El genotipo, junto con factores ambientales que actúan sobre el ADN, determina las características del organismo, es decir, su fenotipo. Por consiguiente, si el genotipo puede definirse como el conjunto de genes de un organismo, el fenotipo es el conjunto de rasgos de un organismo.
Por otro lado, la capacidad del cuerpo para ajustar su fenotipo en respuesta a presiones ambientales se conoce formalmente como plasticidad fenotípica. Vamos a ver algunos ejemplos.
Un rasgo universal
Todos los organismos requieren de plasticidad fenotípica, así que hay ejemplos de ella por doquier. Por eso, nuestro cuerpo puede desarrollar más glándulas sudoríparas si vamos a vivir en un ambiente muy caluroso, o huesos más gruesos si tenemos mayor probabilidad de rompernos un brazo o una pierna, y también piel más oscura durante el verano, cuando es más probable que nos quememos por el sol.
Con todo, la plasticidad fenotípica, si bien tiene sus ventajas, también tiene aparejadas algunas desventajas, como explica Daniel E. Lieberman en su libro Cómo funciona el cuerpo humano:
Sin embargo, depender de estas interacciones tiene desventajas que pueden conducir a desajustes cuando algunas señales ambientales quedan reducidas, modificadas o faltan. A medida que la primavera avanza hacia el verano, suelo coger color en la piel, lo que impide que esta se queme, pero si me meto en un avión durante el invierno y vuelo hacia el ecuador, mi piel clara se quemará en muy poco tiempo si no la protejo con ropa o una crema solar. Una perspectiva evolutiva del cuerpo nos lleva a pensar que ahora estos desajustes son más comunes que nunca porque durante las últimas generaciones hemos cambiado las condiciones en las que nos desarrollamos.
Un equipo de la Universidad de Queensland, liderado por Bernie Degnan y Sandie Degnan, ha hecho un nuevo hallazgo vinculado a nuestra comprensión de la historia evolutiva de los animales.
Usando nueva tecnología para investigar cómo se desarrollaron los animales multicelulares, sus hallazgos revelaron una verdad sorprendente que contradicen años de tradición.
“Hemos descubierto – explica Bernie Degnan – que los primeros animales multicelulares probablemente no eran como las células de las esponjas actuales, sino más bien como una colección de células que variaban constantemente. La tatarabuela de todas las células en el reino animal, por así decirlo, fue probablemente muy similar a una célula madre. Esto es algo lógico ya que, en comparación con las plantas y los hongos, los animales tienen muchos más tipos de células, que se utilizan de maneras muy diferentes, desde las neuronas hasta los músculos, y la flexibilidad celular ha sido fundamental para la evolución animal desde el principio”.
Los resultados, publicados en Nature, refutan una idea de larga data: que los animales multicelulares evolucionaron a partir de un ancestro unicelular que se parecía a una esponja moderna y era conocida como coanocito. El equipo liderado por Degnan hizo un mapa de las células individuales, secuenciando todos los genes expresados, lo que permite a los investigadores comparar tipos similares de células a lo largo del tiempo. Esto les permitió desentrañar la historia evolutiva de los tipos de células individuales buscando las "firmas" de cada una de ellas.
"Esta tecnología se ha utilizado solo durante los últimos años – añade Sandie Degnan –, pero nos ayudó finalmente a abordar una antigua pregunta, descubriendo algo completamente contrario a lo que se creía hasta ahora. que alguien había propuesto. Durante décadas, los biólogos creyeron que la teoría existente era una obviedad, ya que los coanocitos se parecen mucho a los organismos considerados como los parientes vivos más cercanos de los animales. Pero sus firmas de transcriptoma simplemente no coinciden, lo que significa que estos no son los pilares fundamentales de la vida animal que originalmente pensamos que eran. Estamos tomando una teoría central de la biología evolutiva y cambiándola por completo. Ahora tenemos la oportunidad de volver a imaginar los pasos que dieron origen a los primeros animales”.
El oso de las cavernas (Ursus spelaeus), una especie de úrsido que habitó en Europa hasta hace 25.000 años, tenía menús de temporada y, por ejemplo, consumía carne antes del periodo de hibernación, según ha concluido una investigación del Instituto Catalán de Paleoecología Humana y Evolución Social (Iphes).
Es la primera vez que los paleontólogos demuestran esta teoría, tras hacer un minucioso estudio de los hábitos alimenticios de este úrsido extinto, un aspecto que, según los investigadores, resulta clave para comprender los motivos de su desaparición al final del Pleistoceno.
La investigación se ha hecho sobre fósiles hallados en el yacimiento de la Cueva del Toll de Moià
La investigación, que ha publicado la revista Scientific Reports, se ha hecho sobre fósiles hallados en el yacimiento de la Cueva del Toll de Moià (Barcelona), que es uno de los yacimientos con mayor número de restos recuperados de esta especie, cuyos orígenes se remontan al Pleistoceno superior, hace unos 100.000 años.
Según ha informado el Iphes, el trabajo ha demostrado un rasgo singular del comportamiento alimentario de este animal: aunque tenía una dieta con predominio de vegetales, cuando se aproximaba el periodo de hibernación era capaz de adoptar hábitos alimenticios muy carnívoros.
Los investigadores han llegado a esta conclusión tras aplicar dos métodos diferentes sobre los restos de úrsidos fósiles: el análisis de isótopos estables y el microdesgaste dental, que aportan información directa e individualizada de los animales investigados y posibilita hacer reconstituciones precisas sobre diferentes momentos de la vida de los animales.
Los valores isotópicos de ciertos elementos químicos localizados en el colágeno (componente principal de la fracción orgánica del hueso) han revelado la dieta que tuvo el animal la mayor parte de su vida
Los valores isotópicos de ciertos elementos químicos (carbono y nitrógeno) localizados en el colágeno (componente principal de la fracción orgánica del hueso) han revelado la dieta que tuvo el animal la mayor parte de su vida, mientras que las marcas encontradas en el esmalte dental han evidenciado la alimentación que tuvo las últimas semanas antes de morir.
El estudio multidisciplinar, planificado y dirigido por miembros del Iphes, ha contado con la colaboración del Museo de Historia Natural de Londres (NHM), del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology (MPI-EVA), de la Universidad de Cape Town (UCT) y del Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (Cenieh).
Según los investigadores, el estudio pone de relieve la importancia de combinar técnicas que abarquen diferentes resoluciones temporales para reconstituir la ecología de una especie animal extinta. “Estas técnicas son imprescindibles para conocer los hábitos alimentarios y sus potenciales cambios estacionales, como en el caso del menú del oso de las cavernas a lo largo del año, uno de los fenómenos paleontológicos con más interés”, según los paleontólogos
Un equipo de la Universidad de Columbia acaba de publicar en Natureque es capaz de integrar un trozo de ADN en el genoma de una célula con una precisión nunca vista. De confirmarse, no estamos solo ante un nuevo enfoque en el mundillo de la ingeniería genérica, estamos ante un avance sustantivo que pone en manos de los científicos herramientas que cambian el terreno de juego.
Del "bisturí" al "pegamento molecular"
Las limitaciones de CRISPR En los últimos años no hemos parado de hablar de CRISPR, el bautizado como "bisturí molecular". Y es que, efectivamente, CRIPSR-Cas9 es capaz de cortar el ADN con una precisión nunca vista, pero ese es solo el comienzo. Tras CRISPR, vienen los mecanismos de reparación del genoma para “resolver” el corte. Si imaginamos el ADN como un enorme documento de texto, esta herramienta nos permitiría cortar y separar párrafos con la esperanza de que el 'autocorrector' resuelva los errores en forma de mutaciones interesante.
El problema es que, como con el autocorrector, las herramientas de reparación no son exactamente precisas. No solo es que borren nuestra edición o introduzcan errores, es que no tienen memoria. Es decir, no se coordinan entre sí. Esto hace que cada vez que se encuentran con un corte lo reparen de una forma distinta. Por eso, los resultados de nuestras intervenciones genéticas suelen ser seres mosaico (con numerosas células en las que se han resuelto los cortes de forma distinta).
Un nuevo enfoqueSternberg y su equipo se pudo a estudiar mecanismos celulares similares a CRISPR para ver si encontraban alguno que nos permitiera resolver ese problema. Así se dieron de bruces con los transposones (elementos genéticos que puede moverse de manera autosuficiente a diferentes partes del genoma) de la bacteria Vibrio cholerae. La edición genética con transposones ya existía, "lo alucinante es que ahí [en el transposón] quepa un sistema CRISPR", nos dice el biólogo Javier Arcos.
Un paso interesantísimo. Este transposón utiliza el sistema CRISPR asociado y lo utiliza para 'pegarse' en el genoma. Esto es un cambio sustancial porque el nuevo enfoque retiene la precisión de las herramientas CRIPSR-Cas9, pero (al menos, según los datos de su trabajo) bloquea la fuente de error derivada de los mecanismos de reparación del genoma. Se trata, si la memoria no me falla, del primer sistema de inserción genética completamente programable que hemos descubierto y estudiado con detalle.
¿Hacia dónde nos lleva esto? Si como ocurre con CRISPR, INTEGRATE funciona de este mismo modo en células de mamíferos (algo que están probando en este momento), el nuevo enfoque abre numerosas oportunidades a la investigación genética y a la práctica clínica. Pero, incluso en caso negativo, estamos realmente ante la confirmación de que CRISPR no estaba solo. Allá, en los mil millones de tipos de bacterias que existen hay un patrimonio lleno de posibilidades. Un patrimonio que solo acaba de empezar a cambiar el mundo.
Un material muy denso de naturaleza metálica se ha localizado subterráneo en la cuenca de Aitken, una gran depresión en el polo sur lunar. El equipo americano de astrofísicos responsable de este hallazgo estima que la causa más probable es que dicha masa llegara transportada por el mismo asteroide que, tras su impacto, generó la cuenca de Aitken. Ésta es el mayor cráter de impacto preservado en el Sistema Solar.
Estas son las conclusiones publicadas esta semana en la revista Geophysical Research Letters, por un equipo de investigadores de la Universidad de Baylor, en Tejas.
¿Cómo se gestó el descubrimiento?
El estudio se basa en datos de la NASA, generados por dos fuentes diferentes. Por una parte, millones de datos de mediciones de misiones de reconocimiento de la Luna que durante una década cuantificaron los relieves de la superficie lunar. Por otra, los del laboratorio GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) que durante un año, con ayuda de dos naves espaciales, midió el empuje gravitacional del satélite terrestre.
Cuando los científicos combinaron ambos datos observaron una discrepancia entre la topografía lunar y el arrastre de la gravedad que se esperaría de la masa del satélite. Peter G. James, el autor del artículo, describió esa masa metálica inesperada como de un tamaño cinco veces mayor que la isla principal de Hawai.
Un cráter en el polo sur lunar, el principal sospechoso
Estas discrepancias fueron especialmente sorprendentes en la cuenca de Aitken, sita en la cara oculta de la Luna, un lugar de enorme interés para los científicos y en el que China está mostrando un interés especial. Se trata del mayor cráter de impacto conocido en el Sistema Solar, de 2.000 km de diámetro y 12 km de profundidad y con una edad estimada de 4.000 millones de años.
El cráter pasó a ser el principal sospechoso de albergar esa masa inesperada. El autor del artículo opina que la cuenca de Aitken es “el mejor laboratorio natural para estudiar los impactos catastróficos que modelaron los planetas rocosos y las lunas que hoy vemos”.
Fotografía de la superficie lunar que forma parte de una colección de imágenes tomadas por astronautas de las misiones Apolo (NASA)
Nuevas incógnitas se abren
La masa metálica hallada está hundida cientos de kilómetros por debajo de la superficie, en el manto lunar. Hay otras muchas dudas por resolver sobre por qué esa veta terminó allí: ¿Cómo esa masa se ha quedado en el manto, entre la corteza y el núcleo lunar y no se ha hundido hasta el núcleo? James opina que simulaciones matemáticas muestran que si el núcleo de hierro y níquel del asteroide estuviera los suficientemente disperso, podría permanecer en el manto.
Para este geofísico americano, otro origen alternativo a la hipótesis del asteroide es que ese área rica en óxidos se formase por enfriamiento y posterior solidificación del antiguo océano de magma lunar.
Poca gente sabe que el poeta inglés Lord Byron tuvo una hija con la matemática y astrónoma Anna Isabella Milbanke. Tal y como cuentan, fue una hija no deseada por el poeta que, llevado por sus impulsos de calavera literario, rogaba al diablo que la hija naciera muerta.
Chismorreos aparte, la hija de Byron con el tiempo se convirtió en pionera de la programación informática, llegando a bautizar un lenguaje de computadora con su nombre. Vamos a contar su historia, tan electrizante como desastrosa, esto último debido a su afición por las apuestas hípicas.
Nacida en Londres, a principios de diciembre de 1815, Ada Augusta Lovelaceheredó el carácter aventurero del padre y la capacidad numérica de la madre. Decía ser científica poetisa y su rebeldía e inconformismo, a la hora de no aceptar las pautas victorianas de los tiempos, llevaría a Ada a enfrentarse con uno de sus profesores, el matemático Augustus De Morgan; toda una eminencia de la época y primer presidente de la Sociedad Matemática londinense, al que Ada provocaba con sus preguntas; interrogantes que conseguían dejarlo en evidencia ante los demás alumnos. La incomodidad del reconocido matemático se hizo manifiesta cuando fue a ver a Lady Byron para llevar sus quejas acerca del comportamiento de su hija en las clases “Piensa como un hombre”, le dijo, lamentando con actitud machista la capacidad intelectual de Ada.
Así estaban las cosas entonces.
Retrato de Ada Lovelace.
La pasión que Ada manifestaba por las matemáticas, abstrayendo los datos relevantes hasta dar con la resolución de un problema, desafiaba todo umbral que se le pusiese por delante, tal es así que, cuando Ada era muy joven, conoció a Charles Babbage, un excéntrico científico de 44 años. Entre otras cosas, este hombre, llevado por su obsesión a la hora de experimentar sin límites, fue capaz de introducirse en un horno encendido para saber qué era lo que le pasaba a un cuerpo humano sometido a altas temperaturas.
Con tal asunto, sostenía que era capaz de soportar el calor del cráter del Vesubio. En el momento de conocer a Ada, estaba obsesionado por construir una máquina calculadora que funcionase de manera mecánica, es decir, sin la ayuda humana, llamada la máquina diferencial. Ante el invento, Ada quedó sorprendida y con su estímulo y aporte intelectual, Babbage concebiría su cacharrito. Entre otras cosas, Ada exploró el uso de tarjetas perforadas para programar la máquina .
Con todo, los dimes y diretes de la época señalaron a Ada como la culpable de haber arrastrado a Babbage al vicio de las apuestas hípicas. El científico Charles Babbage -según lenguas victorianas- abandonó sus inventos para darse al estudio de estadísticas, velocidades y cálculos, con el fin de ganar en el hipódromo. Por lo visto, el machismo reinante en la época sólo permitía repartir las culpas, siempre inclinando más la balanza hacia la mujer, asunto por lo que la aportación científica de Ada Lovelace fue ignorada durante largo tiempo.
Tardaría mucho en verse reconocida su labor. Hoy en día, sabemos que los hallazgos de esta mujer hicieron posible la creación de un primer modelo que serviría de base para la actual computadora. De ahí que el lenguaje de programación desarrollado durante los años 1970 por el Departamento de Defensa de Estados Unidos, y que se aplica para la gestión del tráfico aéreo, lleve el nombre de Ada.
Por decir no quede que todos los años, el segundo martes de octubre, se rinde tributo a esta mujer visionaria que profetizó las posibilidades de las máquinas programables, capaces de “actuar sobre otras cosas más allá de los números, si encontráramos objetos cuyas propiedades pudieran ser expresadas mediante la abstracta ciencia de las operaciones” tal y como dejó escrito.
Por eso el “Ada Lovelace Day” está dedicado a impulsar la participación de las mujeres en la ciencia. Para que no sean ignoradas ni marginadas a la manera victoriana que las excluía de toda participación debido al acomplejado parecer de algunos -como el citado Augustus De Morgan- que sostenían que una mujer nunca podrá pensar como un hombre.
Titán, el mayor satélite de Saturno y el segundo más grande del sistema solar después de Ganímedes, es algo más que un satélite. Se le puede considerar un miniplaneta, con su atmósfera y con muchos procesos meteorológicos que lo asemejan a la Tierra más que ningún otro cuerpo de nuestro sistema planetario.
La comprensión de cómo se comporta la baja atmósfera de Titán ha cambiado de forma considerable en los últimos 30 años. Lo sabemos gracias a las observaciones efectuadas tanto desde la Tierra como desde el espacio por el telescopio espacial Hubble, por instrumentos a bordo de la misión Cassini (NASA) y por la sonda de descenso Huygens(ESA). En esos 30 años se ha podido establecer un ciclo climático muy variado y activo en la troposfera del satélite.
Una luna fría y cargada de metano
La superficie de Titán soporta una atmósfera con una presión una vez y media la que soportamos los humanos en la Tierra. La composición a nivel de la superficie es mayoritariamente nitrógeno molecular (90 %) y aproximadamente un 5 % de metano (por encima de 40 km, en la tropopausa, el metano solo representa el 1,4 %).
La atmósfera de Titán, fotografiada por la sonda Huygens en su descenso al satélite.ESA
Las condiciones en la troposfera son tales que el metano se encuentra cercano a su punto triple, donde los estados sólido, líquido y gaseoso pueden coexistir. Se dan, por tanto, fenómenos de precipitación, evaporación y probablemente criovulcanismo, que liberan metano desde la superficie a la atmósfera. Estos procesos aquí descritos se parecen mucho a lo que ocurre en la Tierra, con la única diferencia de que las moléculas responsables son el metano en Titán y el agua en nuestro planeta.
Sin embargo, hay una diferencia importante entre la Tierra y Titán: la temperatura superficial en el satélite es 93,5 K (-180 ºC). La cantidad de radiación solar que le llega, junto con el efecto de gases “calentadores” e invernadero, dan como resultado neto un mundo muy frío. Los vientos, que tan solo deberían ser de unos cm/s (de acuerdo a la radiación solar que llega), se tornan en vientos sostenidos de hasta 4 km/h que se amplifican hasta los 180 km/h por el efecto de marea que Saturno provoca en el satélite.
Muchos de los hidrocarburos de la atmósfera llueven o nievan sobre la superficie y se han observado cambios en la extensión e, incluso, en la composición de estos en los últimos 30 años.
La sonda Huygens (ESA) descendió sobre el lecho seco de un río o lago en el que las imágenes de las rocas se asemejaban a cantos rodados, o sea, hubo un fluido corriendo por allí que las erosionó y dicho fluido ya no estaba. Por lo tanto, hay fenómenos meteorológicos que dependen de las estaciones y permiten la formación y desaparición de lagos (de entre 10 y 100 000 km²), principalmente en los polos.
Imagen de radar del polo norte de Titán (centro), algunos lagos (izquierda) y un mar (derecha).NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS/ESA
Una superficie ideal para caminar
En la superficie de Titán podría pasearse sin mucho esfuerzo –salvo el necesario para vencer algunos vientos huracanados de hasta 180 km/h–, ya que es relativamente plana. Todas las imágenes de las que disponemos no muestran relieves topográficos superiores a 2 000 m de altura.
La tasa de erosión de esas formaciones es muy lenta, ya que la lluvia de metano (y otros hidrocarburos) cae muy lentamente y parte de ella se evapora antes de tocar las cumbres o la superficie, por lo que podemos saber que esas montañas son jóvenes (de unos 100 millones de años).
Imagen de la superficie de Titán tomada por la sonda Huygens (ESA).ESA
Titán, al igual que la Tierra, tiene estaciones. La oblicuidad efectiva es de 26,7 º. Allí el día dura el equivalente a 15,9 días terrestres y cada estación aproximadamente 2 687 días terrestres (unos 7,4 años).
No es trivial establecer una relación entre las estaciones y la formación de las nubes (y, por tanto, con precipitaciones más abundantes). En diferentes épocas (bien en el equinoccio de otoño, bien en el equinoccio de primavera) se han observado cómo cirros de etano se desarrollaban o cómo cumulonimbus crecían entre 14 y 25 km, no llegando nunca a la altura de la tropopausa (situada a 40 km, aproximadamente).
En la Tierra, esta mismas formaciones superan los 15 km y llegan hasta los 20 km de altura, muy por encima de la tropopausa terrestre que está a 6 km en invierno y llega hasta los 8 km en verano. La pregunta lógica que nos surge es si estos cumulonimbos de Titán producen lluvias de metano torrenciales. La respuesta científica y muy cauta es que no hemos tenido la suerte de que las observaciones nos permitan concluir que sí o que no.
Gotas que no tocan el suelo
En abril del 2008 hubo un fenómeno de crecimiento abrupto de cumulonimbos en Titán que pudo dar lugar a lluvias torrenciales, pero el radar de la nave Cassini no tuvo la suerte de poder observar en vivo esa lluvia. De cualquier manera, aunque la lluvia hubiese sido torrencial, gran parte de ella se habría reevaporado antes de llegar al suelo.
Las gotas de metano que sobreviven a esa reevaporación dan lugar a lagos de material oscuro que sí ha observado Cassini gracias a una comparación de imágenes adquiridas en intervalos temporales en los que hubo una importante formación de nubes de desarrollo vertical.
En resumen, Titán y la Tierra comparten una meteorología muy parecida a grandes rasgos, pero con algunas diferencias. Están invitados a pasear por este satélite y a disfrutar de ligeras brisas, ráfagas huracanadas de viento, lluvia que cae muy, muy despacio y que hasta puede no llegar al suelo, nubes de tormenta que se elevan 20 km, grandes llanuras con dunas y alguna montaña de 2 000 m.
Las lagartijas terrestres (Anolis sagrei) de 16 islotes del archipiélago de las Bahamas vivían relativamente tranquilas hasta que un buen día aparecieron los invasores. Como salidos de la nada, en algunas islas aparecieron un buen día otros lagartos verdes que viven en los árboles(Anolis smaragdinus) y en otras islas aparecieron unos lagartos voraces y con la cola curvada (Leiocephalus carinatus) que se comían todo el alimento disponible. Y se produjo una guerra por los recursos y la supervivencia que se extendió durante seis largos años.
Aquella invasión formaba parte, en realidad, de un experimento diseñado por un equipo de investigadores coordinados por Robert Pringle, cuya intención era observar los diferentes efectos de las interacciones entre especies invasoras en un hábitat relativamente controlado. El resultado se detalla en un estudio publicado este miércoles en la revista Nature cuya principal conclusión es que la aparición de nuevos depredadores, lejos de fomentar la biodiversidad como se había afirmado hasta ahora, conduce en ocasiones a la extinción de especies y que esto podría estar sucediendo en los distintos ecosistemas en los que los humanos hemos introducido nuevas especies.
Observar este tipo de efectos en la naturaleza es difícil, dado que en cada escenario se producen diferentes variables que pueden alterar el resultado. Por eso la posibilidad de probar distintas combinaciones en 16 pequeñas islas era una oportunidad magnífica para comprender mejor la dinámica de poblaciones. Lo que observaron los autores del estudio es que cuando convivían solo laslagartijas marronesque ocupaban el lugar originariamente y loslagartos verdesarborícolascada uno de ellos ocupaba su nicho alimenticiosin molestarse. Cuando aparecían loslagartos de cola rizada, sin embargo, desplazaban a las lagartijas marrones hacia los árboles y desplazaban a los lagartos verdes. tanto, que en dos de las cuatro islas en las que se introdujo la especie,los lagartos verdes se extinguieronpor no poder competir por los mismos recursos.
Este resultado demuestra, a juicio de los investigadores, que al introducir una nueva especie predadora en un ecosistema aislado puede causar el colapso de nichos que en otros escenarios facilitan la coexistencia. Y pone en cuestión una afirmación ampliamente compartida en biología según la cual la presencia de más depredadores en un ecosistema contribuye a aumentar la biodiversidad.
Referencia: Predator-induced collapse of niche structure and species coexistence (Nature) DOI 10.1038/s41586-019-1264-6
