Los inesperados efectos de una bacteria por el Prof. Dr. D. Mariano Gacto Fernández, académico numerario

Columna de la Academia publicada en el Diario La Verdad el 17 de febrero de 2018

Las ricketsias son bacterias parásitas que suelen crecer dentro de células originando enfermedades infecciosas graves, como el tifus. A este grupo pertenece también una curiosa bacteria, llamada Wolbachia, sin acción sobre el hombre pero cuya presencia en insectos y otros invertebrados puede conducir a la feminización de las poblaciones por inducir la conversión de machos en hembras. Es decir, se trata de una bacteria que favorece la desigualdad de géneros con clara desventaja en este caso para los machos. La igualdad de géneros es un objetivo actual de la civilización humana, pero la naturaleza parece empeñarse a veces en lo contrario.

Para entender la situación hay que considerar que entre las avispas es frecuente la partenogénesis, es decir, el desarrollo de huevos sin fecundar.  Los machos se producen normalmente por partenogénesis, y por tanto sus células contienen solamente un juego de cromosomas a partir de huevos no fertilizados. Por el contrario, las hembras surgen de huevos fecundados que contienen dos juegos de cromosomas. Cuando Wolbachia coloniza hembras, la bacteria se transmite verticalmente a su descendencia por los huevos infectados. Sin embargo, estos huevos no fertilizados e infectados con Wolbachia dan lugar a hembras diploides en vez de a machos haploides porque la bacteria induce por sí misma la replicación de los cromosomas del óvulo hospedador originando así hembras partenogenéticas. Como sería de esperar, este proceso se evita suministrando a las avispas infectadas antibióticos que eliminan Wolbachia. En otros insectos, la bacteria daña las glándulas productoras de hormonas masculinas favoreciendo el predominio de hembras o bien la infección mata directamente a los machos pero no a las hembras. En concreto, la infección artificial de mosquitos puede controlar los vectores responsables de la transmisión de importantes enfermedades epidémicas.

Además de influenciar los ciclos reproductivos en insectos, Wolbachia tiene efectos contrarios en otros invertebrados y facilita la supervivencia de especies que se benefician de su presencia por mecanismos desconocidos. Así, el agente causante de la elefantiasis es un nematodo que contiene Wolbachia intracelularmente. El tratamiento de esta enfermedad con antibióticos antibacterianos elimina la enfermedad porque destruye Wolbachia y, en consecuencia, también al nematodo, que requiere estar infectado para ser patógeno. Es decir, la bacteria es necesaria para la vida del nematodo, y su eliminación produce la muerte de éste y la curación de la enfermedad. El estudio de esta bacteria puede revelar múltiples aplicaciones potenciales.

 

Hacia una agricultura sostenible por la Prof. Dra. Dª. María Ángeles Pedreño García, académica numeraria

Columna de la Academia publicada en el Diario La Verdad el 10 de febrero de 2018

Según los expertos, para contribuir a un progreso mucho más adecuado del sector agrario respecto al nuevo escenario climático es necesario impulsar una agricultura sostenible, que favorezca la mejora de la gestión de los recursos naturales, disminuya el consumo de agua, ayude a conservar la biodiversidad y proteger el equilibrio de los ecosistemas, a la vez que fomente desarrollo rural mucho más armónico con el entorno. Por ello, la agricultura de conservación es un sistema de producción agrícola sostenible que comprende una serie de técnicas que tienen como objetivo fundamental conservar, mejorar y hacer un uso más eficiente de los recursos naturales mediante un manejo integrado de prácticas agrarias adaptadas a las condiciones locales de cada región y a las exigencias del cultivo. Estas prácticas, además de contribuir al buen uso del agua y del aire, se dirigen principalmente hacia la conservación de un recurso que no es renovable, el suelo, evitando su erosión y degradación mediante la reducción del laboreo, la rotación de cultivos, y la utilización de los restos vegetales de las cosechas, como medio natural de protección y fertilización de los suelos, consiguiendo aumentar sus niveles de materia orgánica, y mejorando así la productividad de los cultivos. Sin embargo, la agricultura de conservación no prohíbe el uso de insumos agrícolas químicos, aunque la tendencia en los últimos años se ha dirigido hacia una disminución del uso de los mismos. Nuestro grupo de investigación está desarrollando proyectos orientados hacia el incremento de la productividad de las cosechas, mitigando el efecto producido por estreses bióticos o abióticos, mediante la formulación de productos que contienen extractos vegetales obtenidos mediante procedimientos respetuosos con el medio ambiente. Estos productos se están utilizando en el campo para incrementar las defensas en las semillas (efecto priming) y/o para actuar como bioplaguicidas y así, mitigar las posibles pérdidas de productividad de las cosechas, generadas por la presencia de estreses bióticos como los hongos o abióticos como las altas concentraciones de sal en los campos de cultivo. Estos procedimientos junto con otras alternativas, podrían plantearse como soluciones que garantizan la protección del medio ambiente y de la biodiversidad atendiendo a su vez, las necesidades alimentarías de la población actual sin comprometer a las generaciones futuras y mejorando las oportunidades económicas y sociales del mundo rural.

Sobre la enfermedad celíaca (3) por el Prof. Dr. D. Cecilio Jesús Vidal Moreno, académico numerario

Columna de la Academia publicada en el Diario La Verdad el 3 de febrero de 2018

La celiaquía emana de la confluencia de factores genéticos, inmunes y ambientales, pero ¿de qué factores ambientales? Casi seguro que la ingesta prolongada de alimentos con gluten favorece la celiaquía. Lo prueba el número creciente de celíacos en países de Asia que abrazaron la alimentación occidental (fast-food) en contra de la tradicional. Pero desde 1950, los nuevos hábitos alimentarios han modificado la naturaleza de la flora intestinal. El intestino humano alberga una población numerosa de microorganismos (la flora intestinal o microbiota), que en conjunto aportan un elevado número de genes (el microbioma). El microbioma es único para cada persona y parecido entre los miembros de una familia. La población microbiana de nuestro intestino será diferente de la de nuestros ancestros y responderá de modo distinto a los alimentos con gluten. El uso (y abuso) de antibióticos habrá afectado a la composición y número de organismos del intestino y, aunque el interés por la flora intestinal es reciente, se sabe que el microbioma es dinámico, cambiante con la edad y la dieta, y distinto en el intestino sano y patológico. La inter-relación dieta-flora microbiana repercute en la digestión, la absorción de nutrientes y el metabolismo. Puede, incluso, que la comunicación flora, dieta y sistema inmune contribuya a la obesidad, inflamación intestinal y celiaquía. Los pocos estudios realizados hasta ahora revelan diferencias entre la flora intestinal de personas sanas y celíacas, entre niños nacidos por vía vaginal o por cesárea, y entre los niños alimentados con leche materna y los que no. Si la alimentación materna puede proteger de la celiaquía, tal vez haya bacterias que protejan de la celiaquía y otras que la favorezcan. Todavía no se sabe con certeza si las diferencias observadas entre personas sanas y celíacas en la flora intestinal son causa o efecto de la celiaquía, pero lo cierto es que si los celíacos dejan de ingerir alimentos sin gluten dichas diferencias persisten. Todas estas observaciones sugieren que la flora intestinal es uno de los factores (pero no el único) que favorece la celiaquía. Muchas preguntas quedan por aclarar sobre la celiaquía en los ámbitos de la genética y epigenética, la inmunología, las acciones de la inmunidad innata y la adaptativa, el papel de las bacterias comensales y patogénicas, la influencia de los probióticos, las condiciones del medioambiente…etc. Las respuestas darán paso a nuevas estrategias terapéuticas para suprimir o mejorar el estado de los celíacos..

Sobre la enfermedad celíaca (2) por el Prof. Dr. D. Cecilio Jesús Vidal Moreno, académico numerario

Columna de la Academia publicada el 27 de enero de 2017 en el Diario La Verdad

Para un celíaco, cada día representa un desafío para escoger alimentos y preparar comidas libres de gluten. El problema se reduce o desaparece con dietas sin gluten, pero el asunto no termina aquí. Un celiaco tiene mayor riesgo de padecer otras patologías, como diabetes, infertilidad, hipotiroidismo…. La curación de los pacientes pasa por aclarar el origen de la celiaquía: 1) un fallo genético ‘interno’; o 2) una sucesión de fallos desencadenada por factores externos. La sangre extraída de personas en 1950 y la sangre de personas de género y edad parecida, pero extraída desde 1995 revelaron que, respecto al total de muestras, el número de celíacos había aumentado del 0.2% al 1%, o sea 5 veces en 15 años. Dicho aumento en tan poco tiempo muestra que en la celiaquía intervienen factores genéticos (en el ADN) y no genéticos. Lo demuestra el hecho de que entre los pueblos del norte de la India, los que toman alimentos elaborados con trigo, la cantidad de celíacos se acerca al 1%, una cifra mucho mayor que la de sus vecinos que consumen sobre todo arroz. Parece pues que la ingesta continuada de alimentos con gluten favorece la manifestación de la celiaquía; todavía más, puede que la cantidad de pan en la dieta sea otro factor a considerar. Las personas diagnosticadas como potenciales celíacos suelen presentar fallos en uno o dos genes para las proteínas HLA-DQ. Los fallos afectan al 40% de la población mundial, los cuales tendrán propensión a la enfermedad. Pese a tan elevado porcentaje, lo cierto es que tan sólo un 1% de la población sufre celiaquía. Entonces ¿por qué ciertas personas susceptibles sufren la enfermedad y otras, también susceptibles, se libran de ella? Las proteínas HLA-DQ residen en la membrana de las células T presentadoras de antígenos. En la membrana, HLA-DQ actúa como un receptor que regula las actividades de las células T, entre ellas su capacidad para distinguir entre las proteínas propias y las ajenas al propio cuerpo. Si el fallo en HLA-DQ no implica celiaquía necesariamente ¿qué otro(s) factor(es) lo hacen? A la contribución de factores genéticos e inmunes hay que sumar los factores ambientales. Las propuestas son muchas y variadas, pero será otro día cuando les comente los beneficios de la lactancia materna en niños susceptibles al gluten y el papel que desempeña la flora intestinal en la prevención (o el desarrollo) de la celiaquía.

Sobre la enfermedad celíaca (1) por el Prof. Dr. D. Cecilio Jesús Vidal Moreno, académico numerario

Columna de la Academia publicada en el Diario La Verdad el 20 de enero de 2017

Los celíacos sufren episodios de dolor abdominal, diarrea y náuseas. La causa de estos trastornos es el consumo de alimentos elaborados con cereales que llevan gluten (trigo, cebada, avena). Pero ¿es la alergia al gluten el origen de la celiaquía? No, en las alergias los alimentos no tolerados disparan respuestas inmunes adaptativas con efectos dañinos. En los celíacos, en cambio, los trastornos proceden de respuestas inmunes anómalas, que usan señales y rutas tanto de la inmunidad innata como adaptativa. En el celíaco, la suma de señales y respuestas dispara la producción de anticuerpos contra el gluten, pero también contra proteínas del intestino. ¿Es genético el origen de la celiaquía? La enfermedad tiene un fuerte componente genético; un 20% de familiares en primer grado padecen la enfermedad; 80% de los gemelos monocigóticos y un 10% de los dicigóticos también. Un 25-30% de la población europea tiene predisposición genética a la celiaquía, pero sólo un 4% desarrollará la enfermedad a lo largo de su vida. La discrepancia se explica porque la celiaquía emana de factores genéticos, inmunes y ambientales. La celiaquía se incluye entre las enfermedades autoinmunes, aquéllas en las que el daño deriva de la producción de auto-anticuerpos que atacan a los propios tejidos. La susceptibilidad genética de los celíacos reside en los genes para los antígenos de leucocitos humanos (HLA), conocidos como HLA-DQ2 y HLA-DQ8. Versiones de esas proteínas son responsables de la unión de antígenos a las células inmunes. Las anomalías en HLA-DQ2 y HLA-DQ8 son necesarias, pero no suficientes para que se desarrolle la celiaquía. Pero ¿por qué el gluten activa a las células inmunes? En el intestino, la proteína del gluten gliadina genera fragmentos que, tras la acción de una enzima, se fijan y activan a las células presentadoras de antígenos mediante proteínas de la clase HLA-DQ2 y HLA-DQ8. Los leucocitos así activados envían señales a otros tipos de células inmunes. Al final, un grupo de células B crea anticuerpos y otro grupo de células T produce citoquinas, que son unos mensajeros químicos que avisan a las células inmunes de la presencia de agentes extraños. La reacción inmune, exacerbada en los celíacos, lleva a la sobreproducción de citoquinas, a la inflamación del intestino, y finalmente, a la atrofia de las vellosidades intestinales. Otro día les hablaré del probable papel de la flora intestinal en el desarrollo de la celiaquía (y en su eventual protección).

La enfermedad de Alzheimer: curar, prevenir, retrasar por el Prof. Dr. D. Jesús Ávila de Grado, académico honorario

Columna de la Academia publicada en el Diario La Verdad el 13 de enero de 2018

Envejecer es un factor de riesgo para las tres enfermedades más prevalentes en nuestra sociedad: el cáncer, los problemas cardiovasculares y los procesos neurodegenerativos. Mientras la tendencia para las dos primeras es no aumentar, e incluso, en algunos casos, disminuir, en el caso de los procesos neurodegenerativos el aumento en el número de pacientes es notorio.

Entre los procesos neurodegenerativos, el más extendido es la enfermedad de Alzheimer (EA), un proceso que, clínicamente, comienza con un deterioro cognitivo y de pérdida de memoria y que, posteriormente, da lugar a demencia.

Existen dos tipos de EA, la de origen familiar o hereditaria, y la de origen esporádico. La primera da lugar a la aparición temprana (presenil) de la demencia y es muy poco prevalente, mientras que la segunda es una demencia senil y es la responsable del 99% de los casos de la enfermedad.

Actualmente, la enfermedad se trata paliativamente, pues no hay un medicamento que facilite su cura. Por ello, se busca cómo prevenirla o, al menos, cómo retrasarla. Es por ello por lo que se está investigando para reducir su incidencia.

Por una parte, se han, y se están desarrollando sistemas modelo animales con objeto de conocer cómo se produce, a nivel molecular, el deterioro de neuronas que pueden dar lugar al deterioro cognitivo que se produce en los pacientes. Estos animales (generalmente ratones) pueden ser utilizados como dianas para ensayar posibles fármacos antes de desarrollar, ensayos clínicos en seres humanos.

Por otra parte, a nivel clínico-epidemiológico, se están estudiando posibles factores de riesgo que puedan ser modificables y que, al ser modificados, puedan retrasar la aparición de la enfermedad.

Adicionalmente, se comentará cómo buscar posibles terapias para aquellos factores, causantes de la enfermedad, que todavía no podemos modificar, como son algunos de origen genético, o el envejecimiento.

Las posibles vías futuras de investigación serán comentadas en la parte final de la charla, esperando que los participantes, una vez informados, pregunten sobre aspectos que hayan quedado menos claro.

 

*Nota de la Academia: Estas ideas se desarrollarán en la conferencia tendrá lugar el próximo miércoles 17 de enero de 2018 a las 19:30 en el Aula de Cultura de Cajamurcia, Gran Vía Escultor Salzillo de Murcia, con entrada libre.

MUNDO IRREVERSIBLE por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico numerario

Columna de la Academia publicada en el Diario la Verdad el 6 de enero de 2018

Todo cuanto nos rodea nos lo dice. Es una experiencia vital. Cae algo y se hace añicos. Nunca a partir de los añicos, vuelve a tomar la forma original por sí solo. Freímos una salchicha hasta que las reacciones de Maillard pardeen, no enzimáticamente, la superficie y se generan los compuestos aromáticos y el buen aspecto de ese tostado que las hace apetecibles. Pero nunca, nadie ha contemplado que por sí solo se deshagan las citadas reacciones y el proceso se invierta para retornar al producto original. El envejecimiento corre la misma suerte. Todo parece indicar que obedece a una flecha inexorable que la Naturaleza impone a todos los procesos que alberga.

Las Ciencias de La Naturaleza estudian y tratan de comprender ésta. La formulación de leyes intenta identificar los principios que operan y que justifican el comportamiento de todos los componentes de aquélla y los procesos en los que se ven involucrados.  Es bien conocido que la energía del mundo es constante, mientras que la entropía tiende a un máximo. La entropía mide cuanto detalle microscópico se pierde al pasar desde la descripción atómica a la termodinámica. Energía y entropía deciden qué procesos son posibles en la Naturaleza. Dada la íntima relación entre energía (calor) y entropía, ésta debe relacionarse con la dinámica microscópica. Como evidenció Boltzmann para un sistema aislado, la entropía de un macroestado es una medida del número de microestados accesibles. La hipótesis de igualdad de probabilidades implica que en un sistema aislado no hay preferencia para encontrarse en un microestado u otro. Así pues, la evolución mecánica lleva de unos estados a otros, entre los accesibles, sin predilección por ninguno de ellos.

La cuestión de fondo es la aparente contradicción entre la reversibilidad mecánica y la irreversibilidad termodinámica. En la esfera mecánica hay simetría en el tiempo. Pasado y futuro están contenidos en las leyes de la mecánica. En cambio, la entropía solamente puede aumentar. Lo que supone que inicialmente los sistemas se encuentran en estados de baja entropía.  Y así debió ser en el Big Bang. Si la película de evolución de la difusión de un líquido en otro, la pasamos al revés, podemos reconstruir la situación de partida. Las leyes de la Mecánica no lo impiden, son simétricas. La Termodinámica es asimétrica, dado que aquí la evolución depende del estado inicial del que parte. No es cuestión de las leyes, sino de las condiciones iniciales. Como diría Max Born:”La irreversibilidad es, por tanto, consecuencia de la introducción explícita de la ignorancia en las leyes fundamentales”. No es imposible que sea reversible, sino solamente improbable.

Big Data y Medicina por el Prof. Dr. D. Vicente Vicente García, académico numerario

Columna de la Academia pubicada en el Diario La Verdad el 16 de diciembre de 2017

Desde hace unos años asistimos a la era del Big Data. El término Big Data define la capacidad de asumir, examinar, procesar y aportar información tras analizar una cantidad ingente de datos. Es un concepto que sobrepasa la capacidad de grandes aplicaciones informáticas que venimos utilizando en el procesamiento de datos. Esas herramientas se han quedado limitadas y son insuficientes para conseguir el objetivo que plantea la nueva era. Las tecnologías basadas en Big Data ya han comenzado la revolución de forma muy notable en muchas de nuestras actividades profesionales y también en nuestra vida cotidiana.

¿Cómo afectará el Big Data a la medicina? No hay duda que la aplicación de Big Data tiene un inmejorable campo de aplicación en el mundo de la salud. En la medicina de nuestros días es ya una realidad la necesidad de integrar multitud de datos epidemiológicos, clínicos, de laboratorio, estudios genómicos, de respuesta a diferentes fármacos, etc. La “genómica personalizada”, que pronto se generalizará ya que puede ayudar a predecir la aparición de determinadas enfermedades y la elección de tratamientos más apropiados, requerirá la combinación y análisis de ingentes cantidades de datos clínicos y moleculares. El estudio de esos datos obtenidos en cientos de miles de individuos, aportarán un importante conocimiento en aspectos preventivos, diagnósticos, clínicos, terapéuticos y pronósticos de las enfermedades. Ya contamos con algunos ejemplos, que sin duda son incipientes para lo que se espera que aporte Big Data. En el hospital Mount Sinai de Nueva York estudiaron la información genética de 600.000 individuos sanos. Encontraron 13 personas con mutaciones que deberían haberles causado enfermedades congénitas, sin embargo esas personas está sanas y no han sufrido ninguna enfermedad. Otro claro ejemplo es el del analgésico Vioxx, que tras integrar el análisis de más de un millón de pacientes que tomaban ese fármaco se pudo encontrar el efecto nocivo cardiovascular que podía ocasionar. Si planteamos la integración de los datos de la multitud de dispositivos ya disponibles que almacenan y recopilan datos biométricos a lo largo del tiempo, como oxígeno, glucemia, pulso, calorías, etc y los combinamos con otros clínico-biológicos, las posibilidades de generar conocimiento que impacte en salud serán elevadas.

En enero de 2017 se inició el proyecto Harmony, dotado de cuarenta millones de euros, liderado por dos hematólogos españoles y donde participan siete multinacionales farmacéuticas y 65 organizaciones internacionales. Su objetivo es incorporar datos clínicos, biológicos y genómicos de miles de casos de pacientes diagnosticados de leucemia, mieloma o linfoma, para conseguir una información que seguramente será de enorme utilidad clínica. La era Big Data se encuentra en sus inicios, tiene numerosos retos por resolver, pero ya ha iniciado su camino.

JM López Nicolás en la Academia por el Prof. Dr. D. Francisco García Carmona, académico numerario

Columna de la Academia publicada en el Diario La Verdad el 9 de diciembre de 2017

La Academia de Ciencias de la Región de Murcia tiene entre sus fines la difusión de la Ciencia y sus aplicaciones (Artículo 1 de su Decreto de creación, año 2001). Esta finalidad tiene un exponente en la colaboración entre la Academia y el diario La Verdad con el nacimiento de la Columna de la Academia el 7 de septiembre 2002, que sigue saliendo todos los fines de semana al encuentro con los lectores con un tema relacionado con la ciencia.

El lunes próximo 11 de diciembre, la Academia organiza una conferencia de divulgación científica y, qué mejor conferenciante que el Dr. José Manuel López Nicolás, profesor de Bioquímica y Biología Molecular y coordinador de la Unidad de Cultura Científica de la Universidad de Murcia.

Jose, para los amigos, es un brillante investigador con más de 100 publicaciones en revistas científicas de alto impacto. En el año 2011 inició una aventura en el campo de la divulgación científica con la creación del blog Scientia, donde trata temas sobre alimentos funcionales, etiquetado de alimentos, aditivos alimentarios, alimentación y salud, homeopatía, quimiofobia, cosmética, publicidad en alimentación, etc. con un lenguaje fácilmente comprensible para sus lectores sin perder rigor científico. Este blog ha conseguido todos los premios posibles: Tesla en 2012, Bitácoras en 2013, 20blogs en 2014, ASEBIO a la divulgación científica de la Biotecnología en 2014, a la mejor web La Verdad 2015, en 2016 ASEBIO le ha concedido el premio especial del jurado a toda su trayectoria divulgativa y ha sido nombrado Socio de Honor ENAE Business School 2017.

Además, asiduamente participa en radio, televisión como en el espacio de “Ciencia en la cocina” en el programa Orbita Laika de TVE o en el nuevo programa “Dame veneno” de movistar +, y en prensa, con su quincenal colaboración en el Diario La Verdad. Ha publicado varios libros de divulgación, como son:” Nuevos alimentos para el siglo XXI” (2004), “Vamos a comprar mentiras” (2016) – ya en su 7ª Edición- y “Reacciones cotidianas. La química en el día a día” publicada por El País (2016) en la colección Descubrir la ciencia.

Es socio fundador y primer presidente de la Asociación de Divulgación Científica de la Región de Murcia.

Esta actividad se complementa con conferencias a lo largo y ancho de geografía española para atender peticiones de universidades, institutos, museos científicos, congresos específicos de divulgación científica o de nutrición etc.

El día 11 en el Aula de Cultura de Cajamurcia a las 19.30 podremos asistir a su conferencia titulada “Ciencia, divulgación y vida”.

Otra geometría es posible por el Prof. Dr. D. Luis José Alias Linares, académico numerario

Columna de la Academia publicada en el Diario La Verdad el 2 de diciembre de 2017

La geometría (del griego, geo=tierra y metría=medida) es la parte de la matemática que se ocupa del estudio de las propiedades métricas de las figuras en el plano o en el espacio. Desde los tiempos de Euclides (siglo III a.C.), y durante casi dos mil años, se habían estudiado las propiedades geométricas de las figuras planas y espaciales, pero siempre dando por hecho que se encuentran contenidas en el espacio ambiente. Sin embargo, desde el punto de vista intrínseco la presencia de dicho espacio ambiente es innecesaria y es sólo una imposición de nuestra propia naturaleza física. El punto crucial aquí fue la observación hecha por Gauss (1777-1855) en 1827 de que la geometría intrínseca de una superficie depende única y exclusivamente de la manera de medir en la superficie.

 

El descubrimiento de Gauss implicaba, entre otras cosas, que sería posible imaginar una geometría, al menos en dimensión dos, sin necesidad de depender del espacio ambiente euclídeo. Sin embargo, Gauss no disponía de las herramientas matemáticas necesarias para desarrollar sus ideas, y sería su estudiante Riemann (1826-1866) quién lo hiciera en su famosa tesis de habilitación, presentada en la Universidad de Gotinga en 1854.  Utilizando un lenguaje intuitivo y sin demostraciones, en su célebre memoria Riemann introdujo lo que hoy llamamos una variedad diferenciable y asoció a cada punto de la variedad una forma cuadrática fundamental, esto es, una manera de medir, generalizando entonces la idea de curvatura a esta nueva situación. Riemann estableció la manera correcta de extender a dimensiones arbitrarias la geometría que Gauss había desarrollado para superficies de dimensión dos, marcando el nacimiento de la geometría riemanniana.

Posteriormente, y bajo el ímpetu de la teoría de la relatividad de Einstein, en 1915, apareció una nueva generalización al considerar la posibilidad de métricas lorentzianas.  La teoría de la relatividad de Einstein se fundamenta en el hecho de que el universo se modela en términos de una variedad de dimensión cuatro, llamada espaciotiempo, en la que tenemos tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal que interactúan entre sí. La curvatura del espaciotiempo se interpreta entonces en términos de la gravedad y las ecuaciones que describen la relación entre la gravedad y la curvatura son las llamadas ecuaciones de campo de Einstein. De una manera intuitiva, dichas ecuaciones reflejan el hecho de que una masa en el espacio produce una deformación del espacio que lo curva.