Dos profesores la Universidad de Sevilla y la Universidad de Bristol consiguen explicar la centenaria incógnita sobre la inestabilidad en la trayectoria de una burbuja de aire cuando asciende en el agua.
El experto en mecánica de fluidos Miguel Ángel Herrada, de la Universidad de Sevilla, ha descubierto junto al profesor Jens G. Eggers, de la Universidad de Bristol (Reino Unido), un mecanismo que explica el movimiento inestable de las burbujas que se elevan en el agua.
Los resultados, publicados en la revista PNAS, pueden ser útiles para comprender el movimiento de partículas, ya que su comportamiento es intermedio entre un sólido y un gas.
Leonardo da Vinci observó hace ya cinco siglos que las burbujas de aire, si son suficientemente grandes, se desvían periódicamente del movimiento en línea recta, ya sea en zigzag o en espiral. Sin embargo, aún no se había encontrado una descripción cuantitativa del fenómeno ni un mecanismo físico que lo explicara.
Esbozo de Leonardo donde se ilustra el movimiento en espiral de una burbuja ascendente y radiografía de la estructura del movimiento de agua alrededor de la burbuja para el radio crítico. / Codex Leicester/US
Los autores de este nuevo estudio han desarrollado una técnica de discretización numérica para caracterizar con precisión la interfaz aire-agua de la burbuja, lo que permite simular su movimiento y estudiar su estabilidad. Sus modelos concuerdan con mediciones de alta precisión del movimiento inestable de las burbujas.
El desvío se produce si el radio esférico de las burbujas supera los 0,926 milímetros, un resultado dentro del 2 % de los valores experimentales obtenidos con agua ultrapura en los años noventa.
Burbujas bajo el agua. / Pixnio
Herrada y Eggers proponen un mecanismo para la inestabilidad de la trayectoria de la burbuja en el que su inclinación periódica cambia la curvatura. Esto afecta a la velocidad de ascenso y provoca un bamboleo en la trayectoria de la burbuja: la curvatura aumenta y el lado de la burbuja se inclina hacia arriba.
A continuación, a medida que el fluido se mueve más deprisa y la presión del fluido desciende alrededor de la superficie de alta curvatura, el desequilibrio de presión devuelve la burbuja a su posición original, reiniciando el ciclo periódico.
Referencia bibliográfica:
Herrada, M.A. et al. “Path instability of an air bubble rising in water”. PNAS (2023)
Fue bautizado como Misión Salud y simula los pormenores de la atención en las Unidades de Terapia Intensiva en Argentina.
El proyecto de videojuego “Misión Salud” obtuvo un apoyo de 6.5 millones de pesos del Ministerio de Desarrollo Productivo a través de un Aporte No Reembolsable (ANR) mediante el Programa Potenciar Industria de Videojuegos. La idea del juego fue realizada íntegramente por docentes y especialistas de la Universidad Nacional de Quilmes para simular la atención en las Unidades de Terapia Intensiva del país. El objetivo es que las personas que estén estudiando las carreras de enfermería puedan tener una experiencia virtual sobre cuáles son las actividades que tendrán que llevar a cabo a la hora de realizar sus prácticas o carrera profesional. Además del videojuego en sí, contiene actividades extras en plataformas de realidad virtual y aumentada, páginas webs, videos interactivos, plataformas educativas y plataformas de Internet de las Cosas (IOT, por sus siglas en inglés).
En diálogo con la Agencia de Noticias Científicas de la UNQ, Diego Romero Mascaró, productor y desarrollador de Misión Salud, señala: “Este financiamiento nos va a posibilitar tener armada una maqueta funcional que demuestre el potencial de la gamificación transmedial y nos coloque en muy buenas condiciones para los siguientes pasos”.
Diego Romero Mascaró y Esteban Calcagno. Créditos: Magalí Sánchez.
La intención es poner a disposición las nuevas tecnologías digitales al servicio de las problemáticas educativas modernas. Para eso, no solo hace falta armar la maqueta del videojuego, sino también diseñar un estetoscopio electrónico que permita emular la auscultación sobre una persona y una aplicación de enfermería con realidad aumentada para el aprendizaje del sistema respiratorio.
Los videojuegos enseñan
El juego consiste en la rutina que deben realizar las personas que se dedican a la práctica de enfermería en el país. Para eso, Emi (personaje joven y proactivo que terminó la licenciatura en enfermería) debe realizar las actividades específicas de rutina en contextos diferentes y en pacientes con distintas complejidades en distintas Unidades de Terapia Intensiva del país.
Con las tareas, el personaje aprende nuevos conceptos y prácticas, como el paso de guardia, las valoraciones, las intervenciones y las evaluaciones para determinar cómo intervenir en la evolución de cada paciente. Además, desarrolla el manejo práctico de sistemas de evaluación, la administración de diferentes terapias y la rápida acción ante emergencias y patologías.
Para Romero Mascaró, quien además es director de la Escuela Universitaria de Artes (EUdA) de la UNQ, la originalidad radica en su transmedialidad: “Se utiliza la última tecnología disponible para interconectar sus funcionalidades y tener un solo perfil en la nube, para facilitar de esa manera el acceso tanto de las personas que juegan como de docentes que monitorean las actividades”.
Trabajo en equipo
Pensar y crear el concepto de Misión Salud fue posible gracias a la labor conjunta entre distintas personas y saberes como programación e informática, economía del conocimiento y enfermería.
Por ello, además de Romero Mascaró, del proyecto participaron Paulina Becerra (coordinadora del Programa de innovación de la Secretaría de Innovación y Transferencia Tecnológica de la UNQ), Andrea Ferrera (Coordinadora del Programa Institucional de Incubación y Desarrollo de Tics – UNQ), Denise Pari (docente e investigadora en programación e informática), Karina Espíndola (directora de la Licenciatura en Enfermería de la UNQ), Omar Illesca (investigador y docente en enfermería de la UNQ) y Esteban Calcagno (docente e investigador de la EUdA de la UNQ).
“Nos gusta mucho trabajar interdisciplinariamente. Articular con personas de diferentes áreas es algo que venimos haciendo desde hace un tiempo y vemos que de esa manera se enriquecen cada vez más los proyectos. Hay que ser creativos y pensar siempre fuera de la caja”, afirma Romero Mascaró.
Enfermería inclusiva
Otra de las novedades que tiene Misión Salud es que su protagonista es una persona no binaria, algo que no suele existir en los videojuegos tradicionales. “Desde el primer momento encaramos el proyecto con una mirada inclusiva respecto a género y diversidades. No solo el personaje principal es una persona no binaria, sino que vamos a trabajar en transmitir mediante la gamificación el trabajo en las Unidades de Terapia Intensiva con inclusión”, afirma el productor y desarrollador del juego. En este sentido, como parte del aprendizaje que también lleva adelante el equipo de trabajo de Misión Salud, recibirán una capacitación dada por referentes de la comunidad trans.
Jugar otros videojuegos es posible. Si bien tiene una orientación específica para estudiantes avanzados de enfermería y la finalidad es educativa, cultural y formativa, Misión Salud es una pieza invaluable en un contexto de creciente virtualidad y ‘gamificación’ de la vida, especialmente en las personas jóvenes.
El anterior registro era de un millón de años de antigüedad y se extrajo de un hueso de un mamut. Este nuevo hallazgo, recogido en sedimentos de la Edad de Hielo en el norte de Groenlandia, abre un nuevo capítulo en la historia de la evolución, según sus descubridores.
Se ha identificado por primera vez ADN de dos millones de años de antigüedad, lo que “cambiará las reglas del juego” de la evolución, admiten los autores de este estudio que publica la revistaNature.
Lo han logrado gracias al hallazgo de fragmentos microscópicos de ADN ambiental en sedimentos de la Edad de Hielo en el norte de Groenlandia. El desarrollo de la tecnología actual ha permitido definir que son un millón de años más antiguos que el anterior registro, procedente de ADN extraído de un hueso de mamut siberiano.
Reconstrucción de la formación Kap København hace dos millones de años en una época en la que la temperatura era significativamente más cálida que la del extremo norte de Groenlandia en la actualidad. / Beth Zaikenjpg
Esta información genética se ha utilizado para cartografiar un ecosistema de hace dos millones de años que soportó un cambio climático extremo. Los investigadores esperan que los resultados puedan ayudar a predecir las consecuencias medioambientales a largo plazo de la emergencia climática actual.
«Por fin se ha abierto un nuevo capítulo que abarca un millón de años más de historia y, por primera vez, podemos observar directamente el ADN de un ecosistema del pasado tan lejano en el tiempo”, dice Eske Willerslev, codirector de la investigación en el St John’s College de la Universidad de Cambridge (Reino Unido).
Impresión artística de la formación Kap København en la actualidad / Beth Zaiken
Sedimentos en la boca de un fiordo
Las muestras incompletas, de unas pocas millonésimas de milímetro, se obtuvieron de la Formación København, un depósito de sedimentos de casi 100 metros de espesor situado en la boca de un fiordo del Océano Ártico, en el punto más septentrional de Groenlandia. En total, recabaron 41 muestras útiles encontradas escondidas en la arcilla y el cuarzo.
«Las antiguas muestras de ADN se encontraron enterradas a gran profundidad en un sedimento que se había acumulado [en aquella época] durante 20.000 años. El sedimento se conservó finalmente en el hielo o en el permafrost y, lo que es más importante, no fue perturbado por los humanos durante dos millones de años», apunta Kurt H. Kjær, que también codirige el trabajo desde el Centro de Geogenética de la Fundación Lundbeck en la Universidad de Copenhague (Dinamarca), del que Willerslev es director.
El clima de Groenlandia en aquella época era entre 10 ºC y 17 ºC más cálido que el actual. Los sedimentos se acumulaban metro a metro en una bahía poco profunda. «El ADN puede degradarse rápidamente, pero hemos demostrado que, en las circunstancias adecuadas, podemos retroceder en el tiempo más de lo que nadie se hubiera atrevido a imaginar», subraya Willerslev.
Las capas orgánicas muestran rastros de la rica flora vegetal y fauna de insectos que vivieron hace dos millones de años en Kap København, en el norte de Groenlandia. / urt H. Kjær
Rastros de renos, lemmis y hasta mastodontes
Los científicos descubrieron pruebas de animales, plantas y microorganismos, como renos, liebres, leminos y abedules y álamos; incluso hallaron que el mastodonte, un mamífero de la Edad de Hielo, llegó hasta Groenlandia antes de extinguirse. Anteriormente se pensaba que el área de distribución de estos animales, parecidos a los elefantes, no se extendía hasta Groenlandia desde sus orígenes conocidos en América del Norte y Central.
El trabajo de investigación realizado por 40 investigadores de Dinamarca, Reino Unido, Francia, Suecia, Noruega, EE UU y Alemania permitió desvelar los secretos de los fragmentos del ADN. El proceso fue minucioso: primero tenían que determinar si había ADN oculto en la arcilla y el cuarzo y, si aparecía, podían separarlo del sedimento para examinarlo.
La respuesta, finalmente, fue afirmativa. Los investigadores compararon cada uno de los fragmentos de ADN con extensas bibliotecas de ADN recogidas de animales, plantas y microorganismos actuales. Así comenzó a surgir una imagen del ADN de árboles, arbustos, aves, animales y microorganismos.
Algunos de los restos eran fáciles de clasificar como predecesores de las especies actuales, otros solo podían relacionarse con el género, y algunos procedían de especies imposibles de ubicar.
Las muestras de hace dos millones de años también ayudan a los académicos a hacerse una idea de una etapa hasta ahora desconocida en la evolución del ADN de una serie de especies que aún existen en la actualidad.
Un tronco de dos millones de años de un alerce todavía atrapado en el permafrost dentro de los depósitos costeros. El árbol fue arrastrado al mar por los ríos que erosionaron el antiguo paisaje boscoso. / Svend Funder
Un hito posible gracias a los avances tecnológicos
«Las expediciones son costosas y muchas de las muestras se tomaron en 2006, cuando el equipo estaba en Groenlandia para otro proyecto, y se han almacenado desde entonces. No fue hasta que se desarrolló una nueva generación de equipos de extracción y secuenciación que hemos podido localizar e identificar fragmentos de ADN extremadamente pequeños y dañados en las muestras de sedimentos. Esto significó que, por fin, pudimos cartografiar un ecosistema de dos millones de años», apunta Kjær.
Al revisar los antiguos restos genéticos de la Formación Kap København, también encontraron de una amplia gama de microorganismos, incluyendo bacterias y hongos, que siguen mapeando. En un futuro trabajo de investigación se presentará una descripción detallada de cómo funcionaba biológicamente la interacción -entre animales, plantas y organismos unicelulares- dentro del antiguo ecosistema del punto más septentrional de Groenlandia.
Ahora se espera que algunos de los «trucos» del ADN vegetal de hace dos millones de años descubiertos puedan utilizarse para ayudar a que algunas especies en peligro de extinción sean más resistentes al calentamiento del clima.
«El ecosistema de Kap København, que no tiene equivalente en la actualidad, existía a temperaturas considerablemente más altas que las de hoy en día. A primera vista, el clima parece haber sido similar al que esperamos en nuestro planeta en el futuro debido al calentamiento global», asegura Mikkel W. Pedersen, coprimer autor del trabajo e investigador del Centro de Geogenética de la Fundación Lundbeck.
Una nueva etapa en la detección de ADN
Uno de los factores que más interés despiertan de este estudio es conocer hasta qué punto las especies son capaces de adaptarse al cambio de condiciones que se produce por un aumento significativo de la temperatura.
Musgo recién descongelado de los depósitos costeros de permafrost. / NIcolaj K. Larsen
“Los datos sugieren que hay más especies que pueden evolucionar y adaptarse a temperaturas muy variables. Pero, sobre todo, estos resultados muestran que necesitan tiempo para hacerlo. La velocidad del calentamiento global actual significa que los organismos y las especies no tienen ese tiempo, por lo que la emergencia climática sigue siendo una enorme amenaza para la biodiversidad y el mundo: la extinción está en el horizonte para algunas especies, incluidas las plantas y los árboles», advierte Pedersen.
El investigador Kjær, asevera: «Es posible que la ingeniería genética pueda imitar la estrategia desarrollada por plantas y árboles hace dos millones de años, para sobrevivir en un clima caracterizado por el aumento de las temperaturas y evitar la extinción de algunas especies, plantas y árboles. Esta es una de las razones por las que este avance científico es tan significativo, ya que podría revelar cómo intentar contrarrestar el devastador impacto del calentamiento global».
El ADN suele sobrevivir mejor en condiciones frías y secas, como las que han prevalecido de forma mayoritaria en el material en Kap København.
“Ahora que hemos conseguido extraer ADN antiguo de la arcilla y el cuarzo, es posible que la arcilla haya conservado el ADN antiguo en entornos cálidos y húmedos en yacimientos encontrados en África”, pronostica Willerslev, y añade: «Si podemos empezar a explorar el ADN antiguo en los granos de arcilla de África, es posible que podamos reunir información innovadora sobre el origen de muchas especies diferentes, quizás incluso nuevos conocimientos sobre los primeros humanos y sus antepasados; las posibilidades son infinitas».
Referencia: «A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA». Nature, 2022
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