EL INSÓLITO MODO DE ORIENTARSE DE CIERTOS PECES EN UNA CAVERNA DE ECUADOR

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En una intrigante cueva ecuatoriana, una especie de pez de caverna ha evolucionado para hacer algo que quizás sólo haga ella: navegar orientándose gracias a sus dentículos, estructuras similares a los dientes pero que emergen de la piel.

Un ejemplar de Astroblepus pholeter. (Foto: Daphne Soares, University of Maryland)

El uso sensorial de estas estructuras parece ser un fenómeno evolutivo no conocido hasta ahora, y puede que sólo exista en esta caverna.
Así lo creen los investigadores, de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador, la Universidad de Maryland en College Park, Estados Unidos, y los Institutos Nacionales estadounidenses de Salud, quienes han descubierto la existencia de esta fascinante rareza evolutiva, una extraordinaria adaptación a vivir en un ambiente sumido en una oscuridad total y en el que las aguas circulan a gran velocidad.
Muchos peces tienen dentículos. Llamarles dientes no es del todo desacertado en lo que se refiere a su composición, ya que cuentan con capas de dentina y esmalte dental, como los dientes propiamente dichos, los de la boca. El uso común de los dentículos en los peces es para efectuar cortes, protegerse, o reducir la resistencia al avance por el agua cuando nadan.
El Astroblepus pholeter, el pez que vive en esta cueva ecuatoriana, desarrolló un nuevo modo de usarlos: una forma de percepción sensorial de su entorno. El equipo de Daphne Soares, de la Universidad de Maryland, ha comprobado que los dentículos de estos peces se han acabado convirtiendo en herramientas para percibir su entorno, las cuales crean imágenes hidrodinámicas que les permiten orientarse en un entorno oscuro y con rápidas corrientes de agua.

Por regla general, los peces perciben el flujo de agua mediante neuromastos, órganos pequeños en su línea lateral que comparten características con el oído humano. La mayoría de los peces de caverna tiene un sistema de neuromastos ampliado, para adaptarse mejor a la vida en la oscuridad, pero el del Astroblepus pholeter casi no le sirve de nada a este animal. En cambio, sus dentículos están conectados a la parte mecanosensorial del cerebro, lo cual permite al pez detectar la dirección del flujo de agua y la distancia desde el fondo a medida que las corrientes desvían sus dentículos, a juzgar por los hallazgos hechos en el estudio.
Lo descubierto revela un nuevo camino por el cual la evolución ha permitido a una especie animal vivir en este desafiante entorno. No sólo está completamente oscuro, sino que el mundo que rodea a esos peces fluye con mucha rapidez.
Soares cree que las corrientes de agua rápidas y turbulentas de la caverna donde vive el Astroblepus pholeter pueden ser la razón de que sus dentículos hayan evolucionado de esta forma. Las corrientes imperantes probablemente son demasiado fuertes como para que el sistema de neuromastos se haya podido desarrollar como lo hizo en otras especies. Y pone el ejemplo de intentar escuchar a alguien hablando en un concierto de rock: Para una persona normal, el ruido de fondo es demasiado alto.

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.

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.

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.

 

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.

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.