HONGOS DEL OLMO AYUDAN A PROTEGERLO DE LA GRAFIOSIS

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Según un estudio en el que ha participado la Universidad Politécnica de Madrid junto con otros cinco centros europeos de investigación, la salud de algunos olmos y olmedas podría estar relacionada con la flora endófita que habita en el interior de los árboles.

La salud de algunos olmos y olmedas frente a la grafiosis podría estar relacionada con la flora endófita que habita en el interior de los árboles / Juan Antonio Martín

Un investigador de la ETSI de Montes, Forestal y del Medio Natural de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha formado parte de un equipo europeo de investigación para estudiar el perfil nutricional de uno de los hongos patógenos forestales más agresivos –el causante de la grafiosis del olmo– y compararlo con el de otras especies de hongos endófitos aislados de árboles sanos.

El resultado obtenido muestra que algunos hongos que habitan en el interior de los árboles compiten con los patógenos por las mismas fuentes de nutrientes, lo que ayudaría a reducir su crecimiento, protegiendo así a los olmos de la enfermedad.

Los hongos endófitos habitan en el interior de los tejidos de las plantas sin ser causantes de enfermedad. Aunque se han descrito diversas funciones de estos simbiontes, su papel ecológico es aún desconocido en muchos casos. Algunos de estos hongos viven de forma latente en la planta esperando que ésta o alguno de sus órganos mueran para ser los primeros descomponedores de la madera.

En otros casos, algunos patógenos viven de forma endófita en los tejidos hasta que su planta hospedante se debilita por algún factor externo, como por ejemplo la sequía o el ataque de otra plaga o enfermedad. Es entonces cuando estos hongos aprovechan esta debilidad para adoptar un estado de patógenos oportunistas, desarrollándose y causando enfermedad.

Sin embargo, otro tipo de endófitos han sido relacionados positivamente con la salud de sus plantas hospedantes al protegerlas frente al ataque de herbívoros, microorganismos patógenos e incluso daños abióticos. Se ha evidenciado que algunos de estos hongos beneficiosos segregan sustancias perjudiciales para patógenos u organismos plaga. Por otra parte, estos simbiontes podrían estimular los mecanismos de defensa de las plantas, haciéndolas por tanto más resistentes.

Entre los posibles mecanismos que la flora endófita podría ejercer para proteger a las plantas también se encuentra la ocupación de nichos nutricionales dentro de los tejidos, evitando así el acceso a estos nutrientes por parte de los organismos patógenos.

Perfil nutricional de los hongos endófitos

Para estudiar este tipo de mecanismos el equipo de investigadores del que forma parte la UPM ha analizado en detalle el perfil nutricional de uno de los hongos patógenos forestales más agresivos, el causante de la grafiosis del olmo, y lo ha comparado con el perfil nutricional de tres especies de hongos endófitos aislados de árboles sanos.

De las 190 fuentes nutricionales estudiadas, el hongo patógeno fue capaz de utilizar el 54%, mientras que dos de los tres endófitos fueron capaces de metabolizar un mayor número de fuentes de carbono (71 y 60%, respectivamente). El tercer endófito, sin embargo, solo metabolizó el 22% de las sustancias. Otros dos endófitos, que habían sido previamente identificados como agentes potenciales de biocontrol de la grafiosis, mostraron un perfil nutricional que se solapó en gran medida con el del patógeno, particularmente en el caso de algunas sustancias fundamentales para el metabolismo de los hongos como son los azúcares y ácidos grasos.

Además, todos los endófitos utilizaron las sustancias fenólicas con más eficiencia que el patógeno, lo cual sugiere que estos compuestos pueden ser importantes para la estrategia de vida de los endófitos. Este resultado respaldaría el papel sugerido de los compuestos fenólicos como compuestos defensivos de las plantas ante patógenos.

En conclusión, este estudio muestra que determinados endófitos probablemente compiten con los patógenos por las mismas fuentes de carbono en el interior de la planta. Por tanto, la actividad de estos hongos en el hábitat del patógeno (en este caso, el floema y xilema de los olmos) limitaría su crecimiento.

Referencia bibliográfica:

Blumenstein, K.; Albrectsen, B.R.; Martin, J.A.; Hultberg, M.; Sieber, T.N.; Helander, M.; Witzell, J. Nutritional niche overlap potentiates the use of endophytes in biocontrol of a tree disease. BIOCONTROL 60 (5): 655-667. DOI: 10.1007/s10526-015-9668-1. OCT 2015.

LOS PRIMEROS DINOSAURIOS APARECIERON POCO DESPUÉS DE SUS PRECURSORES

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La historia temprana de los dinosaurios continúa sin aclararse del todo debido a un registro fósil muy limitado en el tiempo y el espacio. Científicos de Argentina, Brasil y EE UU han datado –con un sistema radioisotópico de alta precisión– las secuencias del estrato terrestre que marcan la frontera entre el origen de los dinosaurios y sus predecesores, hasta determinar que los primeros aparecieron relativamente pronto después de sus parientes más cercanos.

Representación artística de animales que escapan de un volcán en erupción hace 235 millones de años en el noroeste de Argentina. Entre estas especies, que se encuentran en el registro fósil de la Formación Chanares, incluye a los parientes de los mamíferos tempranos y los predecesores de los dinosaurios. / Victor Leshyk

Un nuevo estudio, liderado por la Universidad de Buenos Aires (Argentina), ha determinado que el tiempo transcurrido entre la aparición de los familiares de los dinosaurios tempranos y el origen de los primeros dinosaurios es mucho más corto de lo que se creía anteriormente.

"Descubrir que estos familiares de los dinosaurios tempranos eran geológicamente mucho más jóvenes de lo que antes se pensaba fue algo totalmente inesperado", dice Randall Irmis, profesor asociado de paleontología en el Museo de Historia Natural de Utah ( EE UU) y coautor del trabajo que publica la revista PNAS.

El equipo de Irmis fue el encargado de realizar las mediciones de isótopos radiactivos de los sedimentos de la Formación Chañares (Argentina), famoso por sus fósiles de familiares de dinosaurios tempranos.

Este hallazgo no solo coloca una nueva línea de tiempo en la conexión entre los familiares de los dinosaurios y su origen en la formación geológica argentina donde se realizó la datación de los estratos fósiles, sino también en otras formaciones de todo el mundo.

El equipo encontró que el yacimiento y, por tanto, los fósiles encontrados en el mismo, tenían una antigüedad de entre 234 a 236 millones de años, esto implica una estimación de entre cinco y diez millones más joven que la evaluación previa –se consideraban del Triásico Medio–.

Un cementerio de dinosauromorfos en La Rioja argentina

La Formación Chañares es una de formación geológica de aproximadamente 75 metros de espesor formada por sedimentos depositados por ríos, arroyos y lagos durante el período Triásico, en la actual provincia de La Rioja, al noroeste de Argentina.

"Entre las formaciones geológicas que contienen fósiles del Triásico, la Formación Chañares es un clásico. Contiene una variedad de especímenes fósiles completos de los primeros dinosauromorphs, que son esencialmente de tías, tíos y primos de los dinosaurios", añade Irmis.

En la actualidad, el paisaje de esta formación parece una reminiscencia del desierto del sur de Utah en EE UU. Antes, cuando los dinosauromorfos vagaban por estas tierras, eran más tropicales y exuberantes. En ese momento la Tierra estaba en un estado ‘invernadero’, extremadamente cálido, sin casquetes polares y con altos niveles de dióxido de carbono en la atmósfera.

"La Formación Chañares contiene tobas, o cenizas volcánicas, que se pueden fechar con gran precisión. Así que en esta cuenca, no solo hay muchos restos de alta calidad y fósiles completos que nos permiten identificar fácilmente los taxones, sino también hay tobas en el medio que nos permiten datar la columna completa", dice Claudia A. Marsicano, autora principal del estudio en la Universidad de Buenos Aires.

Dataciones de alta precisión

Las muestras de rocas que se recogieron incluyen ceniza volcánica de las erupciones que tuvieron lugar, al mismo tiempo, que se depositaban los sedimentos. Las muestras fueron trituradas para extraer cristales de circón de esta ceniza.

Si estos cristales formados durante el período Triásico solo incorporan uranio, con el tiempo, este se descompone en plomo en una tasa exacta que se conoce. Mediante la medición de la proporción de uranio y plomo en cada cristal de circón, gracias a espectrómetro de masas –un instrumento que separa los elementos e isótopos en masa y la concentración– los investigadores fueron capaces de determinar la edad precisa de los cristales.

"Si se desea restringir un evento evolutivo importante, como el comienzo de un grupo o la diversificación, la metodología tiene que tener un margen de error es mucho más pequeño. Para algo que sucede en el transcurso de unos 600 millones de años, un error de entre tres y cuatro millones de años no es estadísticamente significativo. Pero si algo sucede en el transcurso de entre 10 y 12 millones de años, como la diversificación de un grupo, un error de este tipo es un gran problema", añade Marsicano.

Referencia bibliográfica:

Claudia A. Marsicano, Randall B. Irmis, Adriana C. Mancuso, Roland Mundil y Farid Chemale. “The precise temporal calibration of dinosaur origins”, PNAS 6 diciembre de 2015

DEMOSTRADA LA CAPACIDAD DE ADAPTACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS EN CONDICIONES EXTREMAS

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Un estudio de la Universitat de València ha demostrado que las placas solares fotovoltaicas, más allá de un elemento físico que acumula microorganismos del aire o del polvo, también pueden alojar comunidades microbianas ricas, activas y adaptadas, con una gran variedad de bacterias y hongos. El Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva ha constatado la alta resistencia de algunas bacterias y su capacidad de adaptarse y colonizar entornos extremos.

Cultivos. / Manuel Porcar

Un trabajo realizado sobre nueve paneles solares situados en los tres campus de la Universitat de València apunta a que la comunidad microbiana existente en las placas fotovoltaicas es más parecida a la de un desierto cálido o polar, que a la de una ciudad mediterránea como Valencia. También se ha puesto de manifiesto que muchas de las bacterias identificadas en la investigación pueden tener importantes aplicaciones biotecnológicas.

Según los investigadores, la biocenosis estudiada (comunidad de organismos que ocupan un territorio definido por el cual están mutuamente condicionados para sobrevivir), “es más similar a los desiertos que a ningún ecosistema humano o ecosistema microbiano urbano”.

El trabajo es el primer enfoque que da como resultado una comunidad microbiana altamente diversa, estudiada en paneles solares. Un estudio publicado también recientemente, había demostrado la limitada diversidad de la comunidad microbiana en placas solares en Brasil, incluyendo algunos hongos que incluso obstaculizaban la eficiencia de las placas. 

El trabajo de campo en la Universitat de València demuestra que esta comunidad microbiana única existente en Valencia “tiene diferentes perfiles proteómicos durante el día y la noche; es dominada por los pigmentos rojizos y se adapta a resistir ciclos de altas temperaturas, desecación y radiación solar”.

La investigación, pre-impresa en la plataforma de Biología bioRxiv y abierta a comentarios y aportaciones, la firman Pedro Dorado-Morales (Institut Cavanilles); Cristina Vilanova (Biopolis, Parc Científic de la Universitat de València); Juli Peretó (Departament de Bioquímica i Biologia Molecular); Francisco M. Codoñer (Lifesequencing, Parc Científic); Daniel Ramon (Biopolis, Parc Científic); i Manuel Porcar (Institut Cavanilles i Fundació General Universitat de València).

Según destaca el investigador Manuel Porcar, “las bacterias más abundantes (Deinococcus, Hymenobacter, etc) no son los que se suelen encontrar en el ambientes urbanos, sino que son propios de desiertos cálidos o fríos (por ejemplo el Antártida o el desierto de Sonora, en México). En nuestros tejados, hemos encontrado por lo tanto una comunidad microbiana única caracterizada por su diversidad y por ser el primer desierto microbiano intraurbano”. 

Además, hay una alta resistencia de los microorganismos a altas concentraciones de sal; moderada y fuerte resistencia a baja acidez; y relativamente baja resistencia a la luz del sol o al calor. En el trabajo se identificaron 800 especies diferentes de bacterias en los paneles solares fotovoltaicos de la Universitat, y un año después, en el 2014, alrededor de 500. 

Manuel Porcar explica que se hizo un muestreo sistemático de las placas fotovoltaicas, tanto de día (con los paneles a más de 50ºC) como por la noche. “Hemos colectado su superficie con una especie de limpia-parabrisas estéril. Después, hemos verificado la resistencia a las duras condiciones de las placas (elevada irradiación, temperatura, deshidratación) de las bacterias aisladas, y hemos comparado el proteoma (conjunto de proteínas) durante la noche y el día. Podríamos decir que es el primer desierto microbiano intraurbano encontrado hasta ahora, lo cual es una clara muestra del poder de la selección natural de los seres vivos para adaptarse a las diferentes condiciones de la vida”.

Referencia bibliográfica:

Pedro Dorado-Morales, Cristina Vilanova, Juli Peretó, Francisco M. Codoñer, Daniel Ramón and Manuel Porcar."A highly diverse, desert-like microbial biocenosis on solar panels in a Mediterranean city" bioRxvid preprint first posted online October 22, 2015.

Doi: http://dx.doi.org/10.1101/029660

¿QUIÉN SE COMÍA A QUIÉN DURANTE EL PLEISTOCENO?

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Un estudio español ha permitido reconstruir por primera vez las interacciones entre diferentes especies de grandes mamíferos de 27 redes tróficas terrestres del Pleistoceno en Europa. En algunas de ellas los humanos eran un elemento clave y estaban conectados a muchas especies como predadores, carroñeros o presas. Los resultados del trabajo revelan también que en esa época había más interacciones, seguramente por el mayor número de especies carroñeras en el ecosistema.

Durante el Pleistoceno, los humanos eran predadores, carroñeros o presas. / Jesús Rodríguez

Las redes tróficas son representaciones gráficas de las relaciones alimentarias en una comunidad biológica o, dicho más sencillamente, un esquema que muestra “quién se come a quién”.

En el trabajo, publicado en Quaternary International, el equipo de científicos del Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH) y el IPHES ha aplicado una metodología muy habitual en el estudio de redes tróficas actuales, pero muy poco utilizada en paleontología.

Los autores han reconstruido las interacciones entre las diferentes especies de grandes mamíferos en 27 redes tróficas de entre 2,5 millones y 500.000 años de antigüedad, ocho de las cuales incluían a los humanos. A partir de estas reconstrucciones se han medido diferentes parámetros que describen la estructura y funcionamiento de la red.

Esto ha permitido a Jesús Rodríguez y Ana Mateos, investigadores del CENIEH, y a Sergi Lozano, del IPHES, mostrar la arquitectura de las redes tróficas terrestres del Pleistoceno.

Más carroñeros durante el Pleistoceno

Los resultados muestran que las redes del Pleistoceno compartían las características básicas de las redes actuales, como el número de interacciones entre las especies o por especie, pero también que presentaban algunas características distintivas.

Una muy clara es la "conectancia", que mide el número de conexiones en la red respecto al máximo teórico, es decir, si hay más o menos interacciones por especie. "En el Pleistoceno el número de interacciones era mayor, pero interpretamos que esto se debe al mayor número de especies carroñeras en el ecosistema”, afirma Rodríguez.

Según los expertos, las redes en las que estaban presentes, los humanos eran un elemento clave en la canalización de los flujos de energía. “Los homínidos estaban conectados a muchas especies como predador, carroñero o presa, por eso ocupaban un lugar central en la red y muchas de las ‘rutas’ por las que fluía la energía en la red pasaban por ellos”, declara el investigador.

Referencia bibliográfica:

S. Lozano et al. "Exploring paleo food-webs in the European Early and Middle Pleistocene: A network analysis" Quaternary International Noviembre de 2015

LA IMPORTANCIA DEL OLFATO EN LA CAPACIDAD DE LAS HORMIGAS PARA DISTINGUIR ENTRE COMPAÑERAS E INTRUSAS

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Las hormigas han intrigado a los científicos desde hace mucho tiempo, por ser un fascinante ejemplo de cooperación estrecha y compleja entre los miembros de una comunidad, que incluye tareas colectivas como el cuidado de los jóvenes, la recolección de comida y la defensa contra intrusos. Se ha estudiado cómo se coordinan para transportar grandes pedazos de comida, cómo consiguen mantener limpio su hormiguero, e incluso el fenómeno de la holgazanería entre ellas. Ahora, además, en un estudio reciente se ha profundizado en cómo las hormigas identifican a los diferentes miembros de su colonia respecto a los de otras.

Uno de los tipos de hormigas examinadas en la investigación. (Foto: Juergen Leibig)

El equipo de Anandasankar Ray, de la Universidad de California en Riverside, Estados Unidos, ha comprobado que las hormigas captan y emiten información sobre identidad usando una serie de sustancias, concretamente hidrocarburos, presentes en sus cutículas (sus caparazones externos). Las hormigas, que han desarrollado algunas de las más grandes familias de genes receptores del olfato en insectos, utilizan su potente sentido olfativo para detectar las sustancias presentes en la cutícula de cada individuo situado cerca y así identificar de forma precisa a los diferentes miembros de su sociedad.

Hasta ahora, se sabía poca cosa sobre cómo las hormigas utilizan la detección olfativa de feromonas para reconocer a individuos que pertenecen a diferentes castas de su misma colonia o a colonias distintas.

El equipo de Ray decidió concentrar su atención en las neuronas de las antenas de las hormigas obreras, y en sus respuestas ante determinadas sustancias sobre la cutícula. Se utilizó para ello un potente método electrofisiológico, para probar sistemáticamente ciertas clases de compuestos químicos presentes en la cutícula de la obrera típica y/o en la de la reina. De estos tipos de compuestos químicos ya se sospechaba previamente que actuaban como señales importantes.

El equipo de Anandasankar Ray, de la Universidad de California en Riverside, Estados Unidos, ha comprobado que las hormigas captan y emiten información sobre identidad usando una serie de sustancias, concretamente hidrocarburos, presentes en sus cutículas (sus caparazones externos). Las hormigas, que han desarrollado algunas de las más grandes familias de genes receptores del olfato en insectos, utilizan su potente sentido olfativo para detectar las sustancias presentes en la cutícula de cada individuo situado cerca y así identificar de forma precisa a los diferentes miembros de su sociedad.

Hasta ahora, se sabía poca cosa sobre cómo las hormigas utilizan la detección olfativa de feromonas para reconocer a individuos que pertenecen a diferentes castas de su misma colonia o a colonias distintas.

El equipo de Ray decidió concentrar su atención en las neuronas de las antenas de las hormigas obreras, y en sus respuestas ante determinadas sustancias sobre la cutícula. Se utilizó para ello un potente método electrofisiológico, para probar sistemáticamente ciertas clases de compuestos químicos presentes en la cutícula de la obrera típica y/o en la de la reina. De estos tipos de compuestos químicos ya se sospechaba previamente que actuaban como señales importantes.

SIMILITUD INESPERADA ENTRE EL EFECTO DE UN IMPACTO METEORÍTICO Y EL DE UN RELÁMPAGO

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De forma global, los relámpagos actúan 44 veces por segundo. Comparemos eso con los impactos significativos de meteoritos, que suceden solo de 5 a 10 veces por año, y tendremos claro que los relámpagos son una fuerza relevante a la hora de remodelar terrenos. Sin embargo, según un nuevo estudio, ambos fenómenos naturales pueden hacer la misma e inusual cosa: deformar rocas a nivel atómico.

Materia pétrea alcanzada por un relámpago. (Foto: Reto Gieré)

El equipo internacional de Reto Gieré, de la Universidad de Pensilvania en Estados Unidos, ha descubierto dicha similitud en una muestra de cuarzo de un afloramiento rocoso en el sur de Francia. La roca había sido golpeada por un relámpago y fracturada. Los investigadores pudieron ver que el área dentro y alrededor de la fractura estaba cubierta por un recubrimiento característico negro.

Usando varios tipos de microscopios potentes, incluyendo uno que proporciona una resolución a escala atómica, Gieré y sus colegas examinaron delgadas rebanadas de la roca. Y hallaron que la capa negra superficial es un vidrio formado por el calor del relámpago, que vaporizó la capa externa de la roca.

Pero lo que realmente ha sorprendido a los investigadores es lo que han hallado justo debajo de esa capa de vidrio. Colocando una delgada rebanada de la muestra bajo un microscopio electrónico de transmisión, han captado rasgos peculiares que hasta la fecha solo se habían visto en minerales de puntos de impactos meteoríticos.

EL FENÓMENO DE LA INTELIGENCIA COLECTIVA DE LA CAPACIDAD EN HORMIGAS PARA CREAR PUENTES VIVIENTES

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El fascinante fenómeno de una columna de hormigas obreras discurriendo por un camino como si encarnasen a un único ser, con forma de serpiente, se queda corto en comparación con lo que estos insectos pueden hacer cuando su camino se ve interrumpido por lo que para ellos representa un precipicio. Si la distancia a salvar de un lado a otro no es mucha, las hormigas pueden ejercer una conducta colectiva todavía más parecida a la que pondría en práctica un solo individuo que las englobase a todas. Como si las hormigas pasasen a ser piezas de un animal mayor, por ejemplo una serpiente, se aferran con fuerza unas a otras del modo idóneo y construyen un puente entre ambas orillas. Y lo hacen sin ningún control centralizado desde el que partan órdenes de coordinación. Es algo espontáneo e improvisado.

Puente viviente de hormigas visto desde debajo. (Foto: Matthew Lutz, Princeton University, y Chris Reid, University of Sydney)

El equipo internacional de Matthew Lutz, de la Universidad de Princeton en Estados Unidos, y Chris Reid, de la de Sídney en Australia, ha estudiado a fondo el fenómeno de la construcción espontánea de puentes vivientes por hormigas de la especie E. hamatum. Y ha llegado a la conclusión de que estas estructuras son más sofisticadas de lo que la comunidad científica ha venido creyendo hasta ahora. Las hormigas exhiben un nivel de inteligencia colectiva que podría obligar a reescribir algunas páginas de los tratados sobre comportamiento animal, e incluso ayudar en el desarrollo de robots intuitivos que puedan cooperar entre ellos tan estrechamente como piezas de una misma máquina.

El comportamiento de una colonia de hormigas ya ha sido previamente la base de algoritmos para optimizar rutas de vehículos y trazados de telecomunicaciones, entre otras aplicaciones. Las hormigas estudiadas en la nueva investigación ejemplifican la “inteligencia de enjambre”, en la que interacciones a nivel individual producen un comportamiento de grupo coordinado, como por ejemplo el montaje y desmontaje de los puentes vivientes.

Extrayendo las reglas usadas individualmente por las hormigas sobre si iniciar, unirse o separarse de una estructura viviente, sería factible programar enjambres de robots simples para construir puentes y otras estructuras a base de conectarse entre sí.

Estos puentes de robots exhibirían las propiedades beneficiosas que observamos en los puentes de hormigas, como la adaptabilidad a las condiciones locales, la optimización en tiempo real de la forma y la posición, y la rapidez del montaje y el desmontaje sin necesidad de materiales de construcción externos. Dicho enjambre de robots sería especialmente útil en condiciones peligrosas e impredecibles, tales como las imperantes en zonas de desastres naturales.