La belleza de lo ultramicroscópico

La macrofotografía es la técnica que consiste en fotografiar un determinado motivo a una distancia muy corta, usando para ello unos objetivos específicos y con la que se llega hasta una proporción de tamaño real (escala 1:1), es decir, que el tamaño del motivo que fotografiemos será el mismo en el original que en el negativo (en el caso de fotografía química). Los motivos que se fotografían con esta técnica son visibles con el ojo humano, solo que no somos capaces de advertir todos los detalles del mismo.

La fotomicrografía es una técnica fotográfica que necesita de un microscopio y se obtiene aproximaciones mucho mayores que con la macrofotografía. Si usamos un microscopio óptico se pueden alcanzar hasta 2000 aumentos y evidentemente, muchos de los motivos que fotografiaremos no se pueden ver a simple vista. Mediante el uso de microscopios electrónicos se puede alcanzar hasta 1 millón de aumentos, ya que en vez de un haz de luz visible se emplea un haz de electrones que tiene una longitud de onda muy pequeña, por lo que se obtiene una mayor resolución.

Mediante el microscopio electrónico de barrido (SEM) es posible apreciar detalles de la superficie de los objetos imposibles de ver a simple vista. Por ejemplo, en la fotografía anterior se aprecia cómo las sales de sulfato cálcico que se encuentran dentro de las rocas salen al exterior a través de los poros de las mismas. La morfología tubular de estos "chorros de sales" son consecuencia de de los microesfuerzos mecánicos generados por las transformaciones físico-químicas en presencia de agua líquida o vapor.

Aparte de la innegable belleza de estas imágenes, la fotomicrografía electrónica permite obtener una información muy valiosa, en este caso para diagnosticar las alteraciones producidas en los monumentos históricos por las condiciones ambientales. De esta forma, además de hacer un diagnóstico preciso de la "enfermedad" de la piedra se puede sugerir un tratamiento adecuado para "curarla".

NOTA: la imagen ha sido tomada por Araceli Rojo, de la empresa GEA Asesoría Geológica, Esta fotografía ha sido seleccionada en la 12ª edición del Certamen Nacional de Fotografía Científica FOTCIENCIA para formar parte de su exposición itinerante. Haced click en la foto para verla a mayor tamaño. 

Un paseo por las estrellas persiguiendo al cometa Lovejoy

Los cometas son cuerpos celestes compuestos de hielo, polvo y rocas que se originaron tras la formación del sistema solar. La mayoría de ellos se cree que proceden de la nube de Oort, y suelen tener órbitas elípticas alrededor del sol. Cuando se acercan a él, su núcleo de hielo empieza a sublimarse dando lugar a la cola o cabellera, que es su rasgo más característico. 

Aunque estadísticamente cada dos años nos visita un cometa con suficiente magnitud para ser visible a simple vista, hacía tiempo que los cometas no estaban tan de moda como en los últimos meses. El pasado 12 de noviembre, a una distancia de 500 millones de kilómetros, una cápsula espacial consiguió "aterrizar" por primera vez sobre la superficie de un cometa, lo que constituyó uno de los mayores hitos en la investigación espacial. Desde finales del año pasado, el cometa C/2014 Q2, más conocido como Lovejoy en honor del astrónomo aficionado Terry Lovejoy, que lo descubrió el 2 de diciembre de 2011, está pasado cerca de nosotros, siendo visible a simple vista si las condiciones son buenas. La característica más singular de este cometa es su color verdoso, que se debe a la presencia de cianógeno en su núcleo. Todo apuntaba a que a este cometa no le quedaba mucho tiempo de vida, ya que según los modelos astronómicos, a mediados de diciembre de 2014 se aproximaría tanto al sol que se desintegraría.

El 16 de diciembre, el cometa desapareció tras el sol, pasando a tan solo 120.000 km de distancia del mismo, pero sorprendentemente sobrevivió al encuentro y reapareció de nuevo para continuar su viaje (ved este vídeo porque es impresionante). Desde entonces, el comenta Lovejoy ha sido el protagonista de numerosas noticias y han sido muchas las personas que lo han podido ver en todo el mundo.

Trayectoria de Lovejoy durante el mes de enero de 2015

Afortunadamente, su posición relativa muy cercana a la constelación de Orión, una de las más fáciles de reconocer en las noches de invierno, hacía que no fuera demasiado complicado localizarlo, aunque siendo sincero, al principio no me resultó tan fácil. 

La pasada semana hicimos el primer intento de fotografiarlo, pero la luna estaba casi llena y visible poco después de oscurecer, por lo que solo pudimos apreciar una pequeña nube verdosa muy difusa aunque reconocible. Hace un par de días, las condiciones parecían inmejorables, la luz del cometa era muy intensa y la luna no saldría hasta unas cuantas horas después de ponerse el sol. Estaba muy cerca, "tan solo" a 70 millones de kilómetros de la Tierra y dentro de unas semanas ya no sería posible verlo.

Poco después de llegar al lugar que habíamos elegido localizamos al Lovejoy rápidamente, pero una cosa era verlo y otra hacerle una foto. Para hacer este tipo de fotografías se suele usar un equipo de seguimiento estelar (montura ecuatorial), que permite compensar el movimiento de rotación de la Tierra y evitar las trazas si la exposición es lo bastante larga para captar la suficiente luz. Como yo no dispongo de ese equipo, la única solución posible era reducir el tiempo de exposición al mínimo y aumentar la sensibilidad (ISO). 

Una toma (Canon EF 100mm Macro USM.  f2.8; 2 s, ISO 2000)

Aún así, con una sola imagen como la anterior, apenas salía un puntito verde en la posición del cometa, pero ni rastro de la cola, así que probé a hacer un apilamiento de varias fotos. De esta forma, lo que se consigue es sumar el resultado de varias tomas y de esta forma aumentar el tiempo de exposición, evitando las trazas. Como no tenía ni idea de cuantas fotos necesitaría, hice una prueba con 72 tomas de 2 segundos (f2.8; 2 s; ISO 2000), lo que equivalía a una exposición total de 2 minutos y 24 segundos. El resultado final no se puede ver hasta que no procesas todas las imágenes con un programa específico (en mi caso usé el programa gratuito Deep Sky Tracer), así que no tenía ni idea de como iba a quedar.

Pues el  resultado lo podéis ver en la imagen anterior. Se puede apreciar el núcleo de color verde y un pequeño rastro de la cola hacia la izquierda del mismo. Evidentemente no es la mejor fotografía que hay de este cometa (de hecho es bastante cutre), pero algo es algo y también me sirvió para aprender un poco sobre esta técnica que no había usado nunca. Si queréis ver algunas fotos realmente bonitas del Lovejoy podéis visitar estos enlaces de la página de José Fernández (8 de enero, 10 de enero).

La noche era perfecta para ver el cielo, o lo sería si no fuera por la luz anaranjada de todas las ciudades y pueblos que había alrededor. A pesar de todo, el cometa estaba en una posición muy elevada, lo que atenuaba la contaminación lumínica. Por otra parte, la luna aún no había aparecido y gracias a la inversión térmica, la temperatura en el alto en el que nos encontrábamos era unos cuantos grados superior a la que había en el valle, donde estaba helando.

Orión, el cazador, la constelación del invierno, se veía en todo su esplendor, destacando Betelgeuse, la supergigante roja, por su color rojizo y Rigel, la supergigante azul en el extremo opuesto, la más brillante de todas. En el centro, el cinturón de Orión, formado por las Tres Marías (Alnilak, Almilan y Mintaka). Bajo el cinturón, en la espada del cazador se veía a simple vista la nebulosa de Orión (Mesier 42) como una pequeña mancha rojiza. 

Este es uno de los objetos astronómicos más bonitos que se pueden ver a simple vista, ya que a pesar de encontrarse a una distancia de 1270 años luz de nosotros, tiene un diámetro de 24 años luz y sus colores rojizos lo hacen muy visible. Y ya que tenía la cámara montada, repetí lo que había hecho con el cometa, pero usando 32 imágenes de 2 segundos de exposición. Lo cierto es que no me esperaba el resultado y para ser una primera prueba no estuvo mal. 

Si queréis ver a Lovejoy, tenéis tiempo hasta finales de este mes, aunque irá perdiendo intensidad a medida que se aleje de nosotros. Y tened en cuenta que no volverá a pasar por aquí hasta dentro de 8000 años. De todas formas, siempre podremos encontrar una excusa para mirar al cielo cualquier noche despejada y disfrutar del firmamento, aunque no tengamos una cámara o un telescopio. 

Técnicas en investigación: ¿cómo se marcan los peces?

Si queremos estudiar la vida de un determinado organismo, ya sea para conocer sus tasas de supervivencia, su capacidad de movimiento o cualquier parámetro que afecte a su historia de vida, necesitamos reconocerlo individualmente.

Hace tiempo expliqué como hacíamos para marcar anfibios, en particular Rana temporaria y Salamandra salamandra, lo que nos permitía hacer un exhaustivo seguimiento de sus poblaciones. Las carácterísticas particulares de este grupo de animales hacen que el uso de marcas externas que no estén insertas en el cuerpo, como por ejemplo las anillas, no sea efectivo. Su piel es húmeda y usar cualquier tipo de marca adhesiva tampoco es viable.

Calderón con una herida en la aleta producida por una hélice

En algunas especies, los animales pueden ser reconocidos por marcas de coloración específicas o por sus heridas o cicatrices, como ocurre en los cetáceos. Las heridas producidas por hélices de barcos o por peleas entre machos es prácticamente imposible que sean iguales entre dos individuos.

Cormorán moñudo marcado con anilla metálica y anilla de PVC de lectura a distancia

Pero en la mayoría de las especies, los individuos nos parecen todos iguales, por lo que necesitamos ponerles marcas para identificarlos. El tipo de marcaje más usado y familiar para la mayoría de la gente es el anillamiento de aves, ya sea con anillas metálicas que permiten la identificación en mano, como con anillas de colores que permiten identificar al animal a distancia sin necesidad de recapturarlo. Todos los años, millones de aves son marcadas con este tipo de técnicas. Pero hay otros muchos grupos de animales en el que el marcaje no es tan sencillo y requiere de técnicas más especializadas.

En el caso de los peces fluviales ocurre algo parecido a lo que pasa con los anfibios, resulta prácticamente imposible colocarles marcas externas porque las perderían fácilmente o les provocarían heridas al rozarse con su piel o sus escamas. En la mayoría de las ocasiones se necesitan marcar cientos o miles de animales para tener un tamaño de muestra suficiente. Tendremos por tanto que buscar un compromiso entre efectividad, tiempo empleado en el marcaje y precio.

A continuación voy a exponer los métodos que nosotros hemos utilizado hasta ahora. No hay ninguno perfecto y todos tienen sus ventajas y sus inconvenientes, por lo que normalmente habrá que combinarlos según nuestras necesidades.

Posiciones de marcas de azul alcián y elastómeros en una Trucha común

(a) Tatuajes con azul alcián: El azul alcián es un colorante histológico que se usa frecuentemente para marcar peces debido a su poder de tinción del cartílago. Mediante una aguja impregnada en este producto realizamos pequeñas punciones en unos determinados lugares de las aletas que aparecerán como puntos azules. Teniendo en cuenta las posiciones de los puntos podemos establecer una gran cantidad de códigos individuales.
-ventajas: muy barato. Fácil aplicación. Permite marcar peces pequeños, a partir de 4-5cm.
-inconvenientes: no es permantente y se pierde a las pocas semanas cuando el pez crece. Técnica laboriosa que requiere mucho tiempo.

(b) Elastómeros: son resinas de dos componentes que una vez mezclados se endurecen en poco tiempo. Se ponen en los mismos lugares que el azul alcian mediante inyección con una jeringuilla y también bajo la piel detrás del ojo. Es un tipo de solución que se usa sobre todo en el marcaje de peces y crustáceos.
-ventajas: barato. Relativamente fácil de aplicar. Hay disponibles varios colores, con lo que el número de posibles códigos se incrementa. Es posible marcar peces pequeños. Son fluorescentes, lo que permite que puedan verse con la luz adecuada incluso cuando las marcas son muy pequeñas.
-inconvenientes:  aunque es mucho más duradero que el azul alcián, en algunas posiciones de las aletas se pueden perder cuando el pez crece. Si hay que marcar muchos peces no es adecuado porque aunque requiere menos tiempo que el azul alcián, sigue siendo laborioso.

(c) Implante visible alfanumérico: (ViAlpha tags, Norwest Marine Technology), este tipo de marcas consisten en una pequeña tarjeta de 1,2 x 0,7 mm que dispone de un código individual de letras y números. Se insertan con una jeringuilla detrás del ojo, aprovechando que en esa zona la piel es muy fina y transparente.
-ventajas: relativamente barato. Si se insertan bien pueden durar durante toda la vida del pez. Son fluorescentes y las hay de varios colores.
-inconvenientes: sólo permite marcar peces de un determinado tamaño, normalmente mayores de 14 cm.

(d) Microchips: son los mismos que se usan para marcar animales domésticos. Ya he descrito su uso en el post sobre marcaje de anfibios. Nosotros usamos de la marca AVID, aunque hay otras marcas, como por ejemplo TROVAN.
-ventajas: permanente. Inerte. El número de códigos es prácticamente infinito, no hay dos microchips en el mundo con el mismo código.
-inconvenientes: caro, entre 2 y 3 euros por chip, lo que encarece mucho un proyecto si se tienen que marcar cientos o miles de peces.

En el caso de algunas especies de peces marinos, como los atunes o los tiburones, hay varios proyectos de investigación que incluyen técnicas de marcaje. Algunas consisten en la colocación de marcas para ser leídas cuando el pez sean capturado comercialmente, pero también hay proyectos más sofisticados en los que se marcan peces con emisores de radio o con GPS.

NOTA: los peces antes de ser marcados deben ser anestesiados para evitar molestias innecesarias al animal y para facilitar el trabajo de marcaje. Los anestésicos más utilizados son la benzocaina (etil-4-aminobenzoato), el MS-222 (tricaina metano benzoato) y el 2-fenoxietanol.

Timelapse, el arte de acelerar el tiempo

Timelapse es una técnica de video mediante la cual las imágenes se aceleran, por lo que los acontecimientos ocurren a una velocidad mucho más rápida de lo normal y dando lugar a unos resultados espectaculares. Las dos formas básicas para obtener secuencias en Timelapse son: (a) grabar una secuencias con una cámara de video y posteriormente acelerarla con un programa de edición, y (b) hacer muchas fotos cada cierto intervalo de tiempo y posteriomente unirlas con un programa de edición de video.

Tom Lowe es uno de los mayores especialistas en Timelapse y para que comprobéis por vosotros mismos los resultados aquí os dejo dos de sus minipelículas (de 2 y 4 minutos de duración), personalmente las que más me gustan. Encended los altavoces y abrid bien los ojos.


Timescapes Timelapse: Mountain Light from Tom Lowe @ Timescapes on Vimeo.


Timescapes Timelapse: Learning to Fly from Tom Lowe @ Timescapes on Vimeo.

Podéis ver alguna película más de Tom Lowe en este enlace de Vimeo. Si estáis interesados en el Timelapse también podéis consultar la página Timelapse.tv donde además de colgar varias muestras explican los detalles de esta técnica.

Técnicas en investigación: Marcaje de anfibios con microchips

Para el estudio de las poblaciones de animales a medio y largo plazo es imprescindible tener individualizados a los animales que serán el objeto de nuestro estudio. Para ello se hace necesario identificar a esos animales mediante marcas que dependiendo de las especies con las que trabajemos varian en su complejidad.

Las marcas más conocidas son las anillas, tanto metálicas como de PVC de lectura a distancia que se colocan en las patas de las aves (y otras especies como los murciélagos) y que por regla general son métodos muy sencillos ya que requieren de una manipulación muy breve y no necesitan de ningún tipo de técnica quirúrgica. Pero en otras especies, debido a sus características morfológicas y de comportamiento no es posible este tipo de marcaje. Esto es lo que ocurre con los anfibios, que debido a la sensibilidad de su piel y a las características de la misma hace que sea prácticamente imposible el uso de marcas externas.

Actualmente estamos desarrollando varios proyectos de investigación con Rana bermeja y con Salamandra común en los que utilizamos microchips para marcar a los individuos. Estos microchips se tienen que introducir dentro del cuerpo de los animales y posteriormente mediante el uso de un lector podremos identificar cada marca sin falta de extraerlo de su cuerpo.

En los últimos años se ha avanzado mucho en el uso de este tipo de tecnologías, que han sido desarrolladas básicamente para su empleo en ganadería o como método de identificación de animales de compañía. Este avance ha permitido reducir el tamaño de los microchips de forma que no interfieran en el comportamiento natural de los individuos marcados. Las marcas que estamos utilizando son de la casa AVID y son pequeños cilindros de cristal biocompatible de unas dimensiones de 7 x 1 mm dentro del cual se encuentra encapsulado el microchip. Este microchip lleva programado un código único e inalterable de forma que cada individuo marcado podrá ser identificado sin ninguna confusión.

El marcaje de las ranas suele ser bastante sencillo, ya que al contrario de lo que ocurre con otros anfibios como los tritones o las salamandras, la piel de estas es muy elástica y nos permite realizar el proceso muy rápidamente y sin necesidad de anestesiar a los animales, ya que la marca se coloca directamente debajo de la piel. 

1) Se hace una incisión en la piel de la rana con una aguja

2) Se introduce el microchip debajo de la piel

 

3) El microchip se empuja con los dedos hasta que desaparece completamente bajo la piel

Una vez introducido el microchip, éste se desplaza debajo de la piel hasta dejarlo lo más lejos posible de la incisión y evitar que se pueda salir durante los dos o tres días que tarda en cerrarse. Una vez marcadas las ranas se espera unas horas para asegurarse de que las marcas no se salgan y se las libera.

En el caso de las salamandras el proceso es más complejo ya que los microchips deben ser introducidos dorsolateralmente y la piel no es tan elástica como en las ranas por lo tanto hay que realizar una pequeña cirugía. En primer lugar los animales son anestesiados en un baño de benzocaina y una vez que se han dormido se procede al marcaje.

1) Se hace una pequeña incisión poco profunda con un bisturí

2) Se introduce el microchip y se empuja suavemente hasta que desapareza completamente

3) Se cierra la herida con un apósito líquido

4) Salamandra después del marcaje

Una vez terminado el proceso de marcaje, las salamandras se lavan con agua para eliminar los restos de benzocaina y se dejan hasta que pasen los efectos de la anestesia. Normalmente se despiertan completamente al cabo de 3 o 4 horas, aun así las dejamos durante 24 horas en el laboratorio antes de liberarlas. Todo el proceso de marcaje, tanto para ranas como para salamandras, es muy seguro y no hemos tenido que lamentar ninguna baja durante o depués del marcaje, a pesar de haber marcado mas de 1000 individuos entre las dos especies.

Después de liberarlos en el lugar de captura cada individuo marcado no se reconocerá externamente y será necesario utilizar un lector específico que al acercarlo al animal nos indicará en una pantalla el código del mismo.