Taller de Ciencia para Jóvenes, 21-26 julio, 2014
Centro de Investigación en Matemáticas, Guanajuato, México
Descripción de los cursos de la mañana
Contenido:
Astronomía: "¿En qué universo vivimos?"
Luis A. Aguilar, Inst. de Astronomía de la UNAM, Unidad Ensenada, BC.
aguilar@astrosen.unam.mx
En este curso daremos una perspectiva global de
lo que sabemos sobre cómo esta conformado nuestro
universo, cómo ha sido su evolución y cómo creemos
que se originó. El curso es autocontenido y solo se
requiere de un conocimiento de matemáticas y de física
a nivel de preparatoria.
El curso esta dividido en:
- La Cosmología en el pasado: Mitología y leyendas.
- Newton y el nacimiento de la Cosmología científica.
- Einstein: Relatividad Especial
- Einstein: Relatividad General.
- El mal llamado Modelo de la Gran Explosión
- Problemas del Modelo de la Gran Explosión
- Un encuentro insospechado: el Universo inflacionario.
- Inflación sin límites y el concepto del "Multiverso".
- ¿y ahora qué?
Bioinformática: "Explorando la materia oscura de los genomas"
Cei Abreu-Goodger, LANGEBIO
cei@langebio.cinvestav.mx
La secuenciación del genoma humano ha sido uno de los más grandes logros científicos de los últimos tiempos. Además del genoma de nuestra especie, la tecnología actual nos ha permitido secuenciar un número enorme de genomas, incluyendo miles de bacterias de interés médico, industrial o ecológico, así como cientos de plantas y animales relevantes para nuestra sociedad.
Una de las grandes sorpresas que nos han dado las secuencias de los genomas es la aparente escasez de información en muchos de ellos. Por ejemplo, aunque en algún momento se estimó que nuestro genoma podría contener más de 100,000 genes, el proyecto del genoma concluyó que tiene tan solo unos 20,000. Esto puede sonar extraño si consideramos que es el mismo número que tiene un humilde gusano. ¿Cómo es que el mismo número de genes pueden construir organismos de tan diversa complejidad? Además, estos genes codificantes solamente ocupan el 3% de nuestro genoma. ¿Qué hace entonces el 97% restante? Algunos científicos han aseverado que la mayoría del genoma es inútil, acuñando el término de "DNA basura". Otros han buscado ser pioneros explorando esta parte oscura de nuestro material genético.
En este taller explicaremos cómo funcionan algunas de las tecnologías más recientes para estudiar a los genomas. Es tal la cantidad de información que generan, que están revolucionando a la biología, convirtiéndola en una ciencia que demanda cada vez más el uso de computadoras. Durante el curso aprenderemos a usar programas bioinformáticos analizando datos genómicos reales, para explorar los mecanismos que regulan la función de los genes.
Ecología: "La polinización: patas y polen, arquitectos del destino"
Anne Damon, El Colegio de la Frontera Sur (ECOSUR), Tapachula, Chiapas adamon@ecosur.mx
Las plantas no se pueden mover, no pueden elegir su pareja, pero como todos los seres vivos su meta es reproducirse y mantener la diversidad genética de sus poblaciones, ¿cómo lo hacen? Vamos a adentrarnos en uno de los grandes escenarios de la vida, la polinización, una red en la cual la enorme diversidad de flores compite por la atención de moscas, palomillas, abejas, avispas, pájaros, murciélagos y hasta ratones, mediante estrategias de atracción y engaño. Estos animales llevan el destino de cada especie de planta en sus patas, alas, lenguas o cuerpos en la forma de granos de polen. Hay guerras y derrotas, extinciones y proliferaciones, y la historia de las asociaciones con diferentes polinizadores tras la evolución se traza en las formas, colores y aromas de cada flor que apreciamos en la actualidad. Cada ecosistema con sus animales, plantas, condiciones ambientales y ubicación geográfica es un mundo con ventajas y desventajas y los agroecosistemas desarrolladas por el ser humano presentan retos muy particulares para la producción de los alimentos que depende del proceso de polinización. Se estima que aproximadamente un 30% de los 1,500 especies de plantas cultivadas en el mundo dependen de la polinización por abejas y otros insectos. Como producto de la polinización se producen semillas, frutas y nuevas generaciones de plantas que forman la base de las cadenas alimenticias que sustentan la vida en el planeta.
El curso contempla una salida al campo para evaluar la hipótesis de los síndromes de polinización que propone que cada insecto tiene preferencias por ciertas formas y colores de flores y que cada especie de planta aprovecha estas preferencias y produce flores con las formas y colores necesarias para atraer su polinizador preferido.
Matemáticas: "Modelos estadísticos y computación usando el pograma R"
Martin Jones, Depto. de Matemáticas, College of Charleston, SC, EU
jonesm@cofc.edu
¿Podemos predecir el peso de un oso usando la circunferencia de su
pecho?
Hoy en día no hay una falta de datos. Compañías, gobiernos,
hospitales, biólogos, y universidades coleccionan datos para entender su
significado. En este curso vamos a estudiar una colección variada de
modelos estadísticos como ANOVA, regresión multiple, regresión logística
y otros. Gracias a avances en el poder de computación y el diseño de
programas estadísticos como R, hay maneras de abordar la investigación,
analisis y el desarollo de modelos para entender el significado de los
datos. Las cuestiones que vamos a investigar incluyen un estudio para
predecir el tamaño del cerebro de un mamífero, el efecto de la
restricción de calorías en la longitud de vida de ratones, cómo predecir
los resultados de partidos de futbol y averiguar si la vitamina C puede
prevenir catarros. Al final del curso los estudiantes van a tener una
introducción al programa R y una colección de herramientas para analizar
datos usando este poderoso programa.
Química: "Una ventanilla a la química contemporánea"
Mariano Sánchez Castellanos, Inst. de Química de la UNAM, DF. msanchezcastellanos@gmail.com
¿Cuántas veces hemos escuchado que un químico debe aprender de memoria la tabla periódica de los elementos? La enseñanza de la química a nivel bachillerato pocas veces nos muestra el lado más interesante de la química: el intuir, razonar y comprender los procesos químicos que están presentes en nuestra vida cotidiana y que son fundamentales en el desarrollo tecnológico que estamos viviendo.
En este curso exploraremos dos aspectos fundamentales de la química moderna. El primero es el análisis cuantitativo de los procesos químicos; esto es, no nos conformaremos con la observación cualitativa de cambios de color, estado o temperatura, sino que estaremos calculando y midiendo cantidades de las sustancias involucradas en nuestros experimentos. Algunos experimentos que realizaremos son:
- Construcción de celdas electroquímicas para comprobar el caracter óxido-reductor de distintos compuestos químicos.
- El análisis de muestras comerciales utilizando reacciones ácido-base.
- Cuantificación de la concentración de ácido ascórbico en pastillas de vitamina C.
La segunda área de la química que exploraremos es la química cuántica, que consiste en la aplicación de la mecánica cuántica en sistemas de interés químico. Algunos conceptos que exploraremos son:
- ¿Cómo se mueve una molécula? ¿Siguen valiendo las leyes macroscópicas (o "clásicas") para predecir el movimiento de los núcleos y electrones en ella?
- ¿Qué tan diferentes son los modelos cuánticos de las moléculas de los modelos clásicos (ligas y resortes)?
- ¿Qué sistemas químicos podemos modelar in silico ?
En esta segunda parte del curso haremos química molecular empleando una computadora personal. Y si necesitamos la tabla periódica la tendremos a la mano...
Organizadoción: Gil Bor (gil@cimat.mx).
