sábado, 22 de junio de 2013

LOS DESIERTOS PERMITEN INVESTIGAR LOS LÍMITES DE LA VIDA EN EL PLANETA

agenciasinc.es
 
Un estudio liderado por investigadores del Museo Nacional de Ciencias Naturales revela los microorganismos que viven dentro de las rocas de los ambientes hiperáridos. Para encontrar vida en estas áreas, hay que recurrir a los microambientes endolíticos, los hábitats localizados en los poros y fisuras del interior de las rocas. 


Depósitos de halita (cloruro sódico) en la zona hiperárida de desierto de Atacama, Chile. / Jacek Wierzchos.

¿Qué condiciones se requieren para que exista vida? ¿Y cuáles para que se origine un ecosistema? En los ambientes extremos, como los desiertos hiperáridos, la vida solo subsiste en raras ocasiones y para ello es imprescindible la presencia de agua.
Los investigadores del Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC) Jacek Wierzchos, Asunción de los Ríos y Carmen Ascaso nos descubren los microorganismos que viven dentro de las rocas de los ambientes hiperáridos.
Los desiertos cubren el 30% de los continentes. Dentro de estos existen zonas hiperáridas, con precipitaciones anuales inferiores a 5 mm e incluso de 2 mm anuales, donde la vida constituye un auténtico reto. Pero la escasez de agua no es el único desafío.
Los microorganismos que sobreviven en estos ambientes han de soportar una radiación solar letal, temperaturas que pueden oscilar 50⁰C en solo 12 horas, carencia de nutrientes y, con frecuencia, una elevada salinidad.
A pesar de las condiciones tan inhóspitas que se dan en los desiertos hiperáridos, los microorganismos han elaborado estrategias de colonización que les han permitido vivir en estos ambientes. Pero la vida en ellos en ningún caso es fácil, ya que el más mínimo cambio desfavorable rompe el sutil equilibrio y conduce a la extinción.
Para encontrar vida en los desiertos hiperáridos, hay que recurrir a los microambientes endolíticos –hábitats localizados en los poros y fisuras del interior de las rocas–. Es en estos microambientes donde, ocasionalmente, se puede condensar agua gracias a que las humedades relativas nocturnas suelen ser algo más altas.
El sistema de poros y fisuras naturales de la roca proporciona a los microorganismos unas condiciones de humedad más favorables que en el exterior, una protección frente a la radiación solar, una atenuación de las fluctuaciones de la temperatura, al tiempo que deja el paso de la radiación que permite la fotosíntesis.
Además, se cree que los depósitos de minerales junto con los microorganismos endolíticos pueden generar un ambiente relativamente aislado con un reciclaje eficiente de nutrientes.
 
El ejemplo de Atacama
 
Frente a la escasa precipitación en las zonas hiperáridas, en algunas zonas costeras del desierto de Atacama los microorganismos recurren a la humedad que proporciona la niebla o la condensación del rocío, produciéndose una colonización epilítica, principalmente por líquenes.
Cuando las condiciones se vuelven más áridas, la vida sobre las rocas desaparece y se 'mueve' a los hábitats hipolíticos, donde encuentran refugio cianobacterias unicelulares o filalmentosas, hongos, algas verdes y, a veces, algas diatomeas. Estos hábitats están formados por piedras semitransparentes compuestas de cuarzo.
Pero en las zonas hiperáridas la vida solo es segura en el interior de las rocas, cuyas fisuras y grietas conectadas con la superficie son colonizadas por algas, hongos, cianobacterias y bacterias heterótrofas. Los espacios porosos de la roca son ocupados por organismos criptoendolíticos, más frecuentes en las areniscas porosas de cuarzo. Estas comunidades criptoendolíticas, que se caracterizan por su complejidad y diversidad, fueron descritas por primera vez en Los Valles Secos de la Antártida, un desierto singular con una hiperaridez y frío extremos.
El área de Yungay, en el desierto de Atacama, es posiblemente el lugar más seco del planeta. Las rocas de halita –cloruro sódico– de esta zona están colonizadas por cianobacterias, bacterias heterótrofas y arqueas. Este sistema ecológico, que aprovecha las peculiares características de estas rocas evaporíticas e higroscópicas, puede considerarse único.
Si se confirmasen las evidencias de que en Marte hubo masas de agua salada que al evaporarse dieron lugar a depósitos de cloruros y yesos, cabría esperar que la potencial vida microbiana se hubiera refugiado en el interior de las rocas y costras evaporíticas, tal y como sugieren los estudios realizados en las últimas décadas en los desiertos de todo el mundo.
 
Referencia bibliográfica:
 
Wierzchos, J., de los Ríos, A., Ascaso, C. 2012. "Microorganismos en rocas: camellos de desiertos hiperáridos". En: Microbios en Acción. Casamayor, E. O., Gasol, J. M. coord. Pp.: 85-95. Ed. CSIC y La Catarata, Madrid.

martes, 18 de junio de 2013

PLANTAS CON TAMAÑO MENGUANTE, ¿UN EFECTO DEL CALENTAMIENTO GLOBAL?

noticiasdelaciencia.com
 
Diversas especies vegetales han experimentado una reducción en su tamaño típico durante los últimos cien años, en la Gran Cuenca de Nevada, en Estados Unidos, y el calentamiento global podría ser el culpable, según un nuevo estudio efectuado por el equipo de Beth Leger, ecóloga vegetal de la Universidad de Nevada en Reno.

Beth Leger muestra especímenes utilizados en su investigación. (Foto: Mike Wolterbeek, Universidad de Nevada en Reno)

Ella y sus colaboradores utilizaron la gran colección de plantas en el herbario de la citada universidad para comprobar cómo las plantas han reaccionado ante el cambio climático durante el siglo XX. Y lo que han encontrado es que el tamaño de las plantas se está reduciendo con el paso del tiempo, un fenómeno observado también en los vertebrados, pero que apenas ha sido investigado en los vegetales. El fenómeno constatado en este nuevo estudio probablemente tendrá repercusiones para la productividad agrícola.
El equipo de investigación tuvo en cuenta los mínimos y máximos de la temperatura del aire, las temperaturas de la superficie marítima y el inicio de las precipitaciones en el año en que cada muestra de vegetal fue recolectada.
Leger y cuatro colaboradores examinaron, midieron y analizaron más de 1.900 muestras de especies, preservadas en láminas del herbario y recolectadas entre 1893 y 2011, a fin de determinar si el clima afecta la altura de la planta, el tamaño de las hojas y el número de flores, y si el cambio climático produce una reducción del tamaño en siete especies de plantas anuales con flores.
Mientras que una especie aumentó en tamaño y en número de flores durante el período de observación, cinco de las siete especies disminuyeron en altura de la planta, cuatro de ellas mostraron una disminución en el tamaño de la hoja, y una redujo su producción de flores. La otra especie no mostró cambios.
De las numerosas especies disponibles, Leger y sus colaboradores eligieron siete cuyos registros y muestras se remontan hasta finales del siglo XIX.

lunes, 17 de junio de 2013

ALIANZA ENTRE UNA PLANTA CARNÍVORA Y UNA COLONIA DE HORMIGAS

noticiasdelaciencia.com
 
La razón por la que una especie de planta carnívora mantiene una insólita alianza con hormigas es impedir que las larvas de mosquito y otros insectos voladores similares roben sus nutrientes, según las conclusiones a las que se ha llegado en una nueva investigación.


La planta carnívora Nepenthes bicalcarata (A) y la hormiga Camponotus schmitzi (B) mantienen una alianza contra las larvas de mosquito y de algunos otros insectos voladores comparables (C) que pretenden robarle nutrientes a la planta. (Imágenes: Scharmann M, Thornham DG, Grafe TU, Federle W (2013) "A Novel Type of Nutritional Ant­Plant Interaction: Ant Partners of Carnivorous Pitcher Plants Prevent Nutrient Export by Dipteran Pitcher Infauna". PLoS ONE 8(5): e63556. doi:10.1371/journal.pone.0063556)
 
La relación inusual entre las plantas insectívoras y las hormigas que viven exclusivamente sobre ellas, ha desconcertado a los científicos durante mucho tiempo.
Las hormigas Camponotus schmitzi viven sólo en una especie de planta carnívora de Borneo, la Nepenthes bicalcarata.
Dichas hormigas se instalan en una planta, y deambulan con soltura por resbaladizas trampas de su morada viviente, nadan y bucean en los jugos digestivos de ella, y consumen el néctar y las presas que caen en la trampa.
A pesar de que los beneficios para las hormigas son obvios, ha sido más difícil de explicar cuál es exactamente la ganancia que obtienen las plantas con esta relación. No obstante, éstas crecen más que aquellas que no tienen hormigas, lo que ya sugiere una relación mutualista entre ambas especies.
En el nuevo estudio, el equipo de Mathias Scharmann y sus colegas de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido y la Universidad de Brunei, ha determinado los beneficios que la presencia de hormigas tiene para la planta que las alberga. Además de evitar que las larvas de mosquito y de algunos otros insectos voladores comparables le roben nutrientes a la planta, las hormigas parecen incrementar la eficiencia cazadora de la planta al mantener limpias sus trampas. Además, los residuos que genera la colonia de hormigas le son de utilidad a la planta.

domingo, 16 de junio de 2013

¿HACIA UNA ESCASEZ GLOBAL DE AGUA DULCE?

noticiasdelaciencia.som
 
Para muchas naciones industrializadas, el agua dulce es un bien abundante y a menudo infravalorado. Los escenarios desérticos que en las películas de la saga de ciencia-ficción Mad Max reflejan la decadencia de una civilización industrial sumida en el caos y atenazada por la escasez del agua, son lo primero que a mucha gente le viene a la mente al enfrentarse a la pregunta de qué pasaría si la sociedad industrializada sufriera una escasez generalizada de agua dulce. Obviamente, la desalinización de agua de mar podría resolver la papeleta, pero el coste del agua potable así obtenida aumentaría cuanto más tierra adentro hubiera de ser transportada.


El agua dulce es un bien muy valioso y que en el futuro podría escasear si no se toman las medidas oportunas para su gestión sostenible. (Foto: NOAA NERR)

El congreso "Agua en la Era Antropocena", celebrado recientemente en Bonn, Alemania, culminó con una declaración impulsada por medio millar de científicos en la que se advierte sobre la necesidad de acometer importantes reformas para hacer un uso más responsable del agua dulce, ya que de lo contrario, según se alerta en dicha declaración, en el transcurso de una o dos generaciones, la mayoría de los 9.000 millones de personas que poblarán por entonces la Tierra estará viviendo de un modo u otro la problemática derivada de la escasez de agua dulce. Esta escasez, según los científicos, se podría mitigar en buena parte si se emprenden a tiempo las políticas adecuadas.
El congreso fue organizado por el GWSP (Global Water System Project) y su oficina internacional con sede en Alemania, alojada en el Centro de Investigación para el Desarrollo (ZEF) de la Universidad de Bonn. Contó también con el apoyo del Ministerio Federal de Educación e Investigación, en Alemania, y la Fundación Alemana para la Investigación (DFG).
En el congreso se puso de manifiesto que, tras años de observaciones, muchos expertos en el ciclo hidrológico creen que los sistemas de agua dulce de muchas partes del mundo están en condiciones precarias. Una mala administración de los recursos hídricos, la sobreexplotación y el cambio climático constituyen amenazas a largo plazo para el bienestar humano. Evaluar esas amenazas y reaccionar adecuadamente a ellas constituye un gran desafío para los hidrólogos y para las autoridades responsables de la gestión de los recursos hídricos.
Algunos de los datos que se esgrimen son impactantes.
- La humanidad usa un área del tamaño de América del Sur para sembrar sus cultivos, y un área del tamaño de África para criar ganado.
- Debido a la explotación de los pozos de agua, y la de los pozos petrolíferos, en las áreas costeras a poca altitud sobre el nivel del mar, extrayendo las aguas subterráneas y los hidrocarburos, dos tercios de los principales deltas de los ríos se están hundiendo. Algunos de ellos se hunden cuatro veces más rápido de lo que se eleva el nivel medio del mar.
- La evaporación causada por sistemas pésimos de irrigación reduce de modo preocupante el caudal de muchos ríos del mundo.
El término "Era Antropocena", usado en el título del congreso, es un nombre cada vez mas empleado en la comunidad científica para referirse al periodo geológico iniciado cuando terminó la última era glacial, hace unos 11.500 años, y la humanidad inició una gran expansión por el planeta, comenzando asimismo a modificarlo a gran escala.
El GWSP es dirigido por un comité científico compuesto por representantes de cuatro programas medioambientales (DIVERSITAS, IGBP, IHDP, y WCRP) y la comunidad científica vinculada a dichos programas.

viernes, 14 de junio de 2013

¿COMUNICACIÓN ENTRE VEGETALES MEDIANTE VIBRACIONES?

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Un equipo de investigación ha llegado a la sorprendente conclusión de que las plantas, o al menos algunas de ellas, pueden comunicarse entre sí mediante una forma de emisión y recepción de señales que no es ninguna de las típicas en el reino vegetal.
 



Tener un intercambio adecuado de señales con ciertas plantas de su entorno mejora la germinación de algunas semillas. Esto es lo que se ha determinado en la investigación realizada por el equipo de Monica Gagliano y Michael Renton, de la Universidad de Australia Occidental.
Incluso cuando otros conocidos medios de comunicación, como el contacto físico, o las señales luminosas o químicas, se bloqueaban, las semillas de Capsicum annuum (una planta muy común, conocida con nombres populares como pimiento, ají o chile) crecían mejor cuando lo hacían cerca de plantas de Ocimum basilicum (conocidas popularmente con nombres como alhábega o albahaca). Los autores del estudio creen factible que los vegetales intercambien información simple mediante vibraciones nanomecánicas.
El equipo de Gagliano y Renton puso a prueba la germinación de semillas de Capsicum annuum en presencia o ausencia de otras plantas de la misma especie, o de plantas de la especie Ocimum basilicum. En ausencia de una planta vecina, las tasas de germinación eran muy bajas, pero cuando las plantas eran capaces de comunicarse abiertamente con las semillas, aumentó el crecimiento de plántulas.
Lo asombroso vino cuando las semillas fueron separadas de las plantas de Ocimum basilicum con barreras aislantes de plástico negro, que bloqueaban las señales lumínicas o químicas. Pese a las barreras, germinaron como si todavía pudieran comunicarse con sus vecinas Ocimum basilicum. Una reacción parcial se registró en el caso de plantas Capsicum annuum plenamente crecidas, a las que se bloqueó toda vía conocida de comunicación con las semillas.
El equipo de investigación interpreta los resultados de estos experimentos como una demostración de que las plantas son capaces de influir positivamente en el crecimiento de las semillas por un mecanismo todavía desconocido. En los experimentos, plantas calificables como malas vecinas, como el hinojo, parecían impedir la germinación de las semillas de Capsicum annuum por la misma vía. Los autores del estudio creen que la naturaleza de esta vía misteriosa de comunicación puede implicar señales acústicas generadas usando oscilaciones nanomecánicas desde el interior de la célula que permiten una comunicación rápida entre plantas cercanas.
Los resultados del estudio han sido publicados en la revista académica BMC Biology, de Biomed Central.
Solemos pensar en las semillas como partículas vegetales de lo más simple, pero de hecho son máquinas sofisticadísimas de la naturaleza, capaces de muchas proezas, algunas bien conocidas, como su capacidad de esperar durante años para germinar si las condiciones del entorno no son aptas, y otras, conocidas a fondo sólo en años recientes, como las "habilidades" mecánicas de algunas, que los redactores de NCYT de Amazings expusimos en un artículo del 12 de junio de 2007 (http://www.amazings.com/ciencia/noticias/120607e.html). La combinación entre "arquitectura" biológica, condiciones medioambientales, y el estado de la tierra, puede dar lugar a procesos mecánicos asombrosamente complejos, como por ejemplo la acción de un taladro natural.

miércoles, 12 de junio de 2013

DESCUBREN UNA BACTERIA QUE CRECE A UNA TEMPERATURA MÁS FRÍA QUE LA SOPORTADA POR CUALQUIER OTRA CONOCIDA

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La temperatura en el permafrost de la isla de Ellesmere en el Ártico Canadiense es casi tan baja como la de la superficie de muchas zonas de Marte. Así que el reciente descubrimiento de una singular bacteria capaz de prosperar a 15 grados centígrados bajo cero, la más baja temperatura conocida para un caso de crecimiento bacteriano, es fascinante.


Las bacterias Planococcus halocryophilus son capaces de crecer a 15 grados centígrados bajo cero. (Foto: Cortesía de Lyle Whyte)
 
 
La bacteria ofrece pistas sobre algunas de las condiciones previas necesarias para la vida microbiana en Marte, e incluso en Encélado, una luna del planeta Saturno. Tanto Marte como Encélado podrían albergar ambientes subterráneos de baja temperatura y alta salinidad, que antaño eran considerados inviables para la vida, pero que ahora, a raíz de descubrimientos como el del nuevo estudio, se perfilan cada vez más como escenarios donde ciertas formas de vida podrían prosperar.
El equipo de investigadores, dirigido por los microbiólogos Lyle Whyte y Nadia Mykytczuk, ambos de la Universidad McGill en Canadá, descubrió la bacteria Planococcus halocryophilus OR1 después de examinar unos 200 microbios recogidos en el Ártico durante su búsqueda del microorganismo mejor adaptado a las duras condiciones del permafrost ártico.
Los autores del hallazgo creen que esta bacteria vive en los muy delgados canales de agua salada que se encuentran dentro del permafrost en la Isla de Ellesmere. La sal en esos canales mantiene el agua líquida por debajo de su punto normal de congelación, pese a hallarse en el gélido ambiente del permafrost (en torno a los16 grados centígrados bajo cero). Ello crea un entorno habitable, aunque muy inhóspito. No es el mejor lugar para sobrevivir, pero este organismo es capaz de permanecer activo (por ejemplo, respirando) a temperaturas de hasta 25 grados centígrados bajo cero en el permafrost.
Con el fin de averiguar qué se necesita para lograr este portento biológico, Mykytczuk, Whyte y sus colegas estudiaron la secuencia genómica y otros rasgos moleculares de la P. halocryophilus OR1. Los investigadores encontraron que la bacteria se adapta a las condiciones extremadamente frías y saladas de su entorno, gracias a modificaciones significativas en su estructura y función celular, así como al incremento en la cantidad de proteínas adaptadas al frío. Esto incluye cambios en las membranas que envuelven a la bacteria y la protegen contra el ambiente hostil en el que vive.
La secuencia genómica ha revelado además que este microorganismo del permafrost también es inusual en otras cosas. Por ejemplo, parece mantener altos niveles de compuestos intracelulares que actúan como una especie de anticongelante molecular, protegiendo al microbio de la congelación y del entorno muy salado.

ADN DE MILES DE AÑOS ATRÁS CONSERVADO EN SEDIMENTOS DEL MAR NEGRO

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Un análisis de muestras de sedimentos del Mar Negro ha revelado la presencia de material genético de una diversidad asombrosamente abundante de especies antiguas de plancton que dejaron ahí su composición genética.


La creación del Estrecho del Bósforo como tal conectó al Mar Negro con el Mar de Mármara y las aguas oceánicas del planeta. A medida que los glaciares se derritieron y comenzó a aumentar el nivel del mar, el nivel del Mar Negro también aumentó, llegando hasta el que tiene en la actualidad. (Imagen: Jack Cook, Instituto Oceanográfico de Woods Hole)
 

El Mar Negro, un mar salobre semiaislado, es muy sensible a cambios ambientales causados por el clima, y los sedimentos de su lecho constituyen un registro de alta resolución sobre el clima continental del pasado y los cambios hidrológicos simultáneos en su cuenca. El Mar Negro recibe actualmente agua salada del Mediterráneo a través del Estrecho del Bósforo, así como agua dulce de ríos y de la lluvia.
Sin embargo, esta conexión marítima se interrumpía al descender el nivel del mar durante los periodos glaciales, y el Mar Negro era como un lago gigante.
La dinámica de los cambios ambientales ocurridos en la transición desde la última era glacial al Holoceno (básicamente los últimos 10.000 años) sigue siendo tema de debate, y es escasa la información sobre cómo estos cambios afectaron a la ecología del plancton en el Mar Negro.
El inesperado hallazgo de la gran riqueza genética conservada en los sedimentos del fondo del Mar Negro ha sido toda una sorpresa, incluso para sus descubridores. El ADN de especies antiguas del plancton está preservado incluso en los sedimentos lacustres más antiguos analizados del Mar Negro. Esto significa que el ADN de especies antiguas de plancton podría estar ampliamente preservado en los sedimentos y es probable que se pueda usar para hacer una reconstrucción histórica de las formas de vida que habitaron en la mayoría de los entornos oceánicos y lacustres en el pasado.
Los investigadores suelen reconstruir la composición antigua del plancton usando un microscopio para contar los esqueletos fósiles presentes en los núcleos de sedimento. Sin embargo, éste es un método limitado porque la mayoría de las especies del plancton no dejan fósiles. Por tanto, los autores del nuevo estudio adoptaron otra estrategia, impulsada por la riqueza de ese archivo genético inesperado en el fondo del Mar Negro.
Usando una combinación de técnicas avanzadas para análisis del ADN antiguo presente en sedimentos del fondo del Mar Negro, y herramientas para reconstruir el clima del pasado, el equipo del paleoecólogo marino Marco Coolen y el geólogo Liviu Giosan, ambos del Instituto Oceanográfico de Woods Hole en Massachusetts, Estados Unidos, ha determinado cómo comunidades de plancton han respondido a cambios en el clima y a la influencia del Ser Humano en los últimos 11.400 años.
El estudio reveló que 150 de 2.710 especies de plancton identificadas mostraron una respuesta estadísticamente significativa a cuatro etapas distintas de condiciones ambientales desde el fin de la última era glacial.
Las algas verdes de agua dulce fueron las mejores especies indicadoras de las condiciones lacustres de hace más de 9.000 años.
Dinoflagelados, ciertas algas y otras formas de vida tuvieron reacciones bastante pronunciadas ante el aumento gradual en la salinidad después de la última reconexión marina.
La salinidad aumentó rápidamente después de hace unos 5.200 años, dando lugar a un incremento de los hongos marinos y al inicio de una presencia significativa de copépodos.
Una sucesión gradual de clases de fitoplancton aconteció durante un aumento de la presencia de agua dulce en el Mar negro hace unos 2.500 años.
Sin embargo, los cambios más drásticos en el plancton se produjeron durante el último siglo, asociados a alteraciones recientes provocadas por la actividad humana en la región.
En la investigación también han trabajado Chris Quince y Keith Harris de la Universidad de Glasgow en el Reino Unido, y la micropaleontóloga Mariana Filipova-Marinova del Museo de Historia Natural en Varna, Bulgaria.