Autor: Héctor T. Arita

  • ¿Se pueden predecir los terremotos?

    De acuerdo con la mitología japonesa, los terremotos se producen debido a los violentos movimientos de un gigantesco bagre, Namazu, que habita en el interior de la Tierra.  Cuenta la historia que el dios Kashima tiene a su cargo la labor de controlar los espasmos del pez con una roca.  Sin embargo, cuando Kashima se distrae el bagre logra moverse y es entonces que se producen los temblores de tierra.

    Esta historia nos muestra por un lado la preocupación que ha existido desde tiempos inmemorables en el pueblo japonés por los terremotos, y por otro lado nos señala una característica intrínseca de esos fenómenos telúricos: su impredictibilidad.  Así como no es posible saber exactamente cuando Kashima perderá temporalmente el control de Namazu, la ciencia es incapaz hasta ahora de predecir con precisión el momento y el lugar en el que se producirá un terremoto.

    El reciente terremoto de Tohoku del 11 de marzo fue un espantoso recordatorio de que a pesar de los enormes avances científicos la predicción de cuándo y dónde se producirá el siguiente terremoto de gran magnitud es todavía imposible.  Aún en una nación como Japón, que cuenta con la tecnología y la instrumentación más modernas y cuya población es sin duda la mejor preparada del mundo para un terremoto, el evento de Tohoku tomó por sorpresa a todos.  Como reconoce Robert Geller, geofísico de la Universidad de Tokio en un reportaje en el número de hoy de Science, los terremotos más importantes parecen ser siempre los que no son esperados por los científicos.

    Japón se encuentra en una de las zonas más activas del llamado cinturón de fuego del Pacífico, la región en la que se presentan con mayor frecuencia los terremotos más intensos del planeta, por lo que un gran sismo no es un fenómeno inesperado.  Lo que sorprendió a los científicos fue la gran intensidad y la localización del terremoto de Tohoku.  El epicentro se localizó a unos 130 km al este de Sendai, en la prefectura de Miyagi, en una zona en la que se producen terremotos de magnitud de alrededor de 7.5  con intervalos de 30 a 40 años.  El último de esos sismos había ocurrido en 1978, de manera que había una probabilidad relativamente alta de un sismo semejante.  Por el contrario, la probabilidad de un sismo de magnitud 9.0 como el que de hecho sucedió hace unos días era bastante más baja.

    La frecuencia de los terremotos se puede describir muy bien con la ley de Gutenberg-Richter, que predice la frecuencia promedio con la que suceden los sismos de acuerdo con su magnitud.  Por ejemplo, en un periodo y lugar dados, por cada temblor de magnitud 8 que se produzca, habrá aproximadamente 10 sismos de magnitud 7, 100 de magnitud 6 y mil de magnitud 5.  Por supuesto, esta es una «ley», o más apropiadamente, un patrón estadístico.  No hay manera de predecir con exactitud el momento y el lugar en el que sucederá cada evento y el espaciamiento entre evento y evento es sólo un promedio.

    Terremotos de magnitud 8.0 o mayor (USGS)

    Según los datos del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), desde 1900 se han producido en todo el mundo 87 terremotos de magnitud 8.0 ó mayores.   En promedio esperaríamos un temblor de tal magnitud cada 1.26 años (87 temblores en 110 años), es decir uno cada aproximadamente 15 meses.  Esto por supuesto no significa que estemos a salvo de un terremoto de esta magnitud por el resto del año dado que ya sucedió el de Japón.  El siguiente gran terremoto podría suceder mañana mismo o dentro de cinco, diez o más años.

    En años recientes hemos sido testigos de algunos de los terremotos más intensos de la lista del USGS.  El terremoto de Tohoku del 2011 (magnitud 9.0) y el de Sumatra de 2004 (magnitud 9.1) son dos de los cinco terremotos más intensos de los últimos 110 años.  Los otros sucedieron en Kamchatka (1952, magnitud 9.0), Alaska (1964, magnitud 9.2) y Chile (1960, magnitud 9.5).  Además, todavía tenemos fresco en la memoria el terremoto de Maule, Chile de febrero de 2010, que tuvo una magnitud de 8.8.

    El terremoto y tsunami de Lisboa 1755

    Sin embargo, existen registros históricos de terremotos que seguramente fueron al menos tan intensos como los que recientemente han ganado los titulares de los periódicos.  En 1755 la ciudad de Lisboa fue destruida por un terremoto que se produjo en el océano Atlántico y que generó un enorme tsunami que arrasó con las zonas costeras de la península ibérica y del norte de África. Se estima que el terremoto de Lisboa debe haber sido de magnitud 9.0 o mayor.

    Con todos estos registros históricos y una mejor comprensión de las causas de los terremotos, los geofísicos pueden hacer estimaciones del riesgo relativo de algunas zonas del planeta.  Respecto a Japón, por ejemplo, se ha dicho que Tokio es una ciudad condenada a desaparecer pues la probabilidad de un sismo de gran magnitud en las cercanías de la ciudad más poblada del planeta es muy alta.  Igualmente, California se ha preparado por décadas para un gran terremoto (the big one) y la historia advierte que lugares como Valparaíso en Chile, Creta en el Mediterráneo y Sumatra en el sureste Asiático sufrirán sin duda temblores de gran magnitud en un futuro no muy lejano.  El problema es, por supuesto, que no podemos decir exactamente cuándo sucederán esos eventos.

    Así como los espasmos de Namazu producen los sismos de acuerdo con la mitología japonesa, en la mitología griega eran los arranques de ira de Poseidón los que producían los terremotos y en la mitología nórdica era Loki, el embaucador, el que sacudía la Tierra cada vez que se acomodaba en su prisión en el interior de la Tierra.  Para la ciencia moderna, los terremotos siguen siendo casi tan impredecibles como para las mitologías antiguas: sabemos con cierta certeza las regiones más vulnerables y conocemos la frecuencia de los sismos; desafortunadamente, no sabemos con precisión cuándo y dónde se producirá el siguiente gran sismo.  ¿Cuándo será que Namazu se moverá de nuevo?

  • La falacia de Loki y la evolución humana

    La figura de la izquierda muestra una representación típica de la evolución del ser humano. Todos hemos visto en diferentes medios, incluso en libros de texto, ilustraciones similares que muestran una progresión desde los monos hasta el ser humano moderno, pasando por una serie de formas intermedias que no podemos llamar de otra manera sino “cavernícolas”. Esta es una imagen que los biólogos evolucionistas y los paleoantropólogos quisieran eliminar para siempre de la mente de la gente.  ¿Por qué? Porque muestra un concepto erróneo del proceso de evolución y en particular del surgimiento de lo que llamamos Homo sapiens.

    Imágenes como esta han propiciado la proliferación de críticas al concepto de la evolución humana desde campos enemigos a la ciencia como el de los creacionistas o literalistas bíblicos. Un conocido mío cree contar con una prueba lógica irrefutable que demuestra la falsedad de la teoría de la evolución. Si el ser humano evolucionó de los monos, va el argumento, en algún momento una hembra mono (un individuo no humano) tuvo que haber dado origen a un hombre (un ser humano) y esto es, según mi conocido, absurdo y demuestra que la evolución es imposible.

    Este argumento siempre me ha recordado la historia de Loki, el famoso embaucador de la mitología nórdica. En una ocasión, Loki hizo alguna apuesta con unos enanos y puso como prenda su cabeza.  Después de perder la apuesta, Loki se presentó con los enanos dispuesto a que estos cobraran su premio.  Sin embargo, Loki escapó del predicamento advirtiendo que los enanos podían tomar con toda confianza su cabeza, pero que de su cuello no podían tocar ni un pedacito.  Los enanos, al no poder encontrar un límite claro entre el cuello y la cabeza de Loki, tuvieron que renunciar a colectar su trofeo.

    Por supuesto, el artilugio de Loki es una falacia, un argumento inválido que parece a primera vista perfectamente verdadero.  La falacia consiste en este caso en intentar definir en conjuntos discretos (cabeza y cuello) un continuo de formas que no tienen un límite definido.  Pues bien, eso sucede con el argumento de mi conocido: ¿Dónde se acaban los monos y dónde empiezan los humanos?  No hay una frontera definida, no hay un momento en la historia evolutiva en la que de pronto una mona haya dado a luz a un ser humano.

    Además, la evolución biológica presenta más complicaciones.  La imagen de una línea evolutiva única “del mono al hombre” representa una enorme simplificación de un proceso que involucra numerosas ramificaciones y muchísimos callejones sin salida. La falacia de Loki se complica aún más pues nos encontramos no con una cabeza y un cuello, sino con un monstruo de decenas de cabezas, similar a la Hidra, la serpiente policéfala de la mitología griega.

    Abajo se presentan las relaciones de parentesco evolutivo entre los simios actuales (los gibones, orangutanes, gorilas, seres humanos y chimpancés).  El esquema está muy simplificado pues no muestra los cientos de formas extintas que han existido.  Según la evidencia más recientes, las dos especies de chimpancé representan el grupo hermano de los seres humanos, pues comparten un ancestro común con nosotros. El grupo humanos + chimpancés a su vez comparte un ancestro común con los gorilas y así sucesivamente.  Como vemos, no hay una progresión lineal «de los monos al hombre» como la que aparecía en los textos antiguos. La evolución tampoco implica que los seres humanos hayan surgido a partir de una de las formas actuales de simios, como parece mostrar la ilustración del principio de esta nota.

    Pensemos en la relación evolutiva entre el chimpancé y el ser humano.  Hagamos el experimento mental de pensar en nuestros ancestros. Podemos recordar claramente a nuestros padres, abuelos y posiblemente a nuestros bisabuelos. Imaginemos que podemos reconstruir nuestro árbol genealógico hasta miles, cientos de miles o millones de años.  En algún punto, hace unos seis millones de años, podríamos encontrar un ancestro en África que formaba parte de una población de simios. Si reconstruyéramos la descendencia de algunos individuos de esta población, esta vez de regreso en el tiempo (o sea, ahora hacia nuestro presente) terminaríamos en algún punto con un chimpancé de algún lugar del África actual.  Lo que hemos reconstruido es una línea de parentesco entre nosotros y los chimpancés actuales a través de una población ancestral común.  ¿Significa esto que descendemos de los chimpancés? No, porque para construir esa línea tuvimos que viajar primero hacia atrás en el tiempo y luego hacia adelante. Lo que muestra este ejercicio es la relación de ancestría común entre los chimpancés y los seres humanos y no una de descendencia directa.

    La falacia de Loki se resuelve en el caso de la evolución de los simios pensando que las diferencias por demás claras que observamos entre las especies actuales resultan de cambios graduales, muy sutiles de una generación a otra, que han producido divergencias que a su vez han originado las formas que vemos hoy en día. Pensar que de pronto un simio dio origen a un humano es como buscar el límite entre el cuello y la cabeza de una hidra de cien cabezas. Los seres humanos no evolucionaron de los simios, siguen siendo simios.

     

  • La historia de Phineas Gage y la barreta que le atravesó la cabeza

    El daguerrotipo de la izquierda muestra la imagen de un hombre de mediados del siglo XIX. Acicalado y bien vestido, el personaje exhala un aire de fortaleza y decisión, impresión que se corrobora al examinar las manos, claramente las de una persona acostumbrada al trabajo duro. La expresión seria y hasta retadora, típica de una época en la que la técnica fotográfica obligaba a los modelos a permanecer inmóviles varios minutos, se refuerza por la falta del ojo izquierdo, ¿tal vez la huella de una herida en el trabajo?

    Lo más notable en la imagen, sin embargo, es la barra que el personaje sujeta con lo que parece una combinación de entrañable aprecio y furioso odio.  Se trata sin duda de un instrumento de trabajo pesado por el que el hombre tiene sentimientos intensos.  Pero, ¿Qué es el misterioso objeto?

    Cuando Jack y Beverly Wilgus adquirieron el daguerrotipo, supusieron que el personaje era un ballenero y que lo que sujetaba con sus manos era un arpón de los usados en el siglo XIX durante las cacerías de ballenas. Incluso imaginaron que el hombre podría haber perdido el ojo en una de esas cacerías. Después de subir la imagen a internet, sin embargo, los Wilgus comenzaron a recibir mensajes en los que los expertos explicaban porqué la barra en la imagen no podía ser un arpón. Finalmente, algún internauta sugirió: ¿Será posible que la imagen sea un retrato de Phineas Gage?

    La saga de Phineas Gage comenzó el 13 de septiembre de 1848.  Parecía un día común para el joven capataz de 25 años que trabajaba en la construcción de la vía de ferrocarril en la vecindad de Cavendish, estado de Vermont, en los Estados Unidos. Esa tarde, tal como lo había hecho decenas de veces, Gage colocó una carga explosiva en un hueco perforado en la roca y comenzó a compactarla usando una barra de hierro que siempre cargaba. Esta vez algo no salió bien; tal vez el joven olvidó colocar una capa de arena encima de la pólvora, o la barreta produjo una chispa al chocar con la roca. El caso es que la mezcla hizo explosión, propulsando la varilla hacia la cabeza del joven.

    Los compañeros de Gage que se acercaron al escuchar el estallido quedaron estupefactos.  La barra metálica, de poco más de un metro de largo y unos tres centímetros de diámetro, había atravesado el cráneo del infortunado capataz y había volado 25 metros más allá del sitio de la explosión, “manchada de sangre y sesos”, según un relato de la época. Pero lo más sorprendente fue que Gage, con un grotesco agujero en su cabeza, recuperó el conocimiento a los pocos minutos, pudo hablar y hasta caminar hasta el carruaje que lo transportó hasta la posada donde se alojaba. Ahí, los médicos pudieron controlar la hemorragia, al tiempo que Gage platicaba con ellos y relataba su extraordinaria experiencia.

    La recuperación posterior del joven Gage fue aún más asombrosa. La compañía ferroviaria se negó a contratar de nuevo a Gage, quien pasó un tiempo con su familia y después algunos meses en Chile. Finalmente murió en 1861, después de sufrir una serie de ataques con convulsiones. Su cráneo y la barreta del accidente fueron donados al Museo Warren de Anatomía, en la Universidad de Harvard, lo que ha permitido, entre otras cosas, corroborar que efectivamente la persona retratada en el daguerrotipo de los Wilgus es ni más ni menos Phineas Gage. Resulta que la barreta tiene una inscripción que comienza diciendo «Esta es la barreta que fue disparada a través de la cabeza de Mr Phinehas [sic] P. Gage …» Un análisis detallado mostró que esta inscripción puede verse en la imagen de la barreta en el daguerrotipo de los Wilgus.

    El caso Gage fue seguido de cerca por el médico John Harlow, quien describió con detalle la naturaleza del daño causado por la barreta (como puede verse en la ilustración de la izquierda) y las secuelas de las heridas. Uno de los aspectos más discutidos de los reportes de Harlow es el aparente cambio en su personalidad de Gage después del accidente. El joven gozaba de una fama de persona responsable y recatada, y según Harlow en los años posteriores al incidente de Cavendish su conducta era irascible, desenfadada, descortés y hasta obscena. El caso se ha usado como ejemplo de libro de texto de como una lesión en el lóbulo frontal puede ocasionar dramáticos cambios en la personalidad y conducta de una persona.

    En 1994, un estudio publicado en Science por H. Damasio y colaboradores postuló que la barreta debía haber dañado no sólo el lóbulo frontal izquierdo de Gage, sino también la conexión de este lóbulo con el hemisferio derecho del cerebro. Este tipo de lesiones, según el estudio de Damasio et al., normalmente produce pérdida de la capacidad cognitiva y del manejo de las emociones, todo esto consistente con la descripción de Harlow sobre el comportamiento de Gage después del incidente.

    Más recientemente, en 2004, Ratiu y Talos realizaron una reconstrucción digital del cráneo de Gage y mostraron que probablemente la barreta no lesionó parte alguna del hemisferio derecho del cerebro. Este modelo digital, aunado a la imagen que nos presenta el daguerrotipo de la colección Wilgus, parece restar fuerza a la imagen común de un Gage irresponsable y fuera de control en sus últimos años. El daguerrotipo Wilgus, y uno más reciente hallado en los archivos de la familia Gage, muestran en cambio una persona esmerada y con evidente fortaleza.

    ¿Qué tanto cambió la personalidad de Gage después de su accidente? ¿Qué efecto pudieron haber tenido las lesiones cerebrales en esos cambios? Seguramente los científicos seguirán debatiendo estos temas por años. Lo que sin duda no cambiara es nuestro nivel de asombro ante el hecho de que una persona pueda no sólo sobrevivir, sino llevar una vida más o menos normal por más de once años después de que su cabeza haya sido perforada por una barreta de construcción.

    Figuras

    (1) Daguerrotipo de Phineas Gage de la colección Wilgus.  (copyright:  «From the collection of Jack and Beverly Wilgus»). Esta es una imagen invertida lateralmente del daguerrotipo original, que muestra el daño en el ojo izquierdo. Los daguerrotipos formaban imágenes especulares (con las partes izquierda y derecha invertidas).
    (2) Esquema publicado por John Harlow en uno de sus reportes sobre el caso Phineas Gage, mostrando la reconstrucción del médico de la trayectoria de la barreta al atravesar el cráneo de Gage.

    Referencias
    Damasio H. et al. 1994. The return of Phineas Gage: clues about the brain from the skull of a famous patient. Science 264:1102-1105.
    Ratiu, P. & I.-F. Talos. 2004. New England Journal of Medicine 351:e21. Muestra la reconstrucción digital del cráneo de Gages y de la zona donde debe haber penetrado la barreta.