jueves, 1 de septiembre de 2016

El origen de la vida

La cuestión sobre el origen de la vida y por ende de los seres vivos es, de hecho, una de las más antiguas en filosofía. Ya el filosofo Demócrito escribió que todo lo que existe en el universo es el fruto del azar y la necesidad. 

En la época moderna a lo largo del siglo XX encontramos reflejadas ambas posturas, a menudo antagónicas. Por ejemplo, el astrónomo británico Harold Spencer consideraba que la vida necesariamente aparece dados los elementos que se requieren, y escribió en 1940 algo así como: “Parece razonable suponer que, siempre que en algún lugar del universo aparezcan las condiciones adecuadas, la vida inevitablemente aparecerá.” En el mismo lado del debate encontramos al químico Melvin Calvin, quien concluía que todo lo que se requiere para estimar la probabilidad de vida celular en el universo, es conocer el número de planetas con condiciones similares al nuestro.

Así, en los últimos 2,500 años hemos pasado por diferentes teorías e hipótesis que tratan de una u otra forma explicar sin necesidad de las divinidades de antiguos pueblos y culturas como se generó la vida que conocemos en nuestro planeta y quizá en otros planetas más.

Desde la antigüedad la creencia de la generación espontánea se tenía como aceptable, sosteniendo que la vida podía surgir del lodo, del agua, del mar o de las combinaciones de los cuatro elementos fundamentales: aire, fuego, agua, y tierra. Aristóteles propuso el origen espontáneo para gusanos, insectos, y peces a partir de sustancias como el rocío, el sudor y la humedad. Según él, este proceso era el resultado de la interacción de la materia no viva, con fuerzas capaces de dar vida a lo que no tenía. A esta fuerza la llamó entelequia.

Hasta la mitad del siglo XVII, la mayor parte de la gente aceptó la hipótesis de la generación espontánea.

Francisco Redi (1626-1697), un médico y científico italiano, no estaba convencido de que las moscas salían de la carne podrida. Redi observó que las moscas se posaban en la carne podrida. También observó que en la carne aparecían pequeños organismos blancos parecidos a gusanos. Estos gusanos se comían la carne podrida. Eventualmente, los gusanos dejaban de moverse y se convertían en pequeñas estructuras ovaladas. Redi colocó algunas de estas estructuras en frascos de cristal y los cubrió. Después, notó que de estas estructuras salían las moscas. Estas moscas se parecían a las moscas que había observado antes en la carne podrida. Redi formuló la hipótesis de que las moscas que se habían desarrollado de los gusanos eran la progenie de las moscas originales.

Redi diseñó un experimento para determinar si se desarrollaban gusanos en caso de que no se dejara a ninguna mosca entrar en contacto con la carne. Puso carne en ocho frascos. Cuatro de ellos permanecieron abiertos. Selló los otros cuatro frascos. En los frascos abiertos, observó que había moscas continuamente. Después de un corto período de tiempo, había gusanos solo en los frascos abiertos. Redi llegó a la conclusión de que los gusanos aparecían en la carne descompuesta solo si las moscas habían puesto antes sus huevos en la carne.

Los experimentos de Redi presentaron evidencia en contra de la hipótesis de la generación espontánea. Sus opositores alegaron que no se había permitido que el aire entrara a los frascos sellados. Ellos decían que la falta de aire evitaba que hubiera generación espontánea. Redi rediseñó su experimento y usó cubiertas. Estas cubiertas permitían que entrara el aire, pero dejaban fuera las moscas. No aparecieron gusanos en los frascos cubiertos de esta manera.

En 1745, John T. Needham, religioso jesuita y naturalista inglés, sostenía que había una “fuerza vital” que originaba la vida (Generación Espontánea) la cual argumentó con elegantes experimentos de índole científica; idea que fue apoyada por varios naturalistas que encontraron una fuerte oposición con el surgimiento de la teoría de la Biogénesis (la vida surge de la vida misma).

Lazzaro Spallanzani (1729-1799) naturalista e investigador italiano repitió los experimentos de Needham. Spallanzani tuvo particular cuidado al hervir las mezclas y al llenar los frascos. Usó corchos para tapar la mitad de los frascos. Selló herméticamente la otra mitad de los frascos. 

Spallanzani observó que los seres vivientes aparecieron solamente en los frascos tapados con corcho. Presentó este experimento como evidencia de que no hay generación espontánea. Pero los abiogenistas, proponentes de la generación espontánea, señalaron que se había excluido el aire de los frascos sellados. Sostenían que el aire era esencial para que hubiera generación espontánea. Los biogenistas, sin embargo, creían que el aire era la fuente de la contaminación y había que excluirlo.

En 1860, la polémica entre abiogenistas y sus contradictores se había hecho tan intensa que la Academia de Ciencias Francesa ofreció un premio a quien pudiera resolver la controversia.

Louis Pasteur (1822-1895), un microbiólogo y químico francés lo ganó con una serie de experimentos tan bien diseñados que no permitían dudar de que la vida no surgiera de la nada.

Pasteur utilizó recipientes con cuellos largos y curvos, en los que colocó un caldo que había hervido durante algunos minutos. Al retirarlo del fuego, el aire entraba por el cuello, pero los microbios quedaban atrapados en él, lo que impedía que contaminaran el líquido y permitía conservarlo estéril indefinidamente. Sólo cuando se rompía el cuello, aparecían organismos en el caldo.

Con esto, Pasteur derribó definitivamente la teoría de la generación espontánea, pues demostró que los organismos sólo aparecían cuando había aire contaminado.

Esta historia de dos siglos, de fines del XVII a fines del XIX, y de Leeuwenhoek a Pasteur, llevó a la certeza actual de que los seres vivos provienen de otros seres vivos y no de la materia inanimada. La ciencia actual, sin embargo, no está en condiciones de explicar el origen primero de la vida.

Los experimentos de Redi confirmaron la hipótesis de la biogénesis, los cuales se enfrentaron en distintos momentos y con distintos experimentos para apoyar cada una de sus posturas hasta que finalmente con la precisión científica que caracterizó los experimentos de Louis Pasteur logró definitivamente dejar de lado la idea de que la vida pudiera surgir por “generación espontánea”.

miércoles, 31 de agosto de 2016

Macro y Micro

¿Que tan pequeños somos? no seamos menos sino más,solo somos humildes pero a la vez grandiosos



Si quieres ver una comparación más interactiva puedes jugar con esta iconografía


Copyright 2012. Magnifying the Universe by Number Sleuth.

¿Que tan pequeños somos?, echen un vistazo

martes, 23 de agosto de 2016

Gomphus

Una gran libélula de cuerpo aplastado

Existen multitud de especies de gomphus que constituyen la familia de los gónfidos. son libélulas de tamaño mediano a grande, caracterizadas por sus ojos muy separados uno del otro. Su cuerpo está generalmente adornado de vivos colores donde se mezclan el amarillo y el negro o el verde y el negro.

Sus alas son completamente transparentes. el Gomphus vulgatissimus, es probablemente la especie más ampliamente extendida en Europa. El insecto adulto nace en el mes de mayo y vuela durante todo el verano. al salir del huevo, tiene el cuerpo amarillo, pero enseguida, al crecer, este color va cambiando a verdoso o incluso completamente verde.

En Europa es el miembro de la familia precoz en aparecer. su hábitat es muy variado, y así se le encuentra tanto a orillas de los grandes lagos como a lo largo de los ríos de corriente lenta e incluso en arroyos tranquilos y canales. 

El gomphus es un gran vagabundo, que se aleja más de un kilómetro de los medios acuáticos. vuela rápidamente y vive en solitario. se le pierde pronto de vista a causa de su coloración amarillo verde o verde, gracias a la cual se confunde con la vegetación. Aunque su vuelo es ondulante para descansar y parece que realmente se siente fatigada del esfuerzo desplegado. 

El gomphus puede permanecer posado mucho tiempo sin moverse, pero es esquivo y en cuanto se hace además de acercarse a él vuela como una flecha.

Es ante todo un cazador, que captura toda clase de insectos voladores para devorarlos.

Grupo:Artrópodos
Clase: Insectos
Orden: Odonatos
Familia: Gónfidos
Género y espécie: Gomphus vulgatissimus (gomphus vulgar)

lunes, 22 de agosto de 2016

Cosmos 8

Cosmos: un viaje personal (en inglés Cosmos: A Personal Voyage) es una serie documental de divulgación científica escrita por Carl Sagan, Ann Druyan y Steven Soter (con Sagan como guionista principal), cuyos objetivos fundamentales fueron: difundir la historia de la astronomía y de la ciencia, el origen de la vida, concienciar sobre el lugar que ocupa nuestra especie y nuestro planeta en el universo, las modernas visiones de la cosmología y las últimas noticias de la exploración espacial; en particular, las misiones Voyager.
El programa de televisión estuvo listo en 1980 y constó de trece episodios, cada uno de aproximadamente una hora de duración. La música utilizada fue mayormente obra de Vangelis, y otros. Ganó un Premio Emmy y un Peabody. La serie se ha emitido en 60 países y ha sido vista por más de 500 millones de personas. Tras el rodaje de la serie, Sagan escribió el libro homónimo Cosmos, complementario al documental.

Click en la imagen para ver el video

martes, 9 de agosto de 2016

¿Son los coches eléctricos la solución ecológica del futuro? Leer más: http://www.ecologiaverde.com/son-los-coches-electricos-la-solucion-ecologica-del-futuro/#ixzz4GrtQkc9u

El concepto de vehículo eléctrico es relativamente nuevo en el mundo de la industria automovilística. Sin embargo, se va abriendo paso y el número de sus defensores aumenta a diario. Actualmente hay abierto un intenso debate acerca de sus ventajas en oposición a los automóviles clásicos con motor de gasolina y a sus primos hermanos, los vehículos híbridos que, aunque pretenden aunar las ventajas de ambos, lo cierto es que ofrecen una peor solución ecológica.

El objetivo de los vehículos eléctricos es claro: frenar los impactos nocivos sobre el medio ambiente. Las cifras son escandalosas: la gasolina usada para el transporte supone aproximadamente el 80% de la contaminación urbana total. Sólo en España se emiten durante un año 50 millones de toneladas de dióxido de carbono, que es el equivalente a 5.000 veces el peso de la Torre Eiffel de París. Este CO2 que los tubos de escape expulsan sin cesar no sólo es perjudicial para el planeta, sino también para la salud general de los habitantes. Ante esta situación, los coches eléctricos aparecen como una buena propuesta con objetivo de paliar el uso desmesurado de la gasolina.



Un coche eléctrico es un vehículo que funciona a través de uno o varios motores eléctricos, eliminando por completo la necesidad de carburantes. Según la compañía Electric Power Research, un automóvil eléctrico resulta un 97% más limpio que uno tradicional. Sin embargo, en países como España no se ha producido aún una fuerte implantación, dados los bajos niveles de venta.

Algunas marcas que fabrican vehículos eléctricos con buen éxito son Nissan, empresa pionera en la introducción del vehículo cien por cien eléctrico a nivel mundial, Ford con su modelo Focus Electric, Tesla Model o Chevrolet. Los países donde la aceptación de los coches eléctricos resulta más visible son Estados Unidos, Japón y China. En fronteras europeas destacan Holanda y Noruega.

Los defensores esperan que cada vez más compradores los tomen como una alternativa válida y se animen a dar ese necesario paso ecológico. Es una modalidad que ha venido para quedarse y que, aunque con algunas limitaciones derivadas de su aún escasa implantación, ofrece muchas más ventajas que inconvenientes.


Lo mejor que ofrecen
Los coches eléctricos son una alternativa perfecta no sólo para ahorrar dinero, sino para ayudar a contribuir hacia el objetivo común de un entorno limpio y sano. Este tipo de coches no contaminan ni atmosférica ni acústicamente. El bolsillo también lo agradece a largo plazo, ya que la electricidad es un bien mucho más barato que la gasolina, cuyo litro ya tiene un precio de 1,4 euros en España.

La principal ventaja es que no utiliza gasolina, sino que funciona a través de unas baterías que contienen electricidad. A la hora de elegir un vehículo eléctrico es importante fijarse en la autonomía de la batería; es decir, el número de kilómetros que puede recorrer sin cargarse. Los vehículos eléctricos resultan ser una óptima opción para la conducción en ciudad, donde la autonomía del coche cubre suficientemente la distancia media de ida y vuelta que una persona recorre diariamente, que suele situarse en unos cuarenta kilómetros.

Los coches eléctricos son totalmente respetuosos con el medio ambiente al emitir cero agentes contaminantes. La seguridad en carretera es asimismo mayor, pues se ha demostrado que el líquido de las baterías recoge mejor los impactos que la gasolina.

Otra de las ventajas- que, sin embargo, para algunos, resulta un inconveniente- es que su motor funciona de forma mucho más silenciosa. Por lo cual, la contaminación acústica es casi nula, aunque muchos argumentan que el ruido natural del vehículo puede ayudar a prevenir accidentes porque avisa de su presencia.

La mayor simpleza del motor ayuda a prevenir y solucionar averías con una rapidez superior. En resumen, un vehículo eléctrico pasará mucho menos tiempo en el taller.



Algunos inconvenientes
Respecto a las desventajas, la primera es que, al haber menos fabricantes y debido al precio de las baterías eléctricas, el costo general del vehículo es más elevado. Los defensores del coche eléctrico opinan que, aunque el precio inicial pueda ser superior, se compensa a largo plazo con el ahorro en la fuente de energía y en el mantenimiento.

Otras de las más nombradas es su tiempo de carga, proceso que puede incluso demorar algunas horas, aunque los últimos vehículos vienen con un tiempo de carga menor, sirva como ejemplo el Tesla Motors Model S, que lo hace en 45 minutos. Unida a esta desventaja, se encuentra la menor autonomía que ofrece respecto a los motores de gasolina. Los fabricantes están trabajando en ampliar este tiempo de conducción desde una carga completa para que un vehículo eléctrico pueda recorrer más kilómetros en una sola vez.

Debido a la juventud del concepto, aún quedan cosas por mejorar, aunque, pensando en el daño diario que el transporte hace al medio ambiente, no podemos sino verlo como un enorme paso adelante. En algunos países, el Estado premia con subvenciones económicas a los compradores de este tipo de vehículos para agradecerles su compromiso ecológico. Son muy recomendables para la conducción por ciudad, respetuosos con el entorno natural y su alimentación puede costar hasta diez veces menos que la de un vehículo a gasolina. Es por eso que no se descarta que el futuro próximo lleve la deseada etiqueta de “conducción verde”.

lunes, 8 de agosto de 2016

¿Existe otro planeta en el Sistema Solar? (II)

Demasiada casualidad
La historia del intento más reciente de encontrar el Planeta X empezó en 2003, cuando Mike Brown, del Instituto Tecnológico de California (Caltech), y otros astrónomos descubrieron un cuerpo de cerca de 1,000 km de diámetro y tres veces más alejado del Sol que Plutón. Lo bautizaron Sedna, diosa del mar en la mitología esquimal, condenada a vivir en las frías profundidades del océano Ártico.

Sedna tiene varias peculiaridades que lo hacían único en esa época. Su órbita, muy alargada, no se parecía a ninguna otra. En su punto de máximo alejamiento del Sol se encuentra increíblemente lejos, a 930 UA. En su punto más próximo está a 76 UA (más del doble de la distancia de Neptuno) y se calcula que Sedna tarda unos 11 400 años en completar una vuelta a nuestra estrella. Esta órbita se parece a la de los cometas de periodo largo, cuyo origen se encuentra en la lejana nube de Oort, y que sufren la influencia de los planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) al adentrarse en el Sistema Solar. Sedna, en cambio, está en medio de la nada: demasiado cerca para pertenecer a la nube de Oort, demasiado lejos para sentir la influencia de los planetas gigantes. Dicho de otra forma, nadie sabe cómo ha llegado hasta allí.

Años después, se puso de manifiesto que la órbita de Sedna no era tan especial. En 2012, los astrónomos descubrieron otro cuerpo celeste con una órbita muy parecida. Lo llamaron 2012 VP113. Al poco tiempo se sumaron otros cuatro objetos, y así fueron seis en total los cuerpos del cinturón de Kuiper con órbitas alargadísimas. Ahí no terminan los parecidos: resulta que las seis órbitas tienen el perihelio —el punto de máxima aproximación al Sol— en la misma región del espacio y además se encuentran prácticamente en el mismo plano.

¿Puede ser todo esto simplemente casualidad? Según los cálculos, la probabilidad de que esto se deba al simple azar es de 7 en 100 000, la misma que la probabilidad de obtener 14 veces el mismo resultado al lanzar al aire una moneda. Y si el responsable de esta situación fuera la influencia de los planetas gigantes, las simulaciones por computadora demostraban que las trayectorias se habrían vuelto a desordenar en un periodo muy breve en la escala cósmica. Todo apunta a que algo está manteniendo sus órbitas unidas en la actualidad.

Una aguja en un pajar cósmico
Mike Brown pensó que era el momento de recuperar la hipótesis del Planeta X. Para ello se alió con Konstantin Batygin, joven colega suyo, experto en simular las órbitas y las interacciones gravitacionales de los cuerpos celestes mediante modelos matemáticos. Brown y Batygin empezaron preguntándose si podría existir un planeta en una órbita muy lejana que abarcara las órbitas de los seis objetos celestes díscolos y los obligara a mantenerse alineados con su abrazo cósmico. La idea fue descartada, ya que no daba con precisión las órbitas observadas. 


Lo mismo ocurrió con otras hipótesis que probaron, hasta que por fin dieron con una que hacía encajar todas las piezas del rompecabezas. La solución era un planeta del tamaño de Neptuno, quizás algo menor. Su órbita debía ser tal que cuando los otros objetos se encuentran más cerca del Sol, el hipotético planeta estaría en su punto más alejado, y viceversa. La órbita del llamado Planeta Nueve sería también muy alargada, pues en ningún caso se acercaría a menos de 200 UA del Sol, pudiendo alejarse hasta la friolera de 1 200 UA. Con estos datos, el nuevo planeta tardaría unos 15 000 años en completar una vuelta alrededor del Sol.


Como sorpresa adicional, las simulaciones de Brown y Batygin predecían la existencia de una nueva colonia de objetos del cinturón de Kuiper con órbitas perpendiculares a la del Planeta Nueve. Pues bien, aunque ambos científicos lo ignoraban entonces, hay al menos cinco objetos conocidos con esta característica, lo que refuerza notablemente la hipótesis de los dos astrónomos del Caltech.

Si tan segura parece la existencia del Planeta Nueve, ¿por qué no lo hemos visto hasta ahora? El principal motivo es que, si acaso existe, está demasiado lejos. Allá donde se encuentre el Planeta Nueve, el Sol es apenas otra estrella en el firmamento, poco más brillante que el resto. Los datos del telescopio espacial de luz infrarroja WISE de la NASA han permitido descartar la existencia de planetas del tamaño de Saturno hasta una distancia de 10 000 UA, o del tamaño de Júpiter hasta 26 000 UA. Pero el Planeta Nueve sería más pequeño y podría haber pasado inadvertido. Por otro lado, los telescopios con la suficiente sensibilidad como para detectar cuerpos tan pequeños y lejanos, por ejemplo, el Hubble, tienen campos de observación extremadamente pequeños. Descubrir con ellos el Planeta Nueve es parecido a encontrar “una aguja en un pajar mirando a través de un popote”, como afirma la revista Science.


Hipótesis con fundamento
Aunque todavía no estamos seguros de su existencia, sí podemos plantearnos algunas preguntas interesantes sobre el Planeta Nueve. Por ejemplo, ¿cómo se habría formado? La hipótesis más sólida es que el Planeta Nueve habría nacido muy cerca del Sol para luego ser expulsado a los confines del Sistema Solar por culpa de las interacciones gravitacionales con los otros cuatro planetas gigantes. De hecho, varios modelos de formación del Sistema Solar, como el llamado Modelo de Niza, ya predecían que alrededor del Sol se formaron originalmente cinco planetas gigantes. Uno de éstos, precisamente con la masa de Neptuno, acabó siendo expulsado del Sistema Solar tras pasar cerca de Júpiter, lo que habría permitido que el resto de los planetas gigantes llegaran sus órbitas actuales. El sacrificio del quinto planeta serviría para explicar la configuración del Sistema Solar que todos conocemos. El planeta de Brown y Batygin encajaría muy bien con este quinto planeta.

Hay, sin embargo, otra alternativa que también resulta fascinante, según la cual el Planeta Nueve no se habría formado en nuestro Sistema Solar, sino en los alrededores de alguna estrella vecina, y habría sido atrapado por la gravedad del Sol mientras viajaba a la deriva por nuestra galaxia. Esta hipótesis predice también que, además del Planeta Nueve, el Sol debería haber capturado otros cuerpos de menor tamaño. Estos objetos tendrían órbitas similares a las del noveno planeta y, en caso de encontrarse, serían una sólida prueba de que su origen hay que buscarlo más allá del Sistema Solar. Aunque esta hipótesis es bastante improbable (apenas un 2% según los cálculos más optimistas), sería irónico que los astrónomos estén buscando exoplanetas —planetas de otras estrellas— a miles de años luz mientras que posiblemente hay uno en nuestro propio Sistema Solar.

¿Y qué hay de su composición interna? También aquí los expertos se han aventurado a realizar algunas suposiciones. Los científicos creen que el Planeta Nueve tiene una masa igual a 10 veces la de la Tierra, un radio 3.7 veces más grande que nuestro planeta y una temperatura superficial de 226º C bajo cero (47 K). Aunque parezca muy baja, esta temperatura es casi 40º C superior a la esperada para un cuerpo que se encuentra tan lejos del Sol. La explicación estaría en el interior del Planeta Nueve, que podría poseer un núcleo de hierro a una temperatura de 4 000º C, rodeado por un manto de rocas (sobre todo silicato de magnesio), el cual, a su vez, estaría envuelto en una capa de hielos —principalmente agua, pero también metano y amoniaco—. Las capas exteriores serían gaseosas, formadas en su mayor parte por hidrógeno y helio. En definitiva, su exterior sería muy parecido al de Urano y Neptuno, pero con un interior más propio de un planeta rocoso. El Planeta Nueve sería una mezcla de súper-Tierra y mini-Neptuno.

Cuestión de tiempo

Todavía es pronto para saber si el planeta hipotético de Brown y Batygin se confirmará, como Neptuno, o desaparecerá bajo el peso de la evidencia, como Vulcano. A su favor hay que admitir que, a diferencia de otros, Brown y Batygin han descrito con bastante precisión la posible órbita de su planeta y han aportado pruebas más sólidas de que es real.

Sin embargo, no todos sus colegas apoyan las conclusiones de los dos astrónomos del Caltech. Los más escépticos argumentan que harían falta más de seis cuerpos con perihelios alineados para respaldar esta teoría. Hace unos meses, el telescopio Subaru, situado en Hawai, avistó un objeto, V774104, cuyo perihelio está más lejos aún que el de Sedna. Todavía es pronto para precisar su órbita y saber si encaja con la hipótesis del Planeta Nueve. Un solo cuerpo con una órbita no permitida por el modelo derribaría los pilares sobre los que se apoya la existencia del nuevo planeta.

El debate seguirá abierto hasta que se obtengan pruebas directas de la existencia del Planeta Nueve. Como no sabemos cuál sería su ubicación exacta, habrá que cubrir una porción gigantesca del cielo con ayuda de telescopios de gran tamaño. Además del Subaru, hay otros buenos candidatos con los que rastrear el cielo en busca del Planeta Nueve, como el telescopio Keck, también en Hawai, o el futuro LSST, en Cerro Tololo, Chile. Una búsqueda podría prolongarse al menos durante cinco años, y eso contando con todos los apoyos. Hay otros factores que complican aún más esta labor. Para empezar, se piensa que el Planeta Nueve debe andar por su punto más alejado del Sol. Además, debido a su lento peregrinar por el espacio, sería fácil confundirlo con una estrella estacionaria. Por si fuera poco, es muy probable que ahora mismo se encuentre en el mismo plano que la Vía Láctea, donde se camuflaría entre millones de estrellas.

Pero no hay que desanimarse. En caso de que exista el Planeta Nueve, seguro que alguno de los telescopios que lo buscan acabará captando la luz solar reflejada en su superficie. Y entonces cambiará por completo nuestra manera de entender el Sistema Solar.

Agradecemos a la revista ¿como vez? de la UNAM y a Daniel Martín Reina; Reproducción sin fines de lucro, todos los derechos reservados http://www.comoves.unam.mx/

viernes, 5 de agosto de 2016

Matemáticas para explicar el largo viaje de las mariposas monarca

Cuando llega el otoño, las mariposas monarca emprenden el mayor viaje de sus vidas. Vuelan entre Canadá y México. Más de 4.000 kilómetros que repiten de forma instintiva generación tras generación y que parecen impresos en su material genético. La evolución les ha regalado una brújula interna que utiliza el transcurso del tiempo y la posición del Sol para dirigirse hacia el suroeste. Ahora un grupo de investigadores ha conseguido crear un modelo matemático, publicado por la revista Cell Reports, que reproduce los cálculos internos que lleva a cabo el cerebro de estos animales.

“Las monarcas utilizan una brújula solar para migrar, pero la posición del Sol no es suficiente para determinar la dirección correcta. Necesitan combinar esa información con el momento del día para saber a dónde ir”, afirma Eli Shlizerman, matemática aplicada en la Universidad de Washington. Para ello disponen de un mecanismo molecular en sus antenas que funciona como reloj. Además, sus grandes y complejos ojos les informan de la posición del astro rey. De este modo, si necesitan volar al suroeste por la mañana lo harán con el Sol a su izquierda, mientras que si lo hacen por la tarde lo dejarán a su derecha.

Sin embargo, “todavía no entendemos cómo este reloj y la brújula solar hablan entre sí para orientar el vuelo. Desde el punto de vista de la neurobiología, ésta es la principal pregunta”, explica Steven Reppert, neurocientífico en la Escuela de Medicina de la Universidad de Massachusetts.

Para resolver este misterio, Shlizerman y Daniel Forger, matemático aplicado de la Universidad de Michigan, han desarrollado un modelo de ecuaciones que explica la actividad neuronal de estas mariposas. El resultado ha sido satisfactorio para Forger: “Examinamos en detalle diferentes comportamientos durante el vuelo de las mariposas y el modelo fue capaz de reproducirlos. Es emocionante”.

El siguiente paso es utilizar la información que proporciona este modelo para desentrañar la maquinaria biológica que hace posible este mecanismo. Para Reppert, “esto pone de manifiesto que no sólo se trata de animales bellos. Son un tesoro biológico“.


martes, 2 de agosto de 2016

Fecundación

El proceso de fecundación puede definirse como una secuencia de acontecimientos moleculares coordinados en los que participan los gametos masculino y femenino. Consiste en la fusión y penetración de un espermatozoide en un ovocito y finaliza con la primera división normal del cigoto.

El proceso natural de fecundación en el ser humano es casi desconocido, ya que de momento es imposible observar su dinámica in vivo. Hay que basarse en los acontecimientos visualizados y descritos en los trabajos de fecundación in vitro. Los gametos femenino (ovocito) y masculino (espermatozoide) deben haber completado normalmente todas sus etapas de maduración antes de ponerse en contacto para que la fecundación se lleve a cabo con éxito. Las células germinales masculinas sufren procesos de división, diferenciación y maduración intratesticular dependientes de las células de Sertoli.

Pero el espermatozoide no completa su ciclo de maduración en el testículo sino que además debe experimentar un proceso de maduración extratesticular para adquirir el potencial completo de movilidad y fertilización. Esto ocurre fundamentalmente a nivel del epidídimo y también en el resto del tránsito a medida que interactúa con las secreciones de las vesículas seminales y de la próstata. Por tanto, la mayoría de los espermatozoides que se encuentran en el eyaculado deben estar totalmente maduros y poseer la capacidad de activarse y de fecundar. 

El ovocito completa su maduración en el ovario, dentro del folículo. Los ovocitos maduros extraídos de los folículos para fecundación in vitro aparecen como un complejo ovocito-cúmulo que muestra al ovocito en la etapa de metafase de la segunda división meiótica (Metafase II) con el primer corpúsculo polar extruido (se visualiza entre la membrana vitelina y la zona pelúcida). 

El cúmulo tiene sus células débilmente unidas entre sí y radialmente expandidas, presentando una zona más densa denominada corona alrededor de la zona pelúcida. Durante la maduración, el ovocito adquiere competencia para romper la vesícula germinal, finalizar la meiosis I y II y formar los pronúcleos. 

Los dos gametos maduros son muy distintos tanto en forma como en tamaño; mientras las espermátidas pierden casi todo el citoplasma en su maduración, conservando principalmente las vesículas que darán lugar al acrosoma, algunas mitocondrias y el núcleo, los ovocitos acumulan grandes cantidades de proteínas, ribosomas, tRNA, mRNA, etc., necesarios para el desarrollo del embrión. 

Normalmente, la fecundación tiene lugar en la parte superior de las trompas, que son canales que comunican la zona ovárica con el interior del útero. El eyaculado se deposita en la vagina de la mujer y los espermatozoides deben atravesar el cuello del útero subiendo por éste hacia las trompas, donde se encontrarán con el ovocito maduro. En este trayecto los espermatozoides sufren un proceso de activación caracterizado por un cambio en la permeabilidad de membrana a los iones calcio y la adquisición de una movilidad hiperactiva. 

En este estado de activación, los espermatozoides pueden realizar la reacción acrosómica; proceso irreversible que requiere la captación masiva de calcio y sodio, así como un flujo de protones hacia el interior que genera una disminución del pH, una alta presión osmótica y una carga de superficie negativa. Como consecuencia de todo ello, se produce la liberación total o parcial del contenido acrosómico. 

Son muchos los espermatozoides que llegan a contactar con las capas externas del ovocito; es posible que mientras las intentan atravesar, gran cantidad de ellos sufran la reacción acrosómica, liberando enzimas que ayudarán a disgregar el complejo ovocito-cúmulo. Hay evidencias de que la hialuronidasa, una de las principales enzimas del acrosoma (proporcionada también por el oviducto femenino), se usa con este fin. 

Algunos tipos de terasas del acrosoma, que también son proporcionadas por el oviducto, pueden contribuir a facilitar el paso del espermatozoide por la corona. El mecanismo por el cual el espermatozoide se dirige hacia el ovocito es aún desconocido. La disposición radial de las células del cúmulo y la presencia de glicosaminoglicanos en la matriz extracelular, pueden ayudar a dirigir a los espermatozoides hacia el centro de la masa, que es donde se encuentra el ovocito. 

A pesar de todo, algunos espermatozoides consiguen atravesar el cúmulo con el acrosoma intacto y llegar a la zona pelúcida para unirse a ella. La zona pelúcida es una matriz de glicoproteínas que sintetiza y segrega el ovocito en crecimiento y que juega un papel fundamental en los primeros momentos de la fertilización. 

Está compuesta fundamentalmente por secuencias repetidas formadas por tres unidades glicoproteicas denominadas ZP1, ZP2 y ZP3. La ZP 1 se considera solamente como un componente estructural. Sólo los espermatozoides con el acrosoma intacto pueden unirse a la ZP3. Tras la unión la ZP3 inicia la reacción acrosómica en el espermatozoide. Parece ser que la ZP3 se une al menos a tres proteínas adhesivas de la membrana del espermatozoide y si alguna está inactivada no se produce esta unión. Cuando estos espermatozoides han completado la reacción acrosómica pueden unirse a la ZP2 que servirá de pasillo hacia el espacio perivitelino. 

Una vez que el espermatozoide ha atravesado el espacio perivitelino se encuentra con la membrana vitelina. Tanto la membrana acrosómica interna como la vitelina son mucho más complejas que las membranas fosfolipídicas. El espermatozoide se fija a los microvilli de la superficie del ovocito, el cual responde con la producción de procesos pseudopódicos que engullen la cabeza del espermatozoide. 

La corteza del ovocito tiene filamentos de actina que se extienden hacia los microvilli y pueden contraerse atrayendo al espermatozoide hacia el interior. Las dos membranas tienen que ponerse en contacto para que se produzca el proceso real de desestabilización y fusión. Hay dos fuerzas que se oponen a esta unión: la repulsión electrostática, que depende de la cantidad de cargas eléctricas de superficie de las membranas, y la hidratación de estas. 

Es posible que la deshidratación localizada en el punto de contacto inicie interacciones hidrofóbicas que promuevan la fusión. Se ha demostrado que una secuencia de tres aminoácidos presentes en la fibronectina participa, de forma directa, en la unión célula-célula o célula-matriz. 

La fibronectina se expresa en la superficie del esperma después de la reacción acrosómica y es posible que interaccione con un receptor del ovocito desempeñando algún papel en la unión del espermatozoide a la membrana vitelina. La fusión entre el espermatozoide y el ovocito provoca profundos cambios en el metabolismo de éste último, como: liberación de calcio, elevación del pH intracelular, incremento de la actividad respiratoria, etc. 

Este proceso, llamado activación del ovocito, va acompañado por dos fenómenos visibles: una reacción cortical y la reanudación de la meiosis. La reacción cortical consiste en la descarga de los gránulos corticales del ovocito al espacio perivitelino. Estos gránulos liberan posteriormente su contenido, rico en enzimas hidrolíticos que al contactar con la zona pelúcida causan la hidrólisis parcial de las ZP3 y ZP2. 

Después de la fertilización, los gránulos corticales expuestos al espacio perivitelino forman una cubierta nueva que determina el bloqueo de la polispermia una vez producida la fusión de los gametos. En el momento de la ovulación el ovocito tiene detenida su maduración en metafase II. Al mismo tiempo que se produce la fusión de los gametos, se completa la segunda división meiótica en el ovocito y se expulsa el segundo corpúsculo polar. Con la unión de las dos células sexuales se completa el número de cromosomas necesarios para crear el genoma del embrión. Pero la reunión de los cromosomas maternos y paternos no se realiza inmediatamente. Antes tendrá lugar la formación de los dos pronúcleos; el masculino y el femenino. 

Comienza entonces la descondensación de los cromosomas maternos y la formación del pronúcleo femenino, de forma similar a la reconstitución del núcleo después de una división celular normal. La formación del pronúcleo masculino ocurre simultáneamente y de forma completamente distinta. El primer paso es la desaparición de la membrana nuclear, seguida por la descondensación de la cromatina y la expansión del núcleo (que estaba muy contraído en el momento de entrar en el ovocito). El paso siguiente es la formación de una membrana nuclear a partir del retículo endoplasmático del ovocito. 

Se forma así un pronúcleo masculino perfectamente comparable al femenino. La capacidad del citoplasma del ovocito para permitir el desarrollo del pronúcleo masculino depende de la madurez del ovocito. En este punto, el ovocito es una célula binucleada que cuenta con el número normal de cromosomas de la especie y puede comenzar el ciclo de división celular normal mediante una duplicación de los cromosomas. Después de la replicación del ADN los dos pronúcleos se acercan, sus cromosomas se individualizan, las membranas pronucleares se disgregan y los cromosomas homólogos de los dos pronúcleos se organizan en el centro del huso mitótico. Va a empezar la primera división celular del nuevo individuo. 

lunes, 1 de agosto de 2016

¿Existe otro planeta en el Sistema Solar? (I)

En enero de 2016 los astrónomos Mike Brown y Konstantin Batygin anunciaron que habían encontrado pruebas indirectas de la existencia de un nuevo planeta en el Sistema Solar. No era un mundo pequeño y helado como Plutón, sino un cuerpo de hasta 10 veces la masa de la Tierra y del tamaño de Neptuno, pero aún no hay pruebas directas de su existencia.

Hace miles de años ya se conocían cinco cuerpos celestes que no se mantenían fijos en el firmamento como las estrellas. Se les llamó planetas, de la palabra griega que significa “errante”. Eran Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, una lista a la que se unió la Tierra en el transcurso del siglo XVII.

En 1781 William Herschel descubrió un séptimo planeta usando un telescopio (Urano), y en 1846 se descubrió Neptuno, el octavo planeta del Sistema Solar, a partir de las irregularidades del movimiento de Urano, que hacían pensar a los astrónomos que algo le estaba dando tirones gravitacionales.

Desde entonces las pequeñas desviaciones del movimiento esperado de un planeta se volvieron pistas de la existencia de otro. Tras el descubrimiento de Neptuno, los astrónomos quisieron ver evidencia de un planeta muy cercano al Sol en las anomalías del movimiento de Mercurio. Lo llamaron Vulcano. Hoy sabemos que Vulcano no existe. Las irregularidades de Mercurio se explican por medio de la teoría general de la relatividad.


Los confines del Sistema Solar

En 1906 el industrial y astrónomo aficionado Percival Lowell se convenció de que otro planeta desconocido, además de Neptuno, provocaba anomalías en la órbita de Urano. Lo bautizó Planeta X, pero a su muerte, en 1916, aún no lo había encontrado. En 1930 el astrónomo Clyde Tombaugh descubrió un nuevo planeta, al que se llamó Plutón. Aunque al principio Tombaugh creyó haber encontrado el Planeta X de Lowell, en realidad Plutón es demasiado pequeño para tener influencia gravitacional sobre Urano.

Desde su descubrimiento, los astrónomos habían considerado a Plutón el solitario habitante del vasto espacio que se extiende más allá de Neptuno. Sin embargo, a partir de la década de 1990, se han descubierto multitud de cuerpos con diámetros que varían entre 10 y 1 000 kilómetros en una región que se conoce como cinturón de Kuiper. El nombre hace referencia a Gerard Kuiper, astrónomo holandés que en 1951 predijo teóricamente su existencia y sugirió que algunos cometas tienen su origen en dicha región.


Hoy en día se han avistado más de 1 500 objetos del cinturón de Kuiper a distancias de entre 30 y 100 unidades astronómicas y se sospecha que puede haber miles de millones. Una unidad astronómica, o UA, es la distancia media entre el Sol y la Tierra, unos 150 millones de kilómetros. Neptuno se encuentra a unas 30 UA del Sol. Los cuerpos del cinturón de Kuiper (u objetos transneptunianos) fueron expulsados de las proximidades del Sol a esta remota región exterior cuando los planetas se reorganizaron hasta ocupar sus órbitas actuales y se consideran reliquias de la formación del Sistema Solar, hace unos 4 500 millones de años.

El Sistema Solar no termina en el cinturón de Kuiper. En 1950 el astrónomo holandés Jan Oort propuso que los cometas de periodo largo (más de 200 años) provienen de una región aún más lejana, hoy llamada nube de Oort. Localizada a casi un año luz de distancia del Sol (más de 63 000 UA), es una región fría y oscura. Los objetos que la componen posiblemente se cuentan por cientos de millones, pese a lo cual dos de ellos cualesquiera distarán entre sí millones de kilómetros. Aunque nadie la ha observado, los científicos estiman que la nube de Oort sí es la frontera del Sistema Solar. Más allá de esta región, la gravedad de otras estrellas de nuestra galaxia domina a la gravedad del Sol.

Pistas falsas

La búsqueda del Planeta X no terminó con Plutón. En 1999, el astrónomo británico John Murray anunció haber encontrado pruebas de la existencia de un nuevo planeta a partir del estudio de irregularidades en las órbitas de 13 cometas. Según Murray, el nuevo planeta era varias veces mayor que Júpiter, se encontraba 1 000 veces más lejos del Sol que Plutón y tardaba seis millones de años en completar una órbita alrededor de nuestra estrella. Rechazada por las prestigiosas revistas Nature y Science, Murray consiguió publicar su hipótesis en el boletín mensual de la Royal Astronomical Society del Reino Unido, pero nunca se ha demostrado.

Ese mismo año, los astrónomos John Matese y Daniel Withmire, de la Universidad de Luisiana, propusieron la existencia de un gigantesco planeta gaseoso situado en la nube de Oort. El planeta, tan grande como Júpiter y cuatro veces más pesado, fue apodado Tyche, en honor a la diosa griega de la fortuna y la prosperidad. Según las estimaciones de Matese y Whitmire, el planeta Tyche debería haber sido captado por el telescopio WISE de la NASA, que completó en 2012 un estudio en infrarrojo de todo el cielo. Sin embargo, tampoco ha habido fortuna en esta ocasión, y entre los datos de la misión WISE no se ha encontrado ni rastro de Tyche.

domingo, 31 de julio de 2016

Camarón

Se le aprecia como delicadeza culinaria
Los camarones, de los que se conocen varios centenares de especies, forman un pequeño mundo particular en los mares y océanos. Son crustáceos de cuerpo alargado, a veces translúcido o de colores muy vivos, como es el caso de gran número de camarones que viven en los arrecifes de coral de los mares tropicales.

Al contrario que otros crustáceos que viven a grandes profundidades, los camarones habitan en las costas cerca de las playas, ya que parece que la arena o el limo les son indispensables. 

Abundan en los estuarios y lugares poco profundos.  Es difícil describir a un camarón, ya que bajo este nombre genérico están comprendidos cantidad de crustáceos de pequeño tamaño, que no son afines entre sí más que por su forma de vida y su aspecto general. 

La biología de los camarones es bastante conocida. Durante el día se esconden generalmente en la arena, cavando con sus patas su madriguera y ayudándose con la cola para retirar la arena. Al caer la noche es cuando comienza su actividad. salen de su escondrijo y deambulan por el fondo marino en busca de alimento.

Algunas especies, como el camarón Crangon vulgaris, soportan una gran gama de temperaturas y son poco exigentes respecto a la salinidad del agua. sobreviven tanto en temperaturas de 28° a 30°C, como en aguas frías, cercanas al punto de congelación.

El régimen alimenticio de los camarones consiste en todo tipo de detritos animales y vegetales.
Grupo: Artrópodos
Clase: Crustáceos
Orden: Decápodos
Familia: Palemónidos
Género y especie: Paleamon sp. (camarón)

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