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CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Archivo de la categoría ‘Biología’

Virus y bacterias para estudiar en directo la evolución

Por Ester Lázaro (CSIC)*

Todos sabemos que en nuestra vida cotidiana hay actos que son perjudiciales para nuestra salud, como tomar el sol sin protector solar, hacerse radiografías innecesarias o ingerir alimentos con ciertos aditivos. Esto es así por la capacidad que la radiación y algunas sustancias químicas tienen para alterar nuestro ADN, la molécula que porta las instrucciones para que nuestras células y nuestro cuerpo sean como son y puedan realizar todas las actividades necesarias para mantenerse vivos.

Los cambios en el ADN se denominan mutaciones y pueden, desde no tener efecto, hasta ser responsables de la aparición de muchos tipos de cáncer. Sin embargo, a pesar de su mala fama, las mutaciones son absolutamente necesarias para que los seres vivos puedan adaptarse a los cambios que continuamente ocurren en el ambiente. Vivimos en un entorno tan dinámico que, sin esta capacidad, la vida se habría extinguido al poco tiempo de iniciar su andadura por nuestro planeta. En lugar de eso, se ha diversificado en un grado tal que cuesta creer que toda la vida tenga el mismo origen.

Virus infectando bacteria

La ilustración muestra un conjunto de bacterias que están siendo infectadas por sus virus característicos, los bacteriófagos. Los experimentos detallados en este artículo se llevan a cabo utilizando un bacteriófago que infecta la bacteria Escherichia coli./ María Lamprecht Grandío

Gran parte de las mutaciones ocurren de forma espontánea, debido a los errores que se producen cada vez que la molécula de ADN es copiada, algo que tiene que suceder siempre antes de que cualquier célula se divida. Las mutaciones son responsables de que los individuos que componen las poblaciones no sean iguales, sino que posean diferencias que les dotan de diferente éxito reproductivo. De este modo, y gracias a la selección natural –de la que ya nos hablaba Darwin hace más de un siglo–, los individuos más aptos acabarán siendo más frecuentes, hasta que lleguen a ser mayoritarios en la población. A lo largo de la historia, esta acción combinada de las mutaciones y la selección natural es lo que ha conducido a la evolución y diversificación de la vida a partir de un ancestro común que vivió hace 3.800 o 4.000 millones de años.

La gran capacidad evolutiva de los microrganismos

Estudiar la evolución no es tarea fácil. No solo por los largos tiempos que normalmente son necesarios para observar sus resultados; también porque su causa primera –la generación de mutaciones– ocurre por azar y porque el efecto de estas depende del ambiente. Para reducir el desconocimiento que todavía existe sobre los principios que gobiernan la evolución sería deseable poder realizar experimentos en el laboratorio que nos permitieran aplicar el método científico.

Las poblaciones experimentales tendrían que satisfacer dos requisitos: evolucionar rápido y ser fáciles de manipular y de analizar, algo que donde mejor se cumple es en los microorganismos. De hecho, la rapidez evolutiva de los virus y las bacterias puede ser observada en el día a día. La contrariedad de que podamos coger la gripe más de una vez, las resistencias de las bacterias a los antibióticos y de los virus a los antivirales, la aparición de nuevas cepas de virus… Todo eso no es más que el resultado de la gran capacidad evolutiva de los microorganismos, que les permite adaptarse en un tiempo récord a casi cualquier circunstancia que pueda limitar su crecimiento.

Pero, ¿por qué los microorganismos evolucionan tan rápido? La respuesta está en la gran velocidad a la que se reproducen y en que durante la copia de su material genético se producen muchas más mutaciones que en otros tipos de organismos más complejos. La consecuencia es que tanto los virus como las bacterias son capaces de generar en poco tiempo poblaciones de gran tamaño y con una elevada diversidad, en las cuales pueden existir mutantes que son beneficiosos en determinadas condiciones ambientales, las mismas bajo las cuales se verán favorecidos por la selección natural.

Entender la evolución para entender el origen de la vida

Los experimentos que realizamos en el laboratorio de Evolución Molecular del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) consisten en propagar poblaciones virales en ciertas condiciones que imponemos y controlamos. Con el paso del tiempo, los procesos de mutación y selección permiten que se genere una población evolucionada, que se podrá analizar y comparar con la ancestral. De este modo, podremos no solo encontrar la respuesta adaptativa frente a una condición ambiental concreta, sino también extraer conclusiones generales sobre el proceso evolutivo.

Las preguntas a las que intentamos dar respuesta son del tipo: ¿cómo pueden responder los virus al aumento de la temperatura ambiental? ¿Existe un límite en la producción de mutaciones que sea incompatible con la supervivencia? ¿Qué relaciones hay entre el tamaño poblacional y la adaptación? ¿Cómo interaccionan las mutaciones? Buscamos entender la evolución de la vida actual, pero también aproximarnos a cómo pudo ser la evolución de las moléculas de replicadores primitivos que precedieron a la vida celular, algo para lo que las poblaciones virales también constituyen un modelo excelente. Pero eso ya es otra historia que nos lleva hacia el pasado de la vida, en lugar de hacia su futuro… Algo fascinante que trataremos en otra entrega de este blog.

* Ester Lázaro es investigadora en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), donde dirige el grupo de evolución experimental con virus y microorgamismos.

Emigrar a la ciudad, precaria solución para aves amenazadas

Por Álvaro Luna (CSIC) *

Cuando se piensa en una ciudad, rara vez se hace desde el punto de vista de la naturaleza que alberga. Sin embargo, hoy se estima que el 20% de especies de aves del mundo está presente en ciudades, y cada vez conocemos más casos de plantas y animales en peligro de extinción que encuentran un insospechado refugio en ecosistemas altamente humanizados.

Un ejemplo que recientemente hemos dado a conocer tiene como protagonistas a dos psitácidas (especies normalmente llamadas loros o papagayos). Se trata de dos aves autóctonas de La Española, isla caribeña que engloba a República Dominicana y Haití: la cotorra Amazona ventralis y el perico Psittacara chloropterus.

Pericos de La Española anidan en la ciudad de Santo Domingo. / Álvaro Luna

Pericos de La Española anidan en la ciudad de Santo Domingo. / Álvaro Luna

La transformación del hábitat para uso ganadero y agrícola fue relegando a estos animales a zonas cada vez más recónditas. Para más inri, han sido y son cazados al acudir a comer a los cultivos y, últimamente, el ‘mascotismo’ se ha unido al resto de factores que han llevado al límite a estos loros, convirtiéndose en un terrible problema que diezma las escasas poblaciones restantes a través de la captura ilegal, que se da incluso dentro de espacios protegidos.

Un estudio llevado a cabo por un grupo de investigación de la Estación Biológica de Doñana del CSIC ha profundizado en la alarmante situación de la cotorra y el perico de la isla La Española en sus ecosistemas originarios, y ha detectado escasos ejemplares incluso en las zonas mejor conservadas del país (se visitaron 12 espacios protegidos y todo tipo de hábitats), un escenario que resulta ser aún peor de lo que se estimaba.

Esta situación contrasta con las poblaciones de dichas especies que se han descubierto en las grandes ciudades de República Dominicana, único lugar donde se observa con facilidad a estos animales. Por ejemplo, en Santo Domingo se han censado dormideros con unos 1.500 ejemplares de perico, y en Santiago otro de 50 cotorras. En la naturaleza, por establecer una comparación, en un dormidero encontrado en la reserva de la biosfera, donde a priori están las mejores poblaciones, se contaron solo 137 pericos y 15 cotorras. Así, los datos obtenidos sobre observaciones de estas especies a lo largo y ancho del país arrojan que el perico es 6 veces más abundante en la ciudad que en entornos naturales, y 3 veces más en el caso de la cotorra.

Hábitat de cría usado por las poblaciones de loros urbanos en ciudades de República Dominicana. /Álvaro Luna

Hábitat de cría usado por las poblaciones de loros urbanos en ciudades de República Dominicana. / Álvaro Luna

No obstante, más allá de números, no hay que desatender el hecho de que estas especies realizan unas funciones ecológicas en la naturaleza que además, en el caso actual de esta isla, no pueden desarrollar otras especies, como es la dispersión de semillas de árboles. A modo de ejemplo, durante este estudio se recolectaron 306 semillas pertenecientes a 11 especies diferentes de árboles (el 99.5% aptas para germinar) que habían sido dispersadas por estos loros, y se midieron las distancias entre las semillas y el árbol más cercano de su misma especie. La distancia mínima media de dispersión fueron 37 metros, siendo el 93% de los casos dispersiones en un rango de entre 20-60 metros, con algunos casos de mayores distancias. Prácticamente todos los casos fueron en ciudad, dada la ausencia de las dos especies en el medio natural.

Se podría decir que para estas aves amenazadas puede que la ciudad sea su última baza para evitar la extinción, pero la desaparición de poblaciones viables de su hábitat real y originario acarreará también la extinción de funciones ecológicas en sus ecosistemas naturales, algo sobre lo que casi nadie está reparando. El hecho de que estos loros estén ecológicamente extintos en los bosques de la isla afectará a la estructura y dinámica de los mismos, con repercusiones presentes y futuras negativas.

 

* Álvaro Luna es investigador doctorando en la Estación Biológica de Doñana del CSIC y autor del libro Un leopardo en el jardín. La ciudad: un nuevo ecosistema (Tundra)

¿Somos los ‘Homo sapiens’ los únicos humanos que hemos habitado la Tierra?

Por Antonio Rosas (CSIC)*

Hasta muy recientemente, ‘ser humano’ significaba pertenecer a nuestra especie Homo sapiens. Otras formas similares más antiguas y arcaicas, como Homo erectus o los neandertales, aun siendo incluidas en el género Homo, eran vistas con cierta distancia y carentes de los atributos básicos que asociábamos al concepto de humano.

La evolución humana se percibía –y aún hoy muchos la siguen asumiendo– como una secuencia lineal y ascendente de especies. La condición más primitiva del género la definía la especie Homo habilis, de cara muy prominente y cerebro aún reducido (aproximadamente 700 cm3 de volumen encefálico). La fase intermedia venía definida por Homo erectus, caracterizada por un mayor encéfalo (aproximadamente 1.000 cm3). Y, por último, en la fase final aparecería la especie actual, Homo sapiens, con un gran volumen encefálico (aproximadamente 1.400 cm3), una cara muy reducida y una sofisticada cultura material. ¡Para algunos el zénit de la evolución!

Cráneos

Varios cráneos de neandertales y, al final de la hilera, un cráneo de sapiens. / Comunicación CSIC

Hoy en día la situación es algo más compleja y la respuesta a la pregunta ¿qué significa ser humano? ya no resulta tan inmediata. El avance de la ciencia ha puesto de nuevo en entredicho conceptos que teníamos casi por absolutos. En la actualidad sabemos que hace apenas 100.000 años coexistieron en el planeta Tierra al menos cinco linajes (especies) humanos, cada uno con un acervo cultural propio.

Durante algún tiempo, los humanos anatómicamente modernos (nosotros: H. sapiens) habitábamos el África subsahariana; los neandertales (H. neanderthalensis), centrados en Europa, poblaban el extremo occidental de Eurasia; los pequeños H. floresiensis, cuyo cuerpo conserva reminiscencias muy arcaicas, vivían en la Isla de las Flores (Indonesia); las últimas poblaciones de H. erectus perduraban en la Isla de Java y quizá también en el continente asiático; y un nuevo linaje humano –los llamados ‘denisovanos’ –, descubierto recientemente en las cuevas de Denisova (Siberia) e identificado a partir de su ADN fósil, habitó extensas áreas de Asia. En resumen, nada menos que cinco linajes humanos coexistiendo, cuya simple enumeración detrae un buen pedazo de arrogancia a nuestro ego de ‘especie elegida’.

Filogenia 5 expecies

Esquema de la filogenia de las cinco especies humanas. / Antonio Rosas

¿Cómo impacta sobre la noción de humanidad el hecho de haber existido diferentes especies humanas? En buena medida, creo que carecemos de los conceptos formales que nos permitan pensar con solidez en este asunto. Nos enfrentamos colectivamente al reto de articular un nuevo discurso antropológico basado en el conocimiento empírico y serio de la paleontología humana.

Pero, además, la definición de lo humano encuentra nuevas dificultades. Actualmente existe un interesante debate en torno al origen del género Homo y quienes fueron sus representantes. Así, mientras algunos especialistas consideran que la primera especie humana fue H. habilis, –de la que se han encontrado evidencias de hasta 2,8 millones de años–, para otros, entre los que me encuentro, dicha especie debería ser excluida del género, cuyo origen sería mucho más reciente.

En paralelo, la producción de herramientas ha sido, desde que así fuera propuesto por Darwin, uno de los rasgos más sintomáticos y esenciales de lo humano. Sin embargo, hoy conocemos herramientas, así como las marcas de su uso dejadas sobre los restos de animales, encontradas en yacimientos con antigüedades que rondan los 3,3 millones de años y que se remontan a tiempos muy anteriores al origen de Homo. Obviamente fueron otras criaturas las artífices de estos utensilios, que asociamos con alguna especie de Australopithecus. Por toscos que puedan ser esos utensilios son, de facto, herramientas concebidas y elaboradas por homininos no humanos.

Por lo común, la noción clásica de humanidad –conjunto de todos los seres humanos actuales y la manifestación de sus capacidades– encierra el carácter de ‘ser única’. De forma implícita, se admite que humanidad solo hay una. Visto desde el presente, por muy dispares que pudieran parecer los grupos raciales o sus etnias, hoy reconocemos en todos ellos una comunidad de rasgos y cualidades que los agrupan bajo una misma entidad que llamamos H. sapiens. Frente a concepciones racistas, admitimos que todos los seres humanos tenemos un mismo estatus evolutivo y jurídico.

Sin embargo, acabamos de nombrar cinco linajes humanos diferentes. ¿Debemos acaso hablar de cinco humanidades diferentes? Ante la pregunta de qué es el ser humano, la ciencia nos pone hoy frente a una cuestión previa: ¿de qué ser humano hablamos? ¿Hablamos de los humanos anatómicamente modernos: H. sapiens? ¿Nos referimos a H. floresiensis? ¿O acaso hablamos de los neandertales? Nuestra humanidad “sapiens” podría ser solo un subconjunto de lo potencialmente humano.

 

* Antonio Rosas es investigador del CSIC en el Museo Nacional de Ciencias Naturales y autor de los libros de divulgación Los neandertales, Los primeros homininos y La evolución del género ‘Homo’ (CSIC-Catarata). El texto del post ha sido extraído de este último libro. 

¿Tienes fotografías antiguas del Museo Nacional de Ciencias Naturales? ¡Puedes formar parte de su historia visual!

Por Soraya Peña Carolina Martín Albaladejo (CSIC)*

¿Cuántas personas se habrán retratado con el Megaterio, enorme cuadrúpedo del Pleistoceno, cuando se realizó su montaje en 1951 o cuando, unos años más tarde, Rocío Dúrcal volvió a ponerlo de moda con la película Acompáñame (1966), de Luis César Amadori? ¿Cuántas jóvenes volvieron entonces al Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN) del CSIC para fotografiarse como la cantante?

Y los descubrimientos del elefante en Villaverde Bajo en 1958 y del mastodonte en Toledo en 1971, ¿cuánta expectación generaron cuando llegaron al Museo? Seguro que muchas personas guardan recuerdos de esos momentos y de otros parecidos en las cajas y los álbumes de sus progenitores, de sus abuelos o de ellas mismas. Son recuerdos vinculados a las pequeñas o grandes historias personales que ahora pueden ayudar a construir un relato colectivo más amplio, más complejo, el de un Museo que es parte fundamental de la historia de las ciencias naturales en España y reflejo de la propia historia de nuestro país.

Si tienes guardadas en algún rincón fotografías hechas en el MNCN-CSIC que sean anteriores a 1990, no dudes en contribuir a la recuperación de la memoria visual de la institución y participar en el concurso “Yo estuve en el Museo de Ciencias Naturales…”. Las imágenes han de subirse a la plataforma tuphotomuseo.es a través de un formulario y deben acompañarse de una pequeña descripción. Las fotografías recibidas serán compartidas en un álbum online y, además de pasar a formar parte del Archivo Histórico del Museo, podrán ser utilizadas en exposiciones y publicaciones de tipo divulgativo y de investigación. Puedes enviar las fotografías hasta el 15 de Mayo de 2019.

Un descanso mientras se cambia la tarima en el Salón de Zoología, 1935. / Archivo MNCN

Un descanso mientras se cambia la tarima en el Salón de Zoología, 1935. / Archivo MNCN

Un Museo con más de dos siglos de historia

Aunque el actual MNCN-CSIC fue creado por el Rey Carlos III en 1771 como Real Gabinete de Historia Natural, el periodo comprendido entre 1939 y 1985 es el menos conocido de su historia visual. En 1928, Miguel Primo de Rivera, como presidente del Gobierno Militar, prometió trasladar la Escuela de Ingenieros para que el Museo ocupara todo el edificio. Promesa vana que nunca se cumplió completamente, pero que sí permitió iniciar unas obras de remodelación y ampliar el Museo al ala sur donde hoy se muestra la exposición de Minerales, fósiles y evolución humana, que incluye una reproducción emblemática de un Diplodocus, quizá todavía esperando a tomar esa prometida y ansiada nave central.

En una imagen de ese traslado tomada en 1935 se ve a unos despreocupados obreros posando en un descanso del trabajo mientras cambian el piso de madera por losa. Años más tarde, una nueva remodelación haría regresar la madera original. Un botijo y una bicicleta protagonizan el primer plano y sus sonrisas no parecen predecir la violenta historia que comenzaría al año siguiente, la Guerra Civil Española (1936-1939).

Sala de Vertebrados (antes de 1935). / Archivo MNCN

Sala de Vertebrados (antes de 1935). / Archivo MNCN

A partir de 1939, al finalizar la guerra, muchas cosas se disgregaron en nuestro país y el Museo no fue una excepción. Incorporado al recién creado Consejo Superior de Investigaciones Científicas, se dividió, y el Museo quedó a cargo de las colecciones y de las exposiciones, mientras que tres nuevos centros de investigación dedicados a Zoología, Entomología, Geología y Paleontología se responsabilizaron de la investigación científica. Hubo que esperar hasta 1984 para que se volvieran a reagrupar, coincidiendo prácticamente con el final de una larga transición.

A la hora de repasar la historia del Museo, este periodo posterior a 1939 es uno de los menos conocidos. Por ello, con el objetivo de reconstruir la memoria reciente de la institución, y para dar a conocer y entender el significado de esa desconocida y quizá sorprendente trayectoria, el grupo Historia y Documentación de las Ciencias Naturales en España del MNCN-CSIC lo está sacando a la luz a través del proyecto de investigación ‘El Museo Nacional de Ciencias Naturales entre 1939 y 1985: de la disgregación a la reunificación en su contexto nacional e internacional’.

Uno de los primeros hallazgos de esta investigación ha sido comprobar la falta de documentación fotográfica de este periodo (1939-1985). No se conocen apenas imágenes y, sin embargo, seguro que hubo fotógrafos presentes en las distintas inauguraciones y que los visitantes se hicieron retratos al lado de las piezas más espectaculares o de sus animales preferidos. Es más que posible que los trabajadores que durante todos esos años poblaron sus espacios se retrataran en diferentes ocasiones… Miles de historias cruzadas que posiblemente quedaron guardadas en álbumes familiares quizá ya un poco olvidados. Esas imágenes son las que el Museo quiere recuperar para devolver el protagonismo a sus ocupantes, pero también para hacer suyo un periodo imprescindible de la historia de la institución.

Precisamente por ello se ha puesto en marcha el concurso “Yo estuve en el Museo de Ciencias Naturales…”. Apoyar este proyecto de investigación y subir las fotos recuperadas de ese baúl de los recuerdos, donde todos podemos rebuscar y reencontrarnos con nuestro propio pasado olvidado, significa integrarnos en otra historia colectiva, la del devenir de la ciencia, de lo pasado y de lo que está por venir. Entra en www.tuphotomuseo.es y sé parte del MNCN-CSIC y de su historia. En ese espacio nos encontraremos y nos redescubriremos.

 

* Soraya Peña de Camus Sáez es coordinadora de exposiciones del MNCN-CSIC. Carolina Martín Albaladejo es investigadora del grupo Historia y Documentación de las Ciencias Naturales del MNCN-CSIC.

Pedalear por la ciencia: una vuelta ciclista en defensa de la investigación

Por Pablo Vargas (RJB-CSIC), Fernando Valladares (MNCN-CSIC), Luis Navarro (Universidad de Vigo), Adrián Escudero (Universidad Rey Juan Carlos) y José María Sánchez (Universidad de Vigo)

El lunes 17 de septiembre, un día después de que concluya la Vuelta Ciclista a España, un pequeño grupo de investigadores nos embarcaremos en nuestra singular Vuelta Ciclista por la Ciencia. Pedalearemos cientos de kilómetros enlazando algunas de las principales universidades de nuestro país con el objetivo de acercar el conocimiento científico a la sociedad y transmitir la pasión por hacerlo avanzar.

Pelotón

Fernando Valladares y Pablo Vargas (primero y segundo por la izquierda), protagonistas de la Vuelta Ciclista por la Ciencia, junto con otros compañeros de pelotón.

Con el mismo impulso que impondremos a nuestras bicicletas y con el mismo entusiasmo que cruzaremos puertos y ciudades, trataremos de explicar los aspectos más novedosos y fascinantes de las ciencias naturales, como las lecciones que nos dan las plantas sobre el cambio climático, los recientes cambios acontecidos en la clasificación de los seres vivos o las consecuencias de las invasiones biológicas en España. También daremos nuestro punto de vista sobre los desafíos y dificultades de la ciencia que se hace en nuestro país y sobre las mejoras que a nuestro juicio necesitan acometer la Administración y los organismos de investigación.

Esta particular aventura física e intelectual pretende fomentar vocaciones y estimular la proyección del pensamiento científico en la sociedad. Partiremos de la Universidad de Vigo y recalaremos sucesivamente en las universidades de Santiago de Compostela (día 17), Oviedo (día 18), León (día 19) y Salamanca (día 20). Nuestro periplo concluirá en el campus de Móstoles (Comunidad de Madrid) de la Universidad Rey Juan Carlos (día 21).

Recorrido

Durante la mañana de cada jornada pedalearemos entre cien y ciento veinte kilómetros y aprovecharemos para realizar observaciones y descripciones de la biodiversidad vegetal y animal que vayamos encontrando. Ya por la tarde mantendremos un encuentro con los responsables de cada universidad y ofreceremos un ciclo de charlas breves en el que trataremos temas de actualidad en biología y en el que esperamos contar con una importante participación del público. El programa completo de la Vuelta puede consultarse en la web https://cienciavuelta.com

Nuestro objetivo final es que esta iniciativa tenga continuidad en el tiempo y se repita anualmente, de forma que en próximas ediciones aumente de modo significativo la envergadura del pelotón y se pueda contar con apoyo y ayudas para su organización. Los gastos de esta primera edición los hemos asumido entre los propios participantes, que también vamos a emplear nuestras respectivas vacaciones para poder divulgar los descubrimientos científicos de mayor interés.

Podéis seguirnos diariamente en la cuenta @CienciaVuelta de Twitter y cienciavuelta2018 de Instagram.

Virus para combatir superbacterias resistentes a antibióticos

Por Diana Gutiérrez Fernández (CSIC)*

Uno de los grandes retos de la medicina actual es encontrar nuevos compuestos antimicrobianos capaces de combatir las infecciones producidas por las bacterias resistentes a los antibióticos.

La resistencia antimicrobiana o antibiótica ocurre cuando las bacterias que están expuestas a los antimicrobianos mutan produciendo pequeños cambios en su material genético para defenderse de ellos. Aunque es un fenómeno natural, es bien conocido que el uso indebido de antibióticos para tratar animales sanos en ciertos sectores de la producción animal o para tratar infecciones sin importancia en humanos está acelerando el proceso. Estas bacterias resistentes a los antibióticos, que se conocen como ‘superbacterias’, se encuentran en humanos, animales, en los alimentos y el medio ambiente y pueden dispersarse con gran facilidad entre todos estos ambientes. Como resultado, la medicina actual está dejando de ser efectiva para combatir a las superbacterias, lo que supone un grave riesgo para la salud y la vida de las personas.

Microfotografías de virus bacteriófagos (izquierda) y estafilococo, bacteria causante de infecciones en humanos y animales (derecha).

Desde la Organización Mundial de la Salud (OMS) se ha puesto de manifiesto la necesidad de estudiar nuevos sistemas de control de bacterias patógenas, y esto ha sido el caldo de cultivo para que resurjan alternativas como la terapia fágica, es decir, el uso de los bacteriófagos o fagos (virus que infectan bacterias) para tratar enfermedades  infecciosas. Aunque los fagos fueron descubiertos a principios del  siglo XX por Felix d’Herelle y utilizados poco tiempo después por Frederick Twort para combatir infecciones en humanos, el descubrimiento de  los antibióticos en 1942 y su gran éxito propició que los fagos dejaran de utilizarse en la mayor parte de Europa, a excepción de los países  del  Este.  Actualmente,  preparaciones  terapéuticas  de  fagos  continúan  utilizándose en Polonia, Rusia y Georgia de manera paralela a los antibióticos.

Fagos

Reproducción de un fago en una bacteria. 1) El fago reconoce a la bacteria e inyecta su ADN en el interior de la misma. 2) El fago se multiplica dentro de la bacteria y produce las endolisinas. 3) Las endolisinas hacen que la bacteria explote. 4) La bacteria muere y hay muchos nuevos fagos que pueden infectar a otras bacterias.

Como puedes ver en el vídeo que aparece a continuación, premiado con la Mención Especial en el concurso de vídeos On Zientzia, los bacteriófagos, son virus que infectan y matan únicamente a bacterias, siendo totalmente inocuos para personas, animales, plantas y para el medio ambiente. Su potencial como antimicrobianos se debe a su particular reproducción, ya que se multiplican en el interior de la bacteria para finalmente ser liberados haciéndola explotar, lo que provoca su muerte. En concreto, la muerte bacteriana se produce por la acción de unas proteínas producidas por el fago que se llaman endolisinas. Estudios recientes demuestran que las endolisinas pueden actuar también sobre la bacteria cuando se añaden desde el exterior, por lo que también podrían ser utilizadas como una alternativa a los antibióticos.

Varias características hacen a los fagos y a las endolisinas atractivos para ser  utilizados en el control de patógenos en multitud de campos, como el sector hospitalario, el sector veterinario o las industrias alimentarias. Entre sus principales ventajas cabe señalar las siguientes:

  1. Los fagos son agentes naturales extraordinariamente abundantes, que se encuentran de forma habitual en el ambiente.
  2. Son altamente específicos, por lo que solo eliminan a la bacteria patógena; el resto de la microbiota beneficiosa permanece inalterada.
  3. Son efectivos incluso contra bacterias resistentes a los antibióticos.
  4. La capacidad de multiplicación de los fagos dentro de la bacteria sensible aumenta aún más su eficacia.
  5. La utilización de mezclas de fagos previene la selección de bacterias resistentes a los mismos.
  6. Hasta el momento no se han descrito bacterias resistentes a las endolisinas.

Aunque actualmente parece que las bacterias resistentes están ganando la batalla, existen muchos grupos de investigación que están intentando solucionar este problema. Se está demostrando con éxito que la utilización de fagos y endolisinas puede inclinar la balanza a nuestro favor para ganar la guerra contra las bacterias patógenas.

*Diana Gutiérrez Fernández es la autora del vídeo premiado por On Zientzia que se muestra en este post junto con Lucía Cornejo Villanueva. Investigadora posdoctoral en el Instituto de Productos Lácteos de Asturias del CSIC, en la actualidad desarrolla una línea de investigación basada en la en la utilización de proteínas fágicas para la eliminación de bacterias patógenas.

Estas vacaciones llévate la ciencia en el móvil con las apps del CSIC

Por Mar Gulis (CSIC)

Reconocer árboles que encuentres en la naturaleza, poner a prueba tus conocimientos científicos en un juego de preguntas y respuestas o participar en la lucha contra mosquitos que transmiten enfermedades. Las apps del CSIC te proponen diferentes formas de acercarte a la ciencia, aprender e incluso colaborar con proyectos de investigación a través de tu móvil o tablet. Estos días de descanso, tiempo libre y paseos por la naturaleza ofrecen una excelente oportunidad para descubrirlas. Aquí te presentamos cinco de ellas:

ArbolappArbolapp Canarias yArbolapp Canarias. El verano es una época muy propicia para visitar espacios naturales. Si en tus excursiones no logras identificar los árboles que encuentras a tu paso, estas dos aplicaciones, que en conjunto suman ya cerca de 750.000 usuarios y usuarias, te serán de gran ayuda. Con Arbolapp podrás reconocer los árboles silvestres –es decir, los que crecen de forma natural– de la península ibérica y las Islas Baleares; y con Arbolapp Canarias, los del archipiélago canario. Para ello, tienes a tu disposición dos sistemas de búsqueda (guiada y abierta) y fichas de todas las especies autóctonas y las no autóctonas que se asilvestran con más frecuencia en cada territorio. Arbolapp y Arbolapp Canarias cuentan además con numerosas fotografías e ilustraciones que facilitan su uso y, una vez descargadas, no necesitan conexión a internet, por lo que podrás utilizarlas en lugares a los que no llegan los datos a través de la red móvil.

Hi Score SciemceHi Score Science. ¿Cómo hacer más entretenidos los largos viajes o las horas de la siesta, cuando el calor no deja más opción que refugiarse a la sombra? Con esta aplicación puedes alternar las lecturas veraniegas, los crucigramas o los juegos de cartas poniendo a prueba tus conocimientos científicos. “¿Cómo se llama el cambio de estado sólido a líquido? ¿Cuál es el metal más ligero de la tabla periódica? ¿Cuál es el pH normal de la sangre?” Hi Score Science es un juego de preguntas y respuestas sobre química y materiales elaboradas por personal investigador del CSIC al que puedes jugar por tu cuenta o en compañía. Si además estudias ESO o Bachillerato, podrás participar en concursos proponiendo nuevas preguntas para que se incluyan en la aplicación.

polinizappPolinizapp. En los tiempos muertos veraniegos también puedes ponerte en la piel de insectos polinizadores como la abeja, el abejorro o la mosca, y aprender de paso sobre la polinización, un proceso vital para la biodiversidad vegetal de nuestro planeta y para nuestra propia supervivencia. En este juego de simulación tendrás que obtener polen y néctar de las flores para conseguir alimento y generar semillas en distintos escenarios (montaña, ciudad, cultivos, etc.). Además, deberás hacer frente a amenazas varias, como especies invasoras, predadores y pesticidas, que podrán debilitarte o incluso causar tu muerte.

Mosquito alert

Mosquito Alert. Este proyecto de ciencia ciudadana conecta a ciudadanía, comunidad científica y personal gestor en salud pública y medio ambiente para luchar contra la expansión del mosquito tigre y el mosquito de la fiebre amarilla, dos especies invasoras que son vectores de enfermedades como zika, dengue o chikungunya. Con la aplicación de Mosquito Alert podrás avisar y enviar fotos si en alguno de tus paseos veraniegos encuentras alguna de estas especies o sus lugares de cría, y también validar fotos de otros participantes o ponerte en contacto con los responsables del proyecto. Gracias a esta iniciativa, ya se han registrado más de 10.000 observaciones de mosquito tigre en España y se ha detectado por primera vez la presencia en España de un nuevo mosquito invasor de origen asiático.

NatusferaNatusfera. La ciencia ciudadana también inspira este proyecto, que invita a cualquier persona con un móvil a tomar fotografías, recoger datos y geolocalizar los seres vivos que encuentre a su paso. Los datos son compartidos en la web de Natusfera, validados por los responsables y colaboradores de la iniciativa y posteriormente serán incluidos en la base de datos GBIF, la Infraestructura Mundial de Información en Biodiversidad, para que estén a disposición de toda la comunidad científica. En este proceso, si has subido una foto y no tienes claro de qué especie se trata, recibirás los comentarios y ayudas de otros participantes. Si te gusta observar y hacer fotos de otros seres vivos, no lo dudes: a partir de este verano puedes compartir tus imágenes con todo el mundo a través de Natusfera.

Todas estas aplicaciones, que pueden descargarse de forma completamente gratuita en Google Play y Apple Store, aúnan el rigor científico con un lenguaje sencillo y directo y son el fruto de la colaboración de centros del CSIC con otras entidades. En concreto, las cuatro primeras han recibido fondos de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología, adscrita el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

Illustraciencia VI anuncia sus premios: descubre las mejores ilustraciones científicas del año

Por Mar Gulis (CSIC)

El certamen internacional Illustraciencia, organizado por la Asociación Catalana de Comunicación Científica y el Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN) del CSIC, ha dado a conocer las ilustraciones premiadas en su sexta edición. ¡No te las pierdas!

Ciervo Volante

Ciervo volante, de Rita Cortês de Matos (Portugal)
Ganadora de la categoría de ilustración científica

El ciervo volante (Lucanus cervus), el coleóptero más grande de Europa, es bien conocido por las largas mandíbulas de los machos. Las larvas se alimentan de madera podrida y tardan entre 4 y 6 años en llegar al estadio de su metamorfosis conocido como pupa. Los adultos emergen de la tierra en verano para aparearse y viven tan solo unas pocas semanas. En la península ibérica el ciervo volante se alimenta de árboles de hoja caduca como robles (Quercus) y castaños (Castanea sativa). Esta especie se encuentra protegida en Europa porque la actividad humana está provocando la desaparición de su hábitat. En particular, Lucanus cervus se ve afectado por las malas prácticas de gestión forestal, en las que se tiende a retirar la madera muerta de los bosques.

Siberian taiga

Siberian taiga, de Julia y Eugene Porotov (Rusia)
Ganadora de la categoría de ilustración naturalista

Este trabajo ilustra el entorno y las principales especies animales y vegetales que habitan en la taiga siberiana. Sus autores, que han crecido en Siberia, conocen perfectamente el ambiente y han avistado repetidas veces y dibujado directamente del natural a todos sus habitantes. Además, han tomado apuntes de su comportamiento y sus diferentes estrategias de supervivencia. En esta ilustración, han utilizado programas de dibujo digital.

Sudan

Sudán, el último rinoceronte macho blanco, de Larissa Ribeiro Lourenço Fernandes (Brasil)
Premio del público

Sudán fue el último rinoceronte macho blanco del mundo. Tras su fallecimiento, solo quedan dos miembros vivos de su especie: la hija y la nieta de Sudán. Para la autora de esta ilustración, que necesitó cuatro días para su elaboración, Sudán es “un símbolo de las especies en peligro de extinción y una señal de que si la forma en la que consumimos no cambia, tarde o temprano destruiremos el planeta y el proceso ecológico del cual dependemos los humanos”.

Hetermorphic

Heteromorphic Ammonoids of the Matanuska Formation, Turonian, Alaska, de Kate LoMedico Marriott (Estados Unidos)
Mención especial

La imagen es una reconstrucción de dos cefalópodos extintos que vivieron en el Cretácico Superior –época que se extendió desde hace 100 a 66 millones de años atrás–, y cuyas conchas son endémicas de los estratos de ese periodo hallados en algunas zonas de Alaska y Japón: Eubostrychoceras japonicum (izquierda) y Muramotoceras matsumoto.

RamphastosRamphastos, diversidad de picos del Neotrópico, de Santiago Forero Avellaneda (Colombia)
Mención especial

El género Ramphastos es uno de los cinco que componen la familia de los tucanes (Ramphastidae). Este género está compuesto por ocho especies de grandes y coloridos picos que se encuentran distribuidas a lo largo de las selvas de Centroamérica y Sudamérica.

Papagaios

Papagaios, de Wilma Ander (Brasil)
Mención especial

El papagayo del Amazonas o papagayo verdadero es un ave típica de Brasil muy apreciada como animal de compañía por su capacidad de hablar. Eso hace que muchos ejemplares sean capturados y comercializados clandestinamente. Habita en bosques, palmeras e incluso en áreas de cultivo de árboles; aunque es cada vez más común encontrarlo en áreas urbanas. En la naturaleza, evita a los depredadores quedándose inmóvil y callado.

megasoma

Megasoma elephas, de Carlos Ortega Contreras (México)
Mención especial

Megasoma elephas es un escarabajo que habita los bosques tropicales de México. Su ciclo de vida es largo: de 2 a 3 años en la etapa larval, que transcurre en árboles en descomposición y estiércol; y otros tantos en la vida adulta.

Illustraciencia, un proyecto creado por Connecta Ciència que cuenta con el apoyo de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología, premia y divulga la ilustración científica y naturalista desde 2009. En la última edición se presentaron más de 500 obras.

Si te han gustado estas imágenes, en la web de Illustraciencia puedes encontrar las 40 que compondrán la exposición itinerante del certamen. La muestra se inaugurará el 4 de octubre en el MNCN y estará acompañada por actividades paralelas, como talleres infantiles y encuentros profesionales.

¿Qué nos dicen los anillos de los árboles sobre el calentamiento global?

Por Elena Granda (Universitat de Lleida) *

Una de las características más increíbles de los árboles es su longevidad; son seres vivos capaces de vivir muchísimos años. Sin ir muy lejos, en el Pirineo se pueden encontrar pinos de alta montaña que tienen más de 800 años y que, por tanto, germinaron en el siglo XIII. Incluso se han encontrado en Estados Unidos árboles con unos 5.000 años. Dado que los árboles son capaces de almacenar información (ecológica, histórica y climática) en cada año de crecimiento, encontrar un árbol viejo es como descubrir un archivo muy antiguo repleto de información. La dendroecología (rama de la biología especializada en el estudio de la ecología de los árboles a través del análisis de los anillos de crecimiento) se encarga de recopilar esa información para responder preguntas de ecología general y abordar problemas relacionados con los cambios ambientales a nivel local y global.

Para poder acceder a dicha información se obtiene un testigo de madera (o core en inglés), ”pinchando” el tronco con una barrena desde la corteza hasta el centro del árbol (médula). Así, se extrae un cilindro de madera en el que se ven todos los anillos de crecimiento. El estudio de estos cilindros ayuda a desvelar cómo ha sido el funcionamiento de distintos individuos y especies durante toda su vida.

De estos análisis se obtiene una valiosísima información que nos ayuda a comprender a qué peligros están expuestos actualmente nuestros bosques, cómo han actuado en el pasado ante factores de estrés y qué peligro corren en el futuro si no conseguimos reducir sus principales amenazas, como las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera, los incendios provocados, las especies invasoras o la desaparición de sus hábitats.

Gracias a la dendroecología podemos estudiar las causas de la mortalidad de los árboles, como el pino albar de las siguientes fotografías, a través de la comparación de árboles muertos (primera imagen) con aquellos vivos, mediante la extracción y posterior análisis de los anillos de crecimiento que se pueden observar en los testigos de madera (segunda imagen).

 

Los beneficios que aportan las plantas terrestres son incontables: dan cobijo a los animales, absorben contaminantes, favorecen las características del suelo, evitan la erosión, etc. Pero, sobre todo, son las responsables de generar gran parte del oxígeno (O2) que respiramos y de absorber de la atmósfera el dióxido de carbono (CO2), que es uno de los principales causantes del calentamiento global. Y, en el caso particular de las plantas leñosas, árboles y arbustos, su importancia radica en que son perennes; es decir, que no mueren tras la estación de crecimiento y reproducción. Esto implica que la cantidad de CO2 que pueden captar es muy grande y que este queda almacenado en los bosques, retenido en la madera, raíces, ramas y hojas durante mucho tiempo.

Durante las últimas décadas, y debido al aumento de gases de efecto invernadero en la atmósfera como el CO2 , se han producido alteraciones de la temperatura y las precipitaciones a nivel global. En países de clima mediterráneo, por ejemplo, se han registrado aumentos de temperatura en torno a 1,3 grados centígrados desde la revolución industrial, cuando se aceleró la emisión de estos gases a la atmósfera. Además han aumentado recientemente las condiciones extremas de sequía y hay mayor riesgo de incendios y lluvias torrenciales.

Cabría pensar que un aumento de CO2 atmosférico podría ser beneficioso para los árboles, ya que son organismos que se alimentan de dióxido de carbono. Sin embargo, esto normalmente no ocurre porque el aumento de CO2 está asociado a la sequía y al calentamiento global, y estos son factores que pueden producir estrés en las plantas. Dicho estrés da lugar al cierre de los estomas (poros que hay en las hojas por donde entran y salen moléculas de CO2 y agua) y, como consecuencia, no pueden aprovechar esa mayor cantidad de alimento. Si lo comparamos con los humanos, sería como si nos encontráramos ante una mesa llena de comida pero tuviéramos la boca cerrada y no pudiésemos comer nada. Dado que el cambio climático y la alteración de la atmósfera pueden perjudicar al funcionamiento de las especies leñosas, se esperan cambios en la composición de los bosques como los conocemos en la actualidad.

Por eso es importante conocer qué árboles están estresados, las causas y consecuencias, así como la forma en la que actúan ante ese estrés. Con el fin de predecir qué va a pasar en el futuro con nuestros bosques para poder minimizar las consecuencias del cambio climático, es de gran utilidad el estudio del crecimiento de los árboles a lo largo del tiempo: cuánto carbono han consumido y utilizado cada año, cómo han influido en ellos los cambios de temperaturas, las plagas, las sequías o los incendios, de manera que podamos desarrollar modelos de evolución de los futuros bosques.

Ilustración que representa las distintas fases en el estudio de los anillos de crecimiento: extracción del testigo de madera con una barrena (a); datación de los anillos para saber a qué año corresponde cada uno (b) y análisis de la información contenida en los mismos (c)

Gracias a la dendroecología podemos estudiar las causas de la mortalidad de los árboles, como el pino albar en la fotografía, a través de la comparación de árboles muertos (a) con aquellos vivos (b), mediante la extracción y posterior análisis de los anillos de crecimiento que se pueden observar en los testigos de madera.

 

Elena Granda es investigadora postdoctoral de la Universitat de Lleida y colaboradora del Instituto Pirenaico de Ecología (CSIC).

 

Organismos a la fuga: ¿escapan los seres vivos de la contaminación?

Por Ignacio Moreno-Garrido y Cristiano Venicius de Matos Araujo (CSIC)*

Pez cebra / Flickr-Photo-by-Lynn-Ketchum

Pez cebra / Flickr-Lynn Ketchum

Faraones, reyes, emperadores y nobles de tiempos pretéritos descubrieron, hace ya siglos, cómo funcionaban los ensayos de toxicidad. Ya que siempre hay gente interesada en cambiar unos gobernantes por otros, y dado que la mayor parte de los venenos preferidos por los asesinos actuaban por vía digestiva, era frecuente que los pretendientes al trono o sus aliados añadieran algunos simpáticos polvitos a las comidas de estos dirigentes con la aviesa intención de allanarles el camino a sus correspondientes sepulturas. Como el problema es que todo el mundo conoce el manual, estos gobernantes hacían probar la comida a sus sirvientes, y si estos ponían mala cara, mudaban el color epidérmico a tonos más verdosos y, acto seguido, se morían, aquellos solían pasar directamente a los postres obviando los segundos platos. Por supuesto, tales ensayos adolecían de rigor científico (aunque algunos tuvieran rigor mortis), y bastaba con procurarse un veneno de efecto retardado para solucionar el ligero inconveniente (y si no, que se lo cuenten al pobre emperador Claudio, por ejemplo).

Como quiera que sea, la base de los ensayos de toxicidad estaba servida: para conocer cómo de tóxica es una sustancia casi no nos queda otra que exponer material biológico a distintas concentraciones de tal sustancia, y observar qué pasa. Estos materiales biológicos, hoy día, pueden ser simples enzimas, cultivos celulares, tejidos, organismos, conjuntos de organismos o incluso ecosistemas, más o menos complejos. Sin embargo, los ensayos de toxicidad “clásicos” casi siempre se han centrado en la mortalidad (en el caso de organismos superiores) o en la inhibición del crecimiento (en el caso de poblaciones de microorganismos).

Pero, ¿qué pasa si los organismos, a concentraciones más bajas de las que les producen un efecto nocivo, detectan la contaminación y se fugan a sitios más limpios? Desde el punto de vista de la ecología, la fuga de los organismos de una zona equivale a su extinción, de modo que tal vez hayamos subestimado los efectos tóxicos de los contaminantes durante todos estos años.

Sistema lineal para estudiar el desplazamiento de los organismos / ICMAN-CSIC

Sistema lineal para estudiar el desplazamiento de los organismos / Cristiano Araújo

El primer paso que nos permite evaluar la capacidad de los organismos para huir de los contaminantes consiste en ponerlos en condiciones de elegir entre diferentes ambientes. En el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (CSIC), miembros del grupo de investigación EEBAS (Ecotoxicología, Ecofisiología y Biodiversidad de Sistemas Acuáticos) estamos desarrollando dispositivos que simulan gradientes o manchas de contaminación en sistemas que permiten el libre desplazamiento de los organismos entre sus compartimentos, tanto en diseños lineales como en pequeños laberintos, como muestran las imágenes.

Con estos sistemas hemos realizado en el grupo de investigación diversos estudios que involucraban diferentes organismos. Ya se han llevado a cabo ensayos sobre microalgas (como la diatomea bentónica Cylindrotheca closterium), crustáceos (como el camarón Atyaephyra desmaresti o el anostráceo Artemia salina), peces (como Danio rerio –pez cebra– o Poecilia reticulata –guppy–) y renacuajos de tres especies de anfibios (Leptodactylus latrans, Lithobates catesbeianus y Pelophylax perezi). Los resultados, algunos ya publicados en revistas de ámbito internacional (Chemosphere, Environment International, Science of the Total Environment, Aquatic Toxicology o Plos One) muestran de manera inequívoca que prácticamente todos los organismos ensayados detectan la mayoría de los contaminantes y buscan las zonas menos contaminadas.

Sistema de laberinto / ICMAN-CSIC

Sistema de laberinto / Cristiano Araújo

Estos estudios de selección de hábitats también indican que, a pesar de ser la contaminación un factor capaz de expulsar organismos de una zona, la presencia de potenciales competidores en los tramos limpios o la presencia de comida en la zona contaminada pueden variar en gran medida la decisión, por parte de los organismos expuestos, de evitar o no los tramos con mayores cargas de contaminantes.

Este novedoso enfoque de estudio, que simula gradientes o manchas de contaminación, nos ha permitido incluir un nuevo concepto en los estudios medioambientales: la fragmentación química de los hábitats, basada en los efectos que un vertido contaminado puede tener impidiendo el paso de los organismos entre dos zonas limpias.

En resumen, nuestros resultados indican que los estudios sobre los efectos de los contaminantes no deberían estar exclusivamente enfocados en evaluar cómo los contaminantes dañan los organismos, ya que se ha puesto de manifiesto que el potencial “repelente” de las sustancias contaminantes, incluso a concentraciones muy por debajo de los valores letales, puede acarrear serias consecuencias para la estructura y dinámica de los ecosistemas, así como para la distribución espacial de los organismos.

* Ignacio Moreno-Garrido y Cristiano Venicius de Matos Araujo son investigadores en el Instituto de Ciencias Marinas de Andalucía (CSIC).