martes, 30 de octubre de 2012

ARQUEAS QUE SE HAN ADAPTADO A USAR EL URANIO COMO FUENTE DE ENERGÍA

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Las arqueas son microorganismos unicelulares comparables en algunos aspectos a las bacterias pero con estructuras químicas y genéticas únicas, que los separan de todos los demás organismos vivientes, hasta el punto de que no faltan científicos que las definen como tan diferentes de las bacterias como los humanos lo somos de estas últimas.


Compuesto de uranio antes de entrar en contacto con las arqueas; materia recolectada en los cultivos de M. sedula tras 7 días; muestra de control abiótica tras 7 días; y coloración amarilla en los cultivos de M. sedula después de 3 días. (Foto: NCSU)
Las arqueas constituyen un buen ejemplo de seres extremófilos (capaces de vivir en condiciones que resultan mortíferas para la inmensa mayoría de los seres vivos): Las hay termófilas (que prosperan a temperaturas muy altas), acidófilas (que necesitan vivir en entornos muy ácidos), halófilas (que proliferan en ambientes muy salinos) o metanógenas (que producen metano). Muchas especies de arqueas prosperan en ambientes que matarían de inmediato a otros organismos, desde los surtidores calientes de Yellowstone al supersalado Mar Muerto, pasando por las corrientes de aguas contaminadas por los desechos de la minería donde el nivel del pH es equivalente al del ácido de las baterías.
En una investigación reciente hecha por especialistas de la Universidad Estatal de Carolina del Norte en Estados Unidos, se ha profundizado en el enigma de las muy distintas conductas ante el uranio exhibidas por dos arqueas que son casi idénticas genéticamente.
Una arquea que vive en un manantial de aguas termales, cercano al Monte Vesubio en Italia, es capaz de adquirir energía del uranio. Otra arquea que vive cerca de una mina de uranio abandonada en Alemania también sobrevive en altos niveles de uranio, pero se limita esencialmente a detener sus procesos celulares para inducir un tipo de coma celular cuando en su entorno están presentes niveles tóxicos de esta sustancia. Ambas especies de arqueas están acostumbradas a vivir en ambientes muy ácidos con temperaturas de más de 70 grados centígrados (unos 160 grados Fahrenheit). Sin embargo, sólo una tiene la capacidad de obtener energía del uranio.
Lo llamativo es que, a pesar de mostrar reacciones tan distintas al uranio, las dos arqueas comparten el 99,99 por ciento de su información genética.
El equipo de Robert Kelly, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, expuso a las dos arqueas a uranio puro. Una, la Metallosphaera sedula, metabolizó el uranio como modo de sustentar sus necesidades energéticas.
Eso de por sí fue una sorpresa para Kelly y sus colaboradores, ya que era la primera vez que se hallaba un organismo que podía usar directamente el uranio como fuente de energía.
Su gemela genética, la Metallosphaera prunae, reaccionó de forma muy diferente. Ante la presencia de uranio puro, entró en un estado de letargo, deteniendo procesos celulares críticos que le permiten crecer. Cuando se eliminó la amenaza tóxica, la M. prunae reinició sus procesos celulares y regresó a su estado normal.
Los investigadores han llegado a la conclusión de que la capacidad de metabolizar el uranio y extraer energía de él es un rasgo adaptativo, más que intrínseco.
Tal como señala Kelly, lo descubierto puede ser de utilidad para las investigaciones sobre cómo se desarrolla y cómo funciona exactamente en organismos patógenos la resistencia a los antibióticos, ya que el caso de estas dos arqueas es un ejemplo claro de cómo unos organismos "aprenden" a vivir en un entorno que normalmente sería mortal para ellos.
En la investigación también han trabajado Arpan Mukherjee y Garrett H. Wheaton de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, así como Paul H. Blum de la Universidad de Nebraska.

domingo, 28 de octubre de 2012

DESCUBREN UNA RARA SIMBIOSIS ENTRE MICROORGANISMOS MARINOS

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Unos científicos han hallado una inusual simbiosis entre diminutas algas unicelulares y bacterias altamente especializadas en el mar.


Toma de muestras del agua marina. (Foto: Daniel Vaulot)

Esta asociación entre ambas formas de vida desempeña un papel importante en la fertilización de los océanos, al capturar el nitrógeno de la atmósfera y fijarlo en una forma que otros organismos puedan utilizar.
El hallazgo es el resultado de la investigación sobre un misterioso microbio que fija nitrógeno y que tiene un genoma muy pequeño.
Este microbio, detectado por primera vez en 1998 por Jonathan Zehr de la Universidad de California en Santa Cruz, parece que es el organismo fijador de nitrógeno más común en los océanos.
Pertenece a un grupo de bacterias fotosintéticas conocidas como cianobacterias, pero carece de los genes necesarios para llevar a cabo la fotosíntesis.
Aparentemente, su asociación con las algas hace que no necesite esos genes.
La cianobacteria fija nitrógeno, así que lo proporciona al alga unicelular en cuyo interior vive, y ésta última proporciona a su vez el carbono necesario a la cianobacteria, la cual carece de la maquinaria bioquímica que le permitiría obtener por sí sola el carbono. Por tanto, ambas partes se benefician de la relación.
Los análisis genómicos realizados por el equipo de las investigadoras Anne Thompson, de la Universidad de California en Santa Cruz, y Rachel Foster, del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania, indican que la asociación entre estos organismos en cierto modo debe ser bastante parecida a la que condujo a la evolución de organelas en vegetales. Concretamente, la relación simbiótica ahora descubierta puede ser vista como un modelo de una fase temprana en la endosimbiosis que condujo a los cloroplastos en los vegetales.
La endosimbiosis es una asociación íntima entre especies, en la que una célula vive dentro de otra. Si las células viven el suficiente tiempo juntas, intercambiarán genes, aunque a menudo mantienen cada una su membrana celular y algunas veces sus respectivos genomas. Con el paso de las generaciones, esta relación puede acabar conduciendo al surgimiento de una nueva forma de vida.
Los cloroplastos, que realizan la fotosíntesis en todos los vegetales, evolucionaron a partir de cianobacterias simbióticas que con el paso del tiempo fueron incorporadas a las células donde se alojaban.

viernes, 26 de octubre de 2012

DECISIONES COORDINADAS DE GRUPOS DE ELEFANTES GRACIAS A SUS CONVERSACIONES

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Durante los últimos veinte años, la bióloga Caitlin O'Connell-Rodwell ha investigado cómo los elefantes en Namibia se valen de vocalizaciones y vibraciones para comunicarse entre ellos. Su nuevo estudio confirma que los elefantes usan vocalizaciones para coordinar acciones en grupo.


Un elefante. (Foto: Jessie Cohen, Smithsonian's National Zoological Park)

En los espacios naturales de África, cuando es hora de que una familia de elefantes se vaya de la laguna o charca en la que se han congregado para beber agua, la matriarca del grupo emite una propuesta u orden para marcharse del sitio, y los miembros principales del clan "hablan", por turnos, como transmitiendo la orden a los demás miembros que cada uno tiene cerca, para que así todos se enteren de que es hora de irse. Resulta llamativo el hecho de que los "interlocutores" procuran no hablar todos al mismo tiempo, sino por turnos. Tan pronto como un elefante termina de emitir su señal, otro empieza a emitir la suya y así sucesivamente.
La "conversación" comienza cuando la matriarca se aleja un poco del grupo, se gira hacia el resto de éste y emite un sonido muy característico mientras bate sus orejas de un modo también bastante típico. Esto inicia la ronda de "comentarios" en el grupo y a continuación la familia entera inicia la marcha hacia otro lugar.
Este curioso comportamiento, medido y documentado en un nuevo estudio realizado por el equipo de O’Connell-Rodwell, de la Universidad de Stanford en California, muestra cómo esta especie cognitivamente avanzada utiliza "conversaciones" bien orquestadas para iniciar acciones en grupo. O’Connell-Rodwell considera que este fenómeno es una demostración inequívoca de que los elefantes son capaces de mantener sociedades organizadas a través de la comunicación mediante vocalizaciones.
El intercambio de señales acústicas que provoca que el grupo se marche de un lugar ilustra la notable capacidad para comunicarse entre sí que poseen los elefantes, y que a menudo ha sido infravalorada. Además, ayuda a explicar cómo en situaciones de peligro estos grupos de animales se coordinan en cuestión de segundos para ejecutar juntos acciones complejas imprevistas, como por ejemplo rescatar a una cría de elefante que se está ahogando en el agua. En su dilatada experiencia observando a estos fascinantes animales en la zona de Mushara del Parque Nacional de Etosha en Namibia, la investigadora ha sido testigo de operaciones de rescate de esa clase, en las que varios miembros de un clan actúan de modo coordinado para salvar a un retoño en apuros.
Los elefantes, al igual que sucede con los seres humanos, tienen cada uno su personalidad. Y, de igual modo que algunas personas se ponen histéricas ante una situación de peligro mientras que otras actúan con valentía y serenidad, pueden darse casos de esta clase entre los elefantes, como O’Connell-Rodwell ha tenido oportunidad de presenciar. Por ejemplo, una cría cae a un punto profundo de una laguna y se está ahogando en el agua. Su madre, joven y con poca experiencia, entra en un estado de pánico, grita y mueve la trompa frenéticamente de un lado a otro, y no sabe qué hacer para salvar a su retoño; la histeria bloquea su mente. La matriarca u otra hembra con dotes de liderazgo, al darse cuenta de lo que está sucediendo, acude al sitio, se arrodilla, enrosca su trompa alrededor del cuerpo de la cría y la saca fuera del agua. Luego, a menudo, los hermanos mayores del pequeño elefante aún asustado acuden a tranquilizarle, y después la joven madre sale de su bloqueo.
 

miércoles, 24 de octubre de 2012

RAÍCES DE VEGETALES ACTUANDO COMO BROCAS DE TALADRO EN TERRENOS DIFÍCILES

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El crecimiento de las raíces de un vegetal es un proceso más complejo de lo que puede parecer. Una nueva investigación muestra detalladamente cómo las plantas, al notar que su lenta labor de perforación se topa con una fuerte resistencia del terreno, hacen crecer las puntas de sus raíces en una configuración helicoidal, a modo de brocas de taladro.


El crecimiento de las raíces de un vegetal es un proceso más complejo de lo que puede parecer. (Foto: Cohen Lab.)
 
Cuando las raíces se encuentran con barreras, el crecimiento produce compresión y finalmente torsión. La raíz percibe esta obstrucción y responde adoptando un crecimiento que finalmente conduce a la citada geometría helicoidal.
Evolutivamente hablando, este mecanismo de perforación de los vegetales para etapas difíciles mejora la adaptabilidad de la planta permitiéndole atravesar barreras y explorar una mayor porción de su entorno.
La investigación ha sido realizada por el equipo de Jesse Silverberg, en el laboratorio del físico Itai Cohen en la Universidad de Cornell, Ithaca, Nueva York. Los experimentos fueron ideados por Sharon Gerbode.
Empleando software especial en el laboratorio de Joseph Fetcho, los investigadores reconstruyeron imágenes en 3-D de cómo las raíces de la leguminosa Medicago truncatula respondían a barreras de diferente dureza.
En la investigación también ha participado Maria Harrison del Instituto Boyce Thompson, en la Universidad de Cornell, así como Chris Henley, quien se ocupó de las simulaciones numéricas y de la teoría matemática sobre las fuerzas ejercidas por los vegetales.
En el futuro, lo descubierto en esta investigación podría ayudar a obtener plantas perfeccionadas, capaces de dar buenas cosechas a pesar de haber crecido en áreas difíciles para la agricultura por culpa del cambio climático o del empobrecimiento de la tierra por un uso agrícola excesivo.

LOS CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS TIENEN CONSECUENCIAS EN LA REPRODUCCIÓN DE LAS AVES

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Una investigación del Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC) muestra que el tamaño de la puesta y el tamaño del huevo del carbonero común Parus major aumentan cuando están expuestos a campos electromagnéticos de baja intensidad.


Carbonero común (Parus major). Imagen: Eduardo Nogueras.

Hasta la fecha, la mayoría de los estudios sobre los efectos biológicos de los campos electromagnéticos en animales se han realizado en laboratorio y son raros los estudios con especies silvestres.
Investigadores del MNCN, del Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva, y de la Universidad de Alcalá de Henares han llevado a cabo el estudio más largo realizado en el campo para evaluar los efectos de los campos electromagnéticos en una población silvestre de carbonero común, un ave forestal insectívora. Sus resultados se han publicado en la revista Environmental Research.
Es fácil encontrar abundante literatura sobre los efectos de los campos electromagnéticos en humanos, centrada especialmente en los efectos adversos, aunque los resultados no dejan de ser controvertidos. La Organización Mundial de la Salud (OMS) los ha clasificado como 'posiblemente carcinógenos para los humanos', una categoría que se utiliza para aquellos agentes sobre los que la evidencia de carcinogénesis en humanos es limitada, y menos que suficiente en animales de laboratorio.
Medir los efectos biológicos de los campos electromagnéticos es complicado y más aún estandarizar las medidas, lo que dificulta comparar los resultados entre diferentes estudios.
Los campos generados por las líneas eléctricas pueden diferir en intensidad entre continentes y entre países. Además, estos efectos no tienen por qué ser lineales. En cualquier caso, existen evidencias de que los campos electromagnéticos pueden afectar a diferentes procesos biológicos como pueden ser la reproducción, el crecimiento y el desarrollo.
 
El volumen de puesta aumenta un 10%
 
La investigación, que abarca nueve años de seguimiento de la población en la misma zona, muestra un incremento en la inversión reproductiva de los adultos expuestos a estos campos, cuando se compara con las aves de áreas colindantes. Esto se traduce en un aumento en el tamaño de la puesta y en el tamaño del huevo, equivalente a un 10% de incremento en el volumen de la puesta.
Parece claro que los campos electromagnéticos generados por líneas eléctricas de baja tensión pueden tener importantes consecuencias en la reproducción de las aves. Sin embargo, Santiago Merino, del MNCN, matiza los resultados obtenidos: “En contra de lo que pueda parecer, el aumento en la inversión reproductiva puede ser perjudicial para las aves en términos de fecundidad futura y supervivencia. Por otra parte, a pesar de esta mayor inversión parental no se han detectado diferencias en la productividad final entre las aves afectadas por los campos electromagnéticos y sus vecinas”.
Según los científicos, se necesitan más estudios para evaluar las consecuencias a largo plazo sobre la supervivencia y el éxito reproductivo, así como las alteraciones fisiológicas sufridas por los individuos sometidos a la exposición a campos electromagnéticos.
 
Referencia bibliográfica:
 
Tomás, G., Barba, E., Merino, S., Martínez, J. 2012. Clutch size and egg volume in great tits (Parus major) increase under low intensity electromagnetic fields: A long-term field study. Environmental Research. http://dx.doi.org/10.1016/j.envres.2012.07.007.

lunes, 22 de octubre de 2012

RASTREANDO LAS PLANTAS MEDICINALES DEL MUNDO

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Se ha demostrado en una investigación que un millar y medio de plantas usadas por sus propiedades curativas en la medicina tradicional están relacionadas entre sí, a pesar de haber sido descubiertas en continentes y épocas diferentes.


Planta medicinal de Nueva Zelanda. (Foto: Andrew Clarke, University of Warwick)

Los autores del estudio analizaron más de 1.500 plantas medicinales de tres continentes y encontraron que las personas, de modo independiente, han usado a lo largo de la historia plantas de parentesco cercano para tratar las mismas dolencias. Los científicos han elaborado un árbol genealógico evolutivo que incluye a éstas y a otras 20.000 especies de plantas. Este árbol filogenético puede ayudar a identificar más plantas con propiedades medicinales aún sin descubrir.
Los resultados de esta investigación, realizada por científicos de la Universidad de Reading, Los Jardines Reales Botánicos en Kew y el Imperial College de Londres, las tres instituciones en el Reino Unido, podría mejorar la tasa de éxito de empresas que buscan nuevos tratamientos biomédicos que sean económicamente valiosos. Como existen decenas de miles de especies de plantas medicinales, identificar las que contienen principios activos aún no catalogados y de utilidad potencial para elaborar medicamentos, es un proceso costoso que requiere de mucho tiempo.
Tal como señala Vincent Savolainen del Imperial College de Londres, coautor del nuevo estudio, esta labor de buscar plantas usadas en la medicina tradicional para extraerles sus principios activos no debería realizarse como una especie de saqueo. "Nosotros, los científicos, tenemos un deber que cumplir con la gente que descubrió los efectos beneficiosos de esas medicinas tradicionales", afirma Savolainen. Muchos países se han adherido al Convenio Internacional sobre la Diversidad Biológica, que exige que las personas y empresas que identifiquen principios activos no oculten ni menosprecien los orígenes geográficos de las sustancias por ellos identificadas. "Se podría hacer aún más para cumplir con esto, como por ejemplo compartir con el país de origen del remedio herbal los beneficios económicos logrados con el medicamento ideado a partir de él", propone Savolainen.
Según la Organización Mundial de la Salud, aproximadamente una cuarta parte de los medicamentos modernos son de origen vegetal, y muchos productos farmacéuticos se obtienen a partir de plantas que primeramente fueron usadas en la medicina tradicional.
"En los últimos años, no se ha tenido en cuenta lo suficiente a la medicina tradicional en la investigación sobre el descubrimiento de nuevas plantas medicinales y productos farmacéuticos", denuncia Haris Saslis-Lagoudakis, de los Jardines Reales Botánicos en Kew y otro de los autores del estudio. "Resulta fascinante demostrar que el conocimiento tradicional que ha sido recopilado a través de siglos por comunidades locales de todo el mundo podría tener la clave para la cura de enfermedades de la actualidad".
En el estudio también ha trabajado Julie Hawkins, de la Universidad de Reading.

LA MARIPOSA DE LOS CARDOS SE DESPLAZA 6.500 KM AL AÑO

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Un equipo de investigadores del Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales y del Museo de Ciencias Naturales de Granollers, en colaboración con otros científicos europeos, ha descubierto que la mariposa de los cardos es capaz de desplazarse anualmente hasta 6.500 km, gracias a un ciclo migrador que utiliza los vientos favorables a gran altura. Por primera vez se demuestra que la especie es capaz de volver a África en otoño, como hacen también las aves migratorias, cerrando así un ciclo migratorio continuo.


Vanessa cardui. Imagen: CREAF.

Hace tiempo que se conoce que una parte de nuestros insectos son migradores y que cada año colonizan nuestro país procedentes sobre todo del continente africano. De entre las mariposas, la mariposa de los cardos, Vanessa cardui, es quizás el ejemplo más conocido.
Este año, gracias al análisis de más de 60.000 observaciones procedentes de más de 60 países de África y Europa, se ha podido comprobar que el ciclo anual de la mariposa de los cardos conlleva un viaje intercontinental épico, que implica a seis generaciones de mariposas.
El estudio, en el que participan el Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales y el Museo de Ciencias Naturales de Granollers, ha detectado a cientos de millones de mariposas que se desplazan en un viaje de ida y vuelta, en parte invisible y a grandes alturas.
"Las mariposas pueden hacer estas enormes distancias porque utilizan vientos favorables a gran altura, entre 200-500 m, e incluso más arriba. Con la ayuda de estos vientos, pueden desplazarse a velocidades de 40-50 km/h y, en casos extremos, atravesar tramos del océano de más de un millar de kilómetros en poco más de un día", explica Constantí Stefanescu, investigador del Museo de Ciencias Naturales de Granoller y del CREAF.
Según sus resultados, que publica en la revista científica Ecography, estos movimientos migratorios pueden llegar a ser, en total, del orden de 6500 kilómetros (unos 60 º de latitud), desde países como Ghana y Senegal hasta el norte de Noruega o Islandia.
Los investigadores han observado que la colonización del continente europeo tiene lugar en dos fases: la región mediterránea en primavera, y el centro y norte de Europa en verano, por parte de la descendencia de las migradoras primaverales. A finales de verano y durante el otoño, la nueva generación europea inicia un vuelo de regreso a África, fundamentalmente a gran altura y que pasa desapercibido por los observadores de tierra.
Todo indica que algunas mariposas no se detienen en el norte de Africa, sino que siguen un vuelo larguísimo hasta la zona del Sahel, que durante el mes de septiembre y octubre ofrece unas condiciones óptimas para la reproducción después de la época de lluvias. Durante el invierno la mariposa se concentra sobre todo en el sur del Magreb y en las islas Canarias, antes de volver a colonizar la zona mediterránea en primavera.
El estudio de las grandes migraciones ayudará a predecir posibles plagas futuras
El descubrimiento de este ciclo migratorio sorprendente tiene implicaciones importantes en el campo de la entomología aplicada. Es muy probable que otros insectos migrantes sigan ciclos muy similares, incluidas algunas especies (como mariposas nocturnas) que se comportan como plagas agrícolas graves.
Actualmente se está trabajando para desarrollar un modelo predictivo de la intensidad de las migraciones en la zona mediterránea y del centro y norte de Europa, que tenga en cuenta las condiciones climáticas en las áreas de invernada y el papel que juegan los vientos.
En años excepcionales como 2009, la población migrante puede estar compuesta por millones de ejemplares. Por ejemplo, los datos de los radares permiten estimar que durante las dos oleadas migratorias más importantes en el verano de aquel año, 4 millones de mariposas atravesaron una franja de 300 km al sur de Inglaterra.
La mariposa migratoria de los cardos no causa daños en la agricultura, pero otras especies con ciclos similares pueden ocasionar pérdidas enormes en productos de la huerta. Conocer y entender qué es lo que da lugar a migraciones excepcionales y poder predecir las puede ayudar a minimizar estas pérdidas en los años próximos. Las propias previsiones de cambio climático, con una mayor frecuencia de episodios de vientos saharianos, aumenta el riesgo de que estas migraciones sean cada vez más importantes.
Vientos saharianos que transportan mariposas
Hace ya más de una década que Constantí Stefanescu, investigador del Museo de Ciencias Naturales de Granollers y del CREAF, estudia el proceso migratorio de esta especie. Unos años atrás, junto con Ana Ávila del CREAF y Marta Alarcón del Centro de Estudios Avanzados de Blanes, demostró que las migraciones de esta mariposa en Cataluña se relacionan muy directamente con la entrada de vientos saharianos, y que el origen de las poblaciones migradoras se sitúa en diferentes zonas del Magreb, como el centro y sur de Marruecos.
También se sabía que el ciclo migratorio de esta especie es, sin embargo, mucho más amplio y no se detiene en nuestras latitudes. Las mariposas que llegan a Cataluña durante la primavera se reproducen seguidamente (las orugas se alimentan de cardos, de ahí el nombre popular de la especie), y la nueva generación emergente migra hacia el norte y coloniza el centro y norte de Europa a comienzos del verano.
Participación ciudadana para el avance científico
En 2009 la migración de esta mariposa fue espectacular. Durante buena parte de la primavera, en Cataluña alcanzaron millones de mariposas en varias oleadas sucesivas. Las condiciones eran idóneas para profundizar en el ciclo migratorio en Europa, y se pusieron todas las alertas para que miles de naturalistas aficionados de todo el continente recogieran sus observaciones y las hicieran llegar a ONGs como Butterfly Conservation y otros organismos similares.
Stefanescu, ayudado por un extenso equipo de entomólogos, ornitólogos y físicos de una decena de países europeos, coordinó la recopilación de toda esta información y el tratamiento de los datos para extraer una imagen comprensible de todo el proceso. Dentro de este estudio, fue clave la aportación de los investigadores ingleses de Rothamsted Experimental Station, que disponen de radares entomológicos capaces de detectar migraciones de insectos en la columna de aire hasta una altura de 1200 m. Ana Ávila y Jofre Carnicer, del CREAF, también participaron en este trabajo.
Referencia bibliogràfica:


 Stefanescu, C., Páramo, F., Åkesson, S., Alarcón, M., Ávila, A., Brereton, T., Carnicer, J., Cassar, L. F., Fox, R., Heliölä, J., Hill, J. K., Hirneisen, N., Kjellén, N., Kühn, E., Kuussaari, M., Leskinen, M., Liechti, F., Musche, M., Regan, E. C., Reynolds, D. R., Roy, D. B., Ryrholm, N., Schmaljohann, H., Settele, J., Thomas, C. D., van Swaay, C. and Chapman, J. W. (2012), Multi-generational long-distance migration of insects: studying the painted lady butterfly in the Western Palaearctic. Ecography. doi: 10.1111/j.1600-0587.2012.07738.x

domingo, 21 de octubre de 2012

¿LAS BACTERIAS SON SERES SOCIALES?

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Una nueva investigación sobre si las bacterias tienen organización a escala de población en la naturaleza, revela que estos microorganismos pueden tener estructuras sociales similares a las de plantas y animales.




Los autores del estudio analizaron interacciones hostiles entre bacterias.
En estos actos, las bacterias producen sustancias que usan como arma química, para obtener una ventaja competitiva al obstaculizar directamente la supervivencia de competidores potenciales.
Esto suele ocurrir cuando hay bacterias que compiten por la misma parte de su hábitat.
Los resultados de la investigación muestran que algunos individuos en grupos de bacterias estrechamente emparentadas tienen la capacidad de producir compuestos químicos que matan o detienen el crecimiento de otras poblaciones de bacterias en el entorno, pero que no perjudican a su propio grupo.
Lo descubierto por el equipo de Otto Cordero y Martin Polz del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), y sus colaboradores del Instituto Francés de Investigación para la Explotación del Mar y del Instituto Oceanográfico de Woods Hole en Massachusetts, sugiere que las bacterias en el medio ambiente pueden desempeñar diferentes funciones sociales y que la competencia se produce no sólo entre bacterias individuales, sino también entre poblaciones coexistentes y siguiendo criterios que podrían etiquetarse como sociales.
Usualmente, se ha venido considerando que las bacterias son organismos cien por cien egoístas y que las poblaciones de bacterias son simples grupos de clones, pero cada vez está más claro que muchas especies tienen una clara estructura social en sus poblaciones.

jueves, 18 de octubre de 2012

LA ESCENA DE CAZA ARÁCNIDA MÁS ANTIGUA Y BIEN CONSERVADA

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Se ha descubierto un singular conjunto fósil de una araña de hace unos cien millones de años lanzándose al ataque contra una presa atrapada en su telaraña. Es un caso único debido a su antigüedad y por su grado tan bueno de conservación.
 
 
Foto: Cortesía de la Universidad Estatal de Oregón.
 
La extraordinaria escena con sus dos actores está tan bien conservada que la descripción de lo que ocurre en ella la puede hacer cualquiera, sin necesidad de ser paleontólogo. Una araña inicia su ataque contra un insecto alado que acaba de quedar atrapado en su telaraña.
Estos extraordinarios restos fósiles, muy inusuales por la claridad de lo que muestran, están en un trozo de ámbar.
El episodio de caza tuvo lugar en el valle de Hukawng, en Myanmar (Birmania) a principios del Cretáceo, hace entre 97 y 110 millones de años, en pleno reinado de los dinosaurios.
George Poinar, Jr., profesor emérito de zoología en la Universidad Estatal de Oregón en Corvallis, Estados Unidos, y experto de prestigio mundial en insectos atrapados en ámbar, ha hecho una descripción básica del hallazgo.
La araña estaba comenzando su ataque contra un macho de avispa parásita que tuvo la mala fortuna de quedar atrapado en la telaraña. Pero este drama de vida y muerte no se completó. Depredador y presa quedaron inmovilizados para la posteridad en la escena de combate que no llegó a su desenlace. La resina de un árbol cayó sobre ambos y los paralizó, conduciéndoles a la muerte.
Las arañas figuran entre los invertebrados de mayor antigüedad hoy existentes. Se cree que las arañas surgieron como tales hace alrededor de 200 millones de años, pero la evidencia fósil más antigua de una telaraña tiene sólo unos 130 millones de años de antigüedad. Un ataque como el conservado en esta pieza extraordinaria de ámbar y tan antiguo no había sido documentado nunca mediante fósiles con tanta claridad.
Tanto la araña como la avispa pertenecen a géneros extintos.

LOS VIRUS, ¿FORMAS DE VIDA ARCAICAS EN VEZ DE FRAGMENTOS DE MAQUINARIA BIOLÓGICA?

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Un nuevo estudio sobre virus gigantes apoya la idea de que los virus son organismos vivos de gran antigüedad y no simples restos moleculares inanimados y erráticos de maquinaria biológica, como algunos científicos han argumentado. El estudio puede, por tanto, remodelar el árbol filogenético universal, añadiendo una cuarta rama principal a las tres aceptadas por la mayoría de los científicos como dominios fundamentales de la vida.


El mimivirus, infectando una ameba. (Foto: Prof. Didier Raoult, Rickettsia Laboratory, La Timone, Marseille, Francia)

Los investigadores utilizaron un método relativamente nuevo para escudriñar el pasado lejano. En vez de comparar secuencias genéticas, que son inestables y cambian con bastante rapidez a través del tiempo, buscaron evidencias de acontecimientos pasados en la estructura tridimensional de ciertos "fósiles" moleculares que, al igual que los fósiles propiamente dichos de huesos humanos o animales, ofrecen pistas de sucesos evolutivos antiguos.
Al igual que los paleontólogos estudiando la evolución, el equipo de Gustavo Caetano Anollés, profesor de ciencias de los cultivos en la Universidad de Illinois y del Instituto de Biología Genómica, observó las piezas del sistema y cómo han cambiado con el paso del tiempo, constatando que algunos pliegues de proteínas aparecen sólo en un grupo o un subconjunto de organismos, mientras que otros son comunes a todos los organismos estudiados hasta ahora.
En investigaciones de este tipo se tiende a buscar al ancestro común más reciente de todas las formas de vida existentes en la Tierra mediante la estrategia de comparar células. Nunca se añaden virus. Caetano Anollés y sus colaboradores decidieron incorporar diversos virus para intentar vislumbrar sus orígenes evolutivos.
Los investigadores confeccionaron un censo de todos los pliegues de proteínas en más de mil organismos representativos de las bacterias, los virus, las arqueas y todos los demás tipos de seres vivos. El equipo de Caetano Anollés incluyó a los virus gigantes porque son complejos, poseyendo genomas que igualan, y en algunos casos superan, a los atributos de las bacterias más simples.
Los virus gigantes tienen una increíble maquinaria que parece muy similar a la de nuestras células. Los autores del estudio se propusieron averiguar a qué se debe su gran complejidad.
Parte de esa complejidad incluye enzimas involucradas en traducir a proteínas el código genético. Para su sorpresa, los científicos encontraron estas enzimas en virus, algo inaudito dado que estos carecen de toda otra maquinaria conocida para la fabricación de proteínas y deben recurrir a usar en su provecho las proteínas de los organismos invadidos.
En el nuevo estudio, los investigadores mapearon las relaciones evolutivas entre los acervos proteicos de cientos de organismos, y utilizaron la información para construir un nuevo árbol filogenético universal que incluye a los virus. El árbol resultante tiene cuatro ramas claramente diferenciadas, cada uno representando a un "supergrupo" distinto. Los virus gigantes forman la cuarta rama del árbol. Las otras tres son la de las bacterias, la de las arqueas y el dominio Eukarya (que incluye a vegetales, animales, hongos, y todos los demás organismos cuyas células tienen un núcleo definido).
Los investigadores descubrieron que muchos de los pliegues proteicos más antiguos, los que se encuentran en la mayoría de los organismos celulares, también estuvieron presentes en los virus
gigantes. Esto sugiere que dichos virus aparecieron muy temprano en la evolución, cerca de la raíz del árbol filogenético.
El nuevo análisis añade más evidencias de que los virus gigantes fueron originalmente mucho más complejos de lo que son hoy, y experimentaron, con el tiempo, una drástica reducción en sus genomas. Esta reducción probablemente explica que hayan pasado a un estilo de vida parasitario. Los autores del estudio sugieren que los ancestros de los virus se parecían más a los virus gigantes de hoy que al resto de virus actuales con genomas reducidos.
En la investigación también han trabajado Arshan Nasir, de la Universidad de Illinois, y Kyung Mo Kim, del Instituto de Investigación de Biociencia y Biotecnología en Corea del Sur.

lunes, 15 de octubre de 2012

UNA RAREZA GEOLÓGICA PROPORCIONA PISTAS SOBRE EL ORIGEN DE LOS 'SÚPER VOLCANES'

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Científicos de la Universidad de California han utilizado 20 años de datos de satélites para revelar una rareza geológica única en la Tierra y que, según la investigación, publicado en la revista 'Science', proporciona pistas sobre el origen de los 'super volcanes'.




En la frontera de Argentina, Bolivia y Chile, se encuentra el Altiplano-Puna, en la región central de los Andes, donde se concentra la mayor masa de magma activo en la corteza terrestre continental, conocida por una larga historia de erupciones volcánicas masivas. El nuevo estudio, dirigido por Yuri Fialko, y Jill Pearse, ha revelado que el magma del lugar está formando una gran masa en medio de la corteza, empujando hacia arriba la superficie de la Tierra a través de un área de 100 kilómetros de ancho.
Esta elevación está causando el hundimiento de la zona circundante, dando lugar a un fenómeno geológico único con la forma de un sombrero mexicano, que los investigadores han descrito como el 'levantamiento del sombrero'.
El movimiento del magma ocurre a gran profundidad y a una velocidad bastante lenta, por lo que la superficie de la tierra se eleva un centímetro por año y no hay peligro inmediato de una efusión volcánica, según los investigadores. "Es un movimiento sutil pero persistente lo que ha ocasionado esta elevación inusual", ha señalado Fialko.
Los investigadores han atribuido la desviación de la superficie de la Tierra a una gran burbuja de magma, llamada 'diapiro' en términos geológicos, formada en la parte superior del Altiplano-Puna. Los diapiros se han estudiado mediante registros geológicos de rocas congeladas hace muchos millones de años, pero el nuevo estudio es el primero en identificar un diapiro activo de magma ascendiendo a través de la corteza. Según Fialko, un fenómeno similar de elevación se está produciendo cerca de Socorro, en Nuevo México, pero a un ritmo mucho menor.
"Los datos de satélite y los modelos informáticos nos ha permitido establecer un vínculo importante entre lo que se observa en la superficie y lo que está sucediendo en el cuerpo de magma en las profundidades", ha apuntado el investigador, quien cree que el 'levantamiento del sombrero' podría aportar información sobre las etapas iniciales de grandes eventos magmáticos que conducen a la formación de enormes calderas. Estos súper-volcanes pueden expulsar miles de kilómetros cúbicos de magma hacia la atmósfera, afectando al clima local y global.
Los investigadores concluyen que, "afortunadamente, este tipo de eventos no han ocurrido desde que existe el ser humano, aunque ahora sabemos que tuvieron lugar en la zona del Altiplano-Puna, en el pasado".

domingo, 14 de octubre de 2012

MÁS CERCA DE ACLARAR LAS MISTERIOSAS CAUSAS DE LA EXTINCIÓN MASIVA DE HACE 201 MILLONES DE AÑOS

noticiasdelaciencia.com
 
Durante los últimos 450 millones de años, la vida en la Tierra ha sufrido varias grandes extinciones, en las que la actividad biológica cayó en picado y desaparecieron grupos dominantes de criaturas.


Paul Olsen buscando rocas de las que extraer muestras. (Foto: LDEO)

La última gran extinción (hasta ahora) ocurrió hace 65 millones de años, cuando, al parecer, el impacto de un meteorito gigante generó incendios, ondas de choque y tsunamis, alterando drásticamente el clima. Ese cataclismo aniquiló a los dinosaurios, preparando el terreno para el ascenso evolutivo de los mamíferos y finalmente el surgimiento de la especie humana. Muchos científicos ahora están comenzando a pensar que estamos al borde de una nueva gran extinción, ésta generada por los inmensos daños ecológicos causados por las actividades humanas. Estos daños incluyen la destrucción de hábitats y los trastornos climáticos inducidos por el aumento antropogénico de los gases con efecto invernadero en la atmósfera. El resultado de estos daños es que las poblaciones de muchas especies están siendo diezmadas, y que el número de especies en vías de extinción o extintas empieza a incrementarse de manera preocupante.
Las causas de una extinción desencadenada hace 201,4 millones años, y considerada por muchos expertos como la que preparó el escenario para que los dinosaurios entrasen en escena con un papel protagonista, son un misterio.
El paleontólogo Paul Olsen y el geólogo Dennis Kent, del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty, adscrito a la Universidad de Columbia, en la ciudad de Nueva York, han estudiado el misterioso origen de esa extinción masiva durante décadas.
Después de reunir indicios de lugares como por ejemplo terrenos con antiguos flujos de lava en Marruecos, acantilados costeros de Gales bañados por las olas, y rocas a gran profundidad bajo lo que hoy en día es Nueva Jersey y Pensilvania, estos investigadores pueden estar más cerca de hallar una explicación para la causa de aquella extinción, una explicación que podría tener algunos aspectos en común con el desastre ecológico antropogénico de nuestros días.
Esta extinción del Triásico-Jurásico (también conocida como la extinción de finales del Triásico) acabó con la mitad de las especies de la Tierra, incluyendo peces parecidos a las anguilas y llamados conodontos, terápsidos parecidos a los mamíferos y que habitaban en pantanos, cocodrilos antiguos, lagartos arborícolas con caras parecidas a las de los monos, y muchos vegetales con hojas grandes. Los dinosaurios, que hasta entonces eran un grupo relativamente pequeño y modesto, lograron sobrevivir a la catástrofe, y luego evolucionaron rápidamente en tamaño y diversidad.
Se cree, a raíz de datos obtenidos en años recientes, que la extinción fue repentina en términos de la escala geológica del tiempo, durando sólo unos pocos miles de años o quizás menos.
De entre las muchas causas barajadas por la comunidad científica durante décadas de investigaciones, finalmente la atención de los expertos se ha centrado en sólo dos, consideradas como las más probables, y que acaso estén relacionadas, lo cual haría que no fuesen mutuamente excluyentes.
Una de ellas es la caída de un gran meteorito.
La otra, que por ahora cuenta con más indicios a su favor, es el desencadenamiento de erupciones volcánicas colosales, que de forma alternada enfriaron y calentaron la atmósfera con hollín y dióxido de carbono, de modo bastante similar a lo que sucede en la actualidad con las sustancias contaminantes emitidas a la atmósfera por actividades humanas.
En aparente conexión con esta última teoría, aproximadamente en la misma la época de la extinción, Pangea, el continente gigante de aquel entonces que albergaba la mayoría de las tierras emergidas del planeta, comenzó a dividirse. Una fisura se fue ensanchando hasta convertirse en el lecho del Océano Atlántico, mientras que los nuevos continentes surgidos de la fragmentación se separaban unos de otros. Esto estuvo acompañado por reiteradas emanaciones titánicas de lava durante cientos de miles de años. Las partículas de azufre emitidas por las erupciones debieron permanecer durante años en la atmósfera, oscureciéndola, lo que a su vez enfrió el planeta. El dióxido de carbono, un gas con efecto invernadero (retiene el calor) es otro componente importante de las erupciones volcánicas. A diferencia de las partículas de azufre, las cuales acaban cayendo a la superficie en cuestión de no muchos años, el dióxido de carbono extra puede permanecer en la atmósfera durante siglos. El resultado es que, tras cesar la influencia de las partículas de azufre en la atmósfera, cobra mayor protagonismo la acción del dióxido de carbono, el cual provoca un calentamiento.
Por consiguiente, en aquellos tiempos con alta actividad volcánica, habría prevalecido un clima caracterizado por una alternancia entre olas de frío (justo tras una gran erupción) y olas de calor (desde la desaparición de las partículas de azufre en la atmósfera y hasta la nueva erupción volcánica masiva).
Hay también evidencias de que lo que hoy es el nordeste de Estados Unidos fue inundado por la lava varias veces, en eventos separados uno del otro por cerca de 200.000 años. Valiéndose de muestras obtenidas mediante perforaciones a gran profundidad en el subsuelo, Olsen y Kent han analizado esas capas de lava, junto con capas intermedias de suelos antiguos que se formaron durante las pausas en la actividad volcánica. Estos científicos encontraron que los suelos contienen huellas de picos de dióxido de carbono que son de cinco a diez veces mayores que los niveles de hoy en día. Tales picos de concentración de dióxido de carbono son suficientes para matar por exceso de calor a buena parte de la vida vegetal y animal, y también para acidificar los océanos a través de reacciones químicas. La alternancia entre un calor extremo y un frío extremo muy posiblemente resultó más dañino para el conjunto de la vida del planeta que la permanencia a largo plazo del frío o bien del calor extremos, tal como razona Olsen.

viernes, 12 de octubre de 2012

LOS RATONES COPIAN LAS ‘SERENATAS’ ULTRASÓNICAS DE OTROS MACHOS

agenciasinc.es
 
Cantar emulando a algún artista famoso no es exclusivo de los humanos. Los ratones usan un truco similar y son capaces de imitar los sonidos que emiten otros machos, según un estudio publicado esta semana. El trabajo señala que el cerebro de los ratones tiene algunas características similares a las de los humanos y de algunos pájaros que les permiten cambiar sus 'cánticos'.


Los ratones tienen la capacidad de imitar sonidos ultrasónicos de otros machos. Imagen: Novartis AG

Los ratones tienen la capacidad de imitar sonidos ultrasónicos de otros machos, según un estudio que se publica esta semana en la revista PLoS ONE.
"En nuestros experimentos hemos visto que los cerebros de los ratones tienen algunas características similares a las que usan los humanos para aprender a hablar y algunos pájaros cantores para aprender una canción", señala Erich Jarvis, uno de los autores de este trabajo.
"Si no estamos equivocados, estos hallazgos serán de gran utilidad para las investigaciones sobre enfermedades como el autismo y los trastornos de ansiedad. Los científicos que estén estudiando los efectos sobre la comunicación vocal de esas enfermedades en modelos de ratón, van a poder al fin conocer el sistema cerebral que controla la vocalización en ratones, asegura Jarvis, investigador en Howard Hughes Medical Institute, en Chevy Chase, Maryland (EE UU).
Este investigador reconoce que el descubrimiento es controvertido porque contradice una vieja idea, que se ha mantenido durante 60 años, de que los ratones no tienen ningún rasgo de aprendizaje vocal.
 
Circuitería cerebral de sonidos parecida a la humana
 
La investigación sugiere que los circuitos cerebrales para comunicación vocal en el cerebro de los ratones son más parecidos a los del cerebro humano que los que usan los chimpancés y otros primates no humanos para emitir sus sonidos.
"Es un estudio muy importante con grandes hallazgos", dice Kurt Hammerschmidt, un experto en comunicación vocal en el German Primate Center, que no ha participado en el estudio. Sin embargo, se muestra más cauto con algunas afirmaciones del trabajo que señalan que, si los ratones son capaces de aprender vocalizaciones, pueden ser un buen modelo para estudiar la base genética de la evolución del lenguaje.
En el experimento los investigadores utilizaron marcadores de expresión genética que iluminaron las neuronas en la corteza motora del cerebro de los ratones mientras cantaban. Después dañaron las neuronas implicadas en el canto y observaron que los ratones no podían continuar cantando ni repetir los sonidos de una manera consistente. Lo mismo ocurría cuando el ratón se quedaba sordo.
También usaron un rastreador inyectable para registrar las señales que controlaban la canción mientras se transmitían desde las neuronas de la corteza motora a las del bulbo raquídeo y más tarde a los músculos de la laringe. “Esta evidencia de proyección directa fue una gran sorpresa”, concluye Jarvis.
 
Referencia bilbiográfica:
 
Arriaga, G. et. Al. “Of mice, birds, and men: the mouse ultrasonic song system has some features similar to humans and song-learning birds”. (2012) PLOS ONE.
 
Arriaga, G. et. Al. “Mouse vocal communication system: are ultrasounds learned or innate?”. (2012) Brain and Language.

miércoles, 10 de octubre de 2012

LAS EMISIONES DE METANO SE REMONTAN A LA ÉPOCA ROMANA

noticiasdelaciencia.com
 
La actividad humana ha contribuido a las variaciones de metano en la atmósfera desde hace al menos 2.000 años, según revelan los hielos de Groenlandia. Así lo sugiere un estudio internacional que ha analizado siglo a siglo las fuentes naturales y antropogénicas que producen este gas.



 
En tiempos de la Dinastía Han (del 206 a.C. al 220 d.C.) y durante el auge del Imperio Romano ya se producían emisiones de metano –un gas de efecto invernadero– a causa de la actividad humana, tal y como revela un estudio que publica esta semana la revista Nature.
Para llegar a esta conclusión, un equipo de científicos liderados desde la Universidad de Utrecht (Países Bajos) ha analizado la abundancia de un isótopo del carbono (d13C) del metano en el interior de las placas heladas de Groenlandia. La proporción de este isótopo respecto a otros permite distinguir la fuente de la que proviene el gas atrapado en el hielo.
El trabajo revela que a lo largo de los últimos 2.000 años han ido variando las emisiones del metano procedentes de la combustión de biomasa.
Estas fluctuaciones no sólo se deben a la variabilidad de algunos episodios climáticos (como el ‘periodo cálido medieval’ o la ‘pequeña edad del hielo’ posterior), también a los cambios en la población humana y en el uso de la tierra, como la quema de vegetación para favorecer la agricultura.
Por ejemplo, los científicos han detectado menos emisiones de metano durante el declive del Imperio Romano y más durante la expansión de las poblaciones a lo largo de la Edad Media.
“Es la primera vez que se observan variaciones a escala centenaria y la primera vez que esos cambios se asocian con datos arqueológicos”, señala a SINC la paleoclimatóloga Célia Sapart, una de las autoras de esta investigación, de la que destaca su “alta precisión y resolución temporal, además de cubrir más tiempo” que trabajos anteriores.
“En 2005, un estudio dirigido por Dominic Ferretti midió el d13C del metano emitido durante los últimos mil años, pero la resolución de los datos no les permitió detectar las oscilaciones observadas en nuestro trabajo”, señala Sapart.
La investigadora también aclara que las emisiones de metano “eran menos abundantes antes de la revolución industrial del siglo XIX, aunque la acción antropogénica ya jugaba antes un papel importante en la cantidad global de metano atmosférico”.
Este gas es el segundo de origen humano, después del dióxido de carbono, que contribuye en mayor proporción al efecto invernadero y al calentamiento global del planeta. (Fuente: SINC)

lunes, 8 de octubre de 2012

EL INESPERADO PAPEL DE LOS HONGOS EN LA FORMACIÓN DE NUBES Y NEBLINA

noticiadelaciencia.com
 
La neblina y las nubes se forman si el aire contiene partículas finas que sirvan de núcleos de condensación de la humedad circundante.


Nubes sobre la selva. (Foto: © MPI for Chemistry)

Hasta el momento, se había asumido que la mayor parte de las partículas de aerosoles que flotan sobre la selva amazónica consistían sólo en material orgánico, y que se formaban a partir de reacciones químicas con las moléculas de gas en la atmósfera. Los hidrocarburos volátiles como el isopreno son emitidos por las plantas y posteriormente transformados mediante oxidantes fotoquímicos en moléculas orgánicas no volátiles que se adsorben entre sí, formando de este modo las partículas de los aerosoles.
El equipo de Meinrat O. Andreae, Ulrich Pöschl y Christopher Pöhlker, del Instituto Max Planck de Química en Alemania, en cooperación con colegas del Brasil, la India y Estados Unidos, ha descubierto que en el proceso de formación de aerosoles no sólo participan moléculas orgánicas, sino también partículas muy finas de sal de potasio. Su fuente principal son los hongos, aunque también provienen de otras plantas selváticas, y sirven como núcleos de condensación, siendo también adsorbibles por las moléculas orgánicas.
De este modo, hongos, y en menor medida plantas, pueden ejercer una influencia directa en la cantidad de partículas de aerosol atmosférico y en sus propiedades, y por ende también en la formación y composición de la neblina, las nubes y las precipitaciones en la selva.
Para este estudio, se han empleado microscopios de rayos X en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley de California y en el Centro Helmholtz de Berlín, en Alemania.
Los resultados de la investigación son de gran utilidad para identificar y contabilizar las fuentes de las partículas de aerosoles orgánicos. Esto, a su vez, resulta vital para conocer sus interacciones con las nubes y las precipitaciones en el sistema climático natural. Los investigadores albergan la esperanza de poder estimar mejor en el futuro la influencia de las actividades humanas en el cambio climático global.

LA DIVERSIDAD DE LOS MICROORGANISMOS MARINOS DEL ÁRTICO ES ÚNICA

agenciasinc.es
 
El análisis de 800.000 secuencias genéticas de 92 muestras marinas evidencia grandes diferencias entre el Ártico y el resto de océanos, así como entre los dos océanos polares. Los resultados de este estudio internacional, que cuenta con participación de científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, sugieren que la comunidad bacteriana no tiene capacidad para dispersarse con facilidad.


Imagen de satélite del océano Ártico. Imagen: ESA

A pesar de tener en común los cambios extremos en la radiación solar, las bajas temperaturas y la formación de hielo en invierno, los microorganismos marinos del Ártico y de la Antártida presentan profundas diferencias. Esta es una de las principales conclusiones de un estudio internacional con participación de científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) que también evidencia el carácter único de las comunidades bacterianas que pueblan el Océano Ártico, no sólo en comparación con la Antártida, sino también con el resto de océanos.
Un consorcio de investigadores de Francia, Nueva Zelanda, Estados Unidos, Canadá, Suecia y España ha analizado 800.000 secuencias genéticas procedentes de 90 muestras de microorganismos. En concreto, los científicos, que publican los resultados en la revista recogidas en la superficie y en las profundidades. Además, han incluido 48 muestras adicionales de latitudes más bajas para analizar la huella polar en la biogeografía bacteriana marina del océano global.
Los científicos han comparado específicamente muestras de las regiones costeras y de mar abierto, así como muestras recogidas en invierno y en verano. Los resultados señalan que los microorganismos que viven en las profundidades de los océanos polares comparten el 40% de las similitudes taxonómicas, mientras que sólo el 25% de los grupos taxonómicos identificados en la superficie es común.
“Las bacterias que forman el plancton de la superficie están sometidas a condiciones más variables que se desencadenan a corto plazo, mientras que las de las profundidades están estructuradas en función de la conectividad de la circulación oceánica”, explica uno de los autores del trabajo, el investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Mar Carlos Pedrós.
 
Aporte de agua dulce
 
Las mayores diferencias tienen que ver con el aporte de agua dulce a estos ecosistemas. Aunque los polos reciben agua procedente del deshielo glacial, el agua dulce que recibe el Ártico llega, sobre todo, de las grandes cuencas continentales de los sistemas fluviales. Esta circunstancia es probablemente la explicación para las grandes diferencias entre los polos observadas en los micr
“Hemos comparado las comunidades microbianas del Ártico y de la Antártida y hemos visto que son muy diferentes. Este resultado indica que las bacterias no tienen tanta capacidad para dispersarse con facilidad de una zona polar a otra como suponíamos. El aislamiento hace posible la especiación y, como consecuencia, la biogeografía”, destaca el investigador del CSIC.
El estudio es resultado de diferentes trabajos realizados en el marco del Año Polar Internacional 2007 de Vida Marina de la Fundación Sloan, que promovió los esfuerzos en ambos extremos del planeta y la realización de un programa separado dirigido a los microbios marinos. ‐2009. Los científicos también han contado con el apoyo del Censo de Vida Marina de la Fundación Sloan, que promovió los esfuerzos en ambos extremos del planeta y la realización de un programa separado dirigido a los microbios marinos.
 
Referencia bibliográfica:
 
Jean Kevin Bakker, Stefan Bertilson, David L. Kirchman, Connie Lovejoy, Patricia L. Yager, and Alison E. Murray. ‐François Ghiglione, Pierre E. Galand, Thomas Pommier, Carlos Pedrós‐Alió, Elizabeth W. Maas, Pole‐to‐pole biogeography of surface and deep marine bacterial communities. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.1208160109.oorganismos que viven en las regiones costeras.
 

viernes, 5 de octubre de 2012

UNA INMENSA POBLACIÓN MICROBIANA COLONIZÓ TIERRA FIRME HACE 2.750 MILLONES DE AÑOS

noticiasdelaciencia.com
 
Ya se tenía constancia de que algunos microbios migraron del mar a tierra firme hace 2.750 millones de años. Pero muchos científicos creían que esos singulares colonos establecieron poblaciones muy exiguas, dado que la capa de ozono, que escuda a la superficie de la Tierra frente a la perniciosa radiación ultravioleta que llega del Sol, no se formó hasta cientos de millones de años después.


Núcleos de muestras. (Foto: Roger Buick/UW)

Sin embargo, una nueva investigación efectuada por el equipo de Eva Stüeken, de la Universidad de Washington en Seattle, sugiere que esos primeros microbios de tierra firme pudieron tener una presencia muy generalizada, produciendo oxígeno y erosionando químicamente a la pirita, un mineral de sulfuro de hierro, con la consecuencia final de la liberación de azufre y molibdeno en los océanos.
Una muestra extraída del interior de una estructura geológica de 2.500 millones de años de antigüedad, en una zona del sector occidental de Australia que originalmente fue una capa de sedimento fino en el fondo del mar, muestra altas concentraciones de sulfuro y molibdeno. Esto respalda la idea de que la mayor parte del sulfato provino de tierra firme, probablemente como consecuencia de la actividad microbiana en rocas de la superficie.
El hallazgo muestra que la vida no estaba limitada a unos pocos sitios en tierra firme. Debió tener una notable presencia a escala global, acorde con la magnitud del aumento del flujo de sulfato desde la tierra al mar. A su vez, la abundante entrada de azufre al mar probablemente potenció la expansión de la vida por los océanos.
Es cierto que el azufre pudo ser liberado al mar por otros procesos, incluyendo la actividad volcánica. Pero la evidencia de que el molibdeno estaba siendo emitido al mismo tiempo sugiere, teniendo en cuenta ciertos mecanismos biogeoquímicos, que ambos elementos estaban siendo liberados a medida que poblaciones de bacterias deshacían poco a poco rocas continentales.
Si ese fue el caso, ello posiblemente significa que esos microbios aposentados en tierra firme ya estaban generando oxígeno mucho antes de la época en que ocurrió lo que los geólogos denominan la Gran Oxidación, hace alrededor de 2.400 millones de años. La Gran Oxidación marcó el inicio, relativamente súbito, de la atmósfera rica en oxígeno que permitió el desarrollo de la vida en las direcciones evolutivas que condujeron a la biosfera actual.
Además, el azufre agregado al mar quizá pudo permitir que proliferasen microbios marinos consumidores de metano, lo que a su vez pudo ser decisivo para preparar el escenario en el que aconteció esa oxigenación a gran escala de la atmósfera.
Lo descubierto en este estudio respalda la teoría de que el oxígeno ya estaba siendo producido desde varios cientos de millones de años antes de la Gran Oxidación. Ésta, por tanto, quizá sólo fue la época en que el oxígeno acumulado poco a poco durante mucho tiempo comenzó a hacerse notar de forma más evidente, al alcanzar concentraciones decisivas en la atmósfera.

jueves, 4 de octubre de 2012

BACTERIAS QUE AYUDAN A LAS HIENAS A COMUNICARSE MEDIANTE EL OLOR CORPORAL

noticiasdelaciencia.com
 
Ciertas bacterias presentes en las glándulas emisoras de olor de las hienas pueden resultar cruciales en la regulación de las comunicaciones. Los resultados de esta llamativa investigación muestran una clara relación entre la diversidad de los clanes de hienas y las distintas comunidades microbianas que viven en sus glándulas emisoras de olor.

Las hienas se comunican mediante el olor. (Foto: MSU)

Ésta es la primera vez que unos científicos muestran que diferentes grupos sociales de mamíferos poseen diferentes comunidades de bacterias generadoras de olor. Estas comunidades producen combinaciones muy específicas de sustancias químicas, de tal modo que cada combinación, propia de un clan de hienas, sirve de "firma", permitiendo que por el olor los individuos se reconozcan entre ellos como miembros del mismo clan.
Un componente fundamental del repertorio de conductas de cada animal es un sistema de comunicación eficaz. A juzgar por lo descubierto en este estudio, hay que asumir que sin sus bacterias, esa comunicación mediante el olor corporal podría verse comprometida para las hienas y quizá para otros animales.
Investigaciones anteriores han venido demostrando que los microbios desempeñan papeles importantes en la digestión y otras funciones corporales. También es bien conocido que en muchos mamíferos el olor sirve para indicar una amplia gama de características, incluyendo el sexo, la edad, el estado reproductivo y la pertenencia a un grupo.
El nuevo estudio, hecho por el equipo de Kevin Theis y Kay Holekamp, de la Universidad Estatal de Michigan, Estados Unidos, ofrece también detalles reveladores sobre bacterias que tienen una relación de beneficio mutuo con las hienas en las que viven.
Entre las utilidades para las hienas de que los individuos se reconozcan por el olor unos a otros como miembros de un mismo clan, figura por ejemplo la de pelearse menos entre ellos y más contra los miembros de clanes ajenos, ayudando así a la supervivencia del grupo propio.

LA GRAN BARRERA DE CORAL SE HA REDUCIDO A LA MITAD EN 27 AÑOS

agenciasinc.es
 
La Gran Barrera de Coral, situada en el mar del Coral (Australia), ha perdido la mitad de su cobertura en los últimos tres decenios. Su reducción se podría frenar controlando la plaga de estrellas de mar corona de espinas que son responsables –en un 42%– de la desaparición del arrecife, según un estudio de investigadores del Instituto Australiano de Ciencias Marinas en Townsville.


La disminución de este arrecife coralino se debe a tres causas principales: daños causados por los ciclones tropicales (48%), a las estrellas de mar corona de espinas, Acanthaster planci, (42%) que se alimentan de coral, y al blanqueamiento (10%). Imagen: Katharina Fabricius (AIMS).
 
Una investigación que publica la revista PNAS muestra que el mayor arrecife de coral del mundo, que se localiza en Australia, ha perdido en 27 años más de la mitad de su extensión. Si la tendencia se mantiene, podría volver a reducirse a la mitad en 2022.
La disminución de este arrecife coralino se debe a tres causas principales: los ciclones tropicales (48%), a las estrellas de mar corona de espinas, Acanthaster planci, (42%) que se alimentan de coral, y al blanqueamiento (10%). Sin embargo, el patrón de disminución varía entre regiones.
“Existen diferencias claras entre la historia de las tres regiones del arrecife. La menos afectada es la remota zona del norte, que está escasamente habitada y con ligera actividad humana. Además, esta región ha experimentado pocos ciclones y escasos brotes de poblaciones de corona de espinas”, explica a SINC Katharina Fabricius, del Instituto Australiano de Ciencias Marinas (AIMS, por sus siglas en inglés), coautora de la investigación.
Las otras dos partes más afectadas del arrecife son la zona sur, que está bajo presión por el desarrollo costero y agrícola, y que se ha visto afectada por las coronas de espina y por los ciclones; y la zona central, que tiene una agricultura más intensiva y de pastoreo. También ha sufrido en el pasado reciente tres ciclones severos, decoloración en dos ocasiones y brotes intensos de esta especie de estrellas de mar.
“El estudio se basa en el programa de monitoreo de arrecifes más completo del mundo. Este programa inició la vigilancia de más de 100 barreras de coral en 1985 y desde 1993 ha incorporado mediciones anuales detalladas de 47 arrecifes", declara Peter Doherty, uno de los creadores del programa e investigador en el AIMS.
 
Salvar al arrecife de la plaga de “corona de espinas”
 
Los datos recopilados muestran que los arrecifes pueden recuperar su cobertura de coral después de estas perturbaciones, en un período de entre diez y veinte años. Actualmente, los intervalos entre estos fenómenos son generalmente demasiado cortos como para una recuperación completa y esto es lo que causa las pérdidas de coral a largo plazo.
“No podemos detener las tormentas, y el calentamiento del océano –la causa principal de la decoloración de los corales– es uno de los efectos más críticos del cambio climático global. Sin embargo, podemos actuar para reducir el impacto de la corona de espinas”, declara John Gunn, director general del Instituto Australiano de Ciencias Marinas (AIMS).
Estas estrellas son un tipo de depredador que se alimentan únicamente de coral vivo, “unos 10 m2 por año”, apunta Fabricius. El estudio muestra que, en ausencia de la corona de espinas, la cobertura de coral se incrementaría en 0,89% al año, por lo que incluso con pérdidas por ciclones y blanqueamiento, existiría una lenta recuperación.
Esta estrella de mar es nativa de la Gran Barrera de Coral y otros arrecifes del Indo-Pacífico. Sin embargo, los modelos muestran que en las regiones afectadas por la actividad humana, los brotes de la población son mucho más comunes que en los arrecifes que no están alterados, “especialmente por el deslizamiento de fertilizantes y otras fuentes de nutrientes de las tierras usadas para la agricultura”, asegura la experta.
Debido a sus enormes efectos en el ecosistema de coral, la estrella de mar ha sido declarada "plaga nativa" durante una reunión reciente del Comité de Expertos organizado por la AIMS.
"En AIMS redoblaremos nuestros esfuerzos por comprender el ciclo de vida de la estrella corona de espinas, para predecir y reducir las explosiones poblacionales periódicas de esta especie. Está claro que un factor importante es la calidad del agua, y tenemos la intención de explorar opciones para una intervención más directa sobre esta plaga nativa", concluye John Gunn.
Los investigadores pasaron más de 2.700 días en el mar y se han invertido cerca de 50 millones de dólares en el programa de monitoreo para realizar este trabajo.
 
Referencia bibliográfica:
 
The 27–year decline of coral cover on the Great Barrier Reef and its causes Glenn De’atha, Katharina E. Fabricius, Hugh Sweatman, and Marji Puotinen PNAS doi/10.1073/pnas.1208909109.

miércoles, 3 de octubre de 2012

MICRORGANISMOS UTILIZAN LA UREA PARA CRECER EN CONDICIONES EXTREMAS

ecoticias.com
 
Se publica una investigación que describe un nuevo metabolismo empleado por un grupo de microorganismos marinos, las arqueas, para crecer en ambientes polares durante el invierno.




El estudio, en el que han participado científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), confirma que estos microorganismos unicelulares, que intervienen en los ciclos del nitrógeno y el carbono del planeta, utilizan tanto el amonio como el carbono de la urea para crecer durante los meses más fríos y oscuros.
Durante el invierno ártico, cuando escasea la luz, la temperatura media del aire es de ‐39ºC y los microorganismos marinos tienen que subsistir bajo una capa de hielo de casi dos metros de grosor.
En una campaña realizada durante el Año Polar Internacional 2007‐2008, los investigadores comprobaron que un grupo de arqueas no solo podía subsistir en estas duras condiciones, sino que además crecía hasta triplicar sus poblaciones y, en cambio, al llegar la primavera su número volvía a descender.
Los autores comprobaron que estas arqueas no incorporaban CO2 como las algas y las plantas, ni tampoco materia orgánica, como la mayoría de los animales, y se preguntaron cómo se las arreglaban entonces para crecer.

La urea como fuente de energía

Las arqueas forman uno de los tres grandes dominios de la vida, junto a bacterias y eucariotas, entre los cuales están animales y plantas. A pesar de ser microscópicos, los microorganismos albergan la mayor parte de la diversidad de la vida, pero las arqueas se encuentran entre los grupos menos conocidos. Uno de los enigmas que los científicos siempre se habían planteado era su capacidad para crecer durante el invierno polar.
Tras analizar miles de datos metagenómicos y biogeoquímicos obtenidos durante el invierno ártico en el mar de Beaufort, al norte de Canadá, los investigadores han descubierto que las arqueas de la rama Thaumarchaeota utilizan un atajo para obtener el amonio que necesitan.
“Ahora entendemos cómo este grupo de arqueas crece durante el invierno polar. Hemos descubierto que obtienen tanto el carbono como el amonio de la urea, una vía más corta que hasta ahora no se había considerado”, explica Carlos Pedrós‐Alió, experto del Instituto de Ciencias del Mar del CSIC. Así, el CO2 es incorporado en el material celular mientras que el amonio es oxidado a nitrito para obtener energía.
Para Laura Alonso, investigadora del Instituto Español de Oceanografía en Gijón, el descubrimiento “podría explicar por qué las arqueas pueden mantener sus abundantes poblaciones en otros ambientes marinos como el océano profundo (uno de los ecosistemas más extensos y desconocidos), que también se caracterizan por la oscuridad y la frialdad de sus aguas, lo que hace que apenas se disponga de fuentes de energía”.
Crecer oxidando amonio o sintetizar compuestos orgánicos son algunas de las capacidades que convierten a las arqueas en actores esenciales de la biogeoquímica del océano. “Los microorganismos marinos son abundantes, diversos y desconocidos, son responsables de la mayor parte de la respiración y de la mitad de la producción primaria del planeta. En los planes de conservación de las regiones polares habría que considerar a los microorganimos además de a los osos y las focas”, concluye Pedrós‐Alió.

martes, 2 de octubre de 2012

LA MASA DE LA VIDA EN LA TIERRA ES MENOR DE LO ASUMIDO

noticiasdelaciencia.com
 
Calculada por peso, la cantidad de vida existente en la Tierra es menor de lo que se venía creyendo hasta ahora. Concretamente, esas estimaciones anteriores sobre la masa total de toda la vida en nuestro planeta deben ser reducidas en alrededor de un tercio. Así se desprende de los resultados de una nueva investigación llevada a cabo por un equipo de especialistas de Alemania y Estados Unidos.

Calculada por peso, la cantidad de vida existente en la Tierra es menor de lo que se venía creyendo hasta ahora. Foto: Amazings / NCYT / MMA.

Según estimaciones previas, en el conjunto de los organismos vivos hay almacenadas cerca de un billón (un millón de millones) de toneladas de carbono, de las cuales el 30 por ciento está en microbios unicelulares del subsuelo oceánico, y el 55 por ciento en las plantas terrestres. El equipo de Jens Kallmeyer, del Centro Alemán de Investigación en Geociencias (GFZ), ahora ha revisado esta cantidad: En vez de 300.000 millones de toneladas de carbono, en los microbios del subsuelo marino sólo hay cerca de 4.000 millones de toneladas. Esto reduce en aproximadamente un tercio la cantidad total de carbono almacenado en los organismos vivos.
Las estimaciones anteriores se basaron en núcleos de material del subsuelo obtenidos mediante perforaciones cercanas a la costa o en zonas muy ricas en nutrientes. Cerca de la mitad del área oceánica del mundo es extremadamente pobre en nutrientes. Durante los últimos 10 años se ha sospechado que la biomasa del subsuelo marino estaba sobreestimada, pero no había datos que demostraran esto.
Jens Kallmeyer y sus colegas de la Universidad de Potsdam en Alemania y la Universidad de Rhode Island en Estados Unidos recolectaron núcleos de sedimento de áreas del fondo marino que estaban muy lejos de cualquier costa o isla. El trabajo realizado durante seis años indica que en los sedimentos extraídos de algunos sitios en mar abierto, los cuales son llamados "desiertos del mar" debido a la escasez extrema de nutrientes, hay hasta 100.000 veces menos células que en los sedimentos recogidos en lugares cercanos al litoral.
Con estos nuevos datos, los científicos recalcularon la biomasa total en los sedimentos marinos y encontraron esos nuevos valores mucho más bajos.

LOS MASTODONTES FUERON MUY ABUNDANTES EN LA PENÍNSULA IBÉRICA

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La Península Ibérica ofrece un registro de mastodontes muy completo, aunque muchos yacimientos no figuran en la literatura paleontológica. Una investigación del Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC) revisa todas las localidades en las que han aparecido restos fósiles de estos proboscídeos.
 

Reconstrucción paleoambiental con mastodontes Anancus arvernensis. Imagen: Mauricio Antón/Museo Provincial de Ciudad Real.

Cuando se habla de mastodontes muchas personas evocan erróneamente los legendarios mamuts, sin embargo se trata de animales muy diferentes.
Varios millones de años antes de que los mamuts -que son elefantes- aparecieran en la tierra, sus parientes los mastodontes ya se habían asentado en ella. Físicamente son distintos: los mastodontes son más pequeños, con colmillos más reducidos y menos curvados, y su cuerpo es menos jorobado.
También son diferentes sus cráneos y sus molares, ya que no compartían la misma dieta: mientras los mamuts eran pastadores y se habían especializado en gramíneas, los mastodontes eran ramoneadores y se alimentaban de hojas, ramas de árboles, frutos e hierba.
Los proboscídeos gozaron de un gran apogeo en la era Terciaria, especialmente durante el Mioceno, cuando estaban presentes en todo el planeta con la excepción de Australia y la Antártida. Su registro fósil en la Península Ibérica es extraordinariamente abundante y ofrece una muestra muy completa de los períodos Mioceno y Plioceno.
Dos investigadores del Museo Nacional de Ciencias Naturales han revisado 200 localidades de la Península Ibérica con restos de mastodontes para sintetizar su distribución geográfica y estratigráfica y poner al día su taxonomía. Sus resultados han sido publicados en la revista Quaternary International.
 
Seis géneros distintos de mastodontes
 
“En los yacimientos que hemos examinado, que abarcan toda la escala temporal de los diferentes mastodontes hallados en Europa, se han llegado a identificar 6 géneros distintos. Entre los bunodontos (con dientes de cúspides redondeadas): Gomphotherium, Tetralophodon, Anancus y un mastodonte sin posición taxonómica clara; y entre los zigodontos (con dentición de tipo cortante): Zygolophodon y Mammut” señala la investigadora Ana V. Mazo.
Los gonfoterios fueron los primeros proboscídeos en llegar a Europa y alcanzaron la Península Ibérica en el Mioceno medio, hace aproximadamente 18 millones de años. Son los más abundantes, se han encontrado en 125 localidades. A finales del período Aragoniense, hace unos 12 millones de años, Tetralophodon longirostris reemplazó a Gomphotherium angustidens; los tetralofodontos están presentes en 70 localidades. Además, en Crevillente (Alicante) se ha encontrado un mastodonte con grandes incisivos que presenta similitudes con Tetralophodon y Stegotetrabelodon.
Poco después de que llegasen a Europa los elefantes primitivos -hace aproximadamente 2,6-2,7 millones de años- se extinguió Anancus arvernensis, mastodonte que reemplazó a Tetralophodon en el Mioceno tardío y se ha encontrado en 20 localidades. Zygolophodon turicensis es junto con los gonfoterios de los primeros mastodontes en llegar a Europa aunque no fue tan abundante, probablemente porque el clima era demasiado árido para ellos. La especie más reciente es Mammut borsoni que evolucionó a partir de Zygolophodon turicensis; no se sabe con exactitud cuándo y dónde ocurrió este proceso, aunque se cree que tuvo lugar en el hemisferio norte.
Jan van der Made apunta: “Hay una coincidencia entre los patrones de dispersión de los mastodontes y los homínidos. Ambos se dispersaron en el Mioceno medio de África a Europa, y los mastodontes lo volvieron a hacer otra vez durante el Pleistoceno. Los proboscídeos se volvieron pastadores, preadaptándose de este modo a los ambientes de latitudes elevadas, con recursos muy limitados en invierno para especies que se alimentaban de hojas y frutos. El género Homo comenzó a incluir una elevada proporción de proteínas animales en su dieta, lo que puede haber sido una preadaptación que le permitiese dispersarse a latitudes más septentrionales”.
 
Referencia bibliográfica:
 
Mazo, A., van der Made, J. 2012. Iberian mastodonts: Geographic and stratigraphic distribution. Quaternary International, 255: 239-256