una reseña en Science.

16 enero 2008

¿Cómo será de verde la península en el 2100?

Bueno, por el momento no tenemos ni idea de cómo estará esto en el 2100 pero aprovechando que estas semanas están muy "espesas" y que tengo muy poco tiempo les pongo acá un artículo del Periódico de Extremadura donde se hace referencia a un trabajo que han encargado a nuestro grupo de investigación. Aunque aparezca sólo yo, codirigimos la historia desde la UEX y el Real Jardín Botánico de Madrid.
El artículo, de Aitor Fernández, ha recogido bien la entrevista telefónica, algo que destaco porque no es fácil sintetizar el rollo que le metí a bocajarro.
Al final comentaré algo más de este proyecto que toca uno de los temas preferidos de las reuniones, blogs y barras de bar: los efectos del cambio climático.
El Gobierno encarga a la Universidad de Extremadura un estudio sobre cómo afectará el cambio climático a los bosques españoles.
La preocupación sobre cómo afectará el cambio climático al medio en el que vivimos sigue calando en las administraciones. Diversos grupos de investigación han realizado ya sus pronósticos sobre el incremento de las temperaturas, la reducción de las precipitaciones, la aceleración del deshielo de los polos y de los glaciares o la subida del nivel del mar. Ahora el Ministerio de Medio Ambiente ha dado un paso más y quiere saber cuál será el impacto de este fenómeno sobre las masas boscosas españolas. Para ello ha depositado su confianza en un grupo de científicos de la Universidad de Extremadura.
Angel M. Felicísimo, profesor de Ingeniería Cartográfica, Geodesia y Fotogrametría, está al frente del equipo de investigadores que realizará este trabajo.

"Vamos a aplicar diversos modelos de cambio climático y haremos una estimación de cómo se comportarán las especies vegetales ante estas situaciones, qué zonas ganarán masa forestal y cuáles la perderán", explica. El objetivo principal, en principio, es conocer qué puede ocurrir con los bosques españoles, aunque también aplicarán la metodología a hábitats protegidos y a especies concretas que aún deben concretar con el ministerio.

La iniciativa ha partido de la Oficina Española de Cambio Climático, que ya ha firmado el convenio con los investigadores de la universidad extremeña. El trabajo debe realizarse entre este año y el 2009 y además es el primero de estas características que realizará el Gobierno. "Hasta ahora contamos con estudios parciales y algo dispersos; nosotros vamos a aplicar métodos estadísticos novedosos que consideramos fiables para un estudio global", comenta Angel M. Felicísimo.

Los responsables de este grupo de investigación ya han probado las técnicas que comenzarán a aplicar en las próxima semanas. "Hemos realizado un trabajo similar en Ecuador por lo cual las técnicas a aplicar nos son conocidas. Allí hemos podido ver, entre otras cosas, cómo el cambio climático no es una catástrofe general, sino que hay zonas que ganan biodiversidad y otras que la pierden", agrega.

Además, todo el proceso y los avances que vayan realizando se harán públicos inmediatamente. Para ello pondrán en marcha una web en internet donde irán volcando todos los contenidos de la investigación, "hemos convenido con la Oficina Española de Cambio Climático que este sea un trabajo transparente en todos los sentidos, donde sea posible la participación de todos los que puedan y quieran aportar algo".

Pero, ¿qué credibilidad y fiabilidad tienen este tipo de trabajos si se fundamenta en supuestos? Según Angel M. Felicísimo, "no hace falta ser creyente o no para hacer este trabajo, nosotros no vamos a desarrollar los modelos de cambio climático sino que vamos a informar de las consecuencias que tendrían en los bosques peninsulares los cambios que otros científicos, especialistas en ello, dicen que se van a producir".

Allá por junio hablé de este proyecto en EnRedados. A los interesados en este tema les sugiero relean ese post porque se dan algunos detalles técnicos del proyecto. Y si tienen dudas o sospechas, no tengo ningún inconveniente en aclararlas aquí, sobre la marcha. El proyecto en cuestión dispondrá de página web donde se pondrá mucha información sobre su desarrollo, datos, métodos y resultados, de forma que cualquiera pueda intervenir y comentar.

05 enero 2008

10 reglas simples (o no tanto)

Una de las revistas de acceso libre de la Public Library of Science es PLoS Computational Biology. Aparte de su temática, mantiene una colección de artículos que titula "Ten Simple Rules" (10SR) y que puede descargarse en formato pdf. Actualmente hay 9 grupos de reglas, algunas más interesantes que otras. Empecé a traducir las 10SR para estudiantes graduados, pero ví que tomaban vida propia por lo que finalmente he decidido ponerles aquí unas cuantas de mi propia cosecha y que me gustaría que los estudiantes que se plantean entrar en la universidad leyeran.

Regla 1: la vocación es la fuerza que debe guiar tu carrera universitaria. Es un regla que en este país sonará extraña, casi ingenua, merecedora de miradas condescendientes en el mejor caso, despreciativas en otros. Vocación es una palabra en peligro de extinción, acorralada por la convicción de que el éxito viene de ganar lo más posible con el mínimo esfuerzo. Si tienes esta convicción te aviso de que la universidad no es el mejor camino. Mi consejo es que si no tienes vocación no vayas a la universidad, es una pérdida de tiempo y una frustración segura.

Regla 2: el pensamiento independiente es la característica de buen científico. Es imprescindible que, progresivamente, el universitario desarrolle un pensamiento creativo y personal y se resista a acomodarse a los tópicos de moda. Siempre se trata de un equilibrio entre el respeto al trabajo previo de los demás (aquello de ir a hombros de gigantes) y su cuestionamiento constante. Un compromiso entre la modestia de aceptar enseñanzas ajenas y el desafío de poner tus ideas en primera línea. Ambas cosas son necesarias porque sino acabaremos siendo serviles y grises o, en el extremo contrario, cranks.

Regla 3: debes ser un profesional desde el principio. Y eso se refiere a la planificación de tu trabajo como estudiante, de tu tiempo, de tu ocio, de tu descanso. Nada impide hacer de todo pero el equilibrio eficaz es difícil de alcanzar y exige madurez y decisión. Si tienes vocación (si no, no sé que haces aquí) conviértete en un profesional ya, desde el comienzo.

Regla 4: la formación es esencial para tu carrera: prepara tu mente. La buena suerte puede ser importante ocasionalmente pero un buen investigador se forma, sobre todo, trabajando: leyendo, hablando con los demás, asistiendo a conferencias y preguntando, asistiendo a congresos y preguntando, volviendo a leer. Particularmente recomiendo leer de todo, no sólo de tu especialidad; un biólogo debe leer de historia, de arqueología, de astronomía... incluso de biología. Y los demás también.

Regla 5: tu objetivo es ser bueno, muy bueno. Una frase apócrifa (cómo no, atribuida a Einstein Edison) dice algo así como que la investigación es un 10% de inspiración y un 90% de transpiración. Esta regla tiene una premisa: acostúmbrate a trabajar duro y con eficacia. Lo primero es cuestión de voluntad, lo segundo viene con la experiencia. Procura que sea más pronto que tarde.

Regla 6: estudia tu entorno y planifica. Ojalá hubieras elegido la universidad analizando la mejor opción pero en cualquier caso encontrarás profesores de todo tipo, desde los muy buenos a los desastrosos. Entérate de quienes son y busca oportunidades para ampliar tu experiencia con los mejores. Los malos son inevitables y molestos (todos los hemos sufrido) pero eso sólo es un anticipo de lo que te va a pasar también en tu vida profesional: sé hábil y analiza como superar esos obstáculos sin perder de vista que tu objetivo es aprender.

Regla 7: sal de tu pueblo. Estudiar cerca de casa es cómodo pero puede no ser lo mejor, al menos de forma continuada. Haz estancias, vete a otros países y verás diferentes formas de hacer las cosas, algo necesario para que mejores las estrategias de tu propia forma de trabajar.

Regla 8: inglés, inglés e inglés. Es el idioma de la ciencia y de la tecnología y te permitirá, además de viajar enterándote de las cosas, seguir las clases que el Massachusetts Institute of Technology o universidades de prestigio están poniendo en internet. Con toda seguridad tendrás que ir a clase en la escuela de idiomas o similares: vete, no lo dudes.

Regla 9: la modestia no es un tributo necesariamente bueno. De nuevo es un equilibrio difícil porque, por un lado, los buenos científicos que conozco no son modestos sino que tienen una seguridad en sí mismos bastante llamativa. Pero por otro saben asumir el no tener razón. Debes asumir que tu hìpótesis es buena y defenderla pero también debes saber abandonarla inmediatamente si se demuestra falsa.

Regla 10: busca retos, no te dejes anular por la mediocridad. Tanto en el estudio como en la investigación la rutina es enemiga de la lucidez. Además tenemos poco tiempo ¿por qué aburrirse quedando tantas cosas por saber?

11 julio 2007

Financiación de proyectos de I+D 2007

Los grupos de investigación nos financiamos en buena medida compitiendo en convocatorias públicas de I+D. Esta opción es esencial para los que no nos dedicamos a nada especialmente útil y por tanto no contratamos con empresas. En España tiene relevancia la convocatoria anual de proyectos de investigación del Ministerio de Educación y Ciencia. Hace unos días se han terminado de publicar los resultados provisionales de este año 2007. Los datos están en la página web del Ministerio, aquí, y permiten acceder a cifras básicas por programas. Aunque no se puede sacar demasiado, les pongo algunas cifras generales por aquello de la curiosidad:

  • proyectos solicitados: 4369
  • proyectos concedidos: 2750 (63%)
  • euros solicitados: 525 M€
  • euros concedidos: 273 M€ (52%)

Para los proyectos concedidos:

  • financiación media solicitada: 120000 €
  • financiación media concedida: 99000 € (83%)

Programas con menos proyectos solicitados (concedidos entre paréntesis):

  • Investigación polar: 7 (6)
  • Fusión termonuclear: 9 (8)
  • Recursos y tecnologias agroalimentarias (Forestal): 18 (11)
  • Acuicultura y pesca: 29 (17)

Programas con más proyectos solicitados (concedidos entre paréntesis):

  • Biomedicina: 376 (209, 56%)
  • Materiales: 217 (154, 71%)
  • Química básica: 213 (150, 70%)
  • Filología: 208 (124, 60%)

Programas con mayor coste medio por proyecto:

  • Espacio: 368000 €/P
  • Biotecnología: 195000 €/P
  • Biomedicina: 169000 €/P
  • Astronomía y astrofísica: 157000 €/P
  • Materiales: 144000 €/P

Programas con menor coste medio por proyecto:

  • Arte: 30000 €/P
  • Historia: 38000 €/P
  • Ciencias jurídicas: 41000 €/P
  • Filosofía: 43000 €/P
  • Filología: 43200 €/P

Programas con mayor porcentaje de proyectos concedidos (obviando Investigación polar y Fusión termonuclear) y coste medio por proyecto:

  • Astronomía y astrofísica (51/48, 94%, 157000 €/P)
  • Atmósfera y clima (47/43, 91%, 76000 €/P)
  • Espacio (34/29, 85%, 368000 €/P)
  • Matemáticas (154/120, 78%, 55000 €/P)
  • Diseño y producción industrial (180/140, 78%, 95000 €/P)

Programas con menor porcentaje de proyectos concedidos y coste medio por proyecto:

  • Psicología (177/75, 42%, 57000 €/P)
  • Educación (119/50, 42%, 35000 €/P)
  • Tecnologías de servicios de la sociedad de la información (51/23, 45%, 87000 €/P)
  • Filosofía (36/17, 47%, 43000 €/P)
  • Arte (49/24, 49%, 30000 €/P)

Mejor relación (€ solicitados / € concedidos) y coste medio final por proyecto:

  • Fusión termonuclear (71%, 104000 €/P)
  • Espacio (70%, 368000 €/P)
  • Biotecnología (64%, 195000 €/P)
  • Investigación polar (64%, 108000 €/P)
  • Investigación química orientada (64%, 140000 €/P)

Peor relación (€ solicitados / € concedidos) y coste medio final por proyecto:

  • Educación (25%, 35000 €/P)
  • Tecnologías de servicios de la sociedad de la información (25%, 87000 €/P)
  • Arte (26%, 30000 €/P)
  • Construcción (28%, 79000 €/P)
  • Ciencias políticas, Geografía, Sociales (28%, 44000 €/P)

Vamos, que los de Educación, Arte y Tecnologías de servicios de la sociedad de la información no están de enhorabuena: además de zurrarles a la hora de conceder proyectos luego se llevan la medalla (de hojalata) en la reducción del presupuesto :-(

Algunas relaciones (o ausencia de ellas) a nivel de programa:

  • no existe relación entre el porcentaje de financiación concedido y la financiación solicitada.
  • no existe relación entre el porcentaje de proyectos concedidos y la financiación solicitada.
  • existe una relación positiva muy significativa entre el porcentaje de proyectos concedidos y el porcentaje de financiación concedida.

Dado que estamos en la fase de alegaciones aún no existe un listado de proyectos concedidos en la web aunque sí se hará público posteriormente. Actualmente están los de los años anteriores con el título del proyecto, investigador principal, entidad y financiación concedida.

Nota: estoy con dos ordenadores a la vez, aprovechando que a uno los cálculos le llevan un rato. Espero no haber metido el remo en la estadística o haberme dejado algún programa fuera de la lista.

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