Hace 100 años [1]

En 1906, el neurólogo alemán Alois ALZHEIMER, tras el examen post-mortem del cerebro de un paciente, describió una enfermedad caracterizada por la presencia de placas y madejas de proteínas de la corteza cerebral y el sistema límbico, los responsables de las funciones superiores del cerebro. La publicación del descubrimiento tuvo lugar en 1907 en un artículo titulado: Uber eine eigenartige Erkankung der Hirnrinde.

Las placas se alojan en el exterior de las neuronas y son depósitos de una pequeña proteína llamada amiloide-beta o A-beta. Las madejas, o marañas, constan de filamentos de una proteína llamada tau y residen en el interior de las neuronas y sus ramificaciones (dendritas y axones).

Uno de los síntomas iniciales de la patología es la incapacidad de recordar sucesos recientes (una conversación telefónica con un amigo, la visita a casa de un técnico de reparaciones) mientras se conserva intacta la memoria de los ocurridos hace largo tiempo. Sin embargo, conforme la enfermedad avanza, los recuerdos viejos, igual que los inmediatos, desaparecen de forma gradual hasta que se es incapaz de reconocer incluso a los seres más queridos. El temor al mal de Alzheimer no radica tanto en una anticipación del dolor físico y del sufrimiento, cuanto en la pérdida inexorable de los recuerdos de toda una vida, la identidad misma de una persona.

La destrucción provocada por la enfermedad de Alzheimer se ha comparado con el borrado de un disco duro: comienza por los últimos archivos y se retrotrae hasta los más antiguos. Pero esta analogía no es completa. La enfermedad de Alzheimer no se limita a borrar información sino que destruye también el propio "hardware" del cerebro: una red de más de cien mil millones de neuronas que establecen entre sí unos cien billones de conexiones.

Durante casi todo el siglo XX se ha debatido si las placas y las madejas son las responsables de la neurodegeneración o si son simples indicadores de donde se ha producido la muerte neuronal. A lo largo de los últimos diez años el peso de las pruebas se ha venido desplazando hacia la primera hipótesis: las proteínas citadas (A-beta y tau) están íntimamente involucradas en la aparición de la enfermedad, siendo la A-beta la responsable de los pasos iniciales.

La investigación reciente ha comenzado ha desentrañar los mecanismos moleculares que desencadenan la enfermedad. Varias estrategias para detener o demorar los procesos destructivos se están explorando y algunas de ellas se hallan en fase de ensayo clínico.

Fuente:

WOLFE Michael S., "Desactivar la enfermedad de Alzheimer", Investigación y Ciencia, 358 (julio 2006), pp: 54-61. (trad. Juan M. González Mañas).

Imagen tomada desde el sitio:

International Brain Research Organization (http://ibronew.alp.mcgill.ca/Media/Images/si-how-fig07.jpg)

 

Hace 150 años [1]

En 1856, Gregor MENDEL inició sus experimentos de hibridación con plantas de guisante (Pisum sativum) en el jardín de su monasterio en Brünn (hoy Brno, República Checa). Los experimentos se prolongaron hasta 1863. Durante los mismos, MENDEL cultivó y examinó unas 28.000 plantas.

Las ideas sobre la herencia biológica aceptadas en esa época proponían que las características de los progenitores se mezclan en los hijos como lo haría una pintura azul y una blanca dando un color intermedio.

Por el contrario, la teoría mendeliana de la herencia da cuenta de la existencia de pares de factores (hoy los llamaríamos genes) heredados cada uno de un progenitor, que no se funden o mezclan sino que permanecen distintos durante la vida del individuo y se separan (segregan) uno del otro durante la formación de las células reproductoras (gametos).

La primera presentación pública de su trabajo la realizó MENDEL en sendas conferencias, en alemán, los días 8 de febrero y 8 de marzo de 1865, en la Sociedad de Historia Natural de Brünn. Al año siguiente, el trabajo de MENDEL, escrito en alemán, fue publicado en los Anales de la Sociedad de Historia Natural de Brünn.

En 1900, treinta y cuatro años después de su publicación, el trabajo de Mendel fue redescubierto por la comunidad científica.

Más información sobre Gregor MENDEL en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Mendel

http://www.mendelweb.org/home.html

Imagen tomada desde:

Deciphering the Genetic Code - Marshall Nirenberg (http://history.nih.gov/exhibits/nirenberg/images/photos/01_mendel_pu.jpg)

Imagen tomada desde:

Mendel Museum of Genetics (http://www.mendel-museum.org/images/2visit/commun/visit01.gif)

 

Hace 150 años [2]

En 1856, unos obreros encontraron huesos humanos fósiles en el valle de Neander, cerca de Düsseldorf, en Alemania. Este hallazgo permitió reconocer un tipo de homínido llamado hombre de Neandertal (o Neanderthal).

Restos de Neandertales se han encontrado en Europa y Asia occidental. El punto más occidental se encuentra en Portugal y el más oriental en Uzbekistán. En África no hay restos conocidos.

En un principio, la tendencia era presentar a los Neandertales como más parecidos a los chimpancés que a los hombres modernos. Su imagen era simiesca, cabeza inclinada hacia delante, rodillas curvadas. Más adelante, una reinterpretación de los restos hizo que se colocara a los Neandertales más próximos al hombre moderno. Su postura, locomoción y destreza manual eran idénticas a las nuestras.

Comparado con el del hombre moderno, el cráneo de los Neandertales es relativamente bajo, aunque no de manera excesiva. Este carácter y los prominentes arcos superciliares le dan un aspecto que recuerda al de Homo erectus. El rostro de un Neandertal posee características únicas. La nariz y los dientes están adelantados. La frente se inclina hacia atrás en vez de elevarse de manera brusca como ocurre en el hombre moderno. El resto del esqueleto da a entender que para su estatura los Neandertales de ambos sexos eran corpulentos y con fuerte musculatura.

Más información en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Neandertal (en castellano)

http://en.wikipedia.org/wiki/Neandertal

 

Imagen tomada de: http://www.ecotao.com/holism/hu_neand.htm

 

Imagen tomada de: http://www.msnbc.msn.com/id/11503608

 

Imagen tomada de: http://www.theoldworldtrader.com/fossils.html

 

Imagen tomada de: http://biology.plosjournals.org/ perlserv/?request=get-document&doi=10.1371/journal.pbio.0020449

 

Hace 150 años [3]

En 1857, Louis Pasteur (1822-1895) publica "Mémoire sur la fermentation appelée lactique", iniciando así sus estudios sobre la fermentación, que se prolongaron hasta 1876.

El arte de la fermentación posee una larga historia. Se pierden en la antigüedad los orígenes de la cerveza, del pan y del vino, o de las fermentaciones que servían para conservar alimentos (ej. yogur, queso).

Hacia 1830, tres científicos (Schwann, Cagniard-Latour y Kutzing) concluyeron, independientemente, usando el microscopio que en el sedimento acumulado en las fermentaciones alcohólicas había minúsculos organismos en crecimiento cuya actividad metabólica era responsable de la fermentación.

Sin embargo, los principales químicos (Liebig, Wöhler, Berzelius) de aquellos tiempos consideraban que la fermentación era un proceso puramente químico y que la materia que había en el sedimento carecía de vida y no era más que un subproducto derivado de la fermentación. Liebig defendió con tal impetuosidad este punto de vista que las excelentes pruebas de Schwann fueron desechadas. Liebig y Wöhler llegaron a publicar (1839) un libelo anónimo mofándose de la hipótesis microbiana de la fermentación.

Finalmente, la autoridad de Liebig fue refutada por otra personalidad de gran talla: Louis Pasteur. Éste mostró que había distintos microbios asociados a diferentes tipos de fermentación: esferas de tamaño variable (hoy llamadas levaduras) en la fermentación alcohólica, y pequeños bastoncillos (bacterias) en la láctica.

Otra idea que le debemos a Pasteur es que cada fermentación suministra energía a la especie que la realiza. En otras palabras, la fermentación no es sino el mecanismo por el cual la citada especie obtiene la energía que todo ser vivo necesita.

Imagen obtenida de: http://www.al.lu/chemistry/pasteur.htm

Más información en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Fermentaci%C3%B3n (español)

http://fai.unne.edu.ar/biologia/metabolismo/met4.htm#fermentacion (español)

http://en.wikipedia.org/wiki/Louis_Pasteur

http://www.pasteur.fr/pasteur/histoire/

 

Hace 150 años [4]

El 1 de julio de 1858, en una reunión de la Linnean Society de Londres, el geólogo Charles Lyell y el botánico Joseph Hooker presentaron un manuscrito de Alfred R. Wallace junto a algunos extractos de manuscritos y cartas de Charles Darwin.

Los documentos presentados hacían referencia a la teoría de la evolución a partir de un origen común mediante la selección natural. Ese acto equivalió a una publicación simultánea de los hallazgos de Darwin y Wallace.

Fuente para el texto:

MAYR Ernst, Una larga controversia: Darwin y el darwinismo, Barcelona, ed. Crítica, 1992, trad. castellana de Santos Casado de Otaola, pág. 21.

Nota:

Las fotografías fueron tomadas en fechas relativamente próximas a 1858. La de Darwin (foto de arriba) fue tomada aproximadamente en 1860. La de Wallace (foto inferior) fue tomada en 1862.

 

Hace 200 años [1]

En 1806, Thomas Andrew KNIGHT publicó sus experimentos sobre la dirección de crecimiento de la raíz y el tallo durante la germinación de las semillas.

Como es sabido, durante la germinación de una semilla, sea cual sea la posición de ésta en el suelo, la raíz crece hacia “abajo” y el tallo lo hace hacia “arriba”. El experimento de KNIGHT demostró que es la fuerza de la gravedad lo que guía el crecimiento de esos órganos vegetales.

Su ingenioso experimento consistió en hacer germinar las semillas sobre un soporte sometido a un movimiento de giro, de modo que la fuerza "centrífuga" contrarrestara a la gravedad, y a continuación observar la dirección de crecimiento de los citados órganos.

Para ello, dispuso las semillas en una rueda movida por agua. La posición de las semillas respecto a la rueda era diferente: unas en dirección radial hacia el centro y otras hacia fuera, otras en posición tangencial a favor del giro y otras en contra del giro. La rueda giraba en un plano vertical a algo más de 150 revoluciones por minuto.

Pasados varios días, pudo observarse que mientras las raíces crecían en dirección perpendicular al eje de giro y hacia fuera de la rueda, siguiendo la fuerza "centrífuga”, los tallos lo hacían en la misma dirección pero hacia dentro de la rueda, apuntando a su centro.

El experimento fue publicado en la revista Philosophical Transactions of the Royal Society, 99, 108-120, en un artículo titulado "On the Direction of the Radicle and Germen during the vegetation of Seeds".

Más información sobre Thomas A. Knight en:

http://www.nal.usda.gov/pgdic/Strawberry/book/boksix.htm

http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=438231

 

Hace 50 años [1]

Joe Hin TJIO y Albert LEVAN realizaron la primera determinación correcta del número de cromosomas en la especie humana, siendo el resultado 46.

El descubrimiento se produjo en la Universidad de Lund (Suecia) en diciembre de 1955 y fue publicado en abril de 1956 en la revista Hereditas, vol. 42, pp. 1-6, en un artículo titulado: The chromosome number in man.

Se ponía así fin a un período de más de 30 años en el que se admitía que dicho número era 48. Las primeras técnicas para contar el número de cromosomas de una célula fueron desarrolladas en 1878 por Walther FLEMMING.

Imagen obtenida de:

http://artic.ac-besancon.fr/svt/act_ped/svt_clg/troisieme/brevet05/brevet2005.htm

Más información en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Cromosoma

http://es.wikipedia.org/wiki/Cariotipo

 

Hace 50 años [2]

Denham HARMAN postuló que el envejecimiento resultaría de los efectos perjudiciales fortuitos causados a tejidos por reacciones de radicales libres. Esta idea ha sido denominada teoría de los radicales libres.

Los radicales libres reactivos formados dentro de las células podrían oxidar biomoléculas y conducir a muerte celular y daño tisular. Las reacciones perjudiciales de los radicales libres se producirían sobre todo en los lípidos, los cuales serían los más susceptibles.

La teoría de HARMAN sobre las causas del envejecimiento apareció en un artículo titulado "Aging: A Theory Based on Free Radical and Radiation Chemistry", publicado en 1956 en la revista Journal of Gerontology.

Imagen obtenida desde: http://www.nebraska.edu/about/pioneers.asp?p=27

Más información en:

http://en.wikipedia.org/wiki/Denham_Harman

http://en.wikipedia.org/wiki/Free_radical_theory

http://en.wikipedia.org/wiki/Free_radical

 

Hace 50 años [3]

En 1957, John Cowdery KENDREW logró determinar por primera vez la estructura tridimensional de una proteína mediante la técnica de cristalografía con rayos X. La proteína estudiada era la mioglobina del músculo esquelético del cachalote (Physeter catodon L. 1758) (Sperm Whale). El trabajo fue publicado al año siguiente en la revista "Nature" con el título "A three-dimensional model of the myoglobin molecule obtained by x-ray analysis".

El nivel de resolución alcanzado en el citado estudio fue de 0.6 nm (1), pero en 1959, KENDREW pudo construir un modelo de la misma proteína con una resolución de 0.2 nm y, posteriormente, otro con una resolución de 0.14 nm. La construcción de estos modelos (incluido el de 1957) exigió el uso de computadoras. Cuando el estudio tridimensional comenzó (1955) no habia disponible ningún computador que pudiese resolver en un tiempo aceptable los cálculos necesarios. El patrón de difracción de los cristales de mioglobina incluye unas 25 000 reflexiones. El primer análisis, completado en 1957, sólo tuvo en cuenta 400 reflexiones, el segundo análisis incluyó unas 9 600 reflexiones y el tercero las incluyó todas.

La mioglobina, proteína que transporta oxígeno (O₂) en el músculo cardíaco y esquelético, consiste en una cadena formada por la unión de 153 aminoácidos. Su capacidad para transportar oxígeno depende de la presencia de un grupo hemo, formado por una protoporfirina con un átomo de hierro central que debe estar en estado de oxidación +2 para poder captar una molécula de oxígeno. La mioglobina resulta ser una molécula muy compacta. Sus dimensiones totales son 4,5 x 3,5 x 2,5 nm, es decir, unas 10 veces más pequeña que si la cadena de aminoácidos estuviese extendida totalmente.

(1) Un nm es la milmillonésima parte de un metro.

Imagen obtenida desde http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1962/

Imagen obtenida desde: http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1962/kendrew-lecture.pdf

El siguiente enlace ilustra en formato animado el momento en el que una molécula de oxígeno queda unida al grupo hemo.

http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/ram/vsc/de/video/8/haem/haem.smil.ram

Mas información en:

http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1962/kendrew-bio.html

http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1962/kendrew-lecture.pdf (Archivo pdf)

http://en.wikipedia.org/wiki/Myoglobin

http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray_crystallography

 

Hace 50 años [4]

En 1958, Matthew MESELSON y Franklin W. STAHL demostraron que cuando el ADN se replica lo hace por un mecanismo semiconservativo, tal como habían postulado James D. WATSON y Francis H. C. CRICK en 1953.

Permítame el lector que retroceda a esa última fecha, cuando WATSON y CRICK proponen el modelo según el cual la molécula de ADN es una estructura doble, compuesta por dos cadenas helicoidales dextrógiras arrolladas alrededor de un eje imaginario común, de tal forma que las cadenas no pueden separarse sin desenrrollarse, o sea, sin girar una respecto a la otra (este tipo de arrollamiento, a modo de cuerda, se denomina plectonémico).

Cada una de dichas cadenas está formada por una parte repetitiva y una parte variable.

• La parte repetitiva está formada por azúcar (Az) (siempre el mismo: 2-desoxirribosa) y fosfato (P), que van alternándose.

• A cada azúcar va unida una base nitrogenada (BN), que puede ser de cuatro tipos: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Las sucesivas BN constituyen la parte variable de la cadena.

También de acuerdo con WATSON y CRICK, en una molécula de ADN, cada BN de una cadena va apareada con una BN de la otra cadena. Ahora bien, estos apareamientos (estabilizados mediante puentes de hidrógeno) son muy específicos, de modo que

• si un miembro del par es A, el otro miembro es siempre T, y

• si un miembro del par es G, el otro miembro es siempre C.

Por eso se dice que las dos cadenas son "complementarias". Si logramos determinar la secuencia de BN de una de las cadenas, puede deducirse automáticamente la secuencia de BN de la otra, basándose en el principio de complementaridad de las BN.

Una vez publicado este modelo de ADN, cosa que ocurrió en abril de 1953, WATSON y CRICK vislumbraron rápidamente el mecanismo por el cual el ADN podía replicarse (duplicarse) y publicaron la idea un mes después. Téngase en cuenta que desde 1944 había indicios de que el ADN es la sustancia que transporta la información hereditaria y, por otro lado (y esto era de conocimiento general), que cualquiera que fuese la "sustancia hereditaria" debería sufrir un proceso de replicación antes del inicio de la división celular, para que cada célula hija portase una copia de la misma.

¿Cuál fue el mecanismo de replicación propuesto por WATSON y CRICK? El más sencillo y lógico que podía concebirse y algo nunca visto antes en biología molecular.

Dado que el apareamiento de BN es específico, ambas cadenas pueden actuar como un par de moldes. Pensaron que el dúplex de ADN debía desenrrollarse y las dos cadenas separarse, de modo que cada una de ellas servía como molde (o plantilla) para la síntesis de una nueva cadena compañera. Cuando el proceso concluyera tendríamos dos moléculas de ADN donde antes sólo teníamos una.

De acuerdo con esto, en una molécula de ADN, una de la cadenas proviene íntegramente de la molécula "madre", siendo la otra cadena "nueva" toda ella. Este mecanismo fue llamado semiconservativo para diferenciarlo de otros posibles mecanismos de replicación.

Volvamos a 1958.

MESELSON y STAHL demostraron que la replicación ocurría como WATSON y CRICK habían dicho. Seguidamente comentamos cómo lo consiguieron.

Lo primero que hicieron fue idear un procedimiento que permitiera distinguir el ADN previo a la replicación del ADN ya replicado, es decir, el ADN "madre" del ADN "nuevo" formado por replicación. Para ello hicieron crecer células de Escherichia coli en dos cultivos. En ambos cultivos, la fuente de nitrógeno (N) era cloruro de amonio (NH₄Cl), pero uno de los cultivos sólo tenía el isótopo ¹⁴N, mientras que el otro sólo tenía el isótopo ¹⁵N, más pesado. Transcurridas muchas generaciones todo el N celular sería ¹⁴N en uno de los cultivos, y ¹⁵N en el otro. No olvidemos que el ADN contiene N, localizado en las bases nitrogenadas.

Comprobaron además que los ADNs con ¹⁵N ó ¹⁴N, una vez extraídos de las células y mezclados, podían ser diferenciados mediante una técnica especial basada en su diferente densidad. Usando la ultracentrífuga (140.000 x g durante 20 horas), a partir de una mezcla de dichos ADNs se obtenían dos bandas de sedimentación, una inferior que contenía el ADN pesado (formado por ¹⁵N) y otra superior que contenía el ADN ligero (fomado por ¹⁴N).

Una vez completada esa etapa, idearon un experimento que les permitiría averiguar cómo era el ADN "nuevo". Para ello, transfirieron células que habían crecido muchas generaciones en un medio con ¹⁵N a otro medio de cultivo cuyo N era el isótopo ¹⁴N y las dejaron dividirse varias veces, tomando muestras a intervalos de tiempo para averiguar cómo era el ADN que portaban las células hijas que se iban fomando. Se trataba de hacer un seguimiento del ADN que se formaba tras cada turno de replicación.

Los resultados obtenidos en el experimento fueron los siguientes:

• Generación #0 (iniciales): Una sola banda correspondiente a ¹⁵N (ADN pesado)

• Generación #1: Una sola banda situada en posición intermedia entre la del ¹⁵N y la del ¹⁴N (ADN intermedio)

• Generación #2: Dos bandas: el 50% en posición intermedia (ADN intermedio) y el 50% en la posición ¹⁴N (ADN ligero)

Con estos resultados, ¿qué modelo de replicación diríamos que es el correcto?. Saque el lector sus propias conclusiones.

Mas información:

http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/meselson.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Meselson-Stahl_experiment

http://www.dnaftb.org/dnaftb/20/concept/

 

2nd LIFE

Con motivo del 150 aniversario de la publicación Sobre el origen de las especies por medio de la selección natural de Darwin una universidad estadounidense ha recreado las Islas Galápagos utilizando Second Life.

En enero próximo todos los avatares serán capaces de describir los pasos de Darwin - desde el viaje a bordo del Beagle -acompañados de quioscos de información - todo ello en 2nd LIFE - con información de los hallazgos de Darwin, videos, y archivos sonoros. Siendo interactivo el proyecto se enriquecerá paulatinamente con nuevo material que estudiantes, científicos. o turistas, que acudan a Las Galápagos, puedan adjuntar.

Más allá de ser una herramienta percibida como de entretenimiento 2nd LIFE comienza a tener multitud de aplicaciones con objetivos más concretos, la Universidad de Houston enseña música con 2nd LIFE, por ejemplo, y en el campo de las ciencias biológicas se me ocurre que podría estar la vida de los fotobiontes, con los avatares ya creados por Nakai para describir cloroplastos, eucariotas ancestrales, etc.

Islas Galápagos recreadas virtualmente

Más información en EDUcause Review mag.

b

Cereales, encantados con el CO2

campos de cebada

La ya doctora Usue Pérez-López defendió hace unas semanas su tesis doctoral en la Universidad del País Vasco.

RESPUESTAS FISIOLOGICAS DE LA CEBADA A LA INTERACCION DE LA SALINIDAD Y EL ELEVADO CO2. PROSPECCION ANTE EL CAMBIO CLIMATICO

La doctora es premio extraordinario de licenciatura y yo siempre presto atención a los premios extraordinarios de licenciatura. Como suele ocurrir en las tesis doctorales brillantes la defensa de la tesis viene precedida por una avalancha de artículos en revistas científicas, y en el caso de la Dª Pérez-López el artículo que mejor resume su trabajo es

Elevated CO₂ alleviates the impact of drought on barley improving water status by lowering stomatal conductance and delaying its effects on photosynthesis (Environmental and experimental botany, 2007, vol. 59, n^o3, pp. 252-263)

La doctora se interroga sobre el efecto de una mayor concentración atmosférica de CO₂ en un cereal, la cebada. La elección no es arbitraria, es el cuarto cereal más cultivado del mundo y se encuentra ampliamente representado en todos los continentes. La creencia convencional - no fijada por los hechos - es que un aumento del nivel de CO₂ en la atmósfera podría provocar la reducción del crecimiento de las plantas, debida a la alta concentración de sales. Por asombroso que parezca al público lego en ciencia nadie hasta ahora había realizado una verificación rigurosa para discernir si un aumento de la concentración atmosférica de CO₂ puede - contra la creencia convencional - mitigar los efectos negativos de la salinidad sobre la cebada. Es notorio que al alarmismo climático sólo le interesa la propagación de todo tipo de desgracias climáticas.

La Dra. Pérez-López sí se lo preguntó, y concluye cosas que devastan y reducen a escombros la palabrería del alarmismo

el elevado CO₂ tiene efectos positivos sobre la fisiología de las plantas de cebada e incrementa su tolerancia a la salinidad

La menor transpiración ocasionada por la alta concentración de CO₂ atenúa la pérdida de agua a través de las hojas, ya que los estomas se mantienen cerrados y los tejidos de la planta se deshidratan en menor medida. Además, la Dra. Pérez-López ha observado que las plantas que crecen bajo dichas condiciones presentan un mayor desarrollo de las raíces, por lo que aumenta la superficie de absorción de agua. En consecuencia, de la tesis de Usue Pérez-López se deduce que

los altos niveles de CO₂ mejoran considerablemente el estado hídrico de la cebada

y, a mi juicio, desmonta uno de los mitos propagados por los pseudo-estudios del IPCC y similares de carácter más ideológico que científico.

Felicidades a la nueva doctora y ojalá tenga muchos éxitos. Los tendrá, seguro.

b

Clima y mariposas

A escala macroecológica la idea que prevalece aplastando a las demás es que el factor limitante en la distribución de las especies es el clima. ¿Es así?.

Como corolario de esta línea de pensamiento, es un factor abiótico el limitante, se desprende una pasión por los modelos que relacionan clima y especies para extrapolar resultados sobre los efectos de cambios climáticos en la cuantificación de la distribución de especies. No pasa un día sin que los medios de comunicación reflejen alarmados esta línea de pensamiento y nos informen de que según los científicos la especie tal sufrirá una disminución de tanto como consecuencia de un cambio de temperaturas de Xº C.

Pero, ¿es así?. ¿No tendrán las interacciones bióticas un papel a escala macroecológica?. Si así fuera los cambios observados no serían imputables en su totalidad a factores limitantes externos como la temperatura o la precipitación. Si así fuera no sería tan sencillo dictaminar alegremente que la especie tal sufrirá una disminución de tanto como consecuencia de un cambio de temperaturas de Xº C.

Dos investigadores, uno de ellos español, se han planteado esta pregunta y han formulado la siguiente hipótesis nula

• las interacciones bióticas no ejercen un papel significativo en las predicciones de alteraciones en los rangos de las especies bajo el cambio climático

Y logran con su trabajo refutar la hipótesis nula. De su análisis de la distribución en Europa de una especie particular de mariposa (Parnassius mnemosyne) concluyen que

• Se necesitan evidencias más rigurosas en apoyo de la idea de que predicciones meramente basadas en modelos climáticos serán suficientes para cuantificar el impacto del cambio climático en la distribución de las especies

Fuente:

The importance of biotic interactions for modelling species distributions under climate change

• Miguel B. Araújo and Miska Luoto , Global Ecology and Biogeography, Volume 16 Issue 6 Page 743-753, November 2007

b.

Fitoplancton y halógenos, lo que no sabíamos: evitan el calentamiento global

_{^{MOLÉCULA DE OZONO}}

Un físico español, Alfonso Saiz-López (Cuenca, 1976), actualmente en el Caltech, es co-autor de un trabajo recién publicado en Nature y que arroja sorprendentes conclusiones. La autora líder es Katie Read.

Destrucción de ozono a través de halógenos en el Atlántico tropical

Nature 453, 26 de Junio de 2008, doi:10.1038/nature07035

La sorpresa surge al identificar Alfonso y los co-autores del artículo al fitoplancton como sospechoso y cooperador necesario en la destrucción de ozono. ¿Por qué?, porque producen monóxido de bromo y de yodo (elementos del grupo de los halógenos) que posteriormente destruyen el ozono, además de crear otros productos adicionales que eliminan metano. En la química terrestre y sus modelos la atención prestada a la concentración de este gas invernadero - el ozono -  parece haber despreciado la influencia de los elementos del grupo de los halógenos. Los autores sugieren que la destrucción de ozono de forma natural y mediada por los halógenos con origen en el fitoplancton podría ser un 50% más de lo estimado. Se puede especular de forma arriesgada y ligar este hecho con el hallazgo, también por parte de una investigadora española, M. Débora Iglesias-Rodríguez, de que un componente del fitoplancton, los cocolitóforos, prosperan en los océanos más de lo esperado en un ambiente rico en CO₂. No hay ningún motivo entonces para no concluir de forma especulativa pero bien fundada que existen feedback negativos, que curiosamente rara vez son considerados con atención en los modelos climáticos, porque un aumento de un gas invernadero (CO₂) desencadena un proceso que termina en una destrucción de otros gases invernadero (ozono, metano) y es lícito preguntarse como contemplan esta situación - a la luz de los nuevos hallazgos - los modelos climáticos. Por ejemplo, un aumento de las temperaturas ha de aumentar el vapor de agua sobre la superficie oceánica, vapor de agua que ayudará a la fuga de halógenos y su impacto posterior reduciendo el nivel de dos gases invernadero O₃ y CH₄.

El hecho de que jamás en la historia de nuestro planeta el clima haya entrado en un efecto final de escapada (runaway) sin control hace pensar a toda persona sensata que los feedback negativos (de hecho son los que en el informe del IPCC siempre aparecen con un LSU, nivel de comprensión científica, más bajo) son minusvalorados por el alarmismo climático y que afirmar que "el debate se ha terminado" y "la Ciencia se ha pronunciado" es una tontería completa.

La reacción del alarmismo climático más extremo e ideológico no se ha hecho esperar. Las noticias les irritan. Teniendo que apresurarse a defender su posición han llegado a afirmar, con una ligereza asombrosa que pone su culo al aire, que los modelos climáticos no tienen en cuenta ningún efecto del ozono en el cálculo de las proyecciones futuras. Es chocante, un gas invernadero causa un efecto por el que se destruye otro gas invernadero y nadie trata de realizar un balance que arroje un nuevo saldo de concentraciones invernadero. Toda esta tribu fanática del alarmismo climático sólo quiere hablar única y exclusivamente de las realimentaciones positivas y en el más puro estilo marxista ignoran la realidad que no coincide con el dogma medioambientalista, una realidad que nos dice que existen también realimentaciones negativas.

b

PS. Para los que no dispongan de acceso al artículo de Nature (de pago, salvo el resumen) pueden leer una referencia del mismo en Science Daily

_{^{LA DESTRUCCIÓN DE GASES INVERNADERO EN EL ATLÁNTICO ALIVIA EL CALENTAMIENTO GLOBAL}}

También, en Discover Magazine,

_{^{PLANCTON, LA PESADILLA DE LOS GASES INVERNADERO}}

incluso los filomarxistas de The New Scientist

_{^{EL OCÉANO TROPICAL SE CHUPA EL OZONO Y EL METANO}}

_{^{PS II: Me parece lícito preguntarme, a partir del artículo de nuestro compatriota Saiz-López, si la histeria sobre el Ozono de dos décadas atrás no fue grandemente exagerada, y supongo que gente como Antón Uriarte esbozará una sonrisa al comprobar que causas naturales, el fitoplancton, tienen que ver con los niveles de ozono, y como sus advertencias de que hay todo tipo de procesos que intervienen en la creación y destrucción de ozono fueron completamente ignoradas por el medioambientalismo militante de entonces que vuelve ahora a la carga con el calentamiento global del planeta}}

 

 

 

La primavera

Estamos en Primavera y merece una celebración. Por eso los maravillosos chalados de 3Dchemicals han escogido el

• Sodium Ethyl Xanthate.

como

• Molécula del Mes

La razón es que la abreviatura oficial del nombre de esta molécula genial es

• SEX

Se puede jugar con la molécula y hacer que SEX ejecute todo tipo de posturas tridimensionales, saludables y muy primaverales pulsando

• Aquí

Según dicen los expertos SEX sirve para muchas cosas, como separar los metales preciosos de la ganga. Distinguir lo valioso de lo accesorio. ¡Qué razón tienen! :-)

b.

PS. Nakai me perdonará por poner una estructura inorgánica, cuento con su comprensión, ¡es primavera!

La vida de las plantas III

Hace unos meses me mostré muy crítico con las extrapolaciones que se realizaban en una nota de prensa del CSIC anexa a la publicación del artículo

• Allometric scaling of plant life history

La nota de prensa -contra el contenido literal de los resultados del artículo publicado en PNAS- sostenía que

"Los autores predicen que, si la temperatura terrestre crece 4º, la tasa de mortalidad de cada especie se incrementaría un 40% "

Mientras que el artículo publicado dice:

"However, the relationship between mortality and birth rates and plant size was independent of temperature in our data set"

El subrayado es mío.

En su número de hoy, 14 de Febrero, la revista Nature publica un artículo titulado:

• Chaos in a long-term experiment with a plankton community

Por su interés en la discusión reproduzco parte del abstract, que reabre el debate sobre las predicción de fluctuaciones en la abundancia de las especies cuando incluso en condiciones constantes las fluctuaciones fueron asombrosas( varios órdenes de magnitud) y caóticas en el experimento descrito hoy en Nature. A lo largo de más de 6 años.

• Hence, our results demonstrate that species interactions in food webs can generate chaos. This implies that stability is not required for the persistence of complex food webs, and that the long-term prediction of species abundances can be fundamentally impossible

El subrayado es mío

b

NB. Nakai, si consideras que no debe ir aquí este post dímelo y lo muevo a cambio climático. Gracias

Ooooops!, lo he publicado como comentario y no como página hija. ¿Alguien me dice si puedo arreglar este desaguisado? Gracias y pido disculpas

Perfilando la historia evolutiva de los animales (Metazoa)

Un equipo internacional, dirigido por el biólogo Casey W. Dunn, ha publicado recientemente los resultados de un amplio estudio de filogenia molecular acerca de la evolución de los animales (Metazoa).

El estudio se basó en la comparación de una secuencia de ADN equivalente a casi 40 millones de pares de bases en un grupo de más de 60 especies representativas de 21 phyla animales, 11 de los cuales aparecían por primera vez en un estudio de este tipo. Como "fuera del grupo" se han usado las siguientes especies próximas a Metazoa: un choanoflagelado (Monosiga), tres mesomycetozoos (Capsaspora, Amoebidium y Sphaeroforma) y dos hongos (Cryptococcus y Saccharomyces).

Algunas conclusiones que queremos destacar son:

1. Como clado basal de Metazoa no aparecen, como cabría esperar, las esponjas (Porifera), sino el formado por las dos especies de ctenóforos (Ctenophora) incluidas en el estudio. Las esponjas aparecen en el siguiente clado, como hermanas de los cnidarios. Este resultado es una auténtica sorpresa.

2. Se confirman los dos grandes clados de bilaterales: deuteróstomos y protóstomos; y, dentro de los segundos: Ecdysozoa y Lophotrochozoa.

3. En los deuteróstomos se confirma lo que ya sabíamos, incluyendo la posición basal, establecida recientemente, de Xenoturbellida respecto a equinodermos-hemicordados.

4. En Lophotrochozoa cabe destacar lo siguiente: la monofilia de los Moluscos; la inmersión en Annelida de sipuncúlidos y equiúridos; un clado hermano de Annelida fomado por Nemertinos-Foronídeos-Braquiópodos.

5. En Ecdysozoa, los onicóforos están más próximos a los artrópodos que los tardígrados.

6. En los artrópodos, los miriápodos aparecen más próximos a las arañas que a los insectos: [insectos-crustáceos]-[miriápodos-quelicerados].

 

Casey W. DUNN et al. (10 April 2008), Broad phylogenomic sampling improves resolution of the animal tree of life, Nature 452: 745-749.

Resumen disponible en: http://www.nature.com/nature/journal/v452/n7188/full/nature06614.html

Filogramas disponibles en: http://www.nature.com/nature/journal/v452/n7188/fig_tab/nature06614_ft.html

 

 

 

Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2006

El día 2 de octubre se hizo pública la concesión del Nobel de Fisiología o Medicina de 2006. El premio ha recaído conjuntamente en Andrew Z. FIRE y Craig C. MELLO por el descubrimiento de la denominada interferencia de ARN, un mecanismo de silenciamiento génico mediante ARNs de doble cadena.

Andrew Z. FIRE nació en 1959 y trabaja actualmente en California, en la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford (el trabajo por el que es premiado se realizó cuando estaba en la Institución Carnegie de Washington).

Craig C. MELLO nació en 1960 y trabaja en la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts.

El descubrimiento premiado ahora tuvo lugar en 1998 y fue publicado en la revista Nature en un artículo titulado: "Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans".

 

Para ampliar información:

http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2006/press.html

 

 

Premio Nobel de Química 2006

Hoy 4 de octubre se ha hecho pública la concesión del premio Nobel de Química del año 2006. El premio ha recaído en Roger D. KORNBERG por sus estudios sobre la base molecular del proceso de transcripción en las células eucariotas.

Roger D. KORNBERG nació en 1947 y actualmente trabaja en California, en la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford.

 

Imagen tomada de: http://nobelprize.org/nobel_prizes/ chemistry/laureates/2006/

 

 

 

 

 

 

Imagen tomada de: http://www.biologia.arizona.edu/molecular_bio/ problem_sets/mol_genetics_of_eukaryotes/13t.html

http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2006/press.html

Más información en:

http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2006/chemadv06.pdf

http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2006/info.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Transcripci%C3%B3n_gen%C3%A9tica (en castellano)

http://en.wikipedia.org/wiki/Transcription_%28genetics%29

 

 

Secuenciado el genoma macronuclear del ciliado Tetrahymena thermophila

El genoma contenido en el macronúcleo de Tetrahymena thermophila ha sido secuenciado por un equipo de 53 científicos de 17 diferentes centros de investigación de EEUU y Canadá, liderados por Jonathan A. EISEN.

El trabajo fue publicado el 29 de agosto de 2006 en PloS Biology.

T. thermophila es un eucariota unicelular miembro del phylum Ciliophora (Ciliados), que junto a los phyla Apicomplexa y Dinoflagellata, constituyen el supergrupo Alveolata.

Cada célula de T. thermophila contiene dos núcleos. Un micronúcleo diploide con 5 pares de cromosomas (2n = 10) que participa en los procesos reproductivos (mitosis y meiosis) y un macronúcleo que participa en procesos de mantenimiento.

Los cromosomas del macronúcleo derivan de los del micronúcleo a través de un complejo proceso de fragmentación, eliminación de ciertas secuencias y adición de secuencias teloméricas en los extremos formados. Al final se generan entre 250 y 300 minicromosomas. Por último, estos minicromosomas se replican un número de veces. En algunos casos, el número de copias llega a 9000, en otros es más bajo, 45.

Esos pequeños cromosomas del macronúcleo son los que han sido secuenciados. Según los autores, la secuencia obtenida representa el 95% de la secuencia total y equivale a una longitud de 104 millones de pares de bases. El número exacto de minicromosomas diferentes es aún desconocido. Quedaría situado entre 185 y 287, y basándose en el número de telómeros podría ser de 225.

 

 

Imagen superior tomada desde: Ciliate Genome Sequence Reveals Unique Features of a Model Eukaryote", Robinson R, PLoS Biology, Vol. 4, No. 9, e304 doi:10.1371/journal.pbio.0040304

 

 

Para leer acerca del interés de secuenciar el genoma de Tetrahymena thermophila (archivo PDF, en castellano) pulse aquí.

Para leer más sobre los Ciliados, en general, pulse aquí.

 

Un paso adelante en la filogenia de las Angiospermas

Las relaciones de parentesco entre los principales linajes de angiospermas (todas las plantas con flores) han sido objeto de sendos estudios publicados en PNAS el 28 de noviembre de 2007. Dichas relaciones permanecian aún sin resolver de manera satisfactoria.

"Using plastid genome-scale data to resolve enigmatic relationships among basal angiosperms", firmado por Michael J. Moore et al. (Artículo diponible en http://www.pnas.org/cgi/reprint/0708072104v1)

Este estudio se basó en el análisis de 61 genes del cloroplasto pertenecientes a 45 especies, seleccionadas de modo que hubiera representantes de los principales linajes de angiospermas, incluyendo a 2 especies de gimnospermas (Pinus y Ginkgo) como especies "fuera del grupo". Además de los resultados de índole filogenética, se aporta, como novedad, la secuenciación completa del genoma del cloroplasto de Ceratophyllum demersum, una de las especies consideradas.

"Analysis of 81 genes from 64 plastid genomes resolves relationships in angiosperms and identifies genome-scale evolutionary patterns", firmado por Robert K. Jansen et al. (Abstract disponible en http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/0709121104v1).

Este segundo estudio se ha basado en el análisis de 81 genes del cloroplasto pertenecientes a 64 especies representativas de los principales grupos de angiospermas. Además de las consideraciones de índole filogenética, se aporta como novedad la secuenciación completa del genoma del cloroplasto de 13 de las 64 especies implicadas.

Los estudios filogenéticos basados en el análisis de biopolímeros (proteínas, ARNs, ADNs) dependen en primera instancia del conocimiento exacto de la secuencia de las moléculas analizadas. Los primeros trabajos de secuenciación se realizaron sobre proteínas (productos originados a partir de la "información" contenida en los genes), más adelante comenzó la secuenciación de los propios genes (ADN).

Si comparamos las secuencias de un determinado biopolímero en diversos linajes actuales podemos encontrar diferencias que se deben a cambios transcurridos desde que esos linajes divergieron a partir de su ancestro común. El número de cambios observados al comparar las secuencias de dos linajes es un índice de la "proximidad" o "lejanía" de éstos respecto a su ancestro común. Por ejemplo, si comparamos el citocromo c (una proteína) de humanos con el de los monos rhesus se halla una sola diferencia, si lo comparamos con el de los caballos se encuentran 12 diferencias y si lo comparamos con el del atún encontramos 21 diferencias.

El análisis filogenético molecular más simple que podemos concebir debe partir necesariamente del conocimiento exacto de la secuencia de un determinado biopolímero, ya sea una molécula completa o un fragmento molecular del mismo, (ej. el gen X) en tres especies (llamémoslas A, B y C). A continuación, y siguiendo con el ejemplo, se comparan las secuencias del gen X en las tres especies con la ayuda de ciertos parámetros que nos permiten discernir, con cierta confianza, el grado de similitud entre ellas. Este grado de similitud queda relacionado con el grado de parentesco y es reflejado en el correspondiente árbol filogenético o filograma.

En nuestro ejemplo (el gen X en las especies A, B y C), podrían ser obtenidos hasta cuatro filogramas con diferente topología:

1. A está más emparentada con B que con C, es decir, los linajes A y B son "hermanos", quedando C como linaje basal.
2. A está más emparentada con C que con B, es decir, los linajes A y C son "hermanos", quedando B como linaje basal.
3. B está más emparentada con C que con A, es decir, los linajes B y C son "hermanos", quedando A como linaje basal.
4. El análisis no pudo resolver el grado de parentesco con un mínimo de confianza. Si llegamos a este punto, siempre podremos elegir otro biopolímero de entre los innumerables que, con todo seguridad, comparten las especies implicadas.

En muchas ocasiones, la resolución satisfactoria de un filograma exige maximizar a) el número de biopolímeros sometidos a análisis b) el tamaño de la muestra de especies. Ambas cosas requieren como tarea inmediata la secuenciación de biopolímeros.

Volviendo a la Noticia, podemos ver que el segundo estudio se basa en más genes (81) que el primero (61) y cubre un mayor número de especies (64 frente a 45). Los autores del primer estudio estarían muy "satisfechos" si sus conclusiones fueran soportadas por el segundo estudio, dado que éste maneja, por así decirlo, más información. Y, efectivamente, eso es lo que ha ocurrido. De modo que ahora tenemos una imagen medianamente satisfactoria de cómo se relacionan entre sí los principales clados de angiospermas.

Los puntos más oscuros estaban en

• Posición relativa de los tres grupos basales.
• Posición de Chloranthaceae.
• Posición de Ceratophyllum.
• Posición relativa de Magnoliidae, Monocots y Eudicots.

El siguiente filograma refleja la historia evolutiva de las Angiospermas acorde con los resultados de ambos estudios.

Vuelo guiado por la luz

Las pájaros migratorios usan distintos patrones, a modo de brújula, para determinar la dirección de la migración, tales como el campo magnético terrestre, las estrellas y otros.

Los errores en la navegación debidos a los cambios en la duración del día o a las condiciones meteorológicas, son evitados calibrando esos patrones a una referencia común. Hasta ahora no estaba claro cómo las distintas fuentes de información direccional eran integradas en un sistema coherente de navegación.

En un artículo aparecido el 11 de agosto de 2006 en la revista Science, Rachel MUHEIM, John B. PHILLIPS y Susanne ÅKESSON concluyen que Passerculus sandwichensis JF Gmelin 1789, una especie de gorrión llamada vulgarmente "Savannah sparrow", usa la luz polarizada proveniente de zonas del cielo próximas al horizonte para recalibrar su patrón magnético de navegación, tanto al amanecer como al atardecer.

http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/313/5788/837

http://en.wikipedia.org/wiki/Savannah_Sparrow

 

Xenoturbellida, el 4º phylum de deuteróstomos vivientes

Los deuteróstomos (Deuterostomata, Deuterostomia) contituyen el grupo de animales bilaterales (Bilateria) al que pertenecen todos los vertebrados y, por lo tanto, nuestra propia especie.

Hasta ahora se ha venido considerando que los deuteróstomos estaban formados por tres grupos con categoría de phylum:

• Equinodermos (erizos de mar, holoturias, estrellas de mar, ofiuras y lirios de mar).

• Hemicordados (gusanos bellota y pterobranquios).

• Cordados (tunicados, cefalocordados y vertebrados).

Y decimos hasta ahora porque un estudio de Sarah J. BOURLAT et al., publicado en Nature el 18 de octubre, ha confirmado que un extraño y delicado animal de algo más de 4 cm de longitud constituye el 4º phylum de deuteróstomos.

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature05241.html

Se trata de Xenoturbella bocki Westblad 1949, un animal marino de vida libre, con forma de gusano y una estructura corporal muy sencilla: carece de ano, de gónadas y de órganos excretores, su cuerpo está cubierto de cilios, posee una boca situada en posición ventral central y su sistema nervioso está formado por una red nerviosa difusa sin cerebro.

Hasta hace poco, las afinidades filogenéticas de este animal permanecieron poco claras. Inicialmente se le relacionó con Turbellaria (un grupo de gusanos planos), otros autores lo relacionaron con los hemicordados y los equinodermos, otros con Acoela (un grupo de gusanos planos desgajado de Turbellaria) y otros, finalmente, lo situaron como un linaje basal de los bilaterales.

En 1997, pareció resolverse la cuestión cuando un estudio de filogenia molecular situó a este animal junto a los bivalvos (un grupo de moluscos). Pero otro estudio posterior (Sarah J. BOURLAT et al., 2003) demostró que las muestras usadas en el primer estudio estaban contaminadas con embriones de bivalvos que, al parecer, son el alimento de Xenoturbella y que este animal está relacionado, en realidad, con los hemicordados y los equinodermos, es decir, es un deuteróstomo.

El estudio, ahora publicado, se ha basado en el alineamiento de más de 35.000 aminoácidos homólogos, incluyendo nuevos datos de hemicordados, estrellas de mar y Xenoturbella, además, de este último animal se ha secuenciado el genoma mitocondrial.

Los resultados obtenidos soportan la hipótesis de dos clados de deuteróstomos: uno, llamado Ambulacraria, incluye a Equinodermos y Hemicordados, el otro está formado por los Cordados, cuya monofilia también aparece soportada.

Xenoturbella aparece incluida en Ambulacraria, como un linaje independiente (phylum Xenoturbellida) hermano del clado formado por Equinodermos y Hemicordados.

Imagen tomada de http://noorderlicht.vpro.nl/artikelen/13842407/

 

 

 

Imagen tomada de:

http://www.nature.com/nature/journal/v424/n6951/fig_tab/424885a_ft.html

 

 

 

 

La vida de las plantas

Caro Nakai, necesito tu opinión.

 

A mediados de Septiembre publiqué un post titulado Científicos. En dicho post yo decía

• Hace unos días escuché que 3 científicos del CSIC, a partir de consideraciones biofísicas, formulaban una ecuación que predice la forma en la que la longevidad de las plantas debería variar en función de la temperatura

En la nota de prensa del CSIC con fecha 11 de Septiembre se decían varias cosas.  A saber

• La investigación, que aparece publicada en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias de EEUU ....

Creí volverme loco buscando en los Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) el artículo que la nota de prensa del CSIC afirmaba  que estaba publicado. Pero no estaba loco. El artículo todavía no ha sido publicado. Lo será el día 2 de Octubre aunque ya está disponible en versión electrónica. La semana anterior (early edition), como es costumbre en la publicación PNAS y saben los que la leen. No tiene mayor importancia si no fuera porque es la nota de prensa sobre un artículo científico de un organismo público, el CSIC. Sufragada la actividad de los 3 investigadores, en parte, y para el citado artículo con fondos públicos (Ministerio de Medio Ambiente). Entiendo que una vez aceptado para publicación un paper los científicos, son humanos, lo consideren "publicado". Aunque no se compadece su rigor científico con la "alegre" afirmación de la nota de prensa oficial del CSIC. Da igual, es simplemente un comentario al aire sobre el amor al trabajo bien hecho en todos sus detalles. Incluídos los últimos detalles. Que tienen que ver con la transmisión a la sociedad de los hallazgos. Ahora que tanto interesa a la comunidad científica española el procomún.

El artículo en cuestión se encuentra aquí y se denomina Allometric scaling of plant life history siendo sus autores Nuria Marbà, Carlos M. Duarte y Susana Agustí.

1.-¿Por qué necesito tu opinión?

En la nota de prensa del CSIC puedes comprobar que aparece el titular, destacado,

• Los autores predicen que, si la temperatura terrestre crece 4º, la tasa de mortalidad de cada especie se incrementaría un 40%

Y en el cuerpo de la nota de prensa se puede leer

• Los autores aluden en su estudio al impacto que tienen las temperaturas en la longevidad y capacidad reproductiva de las plantas. Con los datos cotejados, sugieren que el calentamiento global acelerará la tasa de mortalidad de las plantas

Y también

• Las previsiones de la comunidad científica en torno al cambio climático vaticinan que la temperatura de La Tierra aumentará cuatro grados centígrados durante el presente siglo. En este escenario y, según los cálculos del estudio, este incremento provocaría que la tasa de mortalidad de cada especie incrementara un 40%

Los subrayados son míos.

En resumen, lo que se transmite a la sociedad, via una nota oficial del CSIC, el propio organismo público que cobija a los investigadores, es un mensaje alarmista cuya melodía es

• Por culpa del calentamiento global del planeta aumentará en un 40% la mortalidad de las plantas

2.-¿Es esto lo que se dice en el articulo publicado?

En mi post de Septiembre escribí

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Y el cambio climático forma parte sustancial de esa necia corrección política y estrangula la inteligencia de estos tipos cuando se dirigen a la opinión pública. Otra cosa son sus papers. Cuando uno los lee ocurre alguna de estas cosas

• No dice nada de lo dicho
• Lo dice, de forma tan matizada y con tal número de cautelas que lo convierte en irrelevante
• Es un comentario marginal a las conclusiones principales
• Dice lo contrario

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Así que me leí el artículo de Nuria Marbà, Carlos M. Duarte y Susana Agustí

3.- Lo que yo leo

Leyendo el artículo esto es como entiendo yo lo que dicen los 3 científicos

• No encontramos en nuestro estudio ninguna dependencia de la mortalidad con la temperatura

O sea, dice lo contrario.

Como esto les molesta, no abona ninguna conspiración del calentamiento global para cargarse a las plantas y elevar su mortalidad en un 40% (cifra y explicación que yo no encuentro en el artículo publicado) tienen que poder justificar su alarmismo de alguna manera  y en completa contradicción, al menos así lo leo yo, con sus propios resultados le echan la culpa a la relación señal-ruido.

Tan establecida está su creencia, aunque sus datos digan lo contrario, que llegan a cerrar el artículo con esta frase

• Resolving the temperature-dependence of plant mortality rates, which requires dedicated experimental research, is of fundamental importance in light of the predicted global warming

4.- Tu opinión

No es mi especialidad. Sí la tuya. Y me gustaría y me ayudaría saber si interpretas lo mismo que yo. Te hará gracia saber que en el artículo y para que cuadre donde conviene la predicción decidieron excluir de la muestra tus amados fotótrofos. Esto es una maldad mía, pero como casi todas, es veraz.

Un abrazo

r.

PS. Te debo una cosa. No me olvido.

PPS. El artículo tuvo muchas alabanzas en blogs de ciencia. Sigo preguntándome, los que lo alabaron ¿lo habían leído?, ¿cuándo?, si no estaba disponible para su lectura cuando lo alababan :-)

relacion entre temperatura global y masa botanica global

Estimado Nakai, Balsero y otros estudiosos de estos temas, quisiera saber si disponéis de información sobre la relación posible entre variaciones de la temperatura global y la masa viva vegetal en la tierra. también me interesa lo mismo con relación al Co2.

Gracias!!

El índice de masa corporal y su utilidad

La preocupación por el problema de la obesidad es, hoy día, un hecho frecuente y ello está motivado por dos tipos de razones, unas relacionadas con la salud y otras con la estética.

Además de la evidente disminución en la calidad de vida que la obesidad lleva consigo, los estudios epidemiológicos relacionan a ésta con el riesgo de sufrir diversas enfermedades cardiovasculares, diabetes, diversos tipos de cáncer, artritis, infertilidad, cálculos biliares, etc. Por otro lado, el ideal actual de belleza favorece evidentemente la delgadez y a ello se debe sin duda el desmesurado interés por las dietas de adelgazamiento.

La obesidad es la consecuencia inevitable del consumo habitual de dietas cuyo valor calórico es superior a las necesidades de energía del sujeto, es decir lo que se suele llamar balance positivo de energía. Cuando una persona consume habitualmente dietas cuyo contenido de energía es mayor que su gasto de energía, la energía sólo puede desaparecer en forma de calor o acumularse en el organismo en forma de grasa.

Habitualmente, la obesidad se identifica con el exceso de masa corporal, pero la obesidad debe definirse como exceso de grasa corporal y no sólo como exceso de masa. En la práctica, el exceso de masa va acompañado de un exceso de grasa pero no siempre es así. Los individuos con gran desarrollo esquelético y muscular pueden tener una masa superior a la normal pero no suelen tener exceso de grasa. Por el contrario, las personas de edad pueden tener un exceso de grasa corporal aunque su masa se encuentre dentro de los límites normales.

En el presente ensayo, trataremos de clarificar qué valores de masa corporal deberían ser considerados normales, lo que facilitará la toma de decisiones en el caso de que la masa actual quede fuera del intervalo formado por dichos valores. Los individuos de referencia son adultos, independientemente de su sexo y edad, con dos limitaciones: individuos muy musculosos, como los atletas, e individuos ancianos u otros, que tienen muy poca masa muscular.

El índice de masa corporal (IMC) (Body Mass Index, BMI) es un indicador fiable del contenido total de grasa corporal. El IMC queda definido por el cociente entre el valor de la masa corporal en kilogramos (kg) y el cuadrado del valor de la talla en metros (m).

Veamos un ejemplo: un sujeto tiene una masa de 82 kg y su talla es de 1,70 m.

El cuadrado de la talla es 1,7 x 1,7 = 2,89

Por lo tanto su IMC es 82 : 2,89 = 28,4

Si consultamos las categorías definidas para el IMC:

• Peso normal = 18,5 – 24,9
• Sobrepeso = 25 - 29,9
• Obesidad = 30 ó más

Podemos comprobar que el sujeto en cuestión tiene sobrepeso. Si dicho sujeto desea liberarse del sobrepeso deberá estar dispuesto a perder por lo menos 10 kg. Con una masa de 72 kg su IMC tendría el valor de 24,9.

A continuación se presenta una tabla que indica para cada valor de altura el intervalo de valores de peso cuyo IMC queda incluido en la categoría correspondiente al peso normal.

La tabla fue construida comprobando para cada valor de altura qué valores de masa daban lugar a valores del IMC comprendidos en el intervalo 18,5 - 24,9 (incluidos los extremos).

Los cálculos se efectuaron con ayuda de la calculadora de IMC que hay en la página http://www.nhlbisupport.com/bmi/bminojs.htm.

Los valores de masa han sido redondeados suprimiendo las décimas. Si la décima alcanza el valor de 0,5 se suma una unidad. Esto quiere decir que cada valor de masa es en realidad un intervalo, por ejemplo, el valor de 66 kg representa el intervalo que va desde 65,5 kg hasta 66,4 Kg.

 

Fotobiontes

1. INTRODUCCIÓN

Con el término –fotobionte- me referiré a todo organismo capaz de absorber la energía de la luz y transformarla en energía química, gracias a la cual el dióxido de carbono (CO₂), incorporado desde el medio, será transformado (reducido) en compuestos orgánicos (azúcares, etc.).

El proceso de síntesis de sustancias orgánicas mediante la energía de la luz recibe el nombre de fotosíntesis.

• La absorción de la luz requiere la presencia de pigmentos, tales como las clorofilas y otros.
• La energía química producida se suele almacenar en forma de adenosín trifosfato (ATP), que es el transportador de energía química en todos los organismos.
• La reducción del dióxido de carbono no sólo requiere energía química sino también un donador de electrones, normalmente transportados por átomos de hidrógeno. La sustancia que actúa como donador de electrones varía en los distintos fotobiontes; en la mayoría de los casos es el agua (H₂O).

 

2. IMPORTANCIA ECOLÓGICA DE LOS FOTOBIONTES

En la práctica totalidad de los ecosistemas, tanto acuáticos como terrestres, son los fotobiontes las especies que se hallan en la base de las cadenas tróficas, las restantes especies del ecosistema se alimentan, directa o indirectamente, de ellos. Por esta razón, los fotobiontes reciben también el nombre de productores primarios.

La cantidad de energía almacenada por la fotosíntesis es inmensa: más de 100.000 billones de kcal de energía por año, lo que equivale a la asimilación de unos 10.000 millones de Tm de carbono en azúcares y otras formas de materia orgánica.

 

3. DIVERSIDAD DE LOS FOTOBIONTES

Aunque todos ellos comparten una misma capacidad metabólica, la fotosíntesis, los fotobiontes no constituyen un grupo homogéneo de organismos, sino todo lo contrario, entre ellos encontramos desde formas unicelulares no nucleadas (Nostoc) o nucleadas (Chlamydomonas, Euglena) hasta formas multicelulares como las grandes algas pardas (Laminaria) o las plantas vasculares (Pinus).

Cabría pensar que, a pesar de su extraordinaria variedad morfológica, los fotobiontes constituyeran un grupo monofilético (Ver nota 1) al cual pertenecieran tanto las formas unicelulares como las multicelulares. Las pruebas de que disponemos demuestran lo contrario: los fotobiontes no constituyen un clado único. Encontramos fotobiontes en diversos clados independientes entre sí. Incluso hay clados (ej. Dinoflagellata) en el que unos miembros son fotobiontes y otros no.

Ante tal panorama, cabe preguntarse:

¿Cómo ha tenido lugar la emergencia de la fotosíntesis en organismos tan diversos?.

Trataremos de responder a esta cuestión examinando en primer lugar los dos grandes tipos de fotobiontes que existen, y no nos referimos a unicelulares y multicelulares, sino a si sus células son nucleadas (eucariotas) o no lo son (procariotas) (Ver nota 2).

 

4. PROCARIOTAS FOTOBIONTES

Los procariotas, o bacterias, son células muy simples desde el punto de vista morfológico. Su característica más conspicua es la ausencia de verdadero núcleo.

La más antigua evidencia fósil de bacterias se remonta a más de 3.500 millones de años, mientras que la evidencia más antigua de los otros organismos (los formados por células nucleadas) no sobrepasa los 1.000 millones de años.

En los procariotas comenzó la fotosíntesis. Se conocen numerosas especies de procariotas fotobiontes que pertenecen a cinco grupos diferentes. Vamos a diferenciarlos por los siguientes caracteres:

• Tinción de Gram (Ver nota 3): puede ser positiva o negativa. El resultado de esta prueba depende de si la bacteria posee una membrana (Gram positiva) o dos membranas (Gram negativa).
• Naturaleza de los centros de reacción fotosintéticos (CR): el CR tipo I es un complejo sulfo-férrico; el CR tipo II es un complejo feofitina-quinona.
• Tipo de pigmento: existen clorofilas y bacterioclorofilas.
• Tipo de fotosíntesis: si el donador de electrones (e^-) es el agua se libera oxígeno (O₂) al medio y decimos que la fotosíntesis es oxigénica. Si el donador de electrones es otra sustancia no se libera oxígeno, y decimos que la fotosíntesis es anoxigénica.

Los cinco grupos de fotobiontes procariotas hoy reconocidos son:

1. Heliobacteriaceas (Heliobacterium): Gram positivas. CR tipo I. Bacterioclorofila. Fotosíntesis anoxigénica.
2. Bacterias verdes no sulfúreas (Chloroflexus): Gram negativas. CR tipo II. Bacterioclorofila. Fotosíntesis anoxigénica.
3. Cianobacterias (Nostoc): Gram negativas. CR de ambos tipos, I y II, que actúan conectados uno al otro. Clorofila. Fotosíntesis oxigénica.
4. Bacterias verdes sulfúreas (Chlorobium): Gram negativas. CR tipo I. Bacterioclorofila. Fotosíntesis anoxigénica.
5. Bacterias púrpuras (Rhodomicrobium): Gram negativas. CR tipo II. Bacterioclorofila. Fotosíntesis anoxigénica.

Como puede observarse, sólo las cianobacterias contienen CR de los dos tipos (I y II) que al actuar conectados uno al otro posibilitan la fotosíntesis oxigénica, esto es, usar el agua como fuente de electrones y liberar oxígeno al medio:

2 H₂O ------> 4 H⁺ + 4 e^- + O₂

La fotosíntesis oxigénica es la responsable de la presencia de oxígeno libre (O₂) en la atmósfera terrestre. Este cambio en la composición de la atmósfera terrestre comenzó probablemente hace unos 2.000-2.500 millones de años.

 

5. FILOGENIA DE LOS PROCARIOTAS FOTOBIONTES

La cuestión que ahora abordaremos será el orden en que aparecen los distintos grupos de fotobiontes procariotas. Por desgracia, nuestro conocimiento sobre la historia evolutiva de los procariotas deja aún que desear, de modo que las conclusiones en este campo deben ser consideradas provisionales.

A continuación, expondremos el modelo propuesto por Radhey S. GUPTA, basado en el estudio de ciertas secuencias de aminoácidos que aparecen como inserciones o pérdidas, a modo de “firma”, en diferentes proteínas. De acuerdo con los resultados obtenidos por GUPTA, el orden de emergencia de los distintos tipos de fotobiontes procariotas sería éste:

Heliobact > Chloroflexus > Cianobact > Chlorobium > Bact. púrpuras

....CR I.................CR II.............CR I y II.............CR I.................CR II

El carácter monodermo (una sola membrana: membrana plasmática) debe ser considerado ancestral respecto al carácter didermo (dos membranas: membrana plasmática y membrana exterior). Esto nos lleva a la idea de que los fotobiontes más antiguos son las Heliobacteriaceas. La primera fotosíntesis surgió pues en un medio anaerobio (sin oxígeno libre).

Las bacterias verdes no sulfúreas (Chloroflexus) fueron el segundo grupo de fotobiontes que surgió, siendo el medio, aún, anaerobio. Por lo tanto, cuando emerge la fotosíntesis oxigénica (cianobacterias), ya existían, por lo menos, dos grupos diferentes de fotobiontes anaeróbicos. Los últimos linajes, Chlorobium y bacterias púrpuras, emergen, en ese orden, cuando ya existían las cianobacterias.

Ahora bien, ¿cómo explicar la aparición del CR tipo II, así como la existencia de formas posteriores con los dos tipos de CR o sólo uno de ellos? Esta cuestión está sin resolver. Caben, como mínimo, dos posibilidades diferentes que no se excluyen.

• Una posibilidad es a partir de un ancestro en posesión de un CR tipo I, en el que por duplicación génica y posterior divergencia (Ver nota 4) surge el CR tipo II. Desde este intermediario ancestral poseedor de los dos tipos de CR (pero sin actuar conectados) podrían haber evolucionado Chloroflexus y las bacterias púrpuras (en ambos casos, por pérdida del CR tipo I), y Chlorobium (por pérdida del CR tipo II). Las cianobacterias representarían el único linaje actual de aquel ancestro en el que ambos tipos de CR fueron retenidos y por modificación posterior llegaron a actuar de forma conectada.

• Una segunda posibilidad es que desde un ancestro en posesión de un CR tipo I evolucionara un fotobionte con CR tipo II (Chloroflexus). En este caso, las formas posteriores que poseen ambos tipos de CR (cianobacterias), o sólo uno de ellos (Chlorobium y bacterias púrpuras), podrían haber obtenido su capacidad fotosintética por medio de un proceso de transferencia lateral de genes (Ver nota 5) a partir de las formas más antiguas.

 

6. EUCARIOTAS FOTOBIONTES

6.1. Qué son los eucariotas

Los eucariotas son los organismos formados por células nucleadas. El núcleo aparece siempre delimitado por una doble envoltura membranosa, provista de poros, y contiene el genoma celular (cromosomas).

Son eucariotas los organismos macroscópicos y, por ello, más conocidos (animales, plantas, hongos y algas), además de un gran número de formas microscópicas (unicelulares o no) muy diversas.

La imagen adjunta (http://academics. hamilton. edu/biology/ kbart/EMImages.html) nos muestra una visión parcial (incompleta) de una célula eucariota observada con el microscopio electrónico.

El núcleo es la zona redondeada que ocupa casi toda la imagen. La zona interior más oscura (negra) es el nucléolo. El material gris oscuro y gris claro es la cromatina (cromosomas).

Las células eucariotas poseen un elevado grado de complejidad. Además del núcleo, contienen una variedad de compartimentos membranosos y otras estructuras que desempeñan diferentes funciones y que reciben el nombre general de orgánulos.

La siguiente imagen (http://www.enchantedlearning.com/subjects/plants/ cell/) es un esquema muy sencillo de una célula de una planta. Aparecen, además del núcleo, distintos orgánulos.

La siguiente imagen (http://www.beyondbooks.com/lif71/4.asp) es también esquemática y nos permite comparar dos tipos de células eucariotas. Las dos poseen núcleo y otros orgánulos pero se diferencian en algunas cosas, por ejemplo, la célula de planta posee unos orgánulos llamados cloroplastos (color verde), ausentes en la célula animal.

 

6.2. Cuáles son los eucariotas fotobiontes

La respuesta, en principio, es fácil: las plantas (como Pinus) y las algas, tanto las formas macroscópicas (ej. Laminaria), como las microscópicas (ej. Chlamydomonas y Euglena). Cierto, pero veamos qué nos enseñan los estudios filogenéticos.

• Las algas verdes (como Chlorophyta) están más emparentadas con las plantas que con las algas rojas o las algas pardas.

• Las algas rojas están más emparentadas con las algas verdes y con las plantas que con las algas pardas.

• Hay dos grupos de algas unicelulares (Euglena y Chlorarachnion) que no están emparentadas directamente ni entre ellas, ni con las plantas, ni con ningún otro tipo de alga. Ninguno de sus grupos parientes próximos es fotobionte: Euglena es un pariente del parásito Trypanosoma, y Chlorarachnion es un pariente de los radiolarios y foraminíferos.

Es decir, mientras las plantas sí constituyen un grupo monofilético, no ocurre lo mismo con las algas. Lo que llamamos "algas" es un grupo enormemente diverso y claramente no monofilético. El significado actual del término "alga" es puramente ecológico y carece por completo de valor taxonómico.

Por otro lado, ¿cómo explicar la presencia en determinados grupos (ej. dinoflagelados) de especies fotobiontes y especies que no lo son? y, ¿cómo explicar la existencia de linajes de fotobiontes (Euglena y Chlorarachnion) cuyos ancestros próximos no lo eran?.

Los principales grupos monofiléticos de eucariotas fotobiontes hoy reconocidos superan la docena:

• Bacillariophyta (= diatomeas)
• Phaeophyta (= algas pardas)
• Eustigmatophyta
• Xanthophyta
• Raphidophyta
• Chrysophyta
• Dinoflagellata (no todos fotobiontes)
• Haptophyta
• Cryptophyta (no todos fotobiontes)
• Chlorarachniophyta
• Euglenophyta (no todos fotobiontes)
• Glaucophyta
• Rhodophyta (= algas rojas)
• Viridiplantae (algas verdes y plantas)

Después de exponer la variedad existente de eucariotas fotobiontes y los problemas filogenéticos que dicha variedad suscita, cabe preguntarse:

6.3. A qué se debe la capacidad fotosintética que exhiben estos eucariotas

Esta vez la respuesta es clara y no tiene vueltas: el que un eucariota sea fotobionte viene mediado por la posesión de un tipo especial de orgánulo celular: los cloroplastos.

Dicho de otra manera: nosotros (Homo sapiens) y el resto de animales (“hermanos” nuestros) y los hongos (nuestros “primos”), no somos fotobiontes porque en nuestras células no hay cloroplastos.

Podriamos avanzar una atrevida idea: Los eucariotas fotobiontes son aquellos eucariotas que, de alguna manera, han conseguido incorporar cloroplastos a sus células.

Y claro, después de leer esto, la pregunta ineludible es: ¿qué son en realidad los cloroplastos y de dónde vienen?.

 

7. CLOROPLASTOS

Todos los eucariotas fotobiontes actuales realizan, sin excepción, una fotosíntesis de tipo oxigénico (el mismo tipo de fotosíntesis que realizan las cianobacterias): usan el agua como donador de electrones y liberan oxígeno al medio. Esta capacidad fotosintética les viene dada por la presencia en el interior de sus células de un tipo de orgánulo: los cloroplastos.

La siguiente imagen (http://chloroplasten.defined.de/) muestra varias células de una planta. En el interior de cada una de ellas son visibles numerosos cloroplastos.

Un cloroplasto está delimitado (por lo menos) por dos membranas (externa e interna). En el interior hay otro sistema de membranas (tilacoides) formado por sacos discoidales apilados e interconectados. El compartimento situado entre los tilacoides y las membranas superficiales se llama estroma.

La imagen siguiente (http://staff.chem.umu.se/thomas.kieselbach/research/) muestra un esquema muy simple de un cloroplasto donde se aprecian claramente las membranas superficiales (externa e interna) y el sistema interno de membranas (tilacoides). La región de color gris es el estroma.

En las membranas tilacoides se halla la maquinaria molecular que sustrae electrones al agua provocando la descomposición de ésta con la consiguiente liberación de oxígeno, a la vez que convierte la energía de la luz en energía química (ATP). Formando parte de esa maquinaria se hallan los pigmentos (clorofilas y otros) y los centros de reacción fotosintéticos, de los cuales hay dos tipos que actúan conectados en serie (al igual que en las cianobacterias).

En el estroma reside la maquinaria molecular encargada de la reducción del dióxido de carbono gracias al ATP y a los electrones sustraidos al agua.

Abundando sobre la ultraestructura de los cloroplastos, hemos de advertir sobre un detalle enigmático: el número de membranas que delimitan el cloroplasto puede ser 2, 3 ó 4.

• Hay 2 membranas (como en la imagen anterior) en Viridiplantae, Rhodophyta y Glaucophyta. En los restantes eucariotas fotobiontes los cloroplastos presentan membranas adicionales.

• Hay 3 membranas en el caso de Euglenophyta y Dinoflagellata.

• Hay 4 membranas en el caso de Chlorarachniophyta, Bacillariophyta, Phaeophyta, Eustigmatophyta, Xanthophyta, Raphidiophyta, Chrysophyta, Haptophyta y Cryptophyta.

 

8. ORIGEN ENDOSIMBIÓTICO DE LOS CLOROPLASTOS

En este apartado analizaremos el posible origen de los cloroplastos a partir de una cianobacteria ancestral (teoría endosimbiótica) o, en otros términos, cómo los cloroplastos podrían ser el resultado de un proceso de "esclavización" celular.

Desde finales del siglo XIX, se manejó la idea de que los cloroplastos fueran el resultado de un proceso de endosimbiosis entre una célula eucariota y una bacteria fotobionte. Incluso se llegó a proponer que la bacteria implicada en tal evento simbiótico fue una cianobacteria.

El evento endosimbiótico pudo haber ocurrido cuando una célula eucariota heterotrofa ancestral engulló un tipo de cianobacteria y el proceso de digestión falló, de modo que la cianobacteria continuó viviendo dentro de la célula hospedadora, llegando incluso a reproducirse.

Con el transcurso de la evolución se estableció una asociación simbiótica (con beneficio mutuo). La cianobacteria encontró un medio “seguro” en el seno de la célula eucariota hospedadora y ésta adquirió por medio de sus “invitados” la capacidad de hacer fotosíntesis. Con el tiempo, las cianobacterias huéspedes llegaron a perder su autonomía inicial y se convirtieron en los cloroplastos actuales.

Aunque algunos biólogos presentaron ciertos argumentos a favor (A. F. W. SCHIMPER en 1883 y K. MERESCHKOVSKY en 1905 y 1920), la idea del origen endosimbiótico de los cloroplastos permaneció “dormida” hasta su reactivación a finales de los 50.

Un enfoque para resolver esta cuestión consiste en analizar si los cloroplastos, a pesar de los cambios evolutivos transcurridos, conservan algo de su presunta naturaleza bacteriana original

• Un argumento, ya esgrimido en 1883, es que los cloroplastos nunca se forman de novo (es decir, por auto-organización en el seno de la célula), sino que siempre lo hacen por fisión binaria de cloroplastos ya existentes, de modo que existe entre ellos una continuidad genética. Las bacterias también se dividen por fisión binaria.

• Un hecho crucial tuvo lugar en 1959 cuando se demostró que el cloroplasto de un alga verde (Spirogyra) contenía su propio ADN. El hallazgo se repitió en 1963, en otra alga verde (Chlamydomonas).

• Los cloroplastos poseen pues su propio genoma. El genoma del cloroplasto consiste en ADN circular (Ver nota 6), el mismo tipo que poseen las bacterias.

• El genoma de los cloroplastos, en su secuencia, es similar al de las cianobacterias, la diferencia está en el tamaño. Mientras que el genoma de una cianobacteria contiene más de 3.000 genes, el genoma de un cloroplasto contiene unos 200 genes. Este reducido número puede explicarse por los cambios evolutivos transcurridos. Se sabe que parte de los genes fueron transferidos al núcleo de la célula hospedadora, otros se perdieron. De este modo, la cianobacteria huésped perdió muchos de sus genes y, con ellos, su autonomía.

• El cloroplasto contiene ribosomas (Ver nota 7). Los ribosomas de los cloroplastos son similares a los que poseen las bacterias (siendo ambos más pequeños que los que posee la célula eucariota hospedadora).

• De los 3.000 tipos de proteínas que contiene un cloroplasto, más del 90% están codificadas por genes situados en el núcleo celular. Dichas proteínas son fabricadas fuera del cloroplasto y luego transferidas a él. Las restantes proteínas está codificadas por el propio genoma del cloroplasto y son fabricadas en el interior de éste por sus propios ribosomas.

Todo esto resulta ser un fuerte apoyo a la idea de que el ancestro de los actuales cloroplastos fue algún tipo de cianobacteria. Actualmente, podemos afirmar que esta idea está bien establecida.

Un dibujo esquemático (http://myweb.dal.ca/jmarchib/primary.endo.html) del proceso se muestra a continuación. En color rojo, la célula eucariota que actuó como hospedador. En color verde, la cianobacteria (C) que, tras ser engullida y a través de cambios evolutivos, llegó a convertirse en cloroplasto (P):

 

9. A VECES, LAS COSAS NO SON TAN SENCILLAS COMO PARECEN

De acuerdo con los apartados anteriores, la cuestión ...

¿cómo emergieron los eucariotas fotobiontes? ...

debe plantearse así ...

¿cómo fue que un eucariota ancestral adquirió cloroplastos y, con ellos, la capacidad de hacer fotosíntesis oxigénica? ...

y la respuesta, al parecer, estaría ya a nuestro alcance ...

Los cloroplastos son el resultado de un evento endosimbiótico entre una célula eucariota ancestral y un tipo de cianobacteria. El cloroplasto derivaría de la cianobacteria tras una serie de cambios evolutivos.

Pero hay ciertos puntos que no están resueltos:

... algunos fueron citados anteriormente:

• Si el único mecanismo actuante fue el citado proceso de endosimbiosis, todos los eucariotas fotobiontes actuales derivarían del tipo ancestral y constituirían, por tanto, un grupo monofilético, pero sabemos que no es así.

• ¿Cómo es que hay cloroplastos rodeados por 3 y 4 membranas? ¿qué representan las membranas adicionales?

... y otros aún no citados, como las enigmáticas observaciones realizadas en Cryptophyta y Chlorarachniophyta:

• En Cryptophyta, cuyo único cloroplasto está delimitado por 4 membranas, se ha observado que entre las dos exteriores y las dos interiores hay ribosomas del tipo eucariota y un pequeño núcleo eucariota.

• En Chlorarachniophyta, cuyos cloroplastos están delimitados por 4 membranas, se ha observado que entre las dos exteriores y las dos interiores hay también ribosomas del tipo eucariota y un pequeño núcleo eucariota.

Las siguientes imágenes (http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~inouye/ ino/etc/crara_chloro.html) muestran a Chlorarachnion (arriba) y a uno de sus cloroplastos (abajo).

Entre las membranas envolventes de los cloroplastos de Chlorarachnion se observa un pequeño núcleo eucariota (en azul) y ribosomas del tipo eucariota (80S). Obsérvese que los ribosomas del interior del cloroplasto son más pequeños (70S).

¿Cómo es posible que entre las membranas envolventes de un cloroplasto se encuentre un núcleo celular eucariota y ribosomas del tipo eucariota?

Sólo una cosa pudo ocurrir para poder explicar todo esto:

... algunas células eucariotas se hicieron fotobiontes, no engullendo a una cianobacteria, sino ENGULLENDO A OTRA CÉLULA EUCARIOTA QUE YA ERA FOTOBIONTE COMO RESULTADO DE UNA ENDOSIMBIOSIS ANTERIOR.

A este proceso se le ha denominado endosimbiosis secundaria.

Un dibujo esquemático (http://myweb.dal.ca/jmarchib/secondary.endo.html) del proceso se muestra a continuación. En color oscuro, la célula eucariota que actuó como hospedador secundario. En color rojo, la célula eucariota que actuó como hospedador primario. En color verde, el cloroplasto (P).

La célula eucariota engullida (color rojo) llega a perder casi todos sus orgánulos. En este esquema, la presencia de dos membranas adicionales es el único rastro de lo que ocurrió. Pero, en algunos casos (Cryptophyta y Chlorarachniophyta) además de las membranas adicionales se ha conservado el núcleo (N1).

La siguiente imagen (http://tolweb.org/tree/ToLimages/2ndendosymbio.jpg) muestra el proceso de endosimbiosis secundaria que dio lugar a Chlorarachnion:

a es el eucariota ancestral heterotrofo. b es un eucariota ancestral fotobionte producto de una endosimbiosis anterior. En c se muestra como el eucariota heterotrofo engulle al eucariota fotobionte. d es un eucariota actual fotobionte (Chlorarachnion) producto de una endosimbiosis secundaria.

 

10. ENDOSIMBIOSIS EN SERIE (A MODO DE RESUMEN)

De acuerdo con los apartados 8 y 9, todos los eucariotas fotobiontes adquirieron sus cloroplastos por endosimbiosis pero a través de, por lo menos, dos vías diferentes, llamadas endosimbiosis primaria y endosimbiosis secundaria.

10.1. Endosimbiosis primaria

Se llama así al evento endosimbiótico (se cree que único) por el cual una célula eucariota ancestral se hizo fotobionte al engullir un tipo de cianobacteria que sería el ancestro de todos los cloroplastos actuales.

¿Cómo podemos reconocer a los fotobiontes originados por endosimbiosis primaria?. Los miembros actuales de este linaje pueden ser reconocidos por el hecho de que sus cloroplastos sólo presentan 2 membranas envolventes, no hay membranas adicionales. Se cree que las 2 membranas envolventes se corresponden con las 2 membranas que poseía la cianobacteria ancestral.

¿Cuáles son los fotobiontes originados por endosimbiosis primaria?. El evento único de endosimbiosis primaria originó el más antiguo linaje de eucariotas fotobiontes –Plantae o Primoplantae-, linaje que, posteriormente, se diversificó dando lugar a tres linajes actuales: Glaucophyta, Rodophyta y Viridiplantae.

Fotobiontes del linaje Plantae (o Primoplantae)

• Viridiplantae (algas verdes y plantas), cuyos cloroplastos tienen clorofila a, clorofila b, carotenos y xantofilas. Unicelulares, coloniales, filamentosas o multicelulares. Medio acuático o terrestre. Las plantas son dominantes en el medio terrestre.
• Rodophyta (algas rojas), cuyos cloroplastos tienen clorofila a, carotenos, xantofilas y ficobilinas. Unicelulares, filamentosas o multicelulares, principalmente marinas.
• Glaucophyta (Glaucocystophyta), cuyos cloroplastos tienen clorofila a, carotenos, xantofilas y ficobilinas. Unicelulares o coloniales, principalmente en las aguas du