LA EVOLUCIÓN DE LOS PÁJAROS PARECE ESTAR ACELERÁNDOSE

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Usando el primer árbol filogenético en el mundo que presenta las relaciones de parentesco evolutivo existentes entre todas las especies de aves conocidas, unos investigadores han descubierto que el ritmo de evolución de los pájaros parece estar acelerándose. Esto no es lo que los científicos esperaban encontrar.

La velocidad de evolución de los pájaros parece estar acelerándose. (Foto: Teobaldo Dioses / NOAA)

Los autores del estudio, incluyendo dos especialistas de la Universidad Simon Fraser en Canadá, pasaron cinco años elaborando este árbol filogenético (o árbol genealógico evolutivo), usando para ello datos de ADN, supercomputadoras y datos de fósiles que abarcan millones de años y se remontan hasta la era de los dinosaurios. A continuación, localizaron dónde en la Tierra y cuándo en la historia ocurrió cada caso importante de diversificación de aves.
El perfil resultante muestra qué sendero evolutivo siguió hasta llegar al presente cada una de 9.993 especies de aves hoy vivas.
Basándose en los resultados de estudios anteriores, los investigadores esperaban ver que la tasa de especiación de las aves disminuyera con el transcurso del tiempo.
Sin embargo, Arne Mooers y Jeff Joy, de la citada universidad canadiense, así como sus colaboradores de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, Estados Unidos, la de Sheffield en el Reino Unido, y la de Tasmania en Australia, han descubierto que este ritmo de especiación está aumentando.
"Quizás las aves son especiales", teoriza Mooers. "A lo mejor son tan buenas para trasladarse de un sitio a otro que pueden escapar de la competencia local con sus parientes evolutivos y comenzar de nuevo en otros lugares, produciendo así proliferaciones rápidas de nuevas especies en diferentes momentos y lugares del mundo".
Los autores del estudio también han descubierto que el ritmo de especiación de las aves no desciende al alejarse del ecuador su hábitat. Dado que tres cuartas partes de todas las aves están cerca del ecuador, se esperaba que la especiación allí fuera más común.
Una cosa es la aparición de nuevas especies. Otra es la desaparición. Por desgracia, el balance entre ambas listas no es nada halagüeño. Las aves no pueden escapar de los desastres medioambientales provocados por el Ser Humano en todo el planeta. Los investigadores estiman que las aves han estado proliferando en tiempos recientes a un ritmo de aproximadamente una nueva especie cada 700 años. No obstante, estiman que la tasa de extinción de aves provocada en tiempos recientes por la acción antropogénica es unas 300 veces mayor.

LOS PERROS RELACIONAN NOMBRES CON OBJETOS BASÁNDOSE EN LA TEXTURA Y EL TAMAÑO

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Un experimento muestra cómo los perros asocian las palabras con los objetos de un modo diferente al de los seres humanos. Según el trabajo, publicado en PLOS ONE, estos animales basan la asociación en el tamaño y la textura de los objetos, mientras que los humanos relacionan la palabra con la forma.

Gable identificando objetos durante el experimento

Los perros aprenden a asociar palabras con objetos de una manera diferente a la de los humanos, tal y como indica un estudio publicado esta semana en la revista PLOS ONE. A diferencia del hombre, que hace la asociación basándose en la forma del objeto, ellos se basan en la textura y el tamaño.

Estudios previos muestran que cuando a niños de entre dos y tres años se les presenta un objeto con forma de pelota, lo identifican como pelota, cosa que no ocurre cuando se les muestran objetos con tamaños y texturas similares a los de una pelota.

En este nuevo trabajo, los investigadores han utilizado a Gable, un border collie de cinco años, para averiguar si los perros asocian palabras con objetos de la misma manera que los seres humanos.

Tras un breve entrenamiento, Gable aprendió a relacionar el nombre de un objeto con su tamaño e identificó objetos de tamaños similares por el mismo nombre.

Después de un periodo de entrenamiento más largo, aprendió a asociar una palabra con objetos de texturas similares, pero no de formas semejantes.

 

El objeto dax

 

El experimento consistió en enseñar a Gable a identificar un objeto al que se le dio el nombre arbitrario de dax. A continuación se seleccionaron otros nueve objetos con formas, texturas y tamaños diversos.

El objeto dax se colocó en cada ocasión emparejado con uno de los otros nueve y el perro tenía que identificar el verdadero. El animal identificó como dax aquellos objetos que tenían texturas y tamaños parecidos.

El estudio revela por tanto que los perros, o al menos Gable, relacionan palabras y objetos de un modo diferente al de los humanos, cosa que, según los autores, puede deberse a diferencias en la manera en que se ha desarrollado en ambas especies la percepción de la forma, el tamaño y la textura.

Los responsables de la investigación aseguran que mientras “la forma es importante para nosotros, para nuestro perro importa más el tamaño o la textura. El estudio muestra por primera vez que hay una diferencia cualitativa en la comprensión de palabras de los perros comparada con la de los humanos”.

 

Referencia bibliográfica:

 

Emile van der Zee, Helen Zulch, Daniel Mills. “Word Generalization by a Dog (Canis familiaris): Is Shape Important?”. PLOS ONE 7(11):doi:10.1371/journal.pone.0049382

LOS EFECTOS CLIMÁTICOS QUE TUVO LA MAYOR ERUPCIÓN VOLCÁNICA DE LOS ÚLTIMOS MILLONES DE AÑOS

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La mayor erupción volcánica de los últimos millones de años en la Tierra se produjo en Indonesia hace 74.000 años. Un nuevo estudio relaciona esa erupción con un cambio climático global en la época y sus efectos sobre poblaciones de humanos primitivos.

Coincidencias en núcleos de hielo de Groenlandia y Antártida en cuanto a picos de acidez volcánica. (Foto: Niels Bohr Institute)

 

El volcán Toba se encuentra en la isla de Sumatra, en Indonesia, cerca del ecuador. La colosal erupción de hace 74.000 años dejó un cráter que tiene unos 50 kilómetros de diámetro. La erupción expulsó 2.500 kilómetros cúbicos de lava, una cantidad que equivale al doble del volumen del Monte Everest. La erupción fue 5.000 veces más grande que la de 1980 del Monte Santa Helena, en Estados Unidos. La erupción del Toba es la mayor ocurrida en la Tierra en los últimos 2 millones de años.
La erupción del volcán elevó enormes nubes de ceniza y ácido sulfúrico a la atmósfera, que llegaron hasta la estratosfera, y luego se extendieron por vía aérea hacia el resto del planeta, para caer por último a la superficie en forma de lluvia ácida.
El equipo del glaciólogo Anders Svensson, del Centro para el Hielo y el Clima del Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague, en Dinamarca, ha rastreado ahora los vestigios de esta lluvia ácida en las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida. Desde hace tiempo, Svensson y sus colegas han tenido una idea sobre a qué profundidad se podían encontrar huellas de la erupción del Toba en la capa de hielo de Groenlandia, pero no encontraron ceniza, por lo que no podían estar seguros. Sin embargo, esa misma serie de estratos de ácido, resultante de dicha erupción, la han encontrado ahora en la capa de hielo de Groenlandia y en la de la Antártida.
Los investigadores, tras contar los estratos anuales existentes entre los picos de ácido presentes en los núcleos de hielo de las dos capas de hielo, encontraron una correspondencia. Esto significa, tal como explica Svensson, que ahora es factible comparar los núcleos de hielo de Groenlandia con los de la Antártida con una precisión anual, y así combinar el conocimiento sobre el cambio climático de aquella época en los hemisferios norte y sur.
Se ha especulado mucho sobre cómo una erupción tan grande afectó al clima. Las gigantescas nubes de partículas de azufre que son lanzadas a la estratosfera en un cataclismo como aquel forman un manto que obstaculiza el paso de la radiación solar y esto hace que la Tierra se enfríe. Pero, ¿en qué medida y por cuánto tiempo? Estudios previos con modelos digitales indicaron que esta enorme erupción pudo causar un enfriamiento de hasta 10 grados en la temperatura global durante décadas. El nuevo análisis de núcleos de hielo indica, sin embargo, que el efecto se dejó sentir sobre todo en el hemisferio norte, y que el enfriamiento global fue breve.

LA ADAPTACIÓN DE LA BACTERIA ESCHERICHIA COLI PARA COLONIZAR VEGETALES

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Una reciente investigación ha dado nuevas pistas sobre cómo algunas cepas de Escherichia coli, normalmente habitantes del tracto gastrointestinal de los mamíferos, han adoptado estrategias de transmisión ligeramente diferentes, estando algunas mejor adaptadas que otras para vivir en las plantas.

Una bacteria Escherichia coli. (Foto: Elizabeth H. White, M.S. / CDC / Peggy S. Hayes)

 

La E. coli mayormente habita en ambientes cálidos, húmedos y ricos en nutrientes, como los que se encuentran en el tracto gastrointestinal de animales de sangre caliente. Pero para migrar de un organismo a otro, las bacterias deben salir al mundo exterior. Hay evidencias de que algunas cepas de E. coli pueden sobrevivir durante varias semanas fuera de un organismo, y crecer incluso en agua o en tierra si las condiciones son las adecuadas. Pero lo que más preocupa de la E. coli a las autoridades sanitarias y a la población en general es su potencial para colonizar vegetales, ya que aunque la mayoría de las cepas de E. coli son inofensivas, la presencia de cepas patógenas en frutas y hortalizas presenta un riesgo para la seguridad de los alimentos.
A fin de profundizar más en la cuestión, el equipo de Sacha Lucchini, del Instituto de Investigación Alimentaria en el Reino Unido, ha realizado el primer estudio detallado de las diferencias entre las poblaciones de E. coli que crecen en plantas de cultivo y las que lo hacen en los intestinos de mamíferos.
Los investigadores tomaron más de 100 muestras de hojas de vegetales presentes en la campiña inglesa. El análisis de dichas muestras mostró que incluso dentro de un mismo campo, la población de E. coli es diversa y compleja. Luego compararon estas cepas con un patrón de referencia de E. coli de mamíferos, incluidos los seres humanos, de diferentes continentes. Encontraron diferencias significativas dependiendo de la fuente de la muestra. En comparación con el hábitat intestinal, la superficie de una hoja es un ambiente hostil para bacterias acostumbradas a vivir dentro de intestinos. La temperatura suele diferir bastante de los constantes 36-37 grados centígrados habituales en el interior de nuestro cuerpo, y existe un mayor riesgo de desecación que dentro de los intestinos.
Los investigadores encontraron que las poblaciones de E. coli provenientes de vegetales solían formar biopelículas con más facilidad. Las biopelículas son estructuras complejas formadas por poblaciones de bacterias que se unen para conformar una película delgada sobre la superficie que han invadido. Estas bacterias se mantienen unidas por una matriz protectora extracelular de proteínas y azúcares, y los investigadores comprobaron que también se registraba un aumento en la producción de los componentes de esta matriz en las cepas de E. coli procedentes de los campos. Estas cepas también utilizan en mayor grado la sacarosa y otros azúcares derivados de las plantas, en comparación con lo que hacen las poblaciones de E. coli provenientes de fuentes mamíferas.
Las biopelículas podrían ayudar a evitar la desecación de las E. coli cuando están fuera de un animal, mientras que su capacidad de utilizar los azúcares vegetales les permitiría sobrevivir fuera de los animales.
Un análisis evidenció que las diferencias están asociadas con grupos filogenéticos previamente definidos de E. coli, demostrando ello que las diferentes condiciones ambientales tienen un efecto selectivo en la evolución de los diferentes grupos.
El conocimiento de los mecanismos involucrados en la colonización de vegetales por la E. coli proporciona claros blancos de ataque a los que dirigir nuevas estrategias que sean desarrolladas para prevenir la difusión de cepas de E. coli potencialmente peligrosas, reduciendo así el riesgo de ingerir vegetales contaminados.

LA FUTURA PÉRDIDA DE DIVERSIDAD EN EL FITOPLANCTON Y SU EFECTO CLIMÁTICO

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El calentamiento de los océanos podría alterar significativamente en el futuro las poblaciones de fitoplancton, lo cual a su vez podría hacer que disminuyera la influencia beneficiosa indirecta que ejercen estos pequeños organismos sobre el clima.

 

El calentamiento de los océanos podría alterar significativamente en el futuro las poblaciones de fitoplancton marino. (Foto: NASA Earth)

En un nuevo estudio, un equipo de especialistas de la Universidad Estatal de Michigan en Estados Unidos muestra que hacia finales del presente siglo, si los océanos continúan calentándose según lo predicho, y el fitoplancton no se adapta al cambio climático en las zonas que hoy puebla, se producirá un desplazamiento hacia los polos de las zonas con temperaturas aptas para el fitoplancton, y un marcado declive en la biodiversidad de estas especies en las aguas ecuatoriales.
Como el fitoplancton ejerce un papel importante en la cadena alimentaria y en los ciclos del carbono, el nitrógeno, el fósforo y otros, una caída drástica de su población en los mares tropicales podría tener consecuencias medibles. Además, como el fitoplancton también desempeña un papel clave en la regulación de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera, y por ende en el clima global, este descenso de población en el fitoplancton de aguas tropicales podría intensificar el cambio climático.
La predicción del equipo de Mridul Thomas, Colin Kremer, Elena Litchman y Christopher Klausmeier es que a finales de este siglo los mares tropicales sufrirán un descenso de hasta un 40 por ciento en su biodiversidad potencial.
Los microorganismos usan la luz, el dióxido de carbono y los nutrientes para crecer. Aunque el fitoplancton es pequeño, abunda en todos los mares, y consume tanto dióxido de carbono a través de la fotosíntesis como todas las plantas terrestres juntas.

La temperatura del agua influye decisivamente en las tasas de crecimiento del fitoplancton. De hecho, el fitoplancton de aguas ecuatoriales, más cálidas, puede crecer mucho más rápido que el de aguas frías. Puesto que las temperaturas aumentarán durante este siglo y el próximo, es importante evaluar la reacción del fitoplancton y lo que pasará con el dióxido de carbono que actualmente absorbe de la atmósfera y traslada hacia el fondo oceánico donde queda retenido.
Los investigadores consideran que el fitoplancton está bien adaptado a las temperaturas locales actuales, pero que, si se cumplen las predicciones de temperaturas oceánicas en el futuro, lo más probable es que gran parte del fitoplancton no se pueda adaptar con la suficiente rapidez a los cambios en su medio ambiente local. Como el fitoplancton no puede regular su temperatura o emigrar de forma activa, sus poblaciones pueden verse abocadas a un decrecimiento y a un empobrecimiento de la biodiversidad.

LA EVOLUCIÓN ES MÁS PREDECIBLE DE LO CREÍDO

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Una nueva investigación sugiere que se podría usar el conocimiento sobre los genes de una especie, y sobre cómo ciertas condiciones externas afectan a las proteínas codificadas por esos genes, para predecir un patrón evolutivo guiado por factores externos.

En otras palabras, la evolución es más predecible de lo creído. Así lo sostiene ahora Peter Andolfatto, profesor en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, Estados Unidos.
Andolfatto trabajó con Ying Zhen, Matthew Aardema y Molly Schumer, todos del citado departamento, así como con Edgar Medina, de la Universidad de Los Andes en Colombia.
Los investigadores realizaron una amplia inspección de secuencias de ADN de 29 especies de insectos con parentesco distante, la muestra más grande de organismos que ha sido examinada atendiendo a un rasgo evolutivo particular. Catorce de estas especies han desarrollado una característica casi idéntica como resultado de una influencia externa: se alimentan de plantas que producen cardenólidos.
Los cardenólidos son letales para casi cualquier insecto, y actúan con eficacia como defensa contra plagas de insectos herbívoros. Los cardenólidos se enlazan a un componente de las bombas de sodio-potasio, que son uno de los sistemas fundamentales presentes en todas las células animales. Al enlazarse, sabotean la labor de transporte de elementos vitales a través de la membrana celular, dañando a la célula.

Aunque separados por 300 millones de años de evolución, estos diferentes insectos, que incluyen a escarabajos, mariposas y áfidos, experimentaron cambios en las bombas de sodio-potasio, las cuales se acabaron volviendo resistentes a los cardenólidos.
Tal como destaca Jianzhi Zhang, un experto en ecología y biología evolutiva de la Universidad de Michigan que conoce bien la línea de investigación seguida en el nuevo estudio, aunque no ha participado en el mismo, el hallazgo de una evolución paralela no en dos, sino en numerosos insectos herbívoros, aumenta la importancia de lo descubierto en el nuevo estudio, debido a que es muy poco probable que semejante paralelismo haya ocurrido simplemente por casualidad. Esto indica que muchos insectos diferentes utilizan un mecanismo molecular común para defenderse de las toxinas presentes en su comida, lo que sugiere que quizás la cantidad de mecanismos potenciales para lograr este objetivo es muy limitada. El hecho de que muchos insectos diferentes evolucionaran de forma independiente hasta adquirir la capacidad de hacer los mismos "trucos" moleculares para defenderse de la misma toxina sugiere que el estudio de una pequeña cantidad de organismos modelo bien elegidos puede enseñarnos bastante sobre otras especies. En ese sentido, y hasta cierto grado, la evolución es predecible.

EL APRENDIZAJE DEL CANTO AYUDA A LAS AVES A ADAPTARSE AL RUIDO URBANO

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Un estudio dirigido por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas ha descubierto que el aprendizaje del canto ayuda a las aves a adaptarse a las condiciones de ruido en las ciudades. El trabajo, publicado en la revista Biology Journal of Evolutionary, ha analizado 28 poblaciones de 21 especies de aves en México y Brasil.

Ave suboscina mosquero parduzco (Cnemotriccus fuscatus). Imagen: Diego Gil

 

 

Un estudio en 28 poblaciones de 21 especies de aves en México y Brasil concluye que el aprendizaje del canto ayuda a las aves a adaptarse a las condiciones de ruido en las ciudades. “Los resultados de esta investigación apoyan la hipótesis de que el aprendizaje del canto, que se encuentra restringido a unos cuantos grupos de aves, es un mecanismo que les permite usar el canto más apropiado para los hábitats en los que viven. Eligen el canto que mejor se oye, transmite y el que menos se deteriora en ese ambiente”, explica el investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) Diego Gil, del Museo Nacional de Ciencias Naturales.

Trabajos previos habían demostrado que las aves modifican su canto en hábitats urbanos, haciéndolo más agudo, para que pueda percibirse sobre el ruido continuo de las ciudades. Ahora, los investigadores han visto que esa modificación resulta más sencilla para aquellas aves que necesitan aprender de sus semejantes el canto de su especie (denominadas oscinas) frente a las que están “genéticamente programadas” para realizar un tipo concreto de canto, más simple, que no requiere aprendizaje (las suboscinas).

“Las aves suboscinas podrían ser más vulnerables a la contaminación acústica y menos capaces de colonizar ciudades o nuevos hábitats acústicos. Esta diferencia entre los dos grupos es relevante para la planificación de la conservación biológica ya que ofrece información acerca de las diferencias que existen entre las especies en cuanto al grado de resiliencia a las condiciones urbanas”, concluye Gil.

El estudio, en el que también han participado investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México, ha sido financiado por la Fundación BBVA.

 

Referencia bibliográfica:

 

A. A. Ríos that learn their song show a tighter adjustment of song to noisy environments than those that do not learn. Chelen, C. Salaberria, I. Barbosa, C. Macías García, D. Gil. The learning advantage: bird speciesJournal of Evolutionary Biology. DOI: 10.1111/j.1420‐9101.2012.02597.x