Entrades amb l'etiqueta ‘Princeton’

Evolució i color de la pell

dissabte, 21/07/2018

Fa cinc anys, la Universitat de Princeton va editar la seva guia per a l’evolució. És un llibre amb 122 capítols, rigorós i amb sòlids fonaments científics. Després, va publicar una versió més reduïda de 22 capítols que ara ha estat traduïda al castellà, i que tracta des dels fonaments biològics de l’evolució fins l’evolució humana dirigida, passant per temes tan diversos com l’evolució i les malalties, la polèmica entre evolució, religió i creacionisme, o l’evolució cultural.

A més d’altres, hi ha un capítol d’aquest llibre que he trobat especialment interessant: és el relatiu al futur de la evolució humana, escrit pel biòleg i professor Alan R. Templeton. El primer que constata l’autor és la gran dificultat que suposa fer prediccions en aquest tema, atès que el procés evolutiu és aleatori i que això implica que qualsevol anàlisi ha de ser forçosament probabilístic. En Templeton ens posa un exemple: suposem que una mutació autosòmica que fa que, en els individus afectats, el nombre previsible de fills sigui un 10% més elevat que la mitjana de la població. Ara bé, cal tenir en compte que aquest percentatge fixa el nombre previsible de fills però no el real, perquè les persones poden no tenir fills, i en aquest cas la mutació es perd. A més, cal considerar l’aleatorietat de la meiosi. Només podem basar-nos en la distribució de probabilitat (de Poisson) del nombre de fills i en la de la transmissió de la mutació durant la meiosi. Si ho fem, l’Alan Templeton ens explica que la probabilitat final que aquest gen mutant es perdi del tot, és del 82%. Per tant, només en un 18% dels casos, la mutació donarà lloc a la deriva genètica que podrà portar, si l’entorn és propici, a una millora de l’espècie.

Una de les forces que marquen l’evolució és aquesta deriva genètica, que promou una progressiva diferenciació adaptada a l’entorn. Això és cert a totes les espècies, i els humans no en som pas una excepció. És el que va fer que en un cert moment, ens diferenciéssim i separéssim dels altres primats. Però en el nostre cas tenim dos elements més que són específics de nosaltres, els humans: la cultura i el flux genètic. La cultura (i els avenços mèdics i bioquímics, per exemple) fa que sapiguem salvar de la mort nadons i nens que només fa pocs segles morien sense tenir fills i per tant sense poder transmetre el seu genoma a la posteritat. L’altre factor, el flux genètic, és més important perquè, a diferència de la medicina que només s’aplica a les persones malaltes, és global. El flux genètic és la transferència d’al·lels de gens entre diferents poblacions com a conseqüència de la mobilitat i de les migracions. Cap altra espècie a la Terra té una població viva tan nombrosa i a la vegada tan bellugadissa. Els animals en general no van en cotxe ni en avió…

L’Alan Templeton explica que el flux genètic afavoreix la homogeneïtzació. És quelcom que ja estem veient, perquè ja som una de les espècies genèticament més homogènies del planeta. Això ens portarà a una pèrdua d’adaptacions locals i a un increment de l’homogeneïtat genètica global. En altres paraules: amb gran probabilitat, el flux genètic farà desaparèixer de mica en mica les races, els trets de les diferents comunitats del món, i les diferències en el color de la pell.

El flux genètic anirà aconseguint probablement el que els humans sembla que no som capaços de fer: eliminar el racisme i la xenofòbia de soca-rel, en base a eliminar les diferències de raça i color de la pell que van anar sorgint lentament per adaptació regional i local. Això sí, sense renunciar a la immensa riquesa de la diversitat genètica de totes les persones de la nostra espècie humana.

La imatge de dalt és d’aquesta pàgina web.

——

Per cert, gràcies a Gordon Gallup sabem que els elefants asiàtics i els dofins (a més d’alguns altres animals) passen exitosament el test del mirall. Mireu aquest vídeo. No som els únics que que som conscients del nostre “jo”, i aquest test ens demostra que hi ha altres animals que l’evolució els ha fet més propers a nosaltres del que pensem. La prova del mirall indica auto-reconeixement, amb possibilitat de consciència pròpia i de sentit d’un mateix.

Bernoulli, allò que és inútil, i el que és útil

dijous, 12/10/2017

L’any 1738, el matemàtic holandès Daniel Bernoulli, en el seu llibre sobre hidrodinàmica, va exposar l’equació que relaciona la velocitat i la pressió en fluids no viscosos en base a la conservació de la seva energia. Bernoulli va veure que, en els fluids estables i incompressibles, la suma de tots els termes d’energia al llarg de qualsevol línia de corrent és idèntica a tots els seus punts (vegeu la nota al final). De fet, el seu resultat és conseqüència de les lleis de Newton: si un petit volum de líquid flueix per una canonada plana i va d’una zona d’alta pressió a una altra de baixa pressió, experimenta més força al darrere que al davant i això fa que aquest volum s’acceleri al llarg de la línia de corrent. El principi o equació de Bernoulli és un bon exemple de troballa científica, perquè descobreix noves lleis de la natura i ens ajuda a entendre una mica més el món. Però, ben mirat, no sembla que hagi de ser molt útil, oi?

Fa pocs dies, un company em va passar un escrit deliciós. El va escriure l’Abraham Flexner l’any 1939, i parla de la utilitat del coneixement inútil. En Flexner explica que el món és un lloc perdut i confús, però que els poetes, artistes i científics sempre han estat capaços d’ignorar els factors que els haguessin pogut paralitzar i bloquejar. Observa que mentre que la vida intel·lectual i el cultiu de l’esperit són activitats inútils si les mirem des d’un punt de vista pràctic, acaben produint una forta satisfacció a qui les exerceix. Ara bé, el que és interessant és que aquesta activitat creativa dels científics, que moltes vegades no té altre objectiu que la cerca del plaer associat a les troballes i descobriments, genera, de manera inesperada, resultats útils que ens acaben canviant la vida. Explica que la característica probablement més rellevant del pensament modern és la curiositat. I que aquesta, per poder volar lliurement, no pot coartar-se. Els exemples que presenta, de Galileo a Newton, de Maxwell a Hertz, d’Euclides a Gauss i molts altres, són definitius. Tots ells van ser extraordinàriament creatius perquè van gaudir, en paraules d’Abraham Flexner, d’una llibertat acadèmica absoluta sense cap compromís, la qual cosa va acabar tenint una importància cabdal en els seus descobriments. I, al cap d’uns anys, les troballes de tots ells van possibilitar l’invent de sistemes i ginys que ara usem cada dia. Flexner proposava per tant que les institucions d’ensenyament superior haurien de tenir com a objectiu el cultiu de la curiositat sense considerar cap tipus d’aplicabilitat immediata (cosa que serveix per als científics però també per poetes, artistes i altres àmbits creatius). Perquè no som massa lluny els uns dels altres, com bé ens explicava, fa poc, en George Steiner. Cal dir que l’Abraham Flexner va ser director de l’Institut d’Estudis Avançats de Princeton, un lloc privilegiat on els investigadors d’elit no tenen deures, només oportunitats i bones condicions per poder pensar i crear.

Bernoulli no va pensar en la utilitat de les seves equacions. Les va obtenir mogut per la curiositat, va gaudir-ne, i va tenir la satisfacció de veure que era una bona explicació del que passava a la realitat. Però durant 170 anys, el seu principi va romandre tancat als laboratoris i a les universitats de ciències. Era una llei interessant però força inútil. Finalment, a principis del segle XX, l’alemany Martin Wilhelm Kutta i el rus Nikolai Jukovski la van utilitzar per demostrar el teorema que porta el seu nom, el de Kutta-Joukowski. Aquest va ser el resultat que permetre dissenyar bones ales i construir ginys que per primera vegada a la historia van emular el vol dels ocells. El teorema de Kutta-Joukowski explica per què l’aire flueix més ràpidament per damunt de l’ala que no per sota, i per què les ales dels avions fan que puguin volar sense caure. El resultat estrany i quasi poètic de les troballes de Bernoulli, passat per la mà de Kutta i Jukovski, el podem admirar cada vegada que veiem enlairar-se un avió o un helicòpter.

Ara, al segle XXI, estem tornant a recuperar Bernoulli. Perquè, mentre que la revolució industrial va substituir els vaixells de vela pels de motor, l’actual crisi ambiental ens torna a obrir els ulls a l’ús del vent. El vent és una solució òptima pel transport marítim perquè és sostenible, de fàcil accés, de baix cost i perquè no genera emissions. Els sistemes de propulsió de vaixells assistits pel vent es poden basar en diverses solucions: veles rígides, rotors Flettner, o aerogeneradors entre d’altres. Totes elles actuen com a sistemes auxiliars que permeten reduir el consum de combustible quan fa vent. La imatge de dalt, que he obtingut d’aquesta pàgina web, mostra un exemple de vaixell amb veles rígides. Consisteix en diverses làmines aerodinàmiques verticals, que poden girar per adaptar-se a la direcció del vent. Estan fetes de material dur, per millorar la fiabilitat de tota l’estructura, i poden incloure flaps per augmentar la seva eficiència. És una solució òbvia i ben elegant, que sembla estrany que hàgim trigat tant de temps en descobrir, mentre estàvem ben abduïts pel gasoil.

Mira per on, el principi de conservació de totes les formes d’energia mecànica al llarg de qualsevol línia de corrent de l’aire en moviment, que Bernoulli va formular fa 280 anys, és el que ajudarà els vaixells a navegar amb energia verda. Una demostració més de la utilitat del coneixement inútil.

———

Per cert, la Marina Garcés diu que la seva Barcelona és una ciutat a la qual no li agrada el poder, una dona lliure, una princesa que no vol regne ni marit. Diu també que els colors amables del mapa dels estats al món són el resultat de la geografia de la guerra.

———

NOTA: Bernoulli va veure que, en els fluids estables i incompressibles, la suma de totes les formes d’energia mecànica al llarg de qualsevol línia de corrent és idèntica en tots els seus punts. Aquesta suma, a la formulació de l’equació de Bernoulli, té tres termes: el d’energia cinètica que depèn del quadrat de la velocitat, el d’energia potencial gravitatòria que només es modifica si el fluid puja o baixa, i el de pressió dinàmica que és proporcional al valor de la pressió.