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¿Es posible la recuperación del Mar Menor?

Por Juan Manuel Ruiz Fernández* y Mar Gulis (CSIC)

El ecosistema lagunar del Mar Menor experimentó hace seis años un repentino colapso que supuso el final de una larga etapa (más de cinco décadas) de presiones antropogénicas continuas y crecientes.

Uno de los primeros retos de la ciencia para recuperar el Mar Menor es identificar y cuantificar las causas del actual deterioro, lo que requiere necesariamente un adecuado conocimiento científico del Mar Menor y su funcionamiento. El Mar Menor es objeto de estudios científicos desde la primera mitad del siglo XX, como los realizados para valorar sus recursos pesqueros (Navarro, 1927), sus depósitos minerales y su posible interés para la industria minera (Simmoneau, 1973) o la dinámica del intercambio de agua con el Mediterráneo (Arabio Torre y Arévalo, 1971). Desde entonces, instituciones públicas como el Instituto Español de Oceanografía (IEO-CSIC), la Universidad de Murcia o el Instituto Geológico y Minero de España (IGME-CSIC) han desarrollado su actividad investigadora tanto en la albufera como en su cuenca vertiente, dando lugar a una creciente producción científica.

Las praderas de la angiosperma marina Cymodocea nodosa son un componente clave para el funcionamiento del ecosistema lagunar, aunque su pérdida en una amplia superficie del fondo es por ahora irreversible. / Javier Murcia Requena

Las praderas de la angiosperma marina Cymodocea nodosa son un componente clave para el funcionamiento del ecosistema lagunar, aunque su pérdida en una amplia superficie del fondo es por ahora irreversible./ Javier Murcia Requena

Sin embargo, si superponemos los resultados de todos estos estudios en un mapa del complejo entramado de compartimentos e interacciones que conforman el ecosistema lagunar (y los ecosistemas vecinos con los que se encuentra conectado: la cuenca vertiente y el Mediterráneo adyacente), comprobaremos que apenas hemos conseguido rasgar las capas más superficiales del conocimiento. Todavía tenemos importantes carencias en nuestro conocimiento más básico sobre cuestiones que son clave para comprender el estado actual del Mar Menor y sus causas.

Un claro ejemplo de eutrofización

El colapso experimentado por el Mar Menor se ajusta a un caso icónico (“de libro”) de proceso de eutrofización, y se une a una larga lista de casos similares documentados en otras zonas costeras, como Cheesapeak bay (USA) o las lagunas de Venecia (Italia). No obstante, entre otros muchos aspectos, existe un importante vacío de conocimiento sobre los ciclos biogeoquímicos en general, y del nitrógeno y del fósforo en particular, el principal desencadenante del proceso de eutrofización. Por tanto, la recuperación del Mar Menor debe pasar necesariamente por un programa serio y ambicioso de mejora del conocimiento científico, conectado e integrado a sistemas de análisis y predicción que apoyen la toma de decisiones.

Las proliferaciones masivas de macroalgas bentónicas como Caulerpa prolifera y Chaetomorpha linum son síntoma evidente del proceso de eutrofización y de los severos desequilibrios que experimenta el ecosistema lagunar. / Juan M. Ruiz

Las proliferaciones masivas de macroalgas bentónicas como Caulerpa prolifera y Chaetomorpha linum son síntoma evidente del proceso de eutrofización y de los severos desequilibrios que experimenta el ecosistema lagunar./ Juan M. Ruiz

Necesitamos un sistema de monitorización

Otro pilar importante de este plan de recuperación es disponer de un sistema de monitorización científica robusto y permanente, que permita obtener datos en continuo y de la forma más inmediata posible. La ausencia de un sistema de estas características ha dado lugar a todo tipo de especulaciones que no han hecho más que alimentar la demagogia política y, por tanto, confundir a la sociedad y a la opinión pública. Por ejemplo, se ha atribuido el deterioro del Mar Menor a eventos climáticos extremos como riadas (DANAs), olas de calor o episodios de calimas (polvo sahariano), lo que ha desviado la atención respecto al auténtico origen del problema: el exceso de nutrientes antropogénicos.

Este sistema de monitorización debe contemplar no solo la parte hidrográfica y oceanográfica, sino también los componentes biológicos del ecosistema, los procesos ecológicos implicados en su dinámica y el conjunto de su biodiversidad, que al fin y al cabo son los auténticos indicadores del estado del ecosistema y de su posible recuperación.

Biodiversidad en peligro

Muy a menudo se transmite la idea de recuperación a medida que el agua gana en transparencia, lo que no tiene base científica alguna. No se puede hablar de recuperación si el ecosistema lagunar ha perdido el 85% de sus praderas marinas, que a fecha de hoy no han mostrado síntomas de recuperación; o si la Nacra (Pinna nobilis), especie prácticamente extinta en el Mediterráneo español, ha pasado de tener una población del orden de 1,4 millones de individuos a unos pocos cientos. Ambos elementos, Nacra y praderas marinas, ejercieron probablemente un papel clave en el control de los nutrientes de la laguna, pero estos mecanismos de resiliencia hoy día han quedado notablemente debilitados. Especies tan singulares y vulnerables, estrechamente ligadas a las praderas marinas, como el caballito de mar y las agujas (varias especies de Sygnátidos) han experimentado un declive tras el colapso ecosistémico de la albufera.

Especies de peces tan características y singulares como los de la familia de los Sygnátidos (en la imagen) y los caballitos de mar han visto mermadas sus poblaciones en los fondos del Mar Menor hasta mínimos históricos./ Javier Murcia Requena

Especies de peces tan características y singulares como los de la familia de los Sygnátidos (en la imagen) y los caballitos de mar han visto mermadas sus poblaciones en los fondos del Mar Menor hasta mínimos históricos./ Javier Murcia Requena

Éstos son solo unos pocos ejemplos de las especies más emblemáticas, pero ¿qué ha pasado con el resto de la biodiversidad? ¿cómo han afectado estos cambios al funcionamiento del ecosistema? Como se conoce en ecología marina, los cambios observados en unos niveles del ecosistema pueden ser transmitidos al resto de niveles en lo que se conoce como “efecto cascada”, tanto desde los niveles basales (bottom-up) como desde los apicales (top-down). El resultado final es un nuevo estado del ecosistema que tiene consecuencias incluso a nivel socioeconómico, tal y como se empieza a sentir en sectores como la pesca y el turismo. Sin embargo, ni los estudios disponibles ni los datos de los programas de monitorización existentes nos permiten evaluar dichas consecuencias y su evolución.

A tiempo de actuar

Estamos a tiempo de recuperar el Mar Menor y su entorno, y todas las iniciativas orientadas a subsanar las deficiencias mencionadas en los puntos anteriores contribuirán a tal fin. Hasta la fecha, la apuesta más clara y contundente ha venido por parte del gobierno de España, a través del Ministerio para la Transición Ecológica, que ha invertido 485 millones de euros en un amplio programa de actuaciones con diferentes objetivos entre los que se encuentra el de reforzar el conocimiento científico y establecer un sistema de monitorización.

El IEO-CSIC es el responsable de gestionar e implementar este punto en el ámbito de la laguna (los responsables en el ámbito de la cuenca son la Dirección General de Agua y la Confederación Hidrográfica del Segura). Para ello hemos desarrollado un programa específico dotado de unos 5 millones de euros denominado BELICH, que es como los romanos se referían al Mar Menor.

El programa implica la puesta en marcha de un sistema avanzado de monitorización compuesto por diferentes tipos de plataformas completamente sensorizadas (boyas oceanográficas, plataformas sumergidas, mareógrafos, etc.), un servicio de monitorización remota a partir de datos satelitales (mapas de clorofila y otras variables ópticas de interés) y un programa de monitorización in situ, es decir, a partir de mediciones realizadas en muestras de agua. Estas mediciones permitirán calibrar los datos obtenidos de los diferentes sensores y obtener información de otras variables; en particular, aquellas relacionadas con la composición y abundancia de comunidades bacterianas, fitoplancton y zooplancton.

Más investigación básica

Lo anterior representa la parte más básica del sistema, pero necesita ser complementado para poder comprender e interpretar la información obtenida en un contexto adecuado. Para ello se ha propuesto un grupo de trabajo dedicado exclusivamente a obtener conocimiento científico de aspectos clave del funcionamiento del ecosistema, como el origen y las rutas de los nutrientes que alcanzan la laguna o los procesos de asimilación, transformación, almacenamiento y escape del nitrógeno y del fósforo, precursores del proceso de eutrofización.

El cangrejo Carcinus aestuarii era muy abundante en el Mar Menor. Su declive puede estar relacionado con la transformación del ecosistema, pero también por la llegada de un cangrejo invasor, Callinectes sapidus o cangrejo azul./ Juan M. Ruiz

El cangrejo Carcinus aestuarii era muy abundante en el Mar Menor. Su declive puede estar relacionado con la transformación del ecosistema, pero también por la llegada de un cangrejo invasor, Callinectes sapidus o cangrejo azul./ Juan M. Ruiz

Los resultados de estos trabajos de investigación servirán además para alimentar y calibrar modelos numéricos capaces de simular los procesos hidrodinámicos y biogeoquímicos que rigen la dinámica actual del ecosistema lagunar, incluidos los episodios de desarrollo explosivo del fitoplancton, los eventos de anoxia o la mortalidad masiva de organismos marinos. Estos modelos, una vez ajustados a la variabilidad espacial y temporal propia del Mar Menor, podrán servir para predecir los efectos de nuevos eventos climáticos (riadas) y del calentamiento global o la respuesta del ecosistema a acciones específicas de gestión (por ejemplo, la reducción de entradas de nutrientes y de sedimentos terrígenos o la alteración de los flujos de agua entre la laguna, su cuenca y el Mediterráneo).

En esta misma línea se realizarán evaluaciones experimentales sobre la viabilidad y eficacia de métodos y propuestas de restauración de las funciones y servicios ecosistémicos. Todos los datos y el conocimiento generados, así como los modelos obtenidos, deberán confluir en una plataforma digital capaz de integrar y procesar toda esta información que sirva de herramienta de gestión y apoyo a la toma de decisiones.

El desarrollo de este sistema es un gran reto científico. Sin embargo, nada de este esfuerzo tendrá sentido si no existen mecanismos de coordinación e integración dentro y entre los diferentes programas y equipos, y será un fracaso total si, una vez conseguido, no somos capaces de derivar todo lo invertido en infraestructuras permanentes que garanticen series temporales de datos en continuo y a largo plazo, que es lo que en realidad provee al personal científico y de gestión de las herramientas adecuadas para responder a las demandas de la sociedad y asistir a la recuperación del Mar Menor.

 

*Juan Manuel Ruiz Fernández es investigador del CSIC en el Instituto Español de Oceanografía

Astrocitos: estrellas que hablan en nuestro cerebro

Por Irene Serra Hueto (CSIC)*

Seguro que has oído alguna vez que nuestro cerebro es el ordenador más potente del mundo. Ahora bien, ¿en qué piensas cuando te preguntan de qué está formado? Lo más probable es que lo primero que te venga a la cabeza sean las neuronas. No está mal, pero para que esta máquina tan singular funcione con todo su potencial necesita del trabajo de otras células igual de importantes. Entre ellas se encuentran los astrocitos, que reciben su nombre de las estrellas.

Empecemos por el principio. El cerebro funciona gracias a que las neuronas transmiten información a través de corrientes eléctricas. Los puntos de conexión entre una neurona y otra se conocen como sinapsis. En ellas se liberan sustancias llamadas neurotransmisores que permiten que el impulso eléctrico continúe de una neurona a otra. En este punto de conexión, en este diálogo entre las neuronas, el astrocito juega un papel fundamental, modulando y regulando la comunicación entre ellas.

Nuestro cerebro habla bajo sus propias reglas. Esquema de una sinapsis cerebral donde se intercambia la información entre las células, como en una conversación de WhatsApp. / Irene Serra. Células creadas con Biorender.com.

¿Qué ventajas puede tener una conversación a tres? Este sistema, más complejo que una conversación a dos, permite más variedad de mensajes y añade un elemento mediador que asegura que la información se transmite correctamente, el astrocito. La cuestión es que no tenemos un solo astrocito por cada sinapsis. En ratones, una sola de estas células es capaz de modular, mediar y participar en más de 100.000 sinapsis simultáneamente. Es como si un único astrocito estuviese presente y hablando en 100.000 grupos de WhatsApp al mismo tiempo. En humanos, un solo astrocito interviene en 2 millones de sinapsis. Es decir, que nuestros astrocitos tienen 20 veces más capacidad de procesar información… Y, además, tenemos millones de ellos. ¿Y si la explicación (o, al menos, parte de ella) a nuestra inteligencia residiera en el gran refinamiento que los astrocitos aportan a nuestro cerebro?

Para poder contestar esta pregunta necesitamos saber más. Precisamente, mi investigación en el Instituto Cajal (IC) del CSIC se centra en estudiar los circuitos astrocito-neurona; en concreto, los que se establecen en el núcleo Accumbens, la zona del cerebro que se activa cuando algo nos gusta. Esta zona recibe información de otras regiones del cerebro relacionadas con la memoria (hipocampo), las emociones (amígdala) y la toma de decisiones (corteza prefrontal), y es muy importante porque se ve afectada, entre otros casos, en trastornos de adicción.

Ejemplo de cómo es la información que pasa por el núcleo Accumbens vista desde una conversación de WhatsApp./ Irene Serra

Sabemos que los astrocitos son parte fundamental de la regulación de este núcleo y, desde hace poco, también que el cerebro tiene distintos tipos de astrocitos, del mismo modo que tiene distintos tipos de neuronas. Sin embargo, todavía no hemos comprendido en profundidad para qué son los astrocitos diferentes entre ellos ni cómo son de diferentes. En el núcleo Accumbens, ¿tenemos astrocitos especializados regulando la información de recuerdos de aquello que nos gusta? ¿Hay otros asociados a las emociones? ¿Intervienen en los circuitos de toma de decisión?

Un sensor de calcio para superar las limitaciones de los microscopios

En el último trabajo publicado por el Laboratorio de Plasticidad Sináptica e Interacciones astrocito-neurona del IC-CSIC, dirigido por Marta Navarrete, profundizamos en estas preguntas y presentamos una nueva herramienta que nos ha permitido estudiar, por primera vez, la actividad de los astrocitos a gran escala y con precisión temporal. Se trata de CaMPARIGFAP, un sensor de calcio con el que hemos podido observar el núcleo Accumbens al completo y detectar qué astrocitos responden a un estímulo concreto.

El tamaño de las lentes de los microscopios es limitado y hace que no sea posible observar al mismo tiempo todos los astrocitos de una región cerebral. La particularidad de CaMPARIGFAP es que detecta, mediante la fluorescencia, el calcio que emiten los astrocitos cuando se activan. Es como hacer una foto: al enviar un ‘flash’ de luz violeta, los astrocitos inactivos se muestran en verde y los activos en rojo. De este modo, podemos analizar cómo responden regiones amplias del cerebro a un estímulo determinado.

Tejido del núcleo Accumbens en el que cambia el color de CaMPARIGFAP según la actividad de los astrocitos. / Irene Serra

Utilizando esta herramienta hemos descubierto que los astrocitos del núcleo Accumbens forman redes funcionales que responden de diferente forma según la procedencia de los estímulos -memoria, emociones o decisiones­-. Los resultados indican que los astrocitos son capaces de distinguir de dónde viene la información y, también, que integran las diferentes señales en un procesamiento paralelo al de las neuronas. Todo apunta a que los astrocitos están mucho más especializados en los circuitos cerebrales de lo que pensábamos.

Comprender en detalle cómo interaccionan con las neuronas y cómo regulan la información que llega de las diferentes zonas del cerebro nos acercaría mucho a encontrar soluciones eficaces para tratar la adicción. Y eso solo en el núcleo de Accumbens: llegar a entender cómo interaccionan los astrocitos en otras regiones cerebrales nos permitiría comprender mucho mejor el potencial de nuestro cerebro, que a día de hoy esconde tantos misterios como el universo.

*Irene Serra Hueto es investigadora predoctoral en el Laboratorio de plasticidad sináptica e interacciones astrocito-neurona del Instituto Cajal del CSIC, dirigido por Marta Navarrete.

Extractos vegetales o aditivos E: ¿cuál es la mejor opción para conservar los productos cárnicos?

Por Mónica Flores (CSIC) * y Mar Gulis (CSIC)

En los últimos 40 años, el consumo de alimentos de origen animal ha aumentado considerablemente, sobre todo en los países asiáticos. Hoy, la demanda de este tipo de alimentos se encuentra al mismo nivel en América y Europa que en China. En paralelo a este proceso, la demanda de productos cárnicos se ha visto afectada por la preocupación por el bienestar animal y por el consumo de alimentos orgánicos. En este sentido, una de las tendencias de mercado más importante está siendo la eliminación de aditivos y, por tanto, de los números E de las etiquetas.

Entre los aditivos más afectados por esta dinámica se encuentran los denominados “agentes de curado”, es decir, el nitrito potásico y sódico (E 249 y E 250) y el nitrato sódico y potásico (E 251 y E 252). Estos agentes se emplean en la elaboración de muchos productos cárnicos -como el jamón serrano y cocido, el chorizo, el salchichón, etc.- para mantener su seguridad y sus características organolépticas (color, aroma y sabor).

De hecho, en el ámbito internacional el término “curado” hace referencia al uso de sales de nitrito y nitrato junto con cloruro de sodio y otros ingredientes como conservantes de la carne. El nitrito es el principio activo que produce el efecto conservante mientras el nitrato actúa como fuente de nitrito en los procesos largos de secado y maduración de los productos.

Pros y contras de los aditivos E

El empleo de este tipo de aditivos en los productos cárnicos ha sido respaldado por la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA), que en el año 2003 concluyó que son fundamentales para proteger los alimentos frente al bacilo Clostridum botulinum, causante del botulismo. En la misma línea se ha pronunciado la Agencia Francesa de Seguridad y Salud Alimentaria, Ambiental y Ocupacional (ANSES) en su “Evaluación de riesgos relacionados con el consumo de nitratos y nitritos”. El informe, publicado en 2022, indica que los nitritos y nitratos contribuyen eficazmente a limitar el desarrollo de agentes patógenos como Listeria, Salmonella o Clostridium botulinum.

Estos aditivos, por tanto, son excelentes antimicrobianos y antioxidantes que permiten que tengamos unos productos cárnicos seguros y con propiedades sensoriales características. A pesar de ello, nitritos y nitratos se encuentran en el punto de mira debido a que pueden dar lugar a la formación de las denominadas nitrosaminas, agentes cancerígenos formados por la reacción del nitrito residual en los productos cárnicos con aminas secundarias. Por eso, la ESFA recomienda restringir su uso en los productos cárnicos al mínimo posible.

En cualquier caso, conviene no olvidar que la principal fuente de exposición humana a los nitratos es el consumo de verduras y hortalizas, no el de carne: el 80% de la ingesta total de nitratos procede de dichos alimentos. Estos nitratos son resultado del empleo de fertilizantes en los cultivos, aunque el contenido en nitratos de los vegetales varía mucho según la parte anatómica del vegetal que se consuma y de las prácticas agrícolas.

Por su parte, la fuente más importante de nitrito en la dieta es el consumo de alimentos y agua que contienen nitrato, el cual se convierte en nitrito en la saliva por acción de las bacterias orales. Un informe de la EFSA de 2017 señala que la contribución de los nitritos por su uso como aditivos alimentarios (principalmente en productos cárnicos) representa aproximadamente un 17% de la exposición total a los nitritos.

El auge de los productos ‘etiqueta limpia’

Aun así, en los últimos años se ha acentuado la búsqueda de alternativas a los nitrificantes para crear productos ‘etiqueta limpia’ (clean label). A principios del siglo XXI, en Estados Unidos se propuso el empleo de extractos vegetales con altos contenidos de nitratos para la fabricación de productos cárnicos. Los extractos vegetales, fermentados o no, que se han comercializado en el país anglosajón con estos fines proceden del apio y, en menor medida, de la remolacha, la lechuga, la espinaca, la acelga o la zanahoria, todos ellos ricos en nitrato, así como de la acerola y las cerezas, que aportan ascorbato.

Sin embargo, esta estrategia de sustitución plantea limitaciones, como las debidas al posible aporte de aromas vegetales y pigmentos procedentes del extracto. Además, en estos extractos la concentración de nitrato y nitrito es variable y requiere la adición de bacterias que permitan la formación del nitrito. Al ser el nitrito el verdadero agente antimicrobiano en los productos, el desconocer la dosis real de nitrito empleada conlleva riesgos de seguridad alimentaria y requiere el empleo de otras sustancias antimicrobianas.

Además, esta estrategia no impide que en el caso de que exista nitrito residual se formen nitrosaminas, por lo que el riesgo de formación de las sustancias cancerígenas sigue existiendo. Incluso otros contaminantes presentes en los extractos vegetales, como micotoxinas, metales pesados y contaminantes orgánicos, pueden ser transferidos al producto cárnico.

Por último, una de las principales limitaciones en el uso de extractos vegetales es su posible potencial alergénico. De hecho, el apio está incluido en el listado de alérgenos identificables en la Unión Europea.

Autorizados en EEUU y Canadá, pero no en Europa

En Estados Unidos y Canadá esta práctica está autorizada, pero ha creado cierta polémica por el empleo de mensajes como “no curado” en el etiquetado de los productos cárnicos procesados con extractos vegetales, ya que pueden confundir a los consumidores, que no entienden las prácticas realizadas. Por ello, se exige que el etiquetado sea preciso y no engañoso.

En Europa, la EFSA realiza la evaluación de la seguridad de los aditivos. Sus criterios de seguridad establecen que los aditivos no deben contener residuos que puedan presentar algún riesgo de tipo toxicológico. En este sentido, los extractos vegetales no presentan los mismos criterios de pureza que los aditivos agentes de curado e impiden una correcta evaluación de su seguridad. Este aspecto es muy importante, pero desconocido para los consumidores, que perciben más naturalidad en un extracto vegetal que en un aditivo, lo que conlleva falsas apreciaciones.

* Mónica Flores es investigadora del CSIC en el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos.

¡Participa con tus fotos en la nueva edición de FOTCIENCIA!

Por Mar Gulis (CSIC)

Si te gusta el arte, la fotografía y eres capaz de ver la ciencia que nos rodea en la vida cotidiana, es el momento de participar en FOTCIENCIA19. Tanto si te dedicas a la ciencia como si no, esperamos tus imágenes: lo importante es que reflejen algún aspecto relacionado con la ciencia o la tecnología. Eso sí, no lo dejes pasar mucho tiempo, porque el plazo de participación estará abierto hasta el próximo 3 de noviembre de 2022 a las 13:00 h, hora española peninsular.

Todos los años, FOTCIENCIA realiza una selección de fotografías de fotografías de temática científica. En esta edición, al igual que en las anteriores, las mejores imágenes recibirán una remuneración de hasta 1.500 € y alrededor de unas cincuenta serán elegidas para formar parte de un catálogo y una exposición itinerante que recorrerá España durante 2023-24. Ahora mismo, de hecho, puedes visitar la exposición de la edición anterior, FOTCIENCIA18, y consultar el catálogo para hacerte una idea de cómo quedarían tus fotos si resultasen seleccionadas. Un poco más abajo de estas líneas verás un breve vídeo inspirador.

Hay seis modalidades para participar: las dos básicas, que son Fotografía general y Microscopía; y cuatro modalidades específicas: Alimentación y nutrición, Agricultura sostenible, La ciencia en el aula (que está dirigida a estudiantes de secundaria y ciclos formativos) y, como no podía ser menos en esta edición, una modalidad especial centrada en el Año Cajal.

Con esta conmemoración vamos a poder redescubrir al genial Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), que obtuvo el Premio Nobel en Medicina en 1906 por sus trabajos sobre el sistema nervioso. Además de ser un excelente científico, muy valorado dentro y fuera de España por sus aportaciones a la neurología, Cajal fue un gran amante del arte y la belleza. Prueba de ello son sus exquisitos dibujos en los que está inspirada la gráfica de esta edición de FOTCIENCIA… ¿Lo habías notado?

Pero no solo el cerebro y las neuronas tienen cabida en FOTCIENCIA19. El vidrio, los fenómenos físicos, los seres vivos o los objetos de la vida cotidiana: casi todo puede ser mirado desde una óptica científica. Ingeniería, matemáticas, química, biología, ciencias de materiales, ciencias sociales… ¡Las opciones son prácticamente infinitas y hay para todos los gustos! Si necesitas un extra de inspiración (aunque te recomendamos proponer nuevos enfoques), aquí puedes ver las imágenes seleccionadas en ediciones anteriores.

Para participar, debes ser mayor de edad y enviar tus fotografías, hasta un máximo de tres, en formato digital a través de un formulario disponible en la página web www.fotciencia.es. Tendrán que ir acompañadas de un breve texto, original y de tu autoría, que permita interpretarlas. El jurado valorará tanto la imagen –su calidad técnica, originalidad y valor estético– como la claridad de la explicación aportada en el texto.

Las ocho mejores imágenes de la edición anterior, FOTCIENCIA18

Las ocho mejores imágenes de la edición anterior, FOTCIENCIA18

FOTCIENCIA es una iniciativa 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, del Grupo Catalana Occidente.

No olvides que el plazo de presentación finaliza a las 13:00 h del 3 de noviembre de 2022 (hora española peninsular). Puedes consultar toda la información y las normas de participación en www.fotciencia.es.

 

‘Rewilding’: volver al Pleistoceno para recuperar ecosistemas

Por Fernando ValladaresXiomara Cantera y Adrián Escudero*

Hace unos 10.000 años, al final de la época del Pleistoceno, desaparecieron los grandes mamíferos. Hoy solo quedan huesos fosilizados y el eco de las pisadas de mamuts, gigantescos gliptodontes, leones, camellos, lobos enormes o tigres con dientes de sable que se estudian en yacimientos paleontológicos repartidos por todo el planeta. Volver a recuperar esos ecosistemas anteriores a la proliferación transformadora del Homo sapiens es el objetivo de lo que se conoce como rewilding, concepto que se podría traducir al castellano como resilvestración o renaturalización.

Recreación de la fauna de la Edad de Hielo en Altamira. / Mauricio Antón (MNCN, CSIC)

Recreación de la fauna de la Edad de Hielo en Altamira. / Mauricio Antón (MNCN, CSIC)

Se trata de una concepción de la conservación a gran escala, destinada a devolver los ecosistemas actuales a un supuesto estado previo a la intervención humana. Esto se lograría proporcionando conectividad entre las diversas zonas que conforman una región y protegiendo o reintroduciendo grandes depredadores y especies clave para aumentar la biodiversidad.

Una parte de la comunidad científica sostiene que deberíamos traer de vuelta algunos de esos “fantasmas” como parte de un controvertido movimiento para “resilvestrar” partes de Europa y América del Norte, ya sea reintroduciendo especies existentes, reviviendo otras extintas o intentando reconstruir ecosistemas enteros. Esta tendencia, no exenta de polémica, sostiene que una restauración así recuperaría procesos y beneficios ecológicos vitales pero perdidos.

De Siberia a los Cárpatos

En la década de 1980, el ecologista holandés Frans Vera encabezó la idea de introducir razas primitivas de ganado y caballos en la Oostvaardersplassen, una reserva natural de 6.000 hectáreas al este de Ámsterdam. Hoy los animales sobreviven gracias al manejo humano, ya que no existen depredadores que regulen las poblaciones de herbívoros y el incremento de especímenes hace que no dispongan de suficiente alimento.

Del mismo modo, el científico ruso Sergey Simov emprendió una búsqueda personal para reintroducir el buey almizclero, el bisonte, los caballos de Yakutia y otros grandes herbívoros, así como los tigres, en una zona de 14.000 hectáreas en el oeste de Siberia, que bautizó como Parque del Pleistoceno y que se conoce también como la pradera del mamut. Aunque tal vez la mejor prueba del beneficio ecológico de la renaturalización proceda de las islas del océano Índico, donde la reintroducción de tortugas gigantes ha aumentado la germinación de plantas en peligro de extinción, como el raro árbol de ébano de Mauricio.

Sin embargo, parte de la comunidad científica plantea la preocupación de que los animales reintroducidos puedan actuar como especies invasoras dañinas. Reintroducir especies que eran autóctonas es algo bueno, pero devolver especies equivalentes o proxies para llenar un supuesto nicho ecológico vacío es terreno abonado para generar problemas. Los efectos se pueden propagar en cascada por todo el ecosistema y la red alimentaria afectando a todo, desde las plantas e insectos hasta los pequeños roedores, y podrían llevar a otras especies en peligro de extinción a números más bajos.

La idea de recuperar ecosistemas del Pleistoceno suena tremendamente atractiva y puede recibir un gran impulso si las nuevas herramientas genéticas hacen posible la reingeniería (o “desextinción”) de los mamuts lanudos y otras especies perdidas que seducen a la sociedad. Sin embargo, más allá de las dificultades técnicas y éticas que plantea la propuesta de renaturalizar, lo que podemos afirmar es que no existe conocimiento científico concluyente sobre sus implicaciones reales y a largo plazo para la biodiversidad y la funcionalidad de los ecosistemas receptores.

Paisaje mixto con la vega de un río, zonas arboladas y áreas de cultivo en la zona del Nordeste de Segovia. / Carlos Antón

Paisaje mixto con la vega de un río, zonas arboladas y áreas de cultivo en la zona del Nordeste de Segovia. / Carlos Antón

Una apuesta por los paisajes culturales

Los ecosistemas de hoy son fruto de la interacción humana desde hace miles de años. Nuestra presencia ha generado los actuales paisajes culturales, donde las especies que los habitan han evolucionado y a los que se han adaptado, es decir, no existen bosques que mantengan las estructuras anteriores a la aparición del ser humano.

En cuanto a conservación se refiere, cada vez tenemos más claro que la crisis de biodiversidad resulta principalmente de la sobrexplotación y la transformación de esos paisajes culturales, y no tanto de la entrada reciente del ser humano en ecosistemas originales o prístinos. Por lo tanto, no se puede abordar la restauración de ecosistemas obviando que debemos convivir con el resto de especies. En primer lugar, porque ecosistemas prístinos hace mucho tiempo que apenas hay y, en segundo lugar, porque los paisajes culturales son ya tan antiguos que numerosas formas de vida han surgido y se mantienen en el seno de esos sistemas en los que el ser humano juega ya un papel ancestral.

Describir el uso humano de la naturaleza como una perturbación reciente y negativa de un mundo natural libre de seres humanos es simplemente incorrecto, ya que ignora el largo pasado de intervención humana que cuenta con más de 12.000 años de historia. Una intervención que ha generado altos niveles de biodiversidad y que ha favorecido procesos propios de estabilización de esa biodiversidad.

La restauración de los ecosistemas con los que convivimos hoy debe ser una prioridad para frenar la pérdida de biodiversidad y paliar los efectos del cambio climático. En esta labor, los referentes para conservar y recuperar la naturaleza deben ser los paisajes históricos de los que el ser humano forma parte, abandonando la explotación desmedida y la relación tóxica que tenemos con la naturaleza. Estamos de acuerdo en que la visión centrada en el ser humano que plantea nuestro marco cultural es parte de los problemas a los que nos enfrentamos, pero también que una visión excluyente en la que el ser humano como entidad biológica no está en los ecosistemas es también una reducción que nos lleva casi al absurdo.

 

* Fernando Valladares es investigador del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN, CSIC), Xiomara Cantera es la responsable de prensa del MNCN y Adrián Escudero es investigador de la Universidad Rey Juan Carlos. Los tres son autores de La salud planetaria, perteneciente a la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC-Catarata).

El Mar Menor y su trayectoria hacia el colapso

Por Juan Manuel Ruiz Fernández* y Mar Gulis (CSIC)

En primavera de 2016 las concentraciones de clorofila en el Mar Menor multiplicaron por más de 100 los valores medios de las últimas dos décadas, habitualmente inferiores a un microgramo por litro. Este excepcional y explosivo crecimiento de fitoplancton (seres vivos capaces de realizar la fotosíntesis que viven flotando en el agua) lo protagonizaba una cianobacteria del género Symbiodinium sp, un conocido disruptor del funcionamiento de los ecosistemas acuáticos.

La ausencia de luz generada por la acumulación de esta cianobacteria causó en los meses siguientes la pérdida del 85% de las praderas de plantas acuáticas (los denominados macrófitos bentónicos) que tapizaban de forma casi continua los 135 km2 del fondo de la laguna.

Las aguas extremadamente turbias del Mar Menor han causado la desaparición del 85% de las praderas de la planta marina ‘Cymodocea nodosa’, fundamental para el funcionamiento del ecosistema lagunar. / Javier Murcia Requena

Esto supuso la movilización de miles de toneladas de carbono y nutrientes por la descomposición de la biomasa vegetal y del stock almacenado en el sedimento durante décadas; un proceso que, a su vez, retroalimentó el crecimiento del fitoplancton y prolongó la duración de este episodio de aguas turbias sin precedentes. Todo apuntaba que se estaban atravesando los umbrales ecológicos, a partir de los cuales los ecosistemas sometidos a una presión creciente colapsan y se precipitan bruscamente hacia un estado alterado que puede incluso ser tan estable como el estado anterior. Pero, ¿cómo ha llegado este singular ecosistema a una situación tan extrema?

Una laguna hipersalina

En primer lugar, es necesario conocer un poco el marco ambiental. El Mar Menor es una albufera hipersalina conectada a una cuenca vertiente de 1.300 km2. Sin embargo, de acuerdo con el carácter semi-árido del sureste peninsular, no hay ríos que desembocan en él. Las únicas entradas de agua dulce son las aportadas por escorrentía superficial durante unos pocos eventos de lluvias torrenciales cada año, y unas entradas más difusas de aguas subterráneas.

Las escasas entradas de agua dulce y una limitada tasa de intercambio con el Mediterráneo (en promedio, la tasa de renovación del agua del Mar Menor es de 1 año) explican la elevada salinidad de esta laguna costera. Antes de la década de 1970 la salinidad era incluso superior, pero disminuyó debido a la ampliación del canal del Estacio, una de las cinco golas (o conexiones) naturales entre el Mar Menor y el Mediterráneo. Desde entonces, los valores medios se han mantenido entre 42 y 48 gramos de sal por litro.

Dragados y vertidos de aguas residuales

El flujo a través de este canal gobierna ahora el régimen hidrodinámico de la albufera. Su dragado es considerado uno de los hitos principales de la transformación del Mar Menor por la acción humana.

Básicamente, se argumenta que favoreció la entrada y dispersión de especies mediterráneas y el declive de algunas especies lagunares de flora y fauna. Por ejemplo, uno de los organismos que vio favorecida su dispersión en los fondos de la laguna fue el alga oreja de liebre (Caulerpa prolifera), una especie oportunista capaz de aprovechar los nutrientes de forma muy eficiente y ocupar grandes extensiones en breves periodos de tiempo. Se considera que la oreja de libre tiene la capacidad de desplazar competitivamente a las especies nativas, como Cymodocea nodosa, que también forma praderas en el fondo de la laguna.

La oreja de liebre es un alga verde que cubre todo el fondo de la laguna, y es capaz de realizar grandes desarrollos en muy poco tiempo. En las praderas marinas del Mar Menor abundaba el bivalvo gigante del Mediterráneo o Nacra, especie ahora en peligro de extinción en todo el Mediterráneo. / Javier Murcia Requena

No obstante, alguno de los efectos negativos achacados al cambio de régimen hidrológico sobre las comunidades biológicas podría haber sido exagerado o carente de suficiente evidencia científica. A modo de ejemplo, se ha obtenido nueva evidencia que apunta a que las praderas de C. nodosa no solo no experimentaron un declive tras la propagación de Caulerpa, sino que ambas especies han coexistido con una elevada abundancia durante al menos las cuatro décadas anteriores al colapso ecosistémico.

Este incremento en la abundancia de organismos fotosintéticos implica la existencia de una elevada disponibilidad de nutrientes, condición que se cumplía con creces en el momento de la propagación del alga debido a los vertidos de aguas residuales sin depurar al Mar Menor. Por tanto, no solo el cambio en el régimen hidrológico es clave para entender este proceso de transformación del ecosistema de la laguna, sino también los excesos de nutrientes procedentes del desarrollo urbano y turístico.

Agricultura intensiva

En la década de los 1990 se completan los sistemas de tratamiento de aguas residuales en la zona, que dejan de ser vertidas al Mar Menor (a costa de ser desviadas al Mediterráneo). Pero con esto no desaparecen los problemas relacionados con el exceso de nutrientes en la albufera, sino que persisten, e incluso se intensifican, por el desarrollo de la agricultura de regadío que se inicia den la década de 1950.

Este modelo de agricultura va progresivamente reemplazando a la tradicional agricultura de secano a expensas de la sobreexplotación de las aguas subterráneas. Para soportar y aumentar este desarrollo, en 1979 se crea el transvase entre las cuencas del Tajo y del Segura, el siguiente hito clave en la transformación y el deterioro del Mar Menor.

Los recursos hídricos trasvasados eran insuficientes para sostener el crecimiento de dicha producción y tuvieron que ser complementados con las aguas subterráneas que, al ser salobres debido a la sobreexplotación previa, debían ser tratadas en plantas desaladoras cuyos vertidos, con hasta 600 miligramos de nitrato por litro, acababan en la laguna. Esta intensa actividad agrícola causó además un aumento en la recarga del acuífero y en sus niveles de contaminación por nitratos (150 mg/l), que se tradujo en un aumento de los flujos de aguas subterráneas altamente cargadas en nitrógeno al Mar Menor.

40 años de resiliencia

¿Cómo es posible que esta entrada masiva de nutrientes durante décadas no se haya visto reflejada en un deterioro aparente del ecosistema? Al menos hasta 2016, la laguna mantuvo unas aguas relativamente transparentes y unos fondos dominados por notables comunidades de plantas marinas. ¿Qué hizo que el crecimiento explosivo del fitoplancton se mantuviera ‘a raya’ y las aguas no se enturbiaran?

Uno de los mecanismos que pueden explicar la resiliencia del ecosistema es la función de filtro de partículas y nutrientes que realiza la vegetación del fondo marino. Otro son los desequilibrios en las proporciones de nitrógeno o fósforo.

Cuando los nutrientes no son limitados, la proporción de estos elementos en el fitoplancton suele ser de 16 unidades de nitrógeno por una de fósforo. Las aguas contaminadas por la actividad agrícola están cargadas de nitrógeno, pero apenas tienen fósforo. Y, aunque el fósforo es abundante en las aguas residuales urbanas, este tipo de vertido ya no se realiza en la laguna, al menos intencionadamente. Por tanto, en la actualidad, la principal vía de entrada del fósforo al Mar Menor son las toneladas de tierra arrastradas por la escorrentía superficial desde las parcelas agrícolas durante episodios de lluvias torrenciales. En la DANA de 2019 se estimó que, junto a los 60 hectómetros cúbicos de agua que llegaron a la laguna, entraron también entre 150 y 190 toneladas de fosfato disuelto.

Por ello, mientras que los aportes de nitrógeno son más continuados en el tiempo, los de fósforo son puntuales y esporádicos, limitados a unos pocos eventos anuales. A esto hay que añadir que, una vez entran en la laguna, estos fosfatos son inmediatamente absorbidos por la vegetación y/o fijados en los sedimentos. Estas diferencias en la dinámica de ambos elementos podría explicar que, aunque ambos entran de forma masiva en la laguna, las ocasiones en que sus proporciones son adecuadas para el desarrollo del fitoplancton son limitadas.

Un ecosistema alterado e inestable

El colapso del ecosistema lagunar en 2016 supuso la pérdida y/o el profundo deterioro de buena parte de los mecanismos de resiliencia y de sus servicios ecosistémicos. Así lo sugieren otros importantes hitos, como la pérdida del 85% de la extensión total de las praderas de plantas en el fondo de la laguna y del 95% de la población de Pinna nobilis, una especie de molusco bivalvo endémica del Mediterráneo. Estas pérdidas, que no muestran apenas síntomas de recuperación hasta la fecha, son claros exponentes del grado de alteración del ecosistema.

Antes del colapso ecosistémico las poblaciones de caballito de mar parecían estar recuperándose, pero el deterioro actual del ecosistema las hace estar próximas a la extinción local. / Javier Murcia Requena

Aunque carecemos de datos para valorar esta alteración de forma más global, se ha observado un régimen mucho más inestable respecto a décadas anteriores, más vulnerable a los cambios del medio, con mayores fluctuaciones de sus condiciones ambientales. La frecuencia de eventos de crecimiento explosivo del fitoplancton como el de 2016 ha aumentado claramente, y ahora los periodos de aguas turbias se alternan con los de aguas más turbias y coloreadas.

A diferencia de épocas pasadas, en estos periodos se pueden producir episodios de déficit de oxígeno hasta niveles que comprometen la vida marina y que han resultado en mortalidades masivas de organismos marinos, como se ha observado en episodios muy recientes.

En agosto de 2021 el agotamiento del oxígeno en el agua alcanzó niveles tóxicos para la vida marina, lo que provocó la mortalidad masiva de peces, moluscos y crustáceos. / Javier Murcia Requena

Se trata de eventos muy extremos y propios de sistemas costeros en etapas muy avanzadas del proceso de eutrofización (presencia excesiva de nutrientes). No obstante, desconocemos todavía los factores y mecanismos por los cuales se desencadenan todos estos eventos, algunos de los cuales se producen incluso sin que vayan precedidos de un incremento de las concentraciones de nutrientes en el agua.

*Juan Manuel Ruiz Fernández es investigador del CSIC en el Instituto Español de Oceanografía

‘Quorum sensing’, el Twitter de las bacterias

Por Julián Guercetti (CSIC)*

Hoy nos resulta imposible pensar en un mundo sin redes sociales. Aunque es cierto que estas plataformas digitales nos rodean desde hace poco tiempo, han cambiado la forma en la que interactuamos y nos comunicamos de una manera radical. ¿Y qué dirían si les aseguro que llegamos tarde a tener la autoría sobre tamaño descubrimiento? Aunque sea difícil de creer, los seres humanos no fuimos los primeros en utilizar redes sociales sobre la Tierra. La realidad es que en la naturaleza existen organismos unicelulares que nos llevan miles de años de ventaja desarrollando sus propias redes de formas muy diversas… y además sin necesidad de wifi.

Las bacterias pertenecen al grupo de organismos más primitivos que lograron habitar la Tierra desde tiempos inmemorables y utilizan una red social denominada quorum sensing (QS) a través de la cual pueden comunicarse. Curiosamente, esta se asemeja mucho a Twitter. ¡Sí, acaban de leer que las bacterias tienen algo parecido a Twitter! Si no lo tomamos de manera literal, podemos decir que las dos herramientas comparten ciertas similitudes que vamos a discutir a continuación.

El descubrimiento de este sistema de comunicación se remonta a 1970, cuando un grupo de investigación que trabajaba con bacterias marinas logró demostrar que estos microorganismos –hasta ese momento se creía que no interactuaban entre sí– realmente podían comunicarse. La clave de esta historia es la bioluminiscencia, un fenómeno que también se observa en las luciérnagas y muchos otros organismos que, a través de una serie de reacciones químicas, son capaces de emitir luz.

Lo que llamó poderosamente la atención al equipo científico fue que, al acumularse muchas bacterias en un cultivo, aumentaba la bioluminiscencia. Mientras que, si la cantidad de bacterias era baja, la luz permanecía apagada. Fue así como este grupo se comenzó a plantear que de alguna manera las bacterias debían comunicarse para ponerse de acuerdo y decidir cuándo podían emitir luz. Ese comportamiento parecía estar asociado a la cantidad de bacterias que había en el lugar, es decir, que dependía de la densidad poblacional.

Dejando atrás la parte histórica, para cualquier usuaria o usuario de Twitter esta red social no tendría sentido sin los mensajes, los tuits de máximo 280 caracteres. En cambio, las bacterias crearon sus propios mensajeros químicos a los que llamamos autoinductores. Este tipo de ‘tuits’ son básicamente moléculas que generan las bacterias y que pueden ser detectadas por otras que se encuentren próximas, lo que les permite recibir el mensaje.

¿Cómo funciona la red social bacteriana?

Como dijimos, el QS es una red social bacteriana, pero, ¿cómo funciona? Para hacernos una idea debemos pensar que las bacterias son como influencers que se pasan el día generando autoinductores. Por lo tanto, cuando la cantidad de bacterias en un sitio aumenta de manera significativa, y cada una de ellas genera su autoinductor, estas moléculas comienzan a acumularse hasta alcanzar una concentración crítica, que enciende la alerta de que ya no queda mucho espacio en ese lugar y deben cambiar su comportamiento. Es decir, que después de tanto escribir y retuitear el mensaje, este se vuelve tendencia y ahora todas las bacterias saben que allí no cabe ni una más.

En microbiología las bacterias se pueden clasificar en dos grandes grupos basándose en una tinción diferencial conocida como tinción de Gram, en honor a su creador Christian Gram. Esta técnica permite obtener una primera aproximación acerca de la estructura de cada bacteria al diferenciarlas entre Gram+ y Gram-. Con los grandes avances en esta área, hoy sabemos que, dependiendo del tipo de bacteria, el mecanismo de quorum sensing puede ser diferente. Por ejemplo, en el caso de las bacterias Gram+ sus mensajes o autoinductores consisten en un tipo de moléculas denominadas péptidos, mientras que los mensajes de las bacterias Gram- son moléculas orgánicas pequeñas, muy diferentes a nivel estructural a las de las bacterias Gram+.

A partir del trabajo de muchos grupos de investigación, pudimos entender que cada tipo de bacteria es capaz de utilizar un mecanismo de quorum sensing para comunicarse con las de su misma naturaleza, por lo que se trata de una red social específica. Pero, al mismo tiempo hay sistemas que permiten la comunicación entre distintos tipos de bacterias e incluso con otros microorganismos, a las que podríamos denominar redes sociales universales. Por tanto, es evidente la complejidad que pueden presentar los distintos mecanismos de comunicación entre organismos tan diminutos que carecen de bocas y manos, pero que pueden organizarse mejor que nosotros.

Resistencia a antibióticos

Actualmente sabemos que las bacterias utilizan el QS como estrategia para regular cientos de comportamientos grupales como la bioluminiscencia, así como otros un tanto nocivos para la salud humana. Son los casos de la resistencia a antibióticos, la virulencia e incluso la formación de biopelículas. Este último fenómeno supone un gran problema dado que consiste en un consorcio bacteriano que logra asentarse de forma permanente en una superficie (órganos del cuerpo, instrumental quirúrgico, implantes, etc.) y son muy difíciles de remover e incluso generan mayor resistencia a los antibióticos. Un claro ejemplo del famoso refrán que dice “la unión hace la fuerza”.

En muchos laboratorios se trabaja para intentar descifrar el contenido de esos mensajes y poder interrumpir la comunicación entre las bacterias para evitar que se pongan de acuerdo y ataquen al organismo. El uso de los antibióticos es cada vez más limitado debido a la gran capacidad de resistencia que generan y por eso resultan necesarias nuevas estrategias de tratamiento para infecciones bacterianas que no se basen en este principio. En nuestro grupo de investigación del CSIC intentamos determinar si la presencia de estos autoinducotres y otras moléculas del quorum sensing podrían ser útiles como biomarcadores de una infección bacteriana y así adelantarnos a su tratamiento y evitar futuras complicaciones.

 

*Julián Guercetti es investigador en el grupo Nanobiotecnología para el Diagnóstico, del Instituto de Química Avanzada de Cataluña del CSIC. Ha sido finalista de FameLab España 2021.

¿Por qué no todo el mundo tiene la piel negra?

Por Lluis Montoliu (CSIC)*

Solamente hace falta sentarse unos minutos en un banco de una estación de metro concurrida de una gran ciudad y dedicarse a contemplar a las personas que pasan por allí para darse cuenta de la enorme diversidad que tenemos de colores de piel, pelo y ojos. ¿Cómo es posible que haya gente con la piel, cabellos y ojos tan claros y, a la vez, también existan otras personas con la piel, el pelo y los ojos muy oscuros, casi negros? ¿Por qué no todo el mundo tiene la piel clara? ¿Por qué no toda la gente tiene la piel oscura? Toda esta maravillosa diversidad de aspectos de los seres humanos es producto del funcionamiento de un grupo de genes que determinan nuestra pigmentación, los llamados genes de colores.

Una chica pelirroja en un ascensor suscita el interés de quienes están a su alrededor. / Ilustración de Jesús Romero

Pequeñas variaciones en algunos de ellos pueden causar grandes diferencias en nuestra apariencia externa, pero no debemos olvidar que en lo fundamental todos los seres humanos somos mucho más parecidos de lo que habitualmente algunas personas están dispuestas a asumir. Todos los seres humanos compartimos el 99,9% de nuestro genoma y las diferencias genéticas (0,1%) son fundamentalmente individuales. En otras palabras, por más que algunos se empeñen en seguir refiriéndose a este término, no existen las razas en la especie humana. Más allá de unas variaciones genéticas en algunos genes de colores que determinan el color de la piel, pelo y ojos, dos personas de origen africano pueden ser tan distintas entre sí como dos personas de origen europeo.

El color de piel de los primeros seres humanos

Nuestros antepasados homínidos tenían el cuerpo blanquecino, cubierto de pelo, como los chimpancés actuales. Posteriormente, cuando aquellas poblaciones ancestrales emigraron desde la selva a la sabana, tuvieron que adaptarse a temperaturas más elevadas y mayor radiación solar. Perdieron el pelo para así poder empezar a sudar y regular mejor la temperatura corporal, pero sin pelo tuvieron que desarrollar otro tipo de protección frente al sol. La aparición de mutaciones en algunos genes de colores que ennegrecían la piel fue providencial y así aquellos primeros seres humanos sin pelo con piel oscura pudieron sobrevivir bajo el sol. Esta adaptación les permitió proteger determinadas vitaminas necesarias para la vida y la reproducción que se degradan por el sol, como el ácido fólico, y reducir el riesgo de desarrollar cáncer de piel, que habría acabado con sus vidas.

Posteriormente, cuando los seres humanos emigraron desde África hacia el norte de Europa, llegaron a tierras con mucha menor radiación solar en las que el exceso de pigmentación era un problema, pues no les permitía aprovechar los pocos rayos de sol que tenían al día para poder sintetizar la cantidad mínima necesaria de vitamina D que producimos en nuestra piel por acción de la radiación ultravioleta del sol. De nuevo, la aparición de una mutación en otro gen que palidecía la piel fue providencial y permitió a esos humanos adaptarse a las duras y oscuras condiciones.

El origen de las personas pelirrojas

Esa mutación alteró la composición de la melanina que fabricábamos, tanto que algunas personas pasaron de acumular una mezcla de pigmentos formados por una melanina oscura, que llamamos eumelanina, y otra más clara, naranja-rojiza, que llamamos feomelanina, cuya mezcla es responsable de la gran diversidad de colores de piel que tenemos, a fabricar solamente feomelanina. Habían surgido las personas pelirrojas, cuya piel blanca les permitió adaptarse mejor a aquellas latitudes, además de proporcionarles esos fascinantes colores de pelo y ojos que el resto envidiamos. Y así es como, alterando la función de unos pocos genes de colores, podemos pasar de pieles blancas a más oscuras para luego regresar a pieles nuevamente pálidas.

En Europa es donde se concentra una mayor diversidad de patrones de pigmentación de las personas, y donde coexisten personas rubias, castañas, morenas, pelirrojas y negras formando casi un continuo de aspectos y colores. Erróneamente, tendemos a pensar que África es un continente mucho más uniforme. Sin embargo, existe igualmente una enorme variabilidad genética en personas de origen africano, que difícilmente puedan agruparse como una sola población. Por ejemplo, en cuanto a la pigmentación hay grandes diferencias entre las pieles más oscuras de personas nacidas en la región de Etiopía, Somalia y Sudán y las tonalidades mucho más claras de personas de los extremos del continente, el Magreb y Sudáfrica. Esto nos dice que no hay ‘un’ color de piel oscura, negra, sino muchos. De la misma manera que no hay un color de piel clara, blanca, sino muchos.

Misma cantidad de melanina, distinta capacidad de transportarla

Intuitivamente pensaríamos que una persona de piel negra debería tener más células pigmentarias, más melanocitos en la piel, que una persona de piel blanca. Y no es así. Esta es la típica pregunta de programa de televisión de cultura general que fallaría casi todo el mundo. La realidad es que dos personas, una de piel negra y otra de piel blanca, tienen aproximadamente el mismo número de melanocitos.

¿Cómo puede ser que la primera tenga la piel mucho más oscura que la segunda? La diferencia no está en el número de células pigmentarias, sino en la capacidad que tienen estas de trasladar el pigmento que fabrican, la melanina, a los queratinocitos de nuestra piel. Estas células son las que nos dan nuestra pigmentación, no los melanocitos, que se encuentran situados en capas más profundas de la piel, en el límite entre la epidermis y la dermis. Simplemente alterando la función de otros genes de colores, responsables del transporte de melanina entre melanocitos y queratinocitos, somos capaces de oscurecer significativamente el color de nuestra piel.

Estructura simplificada de las células de la piel, con los melanocitos en la base de la epidermis transfiriendo sus melanosomas repletos de melanina a los queratinocitos. / Ilustración de Jesús Romero

De todo ello se deduce lo absurdo e inútil que es intentar buscar diferencias entre dos personas simplemente porque presenten colores distintos de piel. Con muy pocas diferencias en algunos de los genes de colores somos capaces de cambiar el aspecto externo de una persona, pero en lo fundamental todas las personas, tengamos la piel blanca o negra, somos semejantes. Nunca estuvo justificado ningún tipo de racismo, tampoco desde la genética. Aceptemos y gocemos con la enorme variedad de aspectos que podemos tener los seres humanos sin que por ello haya personas que sean discriminadas o sufran rechazo, persecución o ataques por motivo del color de su piel.

 

* Lluis Montoliu es genetista e investigador del CSIC en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB). Este y otros temas relacionados con la genética de la pigmentación forman parte de su nuevo libro de divulgación Genes de colores, con ilustraciones de Jesús Romero y publicado por NextDoor Publishers.

¿Cuál será la primera planta en colonizar el volcán de La Palma? Tenemos una candidata: la lechuga de mar

Por Alberto J. Coello (CSIC)*

Las erupciones volcánicas son uno de los eventos de la naturaleza más increíbles y peligrosos que pueden producirse. Hace poco fuimos testigos de la última, ocurrida en la isla canaria de La Palma y que ha dejado patente el efecto destructivo de estos fenómenos. Durante 85 días, el volcán de Cumbre Vieja expulsó inmensas coladas de lava a más de mil grados de temperatura que alcanzaron la costa, cubriendo más de 1200 hectáreas y arrasando edificaciones, campos de cultivo y ecosistemas. Esta erupción recuerda, en muchos aspectos, a otra que ocurrió hace cinco décadas, la del volcán Teneguía, en el sur de la misma isla y que hoy es un espacio natural protegido.

Volcán de Cumbre Vieja en erupción. / César Hernández

Aquella erupción de 1971 duró varias semanas y dejó coladas de lava que alcanzaron también el océano y ampliaron la superficie isleña. Cabía esperar que la destrucción en la naturaleza producida por el volcán dejase daños irreparables por el efecto de la lava, pero la realidad fue diferente. Las coladas de lava depositaron sobre la superficie de la tierra material capaz de albergar vida al cesar las erupciones.

La llegada de organismos vivos a zonas recientemente bañadas de lava es un proceso lento. De hecho, tras 50 años desde la erupción del Teneguía, la diversidad que podemos observar en esa zona es todavía baja. Muchas especies necesitan la acción de otras con las que establecer estrechas relaciones para poder sobrevivir. Por ello, los primeros organismos que llegan a esos nuevos territorios, conocidos como pioneros, son fundamentales para la explosión de biodiversidad que sucederá más tarde en esas zonas.

Las coladas de lava de la erupción del Teneguía en 1971 cercanas a la costa, en la Punta de Fuencaliente, donde se aprecian individuos de la lechuga de mar (los verdes más brillantes con toques amarillos). / Alberto J. Coello

Pioneras tras la lava

Una de esas especies pioneras que podemos encontrar en abundancia creciendo sobre los depósitos de las coladas de lava del Teneguía es la lechuga de mar o servilletero (Astydamia latifolia). Esta especie de la familia Apiaceae vive en las costas de todas las islas del archipiélago canario y llega a alcanzar incluso la costa de Marruecos. Es una planta de hojas suculentas de un color verde muy brillante y con unas flores amarillas muy vistosas, que forma unos reconocibles paisajes de hasta kilómetros de extensión.

A pesar de que la Punta de Fuencaliente, al extremo más al sur de La Palma, no cuenta con un gran número de especies, la lechuga de mar es la más abundante, lo que deja patente su capacidad colonizadora en estos ambientes. De hecho, los análisis genéticos de esta especie han revelado que se ha movido múltiples veces entre las islas de todo el archipiélago. Esta gran capacidad colonizadora parece guardar relación con las estructuras de sus frutos.

La lechuga de mar (Astydamia latifolia) en El Cotillo, Fuerteventura. / Alberto J. Coello

Por un lado, presentan un ala que les permite moverse fácilmente por el aire, lejos de la planta en que se formaron. Por otro, cuentan con tejido corchoso, de tal manera que, una vez caen en el agua del océano, pueden mantenerse a flote y conservar la viabilidad de las semillas tras ser expuestas a la salinidad del agua. La capacidad que tiene la lechuga de mar de sobrevivir al agua marina es fundamental para especies que, como ella, viven en zonas de litoral. Esto le permite moverse entre islas con bastante más facilidad que otras plantas que no cuentan con este tipo de estructuras.

Con todo ello queda claro que la lechuga de mar posee una capacidad de supervivencia y colonización enormes, lo que la convierte en una importante especie pionera de nuevos ambientes como el que podemos encontrar tras las erupciones volcánicas en Canarias, y parece una gran candidata a ser de las primeras plantas en crecer sobre la lava de Cumbre Vieja. Solo el tiempo desvelará si estamos en lo cierto, pero los antecedentes permiten apostar por ella. De lo que no hay duda es que habrá vida después del volcán.

 

*Alberto J. Coello es investigador del Real Jardín Botánico (RJB) del CSIC. Este texto es un extracto del artículo ‘Habrá vida después del volcán’ publicado en El Diario del Jardín Botánico.

El cambio climático y la guerra en Ucrania están en nuestro plato

Por Daniel López García (CSIC) *

¿Cómo va a impactar la guerra de Ucrania en nuestra alimentación? La respuesta dependerá de las medidas que tomemos. Y también de si estas tienen en cuenta los efectos que el cambio climático está teniendo sobre el sistema alimentario y la relación entre cambio climático y sistema productivo. Trataré de explicarlo en las siguientes líneas.

Gurra contra la naturaleza

Traspasar las tensiones sociales a la naturaleza

Durante las últimas décadas, las desigualdades sociales se han tratado de aliviar facilitando el acceso a bienes de consumo baratos a toda la población. Esto ha supuesto un incremento creciente de la producción intensiva y el consumo desmesurado, que se ha asentado en una mayor presión sobre los recursos naturales. Por ello podemos decir que las desigualdades se han aliviado en buena medida gracias a traspasar la tensión social hacia la naturaleza… y eso a pesar de que esas desigualdades no han dejado de crecer.

El problema es que la naturaleza está mostrando un elevado nivel de agotamiento: cuanta más presión introducimos, más se desequilibra, lo que a su vez genera nuevas tensiones sociales. La guerra en Ucrania es una buena muestra de ello: un conflicto relacionado con el control de los recursos naturales –el gas ruso atraviesa Ucrania, un territorio rico en minerales y productos agrícolas– provoca un alza de precios y desabastecimiento que dan lugar a tensiones sociales en todo el planeta, como las recientes movilizaciones del sector agrícola y del transporte que hemos vivido en España. Algo similar ocurre con el cambio climático y la pandemia de COVID19, dos fenómenos que tienen su origen en la creciente presión humana sobre los recursos naturales y que han producido ya tensiones sociales a escala global: desempleo, empeoramiento de la calidad de vida, estancamiento de la actividad económica, migraciones, etc.

Un modelo agrícola en crisis

En estos bucles de insostenibilidad social e insostenibilidad ecológica nuestra alimentación juega un papel relevante. Por un lado, la producción de alimentos a gran escala se encuentra en crisis por su elevada dependencia de materias primas que han alcanzado o se encuentran cerca de su pico de extracción: el petróleo que mueve la maquinaria o el gas, los nitratos y los fosfatos que se utilizan en la producción de fertilizantes y pesticidas. Por otro lado, los rendimientos agrícolas generan y a su vez se ven afectados por algunos de los procesos ecológicos y geológicos en los que los límites planetarios están desbordados en mayor grado, como el cambio climático, la pérdida de biodiversidad, el agotamiento de los ciclos geoquímicos de nitrógeno y fósforo o el cambio en los usos del suelo. Y, por último, los flujos globales de alimentos baratos entre unas partes del mundo y otras han quedado en entredicho después de que la pandemia dificultara los transportes internacionales y el alza de precios del petróleo los haya encarecido sobremanera. Todo ello amenaza nuestra seguridad alimentaria, algo que se deja ver en parte en el alza de los precios de los alimentos.

En este contexto, ¿cómo deberíamos gestionar los impactos de la guerra en Ucrania sobre nuestra alimentación? Para intentar que el sector alimentario europeo no colapse, algunas voces están proponiendo rebajar los estándares ambientales en la producción de alimentos. Se plantea, por ejemplo, importar piensos transgénicos y alimentos cultivados con pesticidas prohibidos en la UE; o incrementar las superficies de cultivo en detrimento de los barbechos.

Esto supone un auténtico paso atrás con respecto a la estrategia “De la granja a la mesa”, aprobada en 2020 por la Comisión Europea tras un arduo debate, y que entre otras cosas establece reducciones en los usos de antibióticos en ganadería y de fertilizantes y pesticidas químicos en agricultura, así como el objetivo de que un 25% de la superficie cultivada europea en 2030 sea de producción ecológica. No nos podemos permitir retrasar los cambios a los que ya estamos llegando tarde, como evidencia el último informe del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC), que asigna un tercio de las emisiones de efecto invernadero al sistema alimentario, o las elevadas cifras de enfermedades no transmisibles (y el gasto sanitario asociado), relacionadas con pesticidas y con dietas insostenibles y poco saludables.

La hora de actuar

El cambio climático será (y en buena medida ya lo está siendo) mucho más destructivo que una guerra, y sus impactos durarán mucho más que la guerra más larga. El último informe del IPCC, presentado el 28 de febrero, hace hincapié en la necesidad urgente de adoptar medidas inmediatas y más ambiciosas para hacer frente a los riesgos climáticos. “Ya no es posible continuar con medias tintas”, asegura su presidente.

La gravedad del cambio climático y los últimos informes del IPCC han alentado a parte de la comunidad científica a movilizarse para demandar cambios urgentes. Durante la segunda semana de abril de 2022, científicos y científicas de todo el mundo llevarán a cabo acciones de desobediencia civil aliados con diversas organizaciones ambientalistas, como Extinction Rebellion.

La comparación entre cambio climático y guerra es muy clarificadora. A lo largo de los últimos siglos, y especialmente desde el siglo XX, nuestras sociedades han entendido la relación con la naturaleza a través de la dominación, como una guerra contra la naturaleza que ahora parece que vamos perdiendo. Pero ni la naturaleza está en guerra contra la humanidad ni esa guerra es posible, porque somos parte de la naturaleza y esta vive en cada uno de nosotros y nosotras. De hecho, para poder superar ambos problemas –la guerra en Ucrania y el cambio climático– será necesario salir del escenario bélico entre sociedad y naturaleza, plagado de ‘daños colaterales’, como la idea de que para enfrentar los impactos de la guerra podemos presionar más sobre los recursos naturales. Esta idea de guerra sociedad-naturaleza solo generará nuevas crisis que se solaparán con las actuales.

El caso es que hay un consenso elevado acerca de qué camino tomar respecto a la alimentación entre los estados nacionales y las instituciones globales, como la UE, el IPCC o las agencias de Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), el Medio Ambiente (UNEP) o la Salud (OMS). Recientes informes y acuerdos globales coinciden en que es urgente, posible y necesario alimentar al mundo a través de sistemas alimentarios agroecológicos; basar nuestra alimentación en alimentos locales, frescos, sostenibles (ecológicos) y de temporada; y modificar la dieta para reducir la ingesta de carnes (y limitarla a aquellas procedentes de la ganadería extensiva) y de alimentos procesados. La combinación de crisis sociales y ecológicas que hoy nos asola debe servir para iniciar ya los cambios necesarios, y no para seguir echando leña al fuego.

* Daniel López García es investigador del CSIC en el Instituto de Economía, Geografía y Demografía (IEGD-CSIC).