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M. Gonzalo Claros
M. Gonzalo Claros

De cómo hemos pasado los científicos de escribir con buena letra y dibujar como un artista, a servirnos de la fotografía y los ordenadores para suplir nuestras deficiencias. Breve introducción de cómo hemos llegado a los superordenadores y los ordenadores personales, así como lo que hemos descubierto gracias a ellos.

Ciencias
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De los libros manuscritos a la bioinformática en el arte de la ciencia M. Gonzalo Claros Catedrático del Departamento de Biología Molecular y Bioquímica Insituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea (IHSM) CIBER-ER, IBIMA iBIPIntegrative BioInformatics for Plants
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Todos los investigadores tomamos apuntes 2 Manuscrito de Newton donde fecha el fi n del mundo (S. XVII) Cuaderno de notas de Albert Einstein (s. XX) Cuadernos de Marie Curie radiactivo (226Ra), guardados en cajas de plomo (s. XX) Pero esto no es lo que se publica No siempre se escriben cosas sensatas
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Primera revista cientí fi ca... manuscrita • 1665: actas de la Royal Society • Se registraban las discusiones para evitar las disputas por la prioridad de los descubrimientos cientí fi cos • Luego decidieron publicarlos como revista • Philosophical Transactions of the Royal Society 3 https://royalsocietypublishing.org/rstl/about https://hmong.es/wiki/Philosophical_Transactions_of_the_Royal_Society
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Antiguamente, el cientí fi co también era artista • Guardaban apuntes de lo que hacían • Dibujaban lo que veían • A veces hasta lo encriptaban 4 Hombre de Vitrubio
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO La ciencia se ilustraba a mano 5 Disección del cuerpo humano (s. XIV) Botánica Zoología Teorema de Pitágoras
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Con la imprenta solo hacía falta dibujar 6 Tratado de anatomía con partes móviles en el dibujo (s. XVI) Celestino Mutis (s. XVIII) Sacerdote, botánico, geógrafo, matemático, médico y docente
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Algunos incluso contrataban pintores 7 Imágenes de Lam Qua para el médico Peter Parker (s. XIX) https://archives.yale.edu/repositories/10/resources/504 Engrosamientos tumorales Quiste facial http://www.historicalvoices.org/lamqua/view_gallery.php
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO La fotografía lo revolucionará todo 8 Desde 1521 ya existían protofotografías y cámaras oscuras 1826: primera foto de Niépce desde su casa 1765-1833 Físico, litógrafo, inventor y cientí fi co a fi cionado francés Imagen especular 1839: primera foto con un ser humano (boulevard du Temple, París)
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Se seguía ilustrando a mano, pero... 9 Anatomía Imágenes al microscopio saban y formaban una red muy extendida (Golgi, 1873). Por tanto, sugirió que el sistema nervioso consistía en una rete nervosa diffusa (red nerviosa di- fusa), confirmando en parte la teoría reticular de Gerlach, una idea que siem- pre mantuvo y que defendió incluso en la conferencia que pronunció cuando recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina, que compartió con Cajal en 1906. En esta conferencia, Golgi comenzó diciendo (Golgi, 1929): "Parece un hecho extraño que yo que siempre he sido contrario a la doctrina neuronal -aunque reconozca que el punto de partida hay que buscarlo en mis propios estudios-, haya elegido como tema de esta confe- rencia justamente la cuestión de la neurona, más aún cuando en estos mo- mentos se afirma por varias fuentes que esta teoría está en su atardecer." CAJAL Y LA TEORÍA NEURONAL La teoría neuronal representa los principios fundamentales de la organiza- ción y función del sistema nervioso, estableciendo que las neuronas son las unidades anatómicas, fisiológicas, genéticas y metabólicas del sistema ner- vioso (Shepherd, 1991; Jones, 1994). Como veremos a continuación, Cajal no sólo apoyó vivamente la teoría neuronal, sino que fue el científico que más datos aportó para su demostración y aceptación por la mayoría de la co- munidad científica. Cuando Cajal estaba reali- zando sus estudios de doctorado en 1877, uno de los cursos del programa era Histología Normal y Patológica, y el principal texto utilizado era el libro Tratado de histología normal y patológica, CAJAL Y SUS DIBUJOS: CIENCIA Y ARTE Figura 5. Primera ilustración realizada por Golgi de una preparación histológica teñida con el método de Golgi. "Dibujo semiesquemático de una porción de una sección vertical del bulbo olfatorio de un perro". Tomada de Golgi (1875). Camilo Golgi Ramón y Cajal
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Ramón y Cajal intuyó el potencial de la fotografía • Lo tenía claro en 1897 • ¿Re fl ejaban sus dibujos la realidad o solo era arte? 10 jal a la teoría neuronal fueron resumidas en varios artículos y libros por él mismo y, especialmente, en su artículo ¿Neuronismo o reticularismo? Las pruebas objetivas de la unidad anatómica de las células nervio- sas (Cajal, 1933). EL DIBUJO COMO HERRAMIENTA PARA ILUSTRAR LAS IMÁGENES MICROSCÓPICAS No cabe duda de que Cajal fue el científico que más contribuyó a la victoria de la teoría neuronal frente a la teoría reticular. Pero es- ta victoria no fue fácil, ya que para superar la idea establecida desde hacía años de que los elementos del sistema nervioso formaban un continuo, a modo de red, era necesario realizar una demostración contundente, comprobada por otros científicos, de que esta hipóte- sis era errónea. En los tiempos de Cajal existían varios tipos de aparatos de microfotografía como accesorios del microscopio, siendo algu- nos de estos aparatos muy sofisticados (Figura 8), si bien la téc- nica microfotográfica no se había desarrollado todavía. De este modo, la obtención de una buena imagen microscópica, espe- cialmente a gran aumento, era una tarea difícil. Por otra parte, como la estructura del sistema nervioso es muy compleja y los métodos de tinción selectivos utilizados por Cajal -como el mé- todo de Golgi- no permiten visualizar en una misma prepara- ción y en un mismo plano focal todos los elementos que consti- tuyen una región dada, la ilustración de dicha estructura -así como sus posibles conexiones- a través de la microfotografía era una labor realmente dificultosa y poco eficaz. Cajal, en su dis- curso de ingreso en la Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales leído el 5 de diciembre de 1897 y titulado Fundamen- tos racionales y condiciones técnicas de la investigación bioló- gica (Imprenta de L. Aguado, Madrid) -fue publicado posterior- mente en sucesivas ediciones aumentadas y corregidas con el título Reglas y consejos sobre investigación científica-, comenta lo siguiente: "Si nuestros estudios atañen á la morfología, ora macro, ora microscópica, será de rigor ilustrar las descripciones con figuras copiadas todo lo más exactamente posible del natural. Por preci- sa y minuciosa que sea la descripción de los objetos observados, Figura 8. Ilustraciones de aparatos de microfotografía publicados por Cajal en diversas ediciones del Manual de histología normal y Foto Dibujo La microfotografía no llegó hasta después de la 2.ª Guerra Mundial
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO En 1895 se hace la primera radiografía 11 Primera radiografía tomada por Wilhelm Röntgen en diciembre de 1895. Es la mano de su mujer, Bertha, en la que destaca la alianza en el dedo anular. Llamó X a la radiación debido a que se desconocía su naturaleza. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/ 1901/perspectives/ En 1901, Röntgen recibió el Premio Nobel por ello Podemos ilustrar lo que no vemos
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Las calculadoras precedieron a los ordenadores • El ábaco, la primera calculadora • 5000 a.C. • Máquina sumadora de Leonardo da Vinci • ~1500 (s. XVI) • Blaise Pascal (a los 19 años) montó la primera calculadora: la pascalina • Corría el año 1642 (s. XVII) • para ayudar a la contabilidad del padre • entre 0,01 y 999 999,99 • construyó 50 ejemplares 12 https://www.timetoast.com/timelines/historia-de-la-computacion-98dd40bc-6695-44e6-b739-3248adffec43
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO ¿La pascalina parece una calculadora? 13 El 1960 la incorporó IBM en los cerebros arti fi ciales por su rapidez
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO El primer ordenador moderno (1850) • La máquina analítica de Babbage • Almacén (memoria) • Guardaba hasta 1000 números de 50 cifras • Molino • Procesador de tarjetas perforadas 14 Babbage • Basado en las tarjetas de los telares Augusta Ada Byron, condesa de Lovelace, fue la primera programadora en 1843
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Homenajes a Ada Byron 15 Universidad de Zaragoza Escuela de Ingeniería y Arquitectura Universidad de Málaga https://en.wikipedia.org/wiki/ Ada_(programming_language) Lenguaje de programación https://www.eldiario.es/andalucia/la-cuadratura-del-circulo/ bioinformatica-balbuceos-ada-margarita_132_8581245.html
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Primeros cerebros electrónicos • 1936: Alan Turing dice que, con las instrucciones adecuadas, una máquina puede calcular cualquier cosa • 1937-44: Howard Aiken desarrolla Mark I, el gigantesco primer ordenador • 1942: John Atanasoff • Prototipo ABC • Mejorado para la II GM 16 ABC: Atanasoff-Berry Computer
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Primeros cerebros electrónicos 17 ENIAC (1947) electronic numeric integrator and calculator • Universidad de Pennsylvania • Todo el sótano de la UP • 30.000 kg • Gasto: 15.000 bombillas • No era programable: lo leía en tarjetas • Mucha conexión manual (1949) • Programable • Precursor de Univac John von Neumann simpli fi có las costosísimas operaciones manuales al almacenar las instrucciones en una memoria Polilla (bug) atrapada en 1947 en los relés que produjo el primer error de funcionamiento
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Siempre empezamos por la dediación exclusiva 18 El geógrafo El astrónomo Johannes Vermeer Microscopios de Anton van Leeuwenhoek https://lensonleeuwenhoek.net/content/leeuwenhoeks-cabinet-wonders
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Primeros cerebros electrónicos 19 UNIVAC I (1951) • 1º cliente: censo de los EEUU lo usó durante 13 años • 9.000.000 EUR de hoy • 7300 kg en 40 m2 • 125 kW • CBS: con él predijo en 1952 que Eisenhower ganaría • Vendieron 46 ¿Quién es esta señora al frente del UNIVAC 1? https://hipertextual.com/2018/12/univac-computadora-inspiro-asimov https://en.wikipedia.org/wiki/UNIVAC IBM 702 (1952) • Primero comercial • Con transistores desde 1964 para consumir menos energía https://en.wikipedia.org/wiki/IBM_700/7000_series
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO La madre de la programación informática 20 Grace Murray Hopper La que describrió el bug en el Mark II (1947) First actual case of bug being found (Primer caso real de localización de un bug) Ideó cómo programar ordenadores con un lenguaje basado en el inglés y símbolos: el COBOL (COmmon Business- Oriented Language) https://es.wikipedia.org/wiki/Grace_Murray_Hopper https://derechodelared.com/grace-hopper-dia-mundial-de-la-informatica/
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO ¿Habéis oído hablar de HAL? Estamos en 1968 21 IBM − 1 = HAL IBM 7090
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Los primeros microcomputadores 22 Spectrum RAM 16K-64K CPU 3,5 MHz Apple II RAM 16K-48K CPU 1 MHz 1977 RAM 16K-64K CPU 4,77 MHz IBM PC (personal computer) 1981 1983
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Del cerebro electrónico al ordenador personal 23 IBM 7090 RAM: 32 kB Reloj: 2,18 µHz Cinta: 32.768 36-bit words Precio: 2.900.000 $ Apple iMac RAM: 8 GB Reloj: 3,6 GHz Disco: 1-8 TB Precio: 1299 € × 250 × 1,75 · 1012 × 4 · 10–4 2020 1959 Incluía la pascalina
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO ¿Qué procesador tiene el telescopio Hubble? 24 http://www.techradar.com/news/computing-components/processors/ ancient-486-pc-takes-over-hubble-telescope-476221 http://gawker.com/5064694/nasas-shame-hubble-space- telescope-runs-on-a-486-chip Tecnología del siglo XX 486
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO ¿Qué impulsa la mejora de los microchips? 25 Hubble James Webb Space Telescope (JWST) 24-IV-90 Los microchips evolucionan impulsados por las necesidades de los videojuegos A la ciencia le sobra con lo que tenemos https://www.nasa.gov/vision/universe/watchtheskies/jwst_spacewired.html
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO ¿Y dónde se almacena más información? 26 https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002195 1-17 PB/año 1-17 × 103 TB/año 1-2 TB 1-2 × 103 GB 1-2 EB/año 1-2 × 106 TB/año 1 EB/año 106 TB/año 2-40 EB/año 2-40 × 106 TB/año 55-90 € Genómica
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Llega la interfaz grá fi ca a los ordenadores 27 Linux Windows Los dibujos cientí fi cos los hacían delineantes
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Ahora es más fácil hacer imágenes 28 Representaciones matemáticas Planos de arquitectura Diseños de ingeniería VetBooks.ir Ilustraciones biológicas
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Hasta tenemos BioRender gratis 29 https://biorender.com/
¿Qué más pueden hacer los ordenadores por nosotros, ahora que no tenemos buena letra ni dibujamos bien?? 30 Autoedición Diseño Facilitar análisis Redes sociales ANÁLISIS DE DATOS
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Nos muestran las estructuras 31 Watson y Crick, 1953
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Clasi fi cación de los seres vivos 32 Humano, estás aquí No somos el ombligo del universo
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Si algunos hubieran tenido ordenadores... 33 Árbol fi logenético dibujado por Darwin (s. XIX) Árbol fi logenético por ordenador (s. XXI) Las dotes artísticas empiezan a fl aquear
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Paréntesis vergonzante 34
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Predecimos fósiles sin descubrir 35 En 2009 se demostró que teníamos genes de los neandertales No atravesamos el estrecho, sino que llegamos desde Oriente ¡Veri fi cado! Se ha encontrado un fósil híbrido entre denisoviano y neandertal La hibridación con los neandertales nos permitió adaptarnos al clima europeo Los análisis de secuencia del genoma predicen que debimos hibridarnos también con los denisovianos, un homínido sin ningún resto arqueológico La hibridación con los denisovianos nos permitió adaptarnos al clima asiático
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Los genomas son muy parecidos 36 Cromosomas del ratón Cromosomas humanos
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Ejemplos de uso de Cinteny 37 http://cinteny.cchmc.org
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Vamos a aprender a hacer uno 38 http://cinteny.cchmc.org/
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO O hilemos más fi no 39 http://bioinfo.konkuk.ac.kr/synteny_portal/htdocs/synteny_browser.php
@MGClaros #MBCM-Bioinfo 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Compartimos muchos genes 40 Los % se basan solo en ese 2% del genoma que codi fi ca las proteínas https:// www.businessinsider.com/ comparing-genetic-similarity- between-humans-and-other- things-2016-5?op=1 85% mouse 60% chicken
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO El metabolismo es una red que podemos modelizar 41 Glucólisis Ciclo de Krebs No funcionan tan bien como nos gustaría porque todavía nos falta mucho por conocer
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Crucial para la COVID-19 42 Seguimos la pista a cada variante Conocemos dónde varía más y dónde menos https://doi.org/10.1038/s41579-020-00459-7 Diseño de vacunas y recolocación de fármacos Deducimos su origen
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Medicina personalizada para todos 43 https://www.ebi.ac.uk/gwas/diagram Con la medicina personalizada Bioinformatics Ya se bene fi cia ~10% de los enfermos con cáncer
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Encontramos los genes del genoma 44 Incluso predecir las proteínas, su función, su estructura, su localización Célula
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Y ahora con inteligencia arti fi cial • Reconocimiento de patrones • Reconocimiento de la escritura • Reconocimiento del habla • Diagnóstico y tratamiento • Atención al cliente • Juguetes • Aviación... 45 Si lo puede hacer una máquina, no es una tarea creativa
@MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO La bioinformática tiene mucho futuro 46 ¡Como las olimpiadas!

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  • 1. De los libros manuscritos a la bioinformática en el arte de la ciencia M. Gonzalo Claros Catedrático del Departamento de Biología Molecular y Bioquímica Insituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea (IHSM) CIBER-ER, IBIMA iBIPIntegrative BioInformatics for Plants
  • 2. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Todos los investigadores tomamos apuntes 2 Manuscrito de Newton donde fecha el fi n del mundo (S. XVII) Cuaderno de notas de Albert Einstein (s. XX) Cuadernos de Marie Curie radiactivo (226Ra), guardados en cajas de plomo (s. XX) Pero esto no es lo que se publica No siempre se escriben cosas sensatas
  • 3. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Primera revista cientí fi ca... manuscrita • 1665: actas de la Royal Society • Se registraban las discusiones para evitar las disputas por la prioridad de los descubrimientos cientí fi cos • Luego decidieron publicarlos como revista • Philosophical Transactions of the Royal Society 3 https://royalsocietypublishing.org/rstl/about https://hmong.es/wiki/Philosophical_Transactions_of_the_Royal_Society
  • 4. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Antiguamente, el cientí fi co también era artista • Guardaban apuntes de lo que hacían • Dibujaban lo que veían • A veces hasta lo encriptaban 4 Hombre de Vitrubio
  • 5. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO La ciencia se ilustraba a mano 5 Disección del cuerpo humano (s. XIV) Botánica Zoología Teorema de Pitágoras
  • 6. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Con la imprenta solo hacía falta dibujar 6 Tratado de anatomía con partes móviles en el dibujo (s. XVI) Celestino Mutis (s. XVIII) Sacerdote, botánico, geógrafo, matemático, médico y docente
  • 7. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Algunos incluso contrataban pintores 7 Imágenes de Lam Qua para el médico Peter Parker (s. XIX) https://archives.yale.edu/repositories/10/resources/504 Engrosamientos tumorales Quiste facial http://www.historicalvoices.org/lamqua/view_gallery.php
  • 8. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO La fotografía lo revolucionará todo 8 Desde 1521 ya existían protofotografías y cámaras oscuras 1826: primera foto de Niépce desde su casa 1765-1833 Físico, litógrafo, inventor y cientí fi co a fi cionado francés Imagen especular 1839: primera foto con un ser humano (boulevard du Temple, París)
  • 9. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Se seguía ilustrando a mano, pero... 9 Anatomía Imágenes al microscopio saban y formaban una red muy extendida (Golgi, 1873). Por tanto, sugirió que el sistema nervioso consistía en una rete nervosa diffusa (red nerviosa di- fusa), confirmando en parte la teoría reticular de Gerlach, una idea que siem- pre mantuvo y que defendió incluso en la conferencia que pronunció cuando recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina, que compartió con Cajal en 1906. En esta conferencia, Golgi comenzó diciendo (Golgi, 1929): "Parece un hecho extraño que yo que siempre he sido contrario a la doctrina neuronal -aunque reconozca que el punto de partida hay que buscarlo en mis propios estudios-, haya elegido como tema de esta confe- rencia justamente la cuestión de la neurona, más aún cuando en estos mo- mentos se afirma por varias fuentes que esta teoría está en su atardecer." CAJAL Y LA TEORÍA NEURONAL La teoría neuronal representa los principios fundamentales de la organiza- ción y función del sistema nervioso, estableciendo que las neuronas son las unidades anatómicas, fisiológicas, genéticas y metabólicas del sistema ner- vioso (Shepherd, 1991; Jones, 1994). Como veremos a continuación, Cajal no sólo apoyó vivamente la teoría neuronal, sino que fue el científico que más datos aportó para su demostración y aceptación por la mayoría de la co- munidad científica. Cuando Cajal estaba reali- zando sus estudios de doctorado en 1877, uno de los cursos del programa era Histología Normal y Patológica, y el principal texto utilizado era el libro Tratado de histología normal y patológica, CAJAL Y SUS DIBUJOS: CIENCIA Y ARTE Figura 5. Primera ilustración realizada por Golgi de una preparación histológica teñida con el método de Golgi. "Dibujo semiesquemático de una porción de una sección vertical del bulbo olfatorio de un perro". Tomada de Golgi (1875). Camilo Golgi Ramón y Cajal
  • 10. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Ramón y Cajal intuyó el potencial de la fotografía • Lo tenía claro en 1897 • ¿Re fl ejaban sus dibujos la realidad o solo era arte? 10 jal a la teoría neuronal fueron resumidas en varios artículos y libros por él mismo y, especialmente, en su artículo ¿Neuronismo o reticularismo? Las pruebas objetivas de la unidad anatómica de las células nervio- sas (Cajal, 1933). EL DIBUJO COMO HERRAMIENTA PARA ILUSTRAR LAS IMÁGENES MICROSCÓPICAS No cabe duda de que Cajal fue el científico que más contribuyó a la victoria de la teoría neuronal frente a la teoría reticular. Pero es- ta victoria no fue fácil, ya que para superar la idea establecida desde hacía años de que los elementos del sistema nervioso formaban un continuo, a modo de red, era necesario realizar una demostración contundente, comprobada por otros científicos, de que esta hipóte- sis era errónea. En los tiempos de Cajal existían varios tipos de aparatos de microfotografía como accesorios del microscopio, siendo algu- nos de estos aparatos muy sofisticados (Figura 8), si bien la téc- nica microfotográfica no se había desarrollado todavía. De este modo, la obtención de una buena imagen microscópica, espe- cialmente a gran aumento, era una tarea difícil. Por otra parte, como la estructura del sistema nervioso es muy compleja y los métodos de tinción selectivos utilizados por Cajal -como el mé- todo de Golgi- no permiten visualizar en una misma prepara- ción y en un mismo plano focal todos los elementos que consti- tuyen una región dada, la ilustración de dicha estructura -así como sus posibles conexiones- a través de la microfotografía era una labor realmente dificultosa y poco eficaz. Cajal, en su dis- curso de ingreso en la Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales leído el 5 de diciembre de 1897 y titulado Fundamen- tos racionales y condiciones técnicas de la investigación bioló- gica (Imprenta de L. Aguado, Madrid) -fue publicado posterior- mente en sucesivas ediciones aumentadas y corregidas con el título Reglas y consejos sobre investigación científica-, comenta lo siguiente: "Si nuestros estudios atañen á la morfología, ora macro, ora microscópica, será de rigor ilustrar las descripciones con figuras copiadas todo lo más exactamente posible del natural. Por preci- sa y minuciosa que sea la descripción de los objetos observados, Figura 8. Ilustraciones de aparatos de microfotografía publicados por Cajal en diversas ediciones del Manual de histología normal y Foto Dibujo La microfotografía no llegó hasta después de la 2.ª Guerra Mundial
  • 11. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO En 1895 se hace la primera radiografía 11 Primera radiografía tomada por Wilhelm Röntgen en diciembre de 1895. Es la mano de su mujer, Bertha, en la que destaca la alianza en el dedo anular. Llamó X a la radiación debido a que se desconocía su naturaleza. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/ 1901/perspectives/ En 1901, Röntgen recibió el Premio Nobel por ello Podemos ilustrar lo que no vemos
  • 12. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Las calculadoras precedieron a los ordenadores • El ábaco, la primera calculadora • 5000 a.C. • Máquina sumadora de Leonardo da Vinci • ~1500 (s. XVI) • Blaise Pascal (a los 19 años) montó la primera calculadora: la pascalina • Corría el año 1642 (s. XVII) • para ayudar a la contabilidad del padre • entre 0,01 y 999 999,99 • construyó 50 ejemplares 12 https://www.timetoast.com/timelines/historia-de-la-computacion-98dd40bc-6695-44e6-b739-3248adffec43
  • 13. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO ¿La pascalina parece una calculadora? 13 El 1960 la incorporó IBM en los cerebros arti fi ciales por su rapidez
  • 14. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO El primer ordenador moderno (1850) • La máquina analítica de Babbage • Almacén (memoria) • Guardaba hasta 1000 números de 50 cifras • Molino • Procesador de tarjetas perforadas 14 Babbage • Basado en las tarjetas de los telares Augusta Ada Byron, condesa de Lovelace, fue la primera programadora en 1843
  • 15. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Homenajes a Ada Byron 15 Universidad de Zaragoza Escuela de Ingeniería y Arquitectura Universidad de Málaga https://en.wikipedia.org/wiki/ Ada_(programming_language) Lenguaje de programación https://www.eldiario.es/andalucia/la-cuadratura-del-circulo/ bioinformatica-balbuceos-ada-margarita_132_8581245.html
  • 16. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Primeros cerebros electrónicos • 1936: Alan Turing dice que, con las instrucciones adecuadas, una máquina puede calcular cualquier cosa • 1937-44: Howard Aiken desarrolla Mark I, el gigantesco primer ordenador • 1942: John Atanasoff • Prototipo ABC • Mejorado para la II GM 16 ABC: Atanasoff-Berry Computer
  • 17. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Primeros cerebros electrónicos 17 ENIAC (1947) electronic numeric integrator and calculator • Universidad de Pennsylvania • Todo el sótano de la UP • 30.000 kg • Gasto: 15.000 bombillas • No era programable: lo leía en tarjetas • Mucha conexión manual (1949) • Programable • Precursor de Univac John von Neumann simpli fi có las costosísimas operaciones manuales al almacenar las instrucciones en una memoria Polilla (bug) atrapada en 1947 en los relés que produjo el primer error de funcionamiento
  • 18. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Siempre empezamos por la dediación exclusiva 18 El geógrafo El astrónomo Johannes Vermeer Microscopios de Anton van Leeuwenhoek https://lensonleeuwenhoek.net/content/leeuwenhoeks-cabinet-wonders
  • 19. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Primeros cerebros electrónicos 19 UNIVAC I (1951) • 1º cliente: censo de los EEUU lo usó durante 13 años • 9.000.000 EUR de hoy • 7300 kg en 40 m2 • 125 kW • CBS: con él predijo en 1952 que Eisenhower ganaría • Vendieron 46 ¿Quién es esta señora al frente del UNIVAC 1? https://hipertextual.com/2018/12/univac-computadora-inspiro-asimov https://en.wikipedia.org/wiki/UNIVAC IBM 702 (1952) • Primero comercial • Con transistores desde 1964 para consumir menos energía https://en.wikipedia.org/wiki/IBM_700/7000_series
  • 20. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO La madre de la programación informática 20 Grace Murray Hopper La que describrió el bug en el Mark II (1947) First actual case of bug being found (Primer caso real de localización de un bug) Ideó cómo programar ordenadores con un lenguaje basado en el inglés y símbolos: el COBOL (COmmon Business- Oriented Language) https://es.wikipedia.org/wiki/Grace_Murray_Hopper https://derechodelared.com/grace-hopper-dia-mundial-de-la-informatica/
  • 21. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO ¿Habéis oído hablar de HAL? Estamos en 1968 21 IBM − 1 = HAL IBM 7090
  • 22. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Los primeros microcomputadores 22 Spectrum RAM 16K-64K CPU 3,5 MHz Apple II RAM 16K-48K CPU 1 MHz 1977 RAM 16K-64K CPU 4,77 MHz IBM PC (personal computer) 1981 1983
  • 23. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Del cerebro electrónico al ordenador personal 23 IBM 7090 RAM: 32 kB Reloj: 2,18 µHz Cinta: 32.768 36-bit words Precio: 2.900.000 $ Apple iMac RAM: 8 GB Reloj: 3,6 GHz Disco: 1-8 TB Precio: 1299 € × 250 × 1,75 · 1012 × 4 · 10–4 2020 1959 Incluía la pascalina
  • 24. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO ¿Qué procesador tiene el telescopio Hubble? 24 http://www.techradar.com/news/computing-components/processors/ ancient-486-pc-takes-over-hubble-telescope-476221 http://gawker.com/5064694/nasas-shame-hubble-space- telescope-runs-on-a-486-chip Tecnología del siglo XX 486
  • 25. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO ¿Qué impulsa la mejora de los microchips? 25 Hubble James Webb Space Telescope (JWST) 24-IV-90 Los microchips evolucionan impulsados por las necesidades de los videojuegos A la ciencia le sobra con lo que tenemos https://www.nasa.gov/vision/universe/watchtheskies/jwst_spacewired.html
  • 26. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO ¿Y dónde se almacena más información? 26 https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002195 1-17 PB/año 1-17 × 103 TB/año 1-2 TB 1-2 × 103 GB 1-2 EB/año 1-2 × 106 TB/año 1 EB/año 106 TB/año 2-40 EB/año 2-40 × 106 TB/año 55-90 € Genómica
  • 27. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Llega la interfaz grá fi ca a los ordenadores 27 Linux Windows Los dibujos cientí fi cos los hacían delineantes
  • 28. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Ahora es más fácil hacer imágenes 28 Representaciones matemáticas Planos de arquitectura Diseños de ingeniería VetBooks.ir Ilustraciones biológicas
  • 29. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Hasta tenemos BioRender gratis 29 https://biorender.com/
  • 30. ¿Qué más pueden hacer los ordenadores por nosotros, ahora que no tenemos buena letra ni dibujamos bien?? 30 Autoedición Diseño Facilitar análisis Redes sociales ANÁLISIS DE DATOS
  • 31. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Nos muestran las estructuras 31 Watson y Crick, 1953
  • 32. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Clasi fi cación de los seres vivos 32 Humano, estás aquí No somos el ombligo del universo
  • 33. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Si algunos hubieran tenido ordenadores... 33 Árbol fi logenético dibujado por Darwin (s. XIX) Árbol fi logenético por ordenador (s. XXI) Las dotes artísticas empiezan a fl aquear
  • 34. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Paréntesis vergonzante 34
  • 35. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Predecimos fósiles sin descubrir 35 En 2009 se demostró que teníamos genes de los neandertales No atravesamos el estrecho, sino que llegamos desde Oriente ¡Veri fi cado! Se ha encontrado un fósil híbrido entre denisoviano y neandertal La hibridación con los neandertales nos permitió adaptarnos al clima europeo Los análisis de secuencia del genoma predicen que debimos hibridarnos también con los denisovianos, un homínido sin ningún resto arqueológico La hibridación con los denisovianos nos permitió adaptarnos al clima asiático
  • 36. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Los genomas son muy parecidos 36 Cromosomas del ratón Cromosomas humanos
  • 37. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Ejemplos de uso de Cinteny 37 http://cinteny.cchmc.org
  • 38. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Vamos a aprender a hacer uno 38 http://cinteny.cchmc.org/
  • 39. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO O hilemos más fi no 39 http://bioinfo.konkuk.ac.kr/synteny_portal/htdocs/synteny_browser.php
  • 40. @MGClaros #MBCM-Bioinfo 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Compartimos muchos genes 40 Los % se basan solo en ese 2% del genoma que codi fi ca las proteínas https:// www.businessinsider.com/ comparing-genetic-similarity- between-humans-and-other- things-2016-5?op=1 85% mouse 60% chicken
  • 41. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO El metabolismo es una red que podemos modelizar 41 Glucólisis Ciclo de Krebs No funcionan tan bien como nos gustaría porque todavía nos falta mucho por conocer
  • 42. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Crucial para la COVID-19 42 Seguimos la pista a cada variante Conocemos dónde varía más y dónde menos https://doi.org/10.1038/s41579-020-00459-7 Diseño de vacunas y recolocación de fármacos Deducimos su origen
  • 43. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Medicina personalizada para todos 43 https://www.ebi.ac.uk/gwas/diagram Con la medicina personalizada Bioinformatics Ya se bene fi cia ~10% de los enfermos con cáncer
  • 44. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Encontramos los genes del genoma 44 Incluso predecir las proteínas, su función, su estructura, su localización Célula
  • 45. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO Y ahora con inteligencia arti fi cial • Reconocimiento de patrones • Reconocimiento de la escritura • Reconocimiento del habla • Diagnóstico y tratamiento • Atención al cliente • Juguetes • Aviación... 45 Si lo puede hacer una máquina, no es una tarea creativa
  • 46. @MGClaros 5. UMA.ES 5.2. Variaciones de la marca uma.es VERSIÓN DOS TINTAS EN POSITIVO La bioinformática tiene mucho futuro 46 ¡Como las olimpiadas!