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Las dos vías del conocimiento: lo que el saber tradicional y la ciencia nos enseñan de las plantas

Por Carlos Pedrós-Alió (CSIC)*

Los seres humanos somos científicos por naturaleza. Desde hace miles de años hemos estado observando, experimentando y manipulando nuestro entorno para intentar mejorar nuestras condiciones de vida. Gracias a estas investigaciones, basadas sobre todo en el método prueba-error, hemos ido acumulando una cantidad asombrosa de conocimientos sobre las plantas.

No sabemos cuántas personas murieron envenenadas en el pasado intentando averiguar si determinada planta se podía masticar, machacar o hervir como infusión, y si serviría para algo; pero sí que todos estos esfuerzos fueron ampliando nuestro saber. El tratado de farmacopea más antiguo se recopiló en China alrededor del siglo II a. C. En el mundo griego, Pedanio Dioscórides Anazarbeo, que vivió al filo de la nueva era, escribió De materia medica, un texto precursor de la farmacopea moderna en Occidente. También en África o en las Américas fueron acumulándose profundos conocimientos, de la mano de innumerables chamanes, curanderas o brujos, sobre las plantas que nos rodean.

Dos mujeres agricultoras en Camboya. / Pixabay (sasint)

En los últimos tres siglos, en Occidente se ha desarrollado la llamada ciencia experimental. La diferencia con esos conocimientos tradicionales es la realización de experimentos con controles y dobles ciegos –experimentos en los que ni el personal investigador ni quienes participan saben quién pertenece al grupo de control que recibe placebos y quién al grupo experimental–. Este mecanismo tiene un poder extraordinario para separar el grano de la paja, y los avances seguros son constantes y rápidos. En cambio, los conocimientos tradicionales incorporan una gran cantidad de experiencia, es cierto, pero mezclada con una serie de mitos y leyendas que a veces enturbian los resultados.

Por ejemplo, las propiedades estimulantes de la coca (Erythroxylum coca) han sido suficientemente demostradas. Pero en la aldea de Caspana, aguas arriba en la cuenca del río Loa (norte de Chile), también utilizaban las hojas de coca para profetizar cuál sería el carácter de las personas al nacer: las hojas les indicaban si tendrían el signo del sol, y por tanto serían ágiles y activas, o el de la luna, y por tanto serían suaves y tranquilas. Todo el mundo sabe que hay gente más calmada y otra más nerviosa, también bebés, pero no hay ninguna evidencia de que el sol y la luna tengan algo que ver en ello. Desde un punto de vista histórico y cultural, este tipo de creencias son fascinantes, pero desde el punto de vista de la bioquímica y la farmacopea resultan irrelevantes.

Chamanes, hierbateras y naturalistas

Ahora imaginemos a alguien con formación en bioquímica que esté buscando nuevas sustancias con propiedades interesantes. Esta persona llega, por ejemplo, a la selva colombiana, donde se encuentra con miles de especies de plantas por delante. ¿Qué planta elegirá para hacer los estudios bioquímicos pertinentes? De tener que examinarlas todas, podría tardar décadas, y muchas de ellas no producirían ningún compuesto útil. Pero, claro, si consultara al chamán local, la cosa cambiaría. Le diría que este hongo tiene propiedades alucinógenas, que la corteza de ese árbol proporciona alivio contra las fiebres y que los frutos de aquella otra planta sirven, convenientemente machacados, para aliviar el dolor de tripa. ¡Qué indicaciones tan maravillosas! En lugar de miles de plantas, solamente tendrá que estudiar unas cuantas. Estas dos perspectivas son definidas en Canadá como las dos vías del conocimiento’.

Esta actitud me impresionó mucho durante los años que pasé en el océano Ártico colaborando con especialistas canadienses, entre quienes siempre había un gran respeto por los conocimientos de los pueblos inuit. Por una parte, hay que reconocer que en Norteamérica muchas personas de origen europeo se sienten culpables por lo que hicieron sus antepasados con estos pueblos originarios y tratan de compensar. Pero, por otra parte, valorar los conocimientos acumulados por quienes han vivido en el Ártico durante miles de años es una decisión muy sensata.

En el caso de los pueblos inuit, este intercambio de conocimientos se está produciendo todavía en el presente. En otros casos, el intercambio se produjo hace tiempo. Un ejemplo es el del padre capuchino Ernesto Wilhelm de Moesbach y su Botánica indígena de Chile, en la que recogía todos los vocablos y conocimientos sobre plantas que había aprendido del pueblo mapuche a lo largo de su estancia, en la primera mitad del siglo XX, en la Araucanía. El religioso escribió: “Durante casi veinte años de convivencia entre los mapuches, hemos anotado cuanto nombre botánico les oímos pronunciar. (…) En el campo mismo, guiados y aleccionados por prestigiosos indígenas ancianos de profunda intuición natural, y de experimentadas machis y hierbateras, hemos confrontado esas denominaciones con los vegetales que pretendían designar”.

Ernesto Wilhelm agradece a sus informantes los conocimientos transmitidos. No ocurre así en muchas crónicas anteriores. Un ejemplo es el ‘descubrimiento’ del Pacífico por Núñez de Balboa. Es evidente que quienes habitaban la zona hacía siglos que sabían de la existencia de ese océano y que guiaron a los españoles hasta ese lugar. Pero en las representaciones visuales y en las crónicas esos personajes imprescindibles son invisibles.

Dos vías complementarias

Las dos vías del conocimiento son complementarias, pero hay que tener en cuenta varias cosas. El conocimiento tradicional está sobre todo centrado en las plantas que pueden resultarnos útiles y emplearse, por ejemplo, como fibras para tejidos, medicamentos, alimento o combustible (leña). La vía científica, en cambio, se interesa por todo, y busca un punto de vista menos antropocéntrico, que intenta comprender todo el sistema en su conjunto.

Entre las muchas inexactitudes y falsedades de lo políticamente correcto, abunda una veneración por el supuesto ecologismo de los seres humanos en el pasado, contrapuesto a los abusos ambientales que estamos cometiendo en la actualidad. Como si nuestra especie hubiese sido ‘buena’ entonces y ahora fuese ‘mala’. En realidad, esta diferencia tiene mucho que ver con los números. En el pasado había menos personas en el mundo y, aun así, alteraron completamente una buena parte de los ecosistemas en beneficio propio: domesticaron animales y plantas y los promovieron a costa de los que no eran útiles. Como eran pocos, sus destrozos no fueron tan extensos, pero en algunos casos sí fueron devastadores. Mucho antes del surgimiento de la agricultura, nuestra especie exterminó a los grandes mamíferos allí donde llegó: mamuts en Siberia, perezosos gigantes en Sudamérica y la gran fauna marsupial en Australia. Igualmente, hizo desaparecer la tercera parte de especies de aves de Hawái.

Lo cierto es que la supervivencia del ser humano ha dependido siempre de su capacidad de adaptación, incluida la de modificar el medio para su beneficio. La diferencia es que el impacto actual es mucho mayor (porque somos más y porque la lógica de explotación es distinta debido al sistema económico en el que vivimos) y se desarrolla a un ritmo que amenaza con ser catastrófico en unas décadas. Así pues, las dos vías de conocimiento seguirán siendo la mejor garantía de conseguir un mundo mejor que reconozca de forma más equilibrada las aportaciones de las distintas sociedades humanas.

* Carlos Pedrós-Alió es investigador del CSIC en el Centro Nacional de Biotecnología y autor de los libros de divulgación Bajo la piel del océano (Plataforma editorial), Desierto de agua (Amazon), La vida al límite y Las plantas de Atacama (CSIC-Catarata), del que ha sido adaptado este texto.

‘Kareishu’ y la formación del olor corporal

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

¿Sabías que en Japón existe una palabra específica, ‘kareishu’, para referirse al “olor de la gente mayor”? Lejos de ser despectiva, la expresión constituye una muestra de respeto hacia las personas de edad avanzada y al aroma que desprenden. Un olor característico que, a diferencia de lo que popularmente se cree, es más suave, menos intenso y más agradable que el de la gente joven o de mediana edad, como reveló el estudio ‘The special scent of age’, del Centro Monell.

Esta investigación y el término ‘kareishu’ ponen de manifiesto que el olor corporal varía con la edad, del mismo modo que puede cambiar con la dieta y otras circunstancias, como el ciclo menstrual o el estrés –de hecho, los japoneses han dado el nombre de ‘sutoresushu’ al olor que las personas emiten cuando viven situaciones tensas–. Gracias a ello y a que hay olores que comparten determinados grupos de personas, podemos reconocer la edad, el sexo o lo que alguien ha comido o bebido, como ajo o alcohol, simplemente a partir de su aroma personal. Sin embargo, cada individuo posee un olor característico: su firma química.

A partir de infinitas combinaciones de bacterias y microorganismos que albergamos en nuestro cuerpo, que pueden ir variando por factores como los que hemos visto, cada persona desarrolla su propia huella olfativa. Por eso un perro policía puede seguir el rastro de un fugitivo y resulta posible, aunque con algunos matices, identificar a una persona a través de su olor. Además, investigaciones recientes han mostrado que personas con huellas olfativas parecidas también portan genes similares relacionados con proteínas del sistema inmune –en concreto, con el complejo mayor de histocompatibilidad– y vinculados al olor corporal.

¿Y cómo se forma esta huella olfativa? A partir de un complejo cóctel químico que se genera sobre todo en nuestra piel, aunque el aliento también realiza su contribución. Los seres humanos no tenemos glándulas específicas para la formación de aromas, pero los tres tipos principales de glándulas de la piel contribuyen a crear nuestro característico olor personal. Se trata de las glándulas sebáceas, que dan lugar a una secreción aceitosa sobre toda la superficie del cuerpo; las ecrinas, que secretan el sudor y se concentran en las axilas, la frente y las palmas de manos y pies; y de las glándulas apocrinas, que producen un fluido acuoso y están adosadas a los folículos pilosos –la parte de la piel que da crecimiento al cabello– de las axilas, el pubis, los párpados, los pezones, los oídos, la nariz y de alrededor del ombligo.

La química de los microorganismos

La secreción de las primeras glándulas, las sebáceas, contiene muchos ácidos grasos libres y lípidos, que son los principales responsables de nuestra identidad olfatoria. Sin embargo, se cree que son las glándulas apocrinas, especialmente las de las axilas, las que generan la mayor parte del olor corporal. Estos dos tipos de glándulas empiezan a secretar poco antes de llegar a la pubertad y aumentan su actividad con los cambios hormonales de esa época. En las personas de edad avanzada, las glándulas de la piel aumentan la secreción de dos compuestos –el nonenal y el nonanal–, que podrían influir en el peculiar “olor a viejo”.

En cualquier caso, la secreción fresca de glándulas de la piel no tiene prácticamente olor. La actividad metabólica de los microorganismos que habitan en ella es la responsable de transformarla en compuestos con un olor marcado. La composición de esta microfauna es característica de cada persona, y ellos, los microorganismos, son los protagonistas clave de la construcción del olor corporal individual.

Pero, ¿para qué sirve tener una señal aromática determinada? Los olores corporales pueden jugar un papel importante en la selección de pareja, el reconocimiento individual o la detección de parientes. También pueden aportar una valiosa información sobre nuestros problemas metabólicos e incluso sobre las enfermedades que sufrimos.

¿Una ventaja evolutiva?

En particular, en las interacciones entre madre e hijo, los bebés son capaces de identificar el olor corporal de su madre y las madres igualmente reconocen el olor de su bebé. Esta habilidad de discriminación e identificación se extiende también a otros miembros de la familia como padres, abuelas o primos. Al parecer, esto se debe al reconocimiento de una firma olfatoria genéticamente próxima, la llamada huella olfativa que es un espejo del genoma olfativo de una persona. Así que debe de haber un olor de clan, unas señales olfatorias ligadas a cierto grado de consanguinidad.

De hecho, los individuos que tengan la habilidad para distinguir a los parientes de los que no lo son pueden haber tenido mayores índices de supervivencia y de reproducción exitosa, aspectos clave del éxito evolutivo, algo en lo que el olfato juega un papel fundamental.

* 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? (CSIC -Catarata).

Polinizan, limpian el entorno y protegen a otros insectos: el papel de las hormigas en la naturaleza

Por Mar Gulis (CSIC)

Se pueden encontrar en un bote de mermelada mal cerrado, sobre las aguas de la Amazonia flotando a modo de balsas vivientes, o en las copas de los árboles mientras tejen nidos hechos con hojas. Las hay negras, rubias y azules, con mandíbulas en forma de asta de ciervo y de guadaña. Sus cabezas adoptan las formas más inverosímiles para taponar la entrada de extraños a su casa, y son capaces de emitir múltiples señales para avisar de la presencia de alimento o para alertar a su colonia de un peligro inminente. No sabemos cuántas hormigas habitan nuestro planeta, pero es indiscutible la enorme abundancia, ubicuidad y diversidad de estos insectos. Hasta ahora se han descrito más de 13.500 especies conocidas en todo el mundo. Además, constituyen uno de los mejores ejemplos de organización social avanzada dentro del reino animal.

Toda esta información está muy bien para conocer estos insectos, pero ¿qué función cumplen en la naturaleza? Según José Manuel Vidal Cordero, entomólogo del CSIC en la Estación Biológica de Doñana y autor del libro Las hormigas (CSIC-Catarata), “la cantidad total de materia viva de estos individuos es mucho mayor que la de cualquier otro grupo de insectos, mantienen numerosas relaciones con animales y plantas, y su tipo de vida ha propiciado una gran variedad de comportamientos. Sin embargo, las hormigas siguen siendo grandes desconocidas para la ciudadanía, “más allá de que las veamos como organismos agresivos y molestos que entran sin permiso en nuestra despensa”, agrega. Con la ayuda de este especialista, vamos a hacer un repaso del papel clave que la familia Formicidae desempeña en el funcionamiento y la regeneración de los ecosistemas.

Obreras de Messor barbarus transportando semillas al hormiguero. / J. Manuel Vidal-Cordero.

Dispersoras de semillas y polinizadoras

Para empezar, las hormigas se alimentan de semillas. Existen especies que consumen semillas de forma ocasional y otras estrictamente granívoras. En la península ibérica algunas especies del género Messor son fáciles de observar formando largas filas por donde van y vienen, grano a cuestas. “Muchas se pierden por el camino, y con­tribuyen de forma indirecta a su dispersión. Asimismo, buena parte de la dispersión secundaria se produce en las pilas de desecho del hormiguero”, explica Vidal Cordero.

Algunas plantas establecen una relación muy especial con las hormigas, denominada mirmecocoria. Las especies producen unas semillas con una protuberancia carnosa rica en lípidos y muy valorada por las hormigas. Ellas las transportan al hormiguero y así contribuyen a su dispersión y reducen la competencia entre las semillas de una misma planta.

También contribuyen a la polinización. Además de las hacendosas abejas y mariposas que normalmente identificamos con estos menesteres, se han descrito casos de polinización por hormigas en más de 40 especies de plantas. En general, siempre que en el proceso haya implicadas un elevado número de hormigas y las visitas a las flores sean frecuentes, la polinización es efectiva.

Obrera de Cataglyphis hispanica polinizando una flor de Asphodelus sp. / J. Manuel Vidal-Cordero.

‘Escoltas’ infalibles

Además, muchas plantas las quieren cerca por su “tremendo carácter”. Según el investigador del CSIC, “el comportamiento agresivo de las hormigas y el temor que infunden en numero­sos organismos, como muchos insectos que se alimentan de las plantas, ha promovido a lo largo de la evolución la crea­ción de un verdadero ‘club de fans’ de numerosas especies de plantas, denominadas mirmecófilas”. Estas plantas producen néctar rico en azúcares y aminoácidos para atraer a las hormigas. De esta manera, las hormigas permanecen cerca para aprovechar este recurso y las protegen de las incursiones de otros insectos que se alimentan de ellas expulsándolos cuando estos intentan posarse sobre la planta.

Por otro lado, sus hábitos carroñeros las convierten en eficaces sistemas de limpieza de la naturaleza porque retiran los cadáveres de animales de pequeño porte y participan en las primeras etapas de descomposición de seres vivos de mayor tamaño. Así, juegan un importante papel en el equilibrio de las co­munidades de artrópodos detritívoros que viven en el suelo, como lombrices, y de los insectos herbívoros que viven en las plantas.

Obreras de Cataglyphis velox transportando una oruga. / J. Manuel Vidal-Cordero.

También hay depredadoras. “La caza de presas en el suelo y en solitario es el método más común. Muchas especies de hormigas se ayudan de sus mandíbulas y de un aguijón para dar caza a una amplia variedad de presas, fundamental­mente invertebrados, como saltamontes, cochinillas, milpiés o ácaros”, describe José Manuel Vidal.

Ponga hormigas en su menú

En la mayoría de las relaciones de depredación que se dan en la naturaleza se come tanto como se es comido, y las hormigas no son una excepción a esta regla. “Constituyen una rica fuente de proteínas, por lo que un amplio abanico de especies incluye hormigas en su dieta. Desde invertebrados como numerosas especies de artrópodos hasta vertebrados como los conocidos osos hormigueros, pasando por una gran diversidad de sapos, lagartijas, lagartos, pájaros, entre otros, las ponen en su menú”, ilustra el investigador.

Las hormigas forman parte de dietas más am­plias para las especies que las consumen, pero también existen especies mirmecófagas, que se alimentan fundamentalmente de hormigas, entre las que encontramos numerosos tipos de arañas, chin­ches e incluso mamíferos, como los ya mencionados osos y cerdos hormigueros.

Macho de Messor barbarus capturado por una araña saltarina del género Phlegra. / J. Manuel Vidal-Cordero.

También el ser humano ha incluido hormigas en su dieta. El vino de hormigas chino, las hormigas culonas fritas colombianas, las dulces hormigas mieleras mexicanas o las ácidas hormigas del limón de las selvas suda­mericanas son algunos ejemplos bien conocidos.

Una relación muy beneficiosa

No obstante, las relaciones que las hormigas pueden establecer con otros animales no siempre tienen un cruento final. El ejemplo mejor conocido es la trofobiosis, una relación de mutualismo en la que en este caso las hormigas obtienen ali­mento de otros artrópodos sin matarlos.

Pensemos en los pulgones, unos pequeños insectos que se nutren de la savia de la planta, con lo cual tienen un régimen alimenticio muy rico en azúcares y agua. Como producto de su metabolismo, secretan sustancias azucaradas conocidas como mielato, muy aprecia­das por las hormigas, porque las protegen de depredadores y de parasitoides. “Es curioso ver a hormigas de diversas espe­cies dar un golpe con sus antenas a los pulgones y luego absorber las gotas de mielato que expulsan como reacción a ese estímulo, de manera similar a un pastor que ordeña sus cabras”, explica el investigador del CSIC. “Las hormigas pastorean su rebaño de pulgones trans­portándolos a nuevas plantas nutricias cuando escasea el ali­mento y protegiéndolos de mariquitas, crisopas y otros de­predadores que amenazan su seguridad”.

Ingenieras de los ecosistemas

Además, el suelo, el hábitat de muchas de ellas, ve modificadas sus propiedades físicas y químicas por su acción. “El amplio espectro alimenticio de muchas especies de hormigas genera suelos más ricos en sodio, calcio, magnesio, fósforo, zinc, hierro y manganeso”, describe el entomólogo. “Los montículos de desperdicios de las hormigas brindan unas condiciones favorables para las primeras etapas de la descomposición de la materia orgánica por parte de bacterias y hongos. Con sus hormigueros subterráneos, participan en el aireamiento del suelo y en los procesos de descomposición de la materia”, detalla.

Obreras de Cataglyphis hispanica extrayendo tierra del interior del nido. / J. Manuel Vidal-Cordero

Después de haber dado respuesta a la pregunta que nos hacíamos al comienzo, no sorprenderá leer que a las hormigas se les haya otorgado el título de ‘ingenieras de los ecosistemas’. Pero, lo cierto es que no es el único título que ostentan. “Hay hormigas buceadoras, otras que construyen balsas con sus propios cuerpos, y algunas especies guerreras pasan su vida como nómadas. Las hay agricultoras, otras ganaderas, y otras que ejercen como jardineras. Incluso algunas se comportan como verdaderas kamikazes. No hay más que investigar un poco para dejarse sorprender por esta familia”, concluye Vidal Cordero.

¿Qué tienen en común una epidemia y una invasión biológica?

Por Montserrat Vilà (CSIC)* y Mar Gulis 

La pandemia ocasionada por un virus como el SARS-CoV-2 nos hace pensar en situaciones como el confinamiento, la saturación en los hospitales o el proceso de vacunación. Pero, ¿qué ha ocurrido en el entorno natural? Los ecosistemas y la biodiversidad han experimentado un cambio desde que se originó la pandemia. Ese parón (o stand by) ha permitido que multitud de especies transiten más por zonas naturales y urbanas en las que habitualmente no pueden hacerlo debido a nuestra presencia. Y no solo eso, la pandemia guarda una relación muy estrecha con los ecosistemas por un proceso que tiene lugar en algunos de ellos: las invasiones biológicas.

Los seres humanos contribuimos cada vez más a la dispersión de determinados animales, plantas o microorganismos desde sus regiones naturales de origen a otros lugares del mundo. Es lo que se conoce como invasión biológica. Este es un fenómeno que provoca diferentes impactos medioambientales y socioeconómicos, y comparte con las epidemias muchas de sus causas, así como otras características similares.

Algunas especies invasoras contribuyen a la aparición y transmisión de patógenos. / Freepik

Entre ambos fenómenos hay múltiples paralelismos porque los dos están impulsados por la globalización y porque las especies que intervienen en ellos –un virus infeccioso o una planta invasora, por ejemplo– se caracterizan por su alta capacidad de reproducción y dispersión, proliferan en condiciones de degradación ambiental y tienen mayor impacto en comunidades con las que nunca antes estuvieron en contacto y que, por tanto, carecen de mecanismos de defensa.

En un mundo globalizado, la aparición y propagación de muchos patógenos infecciosos humanos responden a eventos de invasión biológica. Es el caso de virus como el del Ébola, la gripe, el VIH o el SARS-CoV-2. Por su parte, algunas especies invasoras contribuyen a la aparición y transmisión de patógenos. Ejemplo de ello son los mosquitos invasores, como el mosquito tigre, que transmiten enfermedades como el dengue o la provocada por el virus del Zika; e, incluso, vertebrados que introducimos como mascotas (por ejemplo, el galápago de Florida o la mangosta pequeña asiática), que pueden transmitir salmonelosis, herpes, la rabia o dermatitis. Otras especies, como las plantas acuáticas invasoras, proporcionan hábitat y recursos al vector o reservorio de patógenos.

Estos patógenos pueden transmitirse entre especies invasoras y entre especies nativas, y a su vez entre ambos grupos de especies, en un proceso que se ha visto impulsado por la urbanización de zonas naturales. La proliferación acelerada de infraestructuras y el aumento de población humana en hábitats naturales ha ocasionado que las especies estén en contacto estrecho con las personas, y esto supone una oportunidad para que los patógenos cambien su hospedador original por el ser humano, un fenómeno que se conoce como zoonosis. A la vez, ofrece a las especies invasoras que se han introducido en áreas antropizadas, es decir, aquellas que han sido transformadas por el ser humano, la posibilidad de colonizar los hábitats naturales próximos a las áreas urbanas.

Invasiones y epidemias: un mismo proceso en disciplinas diferentes

El proceso de transporte, entrada y establecimiento de una invasión es el mismo que el de una epidemia. En ambas, se produce un transporte y una infección que se transmite y genera una epidemia. Aunque todos estos procesos comparten la biología de telón de fondo, la diferencia reside en el uso de la tecnología y la terminología, propia de cada disciplina: la biomedicina y la ecología. Tienen en común conceptos fundamentales que guían la investigación y, en concreto, las etapas y dinámicas que se desarrollan, aunque siempre serán más rápidas en una epidemia que en una invasión.

Infografía de la publicación ‘Viewing Emerging Human Infectious Epidemics through the Lens of Invasion Biology’, M. Vilà et al.

Las invasiones biológicas comienzan con el transporte de una especie de un lugar a otro, después se introduce en el ecosistema y se produce la dispersión por el territorio. Por su parte, las epidemias sanitarias se inician con la ‘exposición’ o entrada en contacto entre un patógeno y un ser humano. A continuación, se produce la infección en el cuerpo y, posteriormente, la transmisión o contagio a más personas hasta llegar a la fase de expansión epidémica que, si es global, se denomina pandemia.

La colaboración entre biomedicina y ecología es vital para la solución de los impactos causados por estos micro y macroorganismos que afectan tanto a la salud y la economía como al medio ambiente. Comprender los factores que les permiten saltar cada una de las etapas supondría una mejora de las posibles estrategias de predicción, prevención, tratamiento y mitigación de las especies invasoras y los brotes de enfermedades infecciosas, incluidas las pandemias.

Para ello, es esencial un acercamiento entre disciplinas, que tenga en cuenta la interrelación existente entre la salud de los seres humanos, los animales, las plantas y la del medio ambiente en su conjunto. También requiere apostar por la bioseguridad, tanto a nivel académico como de gobernanza, y por políticas que velen por el bienestar de nuestro planeta.

*Montserrat Vilà es investigadora y coordinadora del Grupo de Invasiones Biológicas en la Estación Biológica de Doñana (EBD) del CSIC.

¿Es posible predecir la presencia de medusas en nuestras costas?

Por Laura Prieto (CSIC)*

Las medusas suscitan un gran interés en verano y, por ello, tienen mayor protagonismo en los medios de comunicación que, por ejemplo, sus “compañeros” en los mismos niveles de la cadena trófica: los peces. El interés de la sociedad y la gran cantidad de información sobre estos animales ha llevado a pensar que cada vez hay más medusas en nuestras costas. Pero esta idea no es cierta.

‘Pelagia noctiluca’ es una de las especies más comunes en el Mediterráneo. / Filippo Fratini (CC-BY-SA-4.0)

Los datos que, desde 2014, hemos obtenido en el archipiélago de las Islas Baleares contradicen esta afirmación. En la zona, la especie protagonista por excelencia es Pelagia noctiluca, tanto por su abundancia como por su frecuencia. Este organismo siempre está en la columna de agua (de ahí lo de ‘pelagia’) y brilla por la noche (por eso, se la denomina ‘noctiluca’), cuando emerge a la superficie tras pasar el día a más de 100 metros de profundidad. Pues bien, hay periodos en los que esta especie ha estado presente durante todo el año y, otros, como 2020, en los que no ha habido ningún avistamiento en ninguna zona del Mediterráneo occidental, a pesar de que el sistema de observación de medusas construido por el Govern, el Sistema de Observación y Predicción Costero de las Islas Baleares (SOCIB) y el CSIC ha estado operativo. En otros momentos, esta medusa ha sido muy abundante en forma de ejemplares adultos, como durante la pasada primavera. Según los datos obtenidos, el hecho de que Pelagia noctulica, una especie que se mueve con las corrientes de mar abierto de todo el Mediterráneo, llegue en verano a una costa determinada está más relacionado con la oceanografía y la meteorología de cada zona en particular.

De todas formas, la más peligrosa de las medusas que llegan a las costas baleares es la carabela portuguesa (Physalia physalis), una especie de gran tamaño y largos tentáculos que vive en la superficie y que es conocida por la intensidad del dolor que produce su picadura. Ejemplares aislados de este organismo fueron avistados la pasada primavera. Al igual que la medusa velero (Velella velella), de un tamaño más pequeño e indolora, la distribución de la carabela portugesa está marcada únicamente por las corrientes de superficie y por la dirección y la intensidad de los vientos. Los más de 200.000 datos de medusas recogidos por nuestro sistema de observación nos han permitido conocer los mecanismos que atraen a la carabela portuguesa desde el centro del océano Atlántico, su hábitat natural, hasta las costas ibéricas. Además, con estos datos, hemos construido un modelo predictivo de su distribución en toda la cuenca del mar Mediterráneo una vez que entran por el estrecho de Gibraltar.

La carabela portuguesa es conocida por el intenso dolor que produce su picadura. / Volkan Yuksel (CC-BY-SA-3.0)

La primera conclusión que podemos extraer de estos ejemplos es que para poder estudiar la dinámica de las medusas y cómo se ven afectadas por el medio ambiente en el que viven, es necesario que los científicos y las científicas dispongamos de bases de datos de larga duración, construidas de forma sistemática y sólida. De esta manera, podremos relacionar patrones y construir herramientas de predicción capaces de determinar la probabilidad de que lleguen arribazones de medusas a una costa o a una playa determinada.

El segundo corolario es que la respuesta científica correcta a la pregunta de si es posible predecir la llegada de medusas a nuestras costas es que, a día de hoy, eso depende de la especie y de la zona de estudio. Actualmente, hemos construido y validado herramientas de predicción para dos especies y en dos zonas: Cotylorhiza tuberculata en la laguna del Mar Menor y carabela portuguesa en la cuenca del Mediterráneo. Sin embargo, seguimos trabajando para poder dar respuesta a la presencia de Pelagia noctiluca, Rhizostoma pulmo y Rhizostoma luteum. Esta última es la de mayor tamaño de todas, y de apariciones solitarias desde la cornisa cantábrica hasta el mar de Alborán y en toda la costa atlántica del continente africano.

* Laura Prieto es investigadora del CSIC en el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía.

Incendios forestales: la geometría del fuego

Por Serafín J. González Prieto (CSIC)*

Tradicionalmente se ha considerado que tanto el inicio como la propagación del fuego son una cuestión de triángulos. Para que se inicie un fuego son necesarios tres factores: combustible, comburente y fuente de ignición. Los dos primeros son casi omnipresentes en condiciones naturales, en forma de vegetación y oxígeno de la atmósfera, y el tercero surge con frecuencia variable a partir de rayos o erupciones volcánicas, por ejemplo. La propagación del fuego también está controlada por tres factores: el combustible disponible, la topografía y las condiciones meteorológicas (humedad, viento, temperatura).

Sin embargo, con demasiada frecuencia se olvida que desde hace miles de años a los triángulos anteriores les ha crecido un ‘cuarto vértice’, que condiciona decisivamente a los otros tres vértices en la mayor parte del planeta: las actividades humanas. Con el dominio del fuego los humanos pasamos a ser la principal ‘fuente de ignición’ en la naturaleza. Con la extinción de los mega-herbívoros silvestres en amplísimas zonas (en parte sustituidos por ganado), la agricultura y ciertas plantaciones forestales masivas –con especies pirófitas de interés económico, como eucaliptos y pinos– pasamos a controlar la cantidad y continuidad del combustible, es decir, las posibilidades de inicio y propagación del fuego. Sobre estas posibilidades de inicio y propagación inciden también el cambio climático que estamos provocando y las labores de extinción de los incendios cuando y donde nos interesa, incluso cuando estos son naturales. Por último, con la imparable expansión, a menudo caótica, de las áreas urbanizadas y las infraestructuras, nos hemos metido, literalmente, en la ‘boca del fuego’ que nosotros mismos atizamos. Así, además de la sexta extinción masiva de especies, la actividad humana está generando lo que ya se denomina mega-incendios de sexta generación: humanamente imposibles de apagar; humana y ecológicamente devastadores.

Ilustración: Irene Cuesta (CSIC)

Los riesgos de las quemas controladas o ‘pastorear’ el fuego

Llegados a este punto, ¿qué podemos hacer? Pensando solamente en el primero de los triángulos mencionados, algunos aseguran que únicamente podemos gestionar el ‘combustible’ y propugnan realizar quemas controladas o prescritas, ‘pastorear’ el fuego. Antes de optar por esta alternativa, conviene recordar que la sabiduría popular nos advierte que, si jugamos con fuego, es probable que acabemos quemándonos. Debemos tener presente que tanto las quemas prescritas como los incendios tienen efectos sobre la salud humana, la economía, la atmósfera, el agua, el suelo, la vegetación, la fauna e, incluso, el patrimonio cultural. Estos efectos pocas veces, o nunca, son tenidos en cuenta adecuadamente y en su conjunto.

Como realizar quemas prescritas con las necesarias garantías es laborioso y costoso, con relativa frecuencia se hacen mal y afectan a más superficie de la prevista, llegando incluso a convertirse en grandes incendios forestales. Pero, aún siendo técnicamente bien realizadas y de baja severidad, las quemas controladas o prescritas provocan pérdidas elevadas de nutrientes y organismos del suelo (lo que disminuye su fertilidad) y reducen su capacidad para actuar como una gigantesca ‘esponja’ que se empapa cuando llueve. Gracias a esta función de ‘esponja’, un suelo sano y rico en biodiversidad reduce las inundaciones y libera lentamente el agua después, lo que reduce las sequías.

Pérdida de áreas forestales por la erosión del terreno tras incendio (Ourense, Galicia)

Además, ya sea en un incendio forestal o en una quema prescrita, la combustión incompleta de materia orgánica de los suelos y vegetación genera inevitablemente hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) tóxicos, que la erosión arrastra a embalses y zonas costeras y que afectan a la potabilidad del agua, la riqueza pesquera y marisquera, y, una vez más, a la biodiversidad. Las cenizas suelen también contener concentraciones demasiado elevadas de algunos micronutrientes y metales pesados, con riesgos aún no evaluados para los lugares donde se sedimentan.

Sedimentos de cenizas en costas gallegas

Pastoreo sí, pero de ganado extensivo y sostenible

Entonces, ¿qué otras cosas podemos hacer? En primer lugar, convencernos de que actualmente la figura geométrica del fuego, más que a un triángulo, se parece a un rombo, en cuyo vértice superior está la actividad humana influyendo decisivamente sobre el inicio y la propagación de los incendios. Los datos oficiales indican que el 78% de los incendios en España son de origen antrópico (quemas deliberadas, accidentes y descuidos). Por tanto, nada conseguiremos si no actuamos sobre la principal ‘fuente de ignición’ en los incendios forestales, grandes y pequeños: la actividad humana.

Salamandra calcinada por un incendio (Galicia)

Para dificultar la propagación y facilitar la extinción de los incendios debemos actuar sobre la biomasa vegetal, mal llamada combustible: aunque arde, nadie en su sano juicio llama combustible a una biblioteca, a un retablo barroco o a los tejados de Notre Dame. Una superficie continua de hierba seca, matorral, eucaliptos, pinos o acacias puede facilitar mucho la propagación de un incendio. Para reducirla, debemos generar discontinuidades y crear un mosaico de hábitats diferentes que, además, es muy beneficioso para la biodiversidad. Para eso disponemos básicamente de tres herramientas: diente, hierro y fuego; pastorear, rozar y quemar. Más allá de unos puestos de trabajo coyunturales, las quemas prescritas y el ‘pastoreo de incendios’ no producen bienes o riqueza y tienen en contra los mayores efectos ambientales. En circunstancias parecidas están las rozas, pero con menor impacto ambiental. Y luego está el pastoreo real, trashumante o con ganado en régimen extensivo o semi-extensivo, es decir, en el que este pasa la mayor parte de su vida en libertad. Al suplir a los grandes herbívoros salvajes que hemos diezmado o extinguido, el ganado en semi-libertad controla el crecimiento de la biomasa vegetal, contribuye a conservar un mosaico diverso de hábitats, genera puestos de trabajo estructurales, ayuda a mantener la población rural y produce alimentos.

Por todo ello, la solución del grave problema de los incendios forestales en nuestro país pasa por actuar cuanto antes sobre las causas de origen humano, promocionar un pastoreo semi-extensivo bien gestionado y recurrir a desbroces mecánicos donde sea necesario. Y solo cuando el número, extensión, severidad y frecuencia de los incendios sea más o menos natural podremos plantearnos no extinguir o ‘pastorear’ los incendios naturales.

* Serafín J. González Prieto es experto en restauración de suelos tras incendio e investigador del CSIC en el Instituto de Investigaciones Agrobiológicas de Galicia (IIAG-CSIC).

El gran ‘fake’ científico del siglo XX: el hombre de Piltdown

Por Ana Rodrigo Sanz (IGME-CSIC) y Mar Gulis*

Casi con toda seguridad, el engaño más famoso, espectacular y controvertido de la ciencia de la segunda mitad del pasado siglo es el fraude del ‘hombre’ de Piltdown. Durante cerca de 40 años, la mayoría de la comunidad científica dio por válida la existencia de este supuesto eslabón perdido de la evolución, con cerebro humano y cuerpo de simio, que habría vivido en las islas británicas hace dos millones de años. La mentira puso en evidencia las malas artes de quienes la urdieron, pero también que los prejuicios culturales y el nacionalismo pueden dar alas a los peores bulos científicos.

Reconstrucción de ‘Eoanthropus dawsoni’ de 1913.

Vayamos al comienzo de la historia. En 1908, unos trabajadores de una cantera de grava situada en Piltdown, un pueblo de Sussex (Inglaterra), informaron a Charles Dawson (1864-1916), abogado y arqueólogo aficionado, de que habían encontrado un cráneo aplastado. Dawson se desplazó a la zona y continuó excavando, según dijo, hasta encontrar algunas piezas más del cráneo y fragmentos de otros mamíferos fósiles. En 1912, llevó sus hallazgos a Arthur Smith Woodward (1864-1944), conservador de paleontología del Museo de Historia Natural de Londres, quien los presentó ante la Sociedad Geológica de Londres.

El aspecto del cráneo recordaba al de un humano actual mientras que las características de la mandíbula eran notablemente simiescas. Eso sí, los dos molares que conservaba estaban desgastados de forma similar a la observada en los seres humanos. Asociados a estos restos aparecieron también dientes de hipopótamo y de elefante, así como utensilios de piedra primitivos. Estas herramientas parecían una evidencia palpable de que el individuo de Piltdown habría tenido una inteligencia muy superior a la de los monos.

El eslabón perdido de Darwin

El descubrimiento encajaba perfectamente en el esquema de la evolución humana propuesto por Darwin en El origen de las especies, muy extendido entre quienes se dedicaban a la paleoantropología a comienzos del siglo pasado. Según esta hipótesis, en el transcurso de la evolución humana un cerebro de gran tamaño debía de haber precedido al desarrollo de otros caracteres considerados como humanos. Por eso, se esperaba encontrar fósiles con cráneos que delataran un gran volumen cerebral articulados con esqueletos de aspecto simiesco.

Cuando Woodward presentó los fósiles, la comunidad científica manifestó sus dudas arguyendo que quizás mandíbula y cráneo no correspondían al mismo individuo. Sin embargo, varias autoridades en anatomía, como Grafton Elliot Smith o Arthur Keith, defendieron la autenticidad del descubrimiento.

Retrato de 1915 del examen del cráneo de Piltdown. Desde la izquierda, arriba: F. O. Barlow, G. Elliot Smith, Charles Dawson, Arthur Smith Woodward. Abajo: A. S. Underwood, Arthur Keith, W. P. Pycraft y Ray Lankester. / John Cooke

El hallazgo de un diente aislado puso fin a la polémica: en 1913, el padre Teilhard de Chardin (1881-1955), jesuita, filósofo y paleontólogo francés, encontró un canino inferior que podía ser asimilado a un mono, pero que presentaba marcas de desgaste parecidas a las humanas. La cuadratura del círculo se completó cuando dos años después el propio Dawson encontró en un segundo yacimiento próximo al original otros dos fragmentos craneales típicamente humanos y otra pieza dental más bien simiesca pero desgastada que, en su opinión, debían de pertenecer a un segundo individuo. Muchos de los detractores iniciales de Piltdown, como el gran paleontólogo francés Marcellin Boule (1861-1942), se retiraron del debate asumiendo su equivocación y reconociendo que estaban ante el tan esperado eslabón perdido.

Un hallazgo a la altura de Gran Bretaña

Fue entonces cuando se asignó una edad de unos dos millones de años a los restos y el nuevo fósil recibió el nombre de Eoanthropus (“el hombre del alba”) dawsoni en honor a su descubridor. Inglaterra, que hasta entonces no había contado con ningún hallazgo fósil de relevancia a pesar de ser la cuna de la teoría de la evolución, se cubrió de gloria científica. El hombre de Piltdown era mucho más antiguo que los neandertales, cuyos restos se habían encontrado en otros lugares de Europa y Asia, pero de los que solo había registro desde hace 230.000 años. Por tanto, los neandertales ‘franceses’ y ‘prusianos’ quedaban relegados a una segunda posición como rama colateral en la evolución humana.

Todo ello llevó a que Woodward y Keith fueran nombrados barones y a que a Dawson, fallecido en 1916, se lo recordara con una placa honorífica en Piltdown. Por si esto fuera poco, el lugar de los afortunados hallazgos fue declarado monumento nacional en 1950.

Sin embargo, en ese periodo las dudas sobre la autenticidad de los fósiles no se disiparon del todo y los nuevos descubrimientos en yacimientos de África y Asia comenzaron a contradecir el paradigma evolutivo que sugería el individuo de Piltdown. Es el caso, por ejemplo, del niño Taung, descubierto por el antropólogo australiano Taymond Dart (1893-1988) en Sudáfrica en 1924. El cráneo presentaba un excelente estado de conservación y su morfología recordaba a la de un simio: era muy pequeño, pero sus piezas dentales eran más semejantes a las humanas que a las de gorilas y chimpancés. Y aún había más: Dart afirmaba que el niño había caminado erguido, lo que le hacía aún más próximo a la especie humana. En 1925, se publicaron los resultados de su investigación en la revista Nature: el niño Taung recibió el nombre de Australopithecus africanus y su antigüedad fue datada en dos millones y medio de años. Pero la ciencia oficial no hizo mucho caso: el hombre de Piltdown era un peso pesado.

Reconstrucción de ‘Australopithecus africanus’ en el Museo de la Evolución Humana

El fin de la mascarada

Hubo que esperar a 1953 para que se descubriera la gran mentira. El geólogo del Museo de Historia Natural de Londres Keneth P. Oakley (1911-1981) dudaba de que los restos de Piltdown tuvieran la misma edad que los restos del estrato que supuestamente los contenía. Decidido a demostrar su corazonada, puso a punto un método de datación para calcular la edad relativa de los huesos fósiles a partir de su contenido en flúor. El fundamento del método es sencillo: la composición química del hueso puede verse alterada por la presencia de determinados elementos en las aguas filtradas a través de los sedimentos, como el flúor. De este modo, el incremento paulatino en flúor puede ayudar a distinguir huesos de edades diferentes aparentemente asociados en el mismo nivel estratigráfico.

El museo permitió a Oakley acceder a las piezas y, en 1950, descubrió que los restos de uno de los animales de Piltdown contenían un 2% de flúor, mientras que los fragmentos humanos tenían entre 0,1 y 0,4%. ¿Qué significaba esto? Que el hombre de Piltdown no superaba los 50.000 años. Pero había más dudas: ¿cómo era posible que Eoanthropus dawsoni tuviese mandíbulas similares a las de los monos cuando las de otros ancestros más antiguos eran iguales a las nuestras?

Izquierda: El cráneo del hombre de Piltdown, en una reconstrucción realizada por el Museo de Historia Natural de Londres. Derecha: cráneo de ‘Australopithecus africanus’ en el Augsburg Naturmuseum.

Oakley volvió a analizar las muestras utilizando nuevos métodos químicos, esta vez en colaboración con el paleoantropólogo británico W. E. le Gros Clark (1895-1971). Sus resultados demostraron que los restos fósiles de Piltdown habían sido teñidos con dicromático potásico para aparentar antigüedad y los dientes limados cuidadosamente para semejar un desgaste similar al de las piezas humanas. Los huesos del cráneo correspondían a los de un humano moderno mientras que la mandíbula y la pieza dental aislada a un orangután. En cuanto a los restos fósiles de mamíferos supuestamente presentes en la cantera de grava, se determinó que procedían de Malta o Túnez. Dataciones posteriores realizadas con radiocarbono fecharon la antigüedad del cráneo humano en unos 620 años.

En 1953, el periódico Times publicó que el supuesto ‘hombre’ de Piltdown era, en realidad, un fraude. El sentimiento de vergüenza nacional y la indignación fueron tales que la Cámara de los Comunes se planteó reducir los fondos del Museo de Historia Natural como castigo a la institución por no haber descubierto antes el engaño. Afortunadamente la flema británica se impuso y el museo quedó exonerado de culpabilidad.

Quienes no llegaron a sufrir las consecuencias de sus actos fueron los que la investigación histórica ha señalado como los artífices del engaño: Dawson, que murió en 1916, y su amigo desde 1909 Teilhard de Chardin, que falleció dos años después de que la mentira se desvelara, todavía como miembro de la Academia de las Ciencias de Francia. El papel controvertido de Woodward y Keith tampoco pudo esclarecerse con ellos en vida: el primero falleció en 1944 y los estudios que implican al segundo en el fraude no se difundieron hasta después de su muerte en 1955.

 

* Ana Rodrigo Sanz es directora del Museo Geominero del Instituto Geológico y Minero de España, recientemente adscrito al CSIC. Es también autora del libro de divulgación La edad de la Tierra (IGME-Catarata), del que ha sido adaptado este texto.

Siete libros de ciencia para tu maleta veraniega

Por Mar Gulis (CSIC)

Las deseadas y merecidas vacaciones están cerca, por eso nos gustaría proponerte unas lecturas de divulgación con las que disfrutar del verano. Las colecciones ¿Qué sabemos de? y Divulgación (CSIC-Catarata) cuentan con más de 150 títulos de libros fáciles de llevar y leer. Aquí te presentamos algunos de los números más recientes.

¿Existe una filosofía en español?

Decía Heidegger que pensar, lo que se dice pensar, solo es posible en griego y en alemán. Entonces, ¿no es factible la existencia de un pensamiento filosófico en nuestro idioma? El investigador del CSIC Reyes Mate aborda esta cuestión el libro Pensar en español, el primer volumen de estas colecciones dedicado a la filosofía. En un mundo dominado por el inglés, el autor trata de “crear un marco de referencia que nos sitúe frente a otros pensares en otras lenguas y, también, establezca vínculos entre nuestros propios intentos de pensamiento, en el primer caso para diferenciarnos, y en el segundo caso para unirnos”.

Para los que gusten de la reflexión en nuestra lengua, este texto es más que recomendable. Además, viene con contenido extra: un vídeo resumen de un minuto y una entrevista al autor en el nuevo pódcast del CSIC ‘Ciencia para leer’.

La enfermedad de las mil caras

La esclerosis múltiple es una enfermedad crónica, inflamatoria y neurodegenerativa del sistema nervioso central. Tiene un marcado componente autoinmune, y aparece generalmente en personas de entre 20 y 40 años, lo que supone un enorme impacto en su calidad de vida, importantes repercusiones sociales, y un elevado coste sanitario. Esta patología afecta a 2,5 millones de pacientes en el mundo y, a pesar de la investigación desarrollada desde su descubrimiento en el siglo XIX, aún presenta muchos interrogantes.

La esclerosis múltiple afecta a 700.000 personas en Europa. En España, la incidencia es de 100 casos por 100.000 habitantes, en su mayoría mujeres. / CSIC-Catarata

Las científicas Leyre Mestre y Carmen Guaza del Instituto Cajal del CSIC se adentran en su evolución, sintomatología, tratamientos y líneas futuras de estudio en La esclerosis múltiple, un libro que da a conocer una enfermedad muy heterogénea y difícil de tratar.

Los entresijos de la ciencia

Desde que alguien formula una hipótesis en un despacho o laboratorio de cualquier parte del planeta hasta que esa idea aparece publicada en una revista científica en forma de nueva teoría, tecnología o producto existe un largo y complicado proceso poco conocido más allá de los campus universitarios y los centros de investigación. Por qué y cómo se hace la ciencia está escrito “desde dentro” por Pere Puigdomènech, un profesional que ha dedicado su vida a esta labor. “Condensar en un libro de bolsillo un texto sobre la ciencia en sí misma no era tarea fácil, pero esta actividad tiene tal impacto tanto por los millones de personas que se dedican a ella como por su influencia en cómo vivimos y en las decisiones que toman los gobiernos, que merecía la pena intentarlo”, comenta el autor.

Con este libro, el investigador del Centro de Investigación en Agrigenómica adscrito al CSIC pretende describir la evolución histórica de la actividad investigadora, qué papel cumple en nuestra sociedad y cuál es su funcionamiento interno. Sus páginas, idóneas para curiosos y curiosas de los vericuetos científicos, responden a preguntas como quién investiga, dónde lo hace, qué método y reglas sigue o con qué financiación cuenta.

Nanotecnología y desarrollo sostenible

Desde 2010 se han publicado más de un millón de artículos científicos sobre descubrimientos o desarrollos relacionados con la nanotecnología y se han concedido cinco premios Nobel de Física o Química a personas que han realizado aportaciones significativas en este ámbito. Estos dos datos son solo una muestra de la relevancia que ha adquirido la llamada ‘ciencia de lo pequeño’ en los últimos años. Objetos o partículas que miden la milmillonésima parte de un metro (10-9) se perfilan como una de las soluciones para lograr la supervivencia de la especie humana en imprescindible equilibrio con el planeta que habita.

Por su carácter transversal, la nanotecnología impacta en la mayoría de los objetivos de la Agenda 2030. 

El investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid Pedro Serena firma Nanotecnología para el desarrollo sostenible, un libro que explica cómo el conocimiento acumulado sobre el nanomundo puede ayudar a mejorar nuestra calidad de vida sin comprometer el futuro de nuestros descendientes. El autor introduce los aspectos fundamentales de la nanotecnología y su salto de los laboratorios al mercado, para luego conectar las aplicaciones existentes y las futuras con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) establecidos por la ONU en su Agenda 2030.

¿Qué tienen en común la niebla y la cerveza?

Rodrigo Moreno, investigador del CSIC en el Instituto de Cerámica y Vidrio es autor de Los coloides, el libro que responde a esta pregunta. El arcoíris, un flan, la ropa deportiva impermeable que transpira y no pesa, la espuma con la que rizamos nuestro pelo o el famoso gel hidroalcohólico que nos aplicamos continuamente. Los coloides están presentes en muchos procesos y productos cotidianos, aunque la mayoría no hayamos oído hablar nunca de ellos. Son mezclas no homogéneas de dos o más fases (gas, líquido o sólido) en las que una de ellas tiene un tamaño menor a un micrómetro (0,001 milímetros) y que hacen posible la existencia de muchos materiales que usamos a diario. También se encuentran detrás de complejas tecnologías que en el futuro podrían permitir reutilizar materias primas o eliminar microplásticos de ríos y océanos. Este texto describe las características, técnicas de preparación y algunas de las numerosas aplicaciones de los sistemas coloidales.

La espuma de la cerveza es un coloide en el que partículas de gas, las burbujas, se encuentran dispersas en un medio líquido. 

La sorprendente vegetación de Atacama

Entre el océano Pacífico y la cordillera de los Andes se extiende un territorio de unos 178.000 kilómetros cuadrados donde predominan los tonos rojizos y, a simple vista, no se percibe rastro alguno de vegetación. Atacama, ubicado en el norte de Chile, es el desierto cálido más árido del mundo. Allí hay lugares donde no llueve en años, incluso en décadas, y otros en los que la media anual de precipitaciones no llega a los 5 milímetros de agua. Las temperaturas oscilan unos 30 grados entre el día y la noche, y la radiación solar es implacable. A pesar de las condiciones climáticas tan extremas, en este desierto se han descrito miles de especies de plantas que el investigador del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC Carlos Pedrós-Alió nos invita a descubrir.

El ‘desierto florido’ es uno de los fenómenos más llamativos que suceden en Atacama. Solo algunos años, y en zonas diferentes, la superficie se transforma en un campo de flores de distintas especies que dura varios meses. / Gerhard Hüdepohl

“Después de veinte años visitando este territorio para estudiar microorganismos, vi que en algunos sitios había plantas. Quise saber de qué especies se trataba, cómo se las arreglan para vivir en este entorno, qué adaptaciones tienen a la aridez, de dónde sacan el agua, cómo se distribuyen y cuánto tiempo hace que aparecieron en la evolución”, cuenta el científico. El resultado de esta investigación es el libro Las plantas de Atacama. El desierto cálido más árido del mundo, un recorrido por una de las zonas naturales más espectaculares del planeta.

La expedición Magallanes-Elcano

El 10 de agosto de 1519 partían desde Sevilla cinco naves con unos 250 tripulantes a bordo. Era el comienzo de la famosa expedición capitaneada por Fernando de Magallanes y finalizada gracias a Juan Sebastián Elcano. Financiada por la Corona de Castilla, su objetivo principal era llegar por occidente a un lugar llamado La Especiería – en el archipiélago de Las Molucas, ubicado en Indonesia– y crear así una ruta marítima alternativa a la establecida por Portugal para controlar el comercio de especias como el clavo de olor, la canela, la nuez moscada y la pimienta negra.

Terra Brasilis y el Atlántico Sur (Atlas Miller, 1519). Imagen del mapa que forma parte de la portada del libro. / CSIC

Más de tres años después, el 6 de septiembre de 1522, 18 europeos y 3 orientales enfermos y agotados arribaron a Sanlúcar de Barrameda. Después de recorrer 14.460 leguas, habían conseguido culminar la primera vuelta al mundo. En la conmemoración de su quinto centenario, Las plantas de la expedición Magallanes-Elcano (1519-1522)  rinde tributo a esta hazaña promovida por la búsqueda de nuevas plantas y nos propone viajar a través de unas páginas impregnadas de olores y sabores exóticos. El libro de la colección Divulgación está coordinado por el investigador del CSIC en el Real Jardín Botánico Pablo Vargas y escrito por una veintena de investigadores e investigadoras procedentes de aquellos países por los que transcurrió esta azarosa singladura.

La estimulación supernormal o por qué nos atraen ciertos alimentos

Por Javier Sánchez Perona (CSIC)*

A la mayoría de las personas los bebés nos parecen adorables y nos surge el instinto de protección hacia ellos. ¿Por qué sucede esto? La realidad es que si no experimentáramos esos sentimientos de forma generalizada la especie humana estaría en peligro de desaparecer. Nos gustan los bebés porque tiene que ser así para la supervivencia de la especie.

Del mismo modo, los seres humanos hemos evolucionado para sentir atracción por determinados alimentos porque nos resultan necesarios para la supervivencia y repulsión por otros que pueden ser dañinos. De ahí el magnetismo que nos causan los carbohidratos, sobre todo los dulces, la sal y las grasas (probablemente debido al oleogustus, el denominado ‘sexto sabor’). En cambio, tendemos a rechazar los sabores amargos porque muchas sustancias tóxicas tienen ese sabor.

Nuestro organismo ha desarrollado un sistema de recompensas, a través de neurotransmisores y hormonas, que responde a gratificaciones para mantenerse vivo. De esa forma, se asegura de la repetición una experiencia que probablemente sea indispensable para la supervivencia del individuo y de la especie. Cuando se produce un estímulo que tiene que resultarnos agradable, el cerebro libera sustancias que nos causan placer (endorfinas), deseo (dopamina) o mejora nuestras relaciones sociales, incluido el sexo (oxitocina).

Sin embargo, es llamativo que muchas personas también salivemos ante una publicidad o una fotografía de un alimento; algo, por cierto, muy similar a lo que nos ocurre cuando un muñeco nos despierta el mismo instinto de protección que un bebé real. Todas estas parecen respuestas exageradas de recompensa ante estímulos artificiales. Es lo que el científico y zoólogo Nikolaas Tinbergen llamó estímulos supernormales, que afectan sobre todo a nuestros instintos más primarios, como son la alimentación y la reproducción.

Nikolaas Tinbergen. / Wikipedia

El neerlandés Tinbergen observó que algunos animales respondían a estímulos artificiales en un célebre experimento con peces espinosos. Los machos de esta especie son particularmente agresivos con otros machos cuando compiten por las hembras y se reconocen entre sí por una banda roja en el abdomen. Tinbergen había situado un acuario con estos animales al lado de una ventana y observó que los animales tendían a volverse más agresivos cuando por la calle pasaba el camión de correos, que era de color rojo. La hipótesis de Tinbergen era que los peces reaccionaban ante el color rojo aunque no se tratara de un estímulo natural. Para comprobarlo, introdujo en la pecera peces de madera con distintas formas, algunos de los cuales tenían el abdomen colorado. Cuando los peces espinosos macho veían el color rojo se volvían agresivos, aunque el estímulo fuera artificial.

En el siguiente video se muestra una recreación del experimento de Tinbergen:

Cuando una botella de cerveza se convierte en objeto de deseo

Otro ejemplo de estimulación supernormal es la historia de la casi desaparición de los escarabajos australianos Julodimorpha bakewelli. Estuvieron en riesgo de extinción porque los machos no se reproducían con las hembras, ya que habían encontrado unas sustitutas artificiales más atractivas. Los machos de esta especie se sienten atraídos por hembras que son más grandes que ellos, de color marrón, brillantes y que tienen protuberancias en el caparazón. Las sustitutas que encontraron fueron… botellas de cerveza que cumplían con esas características. Los escarabajos encontraban esas botellas en el campo (un lugar poco apropiado para estos envases) y se sentían tan atraídos por ellas que ignoraban a las hembras. Lo hacían hasta tal punto que muchos morían por calor, inanición o por ataques de hormigas, tratando de copular con las botellas. Afortunadamente, la amenaza de extinción de esta especie se resolvió de forma muy sencilla: solo hubo que cambiar el diseño de las botellas de cerveza.

Escarabajos australianos Julodimorpha bakewelli. / Bing

En nuestros días, encontramos estimulación supernormal absolutamente en todos lados. La publicidad explota nuestra debilidad por algunos productos para que instintivamente nos sintamos atraídos por ellos e ignoremos otros que nos estimulan menos. La respuesta que muchos humanos generamos ante alimentos ultraprocesados, ricos en azúcares, harinas refinadas, grasas y sal, sería también un ejemplo de estimulación supernormal. Estos alimentos están diseñados precisamente para resultar más atractivos que los alimentos poco procesados y provocan una respuesta emocional mucho mayor, que facilita el desarrollo de conductas adictivas.

 

* Javier Sánchez Perona (@Malnutridos) es investigador del CSIC en el Instituto de la Grasa y responsable del blog Malnutridos.

Sobrevivir en el desierto: ¿cómo se adaptan los cactus a la falta de agua?

Por Carlos Pedrós-Alió y Mar Gulis (CSIC)*

Si hay una planta emblemática del desierto, esa es el cactus. Es difícil imaginar una película del Oeste sin un saguaro o dos (Carnegiea gigantea), pero ¿cómo se las arreglan las especies de esta familia para soportar unas condiciones de aridez tan extremas? Pues básicamente recurriendo a dos estrategias: hacer todo lo posible por no perder agua y esforzarse al máximo por obtenerla.

Para entender cómo los cactus consiguen retener agua hay que tener en cuenta que en un ambiente húmedo una planta está constantemente transpirando. El agua es absorbida por las raíces, sube hacia las hojas como parte de la savia y allí se evapora a través de los estomas. Estas estructuras de la hoja tienen que abrirse para aspirar CO2 y espirar O2, los gases que intervienen en la fotosíntesis. De esa forma, en condiciones normales, una planta pierde el 75% del agua que absorben sus raíces, algo que no tiene ninguna trascendencia en un bosque lluvioso tropical, pero que resulta imposible en un desierto.

Plantas que transpiran solo de noche

Esto ha hecho que los cactus conviertan sus hojas, por donde principalmente pierden agua las plantas, en espinas. No obstante, como sabemos, las hojas hacen la fotosíntesis, y una planta necesita este proceso para vivir. Por eso los cactus han transferido el proceso fotosintético a los tallos. Además, para evitar que se escape el vapor de agua, los cactus cierran los estomas durante el día y solamente los abren durante la noche, cuando la temperatura es baja y no va a haber tanta evaporación.

Sin embargo, durante la noche no hay luz. ¿Cómo compaginar la apertura de estomas con la fotosíntesis, que requiere la energía solar? Los cactus han resuelto el problema separando los dos procesos: durante la noche abren los estomas y absorben el CO2; durante el día cierran los estomas y aprovechan la energía de la luz para hacer la fotosíntesis. Con el fin de conservar el CO2 hasta que llegue la luz del día, los cactus y otras muchas plantas crasas han desarrollado un tipo de metabolismo que les permite almacenarlo en vacuolas por la noche y transportarlo a los cloroplastos cuando sale el sol. De este modo, hacen un uso del agua mucho más eficiente.

Cera impermeabilizante, tallos inclinados y segunda piel de espinas

Aquí no se acaban los recursos que tienen los cactus para no perder agua. Otro de ellos es recubrir su tallo de una cutícula de cera que lo impermeabiliza todavía más y que, al ser de color claro, refleja la radiación solar. Esto contribuye a reducir la temperatura de la planta y, por tanto, la evaporación.

El ecólogo Harold A. Mooney y sus colaboradores estudiaron este fenómeno en Copiapoa gigantea, un cactus que se encuentra en el desierto de Atacama. Insertando sensores de temperatura en el tallo, comprobaron que la temperatura debajo de tejidos cubiertos con cera era de 0,5 a 2 grados menor que bajo las zonas en las que se había perdido esa cubierta.

‘Copiapoa gigantea’ inclinada al norte en el desierto de Atacama. / Carlos Pedrós-Alió

Otro mecanismo observado por Mooney fue que la mayoría de los tallos estaban inclinados hacia el norte, de modo que la radiación solar solamente incidía perpendicularmente sobre la cima del tallo, pero no sobre los lados. Así, estos cactus minimizaban la radiación que les llegaba y esto contribuía a que no se calentaran tanto. Como en el ápice se encuentra el tejido de un cactus capaz de crecer y de producir flores, el ecólogo norteamericano especuló que su elevada temperatura ayudaría a que los procesos de crecimiento, floración y fructificación fueran más rápidos. A mayor temperatura, mayor actividad biológica.

Además, las espinas de los cactus forman una segunda piel unos milímetros más allá del tallo. Esta piel refleja una parte de la radiación solar y crea una capa de aire parcialmente aislante alrededor del tallo que reduce la temperatura y la evaporación en su superficie. La arquitectura del siglo XXI también ha descubierto este mecanismo y muchos de los edificios actuales tienen una segunda piel de vidrio separada de la cortina de cristal principal. El aire entre las dos superficies de cristal se calienta, sube y crea así corrientes que contribuyen a refrigerar el edificio.

Sección transversal de un cactus del género ‘Cereus’. Espinas y pelos surgen de las areolas, en las que se interrumpe la dermis y la cutícula que la protege. En el interior, de fuera hacia dentro, encontramos el clorénquima, donde se realiza la fotosíntesis; el hidrénquima, que es el tejido que puede acumular agua; el sistema vascular, que transporta la savia y los nutrientes de una parte a otra de la planta; y el parénquima medular. / Wikipedia

Capacidad para condensar agua

Todos estos mecanismos hacen que un cactus pierda poca agua. Pero, ¿cómo se las ingenia para conseguirla? La estrategia de algunas especies estudiadas por el propio Mooney es tener en sus espinas ranuras que hacen que las gotas de agua se deslicen hacia el tallo. En su recorrido por la espina, las gotas se encuentran con una serie de pelos que quedan empapados y hacen que el agua se escurra hasta el suelo, donde pueden absorberla las raíces.

Esta capacidad para condensar agua a partir de la niebla tiene un potencial de aplicaciones enorme. Si se lograran reproducir las propiedades de los cactus, podrían instalarse sistemas artificiales para atrapar las nieblas en muchos lugares áridos de la Tierra. De hecho, en los últimos años este tema ha recibido una gran atención. Estudiando la estructura microscópica de las espinas y los tricomas –apéndices finos– de un cactus mexicano, Opuntia microdasys, investigadores del Laboratorio Nacional de Pekín para Estudios Moleculares descubrieron que las gotas de agua siempre se deslizaban hacia el tallo, incluso cuando la espina se colocaba cabeza abajo y las gotas tenían que desafiar a la gravedad. Este fenómeno era posible gracias a la forma cónica de las espinas y sus ranuras longitudinales, más gruesas cuanto más cerca están del tallo.

Más recientemente, un grupo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (Corea del Sur) ha demostrado que las espinas de este mismo cactus condensan el vapor de agua en pequeñas gotas, que luego se depositan sobre los tricomas. Estos tricomas son hidrofóbicos, de modo que la gota reposa sobre ellos sin mojarlos mientras se va evaporando poco a poco. Cuando el tamaño de la gota es el adecuado, es absorbida en microsegundos por la zona hidrofílica que hay por debajo de los tricomas.

Microscopía óptica de la recolección de gotas de agua por las espinas del cactus orientadas de distintas maneras. Las gotas se desplazan hacia la base de la espina incluso en contra de la gravedad. / Ju et al. (2012) y Springer Nature

Por otra parte, algunos cactus tienen un sistema radicular capaz de absorber mucha agua cuando llueve. Por ejemplo, se ha estimado que un saguaro puede llegar a recoger 760 litros después de una tormenta. Para que esto sea posible, el cactus tiene que ser capaz de almacenar el agua. Y esto es justamente lo que permite la estructura en acordeón del tallo: los cactus tienen costillas gracias a las cuales pueden aumentar su volumen cuando hay agua disponible y disminuirlo a medida que la van perdiendo.

En resumen, que un cactus puede ser perfectamente feliz en el desierto.

* Carlos Pedrós-Alió es investigador del CSIC en el Centro Nacional de Biotecnología y autor de los libros de divulgación La vida al límite y Las plantas de Atacama (CSIC-Catarata), del que ha sido adaptado este texto.