martes, 21 de diciembre de 2010

Algunos fenómenos con Luz: Fluorescencia, Fosforescencia y Bioluminiscencia

Sin entrar demasiado en detalle ya que no es el tema de este post, les comentaré que la luz, a grandes rasgos, es un tipo de radiación que se propaga en forma de ondas, y comúnmente medimos la longitud de esas ondas en nanómetros (nm). ¡Un nm es igual a 0.000000001 metros!

A la luz que el ojo humano es capaz de ver, le llamamos “luz visible” y va de 400 a 700 nm (la luz ultravioleta e infrarroja es invisible al ojo humano). Este es un esquema del espectro de la luz:


Como vemos en el esquema, la luz de menor longitud de onda (ondas más cortas), tiene más energía y la luz de mayor longitud de onda (ondas más anchas) tiene menor energía. Así la luz azul (por ejemplo de un LÁSER) es de mayor energía que la verde, la verde que la amarilla y así sucesivamente.

Ahora bien, existen sustancias que emiten luz cuando son expuestas a ciertas longitudes de onda. A este fenómeno se le llama fluorescencia.

Esto ocurre por que cuando estas sustancias absorben la luz, sus electrones se excitan y suben a niveles de energía mayores, posteriormente los electrones regresan a su nivel basal pero liberan un fotón de menor energía al que absorbieron. Por lo tanto, la luz emitida es de una longitud mayor que la luz inicial. Es decir, de un color que se encuentra más arriba en el espectro de la luz.

En el ejemplo que vemos en el esquema, la sustancia fluorescente emitirá luz verde cuando es estimulada con luz azul.

Podemos ver este fenómeno de fluorescencia con los letreros que al ser iluminados con lámparas de luz UV (luz negra) brillan, también podemos ver que nuestra ropa blanca brilla al ser iluminada con este tipo de luz (esto se debe a las sustancias con fósforo que contienen los detergentes). También existen organismos vivos que presentan el fenómeno de fluorescencia.

Existe otro fenómeno muy parecido que no debemos confundir: la fosforescencia.

Cómo se puede apreciar en la figura, la fosforescencia tiene básicamente el mismo principio que la fluorescencia, pero la diferencia muy importante es que las sustancias fosforescentes son capaces de almacenar la energía y siguen emitiendo luz por mucho más tiempo aún cuando ya no están siendo estimuladas. Esto es por que el proceso en el que los electrones regresan a su estado basal es mucho más lento que en la fluorescencia.

Ejemplos de este fenómeno son los juguetitos que brillan en la oscuridad y también las manecillas de los relojes que brillan en color verde. Para que brillen más, es necesario exponerlos a la luz un rato para que se “carguen”, pero cuando apagamos la luz, siguen brillando. Cuando la luz está encendida, de hecho también brillan, sólo que la luz que emiten es muy poquita y no la vemos porque se pierde con el resto de la luz.

Igual que en el caso de la fluorescencia, también existen organismos vivos con esta propiedad.

Finalmente, les hablaré de otro fenómeno con luz que ocurre en algunos seres vivos, por lo mismo se le llama bioluminiscencia.

En este caso, la luz se produce por la reacción química de una sustancia llamada luciferina con el oxígeno y energía, gracias a la ayuda de una enzima llamada luciferasa. El ejemplo más común de este fenómeno ocurre en las luciérnagas.

Este proceso no es tan simple como parece, y también están involucrados electrones que se excitan y aumentan su energía. Además, en los diferentes organismos existen diferentes tipos de luciferinas, que dependiendo de su estructura emiten luz a diferentes longitudes de onda, es decir diferentes colores (¿van agarrando la onda?). Los colores más comunes van del azul al verde, amarillento, y en algunos casos tonalidades rojizas.

Es importante comentarles que el sistema luciferina-luciferasa también es utilizado en el laboratorio, ya que con estas sustancias puras se puede llevar la reacción a cabo en un tubo de ensaye, y las aplicaciones de este sistema son muy variadas.

Existen muchos organismos que emiten luz, y varios de ellos combinan más de uno de estos fenómenos, pero ya veremos más sobre ello en las siguientes entradas.

¡Hasta la próxima!

lunes, 13 de diciembre de 2010

Un punto de vista sobre la ciencia

En “Ciencillamente hablando” pretendemos hablar de ciencia. Muy bien, pero ¿por qué hablar de ciencia? Bueno la respuesta a esta pregunta es simple. Porque me gusta. Y ya que es así espero poder trasmitir el gusto que siento por ella. No pretendo contagiarlos, aunque siendo honesto, me gustaría. Lo que si persigo es aportar mi punto de vista con respecto a ella. Que no la veamos como un conjunto de hechos inconexos surgidos de la calenturienta e incomprensible mentalidad de personajes acartonados que vivieron hace mucho tiempo.

La ciencia como yo la entiendo es un proceso que va mucho más allá de la receta que llamamos “método científico”. Es tener preguntas y buscarles respuesta. Es la búsqueda de conocimiento basado en la observación y la experimentación, o como lo dice muy bien el Dr. Marcelino Cereijido “sin apelar a dogmas, milagros, revelaciones ni el principio de autoridad”.

Me gusta porque es un camino para tratar de entender la realidad, y mientras se recorre, se genera conocimiento. Me podrán preguntar ¿Acaso no existen otras formas de explicar la realidad? Sí, Efectivamente existen otras. Están la filosofía, el arte e incluso la religión. No pretendo juzgar estas manifestaciones. La razón por la que elegí la ciencia es porque el conocimiento generado a través de ella no es una interpretación subjetiva ni pretende ser la verdad absoluta, sino la explicación más probable con base en lo que hasta el momento se sabe. A medida que aumenta el conocimiento los descubrimientos anteriores pueden reinterpretarse y construir un nuevo modelo.

Así pues un científico es un personaje como cualquier otro, pero con una mente inquieta. Ahora bien, la diferencia entre un científico brillante y uno común es el equilibrio entre la originalidad de la pregunta y el ingenio para darle respuesta. Como originalidad me refiero a cuestionarse las cosas que muchos han visto y pasado por alto, o imaginar cosas probables y ver si de hecho existen. En cuanto a ingenio me refiero a la habilidad para plantear experimentos y definir variables. Y por supuesto también está la pasión.

En fin, todo esto fue con la finalidad de presentarme, que conozcan un poco mi manera de pensar y comunicar el enfoque que trataré de compartir con ustedes. Las cosas de las que les hablaré estarán vistas desde esta óptica. Respuestas obtenidas a partir de preguntas originales, observación y experimentos ingeniosos. Es decir, del proceso de generación del conocimiento. O lo que es lo mismo, les hablaré de ciencia.

martes, 7 de diciembre de 2010

La Bacteria que usa Arsénico ...

A principios de este mes, salió publicado el artículo titulado "A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus" (Una Bacteria que puede crecer utilizando arséncio en lugar de fósforo) en la revista Science.

Bacteria GFAJ-1, creciendo en condiciones Arsénico+/fósforo-

Al parecer, según me enteré, era una notica que la NASA había anunciado con mucho entusiasmo y que al final no tuvo la recepción que se esperaba.

Tal vez quienes habían escuchado que la NASA haría un gran anuncio esperaban algo como que finalmente revelarían que sí hay una conspiración extraterrestre y que lo que habían visto en los Expedientes Secretos X era cierto.

Sin embargo, la noticia de que una Bacteria pueda realmente crecer usando "lo que sea" en lugar de fósforo es algo bastante sorprendente y trascendente.

¿Por qué?

Si bien recordarán cuando llevaron biología y escucharon hablar de los elementos de la vida, o el multicitado CHONPS, es decir Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno, Fósforo y Azufre, sabrán entonces que estos elementos se consideran indispensables para que exista la vida en la Tierra tal y como la conocemos.

Pero tenemos ésta bacteria GFAJ-1, que es capaz de NO utilizar fósforo, pero ¿para que usan los organismos vivos el fósforo?

Pues para empezar, el fósforo es una parte estructural fundamental del DNA, nada menos y nada más que la molécula en la que está codificada la información necesaria para que se forme un ser vivo.

Este dato en particular, es para mí lo más espectacular, pero ahi no acaba la historia. El fósforo forma parte de las moléculas con las que almacenamos energía (ATP), moleculas estructurales y funcionales como las proteínas, moléculas de la respiración (NADH), y forman parte de lípidos y azúcares. Además el fósforo juega un importantísimo papel en los mecanismos que hacen que las células se comuniquen al exterior y respondan a estímulos (señalización celular).

Así que, el descubrimiento de la NASA, lo que nos está diciendo es que, la vida podría existir de una manera diferente a como la conocemos.

En concreto, lo que el artículo muestra es que tomaron microorganismos de un lago rico con altas concentraciones de arsénico (Mono Lake, California), y luego las hicieron crecer en medios ricos en arsénico pero en ausencia de fósforo. De ahi aislaron la cepa GFAJ-1, que fue capaz de sobrevivir incorporando el arsénico a las macromoléculas donde normalmente hay fósforo.

Pero esto, nos lleva a otra pregunta ¿porqué arsénico?

Esto se puede explicar por que el átomo de arsénico es un análogo químico del fósforo, o sea que es similar en tamaño y propiedades, lo cual hace que el fosfato y el arsenáto sean tan parecidos, que el organismo es incapaz de distinguirlos e incorpore arsenatos a las vías metabólicas lo que hace al arsénico nada menos que ¡¡tóxico!!

Entonces, ¿cómo le hace la bacteria GFAJ-1 para sobrevivir? y más aún ¿cómo lo incorpora a moleculas tan importantes y que sean funcionales?

Bueno, eso ni la NASA lo sabe aún. Pero sin duda abre el camino a muchas e interesantes posibilidades. Como el hecho de que la vida pueda existir en otro ambiente diferente al de la Tierra. Claro que el usar arsénico en lugar de fósforo no es tan grandioso como el que se encontrara un organismo que usara "algo" en lugar de carbono, pero quien sabe, las posibilidades existen y como dijo el Dr. Ian Malcom "La vida se abre camino".