Bitácora de Física y Química

Las ondas de choque surgen cuando la fuente emisora (un altavoz en la animación que se muestra más abajo) se mueve a una velocidad mayor que la de propagación de las ondas en el medio. Entonces se forma (clic en el botón play para ver la animación) la “cuña” que se puede ver en la imagen.

Esta es la forma típica de la estela de un barco que se desplaza en el agua. Las crestas de las diversas ondas se acumulan en una zona delimitada por las rectas de color rojo que forman entre sí un ángulo α. Existe una relación entre este ángulo, la velocidad de propagación de las ondas (v₀) y la de la fuente (v), que se recoge en la figura de más abajo. En ella OA es la distancia recorrida por la onda en un tiempo t. En ese tiempo la fuente emisora se ha desplazado una distancia OB, por tanto el ángulo será tanto menor cuanto más rápido se desplace la fuente emisora.

 Como es bien conocido el sonido es una onda consistente en compresiones (crestas) y enrarecimientos (valles) del aire que se desplaza a una velocidad aproximada  de 340 m/s (1224 km/h). Si la fuente que emite las ondas sonoras viaja a velocidades superiores a la del sonido, un avión por ejemplo, se produce un cono (la figura en tres dimensiones correspondiente al ángulo dibujado en el ilustración) en cuyas generatrices se acumulan las crestas de onda. En consecuencia, cuando esta acumulación de aire comprimido alcanza a un observador (hombre con sueter verde en la figura), éste percibirá un sonido muy intenso (estampido sónico). Una vez que la onda de choque pasa (mujer con vestido rojo) el sonido del avión se percibe con normalidad. Curiosamente la pareja que tiene el avión encima de sus cabezas no percibe sonido alguno.

La intensidad del estampido varía con la altura a la que el avión pasa. Así si el avión vuela a baja altura la onda de choque puede provocar grandes destrozos, mientras que si vuela a 10.000 m de altura es poco perceptible.

Realmente se produce un doble estampido ya que se forman dos ondas de choque, una en la proa del avión y otra en su cola.

Cuando en 1955 el profesor Hirata, de la universidad de Nagoya, encomendó a uno de sus profesores asistentes,  Osamu Shimomura,  el difícil reto de descubrir por qué los restos del molusco Cypridina brillaban cuando se humedecían, no se podía imaginar que no solamente estaba poniendo a Shimomura en el camino del Nobel de Química, sino que, además, éste abriría una nueva puerta a los investigadores de todo el mundo para poder visualizar procesos a nivel celular invisibles hasta la fecha.

La GFP (green fluorescent protein), una proteína aislada por Shimomura,  tiene la propiedad de mostrar una fuerte fluorescencia cuando es iluminada con luz azul y ultravioleta. Ello permite introducir la proteína en la células y, guiados por su resplandor, investigar el crecimiento de tumores, el desarrollo de enfermedades cerebrales o multitud de procesos que se desarrollan en el interior de las células y que hasta hace poco permanecían inaccesibles para los científicos.

Martin Chalfie fue quien realmente tuvo la idea de introducir la proteína en los genes del C. elegans, un gusano transparente, para obtener individuos cuyos receptores neuronales del tacto brillaban intensamente al ser iluminados con luz UV. Se abría la posibilidad de “marcar” genes para su investigación.

Roger Tsien contribuyó a esta revolución manipulando la cadena de aminoácidos de la GFP hasta conseguir nuevas variantes de la proteína que brillaban con colores cían, azul o amarillo, ampliando la posibilidad de colorear distintos genes.

Actualmente se han logrado bacterias modificadas genéticamente que se vuelven fluorescentes en presencia de arsénico o metales pesados como el cadmio o zinc y que sirven para detectar la presencia de estos elementos contaminantes.

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