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CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Archivo de la categoría ‘Biología’

¿Para qué sirve el reloj interno de las plantas?

Por Ana María Butrón Gómez (CSIC)*

Las llamadas plantas anuales, aquellas que completan su ciclo de vida en un año o menos, deben ser capaces de florecer, ser polinizadas y granar en el momento adecuado dentro del ciclo anual. Solo así pueden garantizar su supervivencia. Pero ¿cómo saben exactamente cuándo es el momento de florecer? La respuesta tiene que ver con la sensibilidad; las plantas suelen ser sensibles a ciertas claves estacionales, como la duración del día o de la noche, y a la temperatura.

Las plantas de ‘día largo’ son aquellas que florecen cuando el día se alarga por encima de un determinado umbral. Este tipo de plantas, aunque puede haber excepciones, también perciben las bajas temperaturas como una señal para seguir en el estado vegetativo, que es más tolerante al frío que el estado reproductivo (el que va desde floración hasta la formación de la semilla). De modo que seguirán en estado vegetativo hasta que hayan acumulado un determinado número de horas por debajo de cierta temperatura umbral, lo que les asegurará el florecimiento cuando las bajas temperaturas ya hayan pasado. Entre las plantas de ‘día largo’ están el trigo, la cebada, el guisante, la cebolla, la espinaca, la lechuga, la remolacha, etc.

Flores de trigo, cebada, cebolla y guisante. / Lavin y Pixabay

En cambio, las plantas de ‘día corto’, como el arroz, el maíz, el sorgo, la caña de azúcar, o el tabaco, necesitan largos e ininterrumpidos periodos de oscuridad para que se produzca la inducción de la floración. Muchos cultivos de día corto como el maíz y el arroz tienen su origen y/o fueron domesticados en regiones tropicales y subtropicales. En dichas regiones, la época seca suele coincidir con el invierno y la selección ha favorecido a aquellas plantas en las que la floración se induce cuando la duración de la noche supera un umbral (en el curso del verano) y granan antes de la estación seca.

Por último, también hay plantas insensibles a la duración del ciclo día/noche o fotoperiodo, como el pepino y el tomate, entre otras. Estas son llamadas plantas neutrales al fotoperiodo y en ellas la floración es inducida por la edad o por estímulos alternativos.

A medida que el ser humano fue extendiendo los cultivos a áreas distintas de los lugares de origen y domesticación (proceso por el cual una planta deja de ser silvestre y adquiere características propias de las plantas cultivadas), en muchos de ellos, a priori sensibles al fotoperiodo, se pudieron seleccionar variedades insensibles que se adaptaban mejor a las nuevas condiciones ambientales. Es el caso del maíz que, en su camino hacia latitudes más altas, fue fijando variantes genéticas que le conferían insensibilidad al fotoperiodo y le permitían adaptarse al cultivo en las zonas templadas del planeta. Como resultado, hoy este recién llegado es un cultivo habitual en Europa y otras regiones muy alejadas de su origen, América Central.

En gran medida la sensibilidad al fotoperiodo es el resultado de interacciones entre un ‘reloj interno’ de la planta llamado reloj circadiano, y las señales luminosas de su entorno que son captadas por diversos fotorreceptores presentes en las hojas. Así, sólo se encenderá la ‘alarma’ que activa la floración cuando la señal externa coincida con un momento concreto del ritmo interno de la planta.

Fases de floración de la amapola (Papaver rhoeas). / Hunda

Por ejemplo, se sabe que en una pequeña planta que se utiliza como modelo en muchos estudios, Arabidopsis, la acumulación de una proteína que pone en marcha el mecanismo de inducción de la floración está controlada por el reloj interno. Cuando  los días son cortos, este pico de acumulación de la proteína coincide con la noche y la oscuridad hace que la proteína se degrade. Sin embargo, cuando la acumulación se produce antes del anochecer, que es lo que sucede cuando se alarga el día, hay varios fotorreceptores sensibles a la luz blanca, azul y roja lejana que estabilizan la proteína. En estas circunstancias, la proteína activa el proceso de inducción de la floración en el que intervienen muchos otros genes.

En resumen podría decirse que los estímulos externos por sí solos no son capaces de marcar el ritmo biológico de las plantas, sino que para ello es necesario que haya sintonía entre dichos estímulos y el reloj interno que poseen las plantas.

 

 

 

*Ana María Butrón Gómez es vicedirectora de la Misión Biológica de Galicia y científica titular del Grupo de Genética y Mejora de Maíz.

Feromonas: cuestión de (algo más que) sexo

Por Laura López Mascaraque (CSIC)* y Mar Gulis (CSIC)

En 1959, un grupo de químicos alemanes, liderado por Adolf Butenandt, reunieron 313.000 mariposas hembras y les cortaron el extremo del abdomen. Como si de una poción de brujería se tratara, trituraron estas porciones y las disolvieron en diferentes sustancias para observar la respuesta que provocaban los brebajes en los machos de esta especie. De este modo, comprobaron que bastaba con una trillonésima parte de un gramo (10-18 gramos) de mezcla para conseguir algún tipo de reacción por parte del macho. Gracias a este experimento identificaron por primera vez una feromona, a la que denominaron bombicol y que es la responsable de que el macho de la mariposa de la seda (Bombyx mori) mueva sus alas al percibirla.

Mariposa de la seda (Bombyx mori)/ Csiro.

Las feromonas son claves para determinadas relaciones sociales, y sobre todo sexuales, entre varias especies animales, ya sean organismos simples, invertebrados o vertebrados. ¿Qué es y cómo funciona esta potente herramienta capaz de favorecer la comunicación entre individuos en unas concentraciones tan bajas?

Se trata de un tipo de estímulos químicos que transmiten información específica entre individuos de la misma especie, generando normalmente una respuesta tipo. En los casos más evidentes provocan un cambio inmediato en el comportamiento del animal receptor o un cambio en su desarrollo: generan movimientos determinados, actúan sobre la fisiología reproductiva o transmiten un estado de salud determinado o un estatus social dentro de una comunidad.

Las feromonas pueden ser compuestos específicos o mezclas de ellos. En cualquier caso, son compuestos con propiedades físicas y químicas concretas. Una vez liberada se podría decir que la feromona tiene vida propia. La duración de su mensaje dependerá de la persistencia de las moléculas en el ambiente, y el alcance dependerá tanto de esa vida media como de la facilidad de ser transportada por el aire o por una corriente de agua.

En general son sustancias pequeñas, volátiles, que se dispersan con facilidad en el ambiente y que generan efectos en cantidades minúsculas. Según sea su función, así serán sus características: estables y poco volátiles cuando el objetivo es marcar los límites de un territorio, o bien de corta vida y rápida difusión cuando lo que se busca es alarmar ante una situación de peligro…En definitiva, el requisito indispensable es que sean capaces de generar una reacción determinada dentro de la misma especie.

Protozoo, lombriz de tierra y ratón doméstico/ EPA, Holger Casselmann y George Shulkin.

Existen feromonas en organismos simples, como ciertos protozoos (Chlamydomonas) que producen esta sustancia en sus flagelos para conseguir que otros protozoos se agreguen a él. También existen estos compuestos en invertebrados, como la lombriz de tierra (Lumbricus terrestres), que bajo situaciones de estrés segrega una feromona que alerta al resto sobre algún peligro inminente. O en algunos vertebrados, como el macho del ratón doméstico (Mus musculus domesticus), que emite una feromona que genera agresividad en el resto de machos a la vez que atrae a las hembras maduras y acelera la pubertad en las más jóvenes. Pero, ¿qué pasa con los humanos? ¿existen feromonas que influyan en nuestro comportamiento?

Parece mentira, pero aún se desconoce la existencia de feromonas en los seres humanos. Hay diversos estudios que pueden relacionar las feromonas con fenómenos como el reconocimiento recíproco entre una madre y su hijo recién nacido, la denominada sincronía menstrual que ocurre entre las mujeres que viven o trabajan juntas o la reacción que puede provocar sobre los que nos rodean el olor corporal que emitimos en situaciones de estrés. Sin embargo, la creencia es que los olores personales están influidos por la dieta, el ambiente, la salud y la genética. Se piensa que tienen demasiadas sustancias para ser descritos como feromonas y, de hecho, no se ha podido identificar una molécula que se haya definido como feromona humana. Eso no ha disuadido a un grupo de emprendedores para montar empresas que venden pociones de amor que supuestamente contienen feromonas, aunque en realidad, en el mejor de los casos, contienen feromonas, sí, pero de cerdo.

* Laura López Mascaraque es investigadora del Instituto Cajal  del CSIC y autora, junto con José Ramón Alonso de la Universidad de Salamanca, del libro El olfato de la colección ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

 

¿Qué es la marea roja que afecta a algunas playas?

Por Elena Ibáñez y Miguel Herrero (CSIC)*

En La Jolla (San Diego, California), el mar adquiere un tono rojizo debido a las proliferaciones algales / Alejandro Díaz.

A veces, el mar cambia su tonalidad azul hacia el verde, el marrón, el rojo o el blanco. Este episodio, conocido como marea roja, se debe al crecimiento masi­vo de unas algas microscópicas: el fitoplancton. La proliferación masiva de las algas se produce cuando se dan condiciones ambientales favora­bles de luz, temperatura, salinidad y disponibilidad de nu­trientes. Bajo estas circunstancias, algunas algas pueden crecer y alcanzar concentraciones muy elevadas (del orden de miles o millones de células por litro) en comparación a su concentración natural en el ambiente (decenas o centenas de células por litro). A este suceso se le denomina prolife­ración algal y su color (si lo posee) dependerá del tipo de pigmento predominante del alga, así como de su concentración.

Muchas proliferaciones algales son beneficio­sas, ya que proporcionan alimento a peces y organismos marinos; sin embargo, algunas algas con características nocivas para otros seres vivos generan proliferaciones algales nocivas (PAN) o algal Bloom. Estas especies perjudiciales pueden impactar negativamente en la salud tanto del ser humano como de animales debido a la producción de potentes toxinas naturales y/o provocar graves pérdidas económicas y ecológicas. De entre las 5.000 especies descritas de fito­plancton marino, unas 300 son susceptibles de provocar proliferaciones capaces de cambiar el color del mar, y solo unas 60 pueden pro­ducir toxinas, algunas de ellas con un elevado potencial tóxico.

Los impactos de las PAN son diversos. Las algal Bloom asociadas a un elevado contenido en bio­masa suelen implicar la reducción del oxígeno disponible en el fondo de las aguas. Cuando la proliferación llega a su fin, las algas se hunden y son las bacterias quienes las descomponen y consumen todo el oxí­geno disponible en el agua, por lo que los peces y otros organismos no pueden respirar. Si las concentraciones de biomasa son tan grandes que las podemos ver a simple vista, la luz no podrá penetrar en la columna de agua, alcanzando solo la su­perficie. Esto provoca que otras plantas, fuente de alimento para muchos peces, no puedan crecer y se altere el hábitat natural.

Las algal bloom, también presentes en agua dulce, pueden ser una amenaza para los seres vivos que habitan en las aguas afectadas / Lamiot.

También existen especies que producen PAN con bajas concentraciones de biomasa y que pueden ser nocivas debido a la producción de biotoxinas paralizantes, diarreicas, amnésicas, etc., que provocan un envenenamiento con efectos sobre el sistema nervioso y digestivo de mejillones, almejas, navajas y otros organismos que se alimentan de fitoplancton. Por tanto, las toxinas pueden llegar a afectar al ser humano por ingesta de marisco contaminado.

Aunque los organismos responsables de las PAN existen desde hace siglos, ahora se observa una mayor actividad de los mismos. Esto puede ser debido, en parte, a que disponemos de mejores métodos de detección e identifica­ción de toxinas y más observadores pendientes de estos sucesos. Al mismo tiempo, la mayor parte de la comuni­dad científica cree que la polución y la actividad humana son responsables del aumento de las PAN. Sin embargo, no siempre existe una relación directa. En muchos casos, la introducción inicial de las especies tó­xicas se ha debido a corrientes oceánicas u otros fenómenos naturales como los huracanes. No obstante, no podemos obviar la relación entre un aumento en los nutrientes de las aguas costeras con la proliferación de algas que pueden originar los blooms. Algunos investigadores argumentan que los nutrientes que llegan a las aguas coste­ras, producto de las actividades humanas, son tan distintos a los que habría de forma natural que solo algunos grupos de algas ven favorecido su crecimiento, por su mejor capacidad de adaptación. Entre estos grupos se encuentran algunas de las especies responsables de las PAN, como el dinoflagelado Pfiesteria, cuya proliferación se ve fa­vorecida en aguas contaminadas.

También las crecientes áreas de recreo cos­teras (playas con espigones o puertos deportivos) dan lugar a zonas donde la tasa de renovación del agua es baja, una de las condiciones para que los blooms se desarrollen. Otro factor importante es la dispersión geográfica de especies tóxicas mediante embarcaciones de recreo, residuos de plásticos flo­tantes, etc. Pero tampoco hay que caer en el alarmismo. Aunque parece que las PAN son cada vez más comunes en nuestras playas, la mayoría de estas proliferaciones no son tóxicas y sólo producen un cambio de coloración en el agua. Esto puede resultar desagradable, pero no peligroso.

 

* Elena Ibáñez y Miguel Herrero trabajan en el Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CSIC) y son autores del libro Las algas que comemos (CSIC-Catarata).

Menús de algas contra el cambio climático y la superpoblación

Por Mar Gulis (CSIC)

Si eres fan de la cocina japonesa, te habrás hartado a comer nori, wakame o espaguetis de mar. Y si no, puede que acabes degustando estas y otras algas más pronto que tarde. Hablamos de un alimento que, aunque aquí se vincule aún con restaurantes modernos, en el continente asiático se consume habitualmente desde tiempos remotos. En Japón, por ejemplo, “se emplean más de 20 especies diferentes de algas en platos comunes”, afirman los investigadores del CSIC Elena Ibáñez y Miguel Herrero. Y en textos chinos de hace más de 2.500 años se describe a estos organismos como “una delicia para los huéspedes más selectos”, señalan en su libro Las algas que comemos (CSIC-Catarata). En la obra, Ibáñez y Herrero, del Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación –centro mixto del CSIC y la Universidad Autónoma de Madrid–, describen en tono divulgativo las propiedades nutricionales de las algas, su potencial en la alimentación o su papel en la lucha contra el cambio climático.

Microscopía del cocolitóforo unicelular de la alga Gephyrocapsa oceanica / Neon ja

“Las algas son organismos fotosintéticos que poseen estructuras reproductivas simples y que pueden existir en forma de organismos unicelulares microscópicos o de organismos multicelulares de gran tamaño”, explican. Tienen características únicas que las diferencian de otros seres vivos, como su gran capacidad de adaptación a las condiciones ambientales y su rápido crecimiento, por lo que pueden obtenerse en grandes cantidades.

De su enorme diversidad da idea el siguiente dato: se considera que existen al menos 40.000 especies diferentes, con propiedades y composiciones químicas muy diversas. Hay también muchas clasificaciones, como la que diferencia entre microalgas (unicelulares y microscópicas) y macroalgas, más parecidas a lo que podríamos denominar plantas acuáticas. Dentro de esta última categoría comúnmente se habla de algas rojas, marrones, verdes… Sin embargo, desde el punto de vista nutricional sí pueden observarse algunas características comunes. En general, estos organismos “son ricos en polisacáridos y poseen muy poca grasa”, de ahí que se les considere alimentos saludables. En otras palabras, aportan fibra, que favorece el tránsito intestinal, y tienen poco aporte calórico.

Diferentes presentaciones culinarias a base de algas / Ewan Munro y Max Pixel

Además, Ibáñez y Herrero subrayan que algunas especies de algas son bastante ricas en proteínas. “Mientras que en las algas verdes y rojas la cantidad de proteína puede oscilar entre un 10% y un 30% de su peso seco, las algas marrones son más pobres en este tipo de componentes”. En concreto, los autores destacan las algas rojas, como Porphyra tenera (Nori), por su elevado contenido proteico. Respecto a su aporte vitamínico, este varía mucho según la especie y la estación del año, pero en general la vitamina C se encuentra presente en muchas algas en cantidades importantes.

Y aún hay más: los polisacáridos de algas pueden incluir otros componentes como los alginatos, utilizados por la industria alimentaria como espesantes para elaborar helados, salsas o las sofisticadas ‘esferificaciones’ propias de la cocina molecular. O los carragenanos, muy presentes en la alga roja Chondrus crispus, para formar geles. Asimismo, las algas más consumidas suelen “tener una buena cantidad de ácidos grasos poliinsaturados omega-3 y omega-6”, que pueden reducir el riesgo de desarrollar cáncer de colon, próstata y mama.

Algas empleadas en la preparación de maki sushi / Lizzy

Más allá de sus propiedades nutricionales, los investigadores inciden en otro aspecto: lo fácil que es su cultivo y lo rápido que crecen. Algo crucial a la luz de los pronósticos demográficos de la ONU. Según este organismo, para 2030 la población mundial aumentará en 1.000 millones de personas, situándose en unos 8.600 millones. Ante la necesidad de incrementar la producción de alimentos con valor nutritivo y cuyo cultivo sea sostenible mediambientalmente, los autores recuerdan la importancia de los recursos marinos, en particular las algas, para las próximas décadas. Estos seres vivos pueden ser una alternativa “a la síntesis química para la obtención a gran escala de determinados compuestos”, plantean.

Finalmente, su gran capacidad para absorber CO2, el principal gas causante del cambio climático, hace que el cultivo de algas se contemple como otra vía para reducir las emisiones a la atmósfera. Incluso el tratamiento de aguas residuales podría abordarse recurriendo a estos microorganismos, ya que son capaces de utilizar como nutrientes sustancias contaminantes que aparecen disueltas en este tipo de aguas, como el CO2, el nitrógeno y el fósforo.

¿Influyen nuestras bacterias en la forma en que nos comportamos?

Por Mar Gulis (CSIC)

Imagina un villano que logra controlar la voluntad de la gente mediante la manipulación de su microbiota intestinal, es decir, el conjunto de microorganismos –en su mayoría bacterias– que habitan en nuestro intestino y nos ayudan a digerir los alimentos. Tore Midtvedt, del Instituto Karolinska de Estocolmo, sugirió en clave de humor que éste podría ser el argumento de una novela negra. Cuentan la anécdota Carmen Peláez y Teresa Requena, investigadoras del CSIC, en su libro La microbiota intestinal (CSIC-Catarata). Tal y como señalan en la obra, hoy existe un creciente interés en torno a ese fascinante eje cerebro-intestino-microbiota.

Una parte de la comunidad científica está investigando la relación bidireccional que se da entre la microbiota y el funcionamiento del cerebro o incluso nuestros comportamientos. Se trata de un campo sumamente interesante, pero también muy complejo. La pregunta que espera respuesta es “si podemos conceder a los microorganismos cierto papel como participantes en nuestra inconsciencia”, que a su vez imperceptiblemente puede dictar nuestra conducta, señalan Peláez y Requena.

Las investigadoras recogen en el libro algunos ejemplos de esta tesis. John Cryan y Timothy Dinan, de la Universidad de Cork (Irlanda), sostienen que “las bacterias influyen en nuestro comportamiento alimentario”. Desde esta perspectiva, “la microbiota lanzaría alguna señal al cerebro para informarle de que le aporte tal o cual tipo de nutrientes, que son los que habitualmente ingerimos y a los que se ha adaptado su metabolismo”. Es más, el que nos apetezcan determinados alimentos se debe a la ‘expectativa de recompensa’ (el placer anticipado que nos aporta la elección), algo que depende de los niveles de dopamina en el cerebro. Y precisamente “algunas bacterias como H. pylori modulan la producción de dopamina y, por tanto, los niveles de recompensa. ¿Estaría esta bacteria del estómago diciéndonos qué es lo que nos apetece comer?”, se preguntan las investigadoras.

Helicobacter Pylori es una de las bacterias que habitan en nuestro estómago KGH / Wikipedia

Pero las relaciones entre el cerebro y la microbiota pueden ser más sofisticadas. Algunos autores consideran que esos millones de microorganismos serían capaces de manipular otros comportamientos. Por ejemplo, “influir en nuestro estado de ánimo a través de la serotonina, conocida como hormona de la felicidad, o tener el papel contrario y producir malestar o incluso dolor”. Peláez y Requena aluden a estudios recientes que han vinculado el estrés de los recién nacidos que sufren de cólicos con un desequilibrio intestinal producido por una pérdida de diversidad bacteriana.

Y aún más sorprendente es la siguiente hipótesis que plantean: la posibilidad de que las bacterias puedan manipular los comportamientos sociales, es decir, “nuestras preferencias para relacionarnos incluso sexualmente o para vivir en grupos sociales”. Las investigadoras se refieren a la mosca del vinagre, un insecto que, a la hora de aparearse, parece estar influido por la bacteria Lactobacillus plantarum, ubicada en su tracto intestinal. “Aparentemente esta bacteria produce metabolitos a partir de la fermentación del almidón que ingiere la mosca y que inducen la producción de feromonas, influyendo así en sus preferencias sexuales de apareamiento al solo elegir moscas que también ingieren almidón. Podríamos decir que la bacteria ayuda a la mosca a buscar pareja y, además, una pareja con sus mismos gustos alimentarios”.

Ahora bien, ¿se pueden extrapolar estas teorías a los seres humanos? Según algunos expertos, sí. Concretamente, las investigadoras citan a Michael Lombardo, de la Universidad Grand Valley (EE UU). Este autor defiende que la evolución de los seres vivos invertebrados y vertebrados hacia el comportamiento gregario y social “no ha respondido solo a la necesidad común de defensa, optimización de recursos alimentarios o crianza de la prole. Podría existir también otro factor más sutil como la necesidad de transmisión interindividual de una microbiota beneficiosa que aporta múltiples beneficios”.

Peláez y Requena coinciden en que, teniendo en cuenta los beneficios nutricionales y protectores que la microbiota intestinal nos aporta y la facilidad de transmisión vertical y horizontal en el ámbito familiar y social, estas teorías también pueden ser válidas para la especie humana. No obstante, advierten, “aún hay que profundizar en los mecanismos concretos por los que la microbiota afecta a la salud humana y a nuestro comportamiento”.

¿Se pueden clasificar los olores?

Por Laura López Mascaraque (CSIC)* y Mar Gulis (CSIC)

En los últimos años nos han llegado noticias de la posible existencia de nuevos sabores. A los que ya nos son conocidos (dulce, salado, amargo, ácido y umami), se van sumando otros como el ‘oleogustus’ o sabor a grasa o el ‘sabor a almidón’ de los alimentos ricos en carbohidratos o azúcares complejos. No obstante, ninguno de estos sabores está confirmado, dado que todavía no se han descubierto receptores específicos en la lengua que los identifiquen. Pero, ¿qué pasa con los olores? Ambos sentidos, el gusto y el olfato han estado siempre muy ligados. Somos capaces de detectar infinidad de olores, eso es cierto, pero, ¿somos capaces de definirlos? ¿Percibimos todos los humanos los mismos olores y nos provocan a todos la misma sensación?

De los cinco sentidos, el olfato es el más desconocido, pero también el más primitivo, el más directo, el que más recuerdos evoca y el que perdura más en nuestra memoria. Nos da información de nuestro mundo exterior; aunque con frecuencia esto sucede de forma inconsciente. Cuando olemos, las moléculas emitidas por una determinada sustancia viajan por el aire y llegan a las neuronas sensoriales olfativas, situadas en la parte superior de la nariz, que son las responsables de reconocer el olor y hacer una conexión directa entre el mundo exterior y el cerebro.

El olfato es el sentido más primario. / Christoph Schültz.

El mecanismo es el siguiente: en nuestra nariz se encuentra el epitelio olfativo donde hay millones de células denominadas neuronas sensoriales olfativas.  En los cilios que tienen estas neuronas (receptores olfativos) es donde ocurre la interacción entre el compuesto volátil y el sistema nervioso. Las moléculas de olor encajan en los receptores olfativos como una llave en una cerradura. Cuando esto ocurre, se libera una proteína y tras una serie de acontecimientos se crea una señal que finalmente es procesada por el encéfalo. Parece un mecanismo relativamente sencillo, pero si tenemos en cuenta que nuestra nariz conserva aproximadamente 400 tipos de receptores olfativos o que las neuronas olfativas se renuevan constantemente a lo largo de nuestra vida, la única población neuronal donde esto sucede, la cosa se complica.

En nuestra cultura el valor que se le atribuye al sentido del olfato es muy bajo. Es casi imposible explicar cómo huele algo o describir cómo es un olor a alguien que carece de olfato, que es anósmico. Ya que no existe un nombre para un olor determinado, es generalmente el objeto lo que da nombre a ese olor: a limón, a jazmín…pero, ¿existe alguna clasificación? A lo largo de la historia los olores se han tratado de clasificar de diferentes maneras. Platón ya distinguía entre olores agradables y desagradables y, más adelante, el naturalista Linneo distinguía hasta siete tipologías de olores basándose en que los olores de ciertas plantas nos evocan olores corporales o recuerdos. Así, teníamos olorosas o perfumadas, aromáticas, fuertes o con olor a ajo, pestilentes o con olor a cabra o sudor, entre otras. En 1895, Zwaardemaker agregó a la lista de Linneo dos olores (etéreo y quemado) y en 1916, Hans Henning presentó un diagrama en forma de prisma donde colocaba seis olores básicos en la base y olores intermedios en las aristas y caras. John Amoore, ya en el siglo XX, clasificaba siete olores primarios en la naturaleza basándose en el tamaño y forma de sus moléculas: alcanfor, almizcle, menta, flores, éter, picante y podrido.

Ninguna de estas clasificaciones ha llegado a aceptarse universalmente. Una de las más recientes utiliza métodos matemáticos y, tras el estudio de 144 olores, los clasifica en diez categorías: fragante/floral, leñoso/resinosa, frutal no cítrico, químico, mentolado/refrescante, dulce, quemado/ahumado, cítrico, podrido y acre/rancio. Sin embargo, probablemente ninguna de estas clasificaciones representa las sensaciones primarias verdaderas del olfato. Los aromas son mezcla de olores primarios formados por diferentes compuestos químicos y cada estructura molecular confina un olor propio. Hasta la orientación de las moléculas afecta a su olor, ya que cuando una molécula es quiral o espejo (sin eje de simetría), en una forma huele a una cosa y en su forma especular, a algo distinto. Este es el caso de la carvona, que puede oler a comino o a menta según su orientación, o del limonelo, que asociamos a la naranja o al limón.

Esquema funcional de olor. / Lluis Fortes.

A estas alturas ya habrá quedado claro que es muy complejo llegar a una clasificación concreta y a gusto de todos. Además hay que tener muy en cuenta la importancia de la componente social, cultural y personal de los olores. Al percibir determinados olores, estos evocan imágenes, sensaciones o recuerdos. Esto se debe a que el olfato forma parte del llamado sistema límbico, el centro de emociones del cerebro, formado por varias estructuras que gestionan las respuestas fisiológicas ante estímulos emocionales.

La información olfativa se procesa en la corteza olfatoria primaria, que tiene una conexión directa con la amígdala y el hipocampo. Dado que la amígdala está relacionada con la memoria emocional y el hipocampo con la memoria y el aprendizaje, ambos tienen un potencial enorme para evocar recuerdos. Los recuerdos asociados a olores no son tanto hechos o acontecimientos, como las emociones que estos olores pudieron haber provocado en nosotros en un momento determinado de nuestras vidas.

En definitiva, el olfato tiene unas implicaciones sociales y emocionales muy importantes: determinados olores pueden cambiar nuestro humor, despertar emociones o evocar recuerdos ¿Podremos llegar en un futuro a poder guardar olores en alguna ‘caja de recuerdos’? Esto nos permitiría destaparlos y desencadenar un torrente de emociones en todos los sentidos.

* Laura López Mascaraque es investigadora del Instituto Cajal  del CSIC y autora, junto con José Ramón Alonso de la Universidad de Salamanca, del libro El olfato de la colección ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

La mala hierba ¿nace o se hace?

* Por José Manuel Martín (CSIC)

Pocos grupos de estudio dentro de la ecología y la agricultura son bautizados con un término tan contundente y negativo como las malas hierbas. Cuando hablo del objeto de nuestro trabajo con amigos, no falta la rápida respuesta tirando de refranero: “mala hierba nunca muere”. Incluso a veces los más centrados solicitan la pócima mágica que acabe con esas molestas plantitas que invaden su huerto vecinal.

En las definiciones dadas por los expertos, queda claro el carácter subjetivo y antropocéntrico del concepto. La European Weed Research Society (EWRS) en 1986, y después la Sociedad Española de Malherbología (SEMh), definen las malas hierbas como toda planta o vegetación que interfiere con los objetivos o las necesidades del hombre”. Por tanto, además de en huertos y cultivos, colocamos a la mala hierba obstruyendo viales y acequias o malogrando el césped de cualquier instalación deportiva. Las características que definen a estas plantas pioneras son tener más de un ciclo vital por año, órganos subterráneos con los que regenerarse, producciones muy altas de semillas, rápido crecimiento y pronta floración… Del número de ‘habilidades’ que presente depende que nos encontremos ante una planta con alto potencial como mala hierba.

Borago officinalis y Portulaca oleracea. / Sonja Schlosser y Frank Vincentz

De las 250.000 especies vegetales que existen, se calcula que un 3% actúan como malas hierbas. Así, aunque pueda parecer que cualquier especie tiene el potencial de interferir con nuestros intereses, la realidad es que hay características que predisponen a este 3% a manifestar un comportamiento pernicioso. Podríamos traducir más de una veintena de estos atributos fisiológicos en un único rasgo ecológico: la capacidad para colonizar y desarrollarse con éxito en hábitats perturbados. No hay que olvidar que nuestras protagonistas ya estaban aquí mucho antes de que existieran cultivos, caminos, acequias y campos de fútbol. Simplemente hemos puesto a su alcance entornos con una fuerte antropización que favorecen su carácter colonizador.

Así pues, una mala hierba lo es en la medida que afecta al ser humano, sin ser algo intrínseco a la biología de la planta. De hecho, especies catalogadas como malas hierbas y que pueden ocasionar pérdidas en huertos y cultivos, como la borraja (Borago officinalis), son a la vez cultivadas de manera habitual para su consumo. Y vamos más allá. Según el The world’s worst weeds -algo así como la biblia de las especies nocivas para la agricultura-, en el top ten de las malas hierbas, encontramos la verdolaga (Portulaca oleracea), que resulta habitual en las fruterías de Portugal.

El caso más paradójico se da cuando una especie de cultivo ya cosechada, por ejemplo una cebada, se presenta como hierba no deseada en otro cultivo posterior sobre el mismo terreno. Esta situación se designa con el término de ‘ricio’. ¿Podríamos deducir por tanto que la cebada en este caso es una mala hierba? Sí, sin duda.

‘Campo de trigo con cuervos’. / Vincent Van Gogh

Las malas-buenas hierbas

Parece una contradicción intentar resaltar aspectos positivos de algo que se califica como malo en su denominación, por eso nos deberíamos referir a este grupo vegetal con un término sin carga peyorativa: plantas arvenses. Proteger el suelo de la compactación y erosión, servir de hábitat a enemigos naturales de las plagas, favorecer la presencia de polinizadores, ser utilizadas para fines medicinales y alimenticios son algunos de sus beneficios, además de su indudable valor paisajístico y social. ¿Cómo hubiera pintado Van Gogh ‘Campo de trigo con cuervos’ o Monet sus ‘Amapolas’?

Además, la presencia de arvenses contribuye a la biodiversidad y el equilibrio ecológico. Muchas veces ha sido el propio ser humano, en su afán de convertir los campos en factorías intensivas de producción alimentaria, el que ha creado el ‘monstruo’ de la mala hierba, provocando la irrupción de especies de difícil control a causa de la eliminación de especies compañeras que ejercían un control sobre aquellas.

Desde este punto de vista, se ha empezado a tomar conciencia de la necesidad de protección legal sobre las comunidades de arvenses. Gran Bretaña, en su Plan de Acción por la Biodiversidad de 1994, ya establece como uno de sus 46 hábitats prioritarios los Cereal field margin hap, definidos como “franjas de terreno entre los cultivos de cereal y el límite con la campiña, extendiéndose dentro del cultivo en una distancia concreta, manejada para favorecer a las especies objeto de conservación”. No todo van a ser osos panda y flores inaccesibles de remotas cumbres en el conservacionismo.

 

* José Manuel Martín es técnico del departamento de Protección Vegetal del Instituto de Ciencias Agrarias (ICA) del CSIC.

Una de libros científicos para la Feria de Madrid

Cada junio los libros acuden a una cita obligada en el Parque de El Retiro de Madrid. La ciencia también tiene hueco en este encuentro anual entre textos y lectores. La Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata presentan las novedades de sus colecciones ¿Qué sabemos de? y Divulgación, ambas escritas por investigadores e investigadoras con el fin de acercar al gran público temas de actualidad científica de forma sencilla y amena. Este año los microbios que habitan en nuestro intestino, las algas como alimento, el olfato y la participación de las mujeres en la Primavera Árabe protagonizan algunos de los títulos que se presentarán en el pabellón de actividades culturales de la Feria del Libro.

El jueves 1 de junio a las 12:30 horas, la ciencia de lo diminuto aparece en escena. En pocos años la nanotecnología se ha incorporado a un ritmo frenético en múltiples ámbitos, pero, como toda tecnología, la capacidad de controlar el nanomundo también tiene su ‘lado oscuro’. Marta Bermejo y Pedro Serena intentan centrar el debate sobre las aplicaciones y los posibles daños que puede comportar esta actividad en Los riesgos de la nanotecnología.

Uno de los retos a los que se enfrenta la sociedad en el siglo XXI es el de ser capaz de alimentar a una creciente población mundial, y las algas –uno de los recursos marinos más abundantes y menos explotados- son una posibilidad para paliar este problema. Elena Ibáñez y Miguel Herrero describen en Las algas que comemos algunas de las características únicas que poseen estos organismos vivos para convertirse en la base de la alimentación del futuro.

¿Quién no ha pasado tardes enteras jugando al ajedrez? Su complejidad, su profundidad e incluso su belleza nos siguen atrayendo como el mejor de los retos. La inserción de las matemáticas en el estudio del juego ha supuesto una simbiosis perfecta que alimenta, por un lado, el avance hacia la partida de ajedrez perfecta y, por otro, el desarrollo de nuevas mejoras en campos como el de la programación informática o la inteligencia artificial. Razvan Iagar habla de este juego milenario en Matemáticas y ajedrez.

El proceso reproductivo tiene una importancia vital en cada una de sus fases. El libro La reproducción en la Prehistoria de la colección Divulgación busca contribuir a valorar este proceso social básico, que además es susceptible de regulación y control. Sus autores Assumpció Vila-Mitjà, Jordi Estévez, Francesca Lugli y Jordi Grau, sostienen que este proceso no se limita a lo biológico y, apoyándose en un ilustrativo recorrido fotográfico, transmiten que ha estado regulado por normas sociales que permitían garantizar la continuidad de las sociedades desde la Prehistoria.

 

 

Tardes de feria con ciencia

El lunes 5 de junio a las 18:00 horas, Carmen Peláez y Teresa Requena, autoras de La microbiota intestinal, explicarán la importancia de las bacterias que habitan en nuestro intestino y contribuyen a mantenernos saludables. La microbiota intestinal nos ayuda a digerir los alimentos, coopera con nuestro sistema inmune y optimiza el aprovechamiento energético de la dieta. Pero además, investigaciones recientes están tratando de descifrar en qué medida estos seres microscópicos también pueden afectar a nuestra actividad cerebral.

Por su parte, El olfato nos habla del más desconocido de nuestros cinco sentidos, a pesar de que es el más directo, el que más recuerdos evoca y el que más perdura en nuestra memoria. Sus autores Laura López-Mascaraque y José Ramón Alonso expondrán como el olfato puede ser una nueva herramienta diagnóstica para algunas enfermedades.

M. Valderrama presentará Los desiertos y la desertificación. En su texto, el investigador de la Estación Experimental de Zonas Áridas aclara las diferencias entre ambos términos, explicando qué es un desierto y qué no lo es, identifica las causas que lo originan y expone cómo se produce el proceso de degradación del territorio.

Cierra esta tarde de presentaciones La isla de Pascua, de la colección Divulgación. Escrito por Valentí Rull, la publicación sobre el lugar habitado más remoto del planeta responde a cuestiones como quiénes fueron los pobladores originarios de este lugar y con qué fin construyeron los moai, o cuándo y por qué desapareció esta civilización de la isla.

Las presentaciones se realizarán en el Pabellón Bankia de actividades culturales. Puedes consultar aquí la programación detallada. Además, los autores de las colecciones firmarán sus libros en las casetas de la Editorial CSIC (número 14) y de la editorial Los libros de la Catarata (número 149).

Diez años de Top 10 de especies asombrosas

Por Mar Gulis (CSIC)

Una saltamontes rosa brillante y una araña con forma de sombrero de mago con increíbles dotes para el camuflaje; plantas que ‘sangran’ y orquídeas que recuerdan a la representación del diablo son algunas de las Top 10 descubiertas en 2016. Como cada año, el comité liderado por el doctor Quentin D. Wheeler, del International Institute of Species Exploration , en el que participa el investigador del CSIC en el Museo Nacional de Ciencias Naturales Antonio García Valdecasas, elabora esta lista que nos recuerda la importancia de conocer y clasificar la biodiversidad.

Este año se cumplen diez años desde que comenzó a elaborarse este listado. El objetivo de la iniciativa es recordar que la crisis de la biodiversidad actual hace que las especies se extingan antes de que dé tiempo a descubrirlas.

La lista se da a conocer hoy para celebrar el aniversario de Carlos Linneo, botánico sueco del siglo XVIII considerado padre de la taxonomía moderna. Las cifras varían, pero, según la comunidad científica, quedan alrededor de 12 millones de especies por descubrir, cinco veces más de las que ya se conocen.

Las especies Top 10 de 2016

1. Eriovixia gryffindori, una araña con sombrero de mago

Esta araña diminuta, de menos de dos milímetros de largo, debe su nombre al sombrero del mago Godric Gryffindor, uno de los personajes de la saga de Harry Potter. Hasta  ahora solo se han descubierto hembras de esta especie cuyas forma y colores le sirven para camuflarse en la hojarasca en la que se esconde durante el día. Se cree que la especie es nocturna y endémica de los bosques húmedos de la zona centro-occidental de la India donde construye redes verticales en forma de esfera.

Eriovixia gryffindori. / Sumuka J. N.

2. Eulophophyllum kirki, la saltamontes rosa de camuflaje

Algunas especies se encuentran cuando menos te lo esperas. Esta experta del camuflaje fue descubierta mientras los investigadores buscaban tarántulas y serpientes en Borneo. Las hembras de estos saltamontes aprovechan su color y su capacidad para mimetizarse (tanto el cuerpo como las patas parecen hojas) para esconderse entre el follaje. Miden unos cuatro centímetros y frente al rosa brillante que exhiben, los machos de la especie son completamente verdes.

Debido a que la zona en la que viven está altamente protegida, los investigadores no han podido colectar ningún ejemplar y solo las fotografías prueban su existencia. A veces el avance de la ciencia choca con las medidas que se imponen para proteger áreas naturales.

Eulophophyllum kirki. / Peter Kirk

3. Pheidole drogon, una hormiga con grandes espinas para masticar

Es una de las dos especies de hormigas espinosas descubiertas en Papúa Nueva Guinea. Hasta ahora se pensaba que las espinas dorsales características de este grupo de especies eran un mecanismo de defensa, pero su estudio pormenorizado, que incluye microtomografías (imágenes de rayos x en tres dimensiones), sugiere que algunas de estas espinas sirven de anclaje para los músculos encargados de sostener unas cabezas y mandíbulas, especialmente grandes en el caso de los soldados. Estas hormigas usan las espinas para triturar semillas que, de otra manera, no podrían utilizar como alimento.

Pheidole drogon. / Masako Ogasawara

4. Gracilimus radix, la rata omnívora

Esta rata parece ser una buena muestra de inversión evolutiva ya que es la única de entre sus parientes, estrictamente carnívoros, que mantiene una dieta variada. Es gris-marrón, pequeña y esbelta con orejas redondeadas y una cola con poco pelo. Está estrechamente emparentada con las ratas de agua de la isla indonesia de Célebes e incluye raíces en su alimentación, de ahí su nombre. Incluyendo esta, ya se han descubierto siete especies de ratas en esta isla desde 2012.

Gracilimus radix. / Kevin Rowe

5. Scolopendra cataracta, un ciempiés submarinista en peligro

Este nuevo ciempiés es negro, tiene 20 pares de patas y llega a medir 20 centímetros de largo. Es la primera especie de ciempiés jamás observada capaz de sumergirse en el agua y correr por el fondo de la misma manera que en tierra firme. La situación de su población es muy preocupante debido a que su hábitat está desapareciendo rápidamente por el aumento de la actividad turística en el área.

Scolopendra cataracta. / Siriwut Edgecombe

6. Potamotrygon rex, una raya de agua dulce brasileña

Potamotygon Rex. / Marcelo R. de Carvalho

Esta gran raya de agua dulce es endémica del río Tocantins, en Brasil. El espécimen tipo mide 1.110 milímetros de longitud y los ejemplares grandes pueden pesar 20 kilos. Es otra de las 350 especies de este río que no es encuentran en ningún otro lugar de la Tierra. Es de color pardo negruzco y con motivos sorprendentes amarillos y anaranjados.

7. Solanum ossicruentum, un arbusto con frutos ‘sangrientos’

Cuando maduran, los frutos de este arbusto son duros, como si fueran huesos de frutas y al cortarlos, la planta parece sangrar. Esas características han servido para bautizarlo como ossicruentum, hueso sangriento. Cuando se corta, su carne se oxida y pasa del color verde blanquecino al rojo sangre. Los botánicos conocen la especie desde hace 50 años, pero erróneamente se había considerado que era una variación de la especie S. Dioicum.

Solanum ossicruentum. / Christopher T. Martine

8. Illacme tobini, el milpiés extensible

Los milpiés Siphonorhinid  tienen el record de número de patas con 750, pero esa cifra se podría ver superada por Illacme tobini. Este milpiés recién descubierto tiene 414, pero continúa añadiendo segmentos de cuerpo con las patas correspondientes a lo largo de su vida. Alargado, similar a un hilo de unos dos centímetros de longitud y sin ojos, este milpiés, descubierto en el Parque Nacional Sequoia (EEUU),  pertenece a un antiguo linaje de hace 200 millones de años. Vive en pequeñas grietas bajo la superficie del suelo y segrega un producto químico desconocido para defenderse. Cuatro de sus patas están modificadas para transferir espermatozoides a las hembras que segregan seda.

Illacme tobini. / Pail Marek

9. Telipogon diabolicus, la orquídea del diablo

Dicen que el diablo está en los detalles. En este caso, está en esta orquídea. La nueva especie Telipogon diabolicus tiene una estructura reproductiva derivada de la fusión de la flor masculina y femenina con un aspecto que recuerda a las representaciones de la cabeza del diablo. Considerada en peligro crítico, la especie es conocida solo en el sur de Colombia, donde crece en un bosque de montaña actualmente muy amenazado por la reconstrucción de una carretera. Solo en Colombia existen alrededor de 3.600 especies de orquídea, cientos de ellas a la espera de ser descritas.

Telipogon diabolicus. / M. Kolanowska

10. Xenoturbella churro, un gusano primitivo y simétrico

Descubierto a más de 1.700 metros de profundidad en el Golfo de California,  Xenoturbella churro, un gusano marino de diez centímetros de longitud, es un representante de un grupo de gusanos primitivos de una de las ramas más tempranas en el árbol genealógico de animales bilateralmente simétricos. Al igual que algunos de sus parientes, se cree que se alimenta de moluscos. Es de color naranja rosáceo y tiene cuatro surcos longitudinales profundos que recuerdan a los churros, de ahí su nombre. Estas criaturas primitivas tienen boca, pero no ano, y nos recuerdan la increíble biodiversidad que habita en los océanos.

Xenoturbella churro. / Greg Rouse

Géiseres, fumarolas y fuentes termales: cuando la tierra hierve bajo el suelo

* Por Mar Gulis (CSIC)

Se cree que Geysir, el primer géiser conocido del mundo y que da nombre a este fenómeno, situado en el valle de Haukadalur, al norte del lago Laugarvatn (Sur de Islandia), ha ejercido su actividad geotérmica desde hace más de 10.000 años. Este fenómeno natural tan longevo como espectacular puede albergar la energía renovable del futuro. Es el caso de la energía geotérmica, un recurso natural que aprovecha el calor de las aguas subterráneas para la climatización de los hogares y obtener agua caliente sanitaria de forma ecológica.  Este tipo de energía es muy utilizada en países con un terreno de alta actividad volcánica, como Islandia, Nueva Zelanda, Japón, Filipinas o el oeste de los Estados Unidos. Además de ser una energía 100% renovable, también se manifiesta en la naturaleza de formas sorprendentes y diversas.
En la naturaleza podemos encontrar las diferentes formaciones de hidrogeología geotermal:

Aguas termales del Potosí, Bolivia. / Iain y Sarah vía Wikimedia Commons

Fuente termal: Las más comunes, ya que no necesitan de terreno volcánico, tan solo encontrarse cerca de una línea de falla que permita el ascenso del agua a altas temperaturas. El agua, en forma de laguna o fuente, emana a una temperatura superior a los 36.7o C, la temperatura del cuerpo humano, y es apta para el baño y el uso sanitario y/o calefactor.

Géiser Strokkur (Islandia). / Eliezer Sánchez

Géiser: El agua escapa a presión en forma de surtidor a intervalos regulares. La temperatura oscila entre los 80o y los 100oC. El fenómeno se produce cuando el agua de lluvia se acumula en depósitos subterráneos o cavidades internas y posteriormente el magma calienta el líquido hasta aumentar su presión vaporizándolo y expulsándolo al exterior.

Fumarola: El agua mana en forma de vapor de manera continuada por las grietas de un volcán o superficie volcánica debido a que su temperatura supera los 100o. En función de la temperatura y las sustancias que expulsen hay varios tipos: frías, secas, alcalinas, etc.

A diferencia de estas formaciones, otras tienen el mismo tipo de emanación, pero se dan en lugares muy diferentes. Tal es el caso del volcán de fango, en el que la emanación de gases proviene de un yacimiento de petróleo y provoca un burbujeo de lodo en la superficie, o las fuentes hidrotermales, en las cuales la fumarola se encuentra sumergida bajo el agua.

Incluso en estos lugares tan extremos del paisaje también es posible la vida, ya que como explicamos en este post, bacterias como ‘Conan’ son capaces de sobrevivir, incluso bajo las temperaturas más altas.  O en entornos como el Mar Muerto donde, con niveles de salinidad casi diez veces superiores a los del Mediterráneo, aún es posible albergar vida. A estos organismos, capaces de resistir las condiciones más adversas posibles, se les conoce como extremófilos.

Fumarola en Námaskarð (Islandia). / José Ángel Acinas

Para el aprovechamiento de esta energía en España es necesario saber que en los yacimientos geotermales de la península la temperatura del agua oscila entre los 50º y los 90ºC. Las áreas con mayor concentración de energía de estas características se encuentran en el sureste andaluz, Cataluña, Galicia y en la zona central de la península ibérica (Madrid).

Estos yacimientos de baja temperatura son utilizados parcialmente y no a pleno rendimiento, ya que esta energía geotérmica se usa principalmente para la calefacción y el suministro de agua caliente en edificios de balnearios, así como en viviendas, colegios y recintos agrícolas (invernaderos).

El archipiélago canario, sin embargo, posee yacimientos de alta temperatura (superiores a los 100-150°C), aptos para la producción de energía eléctrica, dado que se trata de un terreno de origen volcánico. No obstante, aún no se ha establecido ninguna planta de energía geotermal de alta temperatura.

 

* Parte de la información ha sido extraída del libro ‘La vida al límite’ (CSIC-Catarata) del investigador Carlos Pedrós-Alió, del Instituto de Ciencias del Mar de Barcelona ICM-CSIC