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CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Archivo de la categoría ‘Biología’

¿Quieres una dosis de humor científico? ‘Ciencia en Navidad’ te espera este 22 de diciembre

Por Mar Gulis (CSIC)

Se abre el telón. Dos científicos comienzan una disertación acerca de si es posible la vida extraterrestre. Pero nada es lo que parece… Así comienza la cuarta edición de ‘Ciencia en Navidad’, un evento con el que el CSIC quiere celebrar estas fiestas apostando por el lado más lúdico de la ciencia.

Bajo el título ‘2017: una odisea llegar hasta aquí’, humor, espectáculo y astrobiología convergerán en una representación que tendrá lugar el próximo 22 de diciembre en la sede central del CSIC (C/ Serrano, 117), a las 18.00 horas. Sobre las tablas, el biólogo molecular Óscar Huertas, junto al ingeniero electrónico Miguel Abril, el astrofísico Manuel González y el investigador y divulgador Emilio García, los tres últimos del Instituto de Astrofísica de Andalucía del Consejo, protagonizarán desternillantes diálogos sobre el origen de la vida en el universo. Durante la representación, los asistentes incluso recibirán la visita de dos extraterrestres enviados a la Tierra con la misión de exterminar a la especie humana.

 

Con ‘2017: una odisea llegar hasta aquí’, que se dirige a un público mayor de 8 años, el CSIC se propone ofrecer una actividad de divulgación para toda la familia durante el periodo navideño. Y una vez más, la clave de ‘Ciencia en Navidad’ está en la utilización de formatos alternativos para acercar a la sociedad temas complejos. Esta vez, el reto es seducir a personas de diferentes edades y perfiles con contenidos relacionados con la astrobiología.

“La ciencia está haciendo cosas para averiguar si existe vida extraterrestre inteligente. No os podéis perder esta charla, ¡puede cambiar vuestras vidas!”, dicen los artífices de la propuesta. La entrada es libre y gratuita hasta completar aforo, así que ya tenéis plan para este viernes.

¿Qué tienen que ver Papá Noel, la seta matamoscas y el pis de reno?

Por José Antonio López Sáez (CSIC)*

En algunas zonas de Laponia y Siberia, los chamanes tienen por costumbre beberse la orina de los renos; no porque sean psicotrópicos, sino porque estos grandes cérvidos de la tundra y la taiga gustan de alimentarse de la seta matamoscas (Amanita muscaria), rica en alucinógenos. Esto ha llevado a algunos autores a relacionar estos hechos con toda la simbología de Santa Claus, que vive en el Polo Norte como los renos (lugar donde se sitúa el eje del mundo o axis mundi de la cosmovisión chamánica), viste de rojo y blanco (colores de la matamoscas), y es capaz de volar en su trineo tirado por renos alucinados.

Un reno olisquea el suelo en busca de comida en Inarijärvi (Finlandia). / Via Manfred Werner

El género Amanita, de los basidiomicetes, cuenta con unas 600 especies de hongos. Algunos son reputadísimos comestibles, como la amanita de los césares (Amanita caesarea). Otros son irremediablemente mortales y se cuentan entre los tóxicos más potentes, como la oronja verde (Amanita phalloides), que contiene amatoxinas y la letal amanitina. Otros pocos son alucinógenos y, aunque no son tóxicos para el hígado, su consumo puede provocar reacciones diferentes dependiendo de cada individuo y de la dosis. Algunas sobredosis de amanitas alucinógenas pueden ser mortales.

Se han identificado sustancias psicoactivas en doce especies del género Amanita. De todas ellas, sin lugar a dudas, la más famosa es la matamoscas, también conocida como falsa oronja, agárico pintado u oronja pintada (Amanita muscaria). Se trata de un hongo muy popular no sólo por su potencial enteógeno, es decir, con capacidad de provocar estados de inspiración profética o poética, sino también por haber formado parte del mundo mágico de los gnomos y otros seres encantados, así como del chamanismo siberiano antes mencionado.

Los constituyentes psicoactivos claves de estos hongos son tres alucinógenos isoxazolínicos: ácido iboténico, muscimol y muscazona. El consumo de amanitas alucinógenas produce efectos semejantes a una intoxicación etílica, aunque estos hongos son capaces también de inducir fuertes alucinaciones e ilusiones, habla incoherente arrastrando las palabras, convulsiones, náuseas y vómitos severos, sueño profundo o coma, así como un dolor de cabeza que puede persistir durante semanas. El gran problema radica en que las especies de Amanita son difíciles de diferenciar unas de otras, por lo que no son pocos los casos de intoxicación mortal.

Ejemplar de Amanita muscaria en suelo boscoso. / Via Flemming Christiansen

La dosis hace el veneno

De los alucinógenos presentes en la seta matamoscas, el muscimol, muy abundante debajo de su piel, es el compuesto realmente enteogénico. Las reacciones al muscimol comienzan a partir de los 6mg, mientras que para el ácido iboténico son necesarios al menos 30-60mg. Unos 100g de matamoscas deshidratados contienen hasta 180mg de ambos alucinógenos, de los cuales sólo 25 mg son de iboténico. Es decir, comiendo poca cantidad de este hongo se pueden conseguir efectos psicoactivos relativamente potentes. Dichos efectos comienzan treinta minutos después de la ingestión, con picos de máxima actividad a las dos o tres horas.

Al secarse, el ácido iboténico se transforma en muscimol, el cual, a pesar de su gran potencia alucinógena, no es metabolizado sino que directamente se elimina con la orina. Esto explica por qué entre los chamanes siberianos existe la costumbre de beber la orina de animales que consumieron matamoscas.

Las prácticas chamánicas en torno a este hongo se extienden por todo el Círculo Ártico e incluso entre algunas tribus nativas norteamericanas. Jugó un papel etnomicológico fundamental como droga alucinógena entre las etnias siberianas, las cuales posteriormente lo llevaron a través del Estrecho de Bering a Canadá, y desde aquí se difundió por toda América. Hoy se sabe también que Amanita muscaria fue con toda probabilidad el ingrediente principal de una bebida enteogénica utilizada en las ceremonias religiosas de los arios en la India, el Soma, hace más de tres milenios.

 

José Antonio López Sáez es investigador del Instituto de Historia del CSIC en Madrid y autor del libro Los alucinógenos, disponibles en la Editorial CSIC Los Libros de la Catarata.

 

¿Te inspiran la fotografía y la ciencia? Participa en #FOTCIENCIA

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Te gusta la fotografía? ¿La ciencia y la tecnología disparan tu creatividad? Pues estamos esperando tus propuestas. FOTCIENCIA es una iniciativa que celebra su 15ª edición y que seleccionará las mejores imágenes de ciencia del año para conformar un catálogo y una exposición itinerante. La muestra resultante recorrerá una veintena de museos y centros culturales de España en 2018. Las fotografías pueden presentarse hasta el próximo 14 de diciembre de 2017 a las 14:00 horas.

Las imágenes deben estar relacionadas con la investigación científica o sus aplicaciones, y pueden reflejar aspectos como el objeto de estudio de la investigación, las personas que la realizan, su instrumentación e instalaciones, los resultados del avance científico, etc. Para participar es necesario presentar las fotografías en formato digital a través de un formulario disponible en la página web www.fotciencia.es, junto con un texto que permita interpretarlas. El jurado valorará tanto la imagen –su calidad técnica, originalidad y valor estético– como la claridad de la explicación aportada por el autor o autora.

En esta iniciativa puede participar cualquier persona mayor de edad que presente fotografías propias que no hayan sido seleccionadas en procesos similares. Pero también hay una modalidad, ‘La ciencia en el aula’, dirigida al alumnado de centros educativos y de formación profesional, que pueden participar a través de sus profesores y profesoras.

 

Vídeo con las imágenes seleccionadas en la pasada edición de FOTCIENCIA (2016).

 

Las propuestas se pueden presentar a una de las siguientes modalidades:

  • Micro, cuando la dimensión real del objeto fotografiado sea menor o igual a 1 milímetro o la imagen haya sido obtenida mediante un instrumento de micrografía (óptica o electrónica) o técnicas de difracción.
  • General, cuando la dimensión real del objeto fotografiado sea mayor de 1 milímetro.

Además, los autores y autoras también pueden adscribir su imagen a otras modalidades específicas, como ‘Agricultura sostenible’ ‘Alimentación y nutrición’, que cuentan con el apoyo de dos centros del CSIC: el Instituto de Agricultura Sostenible (IAS) y el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA).

Las dos mejores imágenes de la categoría General y las dos mejores imágenes de la categoría Micro, según los criterios mencionados anteriormente, serán remuneradas con una cantidad de 1.500€ cada una. En las demás modalidades, se seleccionará una foto que recibirá 600€.

La organización hará una selección adicional de fotografías para incluirlas en el catálogo y en la exposición itinerante, que se prestará gratuitamente a las entidades que la soliciten. Todas las fotos presentadas pasarán a formar parte de la galería de imágenes de la web de FOTCIENCIA.

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.

Toda la información y normas de participación están disponibles en www.fotciencia.es

 

Cuando el arsénico se usaba para decorar los hogares

Por M. Teresa Telleria (CSIC)*

En el siglo XIX se puso de moda el color verde intenso que proporcionaban algunos pigmentos elaborados a base de arsénico y cobre. Primero fue el verde Scheele (arsenito cúprico), sintetizado por el químico sueco Karl W. Scheele en 1775, y después, en 1814, el verde Scheweinfurt (acetoarsenito de cobre), también conocido como verde París, verde Veronese, verde Viena y, sobre todo, como verde esmeralda. Su fabricación, sencilla y barata, lo hizo asequible a todos los bolsillos y su uso trascendió al del mundo del arte. Pasó así de los paisajes de Joseph Turner y la obra de Edouard Manet a la manufactura de papeles pintados, envoltorios, tapicerías, cortinas, vestidos, juguetes e incluso a los alimentos. Todo se vistió de verde esmeralda, un verde que en su fórmula llevaba más de un 40% de arsénico. Tal fue la magnitud de su uso, que llegó a estimarse en varios millones de km2 la superficie de pared en los hogares británicos que, allá por 1860, estaba recubierta por papeles pintados con verde Scheweinfurt.

Detalle de papel pintado, según diseño de William Morris, hacia 1880. Denisbin/Flickr.

El arsénico nunca ha gozado, y con razón, de buena fama y, poco a poco, diferentes casos de indisposición, enfermedad y alguna que otra muerte comenzaron a ser atribuidos a las paredes empapeladas con trazos de este temible elemento; el peligro se había filtrado en los hogares europeos de la mano de su decoración. No tardó el químico alemán Leopold Gmelin en percatarse de que las habitaciones así decoradas, máxime si eran húmedas y mal ventiladas, despedían un olor desagradable que definió como “olor a ratón”. Gmelin atribuyó este tufo a un componente volátil del arsénico, que llamó “alkorsin”. En noviembre de 1839, el científico remitió una carta al Karlsruher Zeitung dando cuenta del hecho. No fue casual el medio utilizado para hacer circular la noticia, ya que lejos de elegir una publicación científica optó por un periódico y, además, en su edición dominical.

Los hongos hacen su entrada en esta historia de la mano de Bartolomeo Gosio, médico y microbiólogo italiano que entre 1899 y 1944, fue director de los laboratorios científicos de la Direzione di Sanità en Roma. Conocía Gosio algunas teorías previas sobre el posible origen de los gases volátiles del arsénico; teorías que postulaban la capacidad de determinados microorganismos para volatilizar los compuestos de arsénico. Sobre esta base, Gosio propuso la siguiente hipótesis: la humedad y temperatura de las estancias favorecían el crecimiento de hongos y bacterias en las paredes forradas con papeles pintados; en su crecimiento, estos organismos producían hidrógeno que, al reaccionar con el arsénico del pigmento, lo transformaban en trihidruro de arsénico (AsH3), también conocido como arsano o arsina, un gas incoloro, inflamable, reductor y altamente tóxico que despide un ligero olor a ajo.

Hongo Scopulariopsis brevicaulis. J. Scott/EOL.

Gosio se encargó de demostrar que, en estos menesteres, era particularmente activo un hongo que identificó, en principio, como Penicillium brevicaule y que hoy conocemos como Scopulariopsis brevicaulis. Para llegar a esta conclusión diseñó el siguiente experimento: en un sótano colocó distintos medios de cultivo expuestos al aire que contenían patata y diferentes compuestos de arsénico, incluidos los pigmentos; hizo crecer en ellos las especies de hongos y bacterias que pretendía testar y quedó a la espera de que estas prosperaran y produjeran el buscado material volátil. Él lo detectaría gracias a su característico olor a ajo. El ensayo resultó un éxito; el cultivo de Scopulariopsis brevicaulis emanaba este particular olor, lo que claramente demostraba, en opinión de Gosio, la presencia del arsénico volatilizado.

En 1901, Gosio y su colega, el químico Pietro Biginelli, lo identificaron como dietilarsina. Treinta años después, Frederick Challenger y colaboradores lo identificaron definitivamente como trimetilarsina. Así quedó ya desvelada definitivamente la naturaleza química de este arsénico volatilizado que se conoce como “gas Gosio”, en honor a su descubridor. Bartolomeo Gosio siempre estuvo convencido de la toxicidad del gas que lleva su nombre y, aunque las pruebas realizadas para demostrarlo nunca fueron del todo concluyentes, la balanza acabó decantándose de su lado.

Las paredes de las estancias decoradas con llamativos tintes esmeralda y, por tanto, cargadas de acetoarsenito de cobre, un ambiente húmedo que favorecía el crecimiento de S. brevicaulis y el proceso de biometilación que este hongo era capaz de generar eran los elementos y circunstancias necesarios para que el gas hiciera acto de presencia. Los culpables de los envenenamientos ya estaban identificados: el verde Scheweinfurt y S. brevicaulis.

XYZ Buildings en la 6th Avenida de
Nueva York. Wally Gobetz/Flickr.

Pero en el relato de la funesta conjunción del verde esmeralda y S. brevicaulis quedaban aún algunos cabos sueltos. En un trabajo publicado en 1914 se plasmaban los resultados de un detallado estudio sobre varios microorganismos que volatilizaban el arsénico utilizando para ello diferentes sustratos. Su autor R. Huss, del Pharmaceutical Institute de Estocolmo, realizó además una serie de pruebas clínicas sobre el posible efecto que estos gases producían en ratones, conejos y cobayas. Tras el estudio, demostró la falta de efecto nocivo que tenían los gases sobre los animales e incluso sobre él mismo, que durante medio año había estado expuesto diariamente en el laboratorio a los nocivos vapores. Gracias a las conclusiones de este y otros estudios contemporáneos, la hipótesis del gas tóxico comenzó a desinflarse por la evidencia de los hechos. Que muchos de los compuestos de arsénico sean altamente tóxicos no quiere decir, necesariamente, que lo sean todas sus formas gaseosas. Hoy se sabe que la trimetilarsina es un genotóxico, pero también se sabe que su tasa de letalidad por inhalación es relativamente baja.

Casi un siglo después, una publicación de William R. Cullen y Ronald Bentley (2005) desmontó lo que ellos consideraron una leyenda urbana, la toxicidad del gas Gosio y la relación entre el verde esmeralda (acetatoarsenito de cobre), los hongos y las muertes por envenenamiento. En su opinión, estas bien pudieron estar más relacionadas con los desórdenes que origina lo que hoy se conoce como “síndrome del edificio enfermo”, un conjunto de afecciones de etiología desconocida como ronquera, erupciones cutáneas, náuseas o vértigos, que afecta a ocupantes de edificios no industriales, siendo los síntomas difícilmente objetivables mediante pruebas diagnósticas. De nuevo la mezcla de un mal sistema de ventilación, humedad y  la consecuente proliferación de hongos y bacterias podría ser un cóctel nocivo para la salud. En este caso también se quiso establecer, no sin controversia, una relación directa entre Stachybotrys chartarum y el mencionado síndrome. Un hongo volvía a ser el culpable, ahora sin el arsénico, y como en otro tiempo, también sin pruebas concluyentes.

María Teresa Telleria es investigadora del CSIC en el Real Jardín Botánico y autora del libro Donde habitan los dragones y de Los hongos, disponibles en la Editorial CSIC Los Libros de la Catarata.

Semana de la Ciencia del CSIC: viajar al pasado, hacer catas científicas y más

Por Mar Gulis (CSIC)

Viajar al pasado a través de los restos orgánicos de un yacimiento navarro (Instituto de Ciencias de la Vid y el Vino), aprender sobre los caballitos de mar (Instituto de Investigaciones Marinas) o realizar catas catas de queso para conocer sus propiedades nutricionales (Instituto de Productos Lácteos de Asturias) son tres de las 331 actividades con las que el CSIC abre este año la Semana de la Ciencia. A través de los más de 81 centros de investigación participantes, esta iniciativa, organizada con apoyo de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), ofrecerá propuestas para todos los públicos en torno a diversas áreas del conocimiento.

Muchas de las actividades de la Semana de la Ciencia del CSIC han sido diseñadas para que el público asuma un papel activo e interactúe con el personal investigador.

Las actividades, gratuitas y dirigidas al público general, se presentan en formatos clásicos, como exposiciones, rutas científicas o conferencias, y en otros más novedosos, como degustaciones, cafés científicos, concursos o los innumerables talleres diseñados para que el público interactúe con la ciencia. Así, ‘Convierte tu móvil en un microscopio’, organizada por el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla, el taller ‘Experimenta con partículas’, del Centro Nacional de Aceleradores, o ‘Iluminación estroboscópica’, una iniciativa del Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión, reflejan la vertiente práctica de la Semana de la Ciencia.

En esta edición, el CSIC estrena ‘Ciencia de Tomo y Lomo’, una aventura conjunta entre investigación y librerías en Madrid. Además, el consejo también ha incorporado la ciencia ciudadana a su programación, a través de iniciativas como ‘Plásticos 0 en la playa’, un taller del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados. El objetivo en este caso es que la propia sociedad recabe datos valiosos para evaluar los efectos de los residuos marinos sobre los ecosistemas costeros.

El pasado 2 de noviembre arrancó la cita anual con la divulgación científica en muchas comunidades autónomas. En la mayoría de ellas, la Semana de la Ciencia se prolongará hasta finales de mes. ¡Consulta la programación y participa!

¿Por qué se quema antes una sabana que un bosque? Cinco cuestiones sobre inflamabilidad e incendios

Por Juli G. Pausas (CSIC)*

La inflamabilidad de las especies vegetales es relevante en los incendios, aunque su papel depende de diversas condiciones. Vamos a intentar aclarar algunas cuestiones al respecto:

  • La inflamabilidad es la capacidad de prender y propagar una llama

La inflamabilidad no se debe confundir con la cantidad de biomasa, que es la carga de combustible. Es decir, una planta, una comunidad vegetal o una plantación es más inflamable que otra si, teniendo aproximadamente una misma biomasa, prende y propaga mejor el fuego.

  • Hay especies de plantas más inflamables que otras

Todas las plantas son inflamables, pero unas más que otras. Una aliaga o un brezo arde mejor que un lentisco o un alcornoque. Entre las características que incrementan la inflamabilidad nos encontramos, por ejemplo, tener hojas y ramas finas, madera ligera, retener ramas secas o tener elevado contenido en compuestos volátiles. En cambio, tener hojas gruesas y pocas ramas, gruesas y bien separadas, reduce la inflamabilidad. Árboles con abundantes ramas basales son más inflamables que árboles con las primeras ramas elevadas y con espacio entre el sotobosque y la copa.

Aliaga_incendios

La aliaga (Ulex parviflorus) es una planta muy inflamable porque casi toda la biomasa es muy fina y acumula ramas secas. / Juli G. Pausas

No obstante,  todas estas características no tienen por qué estar correlacionadas entre sí; las plantas pueden tener diferente grado de inflamabilidad según la escala en que se mire. Por ejemplo, hay algunas especies de pino que tienen una alta inflamabilidad a escala de hojas pero baja inflamabilidad en la estructura del árbol, por tener la copa elevada. Por lo tanto, en incendios poco intensos el fuego se propagará superficialmente pero no alcanzará la copa, como en el caso de incendios de sotobosque.

  • Hay comunidades vegetales más inflamables que otras

En algunas comunidades pueden dominar especies más inflamables que en otras, lo que condiciona la inflamabilidad de toda la comunidad vegetal, ya sea natural o una plantación.

Además, hay otras características que incrementan o reducen la inflamabilidad a escala de comunidad. Entre ellas podemos mencionar:

    • la continuidad y distribución de las especies muy o muy poco inflamables
    • el número de plantas muertas por sequía, por ejemplo
    • las condiciones microclimáticas que se generan dentro de la comunidad. En bosques densos dichas condiciones pueden inhibir la probabilidad de fuego
    • las condiciones topográficas. Una mayor humedad en depresiones topográficas reduce la inflamabilidad de las plantas.

Así, se quema más fácilmente un aulagar o un brezal mediterráneo que un bosque denso y sombrio; o una sabana que un bosque. Los sistemas sabana-bosque tropicales son claros ejemplos de mosaicos determinados por diferente inflamabilidad.

Pinar de pino carrasco (Pinus halepensis). No solo las hojas son bastante inflamables sino que la continuidad entre el suelo y las copas hace que todo el árbol y el pinar sea muy inflamable, y genere incendios intensos de copa. / Juli G. Pausas

  • La gestión forestal puede modificar la inflamabilidad

La gestión forestal puede modificar la estructura de los árboles, de la comunidad, y del paisaje. Reduce la cantidad de biomasa, el combustible, pero también la continuidad, y por lo tanto, la probabilidad de que se propague el fuego. Por ejemplo, tanto en bosques como en plantaciones forestales, a menudo se realizan cortas del sotobosque y de ramas inferiores de los árboles, se introduce pastoreo o se realizan quemas prescritas, todo con el objetivo de estimular el crecimiento en altura de los árboles y generar una discontinuidad vertical entre el sotobosque y la copa. De esta manera, el fuego se propaga sólo por el sotobosque, los incendios son menos intensos, y la mayoría de árboles sobrevive.

Pinar de pino_incendios

Pinar de pino laricio (Pinus nigra) con árboles que tienen baja inflamabilidad, ya que hay una discontinuidad entre el sotobosque y la copa, de manera que el fuego se propaga por la superficie y no llega a alcanzar las copas (incendios de sotobosque). / Juli G. Pausas

En matorrales, la gestión puede reducir la biomasa, pero no es fácil reducir la inflamabilidad. Las plantaciones forestales a menudo son masas densas y homogéneas de árboles, muchas veces de especies muy inflamables como eucaliptos, y por lo tanto propensas a propagar incendios. Por lo tanto, la gestión forestal es clave para reducir la cantidad de combustible y la inflamabilidad de estas plantaciones. Además, a escala de paisaje, se puede disminuir la capacidad de propagación de un incendio mediante cortafuegos y generando paisajes en mosaicos.

 

  • El tamaño de los incendios puede estar  determinado por la inflamabilidad de las especies

En general, el tamaño de un incendio está condicionado por la cantidad, continuidad, y homogeneidad de la vegetación, sea natural o plantaciones, el grado de humedad de esta, y por el viento. La inflamabilidad de las especies también es relevante en el comportamiento del fuego y el tamaño de los incendios, pero su papel relativo depende de las condiciones. En incendios poco intensos, diferencias en la inflamabilidad (ya sea por cambios en la estructura forestal debidos a la gestión, o por diferencias naturales de las especies), pueden condicionar que una zona arda o no, y por lo tanto, el tamaño del incendio. En condiciones extremas de sequía y fuertes vientos, las diferencias en inflamabilidad serán poco relevantes. Igualmente, dependiendo de las condiciones, un cortafuegos puede o no frenar un incendio.

 

Juli G. Pausas  es investigador del CSIC en el Centro de Investigaciones sobre Desertificación Incendios Forestales (CIDE), y autor del libro Incendios forestales (CSIC-La Catarata) perteneciente a la colección ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC Los Libros de la Catarata.

 

Las legumbres, aliadas en la lucha contra el cambio climático

Por Mar Gulis

Las legumbres son un alimento muy popular en nuestro país por su alto valor nutricional (pese a que su consumo está decayendo en los últimos años). Quizás menos conocido es que con ellas se producen harinas como sustituto del cacao, como el algarrobo, o que sus raíces se utilizan como especias (por ejemplo, el regaliz). Muchas legumbres se emplean además como alimento para animales (alfalfa, veza y trébol) o para la producción de principios activos medicinales, aceites, tinturas y fibras, entre otros productos. Como consecuencia, las leguminosas se encuentran entre los cultivos más importantes a nivel mundial, solo detrás de los cereales. Pero además las legumbres pueden ser aliadas en la lucha contra el cambio climático. Tal y como cuentan los autores del libro de divulgación Las legumbres (CSIC-Catarata), la clave está en que ayudan a fijar el nitrógeno orgánico, uno de los nutrientes, después del agua, más necesarios para el crecimiento de las plantas.

Cartel de la FAO realizado con motivo del Año Internacional de las Legumbres 2016.

En agricultura es muy habitual el uso de abonos nitrogenados. Sin embargo, además de su elevado coste, estos abonos tienen consecuencias medioambientales, ya que una cantidad significativa de ellos son emitidos al aire como óxido de nitrógeno, uno de los gases causantes del efecto invernadero y que, mezclado con el vapor de agua, produce la lluvia ácida. Su sustitución no es baladí si recordamos que, según el Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático de la ONU, la agricultura es responsable de cerca del 14% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero, un volumen similar al originado por el transporte.

El nitrógeno atmosférico es la forma más abundante de nitrógeno. Los únicos organismos capaces de transformarlo en nitrógeno orgánico son aquellos que poseen la enzima nitrogenasa. Estos organismos pueden realizar la transformación en solitario o en asociación con otros organismos, principalmente con plantas. En este sentido, la asociación simbiótica más importante se da entre unas bacterias del suelo denominadas rizobios y plantas de la familia leguminosae, de las que forman parte las legumbres. Su unión aporta cerca del 80% del total del nitrógeno atmosférico fijado de forma biológica.

La interacción leguminosa-bacteria y el establecimiento de la simbiosis son procesos de gran complejidad en los que intervienen numerosos factores estructurales, bioquímicos y genéticos. El establecimiento de la simbiosis comienza con el reconocimiento entre un rizobio determinado y su planta hospedadora, que consiste en un intercambio de señales químicas que activan recíprocamente programas genéticos específicos. El resultado exitoso de esta interacción es la formación de un órgano nuevo en la planta, el nódulo, donde se lleva a cabo la fijación biológica del nitrógeno atmosférico. La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) calcula que las leguminosas pueden llegar a fijar entre 72 y 350 kilos de nitrógeno por hectárea y año.

Este proceso, además de ayudar al crecimiento de la planta, mejora la calidad nutricional de los suelos. Ese suelo queda ‘abonado’ y sigue siendo útil para cultivos posteriores, lo que permitirá a su vez reducir el uso de fertilizantes nitrogenados.

Además de enriquecer los suelos, incluir legumbres en los cultivos reduce el riesgo de erosión y aumenta su potencial de absorción de carbono. Igualmente, las leguminosas soportan mejor los climas extremos y son más resistentes que otros cultivos. Por su amplia diversidad genética permiten obtener variedades mejoradas capaces de adaptarse mejor a condiciones climáticas adversas. ¿Se les puede pedir más?

Mucho más sobre estas plantas en el libro Las legumbres  (CSIC – Catarata), coordinado por Alfonso Clemente y Antonio M. de Ron, de la Estación Experimental del Zaidín del CSIC y la Misión Biológica de Galicia del CSIC, respectivamente.

¿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).