La Singularidad Desnuda

Un universo impredecible de pensamientos y cavilaciones sobre ciencia, tecnología y otros conundros

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El misterio del lobo de las Malvinas resuelto 176 años después

Posted by Carlos en noviembre 13, 2009

El 27 de diciembre de 1831 un joven y desconocido Charles Darwin embarcaba en el HMS Beagle para ejercer como experto naturalista en la que sería la segunda expedición del navío a tierras americanas. Cuando al cabo de casi cinco años regresó a Inglaterra, Darwin era ya un reputado científico en cuya mente empezaba a tomar forma la teoría de la evolución de las especies. Entre los hallazgos de la expedición más conocidos popularmente está el episodio de las Islas Galápagos, en particular en lo referente a las diferentes especies de pinzón descubiertas en cada isla, y que es citado como la chispa que le llevaría a la idea de la adaptación de las especies y de su disposición en un árbol evolutivo. Menos conocido -pero sin embargo quizás tan importante- es un hecho que mentalmente Darwin asociaba al mencionado de los pinzones: la presencia en las Malvinas de un mamífero similar a un lobo o a un gran zorro.

Lobo de las Malvinas

La ausencia de ciertos animales terrestres en islas oceánicas era algo que llamaba la atención de Darwin. Podía explicarse fácilmente que el desplazamiento de estos animales desde las masas continentales hasta islas en mitad de los océanos era sumamente complicado, pero desde un punto de vista creacionista cabía preguntarse porqué no habían sido creados en dichas islas desde un principio. Tal como escribió en El Origen de las Especies:

This general absence of frogs, toads and newts on so many true oceanic islands cannot be accounted for by their physical conditions; indeed it seems that islands are peculiarly fitted for these animals; for frogs have been introduced into Madeira, the Azores, and Mauritius, and have multiplied so as to become a nuisance. But as these animals and their spawn are immediately killed (with the exception, as far as known, of one Indian species) by sea-water, there would be great difficulty in their transportal across the sea, and therefore we can see why they do not exist on strictly oceanic islands. But why, on the theory of creation, they should not have been created there, it would be very difficult to explain.

Los mamíferos terrestres se incluían en este apartado, y precisamente el caso de los lobos de las Malvinas (Dusicyon australis) era lo más parecido a una excepción, ya que las islas se hayan a 480 km de la costa continental, y el susodicho lobo era una especie que sólo se encontraba en estas islas. Era admisible sin embargo que dada la situación geográficas de las islas se diera el caso de que estos animales hubiesen sido accidentalmente trasportados a las islas en icebergs, o incluso llevados allá por los primeros pobladores. Aunque no podía determinar con exactitud el origen de estos lobos, su ausencia en el continente le sugería a Darwin que las especies podían variar para adaptarse a un nuevo entorno.

Este misterio en relación al origen de los lobos de las Malvinas parece haber sido resuelto 176 años después de que Darwin viera a los animales in situ por vez primera, según Graham J. Slater y colaboradores describen en un artículo que lleva por título

publicado hace una semana en Current Biology. En este trabajo Slater et al. han analizado muestras de ADN mitocondral de cinco ejemplares del extinto lobo de las Malvinas conservados en museos, y las han comparado con la de otros cánidos del continente americano. El resultado es sumamente interesante. Desde un punto de vista comparativo con los mamíferos actuales, su pariente más cercano es el lobo de crin  (Chrysocyon brachyurus), una especie de zorro de largas piernas que habita en las praderas de Sudamérica. Más raro aún es el pariente más cercano a este lobo de crin: el perro venadero, un pequeño cánido cuyo aspecto asemeja más una marta o un turón que un zorro.

Lobo de Crin

Lobo de crin / Credit: Sarefo

Pero venadero

Perro venadero / Credit: Attis

Con todo lo más interesante es lo que hace referencia al tiempo de divergencia de las muestras del lobo de las Malvinas. El ancestro común de los cinco ejemplares analizados vivió hace unos 70 000 años, esto es, 50 000 años antes de que los primeros pobladores humanos llegaran a las Malvinas. Más aún, la divergencia entre el lobo de las Malvinas y los otros cánidos se produjo hace más de 6 millones de años, y es anterior por lo tanto al pico del gran intercambio americano (la invasión de Sudamérica por la fauna norteamericana) hace unos 3 millones de años, durante el Plioceno.

Lo anterior sugiere que -efectivamente- los ancestros del lobo de las Malvinas se aventuraron desde las costas continentales de Sudamérica en icebergs errantes, o quedaron accidentalmente atrapados en bloques de hielo que se desgajaron de la costa, sobreviviendo al viaje alimentándose de aves marinas y otros animales atrapados en el mismo iceberg hasta que finalmente llegaron a las Malvinas. Allí, el aislamiento geográfico y la evolución hicieron el resto.

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Antes que tener sexo contigo…

Posted by Carlos en octubre 5, 2009

… me arrancaría medio cuerpo, aunque fuéramos los dos últimos sobre la Tierra. Es un modo metafórico de rechazar a un pretendiente, siempre que no seas una estrella de mar.

Last of Their Race

Milton Tan / MT Your Mind

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Robots flexibles y manipuladores biomiméticos

Posted by Carlos en marzo 28, 2009

Uno de los clichés de la ciencia-ficción es la del robot metálico. La literatura y el cine nos han dejado la imagen de robots de inimaginables formas (androides, insectoides, cefalopoides, …) pero que en fondo son simplemente mecanos articulados más o menos complejos. Por supuesto, los cyborgs y otros híbridos biomecánicos también han sido considerados, pero en muchas ocasiones vienen a caer en el mismo saco que los anteriores (véase por ejemplo Terminator). Típicamente estos robots tienen por un lado la ventaja en durabilidad y fuerza que su solidez estructura les proporciona, pero por otro lado la desventaja que su tamaño o rigidez les causa. Una excepción interesante podría ser el T-1000, con su estructura de “polialeación mimética”, pero éste es un caso un tanto extremo. La cuestión básica, centrándonos ya en el mundo real y en las posibles aplicaciones a las que un robot podría dedicarse, es que es concebible que en ciertas circunstancias sea preferible la flexibilidad aun a costa de perder tenacidad.

sentinel

En general un robot sin estructura rígida sería deseable en escenarios en los que haya que manejarse en un entorno muy reducido o irregular, y en los que la destreza en manipular objetos del entorno sea básica. Por ejemplo, en la exploración del fondo marino. Un robot de estas características es indudablemente un desafío ingenieril en el que como en muchas otras ocasiones puede buscarse la ayuda de la Madre Naturaleza, aunque sólo sea como fuente de inspiración. En este caso, un muy buen ejemplo lo constituyen los pulpos y su fenomenal anatomía. Todo el que en alguna ocasión los haya degustado (y más aún si además los ha cocinado) habrá apreciado la consistencia de sus extremidades, sin esqueleto interno pero dotadas de cuatro músculos longitudinales que recorren el tentáculo de extremo a extremo, así como de músculos transversales que rodean a un nervio central. Puede verse un análisis de esta estructura y de su respuesta neurofisiológica en un trabajo titulado

realizado por Henry Matzner et al. y publicado en el Journal of Neurophysiology. Una de las características más destacadas de esta estructura anatómica es su respuesta biomecánica, que guarda cierta similaridad con la de otros hidrostatos musculares como puede ser la lengua de los mamíferos. Básicamente mantienen en todo momento su volumen constante, lo que además de la intuitiva relación de contracción/extensión en músculos antagonistas de la extremidad quiere decir que cuando se produce una elongación de la misma se reduce su grosor, y viceversa, al realizar una contracción longitudinal aumenta la sección transversal, lo que permite una amplificación de la fuerza muscular. Puede verse un análisis detallado de esta dinámica en un trabajo titulado

realizado por William Kier y Kathleen Smith, y publicado en el Zoological Journal of the Linnean Society. Además de fuerza y destreza, esta anatomía dota a los pulpos de gran flexibilidad y maniobrabilidad, como puede verse en el vídeo inferior.

No es de extrañar que la comunidad científica haya puesto sus ojos en este modelo con vistas a su implementación en robots flexibles. Esto es precisamente lo que un grupo de científicos italianos está intentando abordar en los últimos tiempos. Hace un par de años publicaron en la 29th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, un trabajo titulado

en el que intentaban proporcionar una caracterización biomecánica de la citada estructura muscular. Este análisis se ha sustanciado este año en otro trabajo en el que ya proponen un posible diseño robótico para el mismo. Dicho diseño se basa en el empleo de cilindros de goma de silicona para los músculos longitudinales, intercalados con otros de un polímero electroactivo (concretamente un elastómero dieléctrico) que reacciona a las corrientes eléctricas contrayéndose. De esta forma se pueden conseguir los movimientos de torsión en la extremidad. La figura inferior muestra un diagrama explicativo.

Italian Institute of Technology

Credit: Italian Institute of Technology

El artículo en el que han descrito este diseño se titula

y ha sido publicado en Bioinspiration and Biomimetics. Habrá que esperar a la primera implementación del diseño para ver si de veras puede dar de sí lo que promete.

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La cresta de los lambeosaurios, vista por tomografía axial computarizada

Posted by Carlos en octubre 17, 2008

Uno de los aspectos más fascinantes de la paleobiología como ciencia es el desafío que supone inferir pautas de comportamiento o características fisiológicas de criaturas extintas hace millones de años, y de las que se dispone de limitadísima evidencia fósil. Esto se suple de dos maneras: exprimiendo al máximo la información extraída de los restos disponibles, y extrapolando a partir de lo que se conoce sobre otras especies relacionadas, presentes o pasadas. Esto tiene su componente de bootstrapping, y es por supuesto sensible a interpretaciones erróneas, como sin ir más lejos puede apreciarse consultando tratados y láminas de comienzos del siglo pasado. En cualquier caso, esto se va mitigando gracias a que las técnicas de análisis biomolecular permiten tener una mejor compresión de la filogenia de las especies actuales, y a que los medios técnicos disponibles hoy en día facilitan acceder a facetas de los restos fósiles impensables hace tiempo.

Reconstrucción de un Corythosaurus. Cortesia de Michael Skrepnick.

Reconstrucción de un Corythosaurus. Cortesía de Michael Skrepnick.

Una buena muestra de esto lo tenemos en un reciente trabajo de David C. Evans y colaboradores -del Royal Ontario Museum, la Ohio University, y la Montana State University- en el que han analizado la estructura y función de la llamativa cresta que lucían los lambeosaurios (véase la imagen superior). El trabajo en cuestión lleva por título

y acaba de ser presentado ayer, 16 de octubre, en la reunión anual de la Society of Vertebrate Paleontology. Como puede apreciarse en la ilustración anterior, los lambeosaurios estaban dotados de una espectacular cresta, sobre cuya función se han vertido todo tipo de suposiciones. Indudablemente, al menos por lo que podemos saber de otras especies animales que exhiben aparatosos “adornos”, la cresta pudo cumplir una función visual, ya sea de identificación o de exhibición para el apareamiento. En cualquier caso, razonable como esto puede parecer, no excluye que hubiera otras funciones -incluso quizás más importantes- para las que la cresta fuera esencial. Hay que notar en este sentido que la cresta enraíza con la nariz, y que está atravesada por largos conductos nasales. Así, una de las propuestas lanzadas a la luz de esta observación era que dichos conductos permitían albergar grandes receptores olfativos, que dotarían al animal de un olfato de gran sensibilidad. Es en este contexto en el que se ha realizado el estudio de Evans et al. En el mismo se ha usado tomografía axial computarizada para analizar las cavidades craneales y los conductos nasales de diferentes especímenes de Lambeosaurus, Corythosaurus, y Hypacrosaurus.

Reconstrucción del cráneo de un coritosaurio joven. Cortesia de Witmer & Ridgely, Ohio University.

Reconstrucción del cráneo de un Corythosaurus joven. Cortesía de Witmer & Ridgely, Ohio University.

El análisis ha sido revelador en diferentes sentidos. Por un lado, la cavidad craneal es similar a la de otros hadrosáuridos, y los bulbos olfativos se revelan pequeños, lo que no apoya la hipótesis de que la cresta tuviera una función primordialmente olfativa. El cerebro ocupaba una proporción relativamente elevada de la cavidad (un 43%), lo que a su vez sugiere un desarrollo mayor de las funciones cognitivas, esto es, estos animales tendrían el potencial para sostener formas de comunicación más complejas que la olfativa, basadas en estímulos visuales y auditivos. De hecho, parece no haber correlacción entre la estructura externa de la cresta, que presenta gran variabilidad entre especies, y la estructura interna, mucho más homogénea, y con grandes cámaras resonantes. Unido a la delicada estructura del oído interno, todo sugiere que el rol fundamental de estas cavidades es la comunicación. No sólo es un resultado muy interesante, sino que demuestra la utilidad de este tipo de tecnología informática para el estudio peleobiológico.

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Los “osos de agua” sobreviven a la exposición al ambiente espacial

Posted by Carlos en septiembre 9, 2008

La posibilidad de que haya formas de vida (o proto-vida) capaz de sobrevivir a un viaje espacial es un tema al que se le viene dando vueltas desde hace siglos. La hipótesis de la panspermia se basa precisamente en la idea de que la vida sobre la Tierra surgió a partir de la llegada de esporas o microorganismos de algún tipo en cometas o meteoritos. Para que un viaje de estas características fuera posible es preciso que se den tres circunstancias: (1) que los organismos en cuestión sobrevivan al lanzamiento al espacio, (2) que sobrevivan al viaje, y (3) que sobrevivan a la reentrada en el planeta destino. Los puntos (1) y (3) son bastante dependientes de las condiciones particulares en las que se produce el lanzamiento/llegada, y no es descabellado suponer que existe la posibilidad de que bien sea a través de impactos meteoríticos, o simplemente a través de un programa espacial (la contaminación de las sondas es algo que se toma muy en serio por las agencias aerospaciales; considérese por ejemplo el caso de la sonda Galileo, que fue lanzada contra Júpiter para evitar la contaminación accidental de Europa), se pueda producir la transferencia de formas de vida. Por supuesto, siempre y cuando se salve el punto (2), la supervivencia en el espacio exterior durante el viaje.

La supervivencia en el vacío espacial es extremadamente difícil para las formas de vida terrestre, como es fácil imaginar. Los organismos que se vieran expuestos a este ambiente tendrían que hacer frente a la microgravedad, temperaturas extremas (de apenas unos 4ºK en el espacio profundo, mayor -e incluso potencialmente letal- si hay exposición directa a la luz solar), presiones ínfimas (del orden de 10-14 Pa, aproximadamente 10-19 atmósferas), y altas dosis de radiación ionizante (al menos tres órdenes de magnitud superior a la que se recibe en la superficie terrestre). Existen diversos extremófilos que pueden soportar algunas de estas condiciones, pero sobrevivir a la combinación de todas ellas durante un periodo potencialmente muy largo de tiempo es indudablemente un desafío biológico. Este desafío es incluso superior si en lugar de microorganismos unicelulares simples consideramos organismos pluricelulares. Pues bien, sorprendentemente parece haber organismos capaces de sobrevivir en estas hostiles circunstancias, tal como K. Ingemar Jönsson y 4 colaboradores, de las Universidades de Kristianstad, Sttutgart y Estocolmo, acaban de mostrar en un artículo titulado

recién aparecido en Current Biology. El estudio de Jönsson et al. se centra en los tardígrados, popularmente conocidos como “osos de agua” (hay un par de páginas muy buenas con fotografías y películas sobre tardígrados aquí y aquí). Se trata de unos pequeños invertebrados de hasta 1.2 mm de tamaño que constituyen un filo propio, y que tienen la curiosa propiedad de ser eutélicos, i.e., todos los individuos adultos de una cierta especie tienen el mismo número de células (hasta 40,000 en algunas especies). Son ovíparos, tienen reproducción sexual, y una resistencia extrema: pueden soportar (al menos temporalmente) temperaturas de +151ºC a -271ºC, altísimas dosis de radiación, presiones de hasta 6000 atmósferas, y pueden permanecer en estado criptobiótico durante años.

Tardigrado (Hypsibius dujardini). Micrografia por Bob Goldstein

Tardígrado (Hypsibius dujardini)

El estudio de Jönsson et al. se ha realizado en el contexto de la misión Foton-M3 de la ESA, y tiene el sugerente acrónimo geek de TARDIS (Tardigrades in Space). Hay un blog en el que los investigadores dan cuenta de las novedades del proyecto. Durante 10 días dos especies de tardígrados -Richtersius coronifer y Milnesium tardigradum- han estado expuestos al vacío en una órbita terrestre baja, y a dos espectros diferentes de radiación ultravioleta (280-400nm y 116.5-400nm). Mientras que la exposición al vacío no ha parecido tener efectos en la supervivencia de los tardígrados, la exposición a la radiación UV -especialmente en el espectro más amplio- produjo una considerable mortandad en los animales. No obstante, algunos especímenes de M. tardigradum fueron capaces de sobrevivir en estas condiciones, soportando (en estado desecado) una dosis de radiación de 7000 kJ/m2.

El mecanismo por el que estos organismos son capaces de soportar estas condiciones de desecación y radiación no está claro, y se presume la existencia de algún sistema de reparación del ADN dañado. En cualquier caso, dado que estas condiciones no se presentan en la Tierra, debe concluirse que son un efecto secundario de su adaptación criptobiótica. Realmente apasionante.

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Evidencia de magnetorrecepción en grandes mamíferos

Posted by Carlos en agosto 27, 2008

La magnetorrecepción, esto es, la capacidad sensorial para percibir los campos magnéticos, es una habilidad bien conocida en numerosas especies animales, desde insectos como abejas y termitas hasta aves migratorias, pasando por peces como la carpa y las anguilas. También se ha podido obtener evidencia de que hay mamíferos con esta capacidad, en particular varias especies de roedores (i.e., Cryptomys hottentotus, Phodopus sungorus, Spalax ehrenbergi) y una de murciélagos, pero no hay evidencia conclusiva de que los grandes mamíferos la tengan. O no la había, ya que un reciente trabajo aparecido en PNAS indica que vacas, venados y corzos exhiben en campo abierto un comportamiento que sugiere el alineamiento con el campo magnético terrestre. Este trabajo ha sido realizado por Sabine Begall, del Departamento de Zoología General de la Universidad de Duisburgo-Essen, y colaboradores, lleva por título

y aparecerá en el número del 9 de septiembre de PNAS. En este trabajo, los autores han tomado datos del alineamiento de 8,510 vacas (en 308 rebaños) y 2,974 ciervos (en 241 localidades), y han comprobado que no sólo éste es significativamente diferente (a nivel 0.01) de un alineamiento aleatorio, sino que muestran una preferencia al alineamiento en sentido Norte/Sur (el ángulo medio es 6.4º/186.4º, con relación al Norte magnético). Los datos se han obtenido de diferentes fuentes. Una de ellas es Google Earth, que proporciona imágenes de rebaños de vacas en todos los continentes. También se ha realizado trabajo de campo (tanto diurna como nocturna) en la República Checa, incluyendo tanto observación directa como de las marcas dejadas por los animales en pasto o nieve.

Hay diferentes motivos diferentes del campo magnético que pueden influir en el alineamiento de los animales. Los más obvios son los accidentes geográficos, la presencia de agua, animales en periodo de lactancia, etc. Estos se han tenido en cuenta durante la fase de preparación de los datos, eliminando los ejemplares que no estaban pastando o descansando en campo abierto y llano. Otro factor es el viento, con el que los animales se pueden alinear para minimizar pérdidas de calor. Sin embargo, este factor no puede dar cuenta de que los animales tengan una alineación consistente en dirección N/S en muy diferentes localizaciones geográficas y en diferentes épocas del año. Más aún, la observación directa se hizo en días sin viento. El sol es otro factor importante, ya sea por termorregulación, orientación, o sencillamente para evitar destellos. Nuevamente puede excluirse como factor central debido a la presencia de observaciones nocturnas, la eliminación de ejemplares que se hallan claramente tomando el sol, y la ausencia de indicación de que haya estrés por calor en los animales. De hecho no hay correlación entre la orientación de los animales y la hora del día en la que se hizo la observación de campo.

Queda pues la opción del campo magnético como la mejor explicación hasta el momento. De hecho, cuando la posición del animal es más cercana a los polos (y por lo tanto la diferencia en dirección entre el Norte geográfico y el Norte magnético es mayor), hay diferencia significativa en los alineamientos cuando se usa como referencia el Norte geográfico, pero no la hay (ni siquiera a nivel 0.1) cuando se usa como referencia el Norte magnético. Otra pista al respecto la da el hecho de que en zonas en las que hay un campo magnético fósil de gran intensidad, las vacas tienen a estar desalineadas con relación al Norte magnético.

Es un cierto misterio por qué se produce este alineamiento. En términos biofísicos no hay grandes requisitos para que se tenga habilidad magnetorreceptora, y de hecho se ha argumentado que otros grandes mamíferos como caballos, cetáceos e incluso humanos la poseen (hay al parecer pequeñas diferencias en la latencia del movimiento rápido de ojos y de la actividad electroencefalográfica de individuos orientados N/S frente a los orientados E/O). La cuestión es cuál es la ventaja evolutiva que el ejercicio de esta habilidad puede suponer a los rumiantes. Los autores especulan con la posibilidad de que permita mantener una orientación espacial constante, de utilidad en caso de que tengan que realizar una huida rápida. De todas formas, lo más sorprendente es que este comportamiento haya permanecido inadvertido desde los albores de la ganadería.

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Pájaros que desafían a la gravedad (pero no volando)

Posted by Carlos en mayo 21, 2008

Hace algunos meses hablábamos de mecánica de fluidos y de un curiosísimo fenómeno mediante el cual una gota de líquido dispuesta sobre una superficie inclinada no sólo no descendía, sino que incluso llegaba a ascender por la misma si dicha superficie vibraba de una forma adecuada (véanse los vídeos en el artículo reseñado anteriormente). Este fenómeno puede tener su interés en procesos científicos o industriales en los que haya que controlar el movimiento de pequeñísimas porciones de líquido. Pues bien, como en tantas otras ocasiones parece que la Madre Naturaleza ya había descubierto procesos como éstos en los que la histéresis del ángulo de contacto de las gotas con la superficie resulta en un movimiento “hacia arriba” del líquido. Esto es lo que describen Manu Prakash, David Quéré, y John W. M. Bush, del MIT y de la Escuela Superior de Física y Química industrial de París, en un trabajo titulado

publicado en Science. En este trabajo Prakash et al. estudian el mecanismo por el que algunas aves acuáticas se alimentan. Pensemos en algo obvio pero no frecuentemente considerado: los picos de las aves no están preparados para la succión. En parte por esto es por lo que vemos por ejemplo a las aves zancudas realizar esos movimientos de cuello para conseguir ingerir con ayuda de la gravedad los peces que capturan. La situación es diferente en el caso de las aves acuáticas que se alimentan de insectos. Estos se encuentran en la superficie del agua, y deben ser capturados junto con el líquido en el que se hayan. La técnica que usan las aves en este caso es tremendamente interesante. En primer lugar, el ave nada en rápidos círculos, creando un vórtice que lleva hasta la superficie a insectos y pequeños crustáceos. A continuación, “picotea” el agua con una frecuencia de en torno a 1.5 Hz, realizando movimientos rápidos de apertura y cierre del pico, mediante los cuales gotas de líquido de unos 2mm suben por el interior del mismo a una velocidad de 1 m/s hasta llegar a la garganta del ave. Estas gotas transportan consigo pequeños insectos que le sirven de alimento.

ratchet regime

Credit: M. Prakash et al. – Science 320(5878):931-934

La explicación del fenómeno es similar a la de las gotas de líquido que subían por la superficie vibrante, y tiene que ver con los diferentes ángulos de contacto en un extremo y otro de la gota (el -interno- más cercano a la garganta y el -externo- más cercano al extremo del pico. Esta diferencia de ángulos hace que al cerrar el pico la parte interna alcanza el ángulo de avance por lo que se desplaza hacia la garganta, mientras que el lado externo no se mueve. Al abrir el pico ocurre lo contrario: el lado interno no se ve afectado, y el lado externo alcanza el ángulo de recesión, como se ve en la figura superior. Hay que tener en cuenta que el proceso necesita estar cuidadosamente ajustado, ya que un cierre excesivo causaría un aplastamiento de la gota, con ambos extremos moviéndose en sentidos opuestos, mientras que una apertura excesiva rompería la gota en dos mitades.

Esta investigación tiene dos vertientes. Por un lado pone de manifiesto la fragilidad de los ecosistemas ante la intervención humana. Los vertidos de aceites o de productos tensoactivos procedentes de los detergentes alteran la tensión superficial del líquido, haciendo que el mecanismo de alimentación (que es innato) del ave se torne ineficiente e incluso ineficaz. Por otra parte, este tipo de fenómenos podría ponernos en camino -según se apunta- a ventanas autolimpiables, o a superficies que sean adherentes sólo para los líquidos que fluyan en un cierto sentido.

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Estrategias de inmortalidad en el mundo natural

Posted by Carlos en abril 18, 2008

A través de Microsiervos he llegado a un apunte en Novedades Científicas en el que se hace eco del descubrimiento de evidencia del que podría ser el ser vivo más longevo conocido, una conífera noruega cuyo sistema de raíces tiene restos en estratos correspondientes a 9.550 años de antigüedad (lo que en principio sería una cota inferior de la edad de este organismo en particular). Este apunte me hizo recordar a otro organismo también de record y que podría competir (y de hecho apabullar a esta conífera) en términos de longevidad. Se trata de Pando, un bosque de álamos temblones radicado (nunca mejor dicho) en Utah, EE.UU. También conocido como El Gigante Tembloroso, Pando es una colonia clónica de árboles que comparten el sistema de raíces. Todos los miembros de la colonia tienen el mismo perfil genético, lo que unido a la compartición de las raíces justifica pensar en la colonia como un único organismo, del que cada miembro clónico sería sólo una extremidad.

Pando quaking aspen clonal colony

Este organismo es realmente formidable, con una extensión de 43 Ha, un peso de 6.000 toneladas, y una edad estimada en 80.000 años. Para tener una idea de lo que esto significa, el hombre llegó a América procedente de Asia hace unos 10.000-20.000 años, más o menos el momento en el que se produjo la última (hasta ahora) floración de Pando: los cambios climáticos han hecho del ambiente actual un entorno muy diferente del aquél en el que Pando surgió. Hay incluso cierta controversia en cuanto a la estimación exacta de la edad del organismo, y hay quien aventura que podría ser de un millón (!) de años. De hecho, se especula con que otros organismos similares menos estudiados también en Utah podrían tener más edad que Pando. Incluso sin ir tan lejos, hay un formidable ejemplo de colonia clónica en Ibiza: se trata de un ejemplar de Posidonia oceánica, una planta marina, de 8 km de largo y unos 100.000 años de antigüedad (esto es, más que la estimación actual de la edad de Pando).

Si lo anterior es realmente asombroso, hay otro organismo (animal para más señas) que realmente riza el rizo y puede considerarse en cierta medida inmortal. Se trata de la Turritopsis nutricola, una hidromedusa que tiene la fantástica capacidad de revertir su estado adulto y convertirse de nuevo en pólipo. Este proceso puede repetirse indefinidamente, lo que a efectos prácticos supone que un ejemplar nunca muere como tal. Este comportamiento fue descrito por Stefano Pireano y colaboradores en un trabajo titulado

publicado en 1996 en The Biological Bulletin. El proceso por el cual se produce una nueva diferenciación de células ya diferenciadas se denomina transdiferenciación, y es mediante el que algunas especies animales consiguen regenerar algunos de sus órganos. Sin embargo, la completa vuelta a la infancia de esta medusa es realmente excepcional. Hay un análisis más detallado del ciclo vital de esta especie en otro trabajo -también de Pireano y colaboradores- titulado

publicado en Tissue and Cell. Desde el punto de vista externo, el proceso es bastante curioso, ya que la medusa evierte su umbrela y reabsorbe los tentáculos, fijándose a una roca por lo que anteriormente constituía su parte interna. Hay una figura ilustrativa de todo el proceso aquí.

turritopsis nutricula

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La volubilidad sexual de las alondras y sus posibles beneficios evolutivos

Posted by Carlos en enero 30, 2008

Tal como Verdi inmortalizó en su Rigoletto, la mujer es voluble como una pluma al viento. Sin embargo, esta volubilidad no es tal en términos reproductivos, al menos de manera general. En esto no hay gran diferencia con una gran mayoría de especies animales, en las que las hembras dirigen la evolución de ciertas características sexuales de los machos mediante la selección continuada de parejas con dichas características. El espectacular despliegue de plumas, colores, cornamentas, etc. de diferentes especies se debe a esta presión selectiva, gracias al uso que la hembra hace de estos rasgos como indicadores de la salud, fortaleza, o capacidad reproductora del macho. Sin embargo, hay un caso que está intrigando a los biólogos, y que hace referencia a la volubilidad de los gustos sexuales de las alondras.

Alondra macho Alondra hembra
Credit: Alexis Chaine

Alexis Chaine y Bruce Lyon, dos investigadores del CNRS y de la Universidad de California en Santa Cruz respectivamente, han realizado un seguimiento del apareamiento de las alondras durante 5 años, recopilando información de 384 apareamientos, para intentar determinar que características físicas de los machos eran las que las hembras estaban seleccionando. Las conclusiones a las que han llegado son sorprendentes, y están incluidas en un artículo titulado

publicado en Science. Según indican, las características seleccionadas en los machos varían drásticamente de un año para otro, e incluso incluyen cambios en la dirección de selección. Así, en 1999 las hembras buscaban picos grandes, mientras que en 2000 era coloración oscura, en 2002 un tamaño corporal pequeño, y al año siguiente un tamaño corporal grande. Este comportamiento tan aparentemente errático indica que hay algún factor subyacente que se está ignorando, y en este caso la hipótesis es que las hembras de alondra realizan su selección de acuerdo con las circunstancias actuales del entorno, y de forma aún no totalmente comprendida seleccionan a los machos cuyas características favorecerán más la cría ese año (capacidad de recolección de alimento si éste escasea, o de proteger el nido si hay mayor presencia de depredadores, etc.). En entornos cambiantes esta capacidad de selección es fundamental, y tiene como efecto añadido que potencia la diversidad de los rasgos masculinos, lo que resulta importante en este tipo de entornos dinámicos.

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La precocidad sexual de los dinosaurios

Posted by Carlos en enero 19, 2008

El estudio de la biología reproductiva de los dinosaurios es un tema apasionante y de gran dificultad, ya que la principal fuente de información -el registro fósil- es limitada, tanto en la amplitud del número de muestras como en el tipo de tejido que se preserva en las mismas. Es además un campo en el que los resultados pueden ser sumamente interesantes, e incluso sorprendentes. Así se puede calificar un reciente estudio relativo a la edad de madurez sexual de diferentes especies de dinosaurios, realizada por Andrew H. Lee y Sarah Werning, del Departamento de Biología Integrativa y del Museo de Paleontología de la Universidad de California en Berkeley, en un trabajo titulado

y publicado esta semana en PNAS. El título del artículo no es demasiado impactante, en la medida en que las especies extintas de dinosaurios están emparentados de manera cercana a las aves (aunque ha sido común aplicarles modelos de crecimiento basado en reptiles). Sin embargo, también en ese aspecto hay hallazgos interesantes. Lo que Lee y Werning han estudiado son unas muestras de huesos de las extremidades en los que se puede encontrar hueso medular, un tipo especial de tejido que se encuentra entre el hueso duro exterior y la médula interna, y que podemos hallar hoy en día en las aves hembra durante breves periodos antes de la puesta de huevos, ya que se usa como fuente de calcio para la creación de la cáscara de éstos.

Hueso medular alosaurio
Andrew Lee/Ohio University; fossil courtesy of the University of Utah

El hallazgo de este tejido medular no es nuevo, y se remonta a un artículo en Science de 2005 titulado

y realizado por investigadores de las universidades de Carolina del Norte y Montana. Este hallazgo sirvió para poner una vez más de manifiesto la relación entre dinosaurios y aves, a la vez que para proporcionar una indicación directa del sexo de un cierto fósil. Lo interesante del nuevo trabajo de Lee y Werning es que han estudiado la edad de los dinosaurios que presentaban este tejido, y por lo tanto se hallaban en fase de edad reproductiva. Esta edad se puede determinar estudiando los anillos de crecimiento en la corteza de los huesos (similares a los anillos de crecimiento de los árboles).

Anillos de crecimiento Tenontosaurio
Sarah Werning/UC Berkeley & Andrew Lee/Ohio University; fossil courtesy of the Oklahoma Museum of Natural History

El resultado del análisis indica que los dinosaurios alcanzaban la madurez reproductiva antes de la edad adulta, lo que contrasta no ya con los reptiles, sino incluso con las aves. De hecho se trata de una circunstancia que es común entre los mamíferos de medio y gran tamaño, en los que la madurez sexual marca el comienzo de la fase de ralentización en el crecimiento, pero no su final. El análisis realizado corresponde a muestras de alosaurio, tenontosaurio, y tiranosaurio, e indica que la edad de madurez sexual en las citadas especies era de 10, 8 y 18 años como máximo. Hay que tener en cuenta que estas especies podían tener una longevidad que rondaba los 30 años, y que la edad adulta podía durar relativamente poco. Hay de hecho una razón evolutiva por las que una estrategia de este tipo pudo ser rentable, como es un nacimiento precoz, y una alta tasa de mortandad adulta. El tenontosaurio era un herbívoro, y estaba por lo tanto debajo en la cadena alimenticia del alosaurio y el tiranosaurio, lo que explica además su mayor precocidad sexual.

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