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  • ¿99% chimpancé y 50% banano? (Parte 1)

    ¿99% chimpancé y 50% banano? (Parte 1)

    Sabemos que nuestros parientes más cercanos son los dos tipos de chimpancé (el común y el bonobo), que comparten con el ser humano un ancestro común que vivió hace seis millones de años.  Frecuentemente se maneja el dato de que los chimpancés y los hombres comparten un 99% de la información genética.  Por su parte, algunas personas que se rehúsan a admitir un simio en su lista de antepasados argumentan que el hombre y el banano (la planta de las bananas o plátanos, Musa paradisiaca) comparten un 50 % de los genes.  ¿Son ciertos estos números? ¿Qué significan en términos de la evolución? ¿Sómos 99% monos y 50% bananos?

    Para poder contestar estas preguntas, necesitamos dominar algunos conceptos sencillos del cálculo de probabilidades.  Curiosamente, esos conceptos están contenidos en un pequeño artículo que escribí hace mucho tiempo, cuando era estudiante de segundo semestre de la carrera de biólogo en la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).  En esas épocas lejanas mi estimado amigo Luis Eguiarte y yo elaborábamos un pasquín llamado Antiarte y Anarquía en el que escribíamos parodias sobre la ciencia y sobre la vida de los académicos y estudiantes de la Facultad.

    En uno de esos artículos, que reproduzco abajo, describí el diseño y las aplicaciones del «dado mágico» para resolver un problema de enorme trascendencia para los estudiantes de los primeros semestres de biología: los exámenes departamentales de Física.  Se acostumbraban entonces los exámenes de opción múltiple, en los que al estudiante se le presentaban 30 preguntas o problemas con cuatro posibles respuestas para escoger una.  Recuerdo que me llamaba mucho la atención que había sufridos compañeros que tenían solamente seis o siete respuestas correctas, lo que significaba que habían obtenido una calificación inferior a la que se podría esperar si se escogieran las respuestas al azar (7.5 de 30).  Para «ayudar» a estos amigos, se me ocurrió proponer el uso del dado mágico que se describe a continuación.

    El texto está transcrito tal como apareció en Antiarte y Anarquía,  con la redacción y gramática originales de un joven Héctor Arita que hacía sus pininos en eso de escribir artículos paracientíficos.  Hoy como entonces, encuentro tremendamente divertida esta actividad.

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    El dado mágico (1979)

    Para iniciar con el pie derecho esta sección de la novísima revista del Antiarte y la Anarquía, he escogido una ociosidad especial para los estudiantes de la Facultad de Ciencias de la UNAM, y sobre todo para los que cursan la materia de Física General I (y que por lo tanto presentan exámenes departamentales).  El principio de este novedoso dado es simple (trivial), se basa en la existencia de los cinco sólidos platónicos (tetraedro, cubo, octaedro, icosaedro y dodecaedro), que son las únicas figuras realmente regulares e iguales y que por lo tanto al arrojarlas al aire cada cara tiene las mismas probabilidades de caer.  El cubo común es una figura de seis caras (hexaedro), cada una de las cuales tiene un número que tiene igual número de probabilidades de caer al ser arrojado el dado.

    Dados basados en los cinco sólidos platónicos (Wikipedia)

    Los exámenes departamentales suelen constar de varias preguntas con cuatro respuestas posibles marcadas A, B, C y D, para que el alumno elija la que más le parezca.  Sin embargo, en la mayoría de las ocasiones la elección se ve entorpecida por una “ligera” indecisión producto de la “claridad” de las preguntas.  A decir verdad, el 99% de las preguntas son contestadas por los alumnos con el tradicional método de “Ave María, dame puntería”.  Pues bien, y con el riesgo de ser excomulgado, en este artículo presento un método moderno y científico para realizar un examen departamental.  Consiste en un vil tetraedro, en cada una de cuyas caras aparecen marcadas las diferentes opciones (A, B, C y D).  Las instrucciones para su manejo son “triviales”: simplemente se arroja el dado mágico y se aguarda hasta que entre en reposo; la cara que queda bocabajo marca la respuesta que debe anotarse en el examen presentado.  Se garantiza una probabilidad de éxito superior a los métodos tradicionales, que puede ser calculada fácilmente:

    P = (1/4)n

    siendo n el número de preguntas.  Para un examen de 30 preguntas:

    P = (1/4)30 = 1/(1.16 x 1018)

    lo que significa que el alumno tiene una probabilidad en un trillón de sacar todas buenas, cifra que es muy superior a la de una probabilidad en dos cuatrillones que proporcionan los métodos tradicionales.

    Para los exámenes de “Falso o Verdadero”, se recomienda la utilización de la tradicional moneda y el “volado”.

    A continuación se muestra un molde para construir fácilmente un dado mágico.  Recuerde el lector que “en los exámenes departamentales hasta los que no saben tienen oportunidad de ganar”.

    Facsímil del original en Antiarte y Anarquía
  • Wimbledon y la inteligencia extraterrestre

    Wimbledon y la inteligencia extraterrestre

    El 24 de junio de 2010 terminó la partida de tenis más larga de la historia. Después de once horas y cinco minutos de tiempo efectivo, el americano John Isner ganó dos juegos seguidos al francés Nicolas Mahut para llevarse por 70-68 el último set de una partida que había comenzado dos días antes. Lo que parecía un encuentro más de la serie eliminatoria del torneo de Wimbledon se convirtió en un evento histórico.

    Según las reglas tradicionales del tenis, que se siguen para el set definitorio de las partidas en Wimbledon, un jugador debe ganar al menos seis juegos con al menos una diferencia de dos juegos para llevarse un set. En la tradición de Stephen Jay Gould y E. M Purcell, se puede usar una aproximación de probabilidad binomial a una secuencia de eventos deportivos para estimar en qué medida los logros pueden ser considerados “extraordinarios”. Por ejemplo, los 56 juegos consecutivos en los que Joe DiMaggio conectó al menos un hit en 1941 o los cien puntos anotados en un solo juego de básquetbol profesional por Wilt Chamberlain en 1962 son hazañas que desde el punto de vista probabilístico son a todas luces “extraordinarios”.

    Usando un modelo binomial similar, se puede estimar que la probabilidad de un set de 138 juegos es de una en 75 trillones (7.49 x 1019 = 75, 000, 000, 000, 000, 000, 000), si suponemos que cada jugador tiene igual probabilidad de ganar en cada juego del set. Este es un evento tan improbable como por ejemplo encontrar un grano de arena en particular de entre todos los granos que hay en la Tierra (aproximadamente 1020). Ahora bien, el hecho de que la partida de Isner y Mahut sucedió es muestra de que un evento extraordinariamente improbable no es necesariamente imposible si se cuenta con un número suficiente de repeticiones.

    La cantidad de granos de arena en la Tierra es un parámetro proverbial para indicar un número extraordinariamente grande. “…Multiplicaré grandemente tu descendencia como las estrellas del cielo y como las arenas de las orillas del mar”, promete el dios de la Biblia a Abraham (Génesis 22:17). Pero, ¿Qué hay entonces con referencia al número de “estrellas del cielo”? Tal cantidad tiene que ver con el cálculo de la probabilidad de la vida inteligente fuera de la Tierra.

    Sabemos que la probabilidad de que una civilización inteligente surja en un sistema planetario dado es tremendamente baja. Sin embargo, como también sabemos que el número de estrellas es increíblemente alto (“billions and billions of stars”, como solía decir Carl Sagan), es prácticamente un hecho que en nuestra galaxia exista al menos una civilización inteligente, además de la del planeta Tierra (aunque la actuación de algunos gobernantes nos hace en ocasiones dudar del carácter “inteligente” de nuestra civilización). Hagamos algo de matemáticas.

    En 1961, el astrónomo Frank Drake propuso una famosa fórmula, que ahora lleva su nombre, con la que es posible calcular el número estimado de civilizaciones en nuestra galaxia con las que podría ser posible establecer comunicación (N). La ecuación consta de siete factores que van determinando la probabilidad de acuerdo con estimaciones sobre la tasa de formación de nuevas estrellas, la proporción de estas estrellas que tienen planetas, la fracción de estos planetas en los que puede haber vida, el porcentaje de estos planetas con vida en los que hay vida inteligente y la probabilidad de que estos seres inteligentes tengan tecnología para comunicarse fuera de su planeta.

    Se calcula que en nuestra galaxia existen entre 200 y 400 mil millones de estrellas. De acuerdo con los parámetros de la ecuación de Drake, es posible que sólo una de cada 140 mil millones de estrellas tenga una civilización con capacidad de comunicación interestelar. El número de estrellas, sin embargo, es tal que todo esto arroja un estimado de N = 2.1 civilizaciones con capacidad de comunicación interestelar. Es decir, en este preciso momento debe haber al menos dos civilizaciones en la Vía Láctica que estén intentando comunicarse con nosotros.

    Desde el principio, la ecuación de Drake ha sido criticada por la manifiesta imprecisión de cada uno de sus siete parámetros. Sin embargo, en algunos casos tenemos mucha más información ahora que la que teníamos apenas hace unos cuantos años. Por ejemplo, apenas a principios de los años 1990s se confirmó experimentalmente la existencia de planetas fuera de nuestro Sistema Solar. Ahora, hasta el 27 de agosto, el número de observaciones confirmadas es de 490 de tales planetas. Más aún, en el número de esta semana de la revista Science se reporta la detección de un sistema con al menos un planeta de tamaño y características similares a los de la Tierra. Estas observaciones nos muestran algo que desde siempre se ha sospechado: es posible que la presencia de planetas alrededor de estrellas semejantes a nuestro Sol sea la regla, más que la excepción.

    ¿Estaremos finalmente a punto de observar vida fuera de nuestro Sistema Solar?

    [Actualización 2 de marzo de 2012: Se cumplen 50 años del juego de básquetbol en el que Wilt Chamberlain anotó 100 puntos]

  • El joven de Chan Hol

    El joven de Chan Hol

    Los seres humanos actuales son el resultado del tercer intento de los dioses por crear al hombre, de acuerdo con el relato de los mayas quichés de Guatemala, el Popol Vuh: “La abuela Ixmucané tomó del maíz blanco y del amarillo e hizo comida y bebida, de las que salió la carne y la gordura del hombre, y de esta misma comida fueron hechos sus brazos y sus pies.  De esto formaron el Señor Tepeu y Gucumatz a nuestros primeros padres y madres.”[i] El Popol Vuh consiste en una serie de relatos míticos sobre el origen del cosmos y sobre la historia primitiva de los pueblos que fueron recopilados y escritos en quiché y en castellano por el padre Francisco Ximénez a principios del siglo XVIII.

    El primer hombre, hecho de barro, “hablaba, pero no tenía entendimiento y se deshacía en el agua.”  En un segundo intento, fueron creados hombres de madera, quienes “se multiplicaron y tuvieron hijos e hijas, pero salieron tontos, sin corazón ni entendimiento.”  Fue entonces que los dioses discutieron el asunto y decidieron crear de nuevo al hombre, esta vez a partir de la pulpa del maíz.  Estos hombres de maíz son los ancestros de los actuales pueblos mayas.

    El relato del Popul Vuh nos revela no sólo la intrincada relación de los mayas con la naturaleza y, en especial, con el maíz como fuente de vida y sustento.  Nos da pistas también, como lo hacen otros mitos de la creación, sobre la concepción de los pueblos sobre el cosmos y sobre la pregunta universal sobre el origen y la razón de ser de nosotros mismos.  En la mitología natural, el origen evolutivo del ser humano y su historia sobre el planeta se aborda con descubrimientos científicos, como el que anunció el Instituto Nacional de Antropología e Historia de México (INAH) hace unos días.

    El boletín de prensa del INAH[ii] anunció el rescate de un esqueleto humano de las profundidades de una cueva inundada en Quintana Roo.  El “joven de Chan Hol”, como fue bautizado el hombre al que corresponde el esqueleto, vivió hace más de 10,000 años en el noreste de la península de Yucatán, que entonces era un pastizal árido.  Como el nivel del mar era menor de lo que es ahora, muchas de las cavernas en las que hoy en día se practica el buceo eran cuevas secas en las que los primeros habitantes de la península podían refugiarse y realizar actividades rituales.

    El joven de Chan Hol fue enterrado ceremonialmente en la cueva, como lo demuestra la posición en la que fue encontrado el cuerpo.  Poco a poco la caverna se inundó y el esqueleto permaneció oculto hasta que en el 2006 unos buzos aficionados lo hallaron a una distancia horizontal de más de 500 metros de la boca de la cueva y a una profundidad de poco más de ocho metros.  Tras minuciosos estudios que han preservado el contexto arqueológico del sitio, el esqueleto fue finalmente extraído del lugar por un equipo interdisciplinario de científicos que estudiarán los restos para entender mejor la prehistoria de la península de Yucatán.

    Desde hace tiempo se conocía evidencia de ocupación humana en la península de Yucatán hace cerca de ocho mil años, a través de restos hallados en Belice y en la cueva de Lol Tún, en el estado de Yucatán.  Ya en el presente siglo, a través de huesos encontrados en cuevas inundadas, en circunstancias similares a las del joven de Chan Hol, se ha podido constatar la presencia humana en Yucatán a finales del Pleistoceno, hace más de 10,000 años.  Es posible entonces que la península de Yucatán haya estado habitada sin interrupción desde los tiempos del joven de Chan Hol hasta nuestra época (ver Vázquez Domínguez y Arita 2010 para una breve historia de Yucatán en los últimos 65 millones de años).[iii]

    

    Fuente: Boletín de prensa del INAH, 24 de agosto 2010

    [i] Los textos del Popol Vuh son de la versión de Albertina Saravia E. en la edición de Editorial Porrúa, México.

    [ii] Boletín de prensa del INAH, 24 de agosto de 2010.

    [iii] Vázquez-Domínguez, E. y H. T. Arita .2010. Ecography 33:212-219.