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‘Top models’ de la ciencia: descubre a los seres vivos más utilizados en el laboratorio

Por Mar Gulis (CSIC)

Entre probetas, microscopios o tubos de ensayo, camuflados o a la vista, podrías encontrarlos en cualquier parte de un laboratorio. Hablamos de una bacteria del intestino humano, de la mosca de la fruta y del ratón; tres especies en principio poco llamativas, o incluso molestas. Sin embargo, la ciencia utiliza estos ‘bichitos’ como modelos de los seres vivos desde hace años. Gracias a ellos, se han hecho importantes descubrimientos sobre los mecanismos de la vida o diseñado tratamientos contra el cáncer. Te invitamos a conocer desde tu casa a estos ‘top model’ de la investigación, que forman parte de la exposición virtual del CSIC Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio.

1. La bacteria que se volvió famosa por cambiar la biología

Aunque a simple vista sea inapreciable, la bacteria Escherichia coli es la más conocida en los laboratorios. Inicialmente se llamó Bacterium coli por ser la bacteria común del colón. Comenzó a estudiarse por las infecciones que causaba, pero a mediados del siglo XX se convirtió en modelo biológico gracias a su estructura sencilla, rápido crecimiento y los medios empleados para su cultivo, que aumentaron las posibilidades experimentales. Su utilización permitió hallar algunos de los principios básicos de la vida, pero E. coli alcanzó el estrellato con el descubrimiento de la técnica de ‘corta y pega’ del ADN, en la cual se usan enzimas para quitar e insertar segmentos de código genético y que supuso el inicio de la ingeniería genética. Hoy en día se emplea en la selección de genes concretos, estudiados posteriormente en otros organismos más complejos.

Micrografía electrónica de Escherichia coli a 10.000 aumentos.

Esta bacteria sabe mucho de los seres humanos. El genoma de E. coli, compuesto por cerca de 4.300 genes, contiene una séptima parte de nuestros genes. Además, habita en el intestino humano, donde forma parte junto a cientos de especies de la mibrobiota intestinal –también conocida como flora intestinal–, que cumple un papel fundamental en la digestión y en la defensa frente a patógenos.

E. coli es un instrumento más del laboratorio. El interés de su investigación reside todavía en las infecciones, ya que cada vez existe una mayor resistencia a los antibióticos, pero también en los mecanismos que se ponen en marcha al dividirse la célula, y cuyo mejor conocimiento permitiría diseñar, con ayuda de técnicas genómicas, fármacos con menor resistencia.

2. ¿Cómo conseguir la apariencia de una mosca?

Imagina lo molesto que resulta el zumbido de una mosca al merodear por nuestras cabezas. A partir de ahora puede que cambies de opinión cuando descubras que las moscas del vinagre o de la fruta (Drosophila melanogaster) son usadas como modelo en biología animal. Es habitual verlas en cualquier lugar, pero son más abundantes en terrenos agrícolas, cuando hace buen tiempo y, desde hace más de un siglo (esta especie se estudió por primera vez en 1901), también en los laboratorios. Saber de la mosca significa saber del ser humano porque ha sido clave en investigaciones sobre enfermedades neurodegenerativas, tumores y metástasis.

Visión dorsal y lateral de un macho y una hembra de Drosophila melanogaster. / Benjamin Prud’homme. Institut de Biologie du Développement de Marseille-Luminy. Parc Scientifique de Luminy.

Uno de los objetivos de su estudio es conocer cómo este pequeño insecto consigue su apariencia. La secuenciación de los genomas ha permitido determinar que la mayoría de genes de la mosca de la fruta son homólogos a los humanos. Por tanto, investigando los genes de esta mosca, que es un modelo de experimentación mucho más simple, se puede tener una idea de la acción de los genes en los humanos.

Sin duda su filón para la genética es más que evidente, y no solo porque el genoma de la mosca del vinagre alberga alrededor de 13.600 genes, un tercio de los que contiene el genoma humano. Además, a partir de cruces entre más de 100 tipos de moscas, el investigador Thomas H. Morgan (1866-1945) estableció que los caracteres se encuentran en los cromosomas y se heredan de generación en generación. Con ello dio lugar a la teoría cromosómica de la herencia, que le hizo merecedor del Nobel de Medicina en 1933.

3. ¡Roedores en el laboratorio!

Llaman la atención por su par de dientes incisivos y por su minúsculo tamaño. Los encontrarás en bosques, en tu ciudad y, cómo no, en un laboratorio. Así son los ratones, o Mus musculus si atendemos a su nombre científico. Utilizados como objeto de experimentación, desde hace más de un siglo son piezas clave en el estudio de la diabetes, el cáncer o los trastornos neurológicos; incluso los misterios del cerebro se exploran antes en los ratones que en el ser humano. Entre la comunidad científica hay quien los llama ‘seres humanos de bolsillo’.

En el año 2002 se dio a conocer la secuencia de su genoma, la primera de un mamífero: con cerca de 30.000 genes, aproximadamente los mismos que nuestra especie, el 99% de estos tiene su homólogo humano. Además, en ellos se reproducen enfermedades humanas como la obesidad o el párkinson, se realizan pruebas de toxicidad y se ensayan terapias futuras con células madre o nuevos materiales. Estos experimentos se han podido llevar a cabo a partir de ratones transgénicos y knock outs, es decir, aquellos producidos con un gen inactivado en todas sus células. En todos los casos, se han utilizado solo ratones machos para evitar que las hormonas sexuales afecten a los resultados.

Foto publicitaria del Jackson Laboratory. De izquierda a derecha, George Woolley, Liane Brauch, C.C. Little, desconocido y W.L. Russell. Década de 1940. / Cortesía del Jackson Laboratory.

Cuando las voces en contra de la experimentación animal comenzaron a alzarse, la defensa de los ratones no formó parte de las primeras reivindicaciones. La regulación llegó al mundo de los roedores con normativas y protocolos a nivel europeo. En ellas se establece que se debe reemplazar al ratón por otro sistema cuando sea posible y reducir el número de individuos en la investigación, para evitar así el sufrimiento animal.

E. coli, la mosca del vinagre y el ratón son solo algunos de las especies más comunes utilizadas como modelo. La muestra Seres modélicos. Entre la naturaleza y el laboratorio, cuyos contenidos puedes consultar online y descargar en alta calidad desde casa, se ocupa también de organismos como la levadura de la cerveza, un gusano minúsculo del suelo, una hierba normal y corriente y un pez de acuario. Elaborada originalmente por la Delegación del CSIC en Cataluña y ampliada en el marco del proyecto de divulgación Ciudad Ciencia, la exposición se complementa con entrevistas a especialistas en cada uno de estos seres modelo.

¿Qué animal aparece en esta imagen? Una pista: no es ni una lombriz, ni una serpiente

Por Diego San Mauro (UCM) y Rafael Zardoya (CSIC)*

Si echas un vistazo a esta imagen probablemente pensarás que en ella aparece una lombriz, una serpiente pequeñita, o incluso una anguila. En ese caso sentimos decirte que te has confundido de bicho, porque se trata de una cecilia. Estos animales ‘saborean’ su entorno para orientarse, son capaces de detectar cantidades ínfimas de luz y algunas de sus especies alimentan a sus crías con su propia piel. Os invitamos a saber más sobre las características y curiosos comportamientos de estos anfibios.

Cecilia de la especie Ichthyophis cf. longicephalus de la India./ Ramachandran Kotharambath

Comencemos por su nombre científico. Pertenecen al orden Gymnophiona, que en griego significa serpiente desnuda. Las cecilias se llaman así porque se asemejan a estos reptiles, pero se distinguen fácilmente porque carecen de escamas aparentes como ellas. Constituyen uno de los tres órdenes de anfibios vivos junto a ranas y salamandras.

Todas viven en regiones tropicales húmedas de África, India, Sudeste Asiático, Seychelles y América Central y del Sur. La mayor parte son de hábitos subterráneos o habitan bajo la hojarasca y solo salen a la superficie durante la noche, pero también hay una familia acuática que vive en ríos y pantanos. Actualmente existen 214 especies reconocidas.

Algunas especies miden apenas unos centímetros y otras pueden superar el metro y medio de longitud. En la imagen, la Ichthyophis tricolor de la India que puede legar a medir más de 30 centímetros./ Ramachandran Kotharambath

Si atendemos al tamaño, algunas especies son relativamente pequeñas, como Idiocranium russeli de Camerún, de unos 10 centímetros de largo, mientras que otras, como Caecilia thompsoni de Sudamérica, pueden superar el metro y medio de longitud. Las cecilias son carnívoras y depredadoras fundamentalmente de lombrices, termitas y otros pequeños invertebrados del suelo o el agua en el caso de las especies acuáticas. Las especies de mayor tamaño pueden alimentarse en ocasiones de pequeños vertebrados como ranas, peces, lagartijas y serpientes.

Como todos los anfibios, tienen una piel lisa y húmeda con multitud de glándulas que la humedecen y lubrican, así como otras que secretan sustancias defensivas. En el caso de las cecilias, estas sustancias pueden ser tóxicas y antimicrobianas y tienen un gran potencial para la industria farmacéutica.

Vivir bajo tierra ha producido ciertos cambios adaptativos en su cráneo, muy osificado y reforzado, y en su visión. Sus ojos son muy pequeños y muchas veces están cubiertos por piel e incluso hueso. Están adaptados para detectar intensidades de luz ínfimas, tal y como ocurre en otros vertebrados de hábitos cavernícolas o en peces abisales. Las cecilias no pueden ver en color, pero esta falta de visión se ve compensada por un órgano formado por dos tentáculos extensibles situados entre el ojo y la apertura nasal, a ambos lados de la cabeza. Esta estructura sensorial les permite ‘saborear’ el entorno y detectar las sustancias químicas del medio.

Cecilia de la especie Scolecomorphus kirkii de Malawi mostrando los tentáculos que tiene a ambos lados del hocico./ Hendrik Müller

Comedoras de piel materna

A la hora de reproducirse también son bastante diversas. A diferencia de otros anfibios (excepto algunas salamandras), los machos poseen un órgano copulador y la fecundación es siempre interna. Hay especies ovíparas que ponen huevos de los que salen larvas de vida acuática y que sufrirán la metamorfosis para convertirse en adultos terrestres. Otras especies ovíparas son de desarrollo directo, es decir, los juveniles salen del huevo como individuos ya formados. Finalmente, hay especies vivíparas en las que la madre da a luz individuos juveniles ya formados.

Las especies ovíparas normalmente ponen los huevos en nidos subterráneos cerca del agua y las madres suelen protegerlos enrollándose alrededor. Grandisonia sechellensis de las Islas Seychelles./David J. Gower

Y cuando algunas de esas crías nacen, tienen un menú un tanto peculiar. En algunas especies ovíparas de desarrollo directo, la piel de la madre se llena de lípidos para servir de alimento a los juveniles. Las ‘cecilias juveniles’ poseen unos dientes especializados que usan para desgarrar la piel de la madre y alimentarse de ella. En las especies vivíparas, los fetos también poseen estos dientes especializados que les permiten raspar la pared del oviducto materno, revestido de lípidos para proporcionarles comida. Estudios recientes han sugerido que la dermatofagia materna, que es como se llama a este comportamiento, podría haber servido como precursor del viviparismo en las cecilias.

Juveniles de Boulengerula taitanus comiendo la piel de su madre./ Alexander Kupfer

Su registro fósil es escaso y las relaciones evolutivas entre las especies actuales, así como de estas con los otros grupos de anfibios y vertebrados, se han deducido recientemente mediante la comparación de su ADN. Estos estudios han permitido establecer las relaciones de parentesco entre las diez familias actualmente reconocidas, así como entre la práctica totalidad de géneros de cecilias. Sin embargo, aún queda por esclarecer una buena parte de las relaciones a nivel de especie, lo que hace que la investigación en este campo sea especialmente interesante y activa. De hecho, al ser el linaje hermano del grupo que contiene las ranas y las salamandras, las cecilias constituyen una importante clave para inferir las características que pudo tener el antepasado de los anfibios actuales, así como para comprender la colonización del medio terrestre por los vertebrados y los cambios y adaptaciones que ocurrieron hace 360 millones de años.

 

*Diego San Mauro y Rafael Zardoya son investigadores de la Universidad Complutense de Madrid y del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC), respectivamente. Este texto es un extracto del artículo ‘Las cecilias, los anfibios desconocidos’ publicado en la revista Naturalmente.

¿Nos encaminamos hacia la sexta extinción?

Por Mar Gulis (CSIC)

“El 25% de las especies de la Tierra desaparecerá en las próximas décadas si el cambio climático persiste. Es decir, en función de las emisiones y del grado de calentamiento global, perderemos de 500.000 a un millón de especies de animales y plantas”. Esta es la respuesta de la bióloga evolutiva Isabel Sanmartín, investigadora en el Real Jardín Botánico (RJB-CSIC), a la pregunta de si hay evidencias científicas suficientes para predecir el impacto del aumento de las temperaturas sobre la biodiversidad.

Invernadero del Real Jardín Botánico del CSIC / Irene Lapuerta

A partir del análisis de fósiles y de reconstrucciones de ADN, Sanmartín investiga cómo se adaptaron las plantas en el pasado a las variaciones climatológicas. Esas indagaciones le dan pistas para entender lo que sucede en el presente y vislumbrar qué sucederá en el futuro. Y las evidencias se acumulan: “El calentamiento global se está produciendo tan rápido que es muy difícil que las especies consigan adaptarse”, señala. Ahí están los datos: “Por ejemplo, en los bosques tropicales, donde vive el 50% de los organismos de la Tierra, calculamos que desaparecerá el 45% de las plantas”.

El aumento de la temperatura y la destrucción de hábitat, en gran medida provocados por la actividad humana, son las principales causas de esta pérdida de biodiversidad que ya se denomina “sexta extinción masiva”, afirma la bióloga.

Las variaciones del clima no son algo nuevo. A lo largo de la historia de la Tierra, factores geológicos como la tectónica de placas han generado cambios climáticos. Las reconstrucciones paleoclimáticas realizadas permiten afirmar que “cuando los continentes estaban juntos, en Pangea, el clima era árido y frío; en cambio, cuando se separaron el clima se hizo tropical. Eso se ve a lo largo de los últimos 600 millones de años”, explica Sanmartin.

¿Qué es entonces lo que hace que el actual calentamiento global dispare las alarmas en la comunidad científica? Básicamente, la velocidad a la que se producen estos cambios y lo que ello implica. “Quizá lo más relevante de esta era del Antropoceno es precisamente lo distinta que es de otras extinciones masivas que se han producido antes. En los cambios climáticos producidos por el movimiento de los continentes, los tiempos son geológicos; estamos hablando de varios de millones de años. El Antropoceno son [como mucho] 10.000 años, desde la aparición de la agricultura, y sin embargo la tasa de extinción de fondo –el número de extinciones por millón de especies por año (background extinction)– ha aumentado entre 100 y 10.000 veces”, detalla Sanmartin.

Más allá del impacto ambiental, la desaparición de tantas especies afectará directamente a la agricultura y por tanto a la obtención de alimentos para el sustento humano, pero también a la economía o incluso a la aparición de conflictos entre comunidades. La Plataforma Intergubernamental de Ciencia y Política sobre Biodiversidad y Servicios de los Ecosistemas (IPBES) de la ONU advierte que estamos ante la primera gran extinción causada por el ser humano, y desde distintos foros científicos, personal investigador de todo el mundo acumula conocimiento y plantea soluciones a este problema.

La pérdida de biodiversidad es uno de los grandes desafíos asociados al cambio global, entendido este como el conjunto de impactos medioambientales provocados por la actividad humana. En el CSIC queremos divulgar lo que dice la ciencia respecto a esta cuestión. Con ese objetivo hemos creado el espacio ‘Científicas y Cambio Global’, donde entrevistamos a Isabel Sanmartin y otras investigadoras que, desde muy diversas disciplinas, tratan de comprender el alcance de este fenómeno, sus causas, sus efectos y qué podemos hacer para afrontarlo.

Científicas y Cambio Global cuenta con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

25.000 especies están amenazadas: ¿cómo nos afecta esta pérdida de biodiversidad?

Por Mar Gulis (CSIC)*

Cerca de 25.000 especies están amenazadas por el cambio global causado por el ser humano. Más concretamente, el cambio climático amenaza la extinción de entre el 15 y el 37% de todas las especies terrestres de aquí a 2050. Estas son algunas de las cifras que recoge el libro colectivo Cambio global. Una mirada desde Iberoamérica, una publicación de LINCglobal en la que han participado una decena de investigadores e investigadoras del CSIC.

Las cascadas de Houpeton (Australia), póximas al Otway National Park, forman parte de un entorno de extraordinario valor ecológico por su gran biodiversidad. / David Iliff

La comunidad científica coincide en que vivimos en un periodo de extinción masiva de especies. Esta pérdida de biodiversidad es una de las consecuencias más perniciosas del denominado cambio global, referido al conjunto de transformaciones que la actividad humana está provocando a escala planetaria, y que ha llevado a algunas voces expertas denominar al actual momento como la Era del Antropoceno.

Pero este proceso comenzó hace mucho tiempo. Como explica el libro, “en los últimos 11.000 años (…), la humanidad se ha venido apropiando, de forma creciente y continuada, de los recursos biológicos y de la productividad natural de la tierra y el mar, para generar crecimiento y expandir las civilizaciones”. Como resultado, más de la mitad de la superficie habitable de la tierra ha sido significativamente modificada por la actividad humana. Hemos alterado la naturaleza, y por tanto la biodiversidad, a través de la agricultura, la silvicultura y la pesca; la sobreexplotación de las especies de valor comercial; la destrucción, conversión, fragmentación y degradación de hábitats; la introducción de especies exóticas; la contaminación del suelo, el agua y la atmósfera, etc. Nuestro modelo de “desarrollo” es insostenible, pues se apoya en la explotación de recursos naturales y en la generación de todo tipo de desechos sobre los sistemas naturales. Esa actividad frenética va acompañada de una mayor producción y consumo de energía, un aumento de contaminantes y un incremento de las temperaturas.

Las deforestaciones realizadas en la Amazonía ponen en peligro a muchas especies que habitan en esta región. / Aaron Martin

Pero, ¿qué efectos tiene la pérdida de la biodiversidad para la humanidad? Este concepto va mucho más allá de la diversidad de especies; se refiere a todas las variaciones de las formas de vida en una determinada región, lo que incluye también la diversidad genética, de formas, de atributos funcionales, de interacción entre especies e incluso de ecosistemas. Por ello, la pérdida de biodiversidad, en  cualquiera de sus formas, tiene consecuencias muy perjudiciales para la humanidad a corto y a largo plazo. Sectores como la producción de alimentos, el suministro de agua potable y la producción de medicamentos dependen directamente de la biodiversidad y los servicios ecosistémicos. Por ejemplo, la sobreexplotación de los océanos puede poner en peligro la pesca y afectar a la soberanía alimentaria de muchas comunidades, como sucede en la costa chilena, donde las pesquerías están prácticamente en colapso. También la deforestación y consiguiente pérdida de los bosques promueve la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera y puede alterar el ciclo hidrológico. Esta situación se observa en la Amazonía a través de los llamados ‘ríos voladores’, expresión que alude al vapor de agua generado por el bosque y que regula la precipitación en diferentes regiones del continente. Dicha regulación garantiza a su vez el agua necesaria para el consumo humano, la agricultura, la ganadería y la electricidad, de ahí que la pérdida de diversidad biológica sea tan nociva.

Junto a lo anterior, la obra se refiere a los efectos en el ecoturismo. Esta actividad, importante fuente de riqueza para muchas regiones, puede comprometerse si se pierde biodiversidad y se degradan los paisajes. Lógicamente, el deterioro del sector conllevaría la destrucción de empresas y puestos de trabajo relacionados con el turismo sostenible.

Aunque aún no conocemos el papel exacto de la biodiversidad en el mantenimiento de los procesos ecológicos, el debate científico en torno a esta cuestión se ha intensificado. Tanto es así que la ONU ha declarado el 22 de mayo Día Internacional de la Diversidad Biológica.

Como señala la obra Cambio global. Una mirada desde Iberoamérica, “asignar un valor a la biodiversidad no es sencillo, no podemos establecer un valor monetario, pero sin ninguna duda su mantenimiento y conservación son esenciales para el bienestar humano en el planeta”.

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.

¿Es posible un ‘apocalipsis zombi’? Aquí, una perspectiva científica

Por Omar Flores (CSIC)*

Uno de los recursos más habituales de la ficción posapocalíptica son los zombis. Buena parte del público se ha preguntado alguna vez cómo actuaría en tal escenario; lo que, a su vez, lleva inevitablemente a la cuestión de si es realmente posible que existan los zombis y, de ser así, cómo serían. La ciencia, como siempre, acude para resolver nuestras dudas, incluso sobre no-muertos.

En primer lugar, vamos a desmentir una de las características más imposibles: los zombis como ‘máquinas de movimiento perpetuo’, que pase lo que pase nunca se detienen; cadáveres andantes que, encuentren o no comida, siguen caminando meses, años o toda la no-vida. Esto es totalmente imposible, pues, sin importar qué haya causado la zombificación, estas criaturas deben estar sujetas a los límites de la física. Ningún organismo, vivo o no-muerto, puede mantener su actividad sin recibir un aporte de energía que la sustente. Por tanto, los zombis desaparecerían por simple inanición.

Diferentes representaciones de zombies en las películas.  / AMC, Fox Searchlight y Screengems.

La siguiente cuestión es cómo se verían afectadas las capacidades físicas de los zombis al pasar a ese estado. En la ficción encontramos tres opciones básicas: zombis con fuerza o agilidad similares a las de los vivos (28 días después), con habilidades reducidas (The Walking Dead) o zombis con habilidades potenciadas, más fuertes y letales que en vida (Resident Evil). Desde el punto de vista científico, lo más probable es que los zombis tuvieran unas habilidades inferiores a las que tenían en vida, debido al deterioro físico de su organismo. Sería posible, aunque menos probable, que mantuvieran las mismas capacidades si, en vez de morir, solo perdieran su mente consciente, caso en el que podrían conservar su fuerza o agilidad siempre que consiguieran mantenerse bien alimentados. Lo que definitivamente no parece posible es que su fuerza se incrementase. Por tanto, parece evidente que podríamos enfrentarnos a los zombis y derrotarlos.

Otra idea tradicional del género es que los zombis se alimentan de cerebros. Sin embargo, no cabe esperar que los zombis sean selectivos con la comida. De hecho, las sagas más modernas ya presentan zombis que se alimentan de cualquier cosa para subsistir.

Tampoco parece muy razonable el comportamiento gregario por el cual los zombis tenderían a reconocerse y formar grupos. Sería más probable que se atacasen entre ellos, salvo que su carne no fuera útil para los propios zombis y que conservasen la capacidad de detectarse y descartarse mutuamente; algo complicado pero que podríamos aceptar. En cualquier caso, si así fuera, como mucho se ignorarían entre ellos.

Analizadas esas características secundarias (sobre las que podéis encontrar más detalles aquí), vamos por fin con la más importante de todas: ¿podrían existir realmente los zombis? Parece imposible que después de muertos algo nos vaya a hacer salir de las tumbas. En cambio, si aceptamos como zombis a aquellos cuerpos cuyo cerebro ha sido parcialmente destruido o anulado, dejando un organismo funcional pero reducido a un ente sin consciencia que solo busca satisfacer su impulso más básico de alimentarse, entonces sí podríamos llegar a enfrentarnos a una epidemia zombi. Para ello bastaría con que apareciese algún patógeno (virus, hongo o bacteria) que pudiese infectarnos, llegar a nuestro cerebro y dañarlo de esa manera. Otra posibilidad sería que un patógeno nos infectase en otra parte del cuerpo y que su actividad produjera una sustancia que llegase a nuestro cerebro y provocase esos síntomas, como si fuese una potente droga.

Pero si todo lo anterior es pura especulación, hay algo que es muy real, y es que, de hecho, ya existen zombis entre nosotros. Aunque solo en el caso de animales infectados por patógenos que los convierten en cierta clase de zombis.

El caso más simple sería el de la rabia, causada por un virus y cuyos síntomas se asemejan mucho a los de la ficción zombi (pérdida del control, agresividad, mordeduras y contagio a través de ellas), aunque los organismos infectados no son ‘muertos vivientes’.

Para encontrar animales cuyo comportamiento se aproxima más al de ‘muertos vivientes’ podríamos considerar el de los insectos que son hospedadores de parásitos como los gusanos nematomorfos (Nematomorpha o Gordiacea). Estos gusanos en su fase adulta viven en el agua (podemos encontrarlos incluso en charcos de lluvia), donde ponen sus huevos, que son ingeridos por los insectos. Los gusanos nacen en el cuerpo de su hospedador y se alimentan de él hasta que crecen lo suficiente para poder vivir libres. Cuando llega el momento de salir, el gusano toma cierto control del cuerpo del insecto y le provoca la necesidad autodestructiva de buscar agua y lanzarse dentro (Video de arriba).

A partir de ese momento, aunque el insecto se siga moviendo, ya es prácticamente un muerto viviente, pues no es dueño de sus acciones, y literalmente se suicida para que su parásito viva y continúe el ciclo.

El caso más extremo lo encontramos sin duda en el hongo Cordyceps unilateralis, que infecta a hormigas como las de la especie Camponotus leonardi. Las esporas de este hongo que alcanzan a las hormigas crecen dentro de ellas, comiéndoselas por dentro. En poco tiempo consiguen alterar el comportamiento de la hormiga, provocando que haga cosas extrañas como separarse del resto de hormigas, morder hojas y quedarse colgando de ellas, o lanzarse desde la vegetación al suelo. En este caso sí que podemos hablar de verdaderos ‘muertos vivientes’, ya que el hongo infecta completamente su cuerpo y su mente. Incluso llega a mover la mandíbula de la hormiga después de que esta haya muerto, lo que la convierte en una auténtica hormiga zombi. Al final el hongo desarrolla una seta que sale de la cabeza de la hormiga, para dispersar sus esporas e infectar a más hormigas. Esto sucede también con otros Cordyceps que infectan a otros insectos (como se puede ver también en este vídeo).

Hongo Cordyceps unilateralis en hormiga y representación humana (The Last of US). / Penn State y  Naughty Dog.

¿Podría pasar algo como eso en seres humanos? Ese es justo el argumento del videojuego The Last of Us, en el que una mutación de Cordyceps infecta a personas. Sin embargo, esta no parece una amenaza real, pues estos hongos han coevolucionado con los insectos, y no están adaptados para infectarnos (no bastaría una simple mutación para lograr que nos controlen como a las hormigas). En todo caso, podríamos especular sobre que en algún futuro llegase a aparecer (por evolución natural o de forma intencionada por nuestra intervención) una forma de patógeno que logre provocarnos una zombificación. Así que podemos concluir que, aun siendo poco probable, científicamente cabe la posibilidad de que lleguemos a convertirnos en zombis.

 

* Omar Flores es biólogo del CSIC en el Museo Nacional de Ciencias Naturales.

Feromonas: cuestión de (algo más que) sexo

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

En 1959, un grupo de químicos alemanes, liderado por Adolf Butenandt, reunieron 313.000 mariposas hembras y les cortaron el extremo del abdomen. Como si de una poción de brujería se tratara, trituraron estas porciones y las disolvieron en diferentes sustancias para observar la respuesta que provocaban los brebajes en los machos de esta especie. De este modo, comprobaron que bastaba con una trillonésima parte de un gramo (10-18 gramos) de mezcla para conseguir algún tipo de reacción por parte del macho. Gracias a este experimento identificaron por primera vez una feromona, a la que denominaron bombicol y que es la responsable de que el macho de la mariposa de la seda (Bombyx mori) mueva sus alas al percibirla.

Mariposa de la seda (Bombyx mori)/ Csiro.

Las feromonas son claves para determinadas relaciones sociales, y sobre todo sexuales, entre varias especies animales, ya sean organismos simples, invertebrados o vertebrados. ¿Qué es y cómo funciona esta potente herramienta capaz de favorecer la comunicación entre individuos en unas concentraciones tan bajas?

Se trata de un tipo de estímulos químicos que transmiten información específica entre individuos de la misma especie, generando normalmente una respuesta tipo. En los casos más evidentes provocan un cambio inmediato en el comportamiento del animal receptor o un cambio en su desarrollo: generan movimientos determinados, actúan sobre la fisiología reproductiva o transmiten un estado de salud determinado o un estatus social dentro de una comunidad.

Las feromonas pueden ser compuestos específicos o mezclas de ellos. En cualquier caso, son compuestos con propiedades físicas y químicas concretas. Una vez liberada se podría decir que la feromona tiene vida propia. La duración de su mensaje dependerá de la persistencia de las moléculas en el ambiente, y el alcance dependerá tanto de esa vida media como de la facilidad de ser transportada por el aire o por una corriente de agua.

En general son sustancias pequeñas, volátiles, que se dispersan con facilidad en el ambiente y que generan efectos en cantidades minúsculas. Según sea su función, así serán sus características: estables y poco volátiles cuando el objetivo es marcar los límites de un territorio, o bien de corta vida y rápida difusión cuando lo que se busca es alarmar ante una situación de peligro…En definitiva, el requisito indispensable es que sean capaces de generar una reacción determinada dentro de la misma especie.

Protozoo, lombriz de tierra y ratón doméstico/ EPA, Holger Casselmann y George Shulkin.

Existen feromonas en organismos simples, como ciertos protozoos (Chlamydomonas) que producen esta sustancia en sus flagelos para conseguir que otros protozoos se agreguen a él. También existen estos compuestos en invertebrados, como la lombriz de tierra (Lumbricus terrestres), que bajo situaciones de estrés segrega una feromona que alerta al resto sobre algún peligro inminente. O en algunos vertebrados, como el macho del ratón doméstico (Mus musculus domesticus), que emite una feromona que genera agresividad en el resto de machos a la vez que atrae a las hembras maduras y acelera la pubertad en las más jóvenes. Pero, ¿qué pasa con los humanos? ¿existen feromonas que influyan en nuestro comportamiento?

Parece mentira, pero aún se desconoce la existencia de feromonas en los seres humanos. Hay diversos estudios que pueden relacionar las feromonas con fenómenos como el reconocimiento recíproco entre una madre y su hijo recién nacido, la denominada sincronía menstrual que ocurre entre las mujeres que viven o trabajan juntas o la reacción que puede provocar sobre los que nos rodean el olor corporal que emitimos en situaciones de estrés. Sin embargo, la creencia es que los olores personales están influidos por la dieta, el ambiente, la salud y la genética. Se piensa que tienen demasiadas sustancias para ser descritos como feromonas y, de hecho, no se ha podido identificar una molécula que se haya definido como feromona humana. Eso no ha disuadido a un grupo de emprendedores para montar empresas que venden pociones de amor que supuestamente contienen feromonas, aunque en realidad, en el mejor de los casos, contienen feromonas, sí, pero de cerdo.

* Laura López Mascaraque es investigadora del Instituto Cajal  del CSIC y autora, junto con José Ramón Alonso de la Universidad de Salamanca, del libro El olfato de la colección ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

 

¿Sabías que el flash de tu cámara puede ayudar a detectar el cáncer de retina?

Por Mar Gulis (CSIC)

Cualquiera se ha encontrado alguna vez una foto en la que los retratados aparecen con un par de círculos rojos en los ojos. Este molesto fenómeno, que ocurre cuando utilizamos el flash, tiene su origen en la fisiología del ojo y en el comportamiento de la luz, y por extraño que parezca puede utilizarse para detectar un tipo cáncer de retina, el retinoblastoma.

Efecto 'ojo rojo' en la pupila. / Liam Welch vía Unsplash.

Pupila con ‘ojo rojo’. / L. Welch vía Unsplash.

Empecemos por el principio. ¿Por qué se produce el ‘efecto ojos rojos’? Sergio Barbero, investigador del CSIC en el Instituto de Óptica, explica que la luz entra en nuestros ojos a través de la pupila, “que es el equivalente al diafragma en una cámara de fotos”. Así, cuando hay mucha luminosidad en el ambiente, la pupila se contrae para evitar el daño de un exceso de luz, mientras que si ocurre lo contrario se dilata para permitir la visión.

Tras atravesar la pupila, la luz llega al fondo del ojo, donde se encuentran la retina y la coroides. “De toda la luz incidente en la retina, la mayor parte es transformada en señal eléctrica, lo que constituye el primer paso de la visión; sin embargo, una pequeña fracción atraviesa la retina y llega hasta la coroides, que está muy vascularizada porque su función es nutrir al ojo”, señala Barbero.

“La hemoglobina, presente en la sangre de los capilares de la coroides, absorbe los componentes azules de la luz incidente y emite hacia fuera luz de color rojizo”, prosigue. “Aunque este fenómeno está siempre presente, solo es perceptible si la cantidad de luz que penetra en el ojo es lo suficientemente grande: esto ocurre cuando en el ojo entra un haz de luz repentino (por ejemplo, el flash de una cámara) en un momento en que la pupila está dilatada (en un ambiente de oscuridad)”, aclara el investigador.

Funcionamiento del fenómeno 'ojos rojos'. / Photokonnexion

Esquema del efecto ‘ojos rojos’. / Photokonnexion

En la actualidad el ‘efecto ojos rojos’ ha sido solucionado gracias a la incorporación de un segundo flash, que se dispara a la vez que se abre el diafragma de la cámara, justo inmediatamente después del primero. De esta forma, la luz del segundo flash impacta ya sobre el músculo contraído, lo cual elimina casi por completo este antiestético efecto.

Hoy, el modo ‘anti ojos rojos’ viene de serie en la mayoría de las cámaras. Sin embargo, será necesario desactivarlo si pretendemos utilizar nuestro flash como método de detección del retinoblastoma, un tumor canceroso que se desarrolla en la retina causado por la mutación en una proteína. Este tipo de tumor aparece mayoritariamente en niños pequeños y representa un 3% de los cánceres padecidos por menores de quince años.

Cuando el retinoblastoma se sitúa en los vasos sanguíneos del ojo actúa como una muralla ante el efecto del flash, lo que impide que se vea el destello rojo en ese ojo o hace que aparezca uno blanquecino. Por eso, una foto puede ‘chivarnos’ esta patología. MedlinePlus, el servicio online de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos, recoge que, si la persona fotografiada aparece solo con un ojo rojo o con uno de color blanquecino, esto podría ser una señal de presencia del tumor, por lo que se debería acudir al médico.

Carteles de la campaña de prevención del retinoblastoma. / Childhood Eye Cancer Trust

Carteles de la campaña de prevención del retinoblastoma. / Childhood Eye Cancer Trust

De hecho, Childhood Eye Cancer Trust, una fundación de ayuda contra el retinoblastoma, lanzó hace un par de años una campaña de prevención basada en este efecto. La entidad colocó carteles interactivos en varias ciudades con imágenes de ojos de niños con la característica de que, si se realizaba una foto con flash sobre estas, la pupila cambiaba y reflejaba uno de los posibles síntomas.

La campaña intentaba que los padres hicieran la prueba con sus hijos. Sin embargo, si alguien se decide a seguir el consejo, debe tener claro que la fotografía no basta para tener un diagnóstico concluyente: la presencia del retinoblastoma solo puede ser confirmada por profesionales médicos mediante pruebas adicionales y exámenes.

‘Octopus vulgaris’ y otros caníbales sexuales

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Otopus vulgaris practicando canibalismo en el medio natural / Manuel E. Garci

Por Mar Gulis (CSIC)

En noviembre del año pasado el proyecto Cefaparques, liderado por el investigador del CSIC Ángel Guerra, constató por primera vez la existencia de canibalismo sexual en pulpos. Este comportamiento permite a las hembras de Octopus vulgaris obtener un aporte extra de energía para sobrevivir en el periodo de cuidado de sus crías, fase que dura cuatro meses en la que no comen nada y necesitan vivir de sus propias reservas.

El canibalismo es un comportamiento bastante extendido en el reino animal y que ha podido ser documentado en algunas especies de arácnidos, insectos y anfípodos, dándose también entre gastrópodos y copépodos. Esta práctica, particularmente común en numerosas familias de arañas y escorpiones, llega a tener efectos significativos en el tamaño y la distribución relativa de géneros en una población. Por lo general se trata de una conducta que beneficia a la hembra, pues aumenta su éxito reproductivo.

Hembra adulta de Lycosa hispanica, en la Sierra de Chinchilla (Albacete). Autor: Guillermo García-Saúco

Hembra de Lycosa hispanica, en la Sierra de Chinchilla (Albacete) / Guillermo García-Saúco

Recientemente un grupo de investigación en el que ha participado la Estación Experimental de Zonas Áridas del CSIC, en Almería, ha estudiado el canibalismo sexual en la tarántula mediterránea (Lycosa hispanica). Su reproducción es la habitual en las arañas: el apareamiento y la fecundación no ocurren a la vez, sino que las hembras almacenan el esperma en su interior hasta que los huevos están listos para ser fecundados.

Según los resultados de este estudio, un tercio de las hembras de la tarántula mediterránea se alimentan del macho en lugar de aparearse con él, una vez que tienen esperma almacenado de un encuentro anterior. Esta práctica, que es más frecuente cuanto mayor es el número de machos disponibles, les aporta importantes beneficios biológicos, ya que tienen más descendencia y de mayor calidad que las que sólo se alimentan de presas.

El estudio ha resultado sorprendente, pues casi todos los datos anteriores procedían de experimentos de laboratorio, que no siempre reflejan de manera fiable el comportamiento en libertad. En esta ocasión, los investigadores han trabajado con animales dentro de parcelas controladas en zonas semidesérticas de Almería, que es el hábitat natural de la especie. Los científicos barajan la hipótesis de que la escasa disponibilidad de alimento en estas zonas propicia este tipo de comportamiento.

araña de espalda roja

Araña de espalda roja (Latrodectus hasselti) / Doug Beckers

Otro caso curioso es el de la araña de espalda roja (Latrodectus hasselti). En esta especie se ha observado que el macho llega incluso a sacrificarse buscando la muerte, dando unas lentas volteretas hasta quedar en una postura en la que a la hembra le resulta fácil comérselo. Debido a los ataques que sufren por parte de sus parejas sexuales, los machos de esta especie de araña tienen una expectativa de vida de apenas 7 meses, mientras que las hembras llegan a vivir 2 o 3 años.

Este tipo de canibalismo se sumaría a otros en los que los machos se comen a la descendencia de un anterior progenitor o en los que unas crías se comen a otras. Como siempre, la naturaleza no deja de sorprendernos y una práctica que nos puede resultar violenta y difícil de comprender resulta efectiva y de gran ayuda para la supervivencia o mantenimiento de determinadas especies.

Una planta carnívora descubierta en Facebook, la estrella de las 10 especies más asombrosas de 2015

Por Mar Gulis (CSIC)

Cada año se descubren alrededor de 20.000 especies y un comité internacional, liderado por el International Institute for Species Exploration, selecciona las diez más destacadas. “Con esta iniciativa tratamos de concienciar sobre la importancia de seguir conociendo y poder así proteger la incalculable biodiversidad que nos rodea, de la que solo conocemos una pequeña parte”, explica Antonio G. Valdecasas, investigador del CSIC en el Museo de Ciencias Naturales.

Las cifras varían pero según los científicos quedan cerca de 12 millones de especies por descubrir, cinco veces más de las que ya se conocen. “Descubrir y nombrar las especies que pueblan el planeta, ordenarlas por parentescos y conocer su forma de vida y área de distribución es la única forma posible de entender el desarrollo de la vida sobre nuestro planeta y aprender a protegerla”, añade Valdecasas.

¿Quieres saber cuáles fueron las diez especies más asombrosas de 2015? Aquí tienes el top ten elaborado por los investigadores.

Escarabajo

1. Un escarabajo acuático. La mayoría de los escarabajos viven en el suelo del bosque, donde se alimentan de materiales en descomposición. Sin embargo, Phytotelmatrichis osopaddington habita en pequeños receptáculos de agua que se crean en la base de plantas emparentadas con el jengibre y los plátanos. Por el momento, se desconoce cómo este diminuto escarabajo de aproximadamente un milímetro logra alimentarse en semejante hábitat.

Caballito

2. El caballito de mar que nadie vio. El descubrimiento de Phyllopteryx dewysea ha puesto de manifiesto lo poco que sabemos aún de la fauna marina. Pese a que vive en aguas poco profundas, mide cerca de 3 cm de largo y es de color rojo rubí con líneas verticales rojas, hasta ahora había pasado desapercibido para la ciencia.

Pez

3. Un pez monstruoso. Si esto fuera un concurso para encontrar a la especie más fea, Lasiognathus dinema tendría todas las papeletas para ganarlo. Como sus parientes los rapes, este pez tiene un órgano que proyecta por encima de la cabeza como si de una caña de pescar se tratara. Sin embargo, en este caso ese órgano es bioluminiscente. Lasiognathus dinema vive en las oscuras profundidades del océano y los investigadores creen que utiliza la luz para atraer a sus presas.

Cochinilla

4. Cochinillas ‘espinosas’. Luiuniscus iuiuensis es un organismo anfibio, ciego y sin pigmento que puede dar a los isópodos (un tipo de crustáceos) los 15 minutos de fama que estaban esperando. Esta nueva especie tiene placas cónicas en la base de sus patas que le dan un aspecto espinoso y le permiten construir refugios esféricos de barro en los que muda su exoesqueleto. De momento solo se la ha encontrado en una cueva de Brasil cuyas cámaras inferiores se inundan en la época de lluvias. Esta área de distribución tan restringida la hace especialmente vulnerable.

carnivora

5. La planta carnívora descubierta en Facebook. Un aficionado a las plantas que sube unas fotos a su muro, un investigador que cree ver una nueva especie y un intenso intercambio a través del chat: así se produjo el descubrimiento de Drosera magnifica. Esta planta carnívora es la más grande de su género que se ha encontrado en América. Igual que otras especies de Drosera (o rocío de sol) segrega una mucosidad espesa con aspecto de rocío que atrae a los insectos a la superficie de sus hojas. De este modo compensa la falta de minerales de los suelos en los que crece. Aunque es muy abundante localmente, solo está presente en la cumbre de una montaña y ya ha sido declarada en peligro crítico de extinción.

homo

6. Una ‘nueva’ especie humana. El yacimiento donde se encontraron los restos fósiles de Homo naledi contiene al menos 15 individuos diferentes, la mayor agrupación de restos de una sola especie de homínido descubierta en África. Estos ‘nuevos’ humanos tenían el cráneo y la parte superior del cuerpo similar a la de nuestros ancestros que vivieron hace entre dos y cuatro millones de años, como los Australopithecus, pero sus manos y pies se parecen a los de los humanos modernos. Una vez que se pueda determinar la edad exacta de los restos se conocerán más detalles de sus implicaciones para la historia de nuestro género.

árbol

7. El árbol de tronco fino. De altura inferior a los 6 metros y un tronco de 10 centímetros de diámetro, Sirvadavia solannona ha sido descubierta en una de las áreas más estudiadas de Gabón. Es probable que la estrechez de su tronco haya sido la responsable de que pasara desapercibida en inventarios anteriores. Sus flores se parecen a las de los tomates y patatas, pero esta planta pertenece a una familia diferente y, de hecho, es única en su género. Su pariente más cercano vive en Tanzania, a 3.000 kilómetros, en el otro extremo del continente africano. En la actualidad, se estudia si las abejas provocan la dispersión de su polen mediante ultrasonidos producidos por la vibración de sus alas.

líbelula

8. Insectos con nombre de disco de Pink Floyd. En 2015 se dio un gran paso en el conocimiento de los odonatos, uno de los órdenes de insectos más conocidos, con la publicación de un artículo en el que se describen 60 especies de libélulas y caballitos del diablo descubiertas en África. La mayor parte de las nuevas especies son muy coloridas y tan diferentes entre sí que basta una fotografía para diferenciarlas. Umma gumma es una de ellas. El nombre completo de este caballito del diablo coincide con el del disco Ummagumma que Pink Floyd grabó en 1969 y que, en el argot de la ciudad de Cambridge, significa hacer el amor.

tortuga

9. Las tortugas de Darwin eran más de una especie. Ningún animal se asocia tanto con Darwin como las tortugas gigantes de las islas Galápagos. En 2015 los análisis genéticos determinaron que lo que hasta ahora se consideraban pequeñas diferencias entre las poblaciones de tortugas orientales y occidentales de la isla de Santa Cruz son en realidad características de especies distintas. Así fue descrita Chelonoidis donfaustoi, una nueva especie que cuenta tan solo con 250 individuos.

mono

10. Monos que habitaron la península ibérica. Laia era un mono hembra de cuerpo pequeño que vivió en lo que hoy es España hace 11,6 millones de años, una época en la que los linajes de los humanos y los grandes simios no se habían distanciado del de los gibones. La localización de sus restos en Cataluña ha dado lugar a la descripción de la especie Pliobates cataloniae y plantea la posibilidad de que los primeros humanos podrían haber estado más estrechamente relacionados con los gibones que con los grandes simios. Según las estimaciones pesaba entre 4 y 5 kilos de peso, lo que sugiere una altura de alrededor de 45 centímetros.