La energía

Según la Ley de la Conservación de la Energíaésta no se crea ni se destruye, sino que se transforma en energías más o menos aprovechables. Con respecto a los seres vivos, en el medio existe una energía potencial1 que debemos transformar o que se presenta en formas complejas. Mediante trabajo debemos convertirlas en una energía útil para poder asimilarla y usarla. ¿Vemos un poco más detallado este camino?

En el medio encontramos nutrientes, normalmente en forma de moléculas complejas  (azúcares, ácidos grasos,etc) o formas de energía como puede ser la luz del sol. Sobre estas moléculas complejas o energía solar debemos realizar un trabajo para transformar esa energía que se encuentra en los enlaces de esas moléculas complejas, o directamente en los fotones que emite el sol.

Normalmente estas transformaciones químicas ocurren en la célula, llamándose trabajo celular, y puede ser de diferentes tipo como síntesis química, trabajos mecánicos, gradientes eléctricos u osmóticos, producción de luz o transferencia de información genética. Evidentemente todo este trabajo celular conlleva a una pérdida de energía en forma de calor.

Conforme todo este trabajo celular se va realizando, los metabolitos se rompen en compuestos más simples (CO2, NH3, H2O, HPO42- ) con lo cual conlleva a un incremento de la entropía del entorno. Finalmente para disminuir esta entropía, estos compuestos simples se utilizan para formar polímeros simples ricos en información (como es el caso del ADN, ARN o proteínas).

Clasificación

Clasificación de los organimos según fuente de energía y carbono

Esquema 1: Clasificación de los organimos según fuente de energía y carbono

Atendiendo a la fuente de energía o materia (carbono) usada por los organismos se puede hacer una clasificación como se ve en el esquema superior (esquema 1)  y como os detallo a continuación.

  1. Fototrofos: La energía proviene del sol
    1. Autótrofos: La fuente de carbono es el CO2 (ej. plantas)
    2. Heterótrofos: La fuente de carbono proviene de compuestos orgánicos (ej. bacterias verdes o púrpuras)
  2. Quimiotrofos: La energía proviene de compuestos químicos, por tanto son todos heterótrofos también.
    1. Litotrofos: Cuando la energía proviene de compuestos inorgánicos (ej bacterias del hidrógeno)
    2. Organotrofos: Cuando la energía proviene de compuestos orgánicos (ej. la mayoría de los procariotas y los eucariotas no fototróficos.

Por tanto, primero hemos conocido un poco el camino de la energía desde compuestos más complejos a compuestos más sencillos a través de los seres vivos y el motivo de éste camino, y finalmente hemos visto la clasificación de los organismos atendiendo a su fuente de energía y materia.

1: No me refiero al tipo de energía potencial, sino en este caso es energía posible, viable.

 

 




Zoosporangios de Batrachochytrium dendrobatidis. El hongo que genera la  quitridiomicosis.

Zoosporangios de Batrachochytrium dendrobatidis. El hongo que genera la quitridiomicosis.

300 millones de años en la tierra, resistiendo todo tipo de cambios y viviendo en casi todos los rincones del planeta… y ahora están desapareciendo. ¿Qué está pasando con los anfibios? Hay muchos culpables pero uno de ellos tiene nombre propio, Batrachochytrium dendrobatidis, un hongo quitridio que produce una enfermedad denominada quitridiomicosis. Los primeros casos conocidos en el mundo se dieron en Australia y ahora este hongo se extiende por los cinco continentes.

Para hablar de ello contamos con Jaime Bosch, científico titular del CSIC y vicepresidente de la Asociación Herpetológica Española. Experto en comportamiento de anfibios y comunicación acústica, desde los últimos diez años sus investigaciones se centran en el estudio de enfermedades emergentes de anfibios.

Pablo: Jaime, la quitridiomicosis no es el único problema al que se enfrentan los anfibios pero ¿es el más grave hasta la fecha?

Jaime: Digamos que es el mas difícil de solucionar. Hasta ahora pensábamos que con la protección del medio era suficiente para mantener, al menos, algunas poblaciones de anfibios en buen estado de conservación. Sin embargo, ahora sabemos que esto no es suficiente, y que si ya de por si la introducción de especies invasoras es un grave problema incluso en espacios protegidos, la introducción de organismos patógenos que provocan enfermedades específicas en los anfibios es aún mas complicado. Tras mas de 12 años investigando sobre esta nueva enfermedad, aún no sabemos como combatirla en el campo, y solo nos queda mantener colonias cautivas de las especies o poblaciones mas amenazadas para evitar que desaparezcan sin remedio.

P: ¿Qué ocurrió con el sapo dorado de Costa Rica?

 J: Pues ocurrió lo que le está pasando con muchas poblaciones y especies de anfibios en todo el mundo, solo que al tratarse de una especie emblemática tuvo mas repercusión. Un día ya nunca mas se vio ningún sapo dorado de Costa Rica, sin saber porqué, y su medio permanecía intacto, nada había cambiado en la Reserva, salvo que la especie había desaparecido. Ahora sabemos que el hongo causante de la quitridiomicosis llegó allí sin darnos cuenta, probablemente en las botas de los turistas o de los científicos, y todos los ejemplares de la especie morirían escondidos en su refugios sin que ni siquiera viéramos sus cuerpos.

Ejemplar de sapo dorado, una especie extinta por la  quitridiomicosis.

Ejemplar de sapo dorado, una especie extinta por la quitridiomicosis.

P: El primer caso de quitridiomicosis en España y Europa se dio a finales de los años 90 en el Parque Natural de Peñalara (Madrid) con la muerte de miles de sapos parteros ¿Cuál es la situación actual en España?

 J: En España el hongo causante de la enfermedad está, por desgracia, ampliamente distribuido. Cuando lo encontramos por primera vez en Peñalara, pensábamos que podría ser la primera introducción en Europa, pero después de buscar con cuidado, está claro que lleva aquí mucho mas tiempo del que pensábamos. El problema es el sistema es muy complejo, y el desarrollo de la enfermedad está ampliamente modulado por las condiciones ambientales. Por lo tanto, la presencia del patógeno no implica necesariamente el desarrollo de la enfermedad y, a la vez, muchas veces no es fácil observar los efectos de la enfermedad sino se hacen estudios profundos y constantes. Por eso son fundamentales los programas de seguimiento de poblaciones.

P: España se encuentra a la cabeza de las investigaciones sobre este problema ¿cuáles han sido los últimos descubrimientos?

 J: Si, por desgracia España es un referente del tema en zonas templadas. Lo que sabemos es que el desarrollo de la enfermedad es muy diferente aquí y en las zonas tropicales, que son sin duda las mas afectadas. Sabemos mucho ya sobre cómo las condiciones ambientales modulan la enfermedad, y hemos podido “resolver” el misterio de algunos casos de introducción del patógeno. También hemos visto que el hongo cambia muy rápidamente y, por tanto, es capaz de adaptarse muy fácilmente a nuevas condiciones ambientales. Por último, sabemos mucho sobre cómo manejar a los animales infectados en cautividad, y el gran reto que estamos iniciando ahora es llegar a saber cómo eliminarlo del medio.

P: En Mallorca se llevó a cabo un proyecto para tratar a unas 2000 larvas de sapo partero balear ¿cuáles fueron los resultados?

 J: En Mallorca realizamos el primer intento en el mundo de eliminar el hongo, no solo de los animales infectados, sino también del medio. Por desgracia, después de tratar todas las larvas de una población, y de desecar completamente el medio, cuando devolvimos a los animales a su medio tras varios meses volvieron a infectarse. Sin embargo, fue un experimento interesante, y nos ha permitido avanzar en la solución del problema. Ahora necesitamos mas tiempo para probar nuevas aproximaciones.

P: También has participado en un proyecto para aplicar un tipo de bacterias simbiontes en la piel de los anfibios capaces de evitar el crecimiento de este hongo ¿qué especies de anfibios poseen estas bacterias? ¿Ha sido factible aplicarlas a otras especies de anfibios?

 J: Todos los anfibios tienen bacterias simbiontes en su piel, y muchas de ellas son capaces de combatir al hongo quitrídio que produce la enfermedad en condiciones concretas. El problema es conseguir, en el campo, que esas bacterias dominen y consigan mantener el hongo a raya. No es la panacea, pero es otra vía mas que puede funcionar y estamos trabajando en ella.

P: Diriges el Centro de Cría en Cautividad de Anfibios Amenazados de la Sierra de Guadarrama ¿los resultados de la recuperación de poblaciones están siendo positivos? ¿Hay especies más vulnerables que otras a este hongo?

 J: Sin duda hay grandes diferencias de susceptibilidad entre especies, además de entre poblaciones de la misma especie. En el Centro de Cría en Cautividad de la Sierra de Guadarrama trabajamos mano a mano con la Consejería de Medio Ambiente de Madrid para intentar que no desaparezcan las poblaciones mas afectadas hasta que encontremos una solución. De momento es muy pronto para decir que los resultados son positivos. Ten en cuenta que, por ejemplo, los mas de 500 ejemplares que hemos criado en cautividad y reintroducido en el medio, necesitan varios años hasta que puedan reproducirse. Por desgracia, introducir un nuevo patógeno en el medio es tremendamente rápido, pero intentar eliminarlo es increíblemente complicado y costoso, también económicamente. Y eso debería hacer reflexionar a mucha gente y tratar a la naturaleza con mucho mas respecto.

Esta entrevista se publicó en el número 5 de Boletín Drosophila.




Soy de las que piensan que la ciencia tiene una gran belleza. Un sabio en su laboratorio no es solamente un teórico. Es también un niño colocado ante los fenómenos naturales que le impresionan como un cuento de hadas — Marie Curie

Una calle peatonal en México

Una calle peatonal en el centro

Estos días escribo desde la inmensa ciudad de México D.F., sin duda una de las urbes más descomunales del mundo y capital de los Estados Unidos Mexicanos. Consta con una población de más de 21 millones de personas, cosa que la convierte en la tercera población más grande del mundo. Para que os hagais una idea de la inmensidad de esta ciudad, donde la vista no encuentra el fin de los edificios, España tiene una población de 47 millones y esta ciudad sola casi la mitad.

Tras un viaje de 12 horas en avión y conseguir adaptarnos a una diferencia horaria de menos 7 horas respecto a España, podemos comenzar a recorrer sus enormes calles. La sobrepoblación es notable, en calles sin normas claras de circulación para un europeo, llenas de semáforos sin poder sobre los grandes vehículos consumidores de ingentes cantidades de gasolina. Estos vehículos producen una palpable contaminación que no permite ver, ni desde los sitios más altos como el mirador de la Torre Latinoamericana, los montes y volcanes que rodean todo el valle donde se encuentra asentada la ciudad.

A primera vista pensaréis que no es agradable, pero todo lo contrario, me encuentro en una ciudad rica en historia y cultura. Sus calles nos premian con olores maravillosos provenientes de mil y un puestos de comida callejera, donde degustar jugos, tacos y todo tipo de comidas, cosa que no os recomiendo si no queréis tener que pasaros vuestra estancia de baño en baño. 

Puesto de comida en México

Como buen biólogo mi primera visita fue al Zoológico publico del Parque de Chapultepec, un enorme zoo de entrada gratuita donde podemos encontrar una gran variedad de animales endémicos y otros en en peligros de extinción. Este zoológico es enorme y necesitaremos un día completo para poder verlo como se merece, de hecho en mi primera visita solo pude ver la zona dedicada al bosque tropical, planeando en la actualidad volver para visitar las zonas de desierto, prados, costas y bosque templado. Tras visitar el insectario y el mariposario, donde pudimos realizar una suelta de mariposas, conseguimos ver un ejemplar de tapir e incluso otra belleza animal como un jaguar negro.

Mariposa Búho triste o Caligo eurilochus

Mariposa Búho triste o Caligo eurilochus

Jaguar negro, mutación de la especie Panthera onca

Jaguar negro, mutación de la especie Panthera onca

Ejemplar macho de Tapir

Ejemplar macho de Tapir

Pronto continuare narrando mi pequeña aventura en esta bella ciudad…

 




Soy de las que piensan que la ciencia tiene una gran belleza. Un sabio en su laboratorio no es solamente un teórico. Es también un niño colocado ante los fenómenos naturales que le impresionan como un cuento de hadas — Marie Curie

Los hemisferios cerebrales son las dos partes asimétricas del cerebro. Están separadas por una cisura (una línea profunda de pliegue) denominada cisura interhemisférica.

Las funciones de hemisferios derecho e izquierdo son diferentes:Hemisferios cerebrales

–          El hemisferio izquierdo es capaz de reconocer grupos de letras formando palabras y frases y permitiendo así el habla y la escritura. Entre sus funciones principales está la de procesar la información lógica, el pensamiento proporcional, y todo el manejo de la información matemática. También se encarga del procesamiento de la atención focalizada, el control temporal y planificación, toma de decisiones y memoria a largo plazo.

–          El hemisferio derecho es un hemisferio integrador y es el centro de las facultades ciso-espaciales no verbales. Se encarga del procesamiento de emociones, sentimientos, prosodia, y de las habilidades artísticas y musicales.

Mientras que el hemisferio izquierdo lleva a cabo más procesos relacionados con el consciente, el derecho se relaciona con procesos inconscientes. Además el hemisferio derecho controla la parte izquierda de nuestro cuerpo y el derecho la parte izquierda, es lo que se denomina información cruzada.

El desarrollo delos hemisferios puede estar desequilibrado, lo que significa que estaría más desarrollado uno que el otro, podríamos tener más desarrolladas las capacidades artísticas o las capacidades lógicas.

Ambos hemisferios no son completamente diferentes, sino que están interconectados y se coordinan. El cuerpo calloso es una comisura formada por una agrupación de fibras nerviosas blancas que conecta ambos hemisferios y sirve de canal de flujo de información entre un hemisferio y otro.




Soy de las que piensan que la ciencia tiene una gran belleza. Un sabio en su laboratorio no es solamente un teórico. Es también un niño colocado ante los fenómenos naturales que le impresionan como un cuento de hadas — Marie Curie

Muchos de vosotros seguro que habéis escuchado esta palabra, aminoácido, pero ¿sabéis lo que es? Todo estudiante de Biología o Bioquímica y de cualquier carrera de ciencias naturales debería al menos conocer lo básico.

El aminoácido es la unidad fundamental que compone a las proteínas.

Niveles de organización

Una o varias cadenas de aminoácidos o polipeptídicas  componen una enorme diversidad de formas y tamaños de proteínas, que se organizan en varios niveles de complejidad y que le otorgan diferentes funciones.

Niveles de organización de las proteínas

Figura 1: Niveles de organización de las proteínas

Como podéis ver en la figura 1 los niveles de organización son los siguientes:

  • Estructura primaria: Esta estructura consiste en una cadena de las unidades fundamentales de las proteínas, los aminoácidos.
  • Estructura secundaria: Cuando los aminoácidos de la misma cadena interactúan a través de puentes de hidrógeno formando determinadas estructuras.
  • Estructura terciaria: Son diferentes atracciones entre estructuras secundarias, que conforman una estructura plegada y compacta.
  • Estructura cuaternaria: Es cuando varias cadenas de aminoácidos con sus estructuras se unen mediante atracciones o enlaces.

 

Estructura de los aminoácidos

Una vez sabemos de forma general como se organiza una proteína vamos a centrarnos en su unidad fundamental, el aminoácido.

Estructura del aminoácido

Figura 2: Estructura del aminoácido

 

Los aminoácidos son pequeñas moléculas orgánicas que contienen al menos un grupo amino (-NH2), de naturaleza básica, y un grupo carboxilo (-COOH) de carácter ácido, además de una cadena variable (-R)  y un hidrógeno (-H).

Todos estos grupos se unen a un Carbono (C) que se denomina Cα con lo cual este carbono tendría sus cuatro posibles enlaces ocupados por grupos distintos (Figura 2) dispuestos en una estructura tetraédrica.

Finalmente para no saturar tanto, comentar que estos α-aa (alfa-aminoácidos) presentan isomería óptica, de modo que tienen dos conformaciones posibles dependiendo de la disposición de sus grupos en el espacio, una L (Levo, Izquierda) y otra D (Dextro, derecha), también llamados enantiómeros. Para que lo entiendan, si dispusiéramos la molécula con el grupo carboxilo en su parte superior y su cadena variable hacia abajo, habría dos posiciones posibles de los otros dos grupos. Si el grupo amino está a la izquierda sería L, y si el grupo amino está a la derecha, sería como podéis ver en la figura 3. Todos los aminoácidos que aparecen en las proteínas son L. 

Simetría óptica

Simetría óptica

En el próximo veremos formas de clasificar los aminoácidos y cuáles son. En este hemos visto, de qué se componen las proteínas, cuál es su unidad fundamental y sus niveles de organización además de cuál es la estructura de los aminoácidos.

 




Soy de las que piensan que la ciencia tiene una gran belleza. Un sabio en su laboratorio no es solamente un teórico. Es también un niño colocado ante los fenómenos naturales que le impresionan como un cuento de hadas — Marie Curie

El aroma de las emocionesNo existe un claro consenso sobre la definición de “emoción”, definiéndose muchas veces como una alteración o agitación repentina causada por un sentimiento fuerte de miedo, sorpresa, alegría, etc. Algunos autores se centran en la dimensión afectiva y otros prefieren centrarse en los aspectos fisiológicos o comportamentales. En cualquier caso se considera emoción primaria o simple a las que son acompañadas por expresiones faciales o gestos universales independientemente del ambiente o la cultura. De estas existen seis: alegría, tristeza, miedo, enfado, sorpresa y asco. Una emoción compleja o secundaria es el resultado de la combinación de varias emociones simples, por ejemplo: nostalgia, amor…

Hay que tener en cuenta también que hay una diferencia entre lo que es el sentimiento y la emoción, ya que están controlados por circuitos y estructuras neurológicas relacionadas pero diferentes. El sistema que controla las emociones es el sistema límbico. En el circuito participan estructuras importantes: amígdala, hipocampo o corteza.

Por su parte la información olfativa es leída en nuestro cerebro gracias a dos tipos de áreas: corteza (produce la percepción consciente del olor) y sistema límbico (da el componente inconsciente: olor agradable, desagradable y emoción).

Como podemos comprobar ambos sistemas (emociones y olfativo) se encuentran relacionados estructuralmente en nuestro cerebro. Esto facilita un aprendizaje asociativo: un olor es fácilmente asociable a una situación, con la emoción del momento, creando así un recuerdo asociado a un olor. Esto es el motivo por el que determinados olores o fragancias nos transportan a situaciones pasadas, incluso de nuestra niñez y evoquemos lugares o acontecimientos relacionados. Además del recuerdo se produce una emoción (alegría, tristeza, nostalgia…) correspondiente a la emoción que nuestro cerebro tiene asociada a ese olor.

Distintos desórdenes emocionales, depresión, bipolaridad, o ansiedad tienen una relación muy importante con el sistema olfatorio. Por ejemplo una interacción exagerada entre emoción y olor en estados de humor negativos convierten olores neutros en aversivos, convirtiéndose posteriormente en olores causantes de ansiedad y depresión en ambientes estresantes.

Además el olfato tiene una gran influencia en el comportamiento social. El olfato parece jugar un papel primordial en la elección de pareja y ayuda a detectar emociones en otras personas. Existen estudios que demuestran que personas que nacen con un defecto en el sistema olfativo o con una capacidad menor para diferenciar olores por cualquier motivo tienen una gran inseguridad social. Los hombres que nacen con un sentido de olfacción disminuido tienen menos relaciones sexuales y mujeres afectadas por esta disminución de la percepción olfativa se sienten menos seguras con su pareja. Esto es una muestra de la importancia del olor en las relaciones personales y la gran importancia en la aceptación social de este.

Los olores pueden modular humor, cognición y comportamiento. Debido a esta capacidad para modular el humor gracias al papel del sistema límbico podemos clasificar de forma general olores que nos relajan o que nos exciten, es lo que se conoce como aromaterapia y se basa en el doble uso funcional del sistema límbico: emocional y olfatorio.




Soy de las que piensan que la ciencia tiene una gran belleza. Un sabio en su laboratorio no es solamente un teórico. Es también un niño colocado ante los fenómenos naturales que le impresionan como un cuento de hadas — Marie Curie

Todos conocemos y sabemos identificar a “nuestro lince”, el ibérico (Lynx pardinus), pero ¿sabríamos identificar los demás componentes del género Lynx?  

El lince del Canadá (Lynx canadensis) es una de las dos especies que habitan en América. La otra es el lince rojo (Lynx rufus), que se encuentra más al sur, compartiendo hábitat con el canadiense pero extendiendo su territorio hasta México.  Tienen un pelaje muy claro y largo, para defenderse del frío y si tienen manchas las acumulan en las patas. Debido a la desaparición o reducción de sus lugares de caza o de su caza (por su preciada piel), las poblaciones han disminuido en los últimos años, sin embargo no se considera que este en peligro de extinción.

A la izquierda el lince del Canadá y a la derecha el lince rojo.

A la izquierda el lince del Canadá y a la derecha el lince rojo.

El lince rojo es conocido también como gato montés de Norteamérica y tiene un tamaño medio. Tiene unas franjas negras en las patas delanteras que lo caracterizan y diferencias de los otros. Se encuentra en una gran variedad de hábitats, evitando siempre zonas cultivadas o extensas praderas. Es una especie poligínica (un macho se aparea con varias hembras).

Lince boreal

Lince boreal

El pariente más cercano del lince de Canadá es el europeo o boreal (Lynx lynx). Este es el de mayor tamaño y corpulencia (prácticamente el doble que el ibérico). Se caracteriza por sus patas largas y por tener una cola aun más pequeña que las otras especies de linces. Su pelaje cambia en función de la época del año: cuando son adultos, en primavera y verano son de un color rojizo, pero con la llegada del invierno el pelaje se vuelve grisáceo, más claro y largo. Las manchas dependen de su hábitat: los que las tienen más concentradas viven en bosques y los que presentan menor número viven en hábitats más despejados. Una característica de esta especie es que basa su dieta en ungulados, siendo un gran cazador y trepador.

 

Lince africano

Lince africano

En África habita el llamado lince africano (Caracal caracal), sin embargo este no pertenece al género Lynx, sino que tiene mucha semejanza externa con el género debido a la convergencia evolutiva: tiene una cola muy corta, orejas grandes con penachos de pelo negro en la punta del mismo modo que los linces, y algunos mechones de pelo largo en las mejillas.




Soy de las que piensan que la ciencia tiene una gran belleza. Un sabio en su laboratorio no es solamente un teórico. Es también un niño colocado ante los fenómenos naturales que le impresionan como un cuento de hadas — Marie Curie