Archivo de la categoría ‘Biología’

Selección sexual desbocada: cuando los caminos de la seducción son inciertos

Por Gonzalo M. Rodríguez (CSIC)* y Mar Gulis

En Australia, un macho de pergolero satinado (Ptilonorhynchus violaceus) con su plumaje azulado despeja una zona de terreno, construye una especie de escenario y lo tapiza con elementos del mismo color: plumas, piedras, hojas, cristales o plásticos. A continuación, recoge ramitas secas y hace dos paredes que forman algo similar a un pasillo por el que entrar triunfante. Todo ello para deslumbrar a la hembra de su especie.

Macho de pergolero satinado (‘Ptilonorhynchus violaceus’) / Ken Griffiths

Por su parte, en Nueva Guinea y con el mismo propósito, un macho de pergolero pardo (Amblyornis inornata) construye una cabaña de ramitas techada y con aspecto de teatro. Limpia su interior con sumo cuidado para dejar únicamente la tierra a la vista y, sobre ella, va colocando montoncitos de distintos elementos coloridos que dispone como alfombras a la entrada de la pérgola.

En Sri Lanka, un ejemplar de pavo real (Pavo cristatus) despliega su cola en forma de abanico para sorprender a la hembra. Una cola llena de colores, pero aparentemente inútil para el vuelo.

Pavo real (‘Pavo cristatus’) / Jose Miguel Sanchez

Sin duda, procesos fisiológicos o comportamientos tan extravagantes como los descritos han sido seleccionados genéticamente porque provocan una fuerte influencia en las hembras. Pero, ¿por qué pasa esto? ¿Qué tienen esos comportamientos que tanto gustan a las hembras?

Un coste que es necesario asumir

Los ornamentos, los cantos, las mejores cabriolas… son rasgos que se consideran ostentosos, exagerados. Suponen tal riesgo o derroche de energía que, aparentemente, sería más lógico que no existiesen. Sin embargo, pueden explicarse por una relación coste-beneficio en el proceso de comunicación.

Desde el punto de vista del emisor, el macho en este caso, los costes radican en la emisión de la señal, mientras que los beneficios dependen de si el receptor, la hembra, responde o no a la señal enviada.

Por ejemplo, en relación con el coste, cuando el macho de ruiseñor (Luscinia megarhynchos) canta para atraer a la hembra, puede perder hasta un 10% de masa corporal por el esfuerzo que hace. Algo parecido sucede con los machos de muchas especies de lagartos, mamíferos, aves e insectos cuando destinan compuestos muy necesarios para su metabolismo a las secreciones químicas que, a modo de perfume, les permiten llamar la atención de las hembras. Es el caso de las lagartijas lusitana y carpetana (Podarcis guadarramae e Iberolacerta cyreni, respectivamente), que segregan sustancias con ácido oleico y provitamina D3, muy apreciadas por sus parejas.

Macho de lagartija carpetana (‘Iberolacerta cyreni’) / Matthijs Kuijpers

Otros costes a los que el emisor se enfrenta son más indirectos y se relacionan con el riesgo de ser detectado o atraer a individuos indeseados, como depredadores o competidores. Cuando un macho expresa una señal de colores muy llamativos para atraer a una hembra, como la cola del pavo real, asume un riesgo muy grande, ya que no solo será llamativo para la hembra sino que también puede ser visto y cazado por un depredador.

Sin embargo, todos estos costes se compensan con el beneficio que supone fecundar a la hembra. En este caso, el desgate y el riesgo valen la pena.

Cabría preguntarse por qué en los ejemplos citados es el macho el que tiene que hacer tantos esfuerzos para reproducirse. ¿Acaso la hembra no tiene el mismo interés en dejar descendencia? Sí, lo que pasa es que entre ambos sexos hay una diferencia fundamental que da lugar a un conflicto de interés: al macho le cuesta poco producir gametos, y lo hace en gran cantidad, mientras que los de la hembra son pocos y caros. Por eso, para asegurarse descendencia, el macho usa una estrategia basada en conseguir el mayor número de cópulas posibles, mientras que la hembra elige el mejor macho posible. Cantidad frente a calidad.

Cuando la selección se desboca

Lo dicho hasta aquí aclara algunas cosas, pero no acaba de explicar por qué las hembras de algunas especies prefieren machos con rasgos o comportamientos que van en detrimento de sus posibilidades de supervivencia. Para entender esto Ronald Fisher, uno de los genios de la matemática estadística y la biología del siglo XX, expuso la teoría del run-away, es decir selección desbocada.

Pongamos un ejemplo: imaginemos una población de aves en la que los machos son variables en sus rasgos y en la que el emparejamiento se hace completamente al azar, de manera que cada hembra sigue una preferencia distinta al resto. Imaginemos también que, en un momento dado, aparece un nuevo depredador que se mueve por el suelo y que los individuos con una cola más larga y que vuelan mejor consiguen escapar más a menudo de ese depredador.

¿Qué pasará? En pocas generaciones, las hembras con más descendencia serán aquellas que, aunque sea por azar, prefieran aparearse con machos con la cola más larga, porque sus crías también volarán mejor y tendrán más probabilidades de sobrevivir.

Si esa preferencia está ligada a un gen y se hereda, las hembras que elijan machos de cola larga, tendrán hijas que también los prefieran. En este caso, el rasgo del macho (cola larga) y la preferencia de las hembras se habría unido en los mismos individuos y sus genes se heredarían conjuntamente.

Los nuevos individuos se reproducirían más y tendrían más crías y, por tanto, se entraría en un proceso de retroalimentación positiva que desembocaría en que las colas de los machos serían cada vez más largas. Es decir, que ese rasgo se iría exagerando de manera desbocada (de ahí el nombre de esta teoría).

Podría llegarse a un punto en que la cola fuera tan grande que ocasionara un impedimento para la huida de ese depredador. Esto podría parar este proceso de selección, pero no necesariamente. Fisher planteaba que, aunque el rasgo ya no sea óptimo, dado que la preferencia en la hembra sigue existiendo, esos machos seguirán siendo elegidos y el rasgo continuará exagerándose.

Sin embargo, en algún momento entraría la selección natural: la cola sería tan larga que no permitiría volar al ave y los machos con este rasgo serían devorados por el depredador antes de tener oportunidad de reproducirse. Esto supondría el freno definitivo a la exageración.

Está claro que para gustos los colores, olores o sonidos. La preferencia o la atracción puede seguir derroteros muy complicados, variables e impredecibles; también en el juego de la seducción animal para observadores externos como nosotros. En cualquier caso, las preferencias que observamos hoy en las hembras de cualquier especie animal seguramente sean un reflejo del pasado, de ventajas evolutivas que se heredaron por ser beneficiosas y contribuir a incrementar la eficacia biológica de los individuos que las portaban y de aquellos con los que se emparejaban.

 

* Gonzalo M. Rodríguez es colaborador del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) y autor del libro ‘Cómo se comunican los animales’, con un podcast en Ciencia para leer.

¿Cómo influyen los bosques en el clima?

Por J. Julio Camarero (CSIC)*

Seguramente has apreciado alguna vez cómo el clima afecta a los bosques cuando, tras una sequía, una nevada, una helada o una fuerte ola de calor, algunas especies de árboles y arbustos pierden vigor, crecen menos o incluso mueren. Quizá vienen a tu memoria las fuertes olas de calor del verano del 2022, la tormenta de nieve Filomena al inicio del 2021 o las sequías de los años 1994-1995, 2005 y 2016-2017. Los árboles toleran unos márgenes limitados de temperatura y humedad del suelo y del aire, por lo que pueden morir si se superan esos umbrales vitales como consecuencia de fenómenos climáticos extremos. Pero podemos darle la vuelta a la pregunta y plantearnos si la interacción clima-bosque sucede en los dos sentidos: ¿pueden los bosques cambiar el clima? Pues bien: la respuesta a este interrogante es afirmativa. Sabemos que los bosques pueden modificar (amortiguar o amplificar) los efectos del clima sobre la biosfera y que esas modificaciones cambian según las escalas espaciales y temporales a las que se observe esta interacción.

Nimbosilva o bosque mesófilo de montaña en la Reserva de la Biosfera El Triunfo, México. / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

Los árboles almacenan grandes cantidades de agua y de carbono en sus tejidos, sobre todo en la madera, y conducen y transpiran mucha agua hacia la atmósfera. Esto explica que se hayan observado caídas en el caudal de los ríos en respuesta a los aumentos de la cobertura forestal a nivel de cuenca. Existen datos de este proceso en el Pirineo donde, como en el resto de la península, se ha producido un abandono del uso tradicional del territorio (cultivos, pastos, bosques) desde los años 60 del siglo pasado, cuando la mayoría de la población española emigró a núcleos urbanos. Ese abandono ha favorecido la expansión de la vegetación leñosa y propiciado que bosques y matorrales ocupen más territorio y retengan más agua, la llamada ‘agua verde’, a costa de reducir el caudal de los ríos, la llamada ‘agua azul’.

Hayedo y río (Cataluña). / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

Pero tampoco podemos ignorar que al aumentar las temperaturas la vegetación transpira más y se evapora más agua. Ese aumento de temperaturas incrementa también la demanda de agua por parte de grandes usuarios como la agricultura, a veces centrada en cultivos que requieren mucha agua, y esto contribuye a que los caudales de los ríos y el nivel freático de los acuíferos desciendan. Por tanto, a escalas locales se ha comprobado cómo la reforestación conduce a un menor caudal de los ríos. Sin embargo, la historia cambia bastante a escalas espaciales más grandes.

Según la teoría de la bomba biótica, los bosques condensan la humedad y con ello impulsan los vientos y por tanto la distribución de la humedad en el planeta. (1) Si talamos los bosques tropicales, el mecanismo de la bomba biótica se altera y las precipitaciones se trasladan a la costa y en zonas tropicales (2). Según esta teoría los bosques extensos y diversos permiten captar y generar precipitación tierra adentro, especialmente cerca de la costa (3). / Irene Cuesta (CSIC)

Bomba biótica y bosques tropicales

A escalas regionales y continentales, gracias a un mecanismo llamado bomba biótica, la evapotranspiración de los bosques aumenta los flujos de humedad atrayendo más aire húmedo. Esta teoría defiende que los bosques atraen más precipitaciones desde el océano, tierra adentro, mientras generen suficiente humedad a nivel local. Fueron Anastassia Makarieva y Víctor Gorshkov, del Instituto de Física Nuclear de San Petersburgo (Rusia), quienes propusieron la hipótesis de la bomba biótica en 2006. Además, sugerían reforestar algunas zonas para hacerlas más húmedas aumentando así la precipitación y el caudal de los ríos. La bomba biótica explica en gran medida la existencia de las elevadas precipitaciones y los grandes bosques en las cuencas tropicales más extensas, como las de los ríos Amazonas y Congo. Por tanto, nos alerta sobre la posible relación no lineal entre deforestación y desertificación ya que, según esta teoría, una región o un continente que cruzara un determinado umbral de deforestación podría pasar muy rápidamente de condiciones húmedas a secas.

Bosque nublado en Cundinamarca, Colombia. / Juan Felipe Ramírez (Pexels.com)

También se observan grandes diferencias en la relación clima-bosque entre los distintos biomas forestales. Los bosques tropicales pueden mitigar más el calentamiento climático mediante el enfriamiento por evaporación que los bosques templados o boreales. Además, los bosques templados tienen una gran capacidad de captar dióxido de carbono de la atmósfera, reduciendo en parte el calentamiento climático causado por el efecto invernadero. Sin embargo, si el calentamiento climático favorece la expansión de bosques boreales en las regiones árticas favoreciendo su crecimiento y reproducción, la pérdida de superficie helada disminuirá el albedo (el porcentaje de radiación solar que cualquier superficie refleja), ya que los bosques reflejan menos radiación que la nieve y, en consecuencia, aumentarán las temperaturas en esas regiones frías. Además, gran parte del carbono terrestre se almacena en suelos y turberas de zonas frías, que podrían liberarlo si aumentan las temperaturas, con el consiguiente impacto sobre el efecto invernadero, generando más calentamiento a escala global.

Nubes sobre bosque templado en el Bosque Nacional Tongass, Alaska. / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

A nivel global, nuestro conocimiento de las interacciones entre atmósfera y biosfera proviene de modelos, pero nos faltan aún muchos datos para mejorar esas simulaciones y saber cómo interaccionan el clima y los bosques con los ciclos del carbono y del agua. Por ejemplo, no sabemos cómo los bosques boreales y tropicales responden a la sequía y al calentamiento climático en términos de crecimiento y retención de carbono. Necesitamos más investigación para mejorar esas predicciones en el contexto actual de calentamiento rápido.

Picogordo amarillo (‘Pheucticus chrysopeplus’) y bromelias bajo la lluvia, nimbosilva o bosque nuboso Reserva de la Biosfera El Triunfo, México. / Luis Felipe Rivera Lezama (mynaturephoto.com)

Todos los papeles que juegan los bosques como reguladores del clima a escalas locales, regionales y continentales, pueden verse comprometidos si la deforestación aumenta en algunas zonas, especialmente los bosques tropicales, o si extremos climáticos como las sequías reducen el crecimiento de los árboles y los hacen más vulnerables causando su muerte, como observamos en la cuenca Mediterránea y en bosques de todos los continentes.

Pinos rodenos o resineros (‘Pinus pinaster’) muertos en un bosque situado cerca de Miedes de Aragón (Zaragoza) tras la sequía de 2016-2017. En primer plano, las encinas (‘Quercus ilex’), árboles más bajos, apenas mostraron daños en sus copas. / Michele Colangelo

* J. Julio Camarero es investigador en el Instituto Pirenaico de Ecología (IPE) del CSIC.

**Ciencia para llevar agradece especialmente al fotógrafo Luis F. Rivera Lezama por su generosa colaboración con las imágenes que acompañan al texto.

Bacterias y aminoácidos: ¿para qué esforzarse cuando lo tienes todo a tu alcance?

Por Comunicación CEAB-CSIC*

Muchas personas que se dedican a la salud insisten en que debemos comer de forma equilibrada. Uno de los motivos para hacerlo es que los seres humanos dependemos de la alimentación para obtener muchas de las sustancias imprescindibles para el buen funcionamiento de nuestro organismo. Es el caso de los nueve aminoácidos esenciales: aminoácidos que nuestro organismo no puede sintetizar por sí mismo. Estos componentes básicos de las proteínas, una especie de “ladrillos” que las construyen, son clave para, entre otros, el mantenimiento de los músculos, la función cognitiva o la regulación del estado de ánimo.

En el mundo microbiano esto es un poco distinto. Hay bacterias que, como en nuestro caso, dependen de lo que comen para obtener los aminoácidos esenciales, las llamadas ‘auxótrofas’. Y otras, en cambio, son autosuficientes, es decir, pueden producírselos todos por sí mismas. Son las denominadas ‘protótrofas’.

Modelo 3D de diversas bacterias rodeadas de aminoácidos. / CEAB-CSIC

Modelo 3D de diversas bacterias rodeadas de aminoácidos. / CEAB-CSIC

¿Cuáles son la más comunes? ¿Qué microorganismos siguen la estrategia ‘protótrofa’ y cuáles optan por la ‘auxótrofa’? ¿Dónde viven unos y otros? ¿Influye el ambiente en el que viven la ‘elección’ de una u otra estrategia?

Estas son algunas de las preguntas que se formuló un equipo formado por personal investigador del Centro de Estudios Avanzados de Blanes (CEAB-CSIC) y de las universidades de Colorado, Aalborg y el Lawrence Berkeley Lab. Sus integrantes analizaron con supercomputación más de 26.000 genomas de bacterias y el ADN ambiental de entornos naturales tan diversos como lagos, océanos, plantas de tratamiento de agua, microbiota humana e incluso alimentos como la masa madre o el queso. Los resultados de su estudio se han publicado recientemente en la revista científica Nature Communications.

Representación 3D que muestra comunidades bacterianas en combinación con ADN. / CEAB-CSIC

Representación 3D que muestra comunidades bacterianas en combinación con ADN. / CEAB-CSIC

Nuestro intestino: un “buffet libre”, ideal para las bacterias auxótrofas

La investigación desvela el gran peso del entorno en la evolución y la adaptación genética de las bacterias. En aquellos ambientes en los que siempre hay nutrientes disponibles, en estos ‘buffets libres’ abiertos las 24 horas, triunfan las auxótrofas.

Josep Ramoneda y Emilio O. Casamayor, investigadores del CEAB-CSIC, lo explican así: “¿Por qué tendrían que esforzarse para fabricar los aminoácidos si siempre los tienen disponibles en su entorno? En estos ambientes la estrategia de autoproducírselos deja de ser una ventaja. Renunciar a ella, en cambio, sale muy a cuenta: significa gastar mucha menos energía y eso ayuda a prosperar, a proliferar en estos ambientes”.

Alimentos como los productos lácteos o nuestro intestino son ejemplos claros de estos ambientes, ricos en aminoácidos, en los que triunfan los microbios auxótrofos, los que han aligerado su carga genética perdiendo, entre otros, los genes implicados en la autoproducción de aminoácidos. Su estrategia evolutiva de racionalización del genoma les da una clara ventaja en estos entornos.

En el lado opuesto están los ambientes con pocos nutrientes disponibles. Aquí, por la dificultad y/o temporalidad de acceso a los aminoácidos esenciales, ganan las bacterias protótrofas, las que tienen genes que les permiten fabricarse por sí mismas lo que necesitan para funcionar. Es el caso del 80% de los microorganismos, que encuentran en la autosuficiencia una ventaja para poder sobrevivir en ambientes donde la disponibilidad de alimento es muy baja.

La investigación se ha realizado con herramientas de supercomputación. Biology Computational Lab CEAB-CSIC

La investigación se ha realizado con herramientas de supercomputación. Biology Computational Lab CEAB-CSIC

El trabajo apunta además un ejemplo radical: un género de bacterias que tienen genomas muy, muy pequeños y que nos parasitan. Se trata de los micoplasmas, que obtienen los aminoácidos de nuestras células y que están implicados en numerosas enfermedades como, por ejemplo, la neumonía.

La mejor comprensión de las condiciones idóneas de vida para los microbios que aporta esta investigación es de gran interés para diferentes campos, como el de la salud. Un conocimiento profundo de las bacterias y de las conexiones con el ambiente en el que viven puede ayudar a desarrollar nuevos fármacos para combatir aquellas que son patógenas.

* Equipo de comunicación del Centro de Estudios Avanzados de Blanes (CEAB-CSIC). Este post está basado en el artículo: Ramoneda, J., Jensen, T.B.N., Price, M.N. et al. Taxonomic and environmental distribution of bacterial amino acid auxotrophies. Nat Commun 14, 7608 (2023).

¿Qué vemos al contemplar un paisaje?

Por Fernando Valladares* y Mar Gulis (CSIC)

“Verdes montañas” o “campos de cultivo” son expresiones con las que a menudo describimos el paisaje que configura el «campo», un campo que visitamos en nuestros recorridos cotidianos o viajes vacacionales. Apreciamos bosques y plantaciones, pero ¿podemos leer algo más sobre lo que estamos viendo? ¿Qué árboles pueblan esos bosques? ¿Son bosques complejos autóctonos o plantaciones productivas de un solo tipo de árbol? ¿Cuánto tiempo llevan ahí? ¿Qué había antes de las amplias extensiones de regadío? ¿Afectan las redes de autopistas y carreteras a la flora y fauna? Veamos algunos apuntes para entender el paisaje a través de los ojos de la ecología.

Paisaje en Alcubilla de las Peñas, Soria, España (2015). / Diego Delso

El paisaje, como la vida, no es estático: ha ido cambiando a medida que se han modificado la demografía, los hábitos y nuestra interacción con el medio. Claro, que no todas las civilizaciones se han relacionado de la misma manera con su entorno. Algunas culturas en diferentes regiones del globo aún conviven de manera más o menos sostenible con sus territorios. A pesar de ello, se puede decir que, a día de hoy, existen muy pocos ecosistemas sobre la superficie terrestre que no hayan sido modificados. La extensión de un modelo social y económico basado en la extracción desmedida y concentrada de recursos naturales, sumada al alto crecimiento de la población humana, han hecho que hoy podamos afirmar que más del 45% de la superficie terrestre ya está profundamente alterada por el ser humano.

Granja solar. / Anonim Zero, Pexels

Un poco de historia: mucho más que domesticación de especies

Año 7.000 antes de Cristo. En el Levante mediterráneo ya se cosechan los ocho cultivos neolíticos fundadores: farro, trigo escanda, cebada, guisantes, lentejas, yero, garbanzos y lino. Hacia el este, en el interior, entre los ríos Tigris y Éufrates, los pueblos de la antigua Mesopotamia crían cerdos para obtener alimento y pastorean ovejas y cabras en la estación húmeda de invierno. El arroz está domesticado en China. En la actual Nueva Guinea se cultivan la caña de azúcar y verduras de raíz, y en los Andes la papa, los frijoles y la coca, mientras se cría ganado de llamas, alpacas y cuyes. Se trata de la revolución neolítica, que comenzó hace unos 13.000 años: la sedentarización y el surgimiento de las ciudades hecho posible por la agricultura y la ganadería, la domesticación de animales y plantas. Fue el inicio de lo que hoy se conoce como Antropoceno. Desde entonces hasta ahora, el impacto de los seres humanos en el planeta no ha hecho más que aumentar y extenderse a ritmo creciente.

Los paisajes primigenios, los que había antes de la revolución neolítica, se transformaron en ‘paisajes históricos’. En ellos, remanentes muy simplificados de vegetación natural se mantuvieron como manchas forestales de poblaciones de árboles con estructuras muy alteradas, como consecuencia de la explotación de la madera y otros recursos que ofrecen estos hábitats.

Restos del sistema de terrazas agrícolas circulares incas en Moray, Perú, siglos XV-XVI. / McKay Savage (Worldhistory.org)

El caso de la península ibérica

En el territorio peninsular, esos remanentes de vegetación natural coexistían con ecosistemas seminaturales, como los prados de siega. En el interior, se intercalaban zonas en las que la acumulación de agua permitía hábitats con mayores recursos para el ganado con hábitats más degradados, como los campos de cultivo extensivos de secano. La pérdida de especies y el colapso de muchos ecosistemas debió de ser algo generalizado. Los grandes herbívoros y carnívoros fueron los primeros en extinguirse, pero de la mano debieron perderse muchas especies de todo tipo de grupos biológicos que no han dejado su rastro en el registro fósil. Emergieron nuevos paisajes que poco tenían que ver con los que existían durante nuestra época nómada de cazadores recolectores.

‘Cosechadores’, óleo de Pieter Bruegel ‘el viejo’, 1565 / Google Art Project

Afortunadamente, algunos procesos funcionales y evolutivos de aquellos hábitats primigenios se mantuvieron gracias a que los cambios introducidos podían mimetizar procesos que habían existido hasta entonces. Por ejemplo: el pastoreo recordaba la presión de los grandes herbívoros; el manejo del fuego mantenía cierta estructura y dinámica ecológica a la que las especies y sus interacciones se fueron adaptando; el arado de tierras podía recordar a ciertas perturbaciones naturales que dejaban los suelos expuestos para ser nuevamente colonizados por la vida. Todo ello permitió mantener, pese a todo, tasas elevadas de diversidad y buena parte de la funcionalidad ecosistémica de estos paisajes y hábitats; es decir, los procesos biológicos, geoquímicos y físicos que tienen lugar los ecosistemas y que producen un servicio al conjunto. La potencia de la naturaleza para sobreponerse a los impactos es siempre asombrosa.

Con el tiempo y la expansión del modelo mercantilista, surgieron las minas y explotaciones industriales con sus huellas físicas, químicas y biológicas en el paisaje y en los ciclos de la materia y de la energía. Estos ciclos son como una suerte de metabolismo planetario que se apoya en equilibrios dinámicos, donde todo se transforma, pero el conjunto permanece estable. En esta movilización juega un papel vital la biosfera.

Imagen: Pxhere.com

De la superproducción a la escasez

El impacto mayor sobre la biosfera y la alteración de estos ciclos llegó con la agricultura intensiva. Se pasó de una agricultura que eliminaba hábitats, pero mantenía buena parte de las funciones ecosistémicas, a otra que conlleva altos niveles de contaminación, agotamiento de recursos y graves problemas para nuestra salud y la de los ecosistemas.

Y es que pocas cosas son menos sostenibles que la agricultura actual. No sólo por su elevada huella ambiental en forma de ecosistemas eutrofizados, es decir, con un exceso de nutrientes que provoca su colapso, y de emisiones colosales de gases de efecto invernadero, sino también por su necesidad de recursos que ya son limitantes como el fósforo, esencial para los fertilizantes y cuya provisión no se puede asegurar, o el agua de riego, cada día más escasa en cada vez más regiones del planeta. Además, se calcula que sin la ruptura metabólica global que supuso la agricultura del siglo XX, en lugar de ser actualmente casi ocho mil millones de personas en el planeta, apenas llegaríamos a cuatro, es decir, la mitad.

Imagen satélite de El Ejido y sus alrededores (Almería), con capturas de 2015. / Google Earth

Por otra parte, durante estos últimos 100 años el territorio no solo ha visto crecer exponencialmente y a ritmo vertiginoso la población mundial y el consumo de recursos naturales, también las ciudades, las carreteras y las autopistas, y por ende la reducción a mínimos nunca antes conocidos del espacio disponible para la vida silvestre.

Pero este ritmo no se da de la misma manera en todas las partes del globo. En los países desarrollados vivimos sobrecargando los ecosistemas, pero externalizamos las consecuencias a los países sin recursos. Es decir, utilizamos los recursos de otros para mantener nuestras demandas de recursos naturales.

Pocas veces nos paramos a ver todos estos procesos en el paisaje que visitamos o vemos a través de la ventanilla del coche. Vivimos tiempos que requieren reflexión y recuperar otros modos de relacionarnos con las demás especies y con el entorno. Si lo hacemos, seremos los primeros en beneficiarnos.

* Fernando Valladares es investigador del CSIC en el Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) y autor, entre otros muchos títulos, del libro La salud planetaria, de la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC-Catarata).

Descubre las 10 mejores imágenes científicas de 2023 con FOTCIENCIA20

Por Mar Gulis (CSIC)

El corte transversal de una cáscara de huevo, la eclosión de un gecko terrestre malgache fotografiada con un smartphone o un ovillo de gusanos parásitos anisakis son algunas de las imágenes más destacadas del año en la iniciativa FOTCIENCIA, que cumple con esta su 20ª edición recopilando fotografías científicas gracias a la participación ciudadana.

Esta iniciativa del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) ha dado a conocer las mejores fotografías del año 2023. El pelo del estambre de una flor (Erodium moschatum), la simetría del brócoli o tres muestras de epidermis de flor de caléndula captadas por estudiantes de secundaria son otros de los fenómenos retratados en las imágenes seleccionadas de entre más de 475 fotografías. Un comité multidisciplinar formado por 13 profesionales de la ciencia, la microscopía, las artes visuales o la divulgación científica, entre otras especialidades, ha sido el encargado de seleccionar estas imágenes que han sido galardonadas por su belleza, impacto y capacidad para reflejar y describir hechos científicos.

De izquierda a derecha: “Cubismo plutónico”, “Polinización y la agricultura”, “Un ovillo de gusanos parásitos Anisakis extraídos de pescado fresco”, “La sal de la muerte (celular)”, “Biomineralización”, “Un triángulo imposible”, “Biosensores”, “Eclosión en laboratorio”, “Recordando a Cajal para tratar la neurodegeneración” y “Revelación simétrica del brócoli”.

De izquierda a derecha: “Cubismo plutónico”, “Polinización y la agricultura”, “Un ovillo de gusanos parásitos Anisakis extraídos de pescado fresco”, “La sal de la muerte (celular)”, “Biomineralización”, “Un triángulo imposible”, “Biosensores”, “Eclosión en laboratorio”, “Recordando a Cajal para tratar la neurodegeneración” y “Revelación simétrica del brócoli”.

Estas 10 mejores imágenes, que puedes ver en el vídeo de más abajo, junto con una selección más amplia de fotografías, conformarán un catálogo y una exposición itinerante, disponible para su préstamo gratuito, que recorrerá museos, centros de investigación, universidades y espacios culturales de todo el país durante el próximo año.

En esta vigésima edición, a las modalidades de participación habituales –Micro, General, Alimentación y nutrición, Agricultura sostenible y La ciencia en el aula– se han sumado las modalidades especiales Año Cajal, Física de partículas y Sinergias (Arte, Ciencia, Tecnología y Sociedad, ACTS). La difícil captura nanométrica de un radical libre captado al microscopio de efecto túnel y la observación al microscopio de una roca ígnea plutónica de La Cabrera (Madrid) han sido las fotografías galardonadas por primera vez en estas dos últimas modalidades, respectivamente.

La modalidad Sinergias (Arte, Ciencia, Tecnología y Sociedad, ACTS) pretende mostrar trabajos conjuntos del ámbito científico y artístico con el objetivo de ampliar nuevos horizontes inter y transdisciplinarios entre las ciencias y las artes. Este año, una madre geóloga y su hijo estudiante de bellas artes han mostrado en una fotografía esta conexión con una imagen que resulta de un proceso de investigación donde ambos comparten microscopio en busca de colores e imágenes inspiradoras para futuros bocetos en otros soportes.

Como en la anterior edición, FOTCIENCIA contempla la modalidad especial Año Cajal para recoger imágenes que tengan que ver con las neurociencias, sumándose así a la celebración del Año Cajal, impulsado a nivel nacional. La inmunofluorescencia de una sección de cerebelo con dos células de Purkinje, que recuerda a los dibujos de Ramón y Cajal, quien ya describió su estructura, ha sido la imagen seleccionada en esta modalidad.

FOTCIENCIA es una iniciativa del CSIC y la FECYT que invita a que cualquier persona, se dedique o no a la investigación, plasme su visión de la ciencia y la tecnología a través de fotografías. Además, FOTCIENCIA20 cuenta con la colaboración de Fundación Jesús Serra, de GCO (Grupo Catalana Occidente) y, por primera vez, de Leica.

Más información, en este enlace.

Imágenes seleccionadas:

  • Modalidad General:
  1. Polinización y la agricultura / Eduardo Cires Rodríguez
  2. Eclosión en laboratorio / Fernando García Moreno
  • Modalidad Micro:
  1. Biosensores / Concepción Hernández Castillo, Lola Molina Fernández, Isabel María Sánchez Almazo
  2. Biomineralización / María Jesús Redrejo Rodríguez, Eberhardt Josué Friedrich Kernahan
  • Modalidad Año Cajal:
  1. Recordando a Cajal para tratar la neurodegeneración / Pablo González Téllez de Meneses
  • Modalidad Alimentación y nutrición:
  1. Un ovillo de gusanos parásitos Anisakis extraídos de pescado fresco / José Ramos Vivas
  • Modalidad Agricultura sostenible:
  1. Revelación simétrica del brócoli /Samuel Valdebenito Pérez, María Villarroel, Patricia Peñaloza
  • Modalidad La ciencia en el aula:
  1. La sal de la muerte (celular) / Hala Lach Hab El Keneksi, Rebeca Jiménez Uvidia, Chaimae El Idrissi Loukili
  • Modalidad Física de partículas:
  1. Un triángulo imposible / Alejandro Berdonces Layunta, Dimas García de Oteyza
  • Modalidad Sinergias (ACTS):
  1. Cubismo plutónico / Bruno Fernández Delvene, Graciela Delvene Ibarrola

¿Cómo se originó el agua de la Tierra?

Por Javier Carmona (CSIC)*

Cerca del 70% de la superficie de nuestro planeta está cubierta por océanos, mares, ríos, glaciares… ¿Te has preguntado alguna vez de dónde ha salido toda esta cantidad de agua?

Sabemos que el agua líquida no estaba presente en los momentos iniciales de formación de la Tierra hace 4.500 millones de años, y lo sabemos precisamente porque el planeta estaba tan caliente que el agua solo podía existir en forma de vapor. Tuvieron que pasar 800 millones de años para que la superficie se enfriase lo suficiente como para poder contener agua líquida de forma estable. En ese momento, las lluvias procedentes de una primitiva atmósfera habrían comenzado a formar los primeros ríos y océanos.

Existen dos teorías que intentan explicar el origen del agua en nuestro planeta: una que dice que esta sustancia es de origen extraterrestre y otra que establece que proviene del interior del planeta.

La primera apunta a un tipo de meteoritos que de vez en cuando impactan en la superficie de la Tierra: las condritas carbonáceas. Estos meteoritos contienen agua o minerales alterados por ella, y su procedencia exterior al Sistema Solar sugiere que esta sustancia posiblemente es más abundante en el universo de lo que se creía.

Condrita carbonácea / Wikimedia Commons (H. Raab)

La teoría de que el agua procede del interior de nuestro planeta nos habla de la desgasificación de los volcanes. Sabemos que el vapor de agua es el gas más abundante en una erupción volcánica. Así pues, la atmósfera habría ido enriqueciéndose en este compuesto con el paso del tiempo, erupción tras erupción.

Posiblemente el origen del agua en la Tierra se deba a los dos mecanismos: el impacto indiscriminado de meteoritos en los estadios iniciales de la formación de nuestro planeta y la continua desgasificación a lo largo del tiempo por las erupciones volcánicas.

Un escudo protector llamado magnetosfera

Hoy sabemos que el agua no es una sustancia tan exótica fuera de la Tierra como se pensaba antes. Existe en la Luna, y en Marte llegó a formar océanos en un pasado remoto. Por tanto, lo que hace único a nuestro planeta no es la presencia de agua, sino la presencia de agua líquida en su superficie.

La distancia al Sol y la composición de la atmósfera de la Tierra permiten temperaturas en las que el agua permanece en forma líquida. Sin embargo, el campo magnético de nuestro planeta ha sido el responsable de que este agua se haya mantenido en la superficie durante miles de millones de años.

El escudo protector que genera, llamado magnetosfera, impide que la atmósfera y el océano sean arrastrados por el viento solar. En el caso de Marte, se cree que su menor tamaño provocó el debilitamiento y la desaparición de su campo magnético, lo que a su vez propició la pérdida de su atmósfera y, posteriormente, la de sus océanos.

¿Un planeta realmente único?

La Tierra no solo es el único planeta conocido con agua en su superficie, sino también el único que alberga vida. Fue precisamente un océano primitivo el lugar donde se originó la vida hace más de tres mil millones de años. Por eso, encontrar otros lugares del universo donde el agua se halle en estado líquido despierta un gran interés científico.

La investigación espacial ha descubierto hielo en otros planetas y asteroides, pero la atención de quienes trabajan en la búsqueda de vida extraterrestre se ha centrado en algunas lunas heladas de Júpiter y Saturno. Europa y Encélado contienen un océano líquido bajo su superficie helada, que, junto a la presencia de volcanismo o zonas geotérmicas, podrían haber generado las condiciones idóneas para la presencia de vida.

Tal vez el futuro nos muestre que nuestro planeta es uno más de tantos otros donde hay agua líquida y vida.

 

* Javier Carmona es responsable de comunicación y cultura científica del Instituto de Geociencias (CSIC-UCM).

El redescubrimiento de las zanahorias moradas

Por Laura Sáez Escudero, Gracia Patricia Blanch Manzano, María Luisa Ruiz del Castillo (CSIC)* y Mar Gulis

Los primeros cultivos de zanahoria datan del año 3.000 a. C. en la zona que hoy ocupa Afganistán. Sin embargo, la variedad más popular en la actualidad, la zanahoria naranja, no apareció hasta el siglo XVII, cuando agricultores holandeses cruzaron de forma deliberada varias zanahorias cultivadas y silvestres para que el color de esta hortaliza coincidiese con el de la casa real holandesa de Orange.

Hasta entonces la variedad dominante había sido la zanahoria morada. Las primeras zanahorias cultivadas eran de un color morado oscuro, casi negro. A medida que los comerciantes árabes fueron llevando su semilla por África y Oriente Próximo, surgieron nuevas variedades blancas, amarillas y rojizas, pero el dominio de la zanahoria naranja tardaría aún varios siglos en llegar.

Sin embargo, el consumo de zanahoria morada está volviendo a adquirir cierta popularidad. Esto se explica por su sabor, similar al de las zanahorias naranjas pero un poco más dulce y con cierto toque picante, y por sus propiedades nutricionales. Al igual que las zanahorias naranjas, las moradas contienen carotenoides, compuestos antioxidantes y precursores de la vitamina A que son responsables del color naranja y amarillo de estas hortalizas. Pero la zanahoria morada, además, contiene antocianinas, unos polifenoles responsables del color rojo, violeta o azul que hace atractivos a muchos vegetales y que tienen también efectos antioxidantes. Hasta el momento, se han descubierto hasta 500 antocianinas diferentes en las plantas.

Tanto a los carotenoides como a las antocianinas se les ha atribuido una acción preventiva frente a ciertos tipos de cáncer, enfermedades cardiovasculares y patologías relacionadas con la edad. Ambos compuestos forman parte de los denominados fitonutrientes: moléculas defensivas que las plantas generan en respuesta al estrés ambiental y que nos aportan sus propiedades protectoras cuando las ingerimos. Se trata de sustancias bioactivas que no nos proporcionan calorías pero que pueden tener muchos efectos positivos para el organismo humano.

Zanahorias hervidas, horneadas o liofilizadas

En el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN) del CSIC hemos estudiado cómo diferentes formas de cocinar la zanahoria morada afectan al contenido de sus compuestos bioactivos (carotenoides y polifenoles, como las antocianinas) y a su capacidad antioxidante.

En concreto, hemos considerado el hervido, la cocción al vapor, el horneado durante diferentes tiempos y la deshidratación mediante liofilización (un proceso que da lugar a zanahoria en polvo, que se emplea como colorante natural). Si comparamos el hervido y la cocción al vapor, ambos procedimientos provocan un aumento de carotenoides, pero en el hervido se observó una disminución drástica de antocianinas por arrastre de estos compuestos al agua de cocción. La liofilización dio lugar a un aumento de antocianinas, pero provocó la pérdida de los carotenoides. El horneado fue el método de cocinado que dio lugar a resultados más equilibrados, ya que no se observó aumento de ninguno de los pigmentos bioactivos estudiados, pero tampoco pérdida.

También es interesante resaltar la correlación directa entre la presencia de antocianinas y la actividad antioxidante de la muestra. Las antocianinas son los antioxidantes que contribuyen en mayor medida a las propiedades biológicas de esta variedad de zanahoria

En conclusión, la zanahoria morada es un alimento muy interesante por sus propiedades promotoras de la salud. Sin embargo, seleccionar su forma de consumo es vital si queremos aprovechar estas propiedades. Aunque cada tipo de cocinado presenta ventajas e inconvenientes, en general, la cocción a vapor y el horneado ofrecen un producto más equilibrado y completo.

 

* Laura Sáez Escudero, María Gracia Blanch Manzano y María Luisa Ruiz del Castillo forman parte del grupo de investigación ENANTIOMET en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN) del CSIC.

 

 

 

¿Por qué los atunes recorren miles de kilómetros para reproducirse en el Mediterráneo?

Por María López, Anna Aguiló, Patricia Reglero y Daniel Ottmann*

Cada año, a partir del mes de abril, grandes bancos de atunes rojos del Atlántico (Thunnus thynnus) cruzan el Estrecho de Gibraltar en dirección hacia una de sus principales áreas de reproducción, el Mediterráneo occidental. Este gran depredador marino recorre miles de kilómetros desde el Atlántico Norte en busca de las condiciones perfectas para cumplir con el ciclo reproductivo, uno de los momentos más importantes en su vida.

Atún nadando en el mar. / candi…

El Mediterráneo occidental: buen lugar para comenzar la aventura de la vida

Los ejemplares adultos se toman muy en serio esta cuestión y no dejan nada al azar. El objetivo es que la fecundación se realice con éxito y sobreviva la mayor cantidad de peces posible. Los grupos de atunes en edad reproductiva que participan en esta migración son tan numerosos que pueden verse desde el aire.

Os preguntaréis el porqué de un viaje tan largo. No hay una única respuesta para esa pregunta. La más obvia es que buscan las condiciones óptimas para la reproducción. Los atunes rojos son muy exigentes y necesitan, en primer lugar, que el agua alcance los 20 grados centígrados de temperatura. Cuando esto ocurre, liberan en el agua millones de huevos y grandes nubes de esperma. La puesta se realiza a unos cinco metros de profundidad entre las dos y las cuatro de la madrugada. Parece ser que la razón por la que trasnochan es para evitar a los depredadores.

Huevos de atún rojo atlántico, ‘Thunnus thynnus’. / Fernando de la Gándara

Sin embargo, la calidez del agua no es suficiente para el éxito. Es necesario, además, que no falte el alimento a sus crías. Pero contra toda lógica, los atunes rojos eligen aguas muy pobres en nutrientes para criar. Investigadores e investigadoras del CSIC estamos intentando descifrar el motivo. Es posible que la ventaja sea que, al ser aguas pobres, acudan menos depredadores de las crías. Y sí se sabe que las crías, para compensar, practican el canibalismo y a menudo se comen las unas a las otras. Cuando llegan a un cierto tamaño dejan de hacerlo y a partir de entonces nadan siempre en grupo.

Además, hay otros factores que pueden ser importantes a la hora de decantarse por este lugar. Pueden influir la cercanía con las islas, o las corrientes que se crean como resultado de entrar en contacto las aguas más densas del Mediterráneo con las menos salinas del Atlántico.

Sólo dos de cada 30 millones de huevos fecundados llegan a la edad adulta

El atún rojo es un impresionante depredador marino y es un excelente y veloz nadador que puede alcanzar los 400 kilos de peso. Cuando alcanza la edad adulta hay pocos depredadores a los que deba temer…. Pero antes, en sus primeras fases de vida, el coloso es también presa.

Curiosamente, va a ser un pequeño invertebrado el que diezme considerablemente su población. Se trata de las éfiras: crías de medusa de entre 4 y 12 milímetros que se comen los huevos y las larvas de atún de hasta 5 mm. Las éfiras, que coinciden con las larvas de atún en los primeros 20 metros de la columna de agua, cazan a sus presas filtrando el agua. Sus sensores químicos le indican donde se encuentra la comida y van a por ella.

La estrategia reproductiva de los atunes parece haberse adaptado para evitar a uno de sus grandes depredadores: básicamente consiste en esquivar a las éfiras de medusa buscando las zonas donde no suelen estar. Mientras los atunes se quedan en el frente de aguas que llega del Atlántico, estas se sitúan en aguas residentes del Mediterráneo. Ocurre además que la medusa se reproduce antes que el atún. Su época de cría comienza en abril y alcanza el pico en mayo, mientras que el atún empieza a desovar a mediados de junio.

Hasta ahora se creía que el preciado atún rojo atlántico se reproducía solamente en el Mediterráneo y en el Golfo de México. Sin embargo, nuevos estudios han demostrado la existencia de una tercera zona en la costa noratlántica de Estados Unidos, y parece ser que incluso podría haber más zonas aún sin descubrir. Cada año, el personal investigador del Instituto Español de Oceanografía del CSIC realizamos una campaña oceanográfica para estudiar el estado de las poblaciones de atún en el Mediterráneo occidental y conocer más de este gran y veloz migrador.

* María López es periodista; Anna Aguiló, divulgadora; y Patricia Reglero y Daniel Ottmann, son investigadores del Instituto Oceanográfico del CSIC en las Illes Balears. Todos ellos, junto con la ilustradora Flavia Gargiulo, participan en el proyecto de divulgación Planet Tuna.

 

¿Está el útero materno libre de microbios?

Por Alejandro Fernández Llorente* y Mar Gulis

Aunque muchos microorganismos nos hacen enfermar, la gran mayoría no son perjudiciales para los seres humanos y algunos incluso son beneficiosos y necesarios para nuestra salud. Por eso hay bacterias, virus y hongos que nos acompañan a lo largo de toda la vida: forman lo que conocemos como el microbioma humano.

Con ellos mantenemos una estrecha relación mutuamente ventajosa: nuestro cuerpo les proporciona alojamiento, alimento y protección y, a cambio, estos microorganismos se encargan de realizar importantes funciones para nuestro bienestar. Pero, ¿cuándo se alían con nuestro organismo y comienzan a influir en nuestra salud? 

embrión

Imagen de archivo de un embrión. / NATURE – Archivo

Colonización del microbioma

Al nacer nos exponemos a un ambiente lleno de microorganismos. Una gran parte de ellos proceden de la madre si el parto fue natural. Se trata de los principales colonizadores de nuestro cuerpo y ocupan la mayoría de las superficies, tanto externas como internas.

Durante la infancia, tienen un papel esencial en nuestra salud. Por ejemplo, controlan el desarrollo del sistema inmunitario y el de otros órganos, impiden que se asienten otros microorganismos perjudiciales y producen vitaminas y otros compuestos necesarios.

Entonces, ¿comenzamos a interactuar con el mundo microbiológico cuando nacemos? Aunque desde hace tiempo no había duda de que así era, en los últimos años la respuesta a esta pregunta ha dejado de ser tan clara. Recientemente se ha cuestionado si el útero, que nos mantiene alrededor de nueve meses de media antes de nacer, está libre de bacterias o incluso de virus. 

¿Hallazgo revolucionario o contaminación de muestras?

El feto es muy vulnerable a las infecciones, así que el útero debe mantener un ambiente interno sin amenazas de microorganismos invasores. Aun así, para algunos investigadores esto no significa que el interior del útero deba ser estéril necesariamente, a diferencia de lo que se ha asumido hasta la actualidad.

Existen estudios que han detectado ADN de bacterias, hongos y virus en la placenta y el líquido amniótico, dos componentes del útero en estrecho contacto con el feto. Algunas investigaciones han llegado incluso a detectar microorganismos en su intestino. Esto podría sugerir que el feto convive, al menos en algunas de las fases de su desarrollo, con microorganismos que le ayudarían a conformar su sistema inmune antes de que se exponga al mundo exterior, un entorno agresivo al que se tendrá que enfrentar sin la protección inmunitaria de la madre.

Sin embargo, hay estudios que ponen en duda de la fiabilidad de los resultados anteriores, ya que no se puede descartar que lo detectado sencillamente una contaminación de las muestras. Con las técnicas actuales, al intentar detectar poblaciones muy pobres de microorganismos, como las que podría haber en el feto, es complicado demostrar que aquello que se está observando pertenece de verdad al interior del útero materno.

Cuestiones abiertas

No obstante, aunque aún no se pueda probar con claridad la existencia de un microbioma en el feto, algunos patógenos sí logran acceder a él durante ciertas infecciones. De modo que deben de existir mecanismos que eviten la barrera inmunitaria que constituye el útero. Y, si existen, ¿podrían ser utilizadas también por otros microorganismos que sean inofensivos?

Por otra parte, no es de extrañar que algunos microorganismos merodeen por el interior de nuestro cuerpo. En fluidos como la sangre y el líquido cefalorraquídeo, que antiguamente se consideraban estériles cuando no había una infección, se ha llegado a detectar una gran diversidad de virus. Por ello, si se han podido encontrar microorganismos en nuestro interior estando sanos, ¿por qué sería extraño pensar que también los hay durante la gestación?

 

* Alejandro Fernández Llorente es técnico del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO, CSIC-UAM).

Tres buenas razones para creer en extraterrestres

Por Ester Lázaro* y Mar Gulis (CSIC)

¿Quién no ha fantaseado alguna vez con la existencia de vida más allá de nuestro planeta? Si, como la ciencia ha demostrado, la Tierra no es el centro del universo y los seres humanos no somos el centro de la creación, ¿por qué no puede haber otras tierras habitadas por organismos similares o diferentes a los terrestres?

Es cierto que, hoy por hoy, la única vida que conocemos es la de este planeta, pero hay fuertes argumentos a favor de la existencia de vida extraterrestre. Aquí te presentamos tres de ellos.

Planetas y satélites

1. El universo es enorme y, como dijo Carl Sagan, “si solo estamos nosotros, sería un auténtico desperdicio de espacio”. En nuestra galaxia, la Vía Láctea, hay entre 100.000 y 400.000 millones de estrellas. Si ca­da una tuviera un sistema planetario como nuestro sistema solar, el número de planetas podría acercarse al billón. Pero la Vía Láctea es solo una de las aproximadamente 100.000 millones de galaxias que hay en el universo, así que el número de planetas extrasolares podría supe­rar las decenas o los cientos de miles de trillones, una cifra casi imposible de concebir por la mente humana. Si, además, tenemos en cuenta que muchos de esos planetas podrían tener sus propias lunas, el número de escenarios capaces de albergar vida sería aún mayor. Aunque este razonamiento pueda parecer meramente estadístico, con tantos planetas y satélites, ¿cómo es posible que no exista vida en alguno de ellos?

2. Algunos de los ingredientes básicos de la vida son muy comunes en el cosmos. La vida terrestre se ha desarrollado fundamentalmente a partir del carbono y su combinación con el hidrógeno, el nitróge­no, el oxígeno, el fósforo y el azufre, elementos que se agrupan en el acrónimo CHONPS. No parece una casualidad: el hidrógeno, el oxígeno y el carbono se encuentran entre los ocho elementos más abundantes del universo y se combinan en moléculas orgánicas que están presentes en todo el cosmos. De hecho, hasta el momento hemos sido capaces de detectar más de un centenar de tipos distintos de moléculas orgánicas en el espacio; entre ellas, el aminoácido más simple: la glicina.

3. La vida es mucho más robusta de lo que pensábamos hace unas décadas. Durante mucho tiempo se creyó que la vida era un fenómeno muy frágil, que solo podía desa­rrollarse en el rango de condiciones que nos resultan más fa­vorables a los seres humanos. Es decir, temperaturas y presiones moderadas, agua en abundancia y algún tipo de protección frente a la radiación. Todo esto cambió con el descubrimiento de los extremófilos: organismos (microorganismos en su mayor parte) que vi­ven en condiciones fisicoquímicas próximas a los límites compatibles con los procesos biológicos.

Algunos de sus hábitats más ex­tremos son las proximidades de las chimeneas volcánicas submarinas, donde se combinan temperaturas muy elevadas con presiones muy altas; desiertos tan secos y áridos como el de Atacama; el agua ácida y rica en metales pesados de algunos ríos, como río Tinto, en la península ibérica; salinas o las aguas a temperaturas bajísi­mas que existen bajo el hielo de la Antártida.

Conan

‘Deinococcus radiodurans’, también conocida como Conan, la bacteria invencible, puede soportar dosis de radiación gamma hasta 1.500 veces mayores que las que causarían la muerte humana. / Wikipedia.

Desde su hallazgo, el estudio de estos organismos ha sido una pieza esencial de la astro­biología, ya que entender las soluciones que los extremófilos han adoptado para sobrevivir en condiciones aparentemente inhóspitas resulta muy útil a la hora de imaginar la vida en otros lugares del cosmos.

Planetas diferentes, formas de vida distintas

Estos argumentos implican que la búsqueda de vida extraterrestre no debería limitarse a localizar escenarios similares a la Tierra.

Si echamos la vista atrás veremos que nuestro planeta no siempre ha sido como es ahora y, sin embargo, ha albergado vida desde hace más de 3.500 millones de años. En sus inicios, la Tierra estaba cubierta de lava y las elevadas temperaturas no permitían la existencia de agua líquida en su superficie. Pero, poco a poco, se fue enfriando y el vapor de agua pudo condensarse y caer en forma de lluvia para formar los primeros océanos. El oxígeno no estuvo presente en la atmósfera en cantidades apreciables hasta hace unos 2.000 millones de años. Mucho antes de esa fecha, la vida ya había sido capaz de abrirse camino y, aunque no había pasado del estado microscópico, ya poseía todas las propiedades que caracterizan a la vida actual.

Por tanto, la vida podría existir en escenarios muy distintos a la Tierra actual y, si así fuera, lo esperable es que fuese muy diferente de la que conocemos. Por ejemplo, a pesar de su diversidad, la vida terrestre ‘solo’ es capaz de obtener energía de la luz solar (organismos fotótrofos), de las reacciones químicas que ocurren en el ambiente (qumiótrofos) o de otros organismos que la han almacenado en las moléculas que forman sus estructuras corporales (heterótrofos). Sin embargo, nada impide imaginar formas de vida que utilicen otras fuentes de energía, como la energía térmica, la eólica o la gravitatoria.

Planeta y estrella

Tampoco podemos descartar la existencia de organismos simples con una química muy diferente a la de la vida terrestre. Aunque poco probable, en condiciones muy determinadas, podrían existir formas de vida simples basadas en el silicio en lugar del carbono o seres que no utilizaran agua en su metabolismo, sino amoniaco, nitrógeno o metano líquidos, estado en el que estas sustancias se encuentran cuando las temperaturas son muy bajas.

En cualquier caso, estas posibilidades hacen mucho más probable encontrar formas de vida simple que vida inteligente. Esto no quiere decir que la vida inteligente extraterrestre no pueda existir, sino que será menos abundante que otras formas de vida porque la aparición de inteligencia requiere un grado de complejidad biológica que precisa tiempos mucho más largos para surgir.

¿Seríamos capaces de reconocer la vida extraterrestre?

Por último, las diferentes formas que podría tener la vida nos plantean un interrogante muy particular: ¿sabríamos reconocer esa vida que ha surgido y evolucionado en condiciones tan distintas de la vida que conocemos?

Aunque la vida en la Tierra sea enormemente diversa, todos los organismos terrestres compartimos rasgos comunes, como estar organizados en células y estar constituidos por cuatro macromoléculas principales: proteínas, glúcidos, lípidos y ácidos nucleicos. ¿Debemos interpretar nuestros rasgos comunes como propiedades esenciales de la vida o simplemente como la mejor solu­ción para prosperar en el ambiente de nuestro planeta?

Para en­tender qué es lo esencial de la vida, necesitaríamos poder comparar la vida terrestre con otra vida que tuviera un origen diferente. El resultado de esa comparación sería un hallazgo de gran trascendencia para comprender qué es realmente la vida y cuál es su significado en la evolución del universo. Así pues, tendremos que seguir buscando.

* Ester Lázaro Lázaro es investigadora del CSIC en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), donde dirige el grupo de Estudios de evolución experimental con virus y microorganismos, y autora del libro La vida y su búsqueda más allá de la Tierra (CSIC-Catarata), en el que está basado este post.