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CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Archivo de la categoría ‘Biología’

¿Cómo verías si fueras un perro o un periquito?

Por Elisa Pérez Badás (CSIC)*

El conocido fenómeno del arco iris se produce cuando la luz solar atraviesa las gotas de agua contenidas en la atmósfera y esta es descompuesta en la parte del espectro electromagnético que conocemos como espectro visible. Para el ojo humano, este gradiente de longitudes de onda se traduce en los siete colores fundamentales (rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta), comprendidos entre los 400 y 700 nanómetros del espectro. Sin embargo, otros animales son capaces de percibir luz emitida a diferentes longitudes de onda, fuera de lo que nosotros conocemos como ‘luz visible’.

Arco iris

/Alexis Dworsky.

Pero, ¿cómo funciona la visión en color en los humanos y primates más cercanos? En pocas palabras, cuando la luz solar llega a la retina, se activan unas células especializadas llamadas conos, que actúan como receptores de distintas regiones del espectro. En el caso de los humanos, existen tres tipos de conos que se activan con la llegada de luz visible, responsables de que identifiquemos los colores como rojos, azules o verdes. Nuestro sistema visual es, por tanto, tricromático. Un momento… todos sabemos que la gama de colores que podemos identificar es mucho más extensa, ¿y todo ello con solo tres receptores? La clave está en que la información recogida en las células de la retina se transmite, por medio del nervio óptico, al cerebro, donde es interpretada. ¿Qué ocurre, por ejemplo, cuando vemos un objeto azul? Cuando un objeto es azul, significa que refleja luz a longitudes de onda corta, y por tanto excita las células de la retina sensibles al ‘azul’. Sin embargo, si las células activadas son de dos o más tipos, el color que se interpreta en el cerebro dependerá, precisamente, de la proporción de receptores activados de un tipo u otro. Esto es lo que ocurre cuando nosotros percibimos un color verde-azulado, mientras que nuestro vecino asegura que es más bien azul-verdoso.

Visión comparada

Recreación de la visión de un perro (arriba-dcha), un gato (abajo-izda) y una abeja (abajo-dcha), comparado con lo que vería un humano. /Alleyesonparis.com

Otros mamíferos, como es el caso del perro, lo tienen peor para distinguir los verde-azulados. Tampoco podrán admirar todos los colores del arco iris, ya que su visión es dicromática, es decir, solo tienen dos tipos de receptores, sensibles a longitudes de onda cercanas al amarillo y al azulado-ultravioleta. Eso sí, por muchos colores que podamos distinguir, nuestro sistema visual también tiene sus limitaciones: no todo es tan ‘de color de rosa’. De hecho, los rangos de longitudes de onda a los que se activan los conos se superponen, haciendo que la capacidad visual y el poder de discriminación de la visión humana no sean tan precisos como podríamos pensar.

Las aves, por el contrario, tienen un sistema visual bastante más preciso. Poseen visión tetracromática, y por tanto incorporan un cuarto tipo de cono, que es capaz de percibir luz en el rango del ultravioleta (entre 300 y 400 nanómetros). También poseen otro tipos de conos de los que los mamíferos carecemos: los conos dobles, que otorgan otra vía de información sobre la luminosidad de los objetos totalmente desconocida para el ojo humano. Además disponen de una sustancia oleosa especializada que posiblemente confiera mayor agudeza visual. Gracias a estas particularidades de la visión en aves se ha descubierto que especies tan comunes, como el periquito o el herrerillo común, muestran en realidad colores invisibles al ojo humano, útiles para la selección de pareja.

Otros grupos animales disponen de un sistema visual completamente distinto, como el de los insectos, que agrupan varios miles de unidades receptivas en cada ojo. Es lo que se conoce como ojo compuesto. Pongamos como ejemplo las libélulas, que poseen 35.000 omatidios o unidades visuales en cada ojo, hasta 11 pigmentos receptores sensibles a la luz, y además son capaces de detectar luz polarizada.

Langosta mantis. / Charlene Mcbride via Pixbay

Pero el rey de la percepción visual es sin duda alguna la langosta mantis. Con unos 16 tipos de receptores, ojos compuestos formados por numerosas unidades visuales y la capacidad de detectar luz polarizada, los colores deben jugar un papel importante para estos crustáceos,  ya que su complejo sistema visual les permite reconocer distintos tipos de corales, presas, depredadores o competidores. No obstante, estudios recientes han mostrado que este sistema es solo temporalmente eficiente, ya que una mayor discriminación de colores requeriría un procesado neuronal demasiado complejo.

Sin duda, muchas especies poseen ojos más complejos y eficientes que los del ser humano, pero no poseen la complejidad cerebral que se requiere para integrar la información visual. Quizá estos animales tengan receptores suficientes para ver un arco iris mucho más colorido, pero desde luego, no ‘disfrutarán’ de él como lo hacemos nosotros.

*Elisa Pérez Badás es investigadora en el Museo Nacional de Ciencias Naturales del CSIC (@liss_ael).

La hipótesis de la higiene o por qué la excesiva limpieza perjudica la salud

Por Mar Gulis (CSIC)

Portada del libro La microbiota intestinal (CSIC-Catarata)

Alrededor de un 10-20% de la población infantil mundial sufre dermatitis atópica, un trastorno crónico que suele manifestarse con piel seca, descamada  e irritable y que evoluciona a modo de brotes en los que los síntomas se intensifican. Esta enfermedad también afecta a otros grupos de edad, pero lo llamativo es su aumento en los últimos años y que la mayoría de los afectados se concentra en países industrializados. ¿Qué explica esta mayor prevalencia? Una de las explicaciones se basa en la hipótesis de la higiene, formulada por David Strachan ya en 1989. Este epidemiólogo sugirió que la creciente incidencia de enfermedades autoinmunes, como la dermatitis atópica y algunas alergias, se relacionaba con una exposición cada vez menor a los gérmenes.

En su libro La microbiota intestinal, las investigadoras del CSIC Carmen Peláez y Teresa Requena recogen esta teoría. La premisa es la siguiente: los millones de microorganismos -sobre todo bacterias- que habitan nuestro intestino, la microbiota, son esenciales para mantenernos saludables, pues refuerzan los mecanismos de defensa ante determinadas enfermedades, nos ayudan a digerir alimentos e incluso facilitan el desarrollo neurológico. Pero ¿qué sucede si no adquirimos correctamente esa microbiota o si ésta no es lo suficientemente diversa? Que podemos padecer más fácilmente “enfermedades como la obe­sidad, la inflamación intestinal y los trastornos neurológicos”, explican las investigadoras.

La siguiente pregunta es: ¿Por qué puede darse esa falta de microbiota? Aunque las causas varían en cada individuo, y obviamente la herencia genética es determinante, la hipótesis de la higiene puede ser un factor a considerar. “Los avances sanitarios y las medidas higiénicas de potabilización del agua y procesado alimentario” han reducido la exposición de niñas y niños a los agentes externos e infecciosos. Como consecuencia no se produce “una correcta colonización inicial del intestino por microbiota, que es la encargada de ‘educar’ al sistema inmune para evitar después una hiperreactividad frente a estos agentes externos”, afirman en el libro. Efectivamente, en los países más industrializados “la prevalencia de la dermatitis atópica en niños, al igual que otras enfermedades autoinmunes como la enfermedad inflamatoria intestinal, diabetes tipo 1 o la esclerosis múltiple, ha aumentado muy rápidamente en comparación con sociedades menos desarrolladas, donde la higienización y los sistemas sanitarios son aún muy escasos o inexistentes”, apuntan. Esto consolidaría la hipótesis de la higiene. Nuestro sistema inmune se forma a través de “un proceso de aprendizaje por prueba y error mediante señales que recibe del entorno”. Si una persona crece y se desarrolla en un ambiente excesivamente limpio y aséptico, su sistema inmune no recibe suficientes señales microbianas.

Los avances sanitarios y las medidas higiénicas han reducido nuestra exposición a agentes microbianos / Wikipedia

En su obra, las investigadoras mencionan a Graham Rook, de la Universidad College de Londres, que propone la siguiente metáfora: cuando nacemos, nuestro sistema inmune es “como un ordenador que no contiene prácticamente datos, con unas estructuras anatómicas a modo de hardware y unos genes evolutivos que actúan como software. El sistema necesita de la exposición microbiana para acumular archivos de memoria que le permitan reconocer y tolerar alérgenos inofensivos, microbiota comensal o sus propias células, y evitar así errores que lleven a ataques inmunes inapropiados”. Por el contrario, “si las señales de ‘amigos tradicionales’ que recibe a través de alimentos, agua o animales domésticos son insuficientes, tendrá más posibilidades de cometer errores” y, por tanto, de que aparezcan enfermedades autoinmunes.  Desde esta perspectiva, los avances sanitarios y tecnológicos que tanto progreso han generado, reflejan también, según Peláez y Requena, “otra contradicción más de nuestra sociedad desarrollada, que provoca cambios muy rápidos que nuestro organismo no ha tenido tiempo de asimilar”.

Ciencia en el Barrio: un proyecto para la igualdad de oportunidades

Por Mar Gulis (CSIC)

Según la última encuesta de Percepción social de la ciencia de la FECYT, cerca de un 5% de ciudadanas y ciudadanos participan en actividades de divulgación científica durante la Semana de la Ciencia y la Tecnología y hasta un 16% visita al menos una vez al año algún museo de ciencia. La mayoría de las participantes son personas que ya tienen un interés previo, muchas de ellas incluso son asiduas y otras constituyen lo que se conoce como público cautivo: alumnas y alumnos que asisten a actividades organizadas por sus centros escolares durante la jornada escolar. Incluso en estos casos, este público cautivo pertenece a institutos de secundaria habituales en las actividades que inundan cada año nuestras ciudades. La dificultad está en llegar a aquellas personas que no solo no acuden sino que ni siquiera conocen estas iniciativas.

‘Ciencia en el Barrio. Divulgación científica para el desarrollo social y la igualdad de oportunidades’ es un proyecto que busca cubrir esta laguna y facilitar el acceso a las actividades de divulgación científica a segmentos de la población que por sus características socioeconómicas hasta ahora no participaban de ellas. La iniciativa, puesta en marcha por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y que cuenta con el apoyo económico de la FECYT, se está desarrollando en cinco distritos de Madrid: Puente de Vallecas, Hortaleza, Carabanchel, Villaverde y San Blas. En ellos, a través de la colaboración de seis Institutos de Educación Secundaria de la red pública, el CSIC ha organizado cerca de medio centenar de actividades sobre temas de actualidad científica con diferentes formatos: talleres experimentales, conferencias, clubes de lectura, exposiciones y visitas guiadas a centros de investigación punteros. En su fase piloto han participado más de un millar de estudiantes de 4º de la ESO, nivel en el que el alumnado aún no ha tenido que elegir de forma definitiva el itinerario docente con la clásica separación de letras y ciencias. El resto de alumnas y alumnos del centro, así como las comunidades educativa y vecinal, también pueden participar en algunas de las actividades.

Ciencia en el Barrio

Durante un año, las chicas y los chicos han tenido la oportunidad de hablar de tú a tú con el personal investigador y técnico del CSIC; desmontar mitos y estereotipos sobre la ciencia; hacer preguntas y experimentar con todos sus sentidos. Catas de chocolate, talleres de cocina macromolecular, charlas sobre las aplicaciones de la luz o sobre cómo se forman las ideas, son algunas de las actividades en las que han participado. También han dialogado con los autores en clubes de lectura sobre libros de temas tan diversos como los neandertales, los robots o la vida de Alan Turing.

Y han sabido aprovechar la oportunidad. Han preguntado y debatido hasta dejar pasar el tiempo del recreo y alargar las horas programadas inicialmente para las actividades.

En la nueva etapa del proyecto, que comenzará este próximo abril, el CSIC aumentará el número de institutos y estudiantes implicados y fomentará la participación de las vecinas y vecinos de los distritos. Una de las principales novedades será la organización de una feria de divulgación científica en la que un grupo de chicas y chicos explicarán a otros estudiantes, familiares y vecinos los experimentos desarrollados en sus aulas con la tutela del CSIC.  Esperemos que sea la primera de muchas ferias.

 

Llega Arbolapp Canarias, la app del CSIC para descubrir los árboles de las islas

Por Mar Gulis (CSIC)

El drago es una de las especies descritas en Arbolapp Canarias / Magui Olangua

Tal y como prometimos hace un año, os presentamos Arbolapp Canarias. Dragos, lentiscos, adernos, palmeras y demás especies de los bosques canarios son los protagonistas de esta aplicación para dispositivos móviles que os podéis descargar hoy mismo. De carácter gratuito, la nueva app permite a cualquier usuario identificar los árboles silvestres del archipiélago. Para los habitantes de las islas, Arbolapp Canarias puede ser la herramienta perfecta para conocer un poquito mejor su particular botánica. Para el resto de los habitantes del planeta –la app puede consultarse tanto en castellano como en inglés–, quizá sea la excusa perfecta para planear una escapada a las islas en la próxima Semana Santa o cuando se tercie.

Esta aplicación incluye información sobre 92 especies de árboles que pueblan los hábitats naturales canarios. Cada árbol tiene una ficha que incluye fotografías, mapas, un texto descriptivo y varias curiosidades. Por ejemplo: ¿Sabíais que el último drago descrito en el mundo solo vive en los riscos más inaccesibles de Gran Canaria? ¿O que la resina del lentisco se ha mascado como chicle desde la época de la Grecia clásica? ¿O que los aborígenes canarios usaban varas de acebuche para fabricar sus armas defensivas? Al utilizar Arbolapp Canarias, que además de estar lista para su descarga en móviles Android e iOS cuenta con una versión web, encontraréis estas y otras muchas anécdotas.

La nueva app –hoy se presenta en Gran Canaria– es un complemento de Arbolapp, la aplicación dedicada a los árboles silvestres de la Península Ibérica que fue creada por el CSIC en 2014 y que hoy supera las 350.000 descargas. Como sucede con su antecesora, Arbolapp Canarias se ha diseñado para que cualquiera puede utilizarla; no es necesario tener conocimientos de botánica para identificar las especies mediante los dos tipos de búsqueda que contiene: una guiada, en la que hay que escoger en sucesivas pantallas la alternativa que mejor describe el ejemplar que se quiere identificar; y otra abierta, que permite encontrar árboles por provincia, tipo de hoja, fruto, flor u otros criterios.

La app permite identificar 92 árboles silvestres canarios a través de dos tipos de búsqueda: una guiada y otra abierta / Jonathan Rueda

Eso sí, el lugar idóneo para utilizar la aplicación es el medio natural. La app funciona de manera autónoma sin conexión a internet; al centrarse en árboles silvestres –aquellos que crecen espontáneamente sin intervención humana–, Arbolapp Canarias no incluye especies que solo se encuentran en parques, jardines, calles o terrenos forestales. Así que os recomendamos que planifiquéis excursiones por los exuberantes parajes naturales canarios para disfrutar de la naturaleza y aprender botánica de una manera divertida.

Esta iniciativa del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha sido desarrollada por su Área de Cultura Científica, el Real Jardín Botánico y el Jardín Botánico Canario ‘Viera y Clavijo’, unidad asociada al CSIC y adscrita al Cabildo de Gran Canaria. Además, Arbolapp Canarias ha recibido financiación de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT).

Para descargarla debéis acceder a Play Store o Apple Store. Después ya solo tendréis que buscar una buena ruta para descubrir cientos de detalles y curiosidades sobre los árboles canarios.

Cinco mentiras científicas sobre las mujeres

Por Mar Gulis (CSIC)

Estereotipos victorianos como que los machos son por naturaleza activos, competitivos y promiscuos, mientras que las hembras son pasivas, tímidas, criadoras y cuidadoras, se han basado en falsas tesis científicas. Algo que no ha impedido que estas ideas lleguen a nuestros días asumidas como verdades basadas en la evidencia.

En el libro Las ‘mentiras’ científicas sobre las mujeres, las autoras S. García Dauder (Universidad Rey Juan Carlos) y Eulalia Pérez Sedeño (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) han analizado afirmaciones y teorías sobre mujeres a lo largo de la historia, que en muchas ocasiones se han considerado el ‘conocimiento autorizado’. En la obra sacan a la luz falsedades manifiestas, invisibilizaciones y ocultaciones (más o menos intencionadas) o directamente invenciones. Veamos algunas de ellas aprovechando que hoy celebramos el Día Internacional de la Mujer.

  1. Mujer = hombre no evolucionado

El recurso a la ‘naturaleza’ de la mujer ha sido uno de los más asentados para defender las teorías sobre las limitaciones intelectuales y sociopolíticas de las féminas. Aunque en los siglos XVIII y XIX la biología comenzó a buscar las diferencias sexuales, fueron los darwinistas sociales quienes proclamaron que la mujer era un hombre que, ni física ni mentalmente, había evolucionado. En Darwin se encuentran citas sin base científica que ahondan en esta falsedad como que ellos las superan en coraje, energía y agresividad, así como en las facultades intelectuales de abstracción, razón e imaginación. Ellas, en cambio, serían más intuitivas, de percepción más rápida y más imitativas. Darwin también continuó la hipótesis aristotélica de que las mujeres tenían el cerebro menos evolucionado porque debían dedicar parte de sus energías a la procreación (desde la creación de óvulos hasta la gestación y la crianza), mientras que el macho sólo necesita un poco de energía para generar su semen. Darwin no se quedó ahí y añadió una perspectiva racista a sus planteamientos machistas: en su teoría de la evolución lineal los hombres blancos estaban por encima de las mujeres blancas y estas, por encima de los hombres negros y de las mujeres negras.

  1. Mujeres fieles y hombres promiscuos

Otras de las falsedades científicas más extendidas son las que se construyen sobre supuestos universales aplicables tanto a animales como a humanos, como el que establece la existencia de una promiscuidad masculina frente a una fidelidad femenina. Este planteamiento se basa en la idea de que el macho reparte su semen a través de una variedad de relaciones, mientras que las hembras dejan de interesarse por el apareamiento una vez que han sido fertilizadas. Esto lleva a los biodeterministas a afirmar otro supuesto: que las hembras sólo están interesadas en el sexo por la reproducción.

The Book of Fortune published in 1935

Imagen de The Book of Fortune, publicado en 1935, que siguen las teorías frenológicas. / Paul Walker/Flickr

El primer planteamiento, el de la varianza reproductiva mayor en hombres que en mujeres, fue supuestamente ‘probado’ con un experimento sobre moscas de la fruta. Sin embargo, estudios posteriores sobre otras especies y sobre las sociedades humanas desmontaron esta tesis. Con respecto al supuesto relacionado con el interés de las hembras por el sexo, las primeras en demostrar su falsedad fueron las primatólogas. Cuando las mujeres comenzaron a estudiar el comportamiento de los primates, descubrieron la falsa fidelidad de las hembras: vieron que la hembra podía aparearse con distintos machos para tener a varios proveyéndola y cuidando de su progenie. También aportaron otras teorías que alejan aún más la idea de la mujer fiel, como que múltiples apareamientos con orgasmos benefician fisiológicamente a las hembras.

  1. La violación de hembras como estrategia reproductiva evolutiva

En el extremo de estas teorías biológicas están las tesis que afirman que la violación es una estrategia reproductiva evolutiva entre los machos humanos y no humanos, mediante la cual machos que de otro modo no podrían tener éxito reproductivo propagan sus genes. Así lo afirmaban el biólogo Randy Thornill y el antropólogo Craig Palmer en su obra A Natural History of Rape, publicada en el año 2000. Sin embargo, García Dauder y Pérez Sedeño señalan que “en el caso de los animales no humanos, el sexo forzado siempre tiene lugar con hembras fértiles, pero no sucede así con las violaciones humanas, pues en muchos casos las víctimas son demasiado jóvenes o demasiado mayores para ser fértiles”. Por tanto no se podría hablar de estrategia reproductiva en estos casos, ni tampoco cuando en la violación se utiliza preservativo, va seguida del asesinato o cuando se produce entre varones, añaden.

  1. Capacidad innata para las matemáticas de los hombres

Otra falsedad muy sonada es aquella que busca explicar supuestas diferencias cognitivas entre los sexos basándose en una capacidad ‘innata’ para las matemáticas de los hombres. Es habitual oír que los hombres son más espaciales y las mujeres más verbales y que ellos tienen más aptitudes para las matemáticas. Esta afirmaciones suelen basarse en estudios que analizan por ejemplo las pruebas matemáticas como la que realizan los estudiantes en Estados Unidos para el acceso a la Universidad, examen conocido como SAT (Scholastic Aptitude Test). En dicha prueba los hombres puntúan más alto de media que las chicas. También hay más chicos entre las puntuaciones más altas (casi el doble que chicas), pero también hay más chicos entre las más bajas (aunque de esto se suela hablar menos). Según un análisis más pormenorizado, parece ser que las diferencias no se deben a una situación ‘innata’ de partida, sino a otras razones. Para empezar, hay más chicas que chicos que realizan esa prueba. Además, ellos proceden de media de familias con mayores ingresos y de escuelas privadas de Estados Unidos, algo que en ese país es sinónimo de mejores estudios. De hecho, en pruebas similares realizadas sólo con estudiantes de escuelas privadas apenas hay diferencias entre chicos y chicas.

Además, también incide cómo se plantea el enunciado del problema, generalmente vinculado a situaciones o contextos más masculinizados como negocios, deportes o actividades militares. Por lo visto también hay una cuestión cultural, ya que pruebas similares hechas en Japón o Singapur no arrojan diferencias (incluso, en Islandia ellas obtienen mejores puntuaciones). En definitiva, afirman las autoras, “esas pruebas no miden algo innato o inmutable, sino algo sobre la enseñanza que han tenido los estudiantes”. Es más, tampoco predicen los resultados futuros académicos o profesionales.

  1. El cerebro masculino es mayor que el femenino

Seguro que a más de una y a más de uno les suena haber escuchado que el cerebro de los hombres es más grande que el de las mujeres. En efecto, con ayuda de diferentes tecnologías para la toma de imágenes, se ha afirmado que existen algunas disparidades, como que los hombres tienen una amígdala mayor y que su cerebro es un 11% mayor que el de las mujeres, mientras que estas presentan más materia gris. “Sin embargo, las diferencias cerebrales entre los miembros del mismo sexo suelen ser superiores a las que hay entre los dos sexos”, desmontan Pérez Sedeño y García Dauder.

PORTADA LAS MENTIRAS CIENTIFICAS DE LAS MUJERES

Imagen de la cubierta de Marina Núñez, Sin título (Locura), de 1995

Un estudio de 2015 publicado en la revista científica Proceedings of the National Academy of Science pone en cuestión las diferencias. A través de imágenes cerebrales por resonancia magnética de más de 1.400 personas, el equipo liderado por Daphna Joel, investigadora de la Universidad de Tel Aviv, midió el volumen de materia gris (el tejido oscuro que contiene el núcleo de las células nerviosas) y el de materia blanca (los haces de fibras nerviosas que transmiten las señales por el sistema nervioso). Aunque encontraron ligeras diferencias entre hombres y mujeres, había un solapamiento importante entre ambos sexos. Sólo entre el 0 y el 8% tenían estructuras cerebrales completamente femeninas o masculinas, es decir, con los rasgos más comunes o más repetidos en mujeres o en hombres. Compararon estos datos con conductas estereotipadas como jugar a la videoconsola o ver telenovelas.  “Solo el 0,1% de las personas con cerebro ‘plenamente masculino’ o ‘plenamente femenino’ mostraron una conducta estereotípicamente masculina o femenina”. Conclusión: no se puede hablar de dos clases de cerebro humano según el sexo.

Para más mentiras, ocultaciones e invisibilizaciones sobre las mujeres: Las ‘mentiras’ científicas sobre las mujeres, de S. García Dauder y Eulalia Pérez Sedeño (Catarata).

FOTCIENCIA14: estas son las mejores imágenes de 2016

Por Mar Gulis (CSIC)

Un chorro de agua que cambia su trayectoria y curvatura al entrar en contacto con un dedo, resina fosilizada de conífera, una imagen microscópica de un medallón del siglo XIV, esferas de carbono que parecen una ciudad futurista… Estos son algunos de los temas abordados en las propuestas que han resultado elegidas en la 14 edición de FOTCIENCIA.

Si quieres verlas, mira este vídeo:

Estas imágenes, junto a otras que se elegirán entre las 666 presentadas, serán incluidas en un catálogo y formarán parte de una exposición que recorrerá diferentes museos y centros de España durante 2017. Dos copias de la muestra itinerante estarán disponibles para su préstamo gratuito.

FOTCIENCIA es una iniciativa de ámbito nacional organizada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), con la colaboración de la Fundación Jesús Serra. El objetivo es acercar la ciencia a la ciudadanía a través de fotografías que abordan cuestiones científicas desde una visión artística y estética. Cada imagen va acompañada de un comentario escrito por su autor/a en el que explica el interés científico de lo que ilustra.

Toda la información relativa a FOTCIENCIA está disponible en la web www.fotciencia.es

 

Gemelos y epigenética:  diferencias entre ‘clones’

Por Carlos Romá Mateo*

Uno de los recursos más utilizados en el cine de ciencia ficción, desde que la genética es una disciplina con cierta popularidad, es el de los clones. Para cualquier persona de a pie, un clon es un ser exactamente igual a otro, creado de manera artificial utilizando una muestra de su material genético. El cine nos muestra complejos procesos, laboratorios asombrosos y tanques llenos de líquido donde flotan, desnudos, los cuerpos de los escalofriantes clones. Pero realmente no hace falta tanto; la naturaleza está repleta de clones. Cuando una célula sufre un proceso de mitosis, se divide en dos células con idéntico material genético, de modo que todas las bacterias que ‘nacen’ a partir de una única bacteria fundadora son clones de esta última. Hasta que el efecto del azar, la selección natural o mecanismos de intercambio genético entre individuos terminen por variar significativamente la secuencia del genoma, podemos seguir hablando de clones.

Gemelos

/Eddy Van 3000. Wikimedia Commons.

Por lo tanto, clonar un humano no sería tan difícil como lo pintan en las películas: solo necesitaríamos echar mano de la primera célula en la generación del organismo (el cigoto recién fecundado), y a continuación forzar una división para separar las células subsiguientes, permitiéndoles desarrollar embriones independientes. Algo más lento y menos espectacular que los tanques de las películas, pero más factible. De hecho, lo que hemos descrito es algo tan común como lo que sucede en el desarrollo de los gemelos monocigóticos. Mismo genoma, desarrollo independiente. No debería sorprendernos que sean tan parecidos.

No obstante, desde que los científicos son capaces de indagar en las profundidades de los núcleos celulares y de leer los genomas (o porciones de ellos) de manera relativamente rápida y eficiente, las pequeñas diferencias –como diría el famoso Jules de Pulp Fiction (Quentin Tarantino, 1994)– saltan a la vista. Fenómenos intrínsecos a la sucesión de divisiones que se producen durante el desarrollo, o microcambios en el ambiente alrededor de cada feto, van sumando diferencias que a simple vista no suelen apreciarse al contemplar a los individuos una vez nacidos.

Starwars epigenética

/Carlos Pazos (molasaber.org).

Entre todos estos mecanismos diferenciadores, destaca por su tremenda actualidad el que relaciona precisamente el ambiente con la expresión génica, lo que conocemos como epigenética. Esta disciplina, que estudia la forma en que fenómenos externos a las células (y en ocasiones incluso al organismo completo) condicionan el funcionamiento de los genes en su interior, es capaz de explicar hitos críticos en el desarrollo embrionario. Además, las denominadas marcas epigenéticas, que silencian o activan segmentos génicos completos en respuesta a señales ambientales, se hallan en la base de multitud de diferencias entre individuos sanos y enfermos. Para entender mejor esto, podríamos imaginar los genes como gruesos volúmenes de información: algunos de los cuales pueden sencillamente abrirse y ser leídos y otros se encuentran cerrados por un candado que impide su lectura. En otras ocasiones, más que un candado encontramos una notita que aporta información extra, relevante para la lectura del contenido del libro. Estos candados y notitas serían las marcas epigenéticas, que modulan el efecto de los genes sobre las funciones celulares, lo que se conoce como expresión génica.

Por lo tanto, entender la epigenética está resultando una pieza clave para completar el complejo puzle que desvela la interacción entre agentes externos, modos de vida y fisiología celular. En este sentido, los gemelos casi idénticos, estos ‘clones’ naturales, suponen una magnífica oportunidad para estudiarlo.

¿Cuánto condiciona el genoma por sí mismo y cuánto aporta el ambiente para dar lugar a las diferencias observables a simple vista? Esta pregunta resume la relación entre la información contenida en los genes y su efecto final sobre el organismo; lo que los científicos llaman genotipo frente a fenotipo.

¿Por qué los gemelos sufren distintas enfermedades?

Uno de los grupos más experimentados en el estudio de los gemelos, en el contexto de la investigación sobre el cáncer, es el de Manel Esteller. Sus trabajos han desgranado el genoma de parejas de gemelos, buscando diferencias a nivel de marcas epigenéticas (lo que se viene a llamar epigenoma) que desvelen diferente predisposición a sufrir algún tipo de cáncer. O que arrojen algo de luz sobre por qué el envejecimiento acentúa las diferencias. Es una de las únicas formas de constatar si realmente hay una importante contribución de los hábitos de vida (fumar o hacer ejercicio, por ejemplo) en la regulación epigenética, algo que todavía se debate acaloradamente. A fecha de hoy, siguen presentándose resultados que se centran en analizar las marcas epigenéticas en genes implicados en enfermedades como el Parkinson o la artritis reumatoide, utilizando como sujetos de estudio hermanos gemelos. Aun presentando la misma probabilidad genética de desarrollar la enfermedad (puesto que la versión de los genes relacionados con la patología es la misma en ambos individuos), los investigadores encuentran que algunos la padecen y otros no, y esta situación coincide precisamente con una distribución de marcas epigenéticas diferente entre ambos.

Sin embargo, experimentar con humanos no suele estar bien visto, y tampoco hay tantos gemelos monocigóticos disponibles y prestos a participar en estudios de esta índole. Una cosa es correlacionar el estado patológico con alteraciones epigenéticas, y otra, encontrar la relación causal entre el ambiente y la redistribución de estas marcas en los genes. Pero las pistas están ahí. Mientras tanto, seguiremos obteniendo información muy valiosa gracias a los animales modelo. Estudios en ratones de laboratorio genéticamente idénticos permiten afinar el tiro mucho más. gattaca-cartel-lecoolvalencia

Algunos resultados parecen indicar que incluso la generación de nuevas neuronas y la estimulación de las conexiones entre ellas se ven influidas por el comportamiento. Cuando ratones genéticamente idénticos fueron criados en diferentes condiciones de enriquecimiento ambiental, aquellos en los que se promovió la exploración, la identificación de objetos nuevos y el ejercicio mental, por decirlo de alguna manera, mostraron un mayor crecimiento neuronal. La posibilidad de que la actividad cerebral, incluso en el individuo adulto, altere la regulación génica hasta el punto de potenciar el crecimiento de nuevas células, surge como una posible explicación para las diferencias cognitivas en individuos que, genéticamente, podrían considerarse clones. La base de la individualidad, la personalidad o el esquivo componente ambiental de muchas enfermedades mentales podrían estar muy influidos por los cambios epigenéticos. Aunque falta atar muchos cabos para poder aseverar esto con rotundidad, muchos estudios en materia de neurobiología van también en esta dirección y seguro que el futuro nos depara interesantes sorpresas.

Cuando se acercaba el final del Proyecto Genoma Humano, al comienzo del presente milenio, el determinismo genético poblaba la mayoría de titulares y preocupaba enormemente a la sociedad. La magnífica película Gattaca (Andrew Niccol, 1997) se hacía eco de estas preocupaciones y lanzaba la pregunta sobre cuánto influye realmente el libro de instrucciones celular en nuestro destino, y cuánto depende de cómo nos acerquemos a dicho destino a lo largo de la vida. En la actualidad, los descubrimientos epigenéticos nos llevan hacia el otro extremo. Hoy día parece que nos preocupa cómo manejamos nuestros genes, a qué agresiones los sometemos siendo adultos, y qué  influencia puede tener esto sobre la genética de nuestros descendientes. Es más que probable, como suele suceder, que las respuestas se hallen a medio camino entre ambas posturas

*Carlos Romá Mateo es el autor del libro La epigenética, de la colección de divulgación del CSIC y Los Libros de la Catarata ‘¿Qué sabemos de?’. Es investigador en la Plataforma de Investigación en Epigenética del CIBERer y la Facultad de Medicina y Odontología de la Universitat de València, y profesor en la Universidad Europea de Valencia. Además es co-creador y guionista del cómic de divulgación The OOBIK proteo-type.

‘Octopus vulgaris’ y otros caníbales sexuales

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Otopus vulgaris practicando canibalismo en el medio natural / Manuel E. Garci

Por Mar Gulis (CSIC)

En noviembre del año pasado el proyecto Cefaparques, liderado por el investigador del CSIC Ángel Guerra, constató por primera vez la existencia de canibalismo sexual en pulpos. Este comportamiento permite a las hembras de Octopus vulgaris obtener un aporte extra de energía para sobrevivir en el periodo de cuidado de sus crías, fase que dura cuatro meses en la que no comen nada y necesitan vivir de sus propias reservas.

El canibalismo es un comportamiento bastante extendido en el reino animal y que ha podido ser documentado en algunas especies de arácnidos, insectos y anfípodos, dándose también entre gastrópodos y copépodos. Esta práctica, particularmente común en numerosas familias de arañas y escorpiones, llega a tener efectos significativos en el tamaño y la distribución relativa de géneros en una población. Por lo general se trata de una conducta que beneficia a la hembra, pues aumenta su éxito reproductivo.

Hembra adulta de Lycosa hispanica, en la Sierra de Chinchilla (Albacete). Autor: Guillermo García-Saúco

Hembra de Lycosa hispanica, en la Sierra de Chinchilla (Albacete) / Guillermo García-Saúco

Recientemente un grupo de investigación en el que ha participado la Estación Experimental de Zonas Áridas del CSIC, en Almería, ha estudiado el canibalismo sexual en la tarántula mediterránea (Lycosa hispanica). Su reproducción es la habitual en las arañas: el apareamiento y la fecundación no ocurren a la vez, sino que las hembras almacenan el esperma en su interior hasta que los huevos están listos para ser fecundados.

Según los resultados de este estudio, un tercio de las hembras de la tarántula mediterránea se alimentan del macho en lugar de aparearse con él, una vez que tienen esperma almacenado de un encuentro anterior. Esta práctica, que es más frecuente cuanto mayor es el número de machos disponibles, les aporta importantes beneficios biológicos, ya que tienen más descendencia y de mayor calidad que las que sólo se alimentan de presas.

El estudio ha resultado sorprendente, pues casi todos los datos anteriores procedían de experimentos de laboratorio, que no siempre reflejan de manera fiable el comportamiento en libertad. En esta ocasión, los investigadores han trabajado con animales dentro de parcelas controladas en zonas semidesérticas de Almería, que es el hábitat natural de la especie. Los científicos barajan la hipótesis de que la escasa disponibilidad de alimento en estas zonas propicia este tipo de comportamiento.

araña de espalda roja

Araña de espalda roja (Latrodectus hasselti) / Doug Beckers

Otro caso curioso es el de la araña de espalda roja (Latrodectus hasselti). En esta especie se ha observado que el macho llega incluso a sacrificarse buscando la muerte, dando unas lentas volteretas hasta quedar en una postura en la que a la hembra le resulta fácil comérselo. Debido a los ataques que sufren por parte de sus parejas sexuales, los machos de esta especie de araña tienen una expectativa de vida de apenas 7 meses, mientras que las hembras llegan a vivir 2 o 3 años.

Este tipo de canibalismo se sumaría a otros en los que los machos se comen a la descendencia de un anterior progenitor o en los que unas crías se comen a otras. Como siempre, la naturaleza no deja de sorprendernos y una práctica que nos puede resultar violenta y difícil de comprender resulta efectiva y de gran ayuda para la supervivencia o mantenimiento de determinadas especies.

El 98% del hábitat de los mamíferos en España, amenazado por las carreteras

Por Mar Gulis (CSIC)

El lince ibérico es una de las especies más afectadas por el aumento de las carreteras / Wikipedia

Mamíferos como el lince ibérico ven deteriorado su hábitat natural por el aumento de las infraestructuras humanas / Wikipedia

En 2050 nuestro planeta tendrá más kilómetros de carreteras asfaltadas que los que nos separan del planeta Marte. Aparte de facilitar el transporte de mercancías y personas, ¿qué otras consecuencias tiene la construcción frenética de estas infraestructuras?

Una investigación del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) y de la Concordia University of Montreal analiza sus efectos sobre la vida y supervivencia de aves y mamíferos. El estudio señala que “las carreteras y edificaciones fragmentan y deterioran el medio natural impidiendo que muchas poblaciones animales dispongan de las áreas que necesitan para sobrevivir”.

¿Por qué suponen las carreteras semejante amenaza? Aurora Torres, investigadora principal del proyecto, apunta varias causas, si bien no todas operan por igual en cada una de las especies afectadas. “En primer lugar está la mortalidad por atropello, pero también se ha detectado un efecto barrera; las especies que evitan cruzar las carreteras se quedan cada vez más aisladas, lo que a su vez puede provocar una pérdida de diversidad genética en sus poblaciones”, explica. “Además, estas infraestructuras producen un deterioro del hábitat que puede conllevar una pérdida de recursos para algunos animales”.

Tras cartografiar el entramado de infraestructuras de transporte del continente europeo, la investigación ha constatado una presencia masiva de las mismas. Torres señala que el aumento de carreteras “implica que los animales no tienen muchas posibilidades de vivir alejados de la influencia humana”.

En el caso de España, la situación es paradójica. En nuestro país, igual que en algunos escandinavos y bálticos, todavía existen zonas relativamente grandes alejadas de infraestructuras humanas. Pero, al mismo tiempo, la región mediterránea, una de las de mayor biodiversidad del planeta, es la que más desarrollo urbano ha experimentado en los últimos años. Esa circunstancia tiene un impacto sobre la distribución de especies. Por ejemplo, en la Península Ibérica, “el oso pardo, el águila imperial o el lince ibérico muestran una mayor prevalencia en zonas alejadas del ser humano, de ahí la importancia de conservar las áreas con escasa influencia de infraestructuras”, explica el investigador del MNCN Juan C. Alonso.

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En las próximas décadas, el 90% de las carreteras se construirá en los países en vías de desarrollo / Teo Gómez

A través de análisis que describen cómo se reduce la densidad de aves y mamíferos cerca de las infraestructuras, los autores del estudio estiman que el 98% de hábitat de los mamíferos sufre el impacto de las carreteras. En el caso de las aves, un 55% del territorio que utilizan se ve afectado. Además, los modelos predicen una disminución demográfica global de un 22% para las aves y un 47% para los mamíferos con respecto a lo que ocurriría en una situación ideal, sin infraestructuras. “La mera existencia de carreteras no va a provocar en la mayor parte de los casos la extinción, pero sí puede causar una reducción del número de individuos. Esto, sumado a otras presiones, sí puede poner en peligro a varias especies”, explica Torres.

Realizado el diagnóstico, ¿qué se puede hacer? Básicamente, prevenir la pérdida de biodiversidad. El estudio puede ser una herramienta para evaluar los efectos de futuros desarrollos de infraestructuras en distintos escenarios. Los investigadores miran especialmente a los países en vías de desarrollo, con ecosistemas menos fragmentados y todavía ricos en biodiversidad. “Es en estas áreas donde se construirá el 90% de las carreteras en los próximos 40 años”, señala Torres. “Nuestra investigación puede servir para tomar decisiones más acertadas respecto al de trazado de las carreteras o para determinar si compensa o no la construcción de infraestructuras que comporten una importante pérdida de biodiversidad”, concluye.

¿Es el higo chumbo un superalimento?

Por Tomás García Cayuela* (CSIC)Tomás García

Cuando hablamos de superalimentos, ¿a qué nos estamos refiriendo? Este concepto resulta un tanto controvertido, ya que no está muy claro qué significa exactamente. Últimamente se ha utilizado para designar aquellos alimentos con un gran contenido en compuestos bioactivos que pueden promover un beneficio para la salud (muy superior al de otros alimentos). Desde este punto de vista, y teniendo en cuenta varias evidencias científicas, podemos decir que sí, que el higo chumbo es un superalimento. Conozcamos un poquito más de cerca a este fruto y entenderéis por qué.

higo chumbo

Furto de Opuntia ficus-indica comúnmente conocida como, chumbera, tuna o nopal. /Ben_Kerckx. Pixabay.

El higo chumbo, fruto del nopal o tuna (Opuntia spp.), es una baya ovalada que tiene su origen en México y que crece en las zonas áridas y semiáridas del mundo. En España, la mayor producción se concentra en la cuenca mediterránea y las Islas Canarias. Además, se conocen más de 200 variedades de diferentes tamaños, formas y colores (blanco, púrpura, rojo, naranja, verde y amarillo), todas ellas con un sabor y aroma muy particulares.

Este fruto fue clave durante siglos en la dieta de los nativos americanos y fue ampliamente utilizado con finalidades medicinales. No es de extrañar, ya que el higo chumbo posee una gran actividad biológica gracias al contenido en compuestos antioxidantes como vitamina C, carotenoides, betalaínas, flavonoides y ácidos fenólicos, entre otros; además de fibra y minerales.

Numerosos trabajos científicos publicados en la última década describen los efectos terapéuticos y nutricionales derivados del consumo de higo chumbo, bien como pieza de fruta o bien como ingrediente alimentario incorporado en la formulación de otros alimentos. Entre estos efectos destacan la capacidad antiinflamatoria, la prevención del estrés oxidativo y de enfermedades degenerativas, la mejora de la salud intestinal, la modulación de los niveles de colesterol y el tratamiento contra la diabetes.

Uno de los fitoquímicos que presenta el higo chumbo, y que está despertando el interés tanto de la comunidad científica como del sector industrial, son las betalaínas. Estos compuestos son pigmentos hidrosolubles que le dan el color al fruto (desde el rojo-púrpura hasta el amarillo-anaranjado). Su potencial se debe a que pueden ser utilizados como colorantes naturales, además de aportar propiedades funcionales, sobre todo relacionadas con la prevención de enfermedades inflamatorias.

Opuntia ficus-indica

Planta de Opuntia ficus-indica./flrnt. Flickr.

La mejor época para comer el higo chumbo es el verano. Sin embargo, a pesar de sus beneficios para la salud, su consumo no está muy extendido en nuestro país. Y esto ocurre por varios motivos: a) el propio desconocimiento, ya que muchas personas no han visto nunca esta fruta, sobre todo las más jóvenes; b) las espinas que presenta (aunque se tenga cuidado, siempre puede clavarse alguna en las manos, por lo que su manipulación es incómoda); y c) la vida poscosecha en fresco es relativamente corta y apenas llegan a todos los mercados, limitándose al consumo local. No obstante, desde diferentes ámbitos se está tratando de fomentar la incorporación del higo chumbo a la dieta, tanto como fruta fresca, como a través de alimentos derivados (zumos, purés, mermeladas, sorbetes, etc.).

Así, diferentes iniciativas se orientan al desarrollo de nuevos alimentos e ingredientes funcionales a partir de esta fruta para obtener los mayores beneficios para la salud. Concretamente, el proyecto internacional FUNFOODEMERTEC, coordinado por el Tecnológico de Monterrey y donde participamos investigadores del CSIC, la Universidad de Lleida y la Universidad de Oregon, busca mejorar el potencial saludable y la biodisponibilidad de los compuestos bioactivos del higo chumbo mediante la aplicación de tecnologías innovadoras, como las altas presiones hidrostáticas o los pulsos eléctricos.

¿Nos queda claro, por tanto, que el higo chumbo es un superalimento o no? Al margen de esta licencia léxica, no me gustaría terminar este artículo sin recalcar que esta fruta nos nutre de una manera muy beneficiosa, así que cuando vayáis al mercado, acordaros de este post.

 

*Tomás García Cayuela realiza su actividad investigadora en el Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL), centro mixto del CSIC  y la Universidad Autónoma de Madrid, y en el Tecnológico de Monterrey (México). Además, es creador del blog de divulgación en gastronomía y ciencia El Saber Culinario.