GACETA UNAM JURIQUILLA #26 / Octubre

Estructura tridimensional de un cristal inorgánico.
Cuarzo (SiO2) Silicio (gris) Oxígeno (rojo)
Contenido
pag.
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Primera estación de monitoreo de lahares en
el volcán de colima: hacia un sistema de alerta
para los volcanes activos mexicanos.
CGEO - Centro de Geociencias
UNAM
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UAJ-II - Unidad Académica Juriquilla del Instituto de Ingeniería
SECRETARIO GENERAL
Dr. Eduardo Bárzana García
SECRETARIO ADMINISTRATIVO
Ing. Leopoldo Silva Gutiérrez
pag.
INB - Instituto de Neurobilogía
SECRETARIO DE SERVICIOS A LA
COMUNIDAD
Enrique Balp Díaz
pag.
ABOGADO GENERAL
Lic. Luis Raúl González Pérez
CONSEJO DE DIRECCIÓN
Dr. Raúl Gerardo Paredes Guerrero
Dr. Gerardo Carrasco Núñez
Dr. Ramiro Pérez Campos
Dr. Germán Buitrón Méndez
Dr. Juan B. Morales Malacara
Dr. Saúl Santillán Gutiérrez
Dr. Luis Montejano Peimbert
COORDINADOR DE SERVICIOS
ADMINISTRATIVOS
Alejandro Mondragón Téllez
JEFE UNIDAD DE VINCULACIÓN
Juan Villagrán López
CONSEJO EDITORIAL
Rosa Elena López Escalera
Carlos M. Valverde Rodríguez
Juan Martín Gómez González
Iván Moreno Andrade
Enrique A. Cantoral Uriza
Juan Villagrán López
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Ancestros de las plantas terrestres:
Algas en Querétaro y Guanajuato
COORDINADOR DE LA
INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA
Dr. Carlos Arámburo de la Hoz
Campus Juriquilla
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Ciencia para niños: ¿Para qué sirven las
bacterias presentes en nuestro cuerpo?
SECRETARIO DE DESARROLLO
INSTITUCIONAL
Dr. Francisco José Trigo Tavera
DIRECTOR GENERAL DE COMUNICACIÓN
SOCIAL
Renato Dávalos López
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Ingeniería ambiental, un área multidisciplinaria
RECTOR
Dr. José Narro Robles
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UMDI-FC-J - Unidad Multidisciplinaria de Docencia e Investigación de la
Facultad de Ciencias Juriquilla
4
Laboratorio de Difracción de rayos X.
vanguardia en servicios analíticos y de
investigación
CFATA - Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada
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Memoria de reconocimiento del gusto:
El sabor emocional de la vida
INB - Instituto de Neurobilogía
Índice de autores
UAJ-II
INB
CGEO
Iván Moreno Andrade
Isabel Miranda Saucedo
[email protected]
[email protected]
Iván Moreno es doctor en Ciencias
Biológicas e investigador titular “A” de la
UAJ-II. Sus principales áreas de interés
son la microbiología de bioprocesos para
el tratamiento de aguas residuales y la
producción de bioenergía a partir de
residuos (líquidos y sólidos).
Isabel Miranda es investigadora Titular del
Instituto de Neurobiología y responsable del
laboratorio de Neuroquímica de la Memoria.
Su interés académico se centra en el
estudio de las estructuras cerebrales y sus
correlatos neuroquímicos que participan en
la formación y evocación de la memoria.
Lucia Capra Pedol
[email protected]
DISEÑO Y FORMACIÓN
I.S.C. Oscar L. Ruiz Hernández
GACETA UNAM JURIQUILLA
Publicación trimestral editada
por la Unidad de Vinculación, Difusión
y Divulgación Universitaria perteneciente a la
Coordinación de Servicios Administrativos.
Boulevard Juriquilla No. 3001,
Juriquilla, Qro.
MÉXICO, C.P. 76230
Certificado de reserva de derechos al
uso exclusivo de título
No. 04 - 2013 - 041714461800 - 109
Impresión: Hear Industria Gráfica, Calle 1 No.
101, Zona Industrial Benito Juárez. C.P. 76120.
Tiraje: 2000 ejemplares
TELÉFONOS VINCULACIÓN
(442) 192 61 31, 32 y 35
UMDI FC-J
CFATA
Ciencia para niños
Stephanie Thebault
Enrique Cantoral Uriza y
Miriam Bojorge García
Eric Rivera Muñoz y
Beatriz Millán Malo
Enrique Cantoral es Doctor en Biología por la
UNAM. Profesor Titular, estudia la ecología
y sistemática de las algas continentales
y su uso como indicadores biológicos de
la calidad del agua. Es responsable del
Laboratorio Ecología Acuática y Algas de
la UMDI-Facultad de Ciencias, UNAM en
Juriquilla.
Eric Rivera es Físico y Doctor en Ciencias por
la UNAM. Entre sus líneas de investigación
destacan la síntesis y estudio de
biomateriales cerámicos, nanocatalizadores
y estructuras mesoporosas y el estudio
de la estructura de materiales mediante
técnicas de difracción.
[email protected]
Lucia Capra es investigadora y actual
Secretaria Académica del Centro de
Geociencias. Estudió Geología en la
Universidad de Milán, Italia y el Doctorado
en el Instituto de Geofísica de la UNAM.
Sus líneas de investigación son Geología
general, cartografía, estratigrafía y
sedimentología
volcánica,
peligros
volcánicos, manejo de sistemas de
información geográficos.
[email protected]
[email protected]
Stephanie Thebault es Doctor en Ciencias
de la Vida y de la Salud de la Universidad
de Ciencias y Tecnología de Lille (Francia) e
investigador titular en el departamento de
Neurobiología Celular y Molecular del INB.
CORREO ELECTRÓNICO
[email protected]
No. 26 Octubre - Diciembre 2013
EDITORIAL
EDITORIAL
UNAM y CENAPRED: Un reencuentro beneficioso
Consejo Editorial
El pasado 19 de octubre el Gobierno Federal,
por medio de la Secretaría de Gobernación,
reveló que existe una enorme burocracia
en el Centro Nacional de Prevención de
Desastres (CENAPRED) que dificulta su
quehacer principal. Por ello anunció que la
UNAM y el CENAPRED volverán a colaborar,
a través de la investigación aplicada, para
minimizar las consecuencias de los desastres
naturales. Dicho reencuentro fue motivado
por las catastróficas consecuencias que
tuvieron, en las costas del Pacífico y del
Golfo, los huracanes Manuel e Ingrid. Esta
decisión permitirá conjuntar la experiencia
de especialistas de la UNAM en sismología,
vulcanología, hidrometeorología, entre otras,
con la de los expertos del CENAPRED. Su
proyecto inicial se centrará en la elaboración
de un Atlas Nacional de Riesgos cuyo
objetivo será emitir recomendaciones
para la oportuna toma de decisiones, así
como establecer medidas de prevención y
mitigación de desastres en sitios específicos
de todo el territorio nacional.
Desafortunadamente, en los últimos años,
la miopía e intereses políticos sectarios
de nuestros gobernantes, han provocado
estancamientos o retrocesos en diversos
institutos o secretarías federales: Instituto
Mexicano del Petróleo, Instituto Nacional
de Ecología, la Secretaría de Medio
Ambiente y Recursos Naturales, entre
otros. La reducción de presupuestos, la
cancelación de programas de investigación,
los cambios e incorporación de nuevo
personal (generalmente inexperto); son
decisiones onerosas a México y hoy
día, todos, directa o indirectamente, las
sufrimos y las pagamos.
Esta reestructura es una decisión atinada;
incorporar en las tareas que realiza el
CENAPRED, las labores de investigación
de académicos universitarios, con equipos
y laboratorios específicos, alejadas de
decisiones burocráticas, fortalecerá la
capacidad de respuesta antes los fenómenos
que se presenten. Sin embargo, rehacerse
de los recursos humanos capacitados
específicamente para las necesidades del
CENAPRED no es una tarea ni inmediata ni
sencilla, ello requerirá de tiempo y de una
inversión importante, que permita hacer frente
a los mal llamados “desastres naturales”, ya
que los políticos nunca entendieron que
existen formas de disminuir el peligro pues
los desastres provocados por los fenómenos
naturales, no son “naturales”, generalmente
son consecuencia de una serie de decisiones
humanas sin una planeación eficiente. Así
pues, ahora sólo queda esperar que el Atlas
Nacional de Riesgo se concluya y siente las
bases para desarrollar un sistema de alerta
temprana; que se siga trabajando en la
cultura de la prevención, y sobre todo, que el
gobierno acate las recomendaciones de este
organismo en momentos cruciales, lo cual
será en beneficio de todos.
Luis Felipe Puente Espinosa, coordinador nacional de Protección Civil de la Secretaría de Gobernación y José Narro Robles, Rector de la UNAM.
http://campusmexico.mx/2013/10/24/conjuntan-esfuerzos-la-unam-y-el-cenapred-para-analisis-de-riesgos-y-prevencion-de-desastres/
www.campusjuriquilla.unam.mx
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Laboratorio de Difracción de rayos X.
Vanguardia en servicios analíticos y de investigación
Eric Rivera Muñoz y Beatriz Millán Malo
En el Laboratorio de Difracción de
rayos X (DRX) del Centro de Física Aplicada
y Tecnología Avanzada (CFATA), ubicado
en la UNAM Campus Juriquilla, se llevan a
cabo estudios sobre la estructura de una
amplia gama de materiales, como metales,
minerales,
polímeros,
catalizadores,
plásticos,
productos
farmacéuticos,
cristales líquidos, materiales orgánicos,
recubrimientos de capa fina, cerámicas y
semiconductores, entre otros.
Desde el 2004 el laboratorio cuenta con
certificación internacional de conformidad
con la norma ISO 9001:2008 en Sistemas
de Gestión de la Calidad, y pertenece a la
Red Internacional de Calidad (IQNet, por
sus siglas en inglés), garantizando así un
estricto control de calidad en los servicios
analíticos que brinda a académicos
y estudiantes del Centro y de otras
dependencias de la UNAM; así como a
usuarios externos tanto de la industria y de
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instituciones nacionales e internacionales,
como al público en general. Para ello
cuenta con equipos calibrados mediante
un estándar certificado ante el National
(NIST).
la Dra. Beatriz Millán Malo, quien forma
parte del grupo de investigación en el que
participan académicos del Instituto de Física
de la UNAM, de la Facultad de Ingeniería de
la UAQ y del CINVESTAV Unidad Querétaro y
estudiantes de licenciatura y posgrado.
El laboratorio inició su operación en
1998, cuando el actual responsable,
el Dr. Rivera Muñoz adquirió el primer
difractómetro de la dependencia. Con
dicho equipo se creó el laboratorio y se
emprendieron estudios e investigaciones
sobre la estructura de diversos materiales,
principalmente en polvos. El número
de muestras analizadas por año se ha
incrementado considerablemente así
como las capacidades del laboratorio al
adquirir un nuevo difractómetro en 2013.
Con esta modernización, el laboratorio
amplía su capacidad de análisis en
la caracterización de materiales. La
responsable de operación del equipo es
El nuevo equipo es único en cuanto a su
configuración, porque tiene un detector
ultra-rápido de estado sólido que permite
implementar técnicas de identificación de
fase y análisis cuantitativo de fase. Con
ello es posible identificar la presencia
y cantidad de compuestos cristalinos,
determinar y refinar estructuras cristalinas,
incluso obtener imágenes tridimensionales
de la estructura. También se pueden hacer
análisis de microestructuras (tamaño de
cristalito, micro tensiones, etcétera); análisis
de estrés residual; análisis de películas
delgadas (reflectometría); figuras de
polos para el análisis de textura; medidas
en condiciones no-ambientales (cámara
Institute of Standards and Technology
No. 26 Octubre - Diciembre 2013
de alta temperatura, desde ambiente
hasta 1500°C) para el estudio de
transformaciones de fase en estado sólido;
dispersión de rayos X a bajo ángulo, con
la que se puede obtener la distribución
de tamaño de nanopartículas y/o poros.
Estas técnicas son de gran utilidad para
realizar investigación de frontera en ciencia
básica y tienen importantes aplicaciones
en diferentes industrias.
realizar actividades de vinculación entre
la Universidad y la industria, aspecto que
siempre se ha promovido en nuestra casa
de estudios, y que en este caso se ha ido
incrementando poco a poco con mucho
éxito. Así pues, el laboratorio DRX permite la
solución de problemas, tanto estrictamente
científicos como de aplicación tecnológica
e industrial.
Respecto a la investigación básica y de
frontera, el laboratorio tiene la capacidad de
analizar diferentes tipos de nanoestructuras
y nuevos materiales, aleaciones metálicas,
cristales líquidos, material biológico,
alimentos, etcétera, contribuyendo a la
generación de nuevo conocimiento y al
desarrollo de proyectos de investigación,
apoyando fuertemente a la formación
de recursos humanos especializados en
las técnicas asociadas a la difracción de
rayos X.
Vista general del Laboratorio de Difracción de rayos X del CFATA.
En lo que se refiere a los servicios
analíticos ofrecidos a diversos laboratorios
farmacéuticos, es importante destacar que
se ha realizado la identificación de fases
cristalinas, comprobando la presencia
de ingredientes activos necesarios para
la fabricación de medicamentos. Dichos
análisis han contribuido a la validación
de ciertos fármacos, ante la Comisión
Federal para la Protección contra Riesgos
Sanitarios, por parte de las empresas
solicitantes. También se han realizado
análisis de materias primas utilizadas en
diferentes procesos de producción de
industrias nacionales, tal es el caso de
empresas dedicadas a la fabricación de
productos cerámicos y de pigmentos.
También se ha dado apoyo a empresas
de la industria metal-mecánica mediante
análisis de productos de corrosión
generados en diferentes procesos de
producción. Asimismo, se han analizado
piezas de arte con el fin de establecer
su autenticidad mediante la identificación
de las estructuras cristalinas presentes.
Estas aplicaciones reflejan el enorme
potencial que tiene el laboratorio para
www.fata.unam.mx
Figura de polos en 3D para el estudio de texturas cristalográficas (orientación o crecimiento de cristales en direcciones específicas)
5
Primera estación de monitoreo de lahares en
el volcán de colima: hacia un sistema de alerta
para los volcanes activos mexicanos.
Lucia Capra Pedol
Los lahares son uno de los peligros naturales
más frecuentes en volcanes, sean activos
o no. El término, de origen indonesio, se
refiere a flujos constituidos por una mezcla
de agua y fragmentos de rocas de distintos
tamaños y proporciones variables, que se
originan en las laderas de un volcán. Estos
deslizamientos pueden ser sin-eruptivos, o
sea, ocurrir durante la actividad explosiva
de un volcán, u originarse en una etapa de
relativa quietud de éste. Los mecanismos
de detonación pueden ser múltiples, sin
embargo, por lo general siempre se necesita
una importante cantidad de agua para
que el material piroclástico recientemente
depositado sea removido. El agua puede
provenir de la ruptura de lagos cratéricos,
fusión de hielo o más frecuentemente por
lluvias abundantes.
En general es muy difícil prever este tipo de
fenómeno, por ello se requiere un sistema
de monitoreo en las barrancas que permita
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alertar a la población sobre la llegada de
un lahar. Estos flujos pueden alcanzar
velocidades de hasta 20 m/s en las
pendientes altas de los volcanes. Tienen
un gran poder destructivo que tan solo en
el siglo XX causaron decenas de miles
de pérdidas humanas y cuantiosos daños
materiales. Los lahares son fenómenos
catastróficos que pueden desaparecer
poblaciones enteras, tal como ocurrió
en 1985 con el volcán Nevado del Ruiz,
Colombia, donde una pequeña erupción
derritió una porción del glaciar, originando
múltiples flujos que se unieron al cauce
principal del río Lagunillas, afectando el
poblado de Armero, localizado a 50 km
del volcán, en donde murieron más de
20,000 personas. Más recientemente,
con el incremento en número y magnitud
de huracanes, han ocurrido diversos
episodios, tal es el caso del huracán Ida,
en 2009, que provocó la formación de
lahares en el volcán San Vicente, en El
Salvador, la destrucción de algunos poblados
aledaños al volcán y más de 130 muertos.
En los volcanes activos mexicanos este tipo
de fenómeno es muy común, un ejemplo es
el evento de 1955 en el Volcán Nevado de
Colima, en el que fallecieron 23 personas
en la población de Atenquique. Cada año se
registran decenas de eventos, sin embargo
los de mayor magnitud tienen recurrencias
más largas, pues se asocian con sucesos
hidrometereológicos extraordinarios y con la
actividad del volcán mismo. El ejemplo más
reciente está asociado al paso del huracán
Jova, ocurrido entre el 10 y 12 de octubre
de 2011, con la acumulación de más de 400
mm de lluvia en 24 horas, y la formación
de lahares en las principales barrancas del
Volcán de Colima.
El Volcán de Colima es uno de los volcanes
más activos de México. Desde 1991 el volcán
ha incrementado su actividad eruptiva con la
No. 26 Octubre - Diciembre 2013
formación de domos de lava en su cima y
su consiguiente colapso y destrucción con
la formación de flujos piroclásticos, nubes
ardientes de gas y fragmentos de pómez
y líticos que se desplazan al ras de la
superficie topográfica. Estos han rellenado
las barrancas hasta una distancia de 7 km
con espesores de hasta 5 m en zonas
proximales, sin afectar asentamientos
humanos. Desde 1991 las erupciones más
importantes han ocurrido en 1994, 19981999, 2001-2003 y 2004-2005. A partir
de enero de 2013 se ha incrementado
nuevamente la actividad explosiva con
frecuentes exhalaciones y explosiones,
con el emplazamiento de pequeños flujos
piroclásticos alternados, asociados con
eventos efusivos debido a la extrusión de
lava en el cráter. Durante el periodo de
lluvia, que en Colima va de mayo a finales
de octubre, con un total de 1,200 mm
acumulados, el agua que se acumula en
los drenajes y que satura a los depósitos
recientes promueve la removilización de
material inconsolidado, generando lahares.
Durante 2013 se han registrado entre
10 y 15 eventos principales, y los de
mayor magnitud han provocado daños a
puentes, líneas eléctricas e infortunios
leves a pobladores que se encontraban
trabajando en proximidad de las barrancas.
Si se considera la actividad del volcán
durante estos últimos 20 años, los lahares
representan el único fenómeno que ha
afectado poblaciones en un radio de hasta
15 km desde la cima del volcán.
Debido al incremento en la frecuencia y
magnitud en el Centro de Geociencias
hemos decidido establecer un sistema de
monitoreo en tiempo real de dicho fenómeno.
Esto con dos objetivos principales: 1)
estudiar el fenómeno para definir el tipo
de evento hidrometereológico que es
capaz de disparar un lahar, y caracterizar
la magnitud y el poder destructivo de
los flujos asociados, y 2) proponer un
sistema de alerta para las poblaciones que
se encuentren expuestas a este tipo de
peligro. Para ello instalamos una estación
de monitoreo en la barranca Montegrande,
www.geociencias.unam.mx
a 2,000 msnm, en la ladera sur del Volcán,
la cual es la primera estación en su tipo
para un volcán activo en México. Además,
establecimos una estrecha colaboración
con investigadores de la Facultad de
Ciencias de la Universidad de Colima, y
contamos con el apoyo instrumental del
Observatorio del Volcán de Colima, de la
Universidad Massey, de Nueva Zelanda, y
con la cooperación del personal del Centro
Nacional de Prevención de Desastres.
Esta estación proporciona los datos en
tiempo real, adquiridos por distintos
sensores; incluye un medidor de lluvia
acoplado a un sensor de humedad del
suelo, una videocámara con captura de
imágenes cada 2 segundos y un geófono
(sensor sísmico) que mide la vibración del
terreno producida durante el paso de un
lahar. Éste proporciona la señal del lahar,
a partir de la cual se deriva información
muy valiosa, como la velocidad del flujo,
su volumen y su contenido en material
sólido. Esta información es recibida en
las instalaciones de la Red Sismológica en
la Universidad de Colima, desde donde se
alerta a la Unidad Estatal de Protección Civil
en caso de detectar eventos de magnitud
importante.
La estación de monitoreo fue completada a
finales de 2011 y ha registrado varios eventos
ocurridos durante la temporada de lluvia de
2012. Con los datos adquiridos hasta la fecha,
y los que se espera obtener durante el 2013,
será posible proponer un modelo preliminar
que permita alertar a las poblaciones
cercanas en un radio de 15 km, así como las
localizadas en las desembocaduras de las
principales barrancas del volcán, para que
en caso de un evento de mayor magnitud,
los habitantes tengan el tiempo suficiente
para llegar a los lugares seguros. El Volcán
de Colima representa un laboratorio natural
para el estudio de los lahares y el modelo
que se obtenga podrá adaptarse a otros
volcanes mexicanos, como por el ejemplo
al Popocatépetl.
Panorámica de la estación de monitoreo.
7
Ingeniería ambiental, un área
multidisciplinaria
Iván Moreno Andrade
La ingeniería ambiental (IA) es un área de
las ingenierías que de un par de décadas
a la fecha ha adquirido gran relevancia
mundial. Su principal foco de interés es
el estudio de los problemas ambientales
de forma integrada, teniendo en cuenta
sus dimensiones ecológicas, sociales,
económicas y tecnológicas, con el objetivo
de promover el desarrollo sostenible. Las
actividades en esta área del conocimiento
científico incluyen: el diseño, aplicación,
gestión de procesos y servicios tecnológicos
para prevenir, controlar y solucionar la
contaminación ambiental causada por
contaminantes líquidos, sólidos, gaseosos
o ruido.
También busca generar tecnologías
enfocadas al uso sustentable de recursos
naturales, gestión de residuos, manejo
y tratamiento de residuos peligrosos
y verificación del cumplimiento de la
normatividad ambiental, entre otros.
8
En la práctica, no solo trabajan
profesionales con formación en IA,
también participan ingenieros civiles,
químicos, eléctricos, y de sistemas; así
como biólogos, médicos, licenciados
en derecho, sociólogos, etcétera. Para
resolver técnicamente un problema
ambiental, los ingenieros civiles apoyan
en las tareas de diseño y construcción
de sistemas de tratamiento y disposición
de residuos, mientras que los ingenieros
químicos trabajan para formular nuevos
procesos de tratamiento o desarrollo de
técnicas de análisis de los contaminantes
que existen tanto en aire, suelos y agua.
Los biólogos y químicos-fármaco-biólogos
(QFB) se enfocan en discernir qué pasa
en los procesos de tratamiento biológico
desde el punto de vista microbiológico y
en el control de microorganismos nocivos.
Por su parte, los ingenieros eléctricos y
de sistemas trabajan en el desarrollo
de equipos e instrumentos para medir
contaminantes, el modelado matemático y la
propuesta de estrategias de optimización de
los procesos de tratamiento.
Considérese como ejemplo un río
contaminado por una industria y sus
consecuencias ambientales. Para resolver
el problema es necesario considerar que
intervienen los siguientes actores: por una
parte la industria contaminante; por otra, la
población que vive alrededor del río y, por
supuesto, la parte que realizará la limpieza
del río. Es necesario analizar los procesos
que se realizan en la industria y en su caso,
proponer la reingeniería del mismo para
reducir o incluso eliminar la generación
de contaminantes que son descargados al
río. Esta tarea puede ser realizada por un
ingeniero químico o industrial.
Las personas que viven cerca del río no
solo tienen que lidiar con malos olores, sino
que se encuentran en riesgo de contraer
No. 26 Octubre - Diciembre 2013
alguna enfermedad. En este punto entran
en acción biólogos, QFB, químicos y
médicos, quienes determinan la presencia
y el nivel de exposición de la población
a microorganismos patógenos incluyendo
virus, bacterias y helmintos (lombrices
intestinales); posibles efectos nocivos
por contacto con compuestos químicos
tóxicos o cancerígenos, y la planeación de
estrategias para eliminar estos riegos a la
salud. En este punto también es necesaria
la participación de sociólogos y urbanistas
para determinar las necesidades de la
población con relación al río contaminado,
las posibles modificaciones en los
asentamientos humanos y quizá hasta en
el curso del río.
Finalmente, para limpiar el río contaminado,
es necesario el diseño y construcción de
una planta de tratamiento para el efluente
resultante de la industria. Lo primero que
se necesita es caracterizar el agua que
se va a tratar, ya que dependiendo de
sus características será la propuesta del
proceso que se implementará, para lo cual
los profesionistas de las áreas químicas
pueden realizar el análisis. Con ello, los
ingenieros ambientales, químicos y civiles
podrán elaborar el diseño y construcción
de una planta de tratamiento eficiente.
Mientras se limpia el agua, será necesario
determinar si el proceso está funcionando
de manera correcta para degradar los
contaminantes y en su caso, hacer las
modificaciones necesarias para que
funcione de manera correcta, lo cual
está a cargo de ingenieros ambientales,
químicos, o biólogos. Una manera de
mejorar el funcionamiento de una planta
es automatizar el monitoreo y control
del proceso, donde los ingenieros en
sistemas, eléctricos, electromecánicos, de
control y robótica toman las riendas para
la creación de dispositivos de medición
para saber preliminarmente, de manera
rápida y sencilla, si el tratamiento funciona
correctamente o no. En caso de algún
problema con la calidad del agua que sale
de la planta, será detectado y se podrán
http://sitios.iingen.unam.mx/LIPATA
hacer los arreglos necesarios para tener
un tratamiento eficiente.
Hoy por hoy, los grupos de investigación
dedicados a la solución de problemas
ambientales
son
multidisciplinarios.
La Unidad Académica Juriquilla del
Instituto de Ingeniería de la UNAM no
es la excepción, y en ella el esquema
conceptual de trabajo tiene a los procesos
ambientales como eje central y para su
estudio integral reúne tres disciplinas:
La ingeniería de procesos que aporta
conocimiento sobre la forma de operación
de reactores y las variables a considerar;
la teoría de sistemas que contribuye
al modelado matemático y diseño de
controladores automáticos adecuados; y la
microbiología de biosistemas, que estudia
la participación de microorganismos,
su ecología y los mecanismos de
adaptación. Con este enfoque trans- y
multidisciplinario actualmente se desarrollan,
entre otros, proyectos relacionados a la
eliminación de contaminantes en aguas
residuales industriales, la producción de
bioenergía a partir de residuos líquidos y
sólidos (biorrefinerias), la automatización y
control de bioprocesos para el tratamiento
de residuos, etcétera. En todos estos
proyectos participan las tres disciplinas
mencionadas anteriormente, debido a lo
cual los productos que derivan de estas
investigaciones tienen potencial para ser
transferidas como nuevas tecnologías para
solventar problemas ambientales.
Como conclusión, queda entonces claro
que para resolver un problema ambiental
es necesaria la participación de grupos
multidisciplinarios que propongan soluciones
holísticas y permanentes a la contaminación
del aire, agua y suelos.
Prototipo de la planta de tratamiento instalada en la UAJ-II
9
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No. 26 Octubre - Diciembre 2013
www.campusjuriquilla.unam.mx
11
Ancestros de las plantas terrestres:
Algas en Querétaro y Guanajuato
Enrique Cantoral Uriza y Miriam Bojorge García
Las teorías más claras sobre el origen
y evolución temprana de las plantas
terrestres proponen un ancestro algal
común compartido con el género Chara.
El grupo biológico donde se encuentra
Chara, es un grupo de algas verdes
que por evidencias moleculares puede
considerarse un grupo hermano de las
plantas y que, por sus características
morfológicas forma un clado (rama en
una relación de parentesco) que incluye
al género Coleochaete, también de algas
verdes y por tanto también estrechamente
relacionado con las plantas terrestres. En
otras palabras, estos dos géneros de algas
son primas y, a su vez, abuelas de las
plantas terrestres.
Las poblaciones del género Chara se
parecen a las plantas terrestres por sus
secuencias de ácidos nucleicos (ARNr y
ADN); por sus organelos celulares que
limpian a la célula (peroxisomas); por la
12
similitud en sus mecanismos de división
celular como la mitosis y la citocinesis, y
por la estructura del cloroplasto. Por otro
lado, los análisis cladísticos (escuela de
la sistemática que busca relaciones de
parentesco en Biología), muestran que las
algas del género Coleochaete se parecen
a las plantas por la estructura multicelular
de su cuerpo en un solo plano, así como
por presentar una serie de células estériles
que rodean a las estructuras de formación
de gametos (gametangios) y a los cigotos
después de la fertilización, que puede ser
el antecedente de esta modificación para
las plantas terrestres.
Las algas con núcleo son organismos
fotosintéticos que liberan oxígeno a la
atmósfera y que aparecieron en la Tierra
hace alrededor de 1,500 millones de
años. Viven en sitios inmersos en el agua
como: mares, ríos, lagos, humedales,
manantiales, bordos, sobre paredes y
árboles en zonas húmedas, por lo que son
organismos dependientes del agua para vivir.
Las plantas terrestres también son
organismos fotosintéticos que desarrollaron
embriones protegidos por tejidos de la
planta materna, como una adaptación en
la colonización del medio terrestre. De
hecho, fueron los primeros organismos en
dejar el agua y colonizar la Tierra, donde
aparecieron por primera vez hace 400 ó
500 millones de años. Una de las primeras
situaciones que tuvieron que enfrentar fue
sobrevivir sin estar inmersas en agua y para
ello desarrollaron tejidos de conducción
para llevar nutrimentos a sus cuerpos.
Otro reto fue colonizar diferentes terrenos
y generaron mecanismos de dispersión de
sus estructuras reproductivas como los
gametos y las esporas, a través de vectores
como el viento y diversos animales. Algunas
adaptaciones evolutivas que desarrollaron
las primeras plantas para vivir en esta nueva
No. 26 Octubre - Diciembre 2013
condición fuera del agua fue la generación
de una cutícula, una capa cerosa
compuesta por aceites que las protege
contra la pérdida de agua y la desecación.
Desarrollaron gametangios y embriones los
cuales contienen y protegen a las plantas
jóvenes en una envoltura. Se hicieron de
nuevos pigmentos que las resguardan de
la radiación ultravioleta (UV) incidente en
los ambientes terrestres. Sus esporas se
modificaron con una cubierta protectora
que contiene un polímero (esporopolenina)
que protege de la desecación y de la
descomposición. Finalmente, para obtener
sus nutrimentos del suelo se asociaron
con los hongos en una relación mutualista,
donde ambos participantes se ven
beneficiados.
Estas algas abuelas de las plantas terrestres,
viven en humedales, que son cuerpos de
agua que se caracterizan por presentar
una profundidad máxima de 3 metros;
pueden ser permanentes o temporales,
dependiendo de la precipitación y de su
ubicación geográfica, por lo que dependen
del período de lluvias, que en las latitudes
del hemisferio norte ocurren de junio a
septiembre. Los humedales estudiados en
Querétaro tienen una presencia temporal
que puede durar de 8 a 9 meses. La lluvia
determina el funcionamiento de la vida en
estos cuerpos de agua. Así, las plantas
vasculares acuáticas y las algas proveen
de oxígeno al sistema y también posibilitan
la presencia de múltiples formas de vida
como insectos (abejas, moscos, libélulas),
crustáceos, anfibios, tortugas como la
conocida regionalmente como casquito
(Kinosternon
integrum),
serpientes,
lagartijas y una diversidad de aves como
patos y garzas, tanto residentes como
migratorias.
En estudios recientes los doctores Enrique
Cantoral y Miriam Bojorge, de la UMDIFacultad de Ciencias de la UNAM, y
Mahinda Martínez de la UAQ, y el pasante
de Biología Samuel Rico, también de la UAQ,
descubrieron en humedales temporales en
Huimilpan, Querétaro y Juventino Rosas,
Guanajuato, cerca de 170 especies de
algas que viven flotando en el agua o
adheridas a algún sustrato. Una de las
primas se llama Coleochaete orbicularis.
Ella vive sobre plantas acuáticas, y es la
abuela relacionada familiarmente en el
origen de las plantas terrestres.
Los humedales que se encuentran en
el municipio de Huimilpan, presentan
diferentes grados de conservación
ligados con las actividades humanas.
Los cercanos a los poblados sufren una
extracción severa de agua para diferentes
usos, ya que existe una gran presión por
el cambio de uso de suelo, lo que podría
llevar a su desecación. Por otro lado, los
que se encuentran más alejados, tienen
impactos como la compactación del
suelo, provocada por el ganado (vacas,
borregos, etcétera), que disminuye la
infiltración del agua a los mantos freáticos.
Esta abuela de las plantas se encuentra
distribuida en la región centro de México, en
los estados de México, Hidalgo, Querétaro
y Guanajuato en humedales de “aguas
limpias”. Desafortunadamente, el cambio
de uso de suelo antrópico ha impactado
a estos ecosistemas poniendo en riesgo no
solo la biodiversidad que ahí se expresa,
sino también los servicios ecosistémicos
que ofrecen como son la belleza escénica,
la recarga de mantos freáticos, zonas de
humedad en los ecosistemas colindantes,
entre otros. Estos servicios deben ser
valorados por las autoridades ambientales
en turno, tanto estatales como municipales,
para emprender junto con los pobladores
cercanos, programas en pro de su
conservación y tener una visión de manejo
a mediano y largo plazo.
Así, no es ocioso recalcar que la conservación
de los humedales es muy importante para
mantener la biodiversidad regional marcada
por especies en peligro de extinción local.
Ellos brindan agua para el funcionamiento de
las zonas aledañas, son espacios agradables
para su contemplación y el esparcimiento,
generan microclimas de humedad y son
frontera climática entre el templado y el
semiseco del municipio de Querétaro. Si
se protegen estos ambientes también
se estarán conservando las poblaciones
algales como Coleochaete orbicularis que
evolutivamente es abuela de las plantas y
está ligada con su origen.
Alga verde Coleochaete orbicularis.
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Memoria de reconocimiento del gusto:
El sabor emocional de la vida
Isabel Miranda Saucedo
Principales componentes
que participan en la
ingesta
de
alimentos
regulados por el sistema
nervioso central a través
de la retroalimentación de
la conducta, los estados
metabólicos
y
otras
variables fisiológicas. Las
flechas rojas indican las
alteraciones que pueden
darse en estos niveles
cuando
se
consume
comida apetitosa a pesar
de que hay una disminución
normal (flechas verdes) del
apetito y se genera una
sobre-alimentación (Figura
modificada de Heyne et al,
2009).
Consumir alimentos puede entenderse,
superficialmente, como una acción simple
en respuesta a una necesidad básica
del cuerpo; sin embargo, esta conducta
requiere de la integración de diversas
funciones corporales que permiten el
equilibrio homeostático y metabólico,
junto con procesos conscientes, como
el aprendizaje, la memoria y la toma de
decisiones, las que guían a su vez las
respuestas emocionales asociadas con
la alimentación. Particularmente, para los
humanos, las respuestas emocionales
llamadas “sentimientos” son la interpretación
subjetiva, íntima y personal, de los cambios
corporales que se producen en respuesta
a un estímulo. El cerebro continuamente
procesa información proveniente de una
gran variedad de receptores que registran
estímulos y estados fisiológicos del
cuerpo. Gracias a estos procesos llamados
interoceptivos (percepción consciente
originada en los receptores internos de
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nuestro organismo), logramos percatarnos
de sensaciones bien definidas, pero
también algunas veces imprecisas (que se
originan en la región pectoral, estomacal
y las vísceras), como son la falta de aire,
el hambre o el malestar gastrointestinal.
Estos estímulos activan varias regiones
cerebrales distribuidas en el troncoencéfalo, el tálamo y la corteza cerebral.
Así, la activación del sistema interoceptivo
y su interacción con procesos conscientes,
genera cambios en la conducta del sujeto
que intenta resolver, cambiar o mantener
el estado emocional producido por la
propia sensación de su cuerpo.
Entre las actividades humanas, el comer
alimentos sabrosos es una de las
experiencias más placenteras que en
numerosas ocasiones, es hedónicamente
(placenteramente) aumentada por el
contexto individual, social y cultural.
Precisamente por esto, la alimentación y
el placer están ligados muy probablemente
en nuestras memorias a través del sistema
interoceptivo y de recompensa. Gracias al
sistema interoceptivo los cambios corporales
son percibidos, comparados y representados
en el cerebro para asignarles un valor
incentivo.
Evidentemente, el sistema interoceptivo
es un componente indispensable para
procesar la información homeostática, que
ayuda a integrar variables bioquímicas y
señales hormonales que permiten detectar
la saciedad. Sin embargo, el balance
homeostático debido a la saciedad, no es el
factor principal en los problemas y patologías
del consumo de alimentos; en realidad, es
el reforzamiento por comida, no el hambre,
la principal fuerza que motiva a comer
más de lo necesario cuando se presentan
problemas de obesidad. Debido a que
algunos alimentos actúan como reforzadores
emocionales, cada vez está más claro que la
No. 26 Octubre - Diciembre 2013
regulación de otros factores, además del
hambre, son cruciales durante la conducta
de consumo. Los estados emocionales, la
motivación, el reconocimiento de premios
y castigos, así como la percepción de
disponibilidad y la carencia, física o
emocional, de determinados componentes
de la dieta, ejercen una mayor influencia en
la conducta alimenticia.
No deben entonces sorprendernos los
hallazgos recientes que vinculan el sistema
interoceptivo con conductas de consumo
compulsivo a ciertos alimentos y a
sustancias adictivas. Si bien la convergencia
entre adicción y sobrealimentación podría
ser desproporcionada, considerando que
las drogas de abuso actúan directamente
en blancos específicos del sistema
nervioso central, mientras la comida
apetitosa primariamente activa sistemas
sensoriales, receptores viscerales y
respuestas metabólicas en diferente
magnitud y proporción. La adicción
y
la
sobrealimentación
comparten
asombrosas similitudes en los niveles
fisiológico y conductual. Los alimentos y
las drogas de abuso activan el sistema de
recompensa regulado principalmente por
el neurotransmisor dopamina. De hecho,
se han encontrado anomalías similares
en las regiones cerebrales de adictos
y personas obesas, así como cambios
conductuales similares en los ciclos de
abstinencia y “atracones” de consumo, en
la espiral del malestar emocional. Todas
estas semejanzas están empezando a dar
las pautas de los sustratos y mecanismos
cerebrales que inducen la búsqueda y el
consumo excesivo de ciertos alimentos.
Particularmente, el sabor, que incluye el
gusto y el olor, tiene una función crucial
en el reforzamiento de conductas, ya
que evolutivamente se han preservado
mecanismos para que, inicialmente, se
prefieran y se busquen ciertos sabores, que
presentan un alto contenido nutrimental o
energético. Sin embargo, esta herramienta
de aprendizaje, que resultó ser óptima
en términos de supervivencia evolutiva,
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actualmente genera en las sociedades
humanas consumos aberrantes y
excesivos de alimentos apetitosos,
independientemente de su contenido
nutricional.
En el Laboratorio de Neuroquímica de
la Memoria del INB hemos iniciado
investigaciones para tratar de entender
algunos de los mecanismos que subyacen
al consumo excesivo de sabores como el
azúcar, evaluando algunas de las regiones
cerebrales imprescindibles para la
formación de memorias al sabor, así como
aquellas que son parte central del sistema
de recompensa. Nuestro modelo en
animales experimentales muestra que, bajo
condiciones de libre acceso, los roedores
despliegan gran preferencia por sabores
apetitosos, a pesar de que estos posean
bajo o nulo contenido nutritivo. Nuestros
resultados muestran que el consumo de
glucosa, además de ocasionar efectos
transitorios y tempranos en la actividad
de dopamina dentro de las regiones
del sistema de reforzamiento, también
altera significativamente la actividad
dopaminérgica si el consumo de azúcar
es a largo plazo. Los consumos crónicos
de azúcar también perturban la actividad
de otros sistemas de neurotransmisión
en regiones cerebrales, como la corteza
insular y el núcleo accumbens, necesarias
durante la formación de la memoria, la
toma de decisiones y el recuerdo a largo
plazo.
Corteza insular como región cerebral medular del sistema
interoceptivo
En este sentido, estudios en humanos han
mostrado que las señales interoceptivas
activan la corteza insular, de manera
fundamental durante la toma de conciencia
de los estados corporales, así como con el
grado de “conciencia visceral”. En particular,
la activación de la ínsula se relaciona
positivamente con informes subjetivos de
“deseo compulsivo” para consumir drogas.
Un interesante estudio, reveló que adictos
a la nicotina, tras sufrir una lesión cerebral
de la ínsula, dejaron de fumar fácilmente
porque habían perdido el “deseo” de hacerlo,
particularmente por no “sentir” el malestar
ocasionado por la abstinencia de fumar.
Por otra parte, nuestros resultados
experimentales en roedores, también ponen
en la mira a la corteza insular como una
región esencial, no sólo para la integración
de la memora gustativa y de los estados
viscerales aversivos, sino también para el
procesamiento de los cambios subyacentes
durante el consumo compulsivo de
alimentos apetitosos. Las evidencias señalan
que el aprendizaje de sabores con alto valor
hedónico activa diferencialmente la corteza
insular; por ejemplo, el consumo crónico
e ininterrumpido de azúcares, cambia la
neuroquímica de la corteza y regiones del
sistema de recompensa. Estos cambios al
parecer están directamente relacionados
con la evidencia de que el consumo crónico
ocasiona un deterioro para aprender
eficazmente
nuevas
consecuencias,
particularmente aversivas, asociadas al
sabor dulce.
En conjunto estos resultados podrían
explicar porqué el consumo excesivo de
determinados alimentos, que induce y
mantiene la obesidad, sea una conducta
crónica que se convierte en un hábito
extraordinariamente difícil de eliminar, a pesar
de las consecuencias adversas para la salud.
Asimismo pueden empezar a explicar por
qué, durante la abstinencia a un determinado
alimento, se suelen experimentar intensos
sentimientos de malestar. Sin embargo,
aún queda mucho por explorar para poder
entender de forma integrada las jerarquías
funcionales que controlan la sofisticada
conducta de la alimentación humana.
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No. 26 Octubre - Diciembre 2013
Y usted… ¿qué opina?
El derecho a la alimentación
Consejo Editorial
El 28 de noviembre de 1979, la Organización
de las Naciones Unidas para la Agricultura
y la Alimentación (FAO, por sus siglas
en inglés) propuso que el 16 de octubre
de cada año se celebrase el día mundial
de la alimentación. Han trascurrido poco
más de tres décadas, y alrededor de 4
generaciones de humanos, y el problema
alimentario mundial no sólo no se ha
solucionado, sino que sigue creciendo,
callada y sostenidamente. La lucha contra
el hambre, la desnutrición y la pobreza
se está perdiendo. Actualmente se sabe
que poco más de 850 millones de seres
humanos sufren desnutrición crónica y que
180 millones de ellos son niños menores
de 5 años de edad.
En México, las cifras de los últimos censos
muestran que poco más del 50% de la
población presenta carencias alimentarias.
El problema es complejo y se reconoce que
en su génesis han participado, entre otros
el crecimiento poblacional descontrolado y
el fracaso de la llamada “revolución verde”,
con énfasis en los monocultivos que
agotan los suelos y requieren del uso de
fertilizantes que envenenan agua, plantas,
animales y poblaciones enteras. Otro factor
más reciente, es la introducción de cultivos
transgénicos que han puesto sobre la mesa
de discusiones problemas ominosos como
la pérdida del germoplasma en los centros
de origen de cultivos como el de maíz, la
soya y el arroz, entre otros. A esto se suma
la explosión demográfica, que es un hecho
incontrovertible.
Ralph Ehrlich, o bien, el así llamado “Club
de Roma” y la OPT (Optimum Population
Trust, por sus siglas en inglés), sostienen
que si la población continúa creciendo
al ritmo actual, ocurrirá una crisis en
el suministro de energía y de alimento.
Consecuentemente, el reto es controlar el
crecimiento poblacional pues actualmente
ya rebasamos los 7000 millones de
personas en el planeta que, aunado
a la estructura actual del mercado a
consecuencia de la globalización, impacta
negativamente a los recursos naturales.
Es innegable que hemos transformado
aceleradamente la estabilidad de los
ecosistemas naturales debido al cambio
de uso de suelo para la ganadería, la
agricultura y la actividad industrial y con
ello se han debastado enormes superficies
de bosques y selvas.
Según datos de la FAO, cada año se
pierden, debido a la acción del hombre,
13 millones de hectáreas de bosques
vírgenes en todo el mundo, lo que
equivale a la superficie de los estados de
Nuevo León y Querétaro. Solamente en
América Latina se pierden 4.7 millones
de hectáreas de bosques anualmente.
Del mismo modo, este proceso de
modificación ambiental ha contaminado
las aguas continentales y marinas y ha
acelerado la pérdida de especies. Ante
este panorama, los diversos gobiernos
del mundo dedican muchos recursos
económicos para sobrellevar las diferentes
situaciones en materia de educación, salud,
seguridad alimentaria, democracia, entre
otras. Sin embargo, en países como el
nuestro los alcances han sido realmente
poco alentadores. Es una paradoja, que
siendo México un país megadiverso, rico
en recursos naturales y con una cantidad
muy importante de reservas petroleras,
continuemos con estas políticas de daños
e indiferencia hacia el entorno en pleno
siglo XXI, sin reflexionar en que estamos
hipotecando el futuro de nuestros hijos y
nietos. Pareciera que no escuchamos lo
que la ciencia o la naturaleza nos muestra,
como son los tremendos efectos del cambio
climático. La constante sigue siendo la visión
inmediatista del mercado y el “compracompra” a pesar de todo y de todos. Ya
es tiempo de proceder de manera distinta,
el mercado no puede regular las decisiones
en todos los ámbitos, es importante que los
gobernantes se acerquen y escuchen a los
científicos para el diseño de las políticas
públicas. Y usted… ¿qué opina?
La corriente de pensamiento neomalthusina,
en la que destacan el entomólogo y
conservacionista estadounidense Paul
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