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Tres buenas razones para creer en extraterrestres

Por Ester Lázaro* y Mar Gulis (CSIC)

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

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

Planetas y satélites

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

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

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

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

Conan

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

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

Planetas diferentes, formas de vida distintas

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

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

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

Planeta y estrella

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

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

¿Seríamos capaces de reconocer la vida extraterrestre?

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

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

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

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

 

Proteínas recombinantes: una historia de mutantes zombis al servicio de la ciencia

Por María Zapata Cruz, Laura Tomás Gallardo y Alejandro Díaz Moscoso (CSIC)*

Las proteínas son las moléculas que más funciones diferentes desempeñan en los seres vivos. Entre muchas otras cosas, forman nuestros órganos y tejidos, como hace el colágeno; refuerzan nuestras defensas en forma de anticuerpos; y realizan el metabolismo, como las enzimas que transforman los nutrientes en energía y en otras moléculas necesarias para la vida.

Además, las proteínas resultan muy útiles fuera del organismo: la prueba PCR (Reacción en cadena de la Polimerasa), que se hizo famosa durante la pandemia de COVID-19, o las herramientas de edición genética CRISPR-Cas, conocidas como ‘tijeras moleculares’, basan su funcionamiento en estos ingredientes básicos de la vida. Y lo mismo ocurre con medicamentos como la insulina y algunas vacunas.

Por todo ello, fabricar proteínas despierta un gran interés científico e industrial. Necesitamos producirlas para hacer funcionar esas aplicaciones y para analizar su comportamiento en condiciones controladas, algo que hacemos en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo con el objetivo de conocer mejor su funcionamiento.

Sin embargo, crear una proteína en el laboratorio enlazando uno a uno los aminoácidos que la componen puede resultar muy lento y laborioso: en cada proteína se suelen unir cientos de estas moléculas formando una cadena. Una solución muy práctica para obtener proteínas es ‘secuestrar’ la maquinaria natural de las células para que hagan el trabajo, es decir, conseguir células que fabriquen las proteínas que nos interesan.

Domesticando bacterias

Vamos a explicar este procedimiento con algo más de detalle. Para ello, necesitamos saber que las instrucciones para fabricar una proteína se encuentran en el ADN. En el código genético, hay un gen con las indicaciones para crear cada proteína uniendo de una forma determinada los veinte tipos de aminoácidos que existen en la naturaleza.

Los aminoácidos se unen unos a otros químicamente mediante un ‘enlace peptídico’. Podríamos plantearnos tener veinte botes en el laboratorio, cada uno con un aminoácido distinto, e ir uniéndolos según nos indique el gen correspondiente para fabricar la proteína que nos interesa. Pero, como veíamos, los seres vivos poseen una maquinaria celular mucho más eficaz para formar estos enlaces.

Se pueden utilizar distintos tipos de células para fabricar proteínas, pero la más popular entre los científicos es, sin duda, Escherichia coli, una bacteria que vive de forma natural en el intestino de los seres humanos y otros animales sanos. En las últimas décadas, hemos aprendido a criar esta bacteria en el laboratorio y ha resultado ser una ‘mascota’ muy agradecida que, además, es muy fácil de cuidar.

Puede vivir en un rango amplio de temperaturas; incluso permanecer congelada durante largos periodos de tiempo y después recuperar su actividad normal como si nada. Además, su alimentación es muy barata y crece muy rápido, tanto que es capaz de duplicarse en apenas veinte minutos, lo que permite tener un ‘ejército’ de millones de bacterias en un solo día.

Pero lo más importante es que también hemos aprendido a introducir genes de otros seres vivos en Escherichia coli de forma muy sencilla (lo que se conoce como ‘ADN recombinante’). Esto permite meter en la bacteria un gen con las instrucciones para fabricar una proteína de cualquier otro ser vivo, es decir, crear un mutante.

Da igual si el gen es de otra bacteria, de un pez, una mosca, un ratón, una planta, un lobo o un ser humano. Como las bases moleculares de la vida, el lenguaje del ADN y la síntesis de proteínas son iguales en todos los seres vivos de este planeta, la maquinaria de las bacterias es capaz de construir cualquier cadena de aminoácidos (proteína) independientemente de su origen genético.

Sin embargo, no todo es tan sencillo. Por muy pequeñas que sean, las bacterias no son tontas y no se van a poner a sintetizar, así por las buenas, una proteína extraña que no les sirve para nada o que incluso podría hacerles daño. Para resolver este problema, los investigadores han conseguido bacterias capaces de leer el gen de interés solo cuando queremos que lo lean.

Añadiendo una sustancia específica al cultivo de bacterias, estas pierden parcialmente el control de sus actos y empiezan a fabricar la proteína que queremos como si en ello les fuese la vida. Y así es como conseguimos tener un ejército de bacterias mutantes y zombis que realiza el duro trabajo de fabricar la proteína que nos interesa.

Placas de cultivo con distintas bacterias mutantes. Cada puntito blanco es una colonia de bacterias compuesta por millones de células que ha crecido a partir de una sola célula.

¿Y qué hay de lo mío?

Finalmente, hay un último problema que resolver. La gran mayoría de las veces, producir una sola proteína extraña no es suficiente para que las bacterias cambien de aspecto. No les salen alas, ni garras, ni ojos, ni nada que nos permita distinguirlas. A simple vista, una bacteria normal y una bacteria mutante son exactamente iguales. Para saber si nuestras bacterias mutantes han fabricado la proteína que queríamos, hay que destruir las bacterias y ver si, entre toda la mezcla de proteínas que normalmente fabrican para vivir, se encuentra la nueva.

Se pueden utilizar distintas características que nos permitan distinguir unas proteínas de otras en esta mezcla. Una de las características más utilizadas es su tamaño. En cualquier célula podemos encontrar proteínas desde muy grandes hasta muy pequeñas, según lo larga que sea la cadena de aminoácidos que las forman. Y como la secuencia de aminoácidos de la proteína que nos interesa la podemos conocer a partir del gen que previamente hemos introducido en las bacterias, podemos calcular el tamaño que tendrá.

Para separar las proteínas por su tamaño, utilizamos una técnica llamada ‘electroforesis’. Etimológicamente, este término proviene de la unión de los vocablos ‘electro-’, que hace referencia al uso de electricidad, y ‘-foresis’, que en griego significa ‘transporte’. La técnica consiste en poner la mezcla de proteínas en un medio que hace que adquieran carga negativa. Después, se aplica una corriente eléctrica a la mezcla que hace que las proteínas cargadas negativamente se desplacen a un polo positivo (ánodo).

En su camino, las obligamos a pasar por un gel que forma una red de microtúneles. Al encontrarse con este obstáculo, las proteínas pequeñas serán capaces de avanzar mucho más rápido que las grandes, que se irán quedando retrasadas. Más retrasadas cuanto más grandes sean. Así, al cortar la corriente eléctrica y ver el resultado de la ‘carrera’, observaremos bandas que corresponden a proteínas de distintos tamaños. Las más pequeñas cerca del polo positivo y las más grandes cerca del punto de partida.

Comparando el patrón de bandas de bacterias naturales con el de bacterias mutantes, deberíamos poder ver una única diferencia. Una proteína que esté en la mezcla de bacterias mutantes, que no esté en las naturales y que tenga el tamaño calculado para la proteína que nos interesa. Si es así, ¡¡premio!!, habremos conseguido que las bacterias mutantes zombies fabriquen la proteína que necesitábamos.

Ejemplos de electroforesis de proteínas. Cada una tiene 3 carriles: uno con una muestra de referencia de tamaños (Ref), otro con la mezcla de bacterias naturales (Nat) y otro con la mezcla de bacterias mutantes (Mut). La proteína nueva se indica con una flecha.

* María Zapata Cruz, Laura Tomás Gallardo y Alejandro Díaz Moscoso son el equipo técnico de la Plataforma de Proteómica y Bioquímica del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo, centro mixto del CSIC y la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla.

¿Cómo sobreviven más de 100 especies diferentes en un solo metro cuadrado?

Por Ignasi Bartomeus (CSIC)*

 

En medio del Parque Natural de Doñana, en Andalucía, hay una pradera con decenas de especies de plantas que rivalizan por atraer a los muchos insectos polinizadores que revolotean por la zona: abejas, moscas, dípteros y hasta escarabajos de diversas clases. Estas plantas también sufren en silencio las mordidas de otros invertebrados que buscan alimento, como los caracoles, las orugas o las chinches. Es la finca Caracoles, que alberga una diversidad única en la que conviven cientos de especies diferentes por metro cuadrado (sin tener en cuenta microorganismos). Y no lo tienen fácil, porque la finca se inunda cada año de forma natural y tiene niveles de salinidad elevados, así que tienen que estar adaptadas a unas condiciones bastante duras. Cómo sobreviven todas esas especies en este espacio es una de las preguntas claves de la ecología.

Imagen de la Finca Caracoles, en el Parque Nacional de Doñana

No sería de extrañar que las mejor adaptadas fueran muy competitivas y desplazaran a las que son peores competidoras, un caso en el que encontraríamos tan solo una o muy pocas especies dominando la pradera. Por el contrario, podríamos preguntarnos por qué, en vez de cientos de especies, no encontramos miles o millones conviviendo en ese espacio.

La teoría ecológica postula que la persistencia de las especies en las comunidades ecológicas está determinada por las interacciones. Es decir, el complejo balance entre quién come a quién, quién ayuda a quién y quién compite con quién determina cuáles podrán coexistir y cuáles no. En la finca Caracoles, investigadores e investigadoras de la Estación Biológica de Doñana del CSIC y de la Universidad de Cádiz hemos medido todas estas relaciones a lo largo de los últimos años, observando una red de interacciones complejas entre cientos de especies. Por ejemplo, la camomila silvestre es una planta bastante abundante en la zona que compite con otras plantas, es polinizada por pequeñas moscas y sus hojas son comidas por orugas. Sin embargo, otras plantas como los melilotus (tréboles de olor) son polinizadas por abejas, y comidas principalmente por caracoles.

Bombus lapidarius sobre Melilotus officinalis (Tallinn) / Ivar Leidus

Con estos datos hemos descubierto que, si estas interacciones fueran al azar, muy pocas especies sobrevivirían. Pero esta red de interacciones tiene una estructura muy precisa que permite que sobrevivan. Para poner un símil, imaginaos que colocamos dentro de una caja unos diodos, un transformador, una antena y algún led y que los conectamos al azar con cables. Es altamente improbable que logremos crear una radio. De todas las conexiones posibles que podríamos hacer, solo una configuración muy precisa de estos componentes dará como resultado una radio funcional. Con la naturaleza pasa lo mismo, solo ciertas estructuras de interacciones entre plantas y animales funcionan y son estables.

¿Cuáles son estas estructuras estables? La primera es que las especies han de competir con ellas mismas más que con las otras. Es decir, que cuando crecen mucho en abundancia y hay muchos individuos de una especie se entorpecen a sí mismas. La segunda, es que se reparten los recursos entre especies, en vez de solaparse en su uso. Esto es similar a lo que pasa con las empresas, que se especializan en vender un producto concreto y se intentan diferenciar de lo que hacen otras lo máximo posible para evitar competir directamente.

Este resultado no es intuitivo. Los primeros ecólogos que empezaron a diseccionar estómagos de aves a mediados del siglo XIX observaron que algunos años las aves comían mucho de algo y otros años de otra cosa, así que hipotetizaron que cuanta mayor sea la diversidad de alimento disponible más estable serían las comunidades de aves, que podrían variar de alimentación en función de la disponibilidad. Tuvieron que pasar casi 100 años para que un ecólogo, Robert May, demostrara que eso no era así, y que la complejidad no es estable: cuantas más piezas tiene un sistema, más difícil es que todas estén conectadas correctamente, y una pequeña perturbación puede desmontar toda la comunidad.

Como vemos en la finca Caracoles, solo ciertas estructuras de interacciones entre especies son estables, y estas son precisamente las que vemos en la naturaleza. Si todas las plantas dependieran de la misma especie de abeja, o todos los caracoles quisieran comer las mismas plantas, la competencia no les permitiría sobrevivir a todos, por eso observamos que las especies interaccionan solo con ciertas especies, y no con otras. Estas estructuras permiten convivir a muchas especies, pero hay un límite en el que, si incrementamos su número, el sistema deja de funcionar y algunas se extinguen. Por eso encontramos cientos de especies en la finca.

 

* Ignasi Bartomeus es investigador de la Estación Biológica de Doñana (CSIC) y autor del libro ¿Cómo se meten 8 millones de especies en un planeta?, perteneciente a la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC-Catarata).

El viento, el elemento olvidado del cambio climático

Por César Azorín-Molina*

El viento es aire en movimiento. Esta definición implica que la expresión “hace aire” –tan común entre el público general y los medios de comunicación– es incorrecta: lo apropiado es decir “hace viento”. Este movimiento de aire se origina por las diferencias de presión atmosférica entre las superficies de la Tierra y los distintos niveles de la atmósfera; y ha sido utilizado por la humanidad desde el pasado hasta nuestros días como fuente de energía para la navegación a vela, el molido del grano o la extracción de agua de pozos subterráneos. La relevancia social, económica y ambiental del viento es múltiple, y tiene una doble vertiente, ya que el viento supone tanto un recurso como un riesgo climático.

El molino de viento convierte la energía eólica en energía rotacional con el fin principal de moler granos. Es un tipo particular de molino que opera por medio de paletas llamadas aspas.​

En un contexto como el actual, en el que nos enfrentamos a las consecuencias del cambio climático, el viento constituye la segunda fuente más importante en la generación de electricidad y la principal fuente de energía limpia. Su comportamiento altera la capacidad de producción de la industria eólica, pero es también clave en procesos muy dispares: la agricultura y la hidrología, pues incide sobre la evaporación y la disponibilidad de recursos hídricos; la calidad del aire, ya que dispersa la contaminación atmosférica; o las catástrofes naturales, por las pérdidas económicas y humanas que producen los temporales. Otros fenómenos afectados por el viento son la ordenación y el planeamiento urbano, las operaciones aeroportuarias, el tráfico por carretera, la propagación de incendios forestales, el turismo, los deportes de viento e incluso la dispersión de semillas, las rutas migratorias de las aves o la erosión del suelo.

Un aerogenerador es un dispositivo que convierte la energía cinética del viento en energía eléctrica.

¿El viento se detiene o se acelera?

La veleta para conocer la dirección del viento fue inventada en el año 48 a. C por el astrónomo Andronicus y el anemómetro que mide la velocidad a la que viaja el aire en movimiento, en 1846 por el astrónomo y físico irlandés John Thomas Romney Robinson. Sin embargo, el estudio de los cambios del viento en escalas temporales largas (periodos de más de 30 años) no despertó el interés de la comunidad científica hasta hace apenas un par de décadas.

La veleta es una pieza de metal, ordinariamente en forma de saeta, que se coloca en lo alto de un edificio, de modo que pueda girar alrededor de un eje vertical impulsada por el viento, y que sirve para señalar la dirección de este.

Fue en Australia, donde el profesor emérito de la Australian National University Michael Roderick, en su afán de cuantificar el efecto del viento en la evaporación, observó un debilitamiento de los vientos superficiales durante las últimas décadas. En 2007, para denominar este fenómeno, acuñó el término anglosajón de ‘stilling’. Pocos años más tarde, en 2012, el también australiano Tim McVicar, de la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, concluyó que este descenso de la velocidad de los vientos estaba ocurriendo sobre superficies continentales de latitudes medias, preferentemente del hemisferio norte, desde la década de 1980. En cambio, otras investigaciones detectaron un reforzamiento de los vientos sobre las superficies de los océanos y, en la última década, un cese del fenómeno ‘stilling’ y un nuevo ciclo de ascenso de la velocidad de los vientos o ‘reversal’.

Falta de evidencias

La causa principal que explica ambos fenómenos se ha atribuido a los cambios en la circulación atmosférica-oceánica. Estos cambios se producen tanto por la propia variabilidad natural del clima como por efecto de la acción humana sobre el clima: el calentamiento global consecuencia de las emisiones de gases de efecto invernadero y también los cambios en los usos del suelo, entre los que destaca la rugosidad del terreno provocada por la masa forestal y la urbanización. En cualquier caso, tampoco hay que descartar la posibilidad de errores instrumentales en la medición del viento por el desgaste de los anemómetros, entre otros.

En la actualidad, la ciencia del clima se afana por descifrar el comportamiento del viento y elaborar proyecciones para los próximos 100 años. En un escenario de aumento de emisiones de gases de efecto invernadero y de calentamiento global, es previsible que una nueva fase de ‘stilling’ domine el siglo XXI.

El último informe del Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC) concluyó que el viento es una de las partes olvidadas del sistema climático dadas las escasas evidencias sobre sus cambios pasados y futuros. Un nuevo ‘stilling’ obligaría a desarrollar nuevas estrategias a medio-largo plazo en el sector de la energía eólica, un motor clave en la descarbonización de la economía establecida en el Acuerdo de París y el Pacto Verde Europeo. El estudio del viento debe ser prioritario para impulsar las energías renovables en la transición hacia una economía global con bajas emisiones de gases de efecto invernadero.

* César Azorín-Molina es investigador del CSIC en el Centro de Investigaciones sobre Desertificación (CSIC-UV-GVA) y pertenece a la Red Leonardo de la Fundación BBVA

 

El Mar Menor y su trayectoria hacia el colapso

Por Juan Manuel Ruiz Fernández* y Mar Gulis (CSIC)

En primavera de 2016 las concentraciones de clorofila en el Mar Menor multiplicaron por más de 100 los valores medios de las últimas dos décadas, habitualmente inferiores a un microgramo por litro. Este excepcional y explosivo crecimiento de fitoplancton (seres vivos capaces de realizar la fotosíntesis que viven flotando en el agua) lo protagonizaba una cianobacteria del género Symbiodinium sp, un conocido disruptor del funcionamiento de los ecosistemas acuáticos.

La ausencia de luz generada por la acumulación de esta cianobacteria causó en los meses siguientes la pérdida del 85% de las praderas de plantas acuáticas (los denominados macrófitos bentónicos) que tapizaban de forma casi continua los 135 km2 del fondo de la laguna.

Las aguas extremadamente turbias del Mar Menor han causado la desaparición del 85% de las praderas de la planta marina ‘Cymodocea nodosa’, fundamental para el funcionamiento del ecosistema lagunar. / Javier Murcia Requena

Esto supuso la movilización de miles de toneladas de carbono y nutrientes por la descomposición de la biomasa vegetal y del stock almacenado en el sedimento durante décadas; un proceso que, a su vez, retroalimentó el crecimiento del fitoplancton y prolongó la duración de este episodio de aguas turbias sin precedentes. Todo apuntaba que se estaban atravesando los umbrales ecológicos, a partir de los cuales los ecosistemas sometidos a una presión creciente colapsan y se precipitan bruscamente hacia un estado alterado que puede incluso ser tan estable como el estado anterior. Pero, ¿cómo ha llegado este singular ecosistema a una situación tan extrema?

Una laguna hipersalina

En primer lugar, es necesario conocer un poco el marco ambiental. El Mar Menor es una albufera hipersalina conectada a una cuenca vertiente de 1.300 km2. Sin embargo, de acuerdo con el carácter semi-árido del sureste peninsular, no hay ríos que desembocan en él. Las únicas entradas de agua dulce son las aportadas por escorrentía superficial durante unos pocos eventos de lluvias torrenciales cada año, y unas entradas más difusas de aguas subterráneas.

Las escasas entradas de agua dulce y una limitada tasa de intercambio con el Mediterráneo (en promedio, la tasa de renovación del agua del Mar Menor es de 1 año) explican la elevada salinidad de esta laguna costera. Antes de la década de 1970 la salinidad era incluso superior, pero disminuyó debido a la ampliación del canal del Estacio, una de las cinco golas (o conexiones) naturales entre el Mar Menor y el Mediterráneo. Desde entonces, los valores medios se han mantenido entre 42 y 48 gramos de sal por litro.

Dragados y vertidos de aguas residuales

El flujo a través de este canal gobierna ahora el régimen hidrodinámico de la albufera. Su dragado es considerado uno de los hitos principales de la transformación del Mar Menor por la acción humana.

Básicamente, se argumenta que favoreció la entrada y dispersión de especies mediterráneas y el declive de algunas especies lagunares de flora y fauna. Por ejemplo, uno de los organismos que vio favorecida su dispersión en los fondos de la laguna fue el alga oreja de liebre (Caulerpa prolifera), una especie oportunista capaz de aprovechar los nutrientes de forma muy eficiente y ocupar grandes extensiones en breves periodos de tiempo. Se considera que la oreja de libre tiene la capacidad de desplazar competitivamente a las especies nativas, como Cymodocea nodosa, que también forma praderas en el fondo de la laguna.

La oreja de liebre es un alga verde que cubre todo el fondo de la laguna, y es capaz de realizar grandes desarrollos en muy poco tiempo. En las praderas marinas del Mar Menor abundaba el bivalvo gigante del Mediterráneo o Nacra, especie ahora en peligro de extinción en todo el Mediterráneo. / Javier Murcia Requena

No obstante, alguno de los efectos negativos achacados al cambio de régimen hidrológico sobre las comunidades biológicas podría haber sido exagerado o carente de suficiente evidencia científica. A modo de ejemplo, se ha obtenido nueva evidencia que apunta a que las praderas de C. nodosa no solo no experimentaron un declive tras la propagación de Caulerpa, sino que ambas especies han coexistido con una elevada abundancia durante al menos las cuatro décadas anteriores al colapso ecosistémico.

Este incremento en la abundancia de organismos fotosintéticos implica la existencia de una elevada disponibilidad de nutrientes, condición que se cumplía con creces en el momento de la propagación del alga debido a los vertidos de aguas residuales sin depurar al Mar Menor. Por tanto, no solo el cambio en el régimen hidrológico es clave para entender este proceso de transformación del ecosistema de la laguna, sino también los excesos de nutrientes procedentes del desarrollo urbano y turístico.

Agricultura intensiva

En la década de los 1990 se completan los sistemas de tratamiento de aguas residuales en la zona, que dejan de ser vertidas al Mar Menor (a costa de ser desviadas al Mediterráneo). Pero con esto no desaparecen los problemas relacionados con el exceso de nutrientes en la albufera, sino que persisten, e incluso se intensifican, por el desarrollo de la agricultura de regadío que se inicia den la década de 1950.

Este modelo de agricultura va progresivamente reemplazando a la tradicional agricultura de secano a expensas de la sobreexplotación de las aguas subterráneas. Para soportar y aumentar este desarrollo, en 1979 se crea el transvase entre las cuencas del Tajo y del Segura, el siguiente hito clave en la transformación y el deterioro del Mar Menor.

Los recursos hídricos trasvasados eran insuficientes para sostener el crecimiento de dicha producción y tuvieron que ser complementados con las aguas subterráneas que, al ser salobres debido a la sobreexplotación previa, debían ser tratadas en plantas desaladoras cuyos vertidos, con hasta 600 miligramos de nitrato por litro, acababan en la laguna. Esta intensa actividad agrícola causó además un aumento en la recarga del acuífero y en sus niveles de contaminación por nitratos (150 mg/l), que se tradujo en un aumento de los flujos de aguas subterráneas altamente cargadas en nitrógeno al Mar Menor.

40 años de resiliencia

¿Cómo es posible que esta entrada masiva de nutrientes durante décadas no se haya visto reflejada en un deterioro aparente del ecosistema? Al menos hasta 2016, la laguna mantuvo unas aguas relativamente transparentes y unos fondos dominados por notables comunidades de plantas marinas. ¿Qué hizo que el crecimiento explosivo del fitoplancton se mantuviera ‘a raya’ y las aguas no se enturbiaran?

Uno de los mecanismos que pueden explicar la resiliencia del ecosistema es la función de filtro de partículas y nutrientes que realiza la vegetación del fondo marino. Otro son los desequilibrios en las proporciones de nitrógeno o fósforo.

Cuando los nutrientes no son limitados, la proporción de estos elementos en el fitoplancton suele ser de 16 unidades de nitrógeno por una de fósforo. Las aguas contaminadas por la actividad agrícola están cargadas de nitrógeno, pero apenas tienen fósforo. Y, aunque el fósforo es abundante en las aguas residuales urbanas, este tipo de vertido ya no se realiza en la laguna, al menos intencionadamente. Por tanto, en la actualidad, la principal vía de entrada del fósforo al Mar Menor son las toneladas de tierra arrastradas por la escorrentía superficial desde las parcelas agrícolas durante episodios de lluvias torrenciales. En la DANA de 2019 se estimó que, junto a los 60 hectómetros cúbicos de agua que llegaron a la laguna, entraron también entre 150 y 190 toneladas de fosfato disuelto.

Por ello, mientras que los aportes de nitrógeno son más continuados en el tiempo, los de fósforo son puntuales y esporádicos, limitados a unos pocos eventos anuales. A esto hay que añadir que, una vez entran en la laguna, estos fosfatos son inmediatamente absorbidos por la vegetación y/o fijados en los sedimentos. Estas diferencias en la dinámica de ambos elementos podría explicar que, aunque ambos entran de forma masiva en la laguna, las ocasiones en que sus proporciones son adecuadas para el desarrollo del fitoplancton son limitadas.

Un ecosistema alterado e inestable

El colapso del ecosistema lagunar en 2016 supuso la pérdida y/o el profundo deterioro de buena parte de los mecanismos de resiliencia y de sus servicios ecosistémicos. Así lo sugieren otros importantes hitos, como la pérdida del 85% de la extensión total de las praderas de plantas en el fondo de la laguna y del 95% de la población de Pinna nobilis, una especie de molusco bivalvo endémica del Mediterráneo. Estas pérdidas, que no muestran apenas síntomas de recuperación hasta la fecha, son claros exponentes del grado de alteración del ecosistema.

Antes del colapso ecosistémico las poblaciones de caballito de mar parecían estar recuperándose, pero el deterioro actual del ecosistema las hace estar próximas a la extinción local. / Javier Murcia Requena

Aunque carecemos de datos para valorar esta alteración de forma más global, se ha observado un régimen mucho más inestable respecto a décadas anteriores, más vulnerable a los cambios del medio, con mayores fluctuaciones de sus condiciones ambientales. La frecuencia de eventos de crecimiento explosivo del fitoplancton como el de 2016 ha aumentado claramente, y ahora los periodos de aguas turbias se alternan con los de aguas más turbias y coloreadas.

A diferencia de épocas pasadas, en estos periodos se pueden producir episodios de déficit de oxígeno hasta niveles que comprometen la vida marina y que han resultado en mortalidades masivas de organismos marinos, como se ha observado en episodios muy recientes.

En agosto de 2021 el agotamiento del oxígeno en el agua alcanzó niveles tóxicos para la vida marina, lo que provocó la mortalidad masiva de peces, moluscos y crustáceos. / Javier Murcia Requena

Se trata de eventos muy extremos y propios de sistemas costeros en etapas muy avanzadas del proceso de eutrofización (presencia excesiva de nutrientes). No obstante, desconocemos todavía los factores y mecanismos por los cuales se desencadenan todos estos eventos, algunos de los cuales se producen incluso sin que vayan precedidos de un incremento de las concentraciones de nutrientes en el agua.

*Juan Manuel Ruiz Fernández es investigador del CSIC en el Instituto Español de Oceanografía

Una pareja que hizo historia en ciencia y en divulgación

Por Pedro Meseguer (CSIC)*

La inmigración no es un fenómeno nuevo. Durante todo el siglo XIX se mantuvo una corriente de Europa a América, donde los recién llegados compartían su origen de diáspora. Entre los muchos que cambiaron de país estaba la familia Eckhard, que llegó a Wisconsin desde Alsacia. Uno de los hijos, el pequeño Bernard de seis años, en el barco a América quizá se fijó en el duro trabajo de los marineros, o tal vez escuchó alguna historia cruda de derrotas y superaciones. Lo cierto es que en su nueva patria se abrió camino con energía: estudió, se graduó en la Universidad de Milwaukee y se estableció en Chicago donde, dedicado a la industria molinera, se convirtió en un empresario de éxito a la vez que en un líder ciudadano. Al final de su vida donó cientos de miles de dólares a la universidad de esa ciudad, que erigió el Eckhard Hall para albergar el Departamento de Matemáticas y una nutrida biblioteca.

Un día del otoño de 1954, una estudiante subía las escaleras de ese edificio y tropezó con un chico que bajaba. Era alto y guapo, con una mata de pelo castaño oscuro. Ella acababa de ser admitida como alumna adelantada a la temprana edad de dieciséis años. Lo que no sabía —y seguro que fue motivo de charla entre los dos— es que él también había entrado a una edad en que la mayoría de los adolescentes habitan la high school; a sus diecinueve años ya se había graduado y se encaminaba al máster con paso firme. Ese encuentro, sin duda feliz para ellos —se enamoraron rápidamente—, fue beneficioso para el resto de sus contemporáneos porque marcó el comienzo de una relación entre dos personas que llegaron a ser científicas eminentes y realizaron grandes contribuciones en la divulgación de la ciencia.

Lynn Margulis.

Ella se llamaba Lynn Petra Alexander, posteriormente conocida como Lynn Margulis, y tras pasar por las universidades de Chicago, Wisconsin-Madison y Berkeley, se convirtió en una brillante y controvertida investigadora en biología. Además de sus cualidades intelectuales, Lynn no tenía miedo: “He crecido en el sur de Chicago”, decía con orgullo, exhibiendo una credencial de vida que garantizaba su arrojo. La combinación de su talento con esa determinación le permitió construir una teoría que se enfrentaba a las opiniones científicas dominantes, y mantenerla durante años contra viento y marea. Su hipótesis de que ciertas partes de la célula eucariota habían sido antes bacterias independientes y que se habían unido mediante una simbiosis que beneficiaba a ambas fue ignorada durante años —y el artículo que la postulaba fue rechazado quince veces antes de su publicación—. Pero aplastantes pruebas genéticas la respaldaron y la teoría se aceptó. Durante toda su vida, ella mantuvo posiciones críticas con el neo-Darwinismo, en un debate sin fin. Hoy, sus ideas son ampliamente reconocidas.

Lynn Margulis y Carl Sagan el día de su boda.

Pero retrocedamos a Chicago. Allí, hace 65 años, una semana después de su graduación en liberal arts, Lynn se casó con ese novio de la universidad, un estudiante de doctorado en astrofísica llamado Carl Sagan. Ambos llegarían al más alto nivel académico en Estados Unidos, university professors —él en Cornell, ella en Amersh. Además, Lynn fue elegida para la Academia de Ciencias, un exclusivo reconocimiento que él no logró—. Ese 6 de junio de 1957 se unieron dos promesas académicas (entonces aún no se habían doctorado), que se divorciaron ocho años más tarde, con dos hijos en común. Hoy, cuando ya han desaparecido tras dejar dos espléndidas trayectorias científicas llenas de aportaciones —las de ella fueron revolucionarias—, tiene sentido preguntarse sobre su influencia mutua. Porque Lynn realizó muchas actividades divulgativas —un dominio donde Carl sobresalió, hasta el punto de tener un programa sobre astrofísica llamado COSMOS en la televisión estadounidense en 1980—. Con Dorian, su primer hijo, Lynn escribió varios libros sobre biología con títulos atrayentes o incluso provocativos, destinados a un público general. Curiosamente, el tema de investigación preferido de Carl era la vida extraterrestre, la exobiología, lo que llama la atención al ver la profunda investigación de Lynn sobre el origen de la vida en la Tierra. ¿Hizo suya Lynn la motivación de Carl, su objetivo de difundir la ciencia mediante el lenguaje de la calle? ¿Se dejó Carl influir por la inclinación de Lynn por el estudio de la vida?

No tenemos respuestas concluyentes, aunque ella confesó que el amor de Carl por la ciencia “era contagioso”. Sea como fuere, lo que sí podemos apreciar es el enorme impacto social de su actividad. Los libros de divulgación de Lynn, muchos traducidos, se vendieron por miles. Se estima que no menos de 400 millones de personas han visto la serie COSMOS en 60 países. Ellos perseguían el loable objetivo de poblar, con elementos científicos comprensibles, las mentes de sus conciudadanos. Su intención era que las ideas que profundizan en el conocimiento del mundo dejasen de pertenecer a unos pocos para ser libremente compartidas por la mayoría e incluidas en el patrimonio de todo el mundo. ¿Acaso no es esa una manera de repartir, sin discriminación, una nueva riqueza?

*Pedro Meseguer es investigador en el Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial del CSIC y autor del libro Inteligencia Artificial (CSIC-Catarata). Con este artículo queremos celebrar los ocho años que cumple el blog Ciencia para llevar, donde se publican entradas del personal investigador y técnico del CSIC y bajo la firma colectiva Mar Gulis, en homenaje a la científica Lynn Margulis.

Agroecología, la agricultura de la biodiversidad

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Sabías que los suelos acogen una cuarta parte de la biodiversidad de nuestro planeta? El suelo es uno de los ecosistemas más complejos de la naturaleza y uno de los hábitats más diversos de la Tierra. Cobija infinidad de organismos diferentes que interactúan entre sí y contribuyen a los procesos y ciclos globales que hacen posible la vida.

Sin embargo, el uso que hacemos de él se encuentra entre las actividades humanas que más inciden en el cambio global y climático. Los modelos agrícolas dominantes durante los últimos cien años, junto con el sobrepastoreo y la deforestación, son responsables de un deterioro del suelo que implica la desertificación y la transferencia de grandes cantidades de carbono desde la materia orgánica que se encuentra bajo nuestros pies hacia la atmósfera, lo que contribuye al calentamiento global y, por ende, afecta a la salud de los seres vivos.

¿Es posible un modelo agroalimentario que ayude a regenerar los ecosistemas y que, a su vez, asegure los alimentos y la salud en un planeta con más de 7.700 millones de seres humanos y en pleno cambio climático? De ello se ocupa la agroecología, una disciplina que integra los conocimientos de la ecología, la biología, las ciencias agrarias y las ciencias sociales.

Primeros brotes en la huerta del proyecto agroecológico L’Ortiga, en el Parque Natural de Collserola, provincia de Barcelona.

La agroecología establece las bases científicas para una gestión de los sistemas agrarios en armonía con la salud de los ecosistemas y de las personas. Y esto lo hace estudiando las relaciones entre los organismos biológicos (cultivos, ganado, especies del entorno y, por supuesto, organismos del suelo), los elementos abióticos (minerales, clima, etc.) y los organismos sociales implicados en el proceso (desde las comunidades agrícolas y los hogares hasta las políticas agrarias y alimentarias globales).

También lo hace fomentando la capacidad de los agroecosistemas para autorregularse. Esta capacidad es muy importante, pues tanto las plagas como otras enfermedades son menos frecuentes en los sistemas biológicos equilibrados y este equilibrio es el que asegura la rentabilidad y la estabilidad en la producción. Para ello, la agroecología se preocupa por el mantenimiento de la mayor diversidad posible en el ecosistema, especialmente la diversidad funcional: cuando lo que importa no es tanto el número de especies como su función dentro del agrosistema y lo que cada una aporta al conjunto. Esto es algo que difícilmente se da en la agricultura convencional, ya que, como explican los investigadores Antonio Bello, Concepción Jordá y Julio César Tello en Agroecología y producción ecológica (CISC-Catarata), con el uso generalizado de agroquímicos la biodiversidad queda muy reducida o prácticamente eliminada.

Vegetales agroecológicos. Cooperativa Germinando Iniciativas Socioambientales, Madrid.

Para preservar esta biodiversidad se emplean prácticas agrarias que regulan de forma orgánica tanto las poblaciones de patógenos como de organismos que naturalmente son mejoradores del suelo. Un ejemplo de esto es la extendida tradición de introducir leguminosas en los cultivos. Las plantas de la familia leguminosae, de las que forman parte las legumbres, establecen naturalmente simbiosis con rizobios, bacterias del suelo con el potencial de fijar el nitrógeno atmosférico. Esta unión aporta cerca del 80% del total del nitrógeno atmosférico fijado de forma biológica y proporciona a las plantas el segundo nutriente más necesario, después del agua, para su crecimiento.

La milpa tradicional mesoamericana es un cultivo de origen precolombino que incluye maíz (Zea mays L.), calabaza (Cucurbita spp.) y frijol (Phaseolus vulgaris L.). Como explican en el diplomado ‘Alimentación, comunidad y aprendizaje’ del grupo Laboratorios para la Vida (LabVida) de ECOSUR Chiapas (México), la milpa se caracteriza por una sinergia entre estos tres cultivos que favorece su rendimiento en conjunto y genera resiliencia ante perturbaciones externas, además de ofrecer proteínas completas al combinar estos alimentos.

Suelos vivos versus suelos degradados

Con este planteamiento incluso los organismos eventualmente patógenos tienen su función en los cultivos. Al haber una diversidad mucho mayor, estos organismos patógenos no llegan a ser tan invasivos ni a causar grandes daños, y el ecosistema se puede autorregular fácilmente con solo introducir especies adecuadas. Un ejemplo de esto son las mariquitas (coccinélidos) y otros insectos que depredan a los pulgones. Otro ejemplo es el de los nematodos, un grupo de animales mayormente microscópicos y potencialmente patógenos que ocupa el cuarto filo más numeroso del reino animal en cuanto al número de especies. Los nematodos son los principales herbívoros del suelo y, junto con los hongos, son uno de los principales grupos descomponedores de la materia orgánica. La actividad de estos invertebrados es fundamental para la renovación de las raíces, pues permite optimizar su capacidad de absorber agua y nutrientes para el correcto desarrollo de las plantas. Según la agroecología, los nematodos causan problemas solo en los sistemas desequilibrados y hay maneras de controlar su población y los problemas de plagas desde un manejo ecológico, como por ejemplo introduciendo especies con propiedades repelentes o nematicidas.

Huerta agroecológica de Ruth Labad, quien produce para el grupo de consumo Xurumelxs en Ourense, Galicia.

La recuperación ecológica de suelos degradados, cuando es posible, se produce con prácticas que ayudan a la salud de todo el ecosistema agrario: abonando con materia orgánica libre de tóxicos, mediante la gestión de cultivos y utilizando las características funcionales de las plantas, principalmente. Para ello se emplean los policultivos (rotativos e intercalados), así como una mayor variedad de semillas y especies vegetales. También se alternan los pequeños invernaderos dentro del cultivo y las plantas que ejercen de barreras ecológicas naturales frente a posibles agentes patógenos, como algunas hierbas aromáticas. Además, se usan coberturas vegetales, que ayudan en la conservación del agua y del suelo y regulan la temperatura del terreno, así como la presencia de malas hierbas. Con estas y otras estrategias se favorece la salud de la microbiota del suelo y de todos los organismos de los que depende el ciclo de nutrientes y la buena respiración del suelo.

El Concello de Allariz, en Galicia, es pionero en la gestión de residuos orgánicos: recogen y compostan los residuos de los restaurantes para ofrecer abono orgánico a los agricultores de la zona.

Frente a la agricultura industrial, orientada de manera lineal a los insumos y productos, que rompe con los ciclos del agua, los elementos y los nutrientes de la naturaleza, que depende de los insumos fósiles para mantener la producción y que contribuye al cambio climático, la agroecología comprende la complejidad de la naturaleza y la interdependencia entre los organismos. Además, la agroecología considera los sistemas agrarios como ecosistemas que han llegado a ser equilibrados tras años de experiencia y conocimiento campesino, y se enriquece de toda la diversidad de saberes propios de cada región, clima y ecosistema. Por eso, la mayoría de las veces pone en práctica programas de investigación multidisciplinares en los que se integra y armoniza el conocimiento científico con el saber tradicional de las comunidades agricultoras y ganaderas locales.

Huerto escolar del CEIP Venezuela, en Madrid, dinamizado por Germinando Iniciativas Socioambientales.

Por otro lado, como señalan Bello, Jordá y Tello, establece que los ‘problemas del campo’ no son solo asunto de las personas que se dedican a la agricultura y la ganadería, sino que, por sus repercusiones, requieren de la participación y el compromiso del conjunto de la sociedad. Este compromiso debe estar fundamentado en la soberanía alimentaria (entendida como el derecho de la ciudadanía a elegir qué quiere o no quiere comer) y orientado a desarrollar un modelo alimentario justo, responsable y solidario, que se pregunte cómo se producen los alimentos y cuáles son sus implicaciones tanto sociales como ambientales. Por todo ello, se prefieren los pequeños mercados locales y la venta directa por parte de los grupos productores agrarios, lo cual ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y los costes asociados al transporte internacional de alimentos y a las grandes superficies de producción y venta.

Venta directa de productos de la iniciativa Barazkilo Agroecologiko, en Bizkaia.

Para saber más:

Vitamina D: cómo obtenerla y qué hacer ante los confinamientos

Por Alexandra Alcorta y Pilar Vaquero (CSIC)*

En estos tiempos de coronavirus, es recomendable salir lo menos posible para evitar contagios, sobre todo en el caso de personas de alto riesgo como las de tercera edad. Sin embargo, no salir a la calle también conlleva un riesgo, ya que no sintetizamos suficiente vitamina D en nuestro cuerpo por falta de exposición solar.

¿Por qué es tan importante la vitamina D?

La forma activa de la vitamina D ejerce diversas funciones en el cuerpo, como el mantenimiento de la salud ósea, el crecimiento celular o la regulación del sistema inmune y cardiovascular.

Siempre se ha dicho que el calcio fortalece los huesos. Sin embargo, esto no sería posible sin los superpoderes de la vitamina D, que es la que se encarga de absorber el calcio y fijarlo a huesos y dientes. Por ello, cuando hablamos de salud ósea, la vitamina D es un nutriente esencial para nuestro organismo.

Además, aunque es menos conocido, la falta de vitamina D se asocia con una mayor susceptibilidad a tener infecciones y enfermedades autoinmunes. A nivel celular, también estimula levemente la eritropoyesis, es decir, la formación de glóbulos rojos.

El salmón, un alimento rico en vitamina D.

Y respecto a la salud cardiovascular, en otras investigaciones la deficiencia de vitamina D se ha asociado con la activación de mecanismos proinflamatorios que promueven el depósito de grasas y triglicéridos en las arterias, lo que conduce a la arteriosclerosis. Además, la vitamina D juega un papel importante en la regulación de la presión arterial y en la función cardíaca, lo que significa que una deficiencia podría afectar negativamente a la salud cardiovascular.

¿Y cómo ocurren estos procesos en nuestro organismo?

Existe un precursor de vitamina D en nuestra piel que es activado mediante la radiación solar ultravioleta y se transforma en vitamina D3, una de las formas en las que se puede obtener esta vitamina. También se puede obtener mediante la dieta en dos formas: D2 y D3. Estas dos formas son conducidas por un transportador específico de vitamina D al hígado y luego al riñón, donde se transforman en sus formas activas, que son las responsables de todas las funciones biológicas como la absorción de calcio y la mineralización ósea.

¿De dónde podemos obtener la vitamina D?

Luz solar

La mayor parte de la vitamina D que circula en nuestro organismo se obtiene a través de la exposición de la piel al sol. Generalmente, la producción máxima de vitamina D se alcanza después de 10-15 minutos de exposición solar, lo que supone una dosis de vitamina D3 más que suficiente, 500 µg, ya que la ingesta diaria recomendada es de unos 10-20 µg.

Dieta y suplementos

La vitamina D también se puede obtener a través de la dieta. La vitamina D2 se encuentra principalmente en alimentos de origen vegetal y la D3 lo hace prioritariamente en fuentes animales, como el aceite de pescado, los huevos y los lácteos. Además, los alimentos enriquecidos, como los cereales de desayuno y lácteos, pueden proporcionar vitamina D2 o D3.

En cuanto a los suplementos (comprimidos, cápsulas, etc.) para personas vegetarianas o veganas, se pueden obtener a partir de lana de oveja (lanolina) o de líquenes.

A partir de líquenes se pueden producir suplementos de vitamina D aptos para personas veganas.

¿Cabe la posibilidad de estar en riesgo de deficiencia de vitamina D?

A veces no es tan fácil obtener la vitamina D mediante la exposición solar, puesto que la producción de vitamina D en la piel es modulada por la estación, la latitud, la hora del día, la pigmentación de la piel, la edad y el uso de protectores solares.

Paradójicamente, en los países del norte de Europa con latitudes superiores a 40oN, los niveles de vitamina D en la población son más altos que en los países de la cuenca mediterránea, como Italia y España. Esto se explica por el mayor consumo de alimentos enriquecidos con vitamina D y suplementos.

Poblaciones que viven en latitudes por encima de 40º N presentan un mayor riesgo de deficiencia de vitamina D.

¿Y qué pasa con las personas veganas-vegetarianas?

Hoy en día, el número de personas que siguen una dieta vegetariana o vegana está en aumento, ya sea por motivos de salud, razones éticas o medioambientales. Sin embargo, estas dietas pueden conllevar un incremento en el riesgo de deficiencia de vitamina D, ya que los alimentos de origen vegetal proporcionan únicamente vitamina D2, que es más difícil de absorber para el organismo que la D3

Según varios estudios, se han encontrado niveles más bajos de vitamina D en personas vegetarianas y veganas, sobre todo después del invierno y en regiones geográficas donde la radiación solar es escasa. Si sigues este tipo de dieta, o si además de hacerlo tienes otros factores de riesgo, es importante que consideres tomar vitamina D, mediante alimentos fortificados o suplementos de D3 aptos para personas vegetarianas.

Confinamientos y otras situaciones de riesgo. ¿Cómo podemos evitar la deficiencia de esta vitamina?

Normalmente, a comienzos de primavera es cuando tenemos las reservas de vitamina D en sus niveles más bajos. Sin embargo, también suben un poco las temperaturas, lo que hace que nos apetezca salir a tomar el sol.

Desafortunadamente, este año empezó el confinamiento justo en esa época, lo que ha dificultado recargar nuestros niveles de vitamina D. Si además se ha reducido la actividad física, la salud ósea se ha podido ver afectada. Esta situación pone a la población en riesgo de deficiencia de esta vitamina tan esencial para el organismo. Por ello, en el caso de sufrir un nuevo confinamiento, os damos una serie de pautas:

  • En primer lugar, intentad exponer vuestra piel al sol durante 15-20 minutos en la ventana o terraza.
  • Si lleváis una dieta vegetariana, es recomendable consumir alimentos fortificados y suplementos de vitamina D3, por su mayor biodisponibilidad.
  • Por último, en la medida de vuestras posibilidades, mantened una actividad física frecuente, para mantener la fortaleza de vuestros huesos.

En conclusión…

Ya hemos visto que las ingestas de vitamina D dependen de muchos factores como la estación del año, la latitud del país, la hora del día, la pigmentación de la piel, la edad, el uso de protectores solares y el estilo de vida. En el CSIC, en colaboración con otros centros de investigación, trabajamos para definir mejor las ingestas recomendadas de vitamina D, teniendo en cuenta todos los condicionantes que se pueden dar en la población.

*Alexandra Alcorta y Pilar Vaquero son investigadoras en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN) del CSIC. Este artículo forma parte del proyecto europeo V-PLACE, financiado por el European Institute of Innovation and Technology (EIT Food). La participación española está liderada por el CSIC, y cuenta con personal investigador perteneciente al Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN) y al Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA).

 

 

 

Ojos en el cielo: los drones que cuidan nuestras cosechas

Por Alicia Boto (CSIC)*

Cuando era pequeña, recuerdo que la gente se empezó a ir del campo a las ciudades. Los motivos, sin duda, eran variados, pero uno de ellos era que el campo daba mucho trabajo, el agua era cara y, por si fuera poco, los intermediarios entre los que cultivaban la tierra y los consumidores finales se llevaban muchas de las ganancias, por lo que mantener la agricultura acababa por compensar poco. Además, la tecnología comenzó a posibilitar que una sola persona cultivara mucho terreno, así que la desbandada fue general.

Hoy día, de algún modo, las cosas están cambiando en ese sentido. Ahora el agricultor puede llegar directamente a sus clientes y, además, gracias a los avances que sigue habiendo en la tecnología, es posible cultivar tierras sin que esto implique una atadura constante y presencial. En un futuro no muy lejano, tendrá desde drones para monitorizar, tratar las cosechas o controlar las malas hierbas, a robots que le ayuden en las faenas del campo. Con un click en un programa de ordenador, sin salir de casa, los campos podrán ser vigilados, regados o fumigados. Y lo mejor: gracias a ‘ojos’ que ven con más tipos de luz que los humanos, los nuevos drones podrán detectar un problema antes de que aparezca a simple vista.

Dron vigilando viñedos en Canarias. / Proyecto Apogeo

Vamos a verlo en el caso real en un viñedo y un dron equipado con dos tipos de cámaras: una normal, que solo capta la luz visible, y otra multiespectral, que capta también la luz ultravioleta y la infrarroja. Tras ser envidas por un ordenador para que las interpretase y ‘pintase’, las imágenes recogidas por este dispositivo indicaron que algunas plantas no estaban sanas. Mientras que el suelo y la tierra aparecían en color azul y las vides más sanas en rojo y naranja, las que estaban en peor forma se mostraban en amarillo y verde-azulado.

Cuando el técnico del dron vio la imagen, avisó a la directora de las bodegas. Una vez en el terreno, las plantas parecían todas iguales a simple vista, pero pronto se detectó que el sistema de riego de la zona norte se había taponado parcialmente. Las plantas no estaban recibiendo suficiente agua. Sin embargo, sus hojas no parecían aún secas porque, para ahorrar líquido, las vides dejaron de producir muchas uvas. Si el problema no se hubiera localizado, la cosecha de esa zona habría bajado mucho. Por suerte, una vez corregido el problema, las vides aumentaron su producción de fruta.

Imagen que muestra la cámara normal de un dron que sobrevuela el viñedo. / Proyecto Apogeo

La cámara multiespectral del dron detecta un problema en la zona del recuadro blanco. / Proyecto Apogeo

Las imágenes del dron también permiten detectar en una etapa temprana otros problemas. Los colores de la imagen cambian rápidamente si al suelo le faltan nutrientes, si las plantas se han infectado con patógenos, o si son atacadas por una plaga. Como el problema se descubre de forma precoz, solo hay que tratar unas pocas plantas, y así se ahorran muchos productos, como fertilizantes, pesticidas o fitosanitarios. Esto hace que los gastos sean menores, tanto para quien cultiva como para quien acaba finalmente consumiendo los productos. Además, los residuos que quedan en las plantas después de un tratamiento disminuyen mucho.

Con esta estrategia, el proyecto de investigación MAC-INTERREG APOGEO desarrolla drones con cámaras multi e hiperespectrales, programas de ordenador que interpretan los datos para dar al agricultor un informe rápido de la situación de sus cultivos y nuevos fitosanitarios más selectivos y respetuosos con el medio ambiente. Aunque el proyecto se centra en viñedos, los resultados pueden extrapolarse a muchos tipos de cosechas, desde frutales a hortalizas. La iniciativa, que cuenta con la participación de varias universidades de Canarias y Madeira, el CSIC, la Dirección General de Agricultura del Gobierno de Canarias, cabildos insulares y asociaciones de viticultores, supone también la realización de cursos de formación para jóvenes agricultores. Con ello, se busca contribuir a que la gente se anime a volver al campo, pueda obtener buenas ganancias y de pie a una economía local y sostenible.

*Alicia Boto es investigadora en el Instituto de Productos Naturales y Agrobiología (IPNA) del CSIC.

APOGEO es un proyecto de investigación coordinado INTERREG-MAC en el que participa el Instituto de Productos Naturales y Agrobiología del CSIC, La Laguna, Tenerife, Canarias, y que lidera el Instituto Universitario de Microlectrónica Aplicada de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. También participa la Dirección General de Agricultura del Gobierno de Canarias, la Universidad de Madeira, Cabildos, y empresas.

Dibujos animados, series, títeres… Más de 10 propuestas del CSIC para estos días sin cole

Por Mar Gulis (CSIC)

Faltan meses para que niñas y niños vuelvan al cole y recuperen sus rutinas. Mientras tanto, ¿qué hacer? ¿Cómo rellenar tantas horas de ocio? Muchos padres y madres llevan semanas haciéndose estas preguntas. Desde este blog os hemos contado los recursos y canales virtuales a los que podéis acceder para satisfacer vuestra curiosidad científica. Pero también queremos acercar la ciencia al público infantil. Aquí os damos algunas ideas para que la chavalada pueda entretenerse y aprender al mismo tiempo.

Distintos institutos del CSIC ponen a vuestra disposición materiales que combinan contenidos científicos con formatos atractivos para la gente menuda. Dibujos animados, todo tipo de audiovisuales con música e ilustraciones, marionetas, cortometrajes y hasta juegos online os esperan en varias webs vinculadas al CSIC y sus centros de investigación.

Si disponéis de ordenador u otro dispositivo y conexión a internet en casa, accederéis a un abanico de recursos para para que vuestros familiares más jóvenes aprendan de forma divertida sobre cambio climático, galaxias, arqueología o electromagnetismo, entre otros muchos temas. En este post os detallamos algunas opciones que encontraréis a golpe de click. Empezamos por las edades más tempranas:

Fragmento de 'Una aventura en la Prehistoria', de Kids.CSIC

Fragmento de ‘Una aventura en la Prehistoria’, de Kids.CSIC.

Dibujos, marionetas y medio marino (a partir de 3 años)

Para los más pequeños, el Instituto de Investigaciones Marinas cuenta con sus Kaleid@labs, una serie de vídeos cortos sonorizados solo con música donde se alternan ilustraciones, títeres realizados por estudiantes de Infantil y Primaria e imágenes de investigación del medio marino. De forma fluida y amena, y sin pasar por alto cuestiones duras de pelar como la contaminación o el calentamiento global, acercan a este público el complejo mundo de la práctica científica.

El mismo instituto también os lleva de paseo subacuático a recorrer la biodiversidad oceánica con su Safari submarino por aguas gallegas y aguas del mundo, igualmente conformado por música e imágenes. Además, en su página web #quedaNaCasa encontraréis muchos otros recursos y materiales didácticos.

Kaleid@labs

Portada de la serie Kaleid@labs, del IIM.

¡Que vivan los dibujos animados! (a partir de 4 años)

El CSIC dispone de un buen repertorio de dibujos animados con abundante contenido didáctico. Preparad las palomitas porque aquí os damos unas cuantas pistas:

Si queréis acercaros a las ciencias del cosmos, echad un vistazo a los dibujos animados del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), uno de los centros de CSIC dedicados a estudiar el universo. Sus cortometrajes animados contienen grandes dosis de ciencia y humor. Con ellos descubriréis cómo se originaron el Sol y las estrellas, aprenderéis más sobre las galaxias, entenderéis cómo empezó la vida en la Tierra y de qué está hecho el aire que respiramos. También podréis saber más sobre partículas y elementos químicos. La chavalada se familiarizará con conceptos como “zona de habitabilidad” o “contaminación lumínica”, y alucinará con el viaje que hace un fotón desde que sale del Sol hasta que alcanza la superficie de una planta.

Si os atrevéis con la física solar, no os perdáis la serie The QuEST de este mismo instituto, integrante del proyecto del Telescopio Solar Europeo (EST, en sus siglas en inglés). La serie explica los objetos de estudio de este nuevo telescopio solar a través de los astrónomos que los estudiaron por primera vez: Galileo Galilei, George Ellery Hale, Angelo Secchi o John and Mary Evershed. Podéis ver sus episodios online y descargarlos en distintos idiomas.

Imagen the The QuEST

Fragmento del capítulo ‘John and Mary Evershed de la serie The QuEST.

Seguimos con más dibujos animados. El CSIC en la Escuela, un programa orientado a impulsar la ciencia en las primeras etapas del aprendizaje, os ofrece cortometrajes que están acompañados de una guía para el docente y se enmarcan en diferentes itinerarios didácticos: ‘El mundo de las moléculas’, ‘La naturaleza de la luz’, ‘Electromagnetismo’, introducciones a la genética y a la arqueología, o la importancia de la transmisión del conocimiento para el avance de las sociedades. En sus historias remiten a nombres y anécdotas que confeccionan la historia de la ciencia, y en su página web Kids.CSIC cuentan con un apartado especial para biografías, además de incluir juegos y tests interactivos.

Fragmento de Los guisantes informan, de Kids.CSIC

Fragmento de ‘Los guisantes informan’, de Kids.CSIC.

También para pequeñas mentes inquietas, el Instituto de Agroquímicos y Tecnología de Alimentos (IATA) ha realizado una serie de animaciones con las que podéis aprender sobre las bacterias que viven en nuestro intestino, los virus o el gran problema de la contaminación por microplásticos.

Imagen de Los virus entéricos, de la serie de animaciones del IATA

Fragmento de ‘Los virus entéricos, de la serie de animaciones del IATA.

Para un poco más mayores (a partir de 7 años)

En la Unidad de Cultura Científica (UCC) del CSIC en Galicia, con la llegada de la cuarentena se pusieron manos a la obra para alimentar la curiosidad científica en estos días de confinamiento. Hablaron con el actor gallego Rony Flamingo y decidieron elaborar esta serie de Píldoras CSIC de conocimiento. De la mano de una divertida ristra de personajes y con referencias locales, estas píldoras os llevarán a los distintos ámbitos de investigación de los centros del CSIC en esta comunidad.

Imagen de Píldoras CSIC de conocimiento

Fragmento de ‘Palmira, domadora profesional (la domesticación vegetal), de la serie Píldoras CSIC de conocimiento de la UCC del CSIC en Galicia.

Si ha llegado el momento de dar un paso más, otra propuesta animada que no os podéis perder es Revoluciones matemáticas. La serie, que cuenta ya con dos temporadas de cuatro capítulos cada una, presenta la vida y obra de grandes matemáticos como Emmy Noether, Isaac Newton, Ada Lovelace, Henri Poincaré o Leonhard Euler, y explica algunos de los problemas que decidieron resolver a través de este lenguaje numérico y universal.

Imagen de Revoluciones matemáticas

Fragmento del capítulo ‘Ada Lovelace’, de la serie Revoluciones matemáticas.

También podéis ver los vídeos del grupo InDi de investigación y divulgación inclusiva de la Institución Milá y Fontanals (IMF), y conocer la iniciativa ‘La Prehistoria contada con marionetas’, o descubrir ‘Hechos y mitos de la Prehistoria’, que apuesta por una ciencia que también sea hecha por personas con discapacidad intelectual.

Si os gustan los espectáculos científicos, asomaos a la iniciativa Ciencia en Navidad, donde, entre otras cosas, podréis disfrutar de la obra de teatro ‘La radiante vida de Marie Curie’.

Portada de la obra de teatro La radiante vida de Marie Curie, dentro de los vídeos del programa Ciencia en Navidad

Portada de la obra de teatro ‘La radiante vida de Marie Curie, dentro de los vídeos del programa Ciencia en Navidad.

Y para mayores de 9 años que sientan atracción por la astrofísica y el universo, el Instituto de Astrofísica de Andalucía ofrece más alternativas: la serie de vídeos divulgativos Deconstruyendo la luz y, con un plus de creatividad, los videoblogs didácticos El diario secreto de Henrietta S. LeavittEl consultorio de Erasmus Cefeido y el Teslablog.

Finalmente, Climate Change. The FAQs, pensado para público a partir de 12 años, es un vídeo en el que científicas y científicos responden a diversas preguntas de estudiantes de Secundaria sobre las causas, las consecuencias y las posibles soluciones del cambio climático.

Si os quedáis con ganas de más, no os perdáis el amplio repertorio de videojuegos y juegos interactivos, recursos didácticos, convocatorias y experimentos creados por el CSIC para el público infantil y juvenil. Podéis encontrar una buena parte de ellos aquí.