Simulación numérica y estudio del problema Lotka-Volterra mediante el problema Codenet_15

Abstract

La llamada reacción de Belousov‐Zhabotinsky fue inicialmente descubierta por Boris Belousov en algún momento entre 1951 y 1958 (la fecha exacta varía dependiendo de las fuentes). Un hecho singular que caracteriza la reacción de BZ y que la hace extremadamente relevante es el hecho de que la concentración de algunas especies que participan en la misma sufren una serie de oscilaciones durante un periodo de tiempo relativamente prolongado. Ha de destacarse que durante dichas oscilaciones el sistema no pasa por el punto de equilibrio, lo que implicaría una violación de la segunda ley de la termodinámica. Como consecuencia en la reacción de BZ se observan macroscópicamente oscilaciones y patrones espaciales, que son estructuras típicas de sistemas fuera del equilibrio. Esta reacción no sólo posee gran importancia desde el punto de vista físico, químico (su estudio dio lugar a conceptos nuevos como el de oscilador químico no lineal) y matemático (las ecuaciones que la modelan poseen interés en sí mismas) sino que además es extremadamente sugerente desde un punto de vista biológico. Al ser un ejemplo clásico de termodinámica fuera del equilibrio no fue inicialmente bien acogida por la comunidad científica de la época, al considerarse que precisamente violaba las leyes de la termodinámica. La reacción de BZ surgió como consecuencia del trabajo de su descubridor al intentar encontrar un análogo inorgánico del ciclo de Krebs. Concretamente en la receta original se hacía reaccionar una disolución de bromato y ácido cítrico en ácido sulfúrico con iones de cerio (����������������). Lo que Belousov pretendía ver era la conversión del color amarillo del ���������������� en el incoloro ����������������. Su sorpresa fue observar que tras volver incolora la disolución volvía al color amarillo, y de nuevo incolora de forma repetida. Es más, observó que cuando la solución no era agitada se formaban en ella ondas de color amarillo que se propagaban por el medio. Intentó publicar su descubrimiento en varias revistas de la Europa del Este, pero le fue rechazada su publicación al ser considerado “imposible” su existencia, su única publicación sobre la reacción aparece en el libro de resúmenes sin referenciar de una conferencia sobre biología y radiación. Frustrado por este hecho, Belousov decidió abandonar la ciencia para siempre a pesar de los esfuerzos del bioquímico E. E. Schnoll para convencerle de que prosiguiese su trabajo, pero Belousov se limitó a transmitirle a Schnoll su receta. Fue así como bajo la dirección de Schnoll el joven estudiante de doctorado A. M. Zhabotinsky continuó el trabajo en esta reacción, motivo por el cual la reacción recibe el nombre de Belousov y Zhabotinsky. En su trabajo Zhabotinsky hizo los primeros estudios en los que se describe el mecanismo de la reacción al tiempo que estudió la distribución espacial de los patrones que en ella aparecen. Aún así, el trabajo de Zhabotinsky no se dio a conocer en el resto del mundo hasta una conferencia en Praga en 1968. En 1980 Belousov (fallecido en 1970), A. M. Zhabotinsky, V. I. Krinsky y G. R. Ivanitsky recibieron el premio Lenin (máxima distinción científica en la antigua Unión Soviética) por su trabajo con la reacción. Ya en sus trabajos originales Belousov había usado la ferroína (un indicador redox que es de color rojo en forma reducida y azul en su forma oxidada) en algunos experimentos para aumentar el contraste de los cambios de color durante las oscilaciones. Zaikin y Zhabotinsky descubrieron que la ferroína por sí sola podía catalizar la reacción de BZ sin la necesidad del cerio. De esta forma quedó fijada definitivamente la receta clásica.