6

La ciencia y el trabajo científico01

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 6 17/3/16 9:13

Después de mirar las imágenes, ¿qué pregunta me gustaría realizar en relación con ellas?

1 Explica por escrito cuáles crees que son los rasgos que caracterizan a un científico.

2 Los experimentos son esenciales en la ciencia. Comentad en grupo otras características fundamentales del trabajo científico.

3 Escribe un breve artículo sobre el papel de las mujeres en la ciencia.

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 7 17/3/16 9:13

8 01 La ciencia y el trabajo científico

El trabajo científico en la historia 01 El pasado 11 de febrero fue un gran día para la ciencia. Por primera vez se detectó de forma directa la existencia de ondas gravitacionales, unas perturbaciones del espacio-tiempo predichas por Einstein en su teoría general de la relatividad y que los científicos se han afanado en buscar durante decenios. No solo confirman que Einstein (y la astrofí-sica actual) está en lo cierto, sino que además dotan a los astrónomos de una nueva herramienta para explorar el universo, junto a la luz capturada en los telescopios. […] Curiosamente, aceptar este descubrimiento fue un proceso muy gradual. […] Todos in-tentamos inmediatamente encontrar pruebas de que no se trataba de una onda gravita-cional; como científicos, estamos entrenados para ser escépticos. Llevó bastantes meses de investigación y cada vez que pasó alguna de nuestras pruebas, nuestra confianza se reforzó. Nuestra emoción se disparó cuando el artículo de la revista fue escrito.

Gonzalo LÓPEZ SÁNCHEZ, ¿Por qué se han invertido 600 millones de dólares en buscar ondas gravitacionales? http://abcblogs.abc.es/bacterias-batallas/ (16 de febrero de 2016)

Filósofos griegos abordan el estudio de los fenómenos naturales en términos de materia y fuerzas y no como actos de los dioses.

Leonardo da Vinci diseña el tornillo aéreo, antecesor del helicóptero.

Benjamin Franklin, arriesgando su vida, vuela una cometa durante una tormenta para demostrar la naturaleza eléctrica de los rayos.

Roger Bacon propone un método científico basado en la observación, la hipótesis, la experimentación y la verificación independiente.

Se publica la primera revista dedicada únicamente a la ciencia, Philosophical Transactions.

Se instituyen los premios Nobel.

Rutherford publica su libro Radioactividad.

Aristóteles, «padre» de la biología, divulga sus conocimientos, que influirán en el pensamiento científico hasta el siglo XVII.

Alhacén introduce el método experimental.

Johannes Gutenberg publica el primer libro impreso.

René Descartes publica El discurso del método, donde reflexiona sobre la forma de perfeccionar el conocimiento y llegar a la verdad.

Dimitri Mendeléyev publica su primera versión de la tabla periódica.

Siglo VII a. C. 1486 17521231 1665

1911Siglo IV a. C. 1021 1449 1637 1869

1895

método experimental.

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 8 17/3/16 9:13

9

Se fabrica el primer televisor totalmente electrónico.

Se funda el CERN, el laboratorio de física de partículas más importante del mundo.

Se admite por primera vez a una mujer en una academia nacional de ciencias española (la Real Academia de Farmacia).

Empieza a usarse el marcapasos inventado por Wilson Greatbatch, que revolucionó la cardiología.

Se crea la red informática mundial, World Wide Web.

Se descubre que el cráneo del hombre de

Piltdown es falso.

El Reino Unido autoriza la modificación genética de embriones humanos

con fines de investigación.

Fallece Santiago Ramón y Cajal, premio Nobel de Medicina y uno de los investigadores españoles más destacados.

Se admite por primera vez a una mujer en una academia de ciencias, en la Royal Society.

Se crea el Instituto Astrofísico de Canarias, uno de los principales centros de investigación españoles.

Benoît Mandelbrot publica el libro La geometría fractal de la naturaleza, que popularizó la geometría.

Avelino Corma recibe el premio Príncipe de

Asturias de Investigación Científica y Técnica.

Fallece Jordi Sabater i Pi divulgador científico,

primatólogo y primero en descubrir el uso de herramientas por los

chimpancés.

• adivulgaciónenmediosdecomunicaci ndigitalesabreunnuevocanalparaladifusi ndelconocimientocient fico.inembargo tambi nsuponealgunasdesventa as pues

comose alala sociaci n mericanaparael vancedelaiencia lacienciaest asediada porpseudociencias

y enelcasodelamedicina porpseudoterapias.

• sesencialpotenciar la relación entre ciencia y sociedad, atrav sdeladivulgaci ncient ficayladifusi ndelostraba oscient ficosalp blicogeneral paradaraconocerlasinvestigacionesyavances yquelosciudadanossesientanpart cipes.

• ainvestigaci ncient ficadebecontribuirareducir la brecha entre países ricos y pobres. bordarlosgrandesproblemasdelahumanidad comoelcambioclim ticoylapobre aenerg ticaeinvertirm senproyectosdestinadosalasaludenlas onastropicalessonalgunasv asparalograrlo.

• apresenciade mujeres en la investigación científicasehaincrementadomuchoenlos ltimos25a os perotodav aest le osdel50 . nlospuestosdirectivos comosucedetambi notros mbitosprofesionales hayunaabrumadoramayor adehombres. quilibrarestasituaci nesunodelosdesaf osdenuestrotiempo.

Retos actuales del trabajo científico

1935 1954 19871960 19911953 2016

1934 1945 1959 1982 20142009

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 9 17/3/16 9:20

10 01 La ciencia y el trabajo científico

El trabajo científicoLos fenómenos que percibimos a través de los sentidos despiertan nuestra curiosidad y, prácticamente desde sus orígenes, nuestra especie ha aplicado su inteligencia a intentar explicarlos. A lo largo de siglos, se han ensayado infinidad de estrategias en un esfuerzo sostenido por comprender el universo. La actitud científica se ha revelado como la más eficaz a la hora de generar un conocimiento sólido, sujeto a crítica y constante revisión.

02.1 El método científico

El método científico recoge de forma organizada los procedimientos que se siguen en la mayoría de investigaciones. Sirve para ofrecer una visión de con-junto de la actividad científica, pero no debe interpretarse como una serie de instrucciones. No en todas las investigaciones se ejecutan todos los pasos, ni se dan en el mismo orden.

02

7. Comunicación

6. Verificación

5. Análisis4. Experimentación

3. Hipótesis

2. Interrogación

1. Observación

Consiste en describir, con el máximo rigor posible, el fenómeno que llama la atención del científico.

Si una observación minuciosa del fenómeno no ofrece una explicación evidente, la esencia del problema se intenta concretar en una o más preguntas.

El científico publica su investigación en un artículo donde desarrolla sus argumentos y aporta pruebas experimentales. Así, otros científicos pueden valorar su trabajo y efectuar nuevos experimentos para comprobar su validez.

Si la hipótesis no es capaz de justificar el resultado de los experimentos, se descarta y se vuelve al paso 3, con el fin de crear una nueva hipótesis o de modificar la antigua.

Al estudiar los resultados de los experimentos, el científico debe adoptar una actitud lo más objetiva posible. No debe favorecer los datos que parezcan confirmar su hipótesis o conceder menos importancia a aquellos que pudieran contradecirla.

El científico busca información sobre el fenómeno observado. Las indagaciones o experimentos previos de otros investigadores pueden servirle de gran ayuda. Después concibe, a partir de los datos y mediante argumentos lógicos, una explicación del fenómeno. Esta será su hipótesis. Para que se considere científica, se tiene que poder poner a prueba mediante observaciones o experimentos.

Para obtener pruebas experimentales, los científicos recurren a aparatos que aumentan su capacidad de observación. Los experimentos pueden proporcionar información nueva, que se desconocía en el momento de formular la hipótesis, y que ayudan a mejorarla.

Un aspecto fundamental de la ciencia, que no refleja el método científico, es que enten-der los fenómenos de la naturaleza exige grandes dosis de creatividad e imagina-ción. El azar también puede intervenir en el proceso.

Creatividad, imaginación y azar en la ciencia

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 10 17/3/16 9:13

11

Inducción y deducción en la cienciaEntre las herramientas que utilizan los científicos, figuran los razonamientos inductivo y deductivo.

Es habitual combinar ambos tipos de razonamiento. Por ejemplo, se puede inducir una teoría a partir de determinadas observaciones, de la que, a conti-nuación, se deducen nuevos fenómenos, que todavía no se han observado.

Falsabilidad y actitud científicaCon frecuencia se exige a las teorías científicas que sean falsables. Es decir, que sus hipótesis se puedan desmentir o comprobar por medio de una prueba experimental. Sin embargo, hay hipótesis que la mayoría de investigadores considera científicas y que tampoco son falsables. Ocurre cuando, por ejemplo, no se ha desarrollado la tecnología necesaria para hacer los experimentos que las pondrían a prueba.

Hoy en día, en cosmología o física de partículas, se consideran teorías que, de momento, no son falsables. ¿Qué las convierte en científicas? La actitud de los investigadores, que las plantean sabiendo que la comunidad científica las recibirá con espíritu crítico y que no las aceptará hasta que, con el paso del tiempo, reciban el respaldo experimental necesario.

La existencia de fantasmas ofrece un ejemplo de conjetura no falsable.

El factor sorpresaRutherford bombardeó átomos de oro con núcleos de helio para confirmar la teoría de Thomson, que consideraba el átomo como una gran esfera de carga positiva rellena de electrones. El experimento mostró que la carga positiva se concentraba en un núcleo muy pequeño y que los electrones se situaban en el exterior.

Lo que observó

Lo que Rutherfordesperaba observar

Lámina de oro

Núcleos de helio

Detectores

Fuente radiactiva

Razonamiento inductivoSe extrae una conclusión de carácter general a partir de observaciones particulares. Este tipo de razonamiento es de naturaleza estadística y adquiere fuerza cuando viene avalado por muchas observaciones.

Razonamiento deductivoSe parte de una hipótesis de carácter general, de la que se extraen conclusiones particulares mediante razonamientos lógicos. Depende de la validez de la hipótesis de partida y se vuelve más convincente cuantas más observaciones confirman sus predicciones.

El descubrimiento de fósiles de muy diversas especies que ya no existen inspiró la teoría de la evolución, que relaciona todos los seres vivos del pasado y presente de la Tierra.

La teoría de la relatividad general predijo que una gran masa, como la de una estrella, desviaría la luz. El fenómeno se observó cuatro años después de enunciada la teoría.

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 11 17/3/16 15:05

12 01 La ciencia y el trabajo científico

02.2 La investigación científica

La actividad científica puede exigir una gran dedicación y considerables me-dios materiales, a menudo sin un beneficio evidente. Muchos de los primeros científicos disponían de tiempo libre y recursos económicos o recibieron la subvención de mecenas.

Hasta el siglo xix la ciencia no se consolidó como una actividad profesional ordinaria. Las mujeres no fueron admitidas en las universidades, en los labo-ratorios o en puestos académicos hasta bien entrado el siglo xx. En ocasiones, ni siquiera se les permitió firmar los trabajos de investigación en los que habían participado.

Las instituciones científicasLas instituciones científicas proporcionan medios económicos y materiales para desarrollar investigaciones. Además favorecen la difusión de la ciencia. En el pasado fueron patrocinadas por gobernantes, como reyes y príncipes, o asociaciones de individuos que sumaban esfuerzos. En la actualidad, existen instituciones tanto públicas como privadas.

Galileo GalileiGanó dinero dando clases particulares, enseñando en la universidad y vendiendo inventos. Buscó la financiación de la rica familia Medici o del senado de Venecia.

Antoni van Leeuwenhoek

Observó por primera vez las bacterias y los glóbulos rojos. Era un comerciante de telas que desarrollaba sus investigaciones en su tiempo libre.

Albert EinsteinTrató de obtener, sin éxito, un puesto en la universidad al acabar sus estudios. Creó la teoría de la relatividad especial mientras trabajaba en una oficina de patentes.

Sumas astronómicasLos grandes observatorios astronómicos ofrecen un buen ejemplo de instalación científica cuyos costes de construcción y mantenimiento superan los recursos de individuos particulares.

Observatorio de Ulugh BegSamarcanda (Uzbequistán), siglo XV

Ordenó su construcción un destacado astrónomo, el sultán Ulugh Beg.

Observatorio de UraniborgIsla de Ven (Dinamarca), siglo XVI

Lo diseñó el astrónomo Tycho Brahe y fue costeado por el rey Federico II de Dinamarca.

Instituto Astrofísico de Canarias Islas Canarias (España), siglo XX

Recibe fondos del Gobierno español y el apoyo de instituciones de otros países.

Emmy Noether (1882-1935)

Emmy Noether fue una de las mentes matemáticas más brillantes del siglo XX e hizo contribuciones capitales a la física teórica. Fue la única mujer que estudió en su facultad y durante años tuvo que dar clases de manera semiclandestina y colaborar anónimamente en la principal revista matemática de la época. Su extraordinaria carrera científica jamás fue reconocida oficialmente.

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 12 17/3/16 9:13

13

La financiación de la cienciaEl objeto de las investigaciones no siempre lo determina la curiosidad o el afán de adquirir conocimiento. Un científico puede tener una gran idea pero no convencer de su importancia a quienes financian su trabajo.

También puede ocurrir que una investigación costosa no se lleve a cabo porque quien debe invertir en ella no vea posibilidades de recuperar el dinero. Ocurre, por ejemplo, en los programas de desarrollo de nuevos medicamentos, extre-madamente caros, donde a veces se desatiende la búsqueda de remedios para enfermedades que afectan a muy pocos individuos o a países sin recursos eco-nómicos. De ahí la importancia de combinar la financiación pública con la privada y de coordinar esfuerzos a escala internacional.

Los equipos de investigaciónLa ciencia es una labor colectiva y no siempre la misma persona pone en marcha y completa una investigación. En ocasiones, un científico plantea una hipótesis que no se consigue verificar hasta muchos años más tarde.

La mayoría de los científicos del pasado realizaron sus investigaciones en solita-rio. Aunque mantuvieran correspondencia con otros investigadores y estuvieran al tanto de sus descubrimientos, tenían todo el derecho a considerar su obra como un logro individual.

En la actualidad, es mucho más frecuente la colaboración y los artículos cientí-ficos suelen venir firmados por más de una persona.

Charles Darwin maduró su teoría de la evolución sin colaboradores, a lo largo de una vida consagrada a la observación. Fueron decisivos los datos que recogió personalmente durante el viaje alrededor del mundo que emprendió en 1831.

En mayo de 2015 se publicó un artículo con la medida de la masa del bosón de Higgs, una partícula elemental. Llevaba la firma de 5 154 autores. Todos ellos habían participado en los experimentos.

1 Las siguientes hipótesis, ¿son falsables?

a. La Luna es una esfera perfecta, ya que una sustancia invisible e indetectable cubre todas sus montañas y accidentes geográficos.

b. La vejiga natatoria de los peces actuales deriva de los pulmones de peces más antiguos que se extinguieron.

c. Las leyes de la física son iguales en todos los puntos del universo.

d. El deporte es bueno para la salud.

2 Que la ciencia nunca pueda demostrar que no haya fantasmas, ¿implica que existen?

3 Clasifica como inductivos o deductivos los siguientes razonamientos.

a. Dado que no se conoce ningún oso que haya nacido de un huevo, la especie no es ovípara.

b. Dado que todas las masas interactúan gravitatoria-mente, para calcular la trayectoria de una nave espacial hay que tener en cuenta la posición de los planetas.

ACTIVIDADES

La investigación para remediar la calvicie re-cibe diez veces más dinero que la búsqueda de un remedio para la malaria. Esta enferme-dad causa cerca de un millón de muertes cada año en el mundo.

Contrastes sorprendentes

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 13 17/3/16 9:13

14 01 La ciencia y el trabajo científico

02.3 Los textos científicos

La principal vía de difusión del conocimiento científico es el medio escrito, aunque los investigadores también discuten con los compañeros de su lugar de trabajo, cuando visitan otros centros de investigación o cuando acuden a congresos, que son reuniones que se organizan con el propósito de presentar resultados y compartir impresiones.

En las culturas primitivas, si un accidente acababa con una determinada po-blación, sus conocimientos podían perderse. La invención de la escritura con-tribuyó a preservarlos, pero la difusión de los manuscritos era lenta y limitada. La imprenta hizo más rápida y eficaz la transmisión del conocimiento. Otra vía destacada fue la correspondencia, cuya influencia creció con el progreso de los medios de transporte. La ciencia recibió un impulso definitivo con la publicación de las primeras revistas científicas en el siglo xvii.

El artículo científicoAlgunos de los mayores logros de la ciencia se han dado a conocer por medio de libros. Entre ellos destacan clásicos como el Diálogo sobre los dos sistemas máximos del mundo, de Galileo, Los principios matemáticos de filosofía natural, de Newton, o El origen de las especies, de Darwin. A partir del siglo xx, sin em-bargo, los libros fueron perdiendo terreno frente a las revistas científicas.

Existen centenares de publicaciones especializadas en cualquier disciplina científica imaginable. Las más influyentes se editan en inglés, que se ha con-vertido en el lenguaje internacional de la ciencia.

El procedimiento que se sigue habitualmente antes de publicar un artículo científico se denomina revisión por pares:

•El autor envía su original al editor de una revista.

•El editor escoge varios científicos expertos (árbitros) en la materia que trata el autor y somete el artículo a su revisión. Con frecuencia, el editor los man-tiene en el anonimato.

•Los árbitros envían un informe al editor con su valoración del texto. Pueden expresar un rechazo o aprobación absolutos o proponer modificaciones.

•El editor evalúa los informes y acepta o rechaza el artículo. También puede pedir al autor que se defienda de las críticas o que efectúe los cambios suge-ridos por los árbitros. Si los árbitros emiten opiniones muy distintas, el editor puede solicitar nuevos informes a otros investigadores.

Publicación directaDado que la revisión por pares es un proceso lento, en los últimos años los borradores de muchos artículos se dan a conocer a través de internet, en servidores de acceso libre como arXiv, que mantiene la Universidad de Cornell. La gráfica muestra el incremento en el número de artículos que recibe arXiv cada mes desde su creación en agosto de 1991.

En la antigüedad los viajes resultaron crucia-les para la formación de los estudiosos, que llegaban a emprender largos peregrinajes en busca de información que solo podían adqui-rir a través del contacto directo.

Exploradores del conocimiento

El artículo en el que James Watson y Francis Crick revelaron la estructura del ADN, uno de los más famosos de la biología moderna, no pasó una revisión por pares. Lo publicó en 1953 la revista Nature, que aún no había adoptado el sistema de arbitraje.

Una notable excepción

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 14 17/3/16 9:14

15

Grandes divulgadores

La estructura de los artículos científicosLos artículos científicos se ajustan a un formato establecido.

REVIEW

Received 1 May 2015 | Accepted 7 Jan 2016 | Published 16 Feb 2016

Integrating geological archives and climate modelsfor the mid-Pliocene warm periodAlan M. Haywood1, Harry J. Dowsett2 & Aisling M. Dolan1

The mid-Pliocene Warm Period (mPWP) offers an opportunity to understand a warmer-than-

present world and assess the predictive ability of numerical climate models. Environmental

reconstruction and climate modelling are crucial for understanding the mPWP, and the

synergy of these two, often disparate, fields has proven essential in confirming features of the

past and in turn building confidence in projections of the future. The continual development of

methodologies to better facilitate environmental synthesis and data/model comparison is

essential, with recent work demonstrating that time-specific (time-slice) syntheses represent

the next logical step in exploring climate change during the mPWP and realizing its potential

as a test bed for understanding future climate change.

The Earth is experiencing an unequivocal warming unprecedented over decades tomillennia1. The geological record and simulations of past climate provide scientists withthe opportunity to understand how Earth system processes operate outside the

observational or instrumental record, and are fundamental to our understanding and abilityto accurately project future climate and environmental change2. The Pliocene Epoch (5.33–2.58Ma) is particularly attractive with respect to understanding future climate due to manyshared similarities with regards to Earth’s physical characteristics.

Both palaeoenvironmental reconstructions and climate modelling have been pivotal inincreasing our understanding of climate and its importance during the mid-Pliocene WarmPeriod (mPWP: 3.264–3.025Ma; also referred to as the ‘Pliocene Research, Interpretation andSynoptic Mapping (PRISM) interval’). During warm intervals of the Pliocene, atmospheric CO2

concentration is estimated to have ranged between 350 and 450 p.p.m.v. (refs 3–8). This is incontrast to the known pre-industrial concentration of 280 p.p.m.v. On the basis ofpalaeoenvironmental reconstruction, Pliocene surface temperatures over land and oceans wereelevated with respect to the pre-industrial9,10. Climate model estimates indicate that the globalannual mean surface temperature was 2.7–4.0 �C higher11. A combination of modelling studiesand geological data has shown, for example, that during the mPWP the hydrological cycle wasenhanced11, ice sheets were smaller12,13, sea level was higher14,15, forest cover was expanded andarid deserts contracted16.

Many parallels can be drawn between the mPWP and observed trends in modern climate,as well as in future climate projections, due to similar continental configurations, land elevationsand ocean bathymetries17. Many terrestrial and marine flora and fauna are extant, increasing the

DOI: 10.1038/ncomms10646 OPEN

1 School of Earth and Environment, University of Leeds, Woodhouse Lane, Leeds, West Yorkshire LS2 9JT, UK. 2 Eastern Geology and Paleoclimate ScienceCenter, US Geological Survey, 12201 Sunrise Valley Drive, Reston, Virginia 20192, USA. Correspondence should be addressed to H.J.D.(email: hdowsett@usgs.gov).

NATURE COMMUNICATIONS | 7:10646 | DOI: 10.1038/ncomms10646 | www.nature.com/naturecommunications 1

characterizing climate variability at a local level over orbitaltimescales. Recognition and careful evaluation of stratigraphicfactors described above will be necessary to objectively choosethose marine sequences that can be confidently correlated toevents such as KM5c. Performing sensitivity experiments withclimate models, in which characteristics of orbital forcing arechanged appropriately to any given time point, will be importantin examining patterns of climate change recorded in geologicaltime series. With complex and more computationally demandingclimate models, this is likely to take the form of a series ofsnapshot-style experiments where the orbital forcing is variedappropriately to the time point in question and run toequilibrium. Another approach towards characterizing mPWPclimate variability is to use computationally efficient, althoughlower (spatial) resolution-transient simulations. Experiments withtime-dependent orbital forcing as well as dynamic ice sheets andvegetation108 provide estimates of the mean annual globalwarming and insight into feedbacks.

Not every warm peak within the mPWP has equal relevance inunderstanding future climate change, since specific warmintervals ‘interglacials’ occurred under conditions of orbitalforcing, unlike today. Therefore, it is important to either separate

out the effect of orbital forcing on Climate Sensitivity or target atime period in which the orbital configuration is similar tomodern within the mPWP. In the context of longer-termClimate Sensitivity (Earth System Sensitivity11,108,109), we mustacknowledge that the effect of prior orbital forcing wouldcontinue to be present in parts of the Earth system, such as theice sheets and deep-ocean temperatures because of their responsetimes and memory effects.

Climate modelling is enabling the mPWP community toconsider, in a more robust way, new intervals for data acquisitionand reconstruction, at the same time narrowing the relevant timewindow. In the near future, models and data will be more ‘timeconsistent’, meaning that models can be given more appropriateforcings to better represent the narrower time interval beingreconstructed by geologists110. This means that orbitally inducedsurface-temperature variability will have a reduced potential tobias data/model comparisons. Even so, limitations in correlationwill continue and climate variability at suborbital timescales willremain an important factor.

In the future, the integration of mPWP data and climate modelsimulations will be enhanced by (1) establishing a more precisechronology of the proxy data, (2) creating holistic regional and

a

c d

e f

0 1 2 3 4 5 6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

b

–4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4°C °C

°C

Age (ka)

3,2253,221

3,2173,213

3,2093,205

3,2013,197

3,1933,189

3,1853,080

3,0763,072

3,0683,064

3,0603,056

3,0523,048

3,0443,040

Figure 6 | Simulating Pliocene climate variability. Hadley Coupled Climate Model Version 3 (HadCM3) simulations of surface air temperature (SAT �C)variability during the Pliocene redrawn and modified from ref. 107. (a) Annual mean Pliocene SAT (�C) prediction for interglacial Marine Isotope Stage

(MIS) KM5c minus a pre-industrial experiment. (b) Annual mean SAT for Interglacial MIS K1 minus KM5c. Note that MIS K1 shows warmer SATs in most

regions of the world compared to KM5c. (c) Variability in SATs 20 Kyrs ± of the benthic oxygen isotope peak of the KM5c interglacial. (d) Same as c but

showing SATvariability ±20 Kyrs around the benthic oxygen isotope peak of the K1 interglacial. Note the larger degree of SATvariability in d compared to

c. (e) Timing of the maximum SATwarming relative to the pre-industrial in each model grid box for KM5c± 20 Kyrs. (f) Same as e but for K1±20 Kyrs. e

and f Maximum SAT warming relative to the pre-industrial is not globally synchronous and varies in nature between MIS KM5c and K1. Modified from

ref. 107.

NATURE COMMUNICATIONS | DOI: 10.1038/ncomms10646 REVIEW

NATURE COMMUNICATIONS | 7:10646 | DOI: 10.1038/ncomms10646 | www.nature.com/naturecommunications 11

locality-based palaeoenvironmental reconstructions, which can becompared directly to simulated environments produced throughproxy-modelling components (for example, isotope-enabledAOGCMs, predictive plankton and vegetation models and soon) of Earth System models, (3) providing climate models withboundary conditions that are more consistent with the intervalsof time studied for environmental reconstruction (including moreconfident greenhouse gas-forcing calculations) and (4) producingclimate ensembles and transient climate simulations that moreadequately capture orbital and environmental variability aroundany studied interval of the mPWP.

References1. IPCC. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of

Working Group I to the Fifth Assessment Report of the IntergovernmentalPanel on Climate Change (eds Stocker, T. F. et al.) 1535 (CambridgeUniversity Press, 2013).

2. Valdes, P. Built for stability. Nat. Geosci. 4, 414–416 (2011).3. Raymo, M., Grant, B., Horowitz, M. & Rau, G. Mid-Pliocene warmth: stronger

greenhouse and stronger conveyor. Mar. Micropaleontol. 27, 313–326 (1996).4. Kurschner, W. M., van der Burgh, J., Visscher, H. & Dilcher, D. L. Oak leaves

as biosensors of late Neogene and early Pleistocene paleoatmospheric CO2

concentrations. Mar. Micropaleontol. 27, 299–312 (1996).5. Seki, O. et al. Alkenone and boron-based Pliocene pCO2 records. Earth

Planet. Sci. Lett. 292, 201–211 (2010).6. Pagani, M., Liu, Z., LaRiviere, J. & Ravelo, A. C. High Earth-system climate

sensitivity determined from Pliocene carbon dioxide concentrations. Nat.Geosci. 3, 27–30 (2010).

7. Bartoli, G., Honisch, B. R. & Zeebe, R. E. Atmospheric CO2 decline during thePliocene intensification of Northern Hemisphere glaciations.Paleoceanography 26, PA4213 (2011).

8. Badger, M. P. S., Schmidt, D. N., Mackensen, A. & Pancost, R. D. Highresolution alkenone palaeobarometry indicates relatively stable pCO2 duringthe Pliocene (3.3 to 2.8Ma). Philos. Trans. A Math. Phys. Eng. Sci. 371,20130094 (2013).

9. Dowsett, H. J. et al. Assessing confidence in Pliocene sea surface temperaturesto evaluate predictive models. Nat. Climate Change 2, 365–371 (2012).

10. Salzmann, U. et al. Challenges in reconstructing terrestrial warming of thePliocene revealed by data-model discord. Nat. Climate Change 3, 969–974(2013).

11. Haywood, A. M. et al. Large-scale features of Pliocene climate: results from thePliocene Model Intercomparison Project. Clim. Past 9, 191–209 (2013).Summary of the outcomes from the first co-ordinated model intercomparisonproject for the Pliocene.

12. Cook, C. P. et al. Sea surface temperature control on the distribution offar-traveled Southern Ocean ice-rafted detritus during the Pliocene.Paleoceanography 29, 533–548 (2014).

13. Dolan, A. M. et al. Sensitivity of Pliocene ice sheets to orbital forcing.Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 309, 98–110 (2011).

14. Dowsett, H. J. & Cronin, T. M. High eustatic sea level during the middlePliocene: evidence from the southeastern U.S. Atlantic Coastal Plain. Geology18, 435–438 (1990).

15. Miller, K. G. et al. High tide of the warm Pliocene: implications of global sealevel for Antarctic deglaciation. Geology 40, 407–410 (2012).

16. Salzmann, U., Haywood, A. M., Lunt, D. J., Valdes, P. J. & Hill, D. J. A newglobal biome reconstruction and data-model comparison for the MiddlePliocene. Global Ecol. Biogeogr. 17, 432–447 (2008).

17. Dowsett, H. et al. The PRISM3D paleoenvironmental reconstruction.Stratigraphy 7, 123–139 (2010).

18. Dowsett, H., Barron, J. & Poore, R. Middle Pliocene sea surface temperatures:a global reconstruction. Mar. Micropaleontol. 27, 13–25 (1996).First global scale syntheses of mid Pliocene sea surface temperature.

19. Thompson, R. S. & Fleming, R. F. Middle Pliocene vegetation: reconstructions,paleoclimatic inferences, and boundary conditions for climatic modeling.Mar. Micropaleontol. 27, 13–26 (1996).First global scale syntheses of mid Pliocene vegetation.

20. Dowsett, H. J. et al. Middle Pliocene Paleoenvironmental Reconstruction:PRISM 2. Open File Report 99–535 (U.S. Geological Survey, Reston, VA, USA1999).

21. Dowsett, H. J. in Deep-time Perspectives on Climate Change: Marrying theSignal from Computer Models and Biological Proxies (eds Williams, M.,Haywood, A. M., Gregory, J. & Schmidt, D. N.) 459–480(Micropalaeontological Society (Special Publication)), Geological Society ofLondon, 2007).

22. Chandler, M., Rind, D. & Thompson, R. Joint investigations of the middlePliocene climate II: GISS GCM Northern Hemisphere results. Glob. Planet.Change 9, 197–219 (1994).The first use of PRISM boundary conditions in a model simulation.

23. Sloan, L. C., Crowley, T. J. & Pollard, D. Modeling of middle Pliocene climatewith the NCAR GENESIS general circulation model. Mar. Micropaleontol. 27,51–61 (1996).

24. Haywood, A. M., Valdes, P. J. & Sellwood, B. W. Global scale palaeoclimatereconstruction of the middle Pliocene climate using the UKMO GCM: initialresults. Glob. Planet. Change 25, 239–256 (2000).

25. Zubakov, V. A. & Borzenkova, I. I. Pliocene palaeoclimates: past climates aspossible analogues of mid-twenty-first century climate. Palaeogeogr.Palaeoclimatol. Palaeoecol. 65, 35–49 (1988).Early discussion of Pliocene climates as an analog for future climateconditions.

26. CLIMAP. The surface of the ice-age Earth. Science 191, 1131–1137 (1976).27. Emiliani, C. Pleistocene temperature. J. Geol. 63, 538–578 (1955).28. Shackleton, N. J., Hall, M. A. & Pate, D. Pliocene stable isotope stratigraphy of

Site 846. Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results 138,337–355 (1995).

29. Lisiecki, L. E. & Raymo, M. E. A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globallydistributed benthic d18O records. Paleoceanography 20, PA1003 (2005).Seminal contribution providing a chronologic framework within whichPliocene palaeoceanographic sequences could be compared.

30. Lea, D. W., Mashiotta, T. A. & Spero, H. J. Controls on magnesium andstrontium uptake in planktonic foraminifera determined by live culturing.Geochim. Cosmochim. Acta 63, 2369–2379 (1999).

31. Barker, S. & Elderfield, H. Foraminiferal Calcification response toglacial-interglacial changes in atmospheric CO2. Science 297, 833–836 (2002).

32. Rosenthal, Y., Lohmann, G. P., Lohmann, K. C. & Sherrell, R. M.Incorporation and preservation of Mg in Globigerinoides sacculifer:implications for reconstructing the temperature and 18O/16O of seawater.Paleoceanography 15, 135–145 (2000).

33. Imbrie, J. & Kipp, N. G. in The Late Cenozoic Glacial Ages Vol. 3(ed. Truekian, K. K.) 71–181 (Yale University, 1971).The factor analytic method of temperature reconstruction which was thebasis for the CLIMAP initiative.

34. Dowsett, H. J. & Poore, R. Z. A new planktic foraminifer transfer function forestimating Pliocene—Holocene paleoceanographic conditions in the NorthAtlantic. Mar. Micropaleontol. 16, 1–23 (1990).

35. Dowsett, H. J. & Poore, R. Z. Pliocene sea surface temperatures of the NorthAtlantic Ocean at 3.0Ma. Quat. Sci. Rev. 10, 189–204 (1991).

36. Sachs, J. P., Pahnke, K., Smittenberg, R. & Zhang, Z. Biomarker Indicators ofPast Climate. in Encyclopedia of Quaternary Science 2nd edn (eds Elias, S.,Mock C.) 775–779 (Elsevier Science, 2013).

37. Volkman, J. K., Eglinton, G., Corner, E. D. & Forsberg, T. Long-chain alkenesand alkenones in the marine coccolithophorid Emiliania huxleyi.Phytochemistry 19, 2619–2622 (1980).

38. Conte, M. H., Thompson, A. & Eglinton, G. Primary production of lipidbiomarker compounds by Emiliania huxleyi: results from an experimentalmesocosm study in fjords of southern Norway. Sarsia 79, 319–332 (1994).

39. Prahl, F. G., Muehlhausen, L. A. & Zahnle, D. L. Further evaluation oflong-chain alkenones as indicators of paleoceanographic conditions. Geochim.Cosmochim. Acta 52, 2303–2310 (1988).

40. Muller, P. J., Kirst, G., Ruhland, G., von Storch, I. & Rosell-Mele, A.Calibration of the alkenone paleotemperature index UK 0

37 based on core-topsfrom the eastern South Atlantic and the global ocean (60� N-60� S). Geochim.Cosmochim. Acta 62, 1757–1772 (1998).

41. Dowsett, H. J. et al. Sea surface temperatures of the mid-Piacenzian warmperiod: a comparison of PRISM3 and HadCM3. Palaeogeogr. Palaeoclimatol.Palaeoecol. 309, 83–91 (2011).

42. Dowsett, H. J. et al. Micropaleontological evidence for increased meridionalheat transport in the North Atlantic Ocean during the Pliocene. Science 258,1133–1135 (1992).

43. Groeneveld, J. Effect of the Pliocene Closure of the Panamanian Gateway onCaribbean and East Pacific Sea Surface Temperatures and Salinities byApplying Combined Mg/Ca and d18O Measurements (5.6-2.2Ma) (PhD thesis,Univ. Kiel, 2005).

44. Herbert, T. D., Peterson, L. C., Lawrence, K. T. & Liu, Z. Tropical oceantemperatures over the past 3.5 million years. Science 328, 1530–1534(2010).

45. Sarnthein, M. et al. Mid-Pliocene shifts in ocean overturning circulation andthe onset of Quaternary-style climates. Clim. Past 5, 269–283 (2009).

46. Lawrence, K. T., Sosdian, S., White, H. E. & Rosenthal, Y. North Atlanticclimate evolution through the Plio-Pleistocene climate transitions. EarthPlanet. Sci. Lett. 300, 329–342 (2010).

REVIEW NATURE COMMUNICATIONS | DOI: 10.1038/ncomms10646

12 NATURE COMMUNICATIONS | 7:10646 | DOI: 10.1038/ncomms10646 | www.nature.com/naturecommunications

El nombre de los autores se acompaña del centro de investigación al que estaban adscritos en el momento de hacer su investigación.

El artículo se cierra con una conclusión, donde los autores recapitulan los principales logros de su investigación.

Un título.

Un resumen (en inglés, abstract) adelanta el contenido del artículo.

Una introducción justifica la necesidad de realizar la investigación.

Cuando se mencionan resultados de otros investigadores, se da la referencia del artículo donde se publicaron. A cada artículo se le asigna un número y la lista completa (la bibliografía) se presenta al final.

También se explican el material y los métodos que se han utilizado. A continuación, se presentan los resultados, que pueden llevar el apoyo de gráficas, tablas y figuras. En la discusión se comparan los resultados con los de otros autores.

locality-based palaeoenvironmental reconstructions, which can be

REVIEWREVIEW

Received 1 May 2015

Integrating geological archives and climate models

present world and assess the predictive ability of numerical climate models. Environmental

reconstruction and climate modelling are crucial for understanding the mPWP, and the

synergy of these two, often disparate, fields has proven essential in confirming features of the

past and in turn building confidence in projections of the future. The continual development of

methodologies to better facilitate environmental synthesis and data/model comparison is

essential, with recent work demonstrating that time-specific (time-slice) syntheses represent

the next logical step in exploring climate change during the mPWP and realizing its potential

as a test bed for understanding future climate change.

TT

Integrating geological archives and climate modelsfor the mid-Pliocene warm period

DOI: 10.1038/ncomms10646DOI: 10.1038/ncomms10646 OPEN

El texto divulgativoLa ciencia, como la literatura, el arte o la música, acumula un patrimonio cul-tural extraordinario. Los textos divulgativos tratan de fomentar la cultura científica, esencial para el desarrollo de sociedades maduras, cuyos ciudadanos comprenden los retos, beneficios y riesgos de la tecnología.

Se han dado magníficos divulgadores que al mismo tiempo eran científicos brillantes, como Stephen Jay Gould o Jane Goodall.

Otros nunca investigaron o tuvieron carreras científicas discretas, como Isaac Asimov.

La divulgación científica ha conquistado todos los medios. A ella se dedican numerosos programas de radio y televisión, películas documentales, blogs o canales de vídeo en internet.

Más que libros

Derek Muller, creador del canal de YouTube Veritasium.

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 15 17/3/16 9:14

16 01 La ciencia y el trabajo científico

Ciencia y sociedadEl bienestar que disfrutan las sociedades modernas se deriva, en gran medida, del progreso científico. Prácticamente no existe actividad humana que no haya mejorado gracias a él. El repaso de unos cuantos hitos en la historia de la cien-cia basta para mostrar su extraordinario alcance transformador.

SaludEl avance de la óptica en el siglo xvii condujo a la invención y perfecciona-miento del microscopio, que desembocó en el descubrimiento de los microor-ganismos. El auge de la química permitió combatir aquellos que causan enfermedades. También promovió una revolución en los medicamentos, creando sustancias de una eficacia terapéutica desconocida hasta entonces. La tecnología moderna ha desarrollado infinidad de métodos de análisis y diagnóstico, de técnicas quirúrgicas y de ingeniería genética.

TransporteLa física newtoniana fue uno de los pilares de la Revolución Industrial. La ter-modinámica sentó la base teórica de los motores de vapor, que pronto fueron sustituidos por motores eléctricos o de combustión interna. Así, los medios de transporte tradicionales, con tracción animal o del viento, dejaron paso a tre-nes, coches y aviones.

IndustriaEn la actualidad, las máquinas que mantienen en marcha los procesos indus-triales dependen por completo de la electricidad, cuya tecnología se consolidó a lo largo de los siglos xviii y xix.

Michael Faraday abrió la puerta a la producción masiva de electricidad cuando, en 1831, descubrió el fenómeno de la inducción electromagnética. También concibió el primer motor eléctrico.

03

Los motores de combustión interna de combustibles fósiles ofrecen entre cien y mil veces más potencia de tracción que los ani-males. Ambos extraen energía mecánica de la energía química.

Músculo frente a motor

La inducción electromagnéticaCuando un conductor se expone a un campo magnético variable, en él se genera una corriente eléctrica.

El mismo principio opera en los enormes generadores de las centrales hidroeléctricas. El agua mueve una turbina, que hace girar un circuito dentro de un imán.

El primer generador fue el disco de Faraday. Consta de un disco metálico que, al girar, ve variar el campo magnético de un imán.

Manivela

Disco

Imán

Turbina

Compuerta

Red eléctrica

Generador

Embalse

Presa

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 16 17/3/16 9:14

17

Agricultura y ganaderíaEl estudio de la genética a lo largo del siglo xx facilitó el rápido desarrollo de cultivos más resistentes y productivos. Esto, unido a la innovación química de fertilizantes y pesticidas, disparó la producción agraria. El progreso de la agricultura fomentó el de la ganadería, al proporcionar abundante alimento para los animales, que también se beneficiaron de los avances en medicina.

ComunicaciónEl establecimiento de las ecuaciones de Maxwell en el siglo xix llevó al descu-brimiento de ondas electromagnéticas invisibles. Se desplazaban a la velocidad de la luz y resultaron óptimas para la comunicación a larga distancia.

La mecánica cuántica profundizó, a escala subatómica, en el conocimiento de la radiación electromagnética y de la materia, causando una nueva revolución tecnológica. El transistor, inventado en 1947, resultó clave en el diseño y fabri-cación de componentes electrónicos cada vez más potentes y pequeños, como los que integran los circuitos de los teléfonos móviles y los ordenadores.

Fuentes de energíaLa ciencia ha ampliado y perfeccionado los procedimientos para explotar la energía disponible en la naturaleza.

Adaptación de métodos tradicionales

El movimiento del viento y del agua, que los viejos molinos aprovechaban para machacar cereales, alimenta hoy los generadores eléctricos de los parques eólicos o de las centrales hidráulicas.

El dominio de lo invisible

Creación de nuevos métodosLa teoría de la relatividad reveló que el núcleo de los átomos albergaba abundantes reservas de energía. Su liberación fue factible tras el descubrimiento, en 1938, de la fisión nuclear.

La mecánica cuántica hizo posible la tecnología de las células solares.

Espectro electromagnético Luz visible

1019 Hz1016 Hz1011 Hz1010 Hz109 Hz108 Hz106 Hz

Réplica del primer transistor. Un chip actual contiene millones de transistores.

Radio Telefonía

Televisión

Control remoto

Microondas

Rayos X

Inalámbricos Radar Rayos ultravioleta

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 17 17/3/16 9:14

18 01 La ciencia y el trabajo científico

Ciencia y pseudocienciaEn principio, no hay nada acientífico en preguntarse si la mente, por sí sola, puede transmitir sus pensamientos a largas distancias o si la posición de las estrellas en el momento de nacer condiciona nuestro destino. Lo que diferencia a la pseudociencia de la ciencia es el tratamiento que da a sus hipótesis. La pseudociencia se caracteriza por uno o varios de los siguientes rasgos:

•No es capaz de presentar a su favor evidencias contrastables. Para que una disciplina se considere científica, las evidencias deben juzgarlas personas críticas, mediante experimentos independientes, que arrojen nuevos datos y les permitan extraer sus propias conclusiones.

•Rara vez evoluciona y prefiere aferrarse a principios dogmáticos que se es-tablecieron hace siglos o incluso milenios.

•Tiende a no mencionar las investigaciones que cuestionan sus argumentos.

•Las nuevas teorías científicas extienden el alcance de teorías anteriores, per-feccionándolas. La pseudociencia suele contradecir la base de teorías bien fundadas que logran explicar muchos más fenómenos.

04

Pseudociencia

Ciencia

La astrología presenta ideas que no se han modificado en tres mil años de progreso en nuestro conocimiento del universo.

Los monopolos son partículas hipotéticas que poseen un solo polo magnético, en lugar de dos. En 1982, el científico de origen español Blas Cabrera obtuvo el registro de una partícula que se comportaba exactamente como un monopolo magnético. Sin embargo, no consiguió detectar más. Hizo su descubrimiento siguiendo las normas de la ciencia, pero, como nadie logró reproducirlo, la comunidad científica no pudo aceptarlo.

Las personas que afirman levitar, leer la mente o comunicarse con el más allá jamás han logrado demostrarlo en un entorno controlado bajo la supervisión de especialistas.

La homeopatía defiende que el agua «memoriza» propiedades curativas de sustancias que ya no están presentes en ella, pero no es capaz de ofrecer ningún mecanismo molecular que justifique esa capacidad.

La teoría de la relatividad no desmiente la física de Newton en los fenómenos de nuestro entorno cotidiano, donde lleva trescientos años funcionando perfectamente. Solo la corrige cuando intervienen velocidades y densidades muy elevadas.

Los embaucadores pueden engañar a los científicos, que a veces pecan de ingenuos, porque están acostumbrados a tratar con la naturaleza, que no hace trampas. Los mejo-res jueces en el estudio de fenómenos para-normales son los ilusionistas. El célebre Harry Houdini (en la imagen) utilizó su amplia expe-riencia profesional para poner en evidencia a muchos espiritistas.

Ciencia y magia

Que una teoría suene inverosímil no basta para descartarla. En su momento, la comunidad científica consideró ridículas hipótesis como la deriva de los continentes o la posibilidad de que determinadas úlceras fueran provocadas por una bacteria. Ambas se aceptaron después de que se presentaran las pruebas experimentales oportunas.

En guardia contra los prejuicios

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 18 17/3/16 9:14

19

La diferencia entre la ciencia y los científicos La revolución científica se apoyó en el cuestionamiento del principio de auto-ridad, que consiste en creer en los argumentos de una persona sobre la única base de su prestigio. Galileo y otros científicos superaron muchos prejuicios al sustituir la autoridad por la experimentación a la hora de juzgar teorías. Aun hoy en día se busca el respaldo de científicos reconocidos para dar peso a toda clase de opiniones.

La ciencia es el resultado de la actividad de miles de investigadores, que han defendido hipótesis equivocadas y cometido errores individuales, como cual-quier persona. La ciencia se construye a partir de sus mejores aportaciones, aquellas que han resistido la revisión crítica constante. Se trata de un proceso de duda y mejora continuo.

La expresión «enfermedad del Nobel» se aplica a aquellos ganadores del premio que acaban sosteniendo ideas absurdas o pseudocientíficas. Se trata de casos excepcionales, como el de Kary Mullis, Nobel de Química de 1983. Mullis inventó una técnica fundamental para el análisis y manipulación del ADN. Eso no le impide creer en la astrología y negar el cambio climático o que el VIH cause el sida.

La enfermedad del Nobel

4 Señala tres beneficios que hayan aportado a la so-ciedad los avances de la química.

5 ¿A qué crees que se debe que en el pasado la in-fluencia de las mujeres en la ciencia fuese menor que la de los hombres?

6 Cuando una teoría científica sustituye a otra, ¿la más antigua estaba equivocada y, por tanto, era una teoría pseudocientífica?

7 Establece una relación entre el descubrimiento de las ecuaciones de Maxwell y una difusión más rápida y efi-caz del conocimiento científico.

8 ¿Por qué motivo a veces, en la revisión por pares, el editor decide mantener en el anonimato a los árbitros de un artículo?

9 ¿Las pruebas experimentales son las que deciden si una hipótesis es científica o pseudocientífica?

ACTIVIDADES

Investiga una pseudocienciaPara evaluar si una teoría es científica o pseudocientífica te puedes plantear preguntas como las siguientes e investigar para responderlas:

1. Las pruebas experimentales que avalan sus tesis, ¿han sido contrastadas por me-dios independientes?

2. En las mismas publicaciones donde se presentan sus investigaciones, ¿se recogen artículos que critiquen sus resultados?

3. Los artículos, ¿siguen el procedimiento de la revisión por pares?

4. ¿Sus premisas iniciales han evolucionado con el paso del tiempo? ¿Se han ido am-pliando y corrigiendo a medida que aumentaba el conocimiento sobre los fenó-menos que considera?

5. ¿Contradice principios científicos bien establecidos experimentalmente?

6. ¿Da por sentado que se producen determinados fenómenos sin aportar un meca-nismo riguroso que los explique?

7. El conocimiento de argumentos razonables que contradicen sus premisas, ¿les im-pulsa a explorar hipótesis alternativas?

PRACTICA LA CIENCIA

Los zahoríes afirman detectar, con herramientas rudimentarias, perturbaciones magnéticas que delatan la presencia de agua.

Escoge una pseudociencia y evalúala siguiendo estos pasos.

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 19 17/3/16 9:14

20

APLICA LA CIENCIA

01 La ciencia y el trabajo científico

¿Cómo se descifra el código genético?

IngredientesEn primer lugar, se obtienen muchas copias del fragmento de ADN que se pretende leer. Todas ellas se sumergen en un baño que contiene tres ingredientes:

1. Multitud de nucleótidos de los cuatro tipos A, T, C y G.

2. Enzimas, que van leyendo en orden las letras de cada copia y armando su negativo con los nucleótidos presentes en el baño.

3. Nucleótidos «trucados», que la enzima confunde con los ver-daderos. Cuando cualquiera de ellos se cuela en el proceso de montaje del negativo, lo interrumpe. Hay un nucleótido truca-do para cada letra, e incorporan un marcador fluorescente, distinto para cada uno, que los identifica.

El proceso de decodificaciónLas enzimas arman muchos negativos incompletos a partir de las copias del fragmento de ADN que se quiere leer. Crean hebras de todas las longitudes posibles: con un nu-cleótido, con dos, con tres, con cien… Sus longitudes vienen determinadas por el mo-mento en el que la enzima, en lugar de seleccionar un nucleótido, escogió uno trucado. Este siempre cierra la secuencia.

Un segundo proceso ordena todos los negativos según su tamaño, de menor a mayor, y los hace pasar frente a un láser, que hace brillar el marcador fluorescente y revela su color. La lista ordenada de colores proporciona la secuencia del ADN.

G C CT G GTA A A

GCT TA

G C CT G GTA A A

CT A

Copia 1

Copia 3

Nucleótidos trucados

Nucleótidos trucados

G C CT G GTA A A

T

G C CT G GTA A A

GCT TA A

Copia 2

Copia 4

Negativos que crean las enzimas a partir de las copias

Láser

GCT TA A C

GCT TA A

GCT TA

TCT A

T A C

T A

T

C

A

G

T

C

A

T

1 La lista de colores que registra el láser, ¿proporciona la secuencia del fragmento de ADN o la de su negativo?

2 Busca información complementaria sobre el proceso de secuenciación y prepara con ella una presentación oral.

ACTIVIDADES

Las dos hebras que se entrelazan en una molécula de ADN se componen de cuatro piezas químicas, que se llaman nucleótidos. Cada una se representa mediante una letra: A, T, C y G. Extraer la información del código genético consiste en determinar en qué orden se suceden los nucleótidos a lo largo de una de las hebras. La otra sigue el mismo patrón, pero con las letras intercambiadas (A por T, T por A, C por G y C por G). En la molécula de ADN, un nucleótido de tipo A siempre se empareja con uno de tipo T, y viceversa. Lo mismo ocurre con los de tipo C y G. Se puede decir, por tanto, que cada hebra es una copia en negativo de la otra.

En 1975 el bioquímico británico Frederick Sanger desarrolló la técnica de secuenciación (o decodificación) del ADN con la que se descifró el primer genoma.

G

C

T

A

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 20 17/3/16 15:07

21

DOS PUNTOS DE VISTA

¿Dejará la física de ser una ciencia?

A favorSheldon Glashow, físico teórico. Ganó el premio Nobel por sus contribuciones al modelo estándar, una teoría que cuenta con un extraordinario respaldo experimental

En principio, una teoría de supercuerdas decreta qué partículas existen y cuáles son sus propiedades, sin usar parámetros arbitrarios o variables. La mala noticia es que años de intensos esfuerzos, realizados por docenas de los mejores y más brillantes cerebros, no han producido una sola predicción verificable, ni se espera que lo hagan en un futuro próximo. Llamada «la nueva física» por sus promotores, ni siquiera se sabe si comprende el viejo y bien establecido modelo estándar.

En lugar de la tradicional confrontación entre teoría y experimento, los teóricos de cuerdas persiguen una armonía interna cuya elegancia, unicidad y belleza defina lo que es verdadero. La existencia de la teoría depende de coincidencias mágicas, cancela-ciones milagrosas y relaciones entre campos de las matemáticas que, en apariencia, no guardan ninguna relación entre sí (y que quizá estén por descubrir). ¿Estas caracterís-ticas ofrecen razones para aceptar la realidad de las supercuerdas? ¿La estética y las matemáticas reemplazan y trascienden el mero experimento? ¿Todos los problemas fenomenológicos mundanos que integran la física que conocemos se arreglarán en un futuro lejano? ¿Los nuevos esfuerzos experimentales serán, no solo difíciles y costosos, sino también innecesarios e irrelevantes?

En contraSabine Hossenfelder, física teórica y autora del blog científico Backreaction

La razón de que muchos físicos teóricos prefieran la teoría de cuerdas a teorías anteriores no es en absoluto empírica. La consideran mejor

porque unifica todas las interacciones conocidas dentro de un marco común y porque se cree que resuelve problemas de consistencia de las teorías actuales […].

En el desarrollo de teorías, la especulación es una parte necesaria del método científico. Si una teoría no se desarrolla para explicar datos conocidos, siempre se produce un retraso entre las hipótesis y su verificación. La teoría de cuerdas no es más que otra de tales especulaciones y, por tanto, constituye un aspecto normal de la ciencia […]. El motivo de la controversia es: ¿a partir de qué momento la espera de datos que confir-men una teoría se vuelve demasiado larga? ¿Treinta años es demasiado? ¿Tiene algún sentido exigir resultados pasado un cierto tiempo?

En mi opinión, forzar a los teóricos a que abandonen un proyecto de investigación por-que las pruebas experimentales se vayan a demorar es absurdo. Parece lógico que, en el proceso de aumentar el conocimiento, resulte cada vez más difícil encontrar evidencias para las nuevas teorías. Lo que se debería hacer en un caso así no es admitir la derrota en el frente experimental para centrarse solo en la teoría, sino intensificar los esfuerzos por hallar nuevas evidencias que puedan guiar el desarrollo de la teoría.

1 Según el criterio de Glashow, ¿algunos elementos de la teo-ría de cuerdas serían pseudo-científicos? ¿Por qué?

2 ¿Por qué en el proceso de au-mentar el conocimiento puede resultar cada vez más difícil en-contrar evidencias para nuevas teorías?

ACTIVIDADES

Cuerda: 10–35 m

Protón: 10–15 m

Átomo de hidrógeno: 10–11 m

Molécula de agua: 10–10 m

Vaso de agua: 10–1 m

Las teorías de cuerdas consideran que los elementos constitutivos de la materia se despliegan en el espacio, en lugar de ser

partículas puntuales.

01 La ciencia y el trabajo científico

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 21 17/3/16 9:14

22

TEXTO CIENTÍFICO

01 La ciencia y el trabajo científico

La inteligencia de los cuervos

Formato: Artículo publicado en el n.º 7 de la revista

Nature Communications

Fecha de publicación: 2016

Autores: Thomas Bugnyar, Stephan A. Reber y Cameron Buckner

Título: Los cuervos atribuyen acceso visual a competidores a

los que no ven

Información sobre el texto

Idioma original: Inglés

Estudios recientes pretenden demostrar que los chimpancés, los monos y los córvidos* poseen una Teoría de la Mente* elemental […]. Sin embargo, suscitan dudas, porque en todos ellos una va-riable podría condicionar los resultados: la línea de la mirada del coespecífico*, que podría proporcionar una pista asociativa. Aquí, mostramos que los cuervos Corvus corax toman en consideración el campo visual de otros, incluso cuando no pueden ver a un coes-pecífico. En concreto, encontramos que los cuervos guardan sus alijos*, para evitar que los descubran, al oír sonidos de coespecífi-cos cuando una mirilla está abierta, pero no cuando está cerrada.

Nuestros resultados sugieren que los cuervos pueden generalizar a partir de su propia experiencia perceptiva e inferir la posibilidad de ser observados. Estos hallazgos confirman y se suman a traba-jos anteriores, aportando indicios sólidos de que los cuervos hacen algo más que «leer» el comportamiento ajeno.

El experimento se llevó a cabo en dos habitaciones separadas por una pared de madera. La pared tenía dos ventanas [con] una mi-rilla. [A] cada cuervo se le enseñó a usar las mirillas para observar y recuperar alijos que habían preparado personas en la habitación de al lado.

córvidos: familia de aves que incluye, entre otras, los cuervos y las urracas.

teoría de la mente: capacidad de atribuir a otros intenciones o pensamientos.

coespecífico: miembro de la misma espe-cie.

alijo: comida que un animal esconde para que otros no la descubran.

La imagen representa tres situaciones que se plantean en los experimentos. El cuervo de la derecha es el animal cuyas reacciones se estudian. Bajo su pico hay un alijo de comida. En a, una ventana abierta permite al cuervo ver a un competidor. En b, la ventana cerrada le bloquea la vista, pero todavía puede escuchar al otro pájaro. En c, se abre una mirilla en la ventana y no hay competidor. Se ha sustituido por un altavoz que reproduce sonidos emitidos por cuervos.

Se comprueba que el cuervo esconde la comida en a y en c, pero no en b. En a puede estudiar el comportamiento de su competidor. En b se sabe seguro. En c no puede ver a su competidor, pero como ha sido entrenado para mirar por la mirilla deduce que otros cuervos podrían estar haciendo lo mismo en la otra habitación y oculta el alijo. Al menos, eso es lo que infieren los investigadores de su comportamiento.

El juego de mirar y esconder

1 ¿Qué acciones de los cuervos hacen sospechar a los investigadores que atribuyen intenciones a otros ani-males?

2 ¿Por qué este diseño experimental podría resolver las dudas suscitadas por investigaciones anteriores?

3 ¿En qué punto del texto se dice que un animal, cuando capta la mirada de un competidor, podría reaccionar sin necesidad de haber «leído los pensamientos» del otro?

4 Los experimentos se hicieron con cuervos criados en cauti-vidad. ¿Crees que eso afecta a los experimentos? ¿Por qué?

ACTIVIDADES

: Artículo publicado en el n.º 7 de la revista: Artículo publicado en el n.º 7 de la revista

: Thomas Bugnyar, Stephan A. Reber y Cameron Buckner coespecífico: cie.

alijo:que otros no la descubran.

a

b

c

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 22 17/3/16 10:32

23

INVESTIGA LA CIENCIA

01 La ciencia y el trabajo científico 23

¿El efecto placebo explica la homeopatía? Las expectativas y creencias de un paciente pueden afectar en gran medida el curso de una enfermedad. Cuando los factores psicológicos vinculados a una sustancia inactiva [...] llevan a la recuperación, los médicos llaman a la mejora efecto placebo. In-formes de las últimas décadas han confirmado la eficacia de tales simulacros de tratamiento en prácticamente todas las áreas de la medicina. Los placebos pueden ayudar a aliviar no solo males con un componente psicológico evidente, como el dolor, la depresión y la ansiedad, sino también a atenuar los síntomas de la enferme-dad de Parkinson y los trastornos inflamatorios. Alguna que otra vez [...], los placebos han causado la reducción de tumores. Las últimas investigaciones muestran que el efecto placebo no siem-pre se produce como consecuencia de la confianza consciente en un medicamento. También lo pueden provocar asociaciones in-conscientes entre la mejoría y la experiencia de recibir un trata-miento, como sentir el pinchazo de una inyección o ver la bata blanca de un médico. Esta clase de condicionamiento subliminal puede controlar procesos corporales, incluso reacciones inmuni-tarias y la secreción de hormonas.

Maj-Britt NIEMI Mente y cerebro, 2009

Quizá recuerde cuando los científicos desacreditaron la ho-meopatía en 2002. O en 2010. O en 2014. Ahora, una investi-gación australiana a gran escala ha mostrado, después de analizar más de 1 800 artículos, que la homeopatía, el trata-miento alternativo basado en sustancias superdiluidas y en el principio de que «lo igual cura a lo igual», resulta completa-mente ineficaz.

Tras evaluar más de 1 800 estudios sobre homeopatía, el Con-sejo Nacional de Salud y de Investigación Médica de Australia solo fue capaz de encontrar 225 que se hubieran elaborado con rigor suficiente para merecer un análisis. Un examen sistemático de estos estudios reveló que «ninguna evidencia sólida respalda la pretensión de que la homeopatía sea eficaz para tratar tras-tornos de la salud».

Erin BLAKEMORE Smithsonian, 2015

InvestigaA la hora de considerar la homeopatía, merece la pena detenerse en tres aspectos. Primero, ¿se puede demostrar que produce algún efecto terapéutico? Segundo, en caso de hacerlo, ¿se redu-ce al efecto placebo? Tercero, los mecanismos que se proponen para explicar su pretendido funcionamiento, ¿tienen algún sen-tido científico?

Investiga sobre estas cuestiones y elabora un informe que recoja tu opinión. Para que valores todos los puntos de vista, entre las fuentes que te proponemos a conti-nuación figura un documento de una empresa que elabo-ra productos homeopáticos.

•http://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/57/posts/homeopata-y-homo-empata-cuando-la-razn-no-es-sufi-ciente-para-comunicar-ciencia-13784

•http://queeslahomeopatia.com/

•http://www.boiron.es/siteresources/files/5/94.pdf

•http://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/24/posts/homeopata-revisitada-11603

•https://malaciencia.wordpress.com/2011/03/15/algunas-cosas-que-no-sabias-sobre-el-placebo-x-el-placebo-tambien-funcio-na-en-animales/

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 23 17/3/16 9:14

24

REPASO FINAL

01 La ciencia y el trabajo científico

1 Comenta la siguiente frase de René Descartes, uno de los padres de la revolución científica.

Para investigar la verdad es preciso dudar, en cuanto sea posible, de todas las cosas.

2 Explica con un ejemplo por qué puede ser necesario o conveniente alterar el orden de los pasos del método científico.

3 La mayoría de las personas aplican el método científico solo hasta el tercer paso. ¿Qué consecuencias puede te-ner sobre los resultados?

4 ¿Por qué observar un acontecimiento una sola vez no permite verificar una hipótesis?

5 Relaciona la importancia de la invención de la imprenta con la última etapa del método científico.

6 Busca información y explica por qué la teoría del big bang o la de la evolución se llaman «teorías» y la ley de gravi-tación universal o las leyes de la herencia se denominan «leyes».

7 ¿Crees que si Anton van Leeuwenhoek hubiera trabajado en una mina habría descubierto las células? Razona tu respuesta.

8 Busca información sobre la National Geographic Society: cuándo y dónde fue fundada, por quién, cuáles eran sus objetivos iniciales y a qué se dedica fundamentalmente en la actualidad.

9 La malaria afecta sobre todo a países pobres pero, con el cambio climático, se está expandiendo hacia el norte, perjudicando a países más ricos.

a. ¿Cómo puede influir este hecho en la financiación de la investigación sobre esta enfermedad?

b. Observa el mapa y nombra los países con mayor riesgo de transmisión de la malaria.

10 Realiza un esquema sobre la estructura de los artículos científicos y, a continuación, responde a las siguientes preguntas:

a. ¿Utilizas este formato en tus trabajos de clase?

b. ¿Qué ventajas tiene?

c. ¿Para qué sirve empezar el artículo con un resumen?

d. ¿Qué utilidad tienen los gráficos y los esquemas?

11 La siguiente gráfica relaciona el riesgo de muerte con el índice de masa corporal en mujeres y hombres no fuma-dores. Obsérvala y responde a las preguntas planteadas debajo.

a. ¿Cuál es el IMC con menor riesgo de muerte en hom-

bres y mujeres?

b. ¿Por qué crees que se especifica que las mujeres y los hombres de la muestra no son fumadores?

c. ¿Por qué son tan importantes las gráficas en los traba-jos científicos?

12 En relación con las ciencias, ¿por qué crees que resulta fundamental dominar la lengua inglesa?

13 ¿Qué utilidad tiene la divulgación científica para la socie-dad? Razona tu respuesta.

14 Elabora una tabla que recoja los principales descubri-mientos que hayan influido beneficiosamente en la salud, el transporte, la industria, la agricultura, la ganadería, la comunicación y las fuentes de energía.

15 A pesar de la evolución de los medios de transporte, la potencia de un motor se sigue midiendo en caballos. Ex-plica qué significa que un coche tiene una potencia de 125 caballos.

Transmisión de malaria

Riesgo de transmisión de malaria

504540353020 250 10 15

Ries

go d

e m

uert

e

Riesgo de muerte según el valordel índice de masa corporal (IMC)

0

0,5

2,5

2

1,5

1

3

IMC (kg/m2)

Hombres

Mujeres

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 24 17/3/16 9:14

2525

EVALUACIÓN

16 Muchos científicos sufrieron por ser demasiado avanzados para su época, como Galileo Galilei y Alfred Wegener. Busca información sobre las teorías que postularon y so-bre las críticas que recibieron.

17 ¿Cuál es la diferencia entre astronomía y astrología? ¿Con qué imagen relacionas cada una? Explica tu respuesta.

18 ¿Qué validez consideras que tiene internet como fuente de información a la hora de elaborar un estudio científico?

19 Antiguamente se creía que las nueces, por su forma, eran buenas para la memoria. Esta afirmación, ¿es científica o pseudocientífica? Explica tu respuesta.

20 ¿Por qué crees que algunas pseudociencias cuentan con un gran número de seguidores, incluso en países con ele-vados índices de educación y cultura?

21 Utilizando el método científico, plantea un experimento que intente demostrar si el color amarillo trae mala suerte.

El primer paso del método científico es la:

a. Observación.

b. Interrogación.

c. Hipótesis.

d. Experimentación.

Extraer una conclusión de carácter general a partir de ob-servaciones particulares es un razonamiento:

a. Subjetivo.

b. Inductivo.

c. Deductivo.

d. Científico.

Uno de los requisitos que con frecuencia se exige a una hipótesis científica es que sea:

a. Falsa.

b. Falsificable.

c. Falsable.

d. Ninguna es correcta.

Elige la afirmación incorrecta.

a. La ciencia suele ser una labor colectiva.

b. El objeto de las investigaciones no lo determina siempre la curiosidad.

c. Las instituciones científicas pagan las investigaciones.

d. La actividad científica no exige una gran dedicación.

El resumen de un artículo científico:

a. Plantea el estado de la materia previo a la publicación.

b. Adelanta el contenido.

c. Menciona los resultados de otros investigadores.

d. Expone los datos por medio de gráficas.

La ciencia ha beneficiado a:

a. La salud.

b. El transporte.

c. La agricultura.

d. Todas son correctas.

La pseudociencia:

a. Plantea hipótesis que no se pueden someter a pruebas experimentales.

b. Presenta a su favor evidencias contrastables.

c. Evoluciona.

d. Menciona investigaciones que cuestionan sus argumentos.

¿Para qué me puede servir lo que he estudiado en esta unidad?

1

2

3

4

5

6

7

DIARIO DE APRENDIZAJE

A B

MI BLOG DE CIENCIA

Investiga sobre el DDT (dicloro difenil tricloroetano ) y escribe una entrada que aborde los siguientes aspectos:

•Qué es.

•Cuándo se descubrió y dónde.

•Para qué se ha utilizado.

•Cuáles fueron sus efectos con el paso de los años.

•Qué relación tiene con el libro de Primavera silenciosa.

•Cómo crees que habría cambiado la situación si se hubieran realizado estudios a largo plazo.

Puedes consultar este enlace:

http://www.atsdr.cdc.gov/es/toxfaqs/es_ tfacts35.html

111046_CC_4ESO_LA_006_025_U1_Ev.indd 25 17/3/16 9:14