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

Por Mar Gulis (CSIC)

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

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

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

Dispersoras de semillas y polinizadoras

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

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

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

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

‘Escoltas’ infalibles

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

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

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

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

Ponga hormigas en su menú

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

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

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

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

Una relación muy beneficiosa

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

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

Ingenieras de los ecosistemas

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

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

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

Enfermedades raras: cuando lo excepcional se subestima

Por Francesc Palau (Hospital Sant Joan de Déu) y Mar Gulis (CSIC)*

Acondroplasia, uveítis, esclerodermia, síndrome de Prader-Willi, fenilcetonuria, ataxia de Friedreich…¿Reconoces algún término? ¿Sabes de qué se trata? Son nombres de enfermedades poco comunes, por lo que tal vez tengas la suerte de que no te suene ninguna. ¿Y si te decimos que a esta pequeña lista de patologías se podrían añadir otras 6.165 y que todas se conocen como “enfermedades raras”? A pesar de denominarse así, este conjunto de trastornos es muy numeroso y afecta a una población nada desdeñable. En la Unión Europea, con aproximadamente 446 millones de habitantes, el número de pacientes afectados por ellos se calcula en unos 26 millones. Estudios recientes realizados por la Genetic Alliance en Reino Unido confirman que una de cada diecisiete personas puede estar afectada por una enfermedad rara en algún momento de su vida.

Cuando oímos golpes de cascos, solemos pensar en caballos, pero podrían ser cebras. Lo común, frente a lo raro

El contraste entre los datos epidemiológicos de la población afectada y la elevada diversidad y heterogeneidad de estas patologías, muchas reconocidas a lo largo de los siglos XIX y XX y otras descritas hace poco tiempo o muy recientemente, nos pone ante la paradoja de la rareza: las enfermedades son raras, pero los pacientes que las padecen son muchos. Además, cuando se trata de este tipo de patologías, sus tasas de incidencia son bajas, pero su impacto colectivo en las poblaciones y los sistemas de salud es enorme, algo que a menudo se subestima.

Pero, ¿cuáles son las características que cumple una enfermedad para definirla como rara? La Unión Europea establece que un trastorno o condición de salud se puede etiquetar como enfermedad rara si el número de personas afectadas es menor de una entre dos mil, es decir, en términos epidemiológicos tiene una prevalencia de menos de cinco afectados por cada diez mil habitantes. En Estados Unidos, la Rare Diseases Act de 2002 afirma que “enfermedades raras son aquellas que afectan a poblaciones pequeñas de pacientes, concretamente a poblaciones menores de 200.000 individuos”. Algunas enfermedades raras son relativamente frecuentes y más conocidas por todos y todas, como ocurre con la fibrosis quística o la distrofia muscular de Duchenne, pero muchas de ellas son infrecuentes, con menos de una persona afectada por cada cien mil, y se conocen como ultra-raras.

Un difícil diagnóstico y tratamiento

Según el Estudio sobre la situación de Necesidades Sociosanitarias de personas con Enfermedades Raras en España (Estudio ENSERio)un paciente con una enfermedad rara espera una media de cuatro años hasta obtener un diagnóstico, aunque en el 20% de los casos transcurren diez o más años hasta lograr el adecuado.

Por otro lado, la complejidad de estas enfermedades y su ‘escasa’ frecuencia hacen que el tratamiento sea complicado, en parte debido  a que la industria farmacéutica tiene un interés menor en desarrollar y comercializar productos destinados a un pequeño número de pacientes. Los medicamentos que finalmente terminan saliendo al mercado se denominan medicamentos huérfanos.

La Agencia Europea del medicamento (EMA) mantiene información actualizada anualmente sobre la realidad de los medicamentos huérfanos en Europa y en el portal de Orphanet- España se puede consultar la lista completa. Aunque esta lista va en aumento, en la actualidad hay un 90% de enfermedades raras sin tratamiento.

El Estudio ENSERio destaca que el 47% de pacientes recibe un tratamiento que considera inadecuado o que no es el que necesita, solo el 15% utiliza medicamentos huérfanos y el 51% de las familias tiene dificultades para acceder a estos medicamentos.

La investigación en los ámbitos fisiopatológico, diagnóstico y terapéutico, así como el compromiso de financiación, tanto pública como privada, resultan fundamentales para resolver la situación. Se requieren ideas innovadoras e impulsar el desarrollo de consorcios público-privados, con participación del ámbito académico y de la industria y la implicación de los pacientes. Tampoco hay que olvidar la importante labor que realizan las asociaciones de pacientes y las fundaciones sin ánimo de lucro, incluso la aportación más reciente que tienen los ensayos clínicos financiados directamente por los propios pacientes.

Está claro que se requiere un gran esfuerzo médico, sanitario, científico, social y político para poder mejorar el diagnóstico y el tratamiento de cada una de las enfermedades raras, así como la calidad de vida y curación de los afectados. También es importante ser capaces de planificar para prevenirlas y lograr la incorporación social del individuo como persona plena, adaptada al entorno e integrada en la sociedad. Que su “rareza” no nos haga subestimarlas.

 

* Francesc Palau dirige el Servicio de Medicina Genética y el Instituto Pediátrico de Enfermedades Raras del Hospital Sant Joan de Déu y un grupo de investigación del CIBER de Enfermedades Raras (CIBERER). Es autor del libro Enfermedades raras, de la colección de divulgación ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

Tus descendientes podrían beneficiarse del ejercicio físico que practicas

Por Mar Gulis (CSIC)

Casi todo el mundo sabe que la actividad física es buena para nuestro organismo, incluido el cerebro, aunque a unas personas les cuesta más que a otras poner en práctica esta pauta de bienestar. Ahora bien, ¿y si la actividad física que practicamos influyese en la salud cerebral de nuestros descendientes? Cuando hacemos ejercicio se produce un incremento de nuestra capacidad cognitiva. También crece el flujo sanguíneo en el cerebro y el consumo de oxígeno por las células neurales, e incrementa la funcionalidad y disponibilidad de neurotransmisores. A nivel conductual, tiene efectos ansiolíticos y antidepresivos. La práctica deportiva también interviene en la formación de neuronas nuevas -denominada neurogénesis- incluso en individuos adultos, por lo que el ejercicio físico también supone una vía de resiliencia contra el envejecimiento. De hecho, se ha probado que es una de las terapias no farmacológicas más efectivas y que mejora la evolución de determinadas enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.

El ejercicio físico produce diversos beneficios a nivel cerebral, como la formación de neuronas. / J.M. GUYON 20minutos

Después de esta relación no exhaustiva de las consecuencias directas de correr, nadar o jugar al baloncesto, por citar solo algunos ejemplos, viene el dato sorprendente: es posible que estos beneficios se hereden de padres a hijos. “Estamos acostumbrados a oír que el ejercicio influye para bien en nuestra salud. Lo que hasta hace poco no se sabía es que estos beneficios pueden alcanzar a las siguientes generaciones, es decir, que el ejercicio que realizamos a lo largo de nuestra vida puede tener efectos positivos en nuestros hijos, aunque estos sean sedentarios”, explica José Luis Trejo, investigador del CSIC en el Instituto Cajal y coautor del libro Cerebro y ejercicio (CSIC-Catarata) junto con Coral Sanfeliu.

Ratones deportistas y ratones sedentarios

El grupo de investigación de Trejo y otros equipos científicos han demostrado que los efectos cognitivos y emocionales del ejercicio en animales de laboratorio son heredables por la siguiente generación. “Camadas de ratones procedentes de padres con mayor actividad son capaces de presentar más capacidad de potenciación sináptica y de discriminación de estímulos, al igual que la presentaban sus progenitores”, señala el científico del CSIC.

En sus experimentos se vio que el aumento del número de neuronas asociado al ejercicio en los padres, así como el mejor funcionamiento mitocondrial de las células del hipocampo, fueron transmitidos a la descendencia, aun cuando esta no realizó ningún tipo de actividad física. “En las crías sedentarias de padres corredores había más neuronas nuevas, que eran más activas, al igual que sus circuitos, y, en consecuencia, los sujetos tenían más capacidad de ejecutar con éxito las tareas conductuales. Esto nos indica que la transmisión de efectos adquiridos por la práctica del ejercicio físico es epigenética”, detalla Trejo. “Desde hace décadas existen evidencias científicas de que el estrés se hereda, y el ejercicio físico no deja de ser un tipo de estrés al que el organismo se adapta, siempre que sea ejercicio moderado”, añade.

Ejemplar de ratón doméstico Mus musculus. / Wikimedia Commons

¿Cómo se transmiten estos efectos de una generación a la inmediata? Se ha demostrado que uno de los factores que median esta transmisión son los microARN, diminutas secuencias de ARN producidas constantemente por nuestro organismo que participan en incontables procesos biológicos. De hecho, son uno de los mediadores de los efectos epigenéticos asociados a la dieta, a ciertos tóxicos medioambientales, al estrés y, por supuesto, al ejercicio. Pues bien, se ha observado que ciertos microARN viajan en los espermatozoides de los ratones más activos, y también que esos mismos microARN inducen la expresión diferencial de ciertos genes en el hipocampo, tanto del propio padre que realiza el ejercicio como de sus crías sedentarias que no lo hacen. “Lo importante de este descubrimiento es que dichos genes que se expresan diferente en las crías cuyos padres corrieron, comparados con los de las crías de los padres sedentarios, son precisamente los genes que controlan la actividad mitocondrial, la formación de nuevas neuronas, y la actividad sináptica”, explica el investigador.

Hasta el momento el grupo liderado por Trejo solo ha hecho estudios en ratones machos. “En breve testaremos también a las madres. No hay ninguna razón para pensar que no se transmitirán estos beneficios de madres a hijos/as”. Según el científico del CSIC, “parece un mecanismo adaptativo de la naturaleza el hecho de que aquellos sujetos que tienen que procesar poca información ambiental y, por lo tanto, se desplazan poco y hacen poco ejercicio, teniendo por ello menor número de neuronas y menor capacidad cognitiva, tengan también crías con las mismas características, mientras que un aumento de la demanda de procesamiento de información, mediante un aumento del ejercicio físico, induzca mayor número de neuronas, mayor capacidad cognitiva y unas futuras crías con las mismas capacidades”.

Queda para el futuro comprobar si esta herencia también se da en seres humanos, así como durante cuántas generaciones pueden mantenerse estos efectos. “En la actualidad estamos estudiando en animales si los nietos se pueden beneficiar del ejercicio que realizaron sus abuelos”, concluye Trejo.

Mientras que estos nuevos retos obtienen respuesta, lo aconsejable es huir del sedentarismo y realizar actividad física en la medida de nuestras posibilidades. La literatura científica aún no se ha puesto de acuerdo en la cantidad e intensidad adecuadas, pero lo que sí es seguro es que el sofá no siempre es un buen compañero de viaje.

¿Qué ocurre en un cerebro esquizofrénico?

Por Jesús Ávila (CSIC)*

En el mundo hay aproximadamente 25 millones de personas con esquizofrenia, un trastorno cuya edad media de aparición se sitúa en torno a los 25 años.

El término ‘esquizofrenia’ es la combinación de dos pala­bras griegas, schizo (dividir) y phrenos (mente), y se refiere a un trastorno en el que la división de funciones mentales da lugar a un comportamien­to social anómalo, pues el paciente confunde lo que es real con lo imaginario. La persona afectada puede sufrir alucinaciones, fundamentalmente auditivas, que pueden derivar en un estado de psicosis, es decir, en la pérdida temporal del contacto con la realidad. En muchos casos, la esquizofrenia se asocia también a estados de depresión y de ansiedad o a una capacidad reducida para sentir placer. Además, los pacientes suelen tener problemas de interacción social y profe­sional.

La esquizofrenia es un trastorno mental grave que afecta a determinadas funciones cerebrales.

La esquizofrenia es un trastorno mental grave que afecta a determinadas funciones cerebrales.

Aunque en la esquizofrenia la mente cambia una situación real por otra ficticia, lo cual implica un funcionamiento de la mente fuera de ‘lo normal’, existen casos de personajes geniales que han sufrido esta enfermedad. Este es el caso de Van Gogh, que pintaba con colores que podían mejorar la misma naturaleza; de Edgar Allan Poe, cuyos relatos imaginarios exageraban (pero casi perfeccionaban) la realidad; o de otro paciente de esquizofrenia, John Nash, que obtuvo el Nobel de Economía en 1994 por el enfoque distinto que supo dar a los hechos.

A finales del siglo XIX y principios del XX había gran interés en Alemania por conocer las causas de la(s) demencia(s). Fundamentalmente, en el laboratorio del doctor Kraepelin, en Baviera, se buscaban causas de demencia diferentes a la provocada por la bacteria T-pallidum, que daba lugar a la neurosífilis, un tipo de demencia (infecciosa) bastante prevalente en aquellos tiempos. Así, buscando otros orígenes para la demencia, fue Kraepelin, que más tarde sería mentor de Alois Alzheimer, quien describió la esquizofrenia como demencia precoz. También fue quien realizó una clara distinción entre esquizofrenia y trastorno bipolar.

El cerebro esquizofrénico

Las causas de este trastorno todavía se desconocen con exactitud. En cualquier caso, en la esquizofrenia aparecen algunas áreas cerebrales afectadas, como el nucleus accumbens, en donde una alta cantidad de secreción de dopamina puede dar lugar a alucina­ciones. Dado que la esquizofrenia va acompañada, a veces, con alucinaciones, un posible mecanismo para la aparición de las mismas podría estar basado en cambios en la transmisión dopaminérgica. Dicha transmisión depende de la dopamina y de los receptores celulares a los que asocia. Se ha sugerido que, en la esquizofrenia, la cantidad o la presencia de variantes de estos receptores dopaminérgicos puedan tener una función en el desarrollo de la patología.

Los pacientes de esquizofrenia tienden a empeorar con el uso de sustancias tóxicas como el alcohol o la cocaína. De hecho, estas sustancias pueden llegar a causar en personas no esquizofrénicas la aparición de una psicosis similar a la encontrada en este trastorno.

Los pacientes de esquizofrenia tienden a empeorar con el uso de sustancias tóxicas como el alcohol o la cocaína. De hecho, estas sustancias pueden llegar a causar en personas no esquizofrénicas la aparición de una psicosis similar a la encontrada en este trastorno.

Recientemente, además, se ha señalado que una elevación anormal de un tipo específico de receptores de dopamina (DRD2) en regiones del tálamo puede estar relacionada con las alucinaciones audi­tivas. De hecho, muchos estudios apuntan a una variante del gen que expresa dichos receptores DRD2 como un importante factor de riesgo.

Otra área afectada es la corteza prefrontal, donde tiene lugar una deficiente secreción de dopa­mina, la cual se ha relacionado con los problemas de an­siedad o con la aparición, en ocasiones, de conductas violentas o de desarraigo social. Aun­que no muy específica de esta enfermedad, otra posible característica son los niveles elevados de homocisteína. Se cree que este aminoácido puede interac­cionar con determinados receptores de glutamato (receptores tipo NMDA) y provocar estrés oxidativo, es decir, un desequilibrio entre la producción y la eliminación de especies reactivas del oxígeno o radicales libres, y muerte neuronal. Es un hecho constatado que la esquizofrenia comparte con las demencias seniles la pérdida de comunicación neuronal (sinapsis), que puede observarse parcialmente por la pérdida de espinas dendríticas.

En busca de las causas

Respecto a las causas de la esquizofrenia, es posible que en algunos casos tenga un origen familiar. Es lo que ocurre con el gen implicado en la expresión de DRD2 y, posiblemente, en una familia escocesa en la que se ha encontrado una baja expresión de un gen –provocada por una translocación entre los cromosomas 1 y 11– denominada DISC-1 (disrupted in schizo­phrenia 1) y que puede inducir a la aparición del trastorno. Eso sí, aunque el nombre del gen se ha relacionado con la esquizofrenia, algunos portadores de la translocación pueden su­frir otros problemas como, por ejemplo, la enfermedad maníaco-depresiva.

 

Hay bastante consenso en que convergen tanto factores genéticos como ambientales en la aparición de la esquizofrenia.

Hay bastante consenso en que convergen tanto factores genéticos como ambientales en la aparición de la esquizofrenia.

Por otro lado, además de los factores genéticos, se cree que el modo de vida durante el desarrollo de una persona puede afectar a la aparición de la enferme­dad. Así, se ha señalado que un defecto en la cantidad de vitamina D en la infancia o problemas de nutrición durante el desarrollo fetal pueden suponer riesgos para padecer esquizofrenia cuando se llega a la edad adulta.

 

* Jesús Ávila es neurocientífico y profesor de investigación en el Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” del CSIC (centro del que fue director), además de autor del libro La demencia’ de la colección de divulgación ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

 

Los Indianos de La Palma: el carnaval migrante

Por Consuelo Naranjo Orovio y Mar Gulis (CSIC)*

De no ser por la pandemia, hoy 15 de febrero la localidad canaria Santa Cruz de La Palma se habría llenado de gente vestida de blanco, con trajes de lino y sombreros, como ocurre cada lunes de carnaval. En su camino al ayuntamiento para esperar a la Negra Tomasa, protagonista del carnaval palmero, la multitud cubriría la ciudad de un manto blanco al sacudir con sus propias manos botes de polvos de talco. Y ritmos procedentes de Cuba, como las habaneras, las guarachas o las guajiras, sonarían en cada esquina. Más o menos así se podría resumir la fiesta de Los Indianos de La Palma, una curiosa tradición que rememora el pasado migratorio de España.

Celebración de Los Indianos en la Plaza de España en Santa Cruz de La Palma. / Ayuntamiento de Santa Cruz de La Palma - Wikipedia

Celebración de Los Indianos en la Plaza de España en Santa Cruz de La Palma. / Ayuntamiento de Santa Cruz de La Palma – Wikipedia

El origen de esta celebración se remonta a la corriente migratoria hacia Cuba, que tras el final del imperio español en 1898 no terminó, sino todo lo contrario. El flujo continuo de emigrantes, así como las relaciones comerciales y familiares que se mantuvieron, ayudaron a conservar la herencia hispana como parte importante de la cultura e identidad cubanas y viceversa. La fiesta de Los Indianos representa el momento en el que los habitantes de la capital isleña, tras divisar los veleros que llegaban de Cuba, iban a recibir a los llamados ‘indianos’, algunos de los cuales regresaban con fortuna. Quienes atracaban en La Palma vestían con la indumentaria blanca característica cubana y otras costumbres traídas desde el otro lado del Atlántico.

“Se oía hablar más de Cuba, de La Habana, de Caibarién, de Sancti Spíritus… que de Gran Canaria”, comentaba un anciano de La Palma, mientras trataba de recordar los nombres de todas las personas de su pueblo que habían partido a Cuba. La isla caribeña era, en el siglo XIX y gran parte del XX, el lugar de esperanza y promesa de una vida mejor para los isleños, como eran llamados los canarios allí. Con el paso de los años ‘hacer las Américas’ se convirtió para muchos en un viaje de ida y vuelta.

Indumentaria característica de Los Indianos. / Ayuntamiento de Santa Cruz de La Palma

Indumentaria característica de Los Indianos. / Ayuntamiento de Santa Cruz de La Palma

Pero, ¿por qué Cuba? La inmigración en Cuba alcanzó cifras muy altas a partir de las últimas décadas del siglo XIX. Esto obedeció a diferentes factores, algunos de ellos presentes en la isla desde los primeros años de siglo: política de colonización, miedo a la ‘africanización’ y deseos de ‘blanquear’ la población, así como la necesidad de mano de obra barata y abundante para realizar tareas agrícolas, en especial el corte de la caña (zafra). La demanda de trabajadores fue incrementándose a partir de la crisis del sistema esclavista, la expansión de la industria azucarera y el aumento de la capacidad productiva, fundamentalmente a partir de los años ochenta del siglo XIX. En los proyectos de colonización basados en la migración de trabajadores destacó la preferencia por los canarios por su proximidad cultural y familiar a Cuba y sus conocimientos agrícolas.

Como en otros países, el crecimiento económico provocó el desarrollo del mercado interno y la expansión del sector servicios, de manera especial en el medio urbano. Todo ello demandó nuevos trabajadores. El trabajo en el campo fue cubierto principalmente con la contratación temporal de jornaleros españoles. Muchos de los que participaron en esta migración, conocida con el nombre de ‘golondrina’, eran canarios, migrantes temporales que trabajaron aquí y allá, aprovechando que el tiempo de las cosechas era diferente en Canarias y en Cuba.

A partir de los primeros años de la década de 1910 comenzaron a llegar braceros antillanos, sobre todo jamaicanos y haitianos, que cubrieron la continua demanda de los centrales azucareros. Cuba sirve de ejemplo para ver la correlación entre crecimiento económico y entrada de migrantes.

Índice de correlación entre producción azucarera, cotización del azúcar y entrada de inmigrantes españoles, de 1900 a 1930 en Cuba.

Índice de correlación entre producción azucarera, cotización del azúcar y entrada de inmigrantes españoles, de 1900 a 1930 en Cuba.

En el total de la inmigración en Cuba, el grupo que registró más entradas a la isla fue el español. La inmigración española representó entre el 70% y el 80% de la inmigración total entre los años 1917 y 1921. Sin embargo, a partir de 1921, el flujo de inmigrantes descendió de forma brusca como consecuencia de la crisis económica provocada por la caída del precio del azúcar en el mercado internacional. Aunque en los años siguientes la migración a Cuba continuó, nunca llegó a alcanzar las cifras de las décadas anteriores.

‘Hacer las Américas’

El Atlántico fue el entorno en el que se configuró un nuevo mundo. Un mar que más allá de un espacio geográfico fue el escenario en el que se conformó un sistema de relaciones y de culturas en el que tanto migrantes, esclavizados africanos y personas libres conectaron pueblos distantes. Entre los puertos de África, Europa y América se transportaban mercancías, ideas y tecnología, pero también maneras de hablar y de bailar, así como formas de vivir, de pensar y de sentir. La búsqueda de la fortuna, la existencia de familiares, amigos y vecinos, o la necesidad económica animaron a centenares de miles de españoles a dejar su tierra y emigrar a Iberoamérica.

Las redes tejidas a ambos lados del Atlántico consiguieron que la familiaridad mitigara y redujera la lejanía. La tradición oral se encargó de construir un mito sobre América, sobre aquella ‘tierra prometida’ que simbolizaba el Nuevo Mundo. A la creación de este imaginario contribuyeron los relatos que contenían las cartas de aquellos que partieron, el dinero que algunos alcanzaban a reunir y enviar, y los llamados ‘indianos’ o ‘americanos’. Su regreso, y en ocasiones su riqueza, ayudó a construir el mito de ‘hacer las Américas’ y estimuló a emigrar a muchos jóvenes. En este mito, Cuba, Argentina, Brasil, Uruguay, México… y el joven español que un día decidió partir eran los protagonistas.

 

*Consuelo Naranjo Orovio es profesora de investigación del Instituto de Historia del CSIC y directora del proyecto europeo ConnecCaribbean, además de autora de Las migraciones de España a Iberoamérica desde la Independencia, de la colección de divulgación ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

¿Cómo se mide el tiempo en Marte?

Por Juan Ángel Vaquerizo (CSIC-INTA)*

La respuesta, a priori, es sencilla: en Marte, el tiempo se mide utilizando el Sol. El segundo planeta más pequeño del Sistema Solar y cuarto en cercanía al Sol gira en torno a su eje con un periodo de 24,6 horas, lo que supone que el día solar marciano es aproximadamente un 3% más largo que el día solar terrestre. En concreto, un día en Marte tiene una duración de 24 horas, 39 minutos y 32,55 segundos, lo que se denomina sol.

Amanecer en Marte. / NASA/JPL-Caltech/Doug Ellison/PIA 14293

Amanecer en Marte. / NASA/JPL-Caltech/Doug Ellison/PIA 14293

En la superficie de Marte se utiliza la hora solar local para la medida del tiempo de las misiones que han aterrizado allí. Cada misión tiene su propio tiempo solar local, que estará determinado por su ubicación en el planeta. A pesar de que Marte dispone de un meridiano cero para referir las longitudes geográficas, no tiene zonas horarias definidas a partir de ese meridiano como ocurre en la Tierra. Por tanto, la separación en longitud geográfica de las misiones entre sí determinará la diferencia horaria entre las mismas.

Para determinar el calendario marciano hubo más controversia. Sin embargo, para el día a día de las misiones que han aterrizado en Marte, se ha optado por un criterio más simple: contar los días (soles) en Marte a partir del momento del aterrizaje, que pasa a denominarse sol 0. Por ejemplo, la misión InSight de la NASA (que, por cierto, contiene un instrumento español desarrollado en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA): los sensores mediambientales TWINS) ha sido la última en aterrizar sobre la superficie marciana. Lo hizo el 26 de noviembre de 2018, lo que supone que la nave pasa en Marte hoy su sol 784.

InSight en la superficie marciana. / NASA/JPL-Caltech

InSight en la superficie marciana. / NASA/JPL-Caltech

Las estaciones en el planeta rojo

Del mismo modo que un sol en Marte dura más que un día en la Tierra, la duración del año marciano es también mayor que el terrestre, pues al estar más alejado, describe su órbita alrededor del Sol más lentamente que la Tierra. Un año marciano tiene 668,6 soles, lo que equivale a 687 días terrestres. Esta mayor duración del año hace que las estaciones en Marte sean más largas que las terrestres.

Entonces, ¿hay también estaciones en Marte? Pues sí, en Marte se producen estaciones a lo largo del año debido a que el eje de rotación de Marte también está inclinado respecto al plano de la eclíptica (el plano imaginario en el que los planetas del Sistema Solar giran alrededor del Sol). Esta inclinación del eje, conocida como oblicuidad, es de 25,2° en Marte, un poco mayor que los 23,4393° de la Tierra. Además, la órbita de Marte es más excéntrica que la terrestre.

La órbita más elíptica de Marte provoca que sus estaciones tengan duraciones muy diferentes entre sí, de manera que las primaveras marcianas en el hemisferio norte y los otoños en el hemisferio sur duran 194 soles, siendo así las estaciones más largas. Las estaciones más cortas en Marte son los otoños en el hemisferio norte y las primaveras en el sur, con una duración de solo 142 soles. Los inviernos en el hemisferio norte y los veranos en el sur duran 154 soles; y, finalmente, los veranos en el hemisferio norte y los inviernos en el sur duran 178 soles.

A vueltas con el calendario marciano

Pero, ¿qué ocurre con el calendario marciano? En la Tierra los meses vienen determinados por el ciclo lunar, pero Marte tiene dos lunas, los dos satélites naturales llamados Fobos y Deimos. Como curiosidad, las lunas del planeta vecino reciben sus nombres de la mitología griega: Fobos significa ‘miedo’ y Deimos ‘terror’, y son los nombres de los caballos que tiraban del carro de Ares, el dios griego de la guerra, equivalente al dios romano Marte.

Captura de parte de la órbita que realiza Fobos alrededor de Marte. / NASA, ESA y Z. Levay (STScl)

Captura de parte de la órbita que realiza Fobos alrededor de Marte. / NASA, ESA y Z. Levay (STScl)

Los periodos de Fobos y Deimos son muy cortos, por lo que utilizar el mismo sistema que en la Tierra resulta inútil. Por ello, se eligió dividir el año en segmentos más o menos similares, más largos que nuestros meses, que cubrieran todo el periodo orbital. Los astrónomos Percival Lowell, Andrew E. Douglass y William H. Pickering, Robert G. Aitken y sir Patrick Moore diseñaron calendarios marcianos con mayor o menor suerte, pero no fue hasta 1986 cuando el ingeniero norteamericano Thomas Gangale publicó el calendario dariano, llamado así en honor a su hijo Darius.

En el calendario dariano, el año marciano se divide en 24 meses para acomodarlo manteniendo la noción de un “mes” razonablemente similar a la duración de un mes de la Tierra. El año cero del calendario se situó inicialmente en 1975, año del primer aterrizaje con éxito en la superficie de Marte de una nave estadounidense, con las misiones Viking. Más tarde, se definió como nuevo año cero para el calendario el año 1609, como doble homenaje a la publicación de las leyes de Kepler y la primera observación con un telescopio realizada por Galileo.

MY (martian year) y Ls (longitud planetocéntrica)

La Planetary Society decidió finalmente no emplear un calendario como tal, sino utilizar la longitud planetocéntrica del Sol, conocida como Ls (ángulo que indica la posición de Marte en su órbita alrededor del Sol), para medir la época del año en Marte y que funcionaría a modo de fecha marciana. Así, el valor Ls = 0° corresponde al paso de Marte por el punto vernal, es decir, el equinoccio de primavera en el hemisferio norte marciano; el valor 90° corresponde al solsticio de verano boreal; 180° al equinoccio de otoño boreal y 270° al solsticio de invierno boreal.

En este calendario, el año marciano 1 o MY1 (por sus siglas en inglés) comenzó oficialmente el día 11 de abril de 1955 a las 00:00 h UTC y terminó el 26 de febrero de 1957 a las 00:00 h UTC. El motivo de elegir esta fecha fue hacer coincidir el comienzo del calendario con la tormenta global de polvo que se observó en Marte en 1956. El comienzo de la estación de tormentas de polvo en Marte se produce justo después del paso por el perihelio, el punto de la órbita más cercana al Sol y donde más rápido se desplaza, sobre Ls = 260°.

Posteriormente, el calendario se extendió y se determinó el año marciano 0, MY0, que comenzó el día 24 de mayo de 1953 a las 00:00 h UTC. Cualquier año anterior llevaría delante el signo menos. Por tanto, MY-1 comenzó el 7 de julio de 1951, el MY-2 el 19 de agosto de 1949, y así sucesivamente. Como curiosidad, la primera observación conocida de Marte con un telescopio, realizada por Galileo a finales del año 1610, correspondería al MY-183.

El róver Curiosity en Marte. / NASA/JPL-Caltech/MSSS

El róver Curiosity en Marte. / NASA/JPL-Caltech/MSSS

Así pues, con este criterio de designación de fechas, el róver Curiosity (que lleva a bordo el otro instrumento español en Marte: REMS, la estación medioambiental también del Centro de Astrobiología) aterrizó en Marte el MY31 Ls150, es decir, el 6 de agosto de 2012. Y por su parte, InSight el MY35 Ls112.

Sea cual fuere el modo de medir el tiempo en Marte, dado que la idea de enviar seres humanos a explorar Marte es ya un proyecto consolidado, no estaría de más ir buscando un criterio unificado. No vaya a ser que el primer ser humano que ponga el pie en Marte no sepa cómo poner su reloj en hora.

 

* Juan Ángel Vaquerizo es el responsable de la Unidad de Cultura Científica del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) y autor del libro ‘Marte y el enigma de la vida’ (CSIC-Catarata) de la colección ¿Qué sabemos de?

¿En qué se diferencian los probióticos de los prebióticos?

Por Carmen Peláez, Teresa Requena y Mar Gulis (CSIC)*

Con frecuencia nos encontramos en el mercado productos que contienen probióticos o prebióticos, o bien una combinación de ambos. Su creciente comercialización en alimentos y en productos farmacéuticos y de parafarma­cia hace que estos compuestos nos parezcan muy saludables, pero lo cierto es que muchas veces no sabemos distinguirlos ni cuáles son sus propiedades. En este texto vamos a explicar en qué consisten, en qué se diferencian y qué beneficios pueden tener los probióticos y los prebióticos para nuestra microbiota intestinal y, por tanto, para nuestro organismo.

El colon: uno de los ecosistemas más densamente poblados de la Tierra

Si bien la microbiota se aloja en diferentes partes del cuerpo (en la piel, la boca, la cavidad genitourinaria…), el tracto intestinal es la región que contiene la comunidad microbiana más numerosa, densa y diversa del cuerpo humano. En concreto, la microbiota intestinal está compuesta por billones de microorganismos, de los que una gran mayoría son bacterias.

El colon posee características fisiológicas y un constante aporte de nutrientes que lo convierten en un eficiente reactor biológico. Gracias a ello, este órgano forma uno de los ecosistemas más densamente poblados de la Tierra, en el que se desarrolla una microbiota que interviene en numerosas funciones fisiológicas del organismo.

Algunas enfermedades están asociadas con desequilibrios en la microbiota intestinal, que interviene en numerosas funciones de organismo.

Es fácil deducir que semejante cantidad y diversidad microbiana ejerce importantes funciones en nuestro cuerpo y que, por tanto, sus desequilibrios podrían causar diversos desajustes en nuestra salud. Algunas alteraciones de la microbiota intestinal, como la reducción de diversidad, la excesiva proliferación de patobiontes (patógenos oportunistas) o la reducción de la producción de ácidos grasos de cadena corta o de bac­terias con propiedades antiinflamatorias, están asociadas con algunas enfermedades, tanto infecciosas como no transmisibles. Aunque no se ha demos­trado que las alteraciones de la microbiota, conocidas como disbiosis, sean la causa de patologías, cada vez resulta más evidente la importancia de emplear estrategias que modulen la composición y/o la funcionalidad de la microbiota intestinal. Entre ellas, las estrategias más estudiadas son tres: la utilización de microorganismos probióticos, el consumo de compuestos prebióticos y los trasplantes fecales. En esta entrada del blog nos centraremos en las dos primeras.

Probióticos

Según una definición ampliamente aceptada por la co­munidad científica, los probióticos son microor­ganismos vivos que, cuando se administran en cantidades adecuadas, proporcionan un beneficio para la salud del or­ganismo. La diferencia con las bacterias mutualistas del tracto gastrointestinal (aquellas que en su relación con un organismo proporcionan un beneficio mutuo) es que son microorganismos que se han aislado y cultivado, y que existen evidencias científicas y clínicas sobre su capacidad para aportar un beneficio para la salud.

Se considera que este beneficio es gene­ral en algunas especies de bacterias que pertenecen a los géneros Bifidobacterium y Lactobacillus. Son especies con las que se han realizado numerosos ensayos clínicos que demuestran su potencial para mejorar ciertas condiciones intestinales y ejercer una modulación inmunológica. Los efectos saludables se han demostrado frente a la diarrea infecciosa, la asociada al tratamiento con antibióticos o el síndrome de intestino irritable, así como con la mejora del tránsito intestinal. Los mecanismos por los que los probióticos mejo­ran la salud gastrointestinal se relacionan con la produc­ción de compuestos antimicrobianos, vitaminas, nutrientes esenciales o mecanismos de defensa y competición frente a patógenos y la interacción con el sistema inmune.

Alimentos como el yogur o el queso cuentan con bacterias que favorecen una adecuada microbiota intestinal.

Alimentos como el yogur o el queso cuentan con bacterias que favorecen una adecuada microbiota intestinal.

Aunque la mayoría de los probióticos no se ins­talan permanentemente en el intestino, parece que ejercen un efecto saludable durante su tránsito. El beneficio está asociado a su funcionali­dad, que podría contribuir a restablecer un equilibrio micro­biológico intestinal saludable. Por otra parte, no exis­ten datos de efectos adversos por su consumo, aunque siempre es recomendable consultar antes con los profesionales sanitarios.

Hay especies de lactobacilos y bifidobacterias, en las que se incluyen muchos probióticos, que están presentes en alimentos como el yogur, el kéfir o el queso, así como en otro tipo de alimentos fermentados, como el chucrut, las aceitunas o el kimchi. Sin embargo, el creciente interés científico, clínico y comercial sobre los probióticos ha generado un esce­nario en el que proliferan multitud de productos que se denominan probióticos, pero todavía resulta difícil para consumidores y profesionales sa­nitarios separar la paja del grano.

No todos los productos etiquetados como probióticos responden a la definición y en algunos no existe ningún dato que identifique a las bacterias que contiene, la cantidad en que se encuentran y la evidencia que respalda el beneficio para la salud. Es fundamental conocer la composición de cada producto y contar con información fiable y contrastada de la acción de estos microorganismos sobre nuestra salud. También es importante conocer los mecanismos y las características que explican los beneficios de cada probiótico.

Prebióticos

A diferencia de los probióticos (microorganismos vivos), los prebióticos son componentes de los alimentos, no digestibles, que están presen­tes de forma natural o añadidos. Por decirlo de un modo muy sencillo, los prebióticos serían el “alimento” de las bacterias beneficiosas (probióticos). Por ello, también pueden contribuir a restablecer la diversidad bacte­riana y riqueza genética que se ve empobrecida en ciertas condiciones patológicas, como obesidad, enfermedades inflamatorias intestinales, etc.

Los prebióticos son sustratos utilizados selectivamente por microorganismos del hospedador que le confieren un efecto beneficioso para la salud. En el tracto intestinal, sirven como sustrato de crecimiento para la microbiota resi­dente en el intestino y, de este modo, promueven cambios de composición o metabólicos que se consideran beneficiosos. Se trata fun­damentalmente de carbohidratos que favorecen una po­blación microbiana intestinal sacarolítica, que a su vez aumenta la formación de ácidos grasos de cadena corta que proporcionan múltiples beneficios metabólicos. En algunos casos son suministrados con probióticos, denominándose simbiótico al conjunto.

Los alimentos ricos en fibra son los que nos aportan más componentes prebióticos.

Los alimentos ricos en fibra son los que nos aportan más componentes prebióticos.

Los alimentos que nos aportan más componentes prebióticos son los ricos en fibra, como las frutas, las verduras, las legumbres o los cereales integrales. Curiosamente, el primer prebiótico natural de consumo humano está constituido por los oligosacáridos que se ingieren con la leche materna. Estos compuestos favorecen el desarrollo de bacterias beneficiosas como las bifidobacterias, y a la vez aumentan la resistencia a la invasión por patógenos. Por ello, una línea de investigación y desarrollo comercial actual consiste en incluir, en la fórmula de leches maternizadas, oligosacáridos equivalentes a los presentes en leche humana (que prácticamente no existen en la leche de vaca).

¿Te ha quedado algo más claro qué son los probióticos y los prebióticos y en qué se diferencian? Conocer estos componentes beneficiosos para nuestra microbiota intestinal nos ayudará a valorar lo que ingerimos.

 

* Carmen Peláez y Teresa Requena son investigadoras del CSIC en el Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL) y autoras de La microbiota intestinal, de la colección de divulgación ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

Bacterias en nuestro cuerpo: ¿dónde se aloja la microbiota humana?

Por Carmen Peláez y Teresa Requena (CSIC)*

La inscripción “Conócete a ti mismo”, grabada en el frontispicio del templo griego de Apolo en Delfos, ya indicaba que el conocimiento de lo absoluto comienza por el conocimiento de uno o una misma. Si nos preguntamos ¿qué somos realmente?, y nos ceñimos exclusivamente al pragmático método científico de describir lo que podemos experimentar, podríamos empezar tratando de contestar a la siguiente cuestión: ¿de qué se compone nuestro cuerpo?

Teniendo en cuenta que nuestro organismo está formado tanto de células humanas (organizadas en tejidos, órganos y sistemas) como de células microbianas, podría decirse que ‘somos’ toda esa amalgama de células humanas más la microbiota. En ese ‘somos’ las células microbianas serían ‘los otros’, haciendo un paralelismo con la película de Alejandro Amenábar. Solo que en este caso esos otros, aunque no los vemos, también están vivos y forman parte de ‘nosotros’, pues convivimos en un mismo escenario que es nuestro cuerpo. Si queremos conocernos debemos considerar la presencia de esos otros y la influencia que ejercen en el contexto de nuestra inevitable convivencia. A la unidad que forman la microbiota y las células humanas, y que interactúa como una entidad ecológica y evolutiva, se la denomina holobionte humano.

Considerado como holobionte, el ser humano es un ecosistema formado por millones de microorganismos, entre los cuales se da una relación simbiótica. / Gerd Altmann - Pixabay

Considerado como holobionte, el ser humano es un ecosistema formado por billones de células humanas y de microorganismos, entre los cuales se da una relación simbiótica. / Gerd Altmann – Pixabay

Se ha llegado a afirmar que la microbiota humana puede alcanzar alrededor de 100 billones de bacterias, un número que podría superar en 10 veces al de nuestras propias células. No obstante, estas cantidades se están reconsiderando y las estimaciones más recientes indican que nuestro organismo está compuesto por 30 billones de células y que el número de células bacterianas, sin ser constante –ya que se evacúa cierta cantidad del intestino de manera regular–, sería similar. Es decir, los cálculos recientes estiman que tendríamos, más o menos, el mismo número de células humanas que de bacterias. En cualquier caso, lo que está claro es que la población de bacterias del holobionte humano es extraordinariamente numerosa.

Las bacterias de la microbiota que se reparten por nuestro cuerpo presentan una estructura filogenética muy particular que se asemeja a un gran árbol con pocas ramas principales que, a su vez, se dividen en numerosos brazos. Las ramas principales serían los órdenes o filos, que en el cuerpo humano están representados principalmente por 5 de los más de 100 que existen en la naturaleza: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria y Verrucomicrobia. Veamos en qué partes del cuerpo se alojan estos diferentes tipos de bacterias.

Un recorrido por las partes del cuerpo donde se aloja la microbiota humana

La piel está recubierta de microorganismos, aunque de diferente modo según las zonas: en las partes más secas, como brazos y piernas, el número es bajo. Pero en los poros, los folículos pilosos, las axilas o los pliegues de la nariz y las orejas, donde hay más humedad y nutrientes, su número es mayor y su composición, diferente. Las manos se caracterizan por tener la microbiota más diversa y más variable. El filo que predomina en las diferentes regiones de la piel es Actinobacteria, como corinebacterias y cutibacterias, y también los filos Firmicutes y Bacteroidetes, representados por Staphylococcus epidermidis. Esta especie es la más abundante en la piel, participa en la regulación del pH y, entre otras cosas, compite con el patógeno Staphylococcus aureus e impide su asentamiento.

La cavidad oral, puerta de entrada al aparato digestivo, es una de las regiones del cuerpo con mayor abundancia y diversidad de microorganismos. La microbiota se reparte de manera diferente entre la saliva, la lengua, los dientes, las mejillas y las encías, y contribuye a mantener el equilibrio necesario para la salud oral. Si este equilibrio se rompe, la microbiota oral puede ser responsable de la caries dental y de infecciones como la periodontitis.

La cavidad genitourinaria femenina, particularmente la vagina, también está habitada por una microbiota abundante, que durante la etapa reproductiva está dominada por lactobacilos. Estas bacterias constituyen una barrera eficaz frente a la invasión por patógenos bacterianos y fúngicos. En la infancia y tras la menopausia, la microbiota de esta zona se asemeja más a la de la piel y la región anal.

La Escherichia coli es una de las muchas especies de bacterias que pueblan el tracto intestinal humano. / Gerd Altmann -Pixabay

La ‘Escherichia coli’ es una de las muchas especies de bacterias que pueblan el tracto intestinal humano. / Gerd Altmann – Pixabay

Pero es el tracto intestinal la región que contiene la comunidad microbiana más numerosa, densa y diversa del cuerpo humano. El colon posee características fisiológicas y un constante aporte de nutrientes que lo convierten en un eficiente reactor biológico donde puede desarrollarse una microbiota que interviene en numerosas funciones fisiológicas del organismo. Solo los Firmicutes y Bacteroidetes, dos de los cinco filos que comentábamos anteriormente, representan el 90% del ecosistema intestinal y son los mayoritarios en los seres humanos, aunque los géneros que los componen aparecen representados de forma diferente entre los individuos.

Se han identificado más de 1.000 especies distintas en la microbiota intestinal humana, aunque no todas están presentes en todos los individuos. Según Rob Knight, de la Universidad de Colorado, la probabilidad de que una bacteria intestinal procedente de un individuo sea de diferente especie que la obtenida de otro es superior al 90%, lo que indica una alta variabilidad interindividual. Por tanto, la diversidad bacteriana intestinal podría representar un carácter distintivo: una huella microbiana identificativa de cada individuo. Esta diversidad de especies dificulta que se pueda establecer un núcleo taxonómico universal compuesto por un conjunto consistente de especies presentes en la microbiota intestinal humana. También dificulta la descripción de lo que llamaríamos una microbiota normal o saludable. Aún más, la microbiota es muy diferente según la etapa de la vida en que nos encontremos. Sin embargo, sí hay evidencias de los beneficios para la salud que conlleva mantener una microbiota abundante y diversa. Nos adentraremos en ello en un próximo texto del blog.

 

* Carmen Peláez y Teresa Requena son investigadoras del CSIC en el Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CIAL) y autoras de La microbiota intestinal, de la colección de divulgación ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

Puentes que se derrumban y copas que estallan: el fenómeno de la resonancia mecánica

Por Daniel Ramos Vega y Mar Gulis (CSIC) *

El 12 de abril de 1831, una compañía del cuerpo de fusileros del ejército británico regresaba al cuartel después de unas maniobras militares. Al cruzar el puente de Broughton (Manchester), los 74 hombres que componían la compañía notaron un ligero balanceo. Comenzaron entonces a marcar el paso más firmemente e incluso llegaron a cantar canciones de marcha militar, cuando se escuchó un ruido atronador, como si de una descarga de armas se tratase. Uno de los cuatro pilares que sostenían la cadena que soportaba el peso del puente se desplomó y provocó su colapso: el puente acabó derrumbándose por completo sobre el río arrastrando consigo a 40 soldados. Por fortuna, en esa época del año aún no había crecido el nivel del agua y no hubo que lamentar víctimas mortales. Eso sí, 20 soldados resultaron heridos.

Puente de Tacoma Narrows oscilando

¿Por qué se derrumbó el puente? La causa más probable del colapso la encontramos en el fenómeno de la resonancia mecánica.

Para entenderlo, antes tenemos que hablar de ondas y frecuencias. Una onda es una perturbación que se trasmite por el espacio, lleva implícito un cambio de energía y puede viajar a través de diferentes materiales. Imaginemos por ejemplo las ondas que se generan cuando lanzamos una piedra a un estanque o cuando sacudimos una cuerda de arriba a abajo. Para definir una onda utilizamos conceptos como la amplitud, que es la distancia vertical entre el punto de máximo desplazamiento y el punto medio; el periodo, que se define como el tiempo completo en que la onda tarda en describir una oscilación completa; o la frecuencia, que es el número de veces que se repite la oscilación en un tiempo dado.

Onda, magnitud y frecuencia. / Daniel Ramos Vega.

Todo cuerpo presenta una o varias frecuencias especiales que se denominan frecuencias características o propias. Dependen de la elasticidad del objeto, sus dimensiones o su masa. Como los objetos transmiten mejor unas frecuencias que otras, cuando aplicamos una fuerza que oscila a la frecuencia propia del objeto, logramos hacer que el efecto se magnifique. Entonces decimos que entra en resonancia.

Una resonancia, por tanto, se produce cuando sometemos un cuerpo a una fuerza periódica igual a su frecuencia característica. En el caso del puente, la amplitud de las vibraciones es cada vez más grande, hasta el punto que se produce un colapso de la estructura. De esta forma, una fuerza relativamente pequeña, como pueden ser los pasos de unos soldados al marchar sobre él, puede causar una amplitud de oscilación muy grande.

Este curioso episodio tuvo una consecuencia inesperada que aún perdura hasta nuestros días: desde ese accidente, las tropas británicas tienen orden de romper la formación y el paso cuando cruzan un puente.

A lo largo de la historia ha habido episodios similares y han sido varios los puentes que han terminado derrumbándose por el efecto de la resonancia mecánica. Tal vez el más significativo sea el Puente de Tacoma Narrows (Washington), construido en 1940 y que acabó desplomándose violentamente cuatro meses después de su construcción. En este caso fue el viento el que provocó que el puente entrara en resonancia y hay varias filmaciones que muestran el momento del derrumbe.

Vibraciones que hacen estallar copas de cristal

Otro ejemplo de cómo la resonancia mecánica puede tener unos efectos cuanto menos sorprendentes es el siguiente. A principios del siglo XX la cantante de ópera australiana Nellie Melba era conocida por hacer estallar las copas de cristal al cantar. También el famoso tenor italiano Enrico Caruso conseguía este fenómeno cuando cantaba ópera. Y el marido de María Callas, considerada la cantante más eminente del siglo XX, afirmaba que se cortó el brazo al estallar una copa cuando su mujer ensayaba en casa.

¿Puede realmente una cantante de ópera hacer estallar una copa al cantar? La respuesta es sí y la razón es que se ha excitado la resonancia del cristal. Como hemos explicado, este fenómeno físico tiene lugar cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo con una frecuencia que coincide con la frecuencia propia del sistema. Es lo que pasa cuando empujamos un columpio en el parque: no lo hacemos de cualquier forma, sino que damos un pequeño empujón en el momento adecuado, justo cuando el columpio alcanza su máxima amplitud. Si conseguimos aplicar la fuerza con la misma frecuencia que la frecuencia del balanceo del columpio, somos más efectivos. En el caso de la cantante y la copa de cristal, bastará con que se emita una nota musical cuya frecuencia coincida con la vibración propia de la copa. Manteniendo la nota con la potencia necesaria, como pasaba con el columpio, la energía que se acumula en ella gracias al fenómeno de la resonancia hará que se produzcan vibraciones tan grandes dentro del cristal que la copa estalle.

Eso sí, si algún cantante de ópera quisiera emular a Melba, Caruso o Callas, no le valdría cualquier copa. Debería ser de cristal muy fino y de gran calidad, cuya composición química sea homogénea para que la copa tenga una única frecuencia propia y se comporte como un sistema limpio, de forma que toda su estructura pueda entrar en resonancia. Afinen esas cuerdas vocales mientras alejan su cristalería más preciada.

 

*Daniel Ramos Vega es investigador del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN) del CSIC y autor del libro Nanomecánica (CSIC-Catarata) de la colección ¿Qué sabemos de?

La asimetría, una propiedad esencial para la vida

Por Luis Gómez-Hortigüela y Mar Gulis (CSIC)*

Los documentos del caso es una novela epistolar de misterio escrita por Dorothy Sayers en 1930. En la trama —atención, spoiler—, Harrison, un marido engañado aficionado a buscar setas, aparece muerto, aparentemente tras haber consumido una seta venenosa por error. Sospechando que podría haber sido asesinado por el amante de su madre, el hijo del fallecido, Paul, decide investigar su muerte. Descubre que la muscarina, el veneno que acabó con la vida de Harrison, es un producto natural procedente del hongo Amanita muscaria, pero también puede ser preparado artificialmente en el laboratorio. Entonces, ¿falleció el padre de Paul por comerse la seta equivocada o alguien acabó con su vida deliberadamente?

La respuesta a esta cuestión está en la quiralidad, una propiedad que compartimos seres vivos, objetos cotidianos como un tornillo o un sacacorchos y compuestos químicos como la muscarina. Un objeto es quiral cuando no es superponible con su imagen especular. El ejemplo clásico son nuestras manos. Si ponemos la mano izquierda frente a un espejo, se convierte en la derecha. Y si hacemos lo mismo con un tornillo, veremos que la rosca parece girar en sentido contrario. A escala humana, se manifiesta entre otros rasgos en que tenemos el corazón desviado a la izquierda y un cerebro que compartimenta las funciones de forma asimétrica en sus dos hemisferios, así como en la mayor habilidad en nuestra mano diestra (o zurda). La quiralidad está pues estrechamente asociada a la asimetría, es decir, a la falta de simetría. Las dos formas especulares no superponibles entre sí de un objeto o de una molécula quiral se denominan enantiómeros. Si retomamos el ejemplo de nuestras manos, la derecha y la izquierda serían los dos enantiómeros. Lo mismo sucede a nivel molecular, donde muchos compuestos son quirales y poseen dos enantiómeros, ambos imágenes especulares que no son superponibles entre sí, constituyendo por tanto diferentes entidades.

Ejemplar de cangrejo violinista (Uca tangeri) con una de sus pinzas claramente mayor que la otra. / Esmeralda Ramos-García Neto. Fundación Aquae

Pero lo que en el mundo macroscópico es fácil de comprobar —podemos observar a simple vista las diferencias entre nuestras manos o pies derechos e izquierdos— ¿cómo se manifiesta en el microscópico? Uno de los principales rasgos de los compuestos quirales es que poseen actividad óptica, es decir, cuando son expuestos a la luz polarizada tienen la propiedad de rotar el plano de luz un cierto ángulo en uno u otro sentido, según el enantiómero de que se trate.

Volvamos a nuestro protagonista fallecido y su hijo con sed de verdad. A estas alturas ya intuirán que la asimetría algo tiene que ver con la resolución del misterio de la muerte de Harrison. Pues sí. La muscarina es un compuesto quiral. Tanto la muscarina natural como la sintética comparten la misma composición y propiedades, salvo una sutil diferencia: la de procedencia natural tiene actividad óptica, mientras que la sintética es ópticamente inactiva, no produce ningún cambio en el plano de la luz. Al analizar la muscarina ingerida por su difunto progenitor con un polarímetro, Paul observa que esta no posee actividad óptica, lo que no deja lugar a dudas sobre su origen artificial. Descartada la procedencia natural de la muscarina que tomó su padre, Paul consigue demostrar que, efectivamente, Harrison había sido deliberadamente envenenado. Fue Louis Pasteur quien descubrió la quiralidad molecular a mediados del siglo XIX en un experimento que ha sido calificado como el más hermoso de la historia de la química, y constituye la clave para explicar qué le ocurrió a Harrison.

‘Homoquiralidad’: la naturaleza es asimétrica

La investigación del asesinato que plantea Sayers pone de manifiesto una diferencia crucial entre los compuestos quirales de origen sintético, preparados en el laboratorio, y los de origen natural, extraídos a partir de algún componente de un ser vivo. Los primeros, al ser preparados a partir de reacciones químicas que implican movimientos de electrones —sometidos a fuerzas electromagnéticas que no distinguen entre derecha e izquierda— se obtienen como mezclas al 50% de ambos enantiómeros, siendo ópticamente inactivos –la rotación de la luz polarizada en un sentido propiciada por un enantiómero se cancela por la rotación en sentido inverso del otro enantiómero. Por el contrario, los de origen natural, que se obtienen a partir de rutas metabólicas reguladas por diversas entidades bioquímicas presentes en todos los seres vivos, constan de un solo enantiómero, siendo por tanto ópticamente activos. Así, en palabras de Pasteur, la actividad óptica es una firma de la vida.

Moléculas quirales que conforman las macromoléculas funcionales de los seres vivos. En la imagen aparece a la izquierda un L-aminoácido y a la derecha un D-aminoácido. Solo los primeros se encuentran en las proteínas de la materia viva. / Wikipedia

La materia inanimada o inerte está asociada a la existencia de simetría, bien por estar constituida por elementos no quirales o por la existencia de ambas formas especulares en igual proporción de elementos quirales, mientras que la materia animada está invariablemente asociada a la quiralidad en su forma enantioméricamente pura. Podríamos decir que la naturaleza en su conjunto es un sistema quiral.

La mayoría de las moléculas que constituyen los organismos vivos son quirales y, en todos los casos, existe una clara preferencia por uno de los dos enantiómeros, lo que se conoce como ‘homoquiralidad’. Esto es lo que ocurre con los ‘ladrillos’ de los que estamos formados todos los seres vivos: los aminoácidos que componen las proteínas y los azúcares que conforman los ácidos nucleicos, el ADN, con sus hélices retorciéndose invariablemente hacia la derecha, y el ARN.

Así, a través de mecanismos aún desconocidos quiso la vida comenzar su andadura usando exclusivamente la forma L de los aminoácidos y exclusivamente la forma D de los azúcares. A su vez, quiso la evolución imprimir esta caprichosa selección quiral en todos y cada uno de los seres vivos existentes, al menos en lo que a nuestro planeta concierne, haciendo de la asimetría una propiedad esencial asociada intrínsecamente a la vida.

Luis Gómez-Hortigüela es investigador del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC y autor del libro ‘La quiralidad’ (CSIC-Catarata) de la colección ¿Qué sabemos de?