Es indudable que los y las docentes buscan constantemente formas más efectivas e innovadoras de enseñar. En los últimos 18 meses, esta búsqueda se ha vuelto aún más acentuada, ya que la covid-19 sacudió el panorama universitario y escolar, así como el mundo académico, lo que empujó a los docentes a experimentar con nuevas estrategias para incentivar a sus estudiantes. Actualmente, si hacemos una breve búsqueda en internet, podemos encontrar varios métodos de enseñanza innovadores, desde el aula invertida, conferencias digitalizadas o en línea —como tareas previas a la clase—, comunidades de práctica e investigación, hasta dictar la sesión en un canal de YouTube o un podcast.

Además, los y las estudiantes lograron nuevas habilidades con la educación remota y a distancia; por ejemplo, participar en experiencias de aprendizaje activas como discusiones, enseñanza entre pares, presentaciones, proyectos, resolución de problemas, cálculos y actividades grupales. En otras palabras, consideramos que es importante destacar las estrategias emergentes, innovadoras, creativas o alternativas que son más efectivas para garantizar una educación de calidad para todos, incluso en medio de una crisis de salud. Y, sobre todo, queremos recalcar el valor de no dejar de lado las disparidades digitales y buscar propuestas que sirvan para aliviar algunas de las cargas de los estudiantes, maestros y centros escolares.

En este sentido, y debido a que la unam y las instituciones educativas de nuestro país no se detienen, los autores y autoras del último número del año de la Revista Digital Universitaria nos comparten algunas herramientas, estrategias, experiencias, testimonios y resultados de investigaciones, que se lograron en este segundo año de pandemia.

Como es costumbre, abrimos con los artículos de divulgación de la sección Varietas. Aquí destacan la diversidad natural, a distintos niveles, por ejemplo, la que hay en los “Micromundos biominerales en las algas rojas” y la de las diferencias de “La pigmentación en la piel humana como adaptación al ambiente”. En este último texto, además, los autores resaltan la importancia de la ciencia, la cual en ciertas ocasiones es utilizada como instrumento de marginación y discriminación.

Otro asunto está ubicado precisamente, en el ámbito de la marginación social. En “La importancia de la inteligencia emocional en la población masculina”, la autora aborda el tema de la inteligencia emocional enfocada en los hombres, como pieza clave contra la violencia de género y el sistema patriarcal, así como la relevancia de perseguir nuevas áreas de investigación sobre el tema.

Y por último, sobresale la importancia del análisis de datos y sus aplicaciones, que pueden proporcionar grandes beneficios, desde “Una red neuronal para la detección de somnolencia en conductores”, pasando por el “Desarrollo de nuevos fármacos por computadora”, hasta la reflexión de si la evolución del “Sistema de archivos, gestores de base de datos y Hadoop” en los negocios se puede considerar realmente una evolución o un retroceso.

En cuanto a la importancia de apoyar las estrategias emergentes para garantizar una educación de calidad, varias escuelas alentaron a los y las docentes a encontrar nuevas formas de enseñanza, lo que les llevó a grabar sus clases o a crear recursos digitales complementarios, mediante podcasts, cápsulas informativas, blogs, memes e infografías. Es por ello que en Caleidoscopio se habla de la “Infografía, la mirada creativa de la información”, como una herramienta útil y necesaria para compartir el conocimiento.

Sin embargo, a veces, adoptar nuevas formas de enseñanza puede ser desalentador, y resultar en una barrera significativa para pasar al formato digital o para encontrar las didácticas más adecuadas para la educación a distancia y en línea, pero, en el contexto actual, es un compromiso que tanto docentes como estudiantes debemos adquirir para sacar adelante de la mejor forma la continuidad educativa. En nuestra sección Continuum educativo, compartimos las experiencias de “Lo que aprendimos a un año de haber comenzado la pandemia” y de cómo nuestros profesores no se rinden al “Buscar el mejoramiento docente en la educación a distancia”.

Sin duda, el cambio hacia el aprendizaje en línea ha planteado muchos desafíos para los maestros, los centros escolares y las familias, en particular aquellos situados en comunidades rurales, de bajos ingresos y sin acceso a internet de alta velocidad. Actualmente, algunos estudiantes están haciendo todo lo posible para acceder a una conexión Wi-Fi, incluso sentados en las banquetas o en las escaleras de escuelas y bibliotecas cerradas. En la sección Universidades, encontrarás lo que se está haciendo para enfrentar las dificultades que trajo el coronavirus sars-CoV-2. En cuanto a diferentes instituciones, en “De la política internacional al Programa Emergente de Educación Remota de la Universidad Autónoma Metropolitana”, su autor nos platica lo que se ha hecho en esta institución mexicana de educación superior . Con respecto a otros lugares, el texto “Afrontamiento durante la pandemia: experiencias psicosociales de los amuzgos de Xochistlahuaca” cuenta las dificultades que esta comunidad rural de Guerrero tuvo que enfrentar durante la pandemia, y no sólo en el contexto educativo sino en su forma de vida.

La pandemia aún no termina, queda un largo trecho por recorrer, pero creemos que este podría ser un buen momento para experimentar, mirar más allá de las soluciones a corto plazo y desplegar recursos para catalizar la transformación de este y los siguientes años. Adoptemos las bondades del aprendizaje virtual como una nueva manera que va más lejos de la idea de que una misma forma de educar o un sólo modelo pedagógico sirve para todos los estudiantes, que nuestro tiempo como maestros y/o estudiantes durante la educación remota nos haga creer en nuestra capacidad y habilidades, ya demostradas en la mayoría de los casos, para asumir desafíos académicos, que nos inspiren a construir una base de confianza a la que recurramos a lo largo de nuestras vidas. Así como un entendimiento y diálogo académicos más profundos y relevantes a los tiempos venideros en las instituciones de educación superior. Sigamos buscando el conocimiento y compartiéndolo con nuevas y alternativas estrategias y métodos, diseñando formas innovadoras y más creativas de enseñar y aprender. La educación en línea y a distancia no es la panacea educativa, pero sí ha constituido la alternativa en una crisis de salud y educativa sin precedente en el último siglo en el mundo. Es impostergable innovar en educación ante crisis similares por consecuencias del cambio climático o eventos de desastre natural, se requiere que pensemos en la profesionalización docente y en las nuevas formas de educarnos en situaciones de huracanes, temblores o terremotos, incendios, inundaciones u otras circunstancias que obliguen a la educación a continuar. Y recuerda que la Revista Digital Universitaria está aquí para contribuir con esta misión.

Resumen

En el presente artículo se muestra el uso de una técnica de inteligencia artificial denominada machine learning, para detectar los estados de somnolencia y de vigilia en los conductores vehiculares. La somnolencia se genera cuando el individuo está con un alto nivel de estrés o cansancio, lo cual puede provocar un accidente; cuando está en alerta, se le denomina estado de vigilia. Para su medición, se toman en cuenta dos variables: el pulso cardíaco y la temperatura corporal. El pulso cardíaco se midió con un sensor, a través del método de fotopletismografía (ppg). La temperatura corporal se tomó mediante un sensor infrarrojo, sin contacto. Los datos obtenidos a través de la lectura sirvieron para crear una colección de datos y realizar el entrenamiento de una red neuronal con aprendizaje supervisado. Posteriormente, la información fue clasificada mediante este sistema de adquisición de datos.
Palabras clave: machine learning, red neuronal, sensores, somnolencia, vigilia.

A neural network for the detection of drowsiness in drivers

Abstract

The following article shows the use of machine learning, a type of artificial intelligence, to detect somnolence and the state of vigil in drivers. Somnolence is generated when an individual has high levels of stress or tiredness, and can lead to a potential accident. When alert, it is called vigil state. Two variables are considered: heartbeat and body temperature. Heartbeat was measured with a sensor through the photopletismograph method (ppg). Body temperature was taken through an infrared sensor without contact. The obtained data was used to create a database and to train a neuron network with supervised learning. Later, the information was classified through this data acquisition system.
Keywords: machine learning, neural network, sensors, somnolence, vigil.

Introducción

La Comisión Nacional de Seguridad de México (2013) reportó que entre 2016 y 2017 hubo un alto índice de accidentes automovilísticos, de los cuales 90% fue ocasionado por individuos que conducían bajo los efectos del alcohol, a exceso de velocidad y/o en estado de fatiga. De estos accidentes, 30% fue derivado del estado de somnolencia, debido a la falta de sueño. Al respecto, se conoce que alrededor de 75% de los conductores ha sufrido al menos un episodio de sueño mientras conduce (Lanuza Moreno et al., 2018).

El descanso y el sueño son aspectos fundamentales para mantener la salud física, pues el gasto de energía de los seres humanos se repone durante el sueño, lo que permite un funcionamiento óptimo del organismo (Basco et al., 2010). Si el cuerpo no descansa adecuadamente llega a tener episodios de sueño y se genera somnolencia. Esto se debe al modelo de los estados del sueño y vigilia, que determina la interacción entre el estar dormido y el estar despierto (Rosales Mayor, 2010). Cada una de estas etapas tiene distintos componentes que se derivan de la actividad de las neuronas en el sistema nervioso, influenciada por los ritmos circadianos,1 así como los efectos de factores homeostáticos, ambientales.

La somnolencia es un desequilibrio o alteración, y es algo difícil de medir, ya que está determinada por la calidad y cantidad del sueño, y el ritmo circadiano. Las personas con menor descanso presentan reducciones o incrementos en los ritmos circadianos, y son afectados por variables biológicas, como la temperatura corporal, pulso cardíaco, tensión arterial, entre otros. Cuando un individuo no descansa correctamente y se encuentra despierto o soñoliento, ejerce una acción en la que necesita estar alerta, en la que su ritmo circadiano y sus variables biológicas están por debajo de lo normal. En cambio, cuando la persona tiene un ritmo circadiano alto, es porque sus niveles biológicos están en el rango normal de activación y de alerta —un estado llamado vigilia—, debido a que obtuvo un descanso correcto.

El sueño

La principal función del sueño es la recuperación fisiológica y psicológica. Las teorías sugieren que el sueño es un proceso activo de múltiples fases. Distintas ondas cerebrales y actividad del músculo y de los ojos se asocian con las diferentes fases del sueño. (E. 2019).

El sueño normal consta de dos fases:

• Sueño de no movimiento rápido de los ojos (NREM).
• Sueño de movimiento rápido de los ojos (REM).

Figura 1. Fases del sueño (autoría propia) con información de Potter, et al., 2019.

El pulso cardíaco

La frecuencia cardíaca —también llamada ritmo o pulso cardíaca—es la cantidad de veces que el corazón late por minuto. Existen formas de medir dicha latencia, como la pletismografía2 y la fotopletismografía.3

Para la detección del pulso cardíaco en estado de vigilia, se tomó el rango de normalidad entre 60 y 100 pulsaciones por minuto (bpm, por sus siglas en inglés; Tintín et al., 2015), esto según la edad de los usuarios. Debido a lo mencionado, en el estado de somnolencia la frecuencia cardíaca tiende a disminuir 50%, es decir, que el usuario puede presentar un número de pulsaciones menor a 60 bpm.

Temperatura

De acuerdo con lo estipulado dentro de los cambios fisiológicos durante el sueño, existe un desequilibrio que indica que la frecuencia cardíaca disminuye en el paso de la vigilia al sueño en la fase nrem4 (Navarrete, 2013). Durante esta etapa también disminuye la temperatura corporal. Normalmente, ésta oscila entre 36 a 37.5 °C, y durante el sueño tiene variaciones circadianas y se reduce de 1 a 2 ºC. Esto se debe a una mayor sudoración y menor producción de calor (Amador Cano, 2001).

Aprendizaje supervisado

Es identificar un aprendizaje a través de un conjunto de datos y un objetivo, en donde los datos son registros almacenados, por ejemplo, la lectura de datos a través de los sensores que se obtuvieron de un grupo de personas en diferentes horarios, como la mañana, tarde-noche y el objetivo es realizar un algoritmo que permita descubrir la relación que existe entre las variables de entrada de los datos y unas variables de salida llamadas etiquetas que indican el valor de la predicción a definir, es decir el aprendizaje surge en enseñarle a estos algoritmos cual es resultado que quieres obtener para un determinado valor, tras mostrarle los ejemplos de los datos de entrada, y conocer el valor o etiqueta a identificar, donde el fin es llegar a predecir las etiquetas de nuevos registros que no fueron establecidos, en este campo se hizo uso del tipo de aprendizaje por clasificación donde las lecturas de los datos se seleccionan categóricamente, para conocer los valores posibles, cabe mencionar que los datos no solo realizan el entramiento del aprendizaje, también se requiere de saber su ajuste en una validación, donde los parámetros son el número de neuronas que definen la arquitectura de la red, identificadas como capas y por último la evaluación, para conocer el desempeño del modelo sobre los datos.

Lectura de datos

Los datos obtenidos para el pulso cardiaco fueron extraídos por el sensor que identifica la técnica fotopletismografía y para la temperatura se eligió el sensor que detecta lecturas mediante una luz infrarroja, sin tener contacto físico con la superficie. Para realizar las lecturas se requiere de la calibración de los sensores conectados a un microcontrolador programado de acuerdo con los rangos normativos de cada una de las técnicas.

La lectura de los datos se realizó a diversos tipos de personas, las cuales se eligieron en diferentes horarios para indicar el ritmo circadiano y conocer los niveles fisiológicos y determinar si se encontraban en un estado vigilia o soñolientos (somnolencia). Los datos extraídos de los sensores a través del microcontrolador registran lecturas cada 10 segundos, en la figura 3 se observa el monitoreo gráfico de las lecturas de los datos.

Figura 2. Lectura de los datos (autoría propia).

Entrenamiento de los datos

Figura 3. Mapa del proceso de entrenamiento (autoría propia).

Resultados

El entrenamiento que realizamos realizó que las lecturas de los sensores fueran clasificadas de manera correcta, con un resultado altamente favorable, al identificar las bias5 de forma adecuada para la red neuronal. Es necesario indicar que no se logró generar un buen resultado en las primeras iteraciones del entrenamiento, pues se tuvieron que realizar 79 intentos y elevar el número de neuronas a 10 capas ocultas, con el fin de lograr 100% de entrenamiento, con un margen de error de 0%.

De esta forma, las variables fisiológicas como el pulso cardíaco (bpm) y la temperatura corporal pueden ser de gran ayuda para la detección del estado de somnolencia y vigilia en los conductores. No obstante, debido a las veces que se tuvo que realizar el entrenamiento, durante el ritmo circadiano se generó una discrepancia en los valores de entrada. En este punto se tiene que tomar en cuenta que los datos deben de ser más precisos, es decir, con mediciones de pulsaciones cardiacas y temperatura casi perfectas de acuerdo con el retiro de la matriz de confusión.

Conclusiones

A partir de la medición de pulso cardíaco y temperatura corporal, y mediante un modelo de aprendizaje supervisado, se puede observar una convergencia con los estados de salida según la red neuronal aplicada. Por ello, se determina que el estado de somnolencia de un conductor se puede medir con dicho modelo y variables fisiológicas, en un tiempo de 10 segundos y ser analizadas en menos de 5 segundos.

Referencias

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Recepción: 24/07/2020. Aprobación: 04/02/2021.

Resumen

La diversidad biológica y cultural que caracteriza a la humanidad es un reflejo de su historia evolutiva en el planeta. No obstante, esta variedad ha sido repetidamente utilizada como instrumento de marginación y discriminación entre grupos humanos, que no consideran los distintos entornos en los cuales se ha desenvuelto nuestra especie y que favorecieron la diversidad que observamos. En este trabajo, se revisan algunas investigaciones sobre la pigmentación de la piel en los humanos. Distintas líneas de estudio muestran que la variedad en la pigmentación de la dermis se debe, particularmente, a diferencias en la exposición a la radiación uv y sus efectos en el metabolismo humano, así como en su reproducción. Igualmente, la evidencia indica que poblaciones humanas ubicadas cerca del ecuador requirieron de una mayor pigmentación (melanina) para proteger el adn y otras biomoléculas de los efectos dañinos de la radiación solar; mientras que, en latitudes con menor exposición de radiación uv, la piel con una menor cantidad de pigmento o melanina facilitó la síntesis de vitamina D en poblaciones establecidas hacia el norte del ecuador.
Palabras clave: evolución, melanina, pigmentación, adaptación, discriminación.

Human skin pigmentation as an environment adaptation

Abstract

The evolutionary history of humankind is a reflection of its biological and cultural diversity. However, such variety has been repeatedly used as an instrument for marginalization and discrimination amongst people, who do not consider the human species-developing circumstances that have favored our current diversity. In the present work, we review some research about skin pigmentation. A range of studies shows that dermis pigmentation variety is caused by differences in uv-radiation exposure and its effects on human metabolism and on reproduction. Likewise, evidence indicates that people who live in regions near the equator required increased pigmentation (melanin production) to protect dna and other biomolecules from the harmful effects of solar radiation; while in latitudes with less uv-radiation exposure, lightly pigmented skin facilitated vitamin D synthesis in populations established towards the north of the equator.
Keywords: evolution, melanin, pigmentation, adaptation, discrimination.

Introducción

La muerte de George Floyd, en mayo de 2020, provocó la indignación de una parte de la sociedad en Estados Unidos y en otras regiones del mundo. La gente salió y se manifestó en plena pandemia por el sars-CoV-2, para exigir justicia por el deceso del afroestadounidense de 46 años, y resaltar las diferencias que persisten por cuestiones raciales, un tema que acompaña a la humanidad desde hace siglos (bbc News Mundo, 2020).

A través de la historia, la creencia del valor de las personas de acuerdo con su cultura o características físicas se ha formado y fluido al amparo del pensamiento etnocéntrico de sociedades que dominan sobre otras, como el de las naciones colonialistas entre los siglos xv y xix (Menéndez, 2018, p. 12). No obstante, las conductas, al igual que los saberes, cambian, en la medida en que conocemos e integramos nueva información que nos ayuda a entender el mundo. Por ejemplo, la pigmentación de la piel, que continúa usándose como motivo de discriminación, es evidencia cierta y significativa de la adaptación a las condiciones del entorno en el cual se han desarrollado distintos grupos humanos.

En el transcurso del siglo xx, diferentes investigaciones han contribuido a revelar los mecanismos moleculares de la variación en la pigmentación de la piel y el papel del ambiente como factor de su diversidad. Además, el estudio de nuestro adn evidencia el fondo genético subyacente de este proceso adaptativo, que tiene miles de años y que se ha desarrollado de forma independiente en distintas poblaciones (Deng y Xu, 2018).

Melanina y su efecto protector

La melanina es un conjunto de pigmentos que se encuentran en distintos organismos, incluyendo bacterias, plantas, hongos y animales. Los pigmentos se obtienen a partir de diferentes sustratos químicos y entre sus funciones está la protección en contra de la radiación ultravioleta (uv). Esto se debe a su capacidad de absorción del espectro electromagnético, además de su alto índice de refracción o la facultad de disminuir la velocidad con que incide la radiación que proviene del sol cuando toca un organismo (D’Alba y Shawkey, 2019, pp. 1-2).

La pigmentación de la piel en todos los humanos se debe a la melanina, que se compone predominantemente de dos tipos de macromoléculas: la eumelanina, de color marrón-oscuro, y la feomelanina, que es rojo-amarillo. Estos pigmentos se forman durante un proceso conocido como melanogénesis, a partir de la oxidación del aminoácido tirosina, en una reacción mediada por la enzima tirosinasa (TYR). Otra forma de melanina que producimos, y sin relación con la pigmentación de la dermis, es la neuromelanina, cuya síntesis se observa en las neuronas y se deriva de la oxidación no enzimática de catecolaminas, como la dopamina (Urán y Cano, 2008, p. 358-360).

La melanina se produce en estructuras celulares especializadas que llamamos melanosomas, los cuales se encuentran en los melanocitos, unas células ubicadas en el estrato basal de la epidermis (capa superficial de la piel), así como en otras partes del cuerpo. Después de la síntesis y almacenamiento del pigmento, los melanosomas son trasportados a través de prolongaciones celulares hasta los queratinocitos, el principal componente celular de la piel (ver figura 1). En los queratinocitos, los melanosomas se disponen cerca del núcleo, lo que los protege de los efectos dañinos de la radiación uv, que es absorbida y disipada en forma de calor. La melanina también puede actuar como antioxidante, deteniendo los radicales libres que se forman bajo la acción de la radiación (Swope y Abdel-Malek, 2018, p. 2; Nasti y Timares, 2014, pp. 188-189).

Figura 1. La melanina se sintetiza en los melanosomas, los cuales son transportados de los melanocitos hacia los queratinocitos, por medio de prolongaciones celulares. En los melanosomas se sintetizan las dos moléculas que conforman la melanina (eumelanina y la feomelanina). La relación entre ambas es determinada por la disponibilidad del aminoácido cisteína que interviene en la producción de feomelanina, así como de la expresión de enzimas (TRP-1, TRP-2) necesarias en la producción de la eumelanina (imagen modificada de Sturm et al., 1998).

Los melanocitos sintetizan las dos biomoléculas (eumelanina y feomelanina) que conforman la melanina, pero el efecto protector depende principalmente de la eumelanina. Por lo tanto, la piel con concentraciones menores de eumelanina es más susceptible de sufrir quemaduras por exposición al sol, fotoenvejecimiento y cáncer (Swope y Abdel-Malek, 2018, p. 2; Nasti y Timares, 2014, p. 191).

Las diferencias que observamos en la pigmentación de la piel se deben a varios factores. Fisiológicamente, el número de melanocitos es similar en los diversos grupos humanos, pero la organización de los melanosomas y la concentración de melanina son variables. La piel oscura o que puede experimentar un proceso de bronceado dispone de melanosomas grandes, individuales y abundantes en melanina. En cambio, en la piel muy clara, los orgánulos contienen gránulos de pigmento pequeños, con menor cantidad de melanina y agrupados (ver figura 2). Otro elemento que media en las diferencias que observamos en la pigmentación es la degradación de los melanosomas en los queratinocitos, proceso que ocurre en una tasa mayor en pieles claras (Lambert et al., 2019, pp. 408-409).

Figura 2. Visualización de la melanina en distintos tipos de piel humana (A: muy clara; F: oscura). La melanina se observa de color negro en la epidermis, así como en el estrato basal; en este último, se encuentran los melanocitos, las células que sintetizan el pigmento (imagen adecuada con permiso de Del Bino et al., 2015).

Además de la fisiología intrínseca de nuestra especie, la variación en la pigmentación se encuentra asociada a factores ambientales, especialmente a la radiación uv. Durante mucho tiempo, se ha documentado que la coloración de la epidermis presenta una disposición particular alrededor del planeta, con poblaciones de piel oscurecida que habitaban originalmente regiones cercanas a la línea del ecuador, donde la exposición a la radiación uv es mayor, así como la aridez y el calor. No obstante, el desplazamiento de grupos humanos en los últimos siglos ha modificado esta distribución.

Hipótesis sobre la pigmentación de la piel

Explicar la variación en la pigmentación ha llevado a plantear varias hipótesis, las cuales difieren sobre la causa de una mayor o menor cantidad de melanina en grupos humanos. Sin embargo, la mayoría señala la importancia del entorno como determinante en la pigmentación, y su función protectora frente a distintos estresores, en particular a los efectos dañinos de la radicación solar. Entre las hipótesis sugeridas se encuentran: protección del cáncer de piel, defensa contra microorganismos, camuflaje, protección y síntesis de biomoléculas, dimorfismo y selección sexual (Juzeniene et al., 2009).

De las distintas propuestas, la protección y síntesis de biomoléculas explica convincentemente la correlación geográfica entre la distribución de radiación uv y la variabilidad de melanina en poblaciones ubicadas en diferentes latitudes, y con ello, la variación en la pigmentación humana (ver figura 3). Este tipo de radiación es un mutágeno, causa de cáncer de piel y un agente asociado a la degradación del nutriente folato, en su forma principal 5-metiltetrahidrofolato.

Figura 3. Mapa de la pigmentación humana. En regiones cercanas al ecuador se encuentran grupos humanos de piel oscurecida o con mayor pigmentación, mientras que en localidades alejadas se observan poblaciones con menor pigmentación. Las flechas indican un modelo de migración del Homo sapiens fuera del continente africano (“Mapa creado por George Chaplin”, uso y modificación con permiso de https://sites.psu.edu/ninajablonski/).

Deficiencias en este nutriente pueden ocasionar problemas en el desarrollo de la columna vertebral (espina bífida) y del encéfalo (anencefalia), dos defectos del nacimiento que ocurren por la incompleta formación del tubo neural en etapas tempranas del desarrollo embrionario (Centros pata el Control y la Prevención de Enfermedades, 2020). También se han reportado problemas de infertilidad masculina. Además, el folato es requerido en la síntesis de purinas, compuestos químicos que forman parte de la estructura del adn y necesarias durante la reparación y replicación del material genético (Jablonski y Chaplin, 2017; Jones et al., 2018). En conjunto, esta evidencia señala el efecto dañino de la radiación uv en la integridad del adn y en la reproducción.

De acuerdo con esta hipótesis, en poblaciones antiguas establecidas cerca del ecuador, los efectos dañinos de la radiación se presentaron con menor frecuencia en individuos que sintetizaban más melanina en la piel. Con el tiempo, la reproducción favorable de estos sujetos dio lugar a poblaciones con pigmentación más oscura en estas latitudes. La piel oscura o con más melanina es una protección cuando las personas se encuentran expuestas a altas dosis de radiación uv.

Por otra parte, conforme nuestra especie se desplazó fuera del continente africano, se encontró con nuevas condiciones ambientales, patógenos y fuentes de alimentación, que con el tiempo conducirían al desarrollo de adaptaciones locales y aportarían diversidad a la humanidad (Fan et al., 2016). Igualmente, el movimiento de poblaciones humanas hacia latitudes al norte del ecuador supuso un cambio en la pigmentación de la piel en estos grupos. Esta transición significó la reproducción favorable de individuos con menos melanina, un cambio condicionado por la menor exposición a radiación uv que es necesaria para la síntesis de vitamina D.

El cambio, la pigmentación facilitó la síntesis de esta vitamina, proceso que en pieles de tonalidad oscura se habría dificultado debido a la absorción que hace la melanina de la radiación uv, sumado a las bajas cantidades de radiación en latitudes al norte del ecuador. La vitamina D regula los niveles de calcio en las células, y estudios recientes indican que participa en otros procesos de la piel como la diferenciación celular de queratinocitos y en la secreción de proteínas antimicrobianas. Este nutriente se adquiere naturalmente de alimentos como el pescado, el queso o la yema de huevo, pero es a través de la piel expuesta a la luz del sol que la mayoría de las personas sintetizan esta vitamina (Jablonski y Chaplin, 2017; Jones et al., 2018).

Notablemente, las diferencias geográficas que se observan en la pigmentación humana están acompañadas de variantes (polimorfismos) en la secuencia de genes (MC1R, SLC45A, SLC24A5, ASIP, TYR, OCA2, KITLG, entre otros), que en distintas poblaciones se encuentran asociados a una pigmentación más clara, así como a un mayor riesgo a desarrollar distintos tipos de cáncer de piel. Por ejemplo, variantes en el gen MC1R (receptor de melanocortina 1) se encuentran fuertemente asociadas con el cabello de color rojizo, piel clara y la presencia de pecas, además del riesgo a desarrollar melanoma. En distintas poblaciones se pueden encontrar diferentes variantes de un mismo gen, lo que podría indicar procesos de adaptación local y convergencia evolutiva, es decir, el desarrollo de un rasgo compartido entre grupos humanos separados (Nasti y Timares, 2014, p. 191; Deng y Xu, 2018; Swope y Abdel-Malek, 2018, pp. 5-6).

Video. La biología del color de piel (en inglés, con subtítulos en español) (biointeractive, 2015).

Por otra parte, también se han reportado polimorfismos compartidos en distintas poblaciones, lo cual es interpretado como un evento temprano en la evolución de los humanos modernos y que antecedió a la separación de poblaciones durante la migración y asentamiento en diferentes entornos. Un ejemplo de lo anterior son algunas variaciones encontradas en el gen KITLG, el cual participa en el desarrollo de los melanocitos en la piel adulta. Estas variaciones se presentan en una alta frecuencia en pobladores europeos y asiáticos, pero no en africanos (Deng y Xu, 2018, p. 3). Sin duda, el análisis genético ha aportado nuevas evidencias y preguntas sobre el proceso de pigmentación en la especie humana.

Conclusiones

Durante mucho tiempo, las diferencias biológicas y culturales de grupos humanos han sido utilizadas para promover la marginación, desigualdad y discriminación. Ejemplo de ello es la pigmentación de la piel, que sigue siendo el pretexto de prácticas contrarias a los derechos humanos. Sin embargo, el interés por conocer nuestros orígenes y el trabajo multidisciplinario han aportado nuevas evidencias sobre la pigmentación de nuestra especie, que consiste en un proceso complejo, pero explicable a la razón de la biología y en el que debe caber el sano ejercicio del debate científico, pero no la discriminación.

Referencias

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Recepción: 06/12/2020. Aprobación: 13/04/2021.

Resumen

La inteligencia emocional es un término que se emplea para describir las cualidades emocionales para lograr el éxito. Existe una gran curiosidad por identificar los beneficios de la inteligencia emocional en la población masculina, para contrarrestar la violencia de género, delincuencia organizada, suicidios, etcétera, así como romper el sistema patriarcal que ha permanecido y ha sido socialmente aceptado en la población a pesar de los avances y retrocesos en la igualdad de género. Este artículo persigue dos objetivos: el primero es revisar los vínculos entre el tema de la inteligencia emocional en la población masculina y la violencia de género. El segundo es proponer la producción de nuevas líneas y áreas de investigación, para ofrecer puntos de reflexión, nuevos conocimientos, y generar así avances en el campo, al promover la inteligencia emocional en la población masculina.
Palabras clave: inteligencia emocional, población masculina, violencia de género.

The importance of emotional intelligence in the male population

Abstract

Emotional intelligence is a term that is used to describe the emotional qualities to achieve success. There is great interest to identify the benefits of emotional intelligence in the male population to counteract gender violence, organized crime, suicides, etc., as well as breaking the patriarchal system that has remained and has been socially accepted in the population despite advances and setbacks in gender equality. This article has two objectives. The first one is to review the links between emotional intelligence in the male population and gender violence. The second one is to propoese the production of new lines and areas of research in the subject, offering points of reflection and new knowledge in order to promote emotional intelligence in the male population.
Keywords: emotional intelligence, male population, gender violence.

Introducción: situación actual en México

¿Te has puesto a pensar qué hay detrás de las cifras de feminicidios? Y es que estos homicidios cometidos contra mujeres por razones de género van en aumento: “el 2020 fue el año con más feminicidios en México, alcanzando 969 víctimas” (Causa en Común, 2021). Vale la pena destacar que en ellos, la mayoría de los victimarios mantenían una relación familiar cercana a la víctima.

La violencia familiar también alcanzó un “nivel máximo histórico. De 210,158 denuncias registradas en 2019, se pasó a 220,028 en 2020, lo que representa un aumento del 5%” (Causa en Común, 2021). En el mismo sentido, las estadísticas de suicidios donde “los hombres tienen una tasa de 8.9 fallecimientos por cada 100 mil hombres (5 454), mientras que esta situación se da en 2 de cada 100 mil mujeres (1 253)” (inegi, 2020, p.1).

Asimismo, ha habido un incremento de la delincuencia organizada, que de acuerdo a las cifras oficiales “ha aumentado en un 40.5 % desde 2015” (Índice de Paz México, 2021). En este rubro “noventa por ciento de todas las víctimas de homicidio son hombres, y la mayoría de estos homicidios están vinculados a dinámicas de la delincuencia organizada” (Índice de Paz México, 2021). De acuerdo con el informe del Índice de Paz en México (2021), el “homicidio fue la principal causa de muerte entre los hombres de 10 a 54 años, por el contrario, es más probable que las muertes de mujeres estén asociadas a la violencia de pareja”.

De esta manera, vale la pena destacar que en nuestra cultura, en general, se ha enfocado en establecer la figura de los hombres como líderes, proveedores, fuertes, los que no lloran, los que no sufren, los exitosos, los que resuelven problemas, y muy poco se ha puesto la atención a su inteligencia emocional. Ciertamente, en la actualidad luchamos por la equidad e igualdad de género, y en esta lucha también es importante voltear a ver a esta población masculina. Ahí radica la importancia de este artículo, en despertar el interés del lector por seguir investigando sobre este tema: la inteligencia emocional en los hombres y el impacto que puede tener en temas tan complejos como los ya mencionados.

¿Qué es la inteligencia emocional?

La primera vez que se utilizó el término inteligencia emocional fue en 1990, por los psicólogos Peter Salovey y John D. Mayer, como las cualidades emocionales necesariar para lograr el éxito (Baena, 2003, p. 32). En este artículo se define al éxito como la capacidad de mantener un estado de bienestar y plenitud personal, que lleva al ser a sentirse feliz por lo que ha logrado consigo mismo. Es capaz de desarrollarse en ambientes sanos, productivos, y puede establecer relaciones sociales asertivas y, por ende, no afecta a otras personas.

En este contexto, tiene sentido la definición que Grewal y Salovey proporcionaron de la inteligencia emocional, pues para ellos es “la capacidad de percibir los sentimientos propios y los de los demás, distinguir entre ellos y servirse de esa información para guiar el pensamiento y la conducta de uno mismo” (2006, p.13).

Así, es interesante reflexionar sobre qué tan hábiles somos en reconocer lo que sentimos y siente otra persona, cómo gestionamos esos sentimientos para actuar de una manera determinada, sin dañar a la otra parte ni a uno mismo. De esta manera, cuando una persona logra equilibrar su inteligencia emocional, puede mantener relaciones sociales saludables.

Por ello, es necesario voltear a ver a los hombres que han participado en actos de violencia, que han pensado en el suicidio, que se han incorporado a las líneas de grupos de la delincuencia organizada, a niños y jóvenes que han vivido separación, divorcio o abandono de sus padres, jóvenes y/o adultos que han abandonado a sus familias, etcétera y averiguar qué pasa desde la inteligencia emocional. Asimismo, hay que reflexionar cómo podemos cambiar la perspectiva de la educación a partir de los primeros años, para promover la inteligencia emocional desde la infancia.

Entre las características de la inteligencia emocional destacan, según Goleman:

Desde la revisión teórica del término inteligencia emocional, de sus implicaciones y características, se pretende en este texto analizar posibles líneas de investigación enfocadas en la población masculina en relación con la inteligencia emocional y su impacto en la disminución de violencia de género, feminicidios, participación con grupos de la delincuencia organizada, suicidio y aumento de relaciones familiares sólidas y significativas (es decir, que los miembros de la familia se desarrollen en ambientes libres de violencia y con amplitud para expresar sus emociones y sentimientos sin importar el género).

Inteligencia emocional: implicaciones en la población masculina

En varios estudios se ha encontrado que:

Lo anterior permite reconocer que “existe una emocionalidad masculina inhibida o restrictiva, ya que la cultura determina cierta imposibilidad de expresión de algunas emociones” (Janz, 2000; Cova, 2004, citados en Ortega et al., 2013, p. 340). O sea, la cultura, la sociedad y las instituciones, incluida la familia, han fortalecido a través del tiempo las restricciones o impedimentos para que los niños, jóvenes y adultos puedan actuar y/o desempeñarse libremente tal cual son, demostrando sus emociones y sentimientos, exponiéndose frágiles y como individuos que también necesitan ayuda. Al contrario, se siguen reforzando ideologías machistas donde se cree que los hombres no lloran, no sufren, no tienen miedo, son valientes, no se quejan, no juegan con muñecas, lo que tiene un papel fundamental en la emocionalidad masculina inhibida.

Una de las mayores implicaciones de la inteligencia emocional en los hombres es, por tanto, su educación emocional desde la infancia en la familia, la cultura, las instituciones y la sociedad. Es necesario romper con los esquemas y con ello lograr líneas de investigación que den pautas desde el ámbito educativo para lograr una inteligencia emocional.

La investigación realizada por Ramírez relaciona la masculinidad con las emociones: “el poder como rasgo de la masculinidad cultural y patriarcal1 se ha establecido desde las antiguas civilizaciones, aún permanece, por tanto, a los hombres no se les permite manifestarse como seres emocionales porque tienen el riesgo de perder el poder”2 (2013, p. 3).

Desde esta filosofía, “los hombres tienen menores niveles de inteligencia emocional por la conciencia contradictoria de lo que la sociedad espera de ellos”, (Kaufman, 1997, p. 72, citado en Ramírez, 2013, p. 3). Por lo tanto, los hombres deciden inhibir sus propias emociones con la idealización de continuar con el poder: si son expresivos emocionalmente creen que el poder que tienen sobre su grupo será derrotado y esto genera dolor para ellos, dolor que pueden expresar a través de actos de violencia o aislamiento, además de una emocionalidad inestable para cuidar y relacionarse con otros seres humanos. Con ello, “aumenta la solitaria búsqueda del poder y enfatiza nuestra convicción de que el poder requiere la capacidad de ser distante” (Kaufman, 1997, citado en Ramírez, 2013, p. 3).

Tanto hombres como mujeres se van construyendo como sujetos de género durante el ciclo vital. Desde la inteligencia emocional de los hombres en función de los estudios analizados, es importante considerar la categoría de la masculinidad que se les ha exigido a lo largo de la historia y cómo es que se puede romper ese esquema patriarcal, pues, además de que impide avanzar hacia la igualdad de género, genera temor, dolor, control en los hombres y con ello restricciones para que se demuestren como seres emocionales, que, al igual que las mujeres, necesitan reconocer sus emociones y sentimientos, valorarlos, trabajar en ellos y lograr una vida plena, para con ello mejorar su entorno social y cultural.

Es importante considerar que es necesario llevar a cabo un análisis profundo en futuras líneas de investigación sobre los sujetos de género, estigmas socioculturales y la mejora de los niveles de inteligencia emocional, para brindar bases en el sector masculino de la población y mejorar su desarrollo personal, la relación con sí mismos y con ello permitirles lograr las cualidades emocionales necesarias para alcanzar el éxito.

Conclusiones

La inteligencia emocional se entiende como las cualidades emocionales para lograr el éxito, la capacidad de percibir los sentimientos propios y los de los demás, y con ello tomar decisiones para regular la propia conducta, para actuar sin afectar a terceros. Es importante reconocer que la inteligencia emocional permite las habilidades para automotivarnos, las de perseverar, confiar en uno mismo, continuar en el camino cuando se presentan frustraciones, controlar nuestros impulsos, regular nuestros propios estados de ánimo para que éstos no controlen nuestras decisiones, evitar que la angustia interfiera con nuestras facultades racionales y la capacidad de empatizar y confiar en los demás.

De lo anterior, se puede inferir que los hombres tienden con mayor frecuencia a internalizar las emociones y a mostrar una reacción fisiológica “emocional”, es decir, presentar alguna reacción sintomática como temblar, sonrojarse, sudar, etcétera, pero sin mostrar una expresión emocional abierta.

El control sobre las emociones en los hombres respalda una hegemonía de género y reafirma las estructuras de la sociedad patriarcal, donde son ellos quienes deben de mantener el control y en la cual las expresiones emocionales pueden interpretarse como debilidad. Por ello, prefieren inhibir su estado emocional para mantener el poder. Sin embargo, los hombres al internalizar sus emociones son susceptibles al dolor y heridas emocionales, mismas que podrían manifestarse en actos de violencia o aislamiento, quedando susceptibles a estados depresivos, e incluso al suicidio.

Alcances y recomendaciones

Las investigaciones sobre el tema apuntan a que existe una emocionalidad masculina inhibida o restrictiva, en la que la cultura determina cierta imposibilidad de expresión de algunas emociones. Es importante investigar qué consecuencias personales, sociales y culturales tiene esta emocionalidad restrictiva en los hombres. Asimismo, hay que abrir líneas de investigación desde el sector educativo para establecer pautas para una educación de la inteligencia emocional desde la infancia.

En el mismo sentido, y debido a que el control sobre las emociones en los hombres respalda una hegemonía de género, reafirma las estructuras de la sociedad patriarcal, favorece el aislamiento y entreteje dolor y miedo, es importante analizar en líneas de investigación futuras la relación existente entre la violencia de género con el control restrictivo de las emociones en los hombres. Esto para comprender si desempeña un papel clave en el aumento de la violencia de género y proponer soluciones.

Es necesario analizar las implicaciones de la inteligencia emocional en los hombres como sujetos de género, los estigmas socioculturales y su educación emocional desde la infancia en la familia, la cultura, las instituciones y la sociedad para romper el esquema patriarcal.

Referencias

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Recepción: 31/03/2021. Aprobación: 12/08/2021.

Resumen

Las algas rojas coralinas (rodofitas) habitan las costas, coloreando estas regiones con una hermosa tonalidad roja o rosada, y son tan duras y afiladas que, de ser pisadas, causarían dolor al pie descalzo. Entre sus diminutas ramas, muchos organismos se desarrollan y encuentran refugio. La fotosíntesis de las algas coralinas conduce a la formación de estructuras de carbonatos con una arquitectura fascinante. Pero tanto el alga como sus microorganismos asociados (microbiota) participan en la formación de estos biominerales, que se acumulan y cementan los materiales que forman las playas y las costas. Los carbonatos son susceptibles a la química ácido-base, por lo tanto, su estabilidad estructural y su disolución dependen del pH del medio que los rodea. Por tanto, estos biominerales y los organismos marinos que los forman (como algas, corales, moluscos o equinodermos) son vulnerables a la acidificación del océano.

La curiosidad por ver lo que nuestros ojos no pueden nos llevó a entender que las delicadas ramitas de las algas coralinas esconden una asombrosa fortaleza estructural donde la microestructura y la química son elementos clave, pues encontramos que minerales con una gran estabilidad estructural y térmica constituyen el cuerpo, o talo, de las algas. Hoy en día las algas rojas y verdes coralinas son modelos vivos de gran interés para la ciencia básica, para capturar carbono en estructuras estables. Así, esta área de investigación puede inspirar el desarrollo de estrategias para mitigar el cambio climático.
Palabras clave: biominerales, calcita magnesiana, ciclo del carbono, acidificación oceánica, biología de sistemas, sincrotrón.

Biomineral microworlds in red algae

Abstract

Coralline algae (rhodophyta) populate vast pinkish colour regions of the coast. If you step on them in your bare feet, they might hurt you, because they are hard and sharp. Many organisms find shelter and develop within their tiny branches. Photosynthesis of coralline algae conducts the formation of carbonates that exhibit a fascinating architecture. The alga and its associated microorganisms (microbiota) participate in the formation of these minerals, that accumulate and cement the materials that ultimately shape beaches and coastal lines. Carbonates are susceptible to acid-base chemistry; thus, their structural stability and their dissolution depend on the pH of the surrounding environment. Therefore, these biominerals and the marine organisms that build them (such as algae, corals, mollusks or equinoderms) are vulnerable to ocean acidification.

By trying to see beyond our eyesight, we were able to understand that algal branches hide an amazing structural strength, where its microstructure and chemistry play a major role. We found minerals with a vast structural and thermal stability in the algal body, named algal thallus. Currently, basic science explores coralline red and green algae as interesting models to understand carbon sequestration in stable structures. Therefore, this research might inspire the development of technologies to mitigate climate change.
Keywords: biominerals, magnesium calcite, carbon cycle, ocean acidification, systems biology, synchrotron.

Micromundos minerales en pequeñas ramitas

Nuestra historia comienza en Baja California Sur, en las pozas intermareales o charcas en la Bahía de la Paz que se forman en las playas rocosas cuando baja la marea. Allí puedes encontrar a Neogoniolithon trichotomum, el alga coralina dominante. La reconocerás porque parece un bosque sumergido de hermosos árboles rosados del tamaño de tu mano, con ramas de aproximadamente de 1 mm de grosor (ver figura 1). Las algas coralinas son fascinantes y complejas, pero ahora nos enfocaremos en su composición mineral. Estas algas participan en la precipitación de una estructura mineral carbonatada, dura como los dientes. De hecho, de forma similar a los carbonatos identificados en las algas, los huesos en nuestro cuerpo están formados principalmente de otro biomineral llamado hidroxiapatita. Este mineral (acompañado de compuestos orgánicos como el colágeno) le da estructura a nuestro organismo y, a diferencia de los minerales que forman los esqueletos de las algas, no es un carbonato de calcio, es un fosfato de calcio [Ca₅(PO₄)₃(OH)].

Figura 1. Vista de campo de las pozas intermareales estudiadas (cortesía Hiram Rosales) y vista de campo del alga coralina Neogoniolithon trichotomum.

Para investigar los micromundos biominerales y cómo se organizan sus habitantes necesitamos un microscopio potente y una técnica de detección fina de los minerales. Así que, pedimos apoyo de expertos y usamos microscopía electrónica de barrido (conocida como microscopía sem) y difracción de rayos-X (drx). Si te llama la atención ver lo que nuestros ojos no pueden, esto te puede interesar.

Las imágenes de microscopía sem revelaron una microestructura de gran belleza. En la figura 2 se puede apreciar un corte lateral de la ramita. La zona superficial, con cavidades geométricas, y de paredes tan delgadas como una milésima parte de un milímetro (o micra), es la zona de crecimiento del alga, llamada peritalo. La zona más interna de las ramas muestra una estructura mineral en la que las paredes carbonatadas son bastante más gruesas (casi 10 micras). También puedes observar que las cavidades carbonatadas contienen numerosos gránulos redondeados. Es difícil estudiarlos por su diminuto tamaño y se cree que son gránulos de almidón o habitantes microbianos. Sus detalles son difíciles de analizar dada su posición y su pequeño tamaño (alrededor de 2 micras). Sin embargo, la microscopía sem nos reveló esta compleja microarquitectura (Bautista, 2020).

Figura 2. Microestructura de las ramitas del alga coralina en vista lateral y vista superficial. Se distinguen la capa de crecimiento o peritalo y la capa superficial, que se curva y que se cubre de materiales y organismos como diatomeas (Laboratorio de Microscopía Electrónica de Barrido, Facultad de Ciencias, UNAM).

¿Qué es la acidificación del océano y cómo amenaza a los organismos formadores de carbonatos?

La formación y la disolución de los carbonatos está afectada por el pH del medio que los rodea. El agua de mar tiene en promedio un pH de 8.1, es decir, es ligeramente alcalino. Desde hace más de una década, se ha reportado en cientos de trabajos de investigación una tendencia hacia la acidificación del agua marina: es decir, hay disminución del pH. Lo anterior ocurre porque con el aumento de la cantidad de dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera, dicho gas se difunde en mayor proporción hacia el agua, lo que incrementa la concentración de los iones H+ y provoca, por tanto, una disminución del pH y el aumento de acidez del agua marina. Esto es relevante pues afecta los equilibrios químicos en los ambientes acuáticos.

Pero ¿cómo son afectados los carbonatos? Pues, de forma muy directa ya que se disuelven si el pH que los rodea es ácido. Este proceso ocurre de forma natural, por ejemplo, en las rocas carbonatadas de la península de Yucatán. Éstas se disuelven en un ambiente acuático alimentado por el agua de la lluvia y forman estructuras kársticas (generadas por meteorización química), como los famosos cenotes. Otro ejemplo es el hallazgo de la disolución de los carbonatos de las pequeñas conchas de los pterópodos o mariposas de mar. La disolución de los carbonatos puede ser un problema para muchos organismos marinos que fabrican esqueletos, conchas y dientes de carbonatos. Algunos ejemplos son las algas rojas, algas verdes, corales, moluscos (como caracoles y ostras), equinodermos (estrellas de mar y erizos), etcétera.

Investigación en ambientes costeros de la Bahía de la Paz, Baja California Sur

El grupo de investigación de Bioingeniería y Ciencias Ambientales (bica) de la Universidad Autónoma de Baja California Sur (uabcs) realiza un monitoreo periódico de las pozas intermareales de la Bahía de La Paz, desde hace algunos años (ver figura 3). Mientras que distintos miembros del equipo estudian sistemas biológicos como los bivalvos o los crustáceos, el proyecto de Maestría de Andrea se enfocó en estudiar detalladamente las algas coralinas.

Andrea se esforzó en intentar descifrar de forma minuciosa las peculiaridades químicas de estos organismos, para poder relatar cómo su aparente delicadeza nace de una sólida microestructura. La curiosidad de Andrea la llevaría a buscar ayuda experta para ensamblar un rompecabezas de dimensiones micrométricas.

Figura 3. Área de estudio en la Bahía de La Paz, Baja California Sur.

Los carbonatos precipitados por la actividad fotosintética de las algas son biominerales formadores de costas

Además de las técnicas químicas y el uso del microscopio electrónico, el uso de un dron para observar las pozas de marea también nos muestra cosas interesantes (ver figura 4). Por ejemplo, observamos que los manchones rojo-rosados, que son pequeños bosques de algas, cubren un área abundante de la costa. La nutrición de estas algas y los organismos de las pozas está basada en el agua marina de la Bahía de La Paz. Con estos nutrientes las algas realizan fotosíntesis, que es el proceso metabólico que les permite generar biomasa, tal como lo hacen las plantas.

Figura 4. Vista desde el aire de las pozas intermareales estudiadas (cortesía de Hiram Rosales).

Pero la fotosíntesis no sólo les sirve para crecer, también es un mecanismo que impulsa la formación de carbonatos en procesos fisicoquímicos en microescala, (Cabioch, 1988). Estos carbonatos se van endureciendo con el tiempo y constituyen los bloques estructurales de las costas. Los carbonatos tienen una morfología interna fascinante, que ha sido objeto de importantes investigaciones. Algunos conceptos fundamentales se pueden visitar aquí.

La difracción de rayos X (drx) del material en polvo es sin duda la técnica más utilizada en la identificación mineralógica, debido a que los minerales presentan, por definición, una disposición ordenada de sus átomos, que se denomina estructura cristalina. Esta técnica se basa en la interferencia de los rayos X con la red cristalina de los minerales. Para el caso particular de los carbonatos biogénicos estudiados, la difracción de rayos X nos permitió identificar los polimorfos del carbonato de calcio (calcita o aragonita) y cuantificar la substitución del calcio por el magnesio (y otros elementos) en la estructura de la calcita. Además, cuantificamos con buena precisión todas las fases minerales cristalinas presentes (ver figura 5).

Figura 5. Ramita individual del alga y su composición mineral (Laboratorio de Difracción de Rayos-X, LANGEM, UNAM).

El esqueleto de las algas coralinas contiene aragonita, que es el biomineral que forman los corales. Además de aragonita, las algas coralinas forman carbonatos de calcio que atrapan magnesio en su estructura, llamados calcitas magnesianas. Si bien los resultados sobre la composición mineral de las algas estudiadas eran, en general, similares a los de algas coralinas de otras regiones, detectamos dos características particulares que llamaron nuestra atención.

La primera es que la calcita magnesiana del alga estudiada posee un alto contenido de Mg (~18%), y la segunda es la presencia de ankerita y siderita (carbonatos que contienen hierro) (Valdespino y et al., 2020). Este rasgo es muy interesante porque ahora sabemos que las calcitas con un contenido de magnesio relativamente alto (por ejemplo, mayor de 14%) ofrecen mayor resistencia a la disolución, comparadas con calcitas con menos magnesio (Nash, 2013). Adicionalmente, la ankerita es un mineral que forma parte de las dolomitas, una familia de carbonatos reconocida por presentar una estructura con gran estabilidad química y térmica. En otras palabras, estas características detectadas podrían otorgar ventajas de resistencia a la disolución de estos carbonatos en un panorama de acidificación del océano.

Luz más brillante para ver lo más pequeño

Estudiar los micromundos de las algas rojas nos enseñó que la química y microestructura de sus biomateriales son en buena parte la clave de su resistencia estructural. Pero como suele suceder, estos interesantes resultados inquietaron nuestra imaginación y nos llevaron a estudiar estos sistemas con un instrumento gigante que se usa para explorar lo más pequeño, un sincrotrón. En breve, es un acelerador de electrones que genera haces de luz muy brillante.

Nuestras primeras observaciones con la técnica sincrotrónica de espectro-microscopía de infrarrojo (Lawrence Berkeley National Laboratory) nos revelaron resultados muy interesantes. Pudimos averiguar que el esqueleto mineral no es homogéneo, ya que detectamos señales de distintos minerales en la cavidad de una célula del peritalo (o capa de crecimiento) del alga, que mide aproximadamente 20 micras de diámetro. También encontramos silicatos en el epitalo, que son minerales muy abundantes en nuestro planeta y que están formados por la unión de muchas unidades tetraédricas conformadas siempre por un átomo de silicio en el centro, enlazado con cuatro átomos de oxígenos en los vértices. El epitalo (ver figura 2) es una capa de unas cuantas micras que cubre la superficie del alga. De manera interesante, las algas se deshacen continuamente de esta capa, similarmente a la muda de piel de los reptiles. Esto les permite conservar una superficie adecuada para la fotosíntesis y otros procesos, ya que como puedes observar en la fotografía del epitalo, allí se acumulan partículas y otros organismos.

En resumen, hay un interés creciente en las algas como candidatos vivos para secuestrar el carbono atmosférico en estructuras estables como los biominerales. El estudio de la formación de carbonatos en las algas de la Bahía de La Paz reveló algunas claves de la resistencia estructural de estos organismos y de su papel como fuente de materiales (carbonatos y silicatos), que con el tiempo formarán parte de las costas. Los retos de esta investigación son un motor de ciencia básica y pueden contribuir a inspirar nuevas estrategias para mitigar el cambio climático.

Referencias

• Bautista, A. (2020). Diversidad estacional de procariontes y caracterización química de algas coralinas intermareales de la Bahía de la Paz [Tesis de Maestría. Posgrado en Ciencias Marinas y Costeras. Universidad Autónoma de Baja California Sur].
• Cabioch, J. (1988). Morphogenesis and generic concepts in coralline algae—a reappraisal. Helgoländer Meeresuntersuchungen, 42(3), 493-509. https://doi.org/10.1007/BF02365623.
• Nash, M. C., Opdyke, B. N, Troitzsch, U., Russell, B. D., Adey, W. H., Kato, A., Diaz-Pulido, G., Brent, C., Gardner, M., Prichard, J. y Kline D. I. (2013). Dolomite-rich coralline algae in reefs resist dissolution in acidified conditions. Nature climate change 3(3), 268-272. https://doi.org/10.1038/nclimate1760.
• Valdespino-Castillo, P. M., Bautista-Garcia, A., Favoretto, F., Merino-Ibarra, M., Alcántara-Hernández, R. J., Pi-Puig, T., Espinosa-Matías, S., Castillo, F. S., Holman, H-Y. y Blanco-Jarvio, A. (2020). Interplay of microbial communities with mineral environments in coralline algae. Science of the Total Environment, 757,143877. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143877.
• Ziveri. Acidificación del océano [presentación en diapositivas]. uson. https://sivea.uson.mx/docentes/tareas/16_PRECIPITACIyiN_CARBONATOS.pdf.

Recepción: 08/12/2020. Aprobación: 13/04/2021.