viernes, 20 de octubre de 2017

¿Por qué y para qué dormimos?

El cerebro, nuestro gran tesoro, durante el día nos permite movernos por el mundo haciendo cosas, imaginando otras. Podríamos pasarnos así, en estado de alerta, pero no, dedicamos mucho tiempo de nuestra vida a dormir, invirtiéndolo en una actividad en apariencia inane.

¿Actividad inútil? ¿Pérdida de tiempo?Durante el sueño el cerebro se dedica, entre otras, a dos actividades fundamentales: la primera, una limpieza grande para eliminar residuos y la segunda, consolidar la memoria. Limpiar el cerebro libera espacio para almacenar información nueva (en el cerebro la finca raíz es carísima) y la consolidación de la memoria nos habilita para poder seguir siendo quienes somos.

¿Por qué nos pasamos un tercio de la vida durmiendo, actividad que compartimos con la gran mayoría de los mamíferos? La pregunta se la han hecho muchos investigadores durante algún tiempo y la respuesta ha venido aflorando en los últimos años. Un equipo de científicos de la Universidad de Rochester, trabajando con ratones, sugiere que la respuesta en parte puede estar en el hallazgo de un sistema de fontanería que drena los residuos y los desechos del cerebro. Los científicos postulan que al cerebro le gusta esperar hasta estar dormido para sacar la basura.

El estudio, publicado en la revista Science, es la continuación de otro llevado a cabo por el mismo equipo, y consiste en el descubrimiento de una red de canales que corren a lo largo de los vasos sanguíneos cerebrales. Estos canales trabajan casi igual que el sistema linfático que opera en el resto del cuerpo limpiando residuos innecesarios, pero a diferencia de éste quienes hacen el trabajo son las células gliales. Los canales no habían podido ser vistos por los biólogos hasta hace poco, cuando se emplearon métodos de altísima resolución microscópica, para observar en ratones la actividad de un cerebro vivo. El descubrimiento de esos canales sugiere que enfermedades como el Alzheimer, donde placas de residuos se acumulan, podrían explicarse por un problema en la limpieza.

El equipo se preguntó si el sistema de canales cuyo constante bombeo requiere bastante energía es el responsable de que, como se ha observado, el cerebro dormido gaste casi tanta energía como el despierto. Para observar los cambios en el volumen de los fluidos en el cerebro durante el sueño, inyectaron moléculas fluorescentes en los cerebros de ratón y siguieron el curso de los fluidos en cerebros anestesiados, despiertos o dormidos.

No es lo mismo dormidos que despiertos.Los cerebros anestesiados o dormidos tuvieron un incremento del 60 por ciento en el volumen de los fluidos, debido a que las células cerebrales se “encogen” para dejar más espacio a los canales. Cuando los ratones fueron despertados el volumen del fluido disminuyó de forma abrupta. Cuando midieron la cantidad de la proteína beta amieloide, acumulada en la enfermedad de Alzheimer, encontraron que se eliminaba al doble de velocidad en los ratones dormidos.

Aunque estos estudios fueron hechos en ratones –en humanos puede ocurrir algo similar– nos da una visión espectacular del por qué el dormir es tan reparador. Tal vez el bienestar sentido después de una buena noche de sueño sea el sentirnos limpios de todas las basuritas que se acumularon durante un día pesado.

El dormir es importante también para consolidar la memoria pero el cómo se hace hasta hace poco era un misterio. Un estudio publicado en Science sugiere que una muy particular actividad eléctrica que involucra a las neuronas que envían sus impulsos hacia atrás, podría tener un papel importante en la consolidación de la memoria.

Neuronas trabajando al revés.
La actividad neuronal necesita un impulso sensorial –algo visto, un olor– que es recibido por las dendritas de las neuronas y que luego es transmitido como un mensaje electroquímico a otras células vía los largos axones.

Como durante el sueño el cerebro está cerrado a esos impulsos no debería existir actividad neuronal. Pero los investigadores del área han detectado una actividad eléctrica diferente en el cerebro dormido. Esas ondas eléctricas hacen que las neuronas, especialmente las del hipocampo, el sitio del cerebro donde se procesa la memoria, envíen sus señales eléctricas hacia atrás, hacia sus propias dendritas y no hacia otras células. Este comportamiento resulta en dos hechos importantes: el fortalecimiento de las señales eléctricas de células vecinas, algo necesario en la consolidación de la memoria, como también el abrir espacio que se usará para almacenar nueva información cuando el cerebro despierte.

¿Y los sueños?
Si el cerebro mientras se duerme está entregado a la limpieza y a hacer tareas tan insólitas como que las neuronas funcionen al revés, no es de extrañar que los sueños sean ese carnaval de locuras que a veces recordamos al despertar. En realidad son alucinaciones, sino, ¿de que otra manera se entiende que aparezcan retazos de la infancia, que hagamos vuelos rasantes y que estemos desnudos, desprotegidos y sin los deberes hechos en la mitad del patio de la escuela; que nunca podamos llamar por teléfono o que nos persigan y, o bien nos hacemos invisibles o nos convertimos en súper héroes?

Tal vez por eso cualquier intento por buscarle un significado a los sueños se quede en la mera especulación.

La consolidación de la memoria en el hipocampo es una actividad de mucho cuidado pero el deshacerse de la basura puede permitir y alimentar ese torrente alocado de imágenes que son los sueños.

Buenas noches y felices sueños.

Transporte de membrana (2)

El Transporte activo, requiere energía, ya que las sustancias se mueven en contra de los gradientes de concentración, carga eléctrica o presión.

Todas las células necesitan mover algunos materiales por sus membranas plasmáticas en contra de los gradientes de difusión. Cada célula requiere algunos nutrimentos que están en menor concentración en el medio externo que en el citoplasma. La difusión ocasionaría que la célula perdiera y no ganara esos nutrimentos.


Mecanismos de transporte a través de la membrana: Algunas sustancias requieren de proteínas específicas para ser transportadas. El transporte de estas sustancias puede realizarse A FAVOR o EN CONTRA del gradiente de concetración (gradiente químico) o de carga (gradiente eléctrico). El transporte A FAVOR DEL GRADIENTE se denomina Transporte facilitado y cuando se realiza EN CONTRA DEL GRADIENTE (derecha en la figura), por BOMBAS o Transporte activo.

Otras sustancias, como los iones de sodio y calcio en nuestras neuronas, necesitan mantenerse a más bajas concentraciones dentro de las células que en el fluido extracelular. Cuando estos iones se difunden dentro de la célula, deben bombearse hacia afuera nuevamente en contra de sus gradientes de concentración.

En el transporte activo, las proteínas de membrana utilizan la energía celular para mover las moléculas individuales y cruzar la membrana plasmática, generalmente en contra de su gradiente de concentración. Las proteínas de transporte activo atraviesan la membrana y tienen dos sitios activos.

Un sitio activo reconoce una molécula en particular y se une a él; y otro sitio (siempre en el lado interior de la membrana) se une a una molécula portadora de energía, generalmente ATP.

Click en la imagen para ver la animación

Las proteínas de transporte activo con frecuencia reciben el nombre de bombas, en una analogía con las bombas de agua, porque utilizan energía para mover moléculas en contra de un gradiente de concentración.

Transporte pasivo (Difusión facilitada) por Canales iónicos. Por los canales se transportan átomos como el Na+, el Cl-, el K+, que presentan tanto carga positiva como negativa.

Las células pueden obtener líquidos o partículas, especialmente proteínas grandes o microorganismos completos como las bacterias, mediante un proceso llamado endocitosis.


Durante al endocitosis, la membrana plasmática engloba la partícula o la gota de líquido y emite un saco membranoso denominado vesícula, con la partícula dentro la lleva al interior del citoplasma.


Se distinguen tres tipos de endocitosis, basados en el tamaño de la partícula obtenida y el método de obtención.

En la pinocitosis o endocitosis de fase líquida, una parte muy pequeña de la membrana plasmática se hunde, conteniendo fluido extracelular, y lo introduce en el citoplasma como una pequeña vesícula. La pinocitosis mueve una gota de fluido extracelular contenida dentro de la parte que se hunde hacia el interior de la célula.

La célula puede captar ciertas moléculas (por ejemplo colesterol) más eficientemente por el proceso conocido como endocitosis mediada por receptor. La mayor parte de las membranas plasmáticas cuenta con muchos receptores proteicos en sus superficies externas, cada uno con un sitio de unión para una molécula de nutrimento en particular

Los receptores se mueven por la membrana fosfolipídica y se acumulan en depresiones de la membrana plasmática llamadas fosas cubiertas. Si la molécula correcta se pone en contacto con un receptor proteico en una de esas fosas cubiertas, se fija al sitio de unión. La fosa cubierta se profundiza en una bolsa en forma de U que finalmente queda dentro del citoplasma como una vesícula cubierta. Tanto el complejo de nutrimento-receptor como un poco de fluido extracelular quedan dentro de la célula en la vesícula cubierta.

La Fagocitosis se utiliza para captar partículas grandes, incluso microorganismos completos. Una Amoeba detecta otro microorganismo, por ejemplo, a un Paramecium, emite extensiones de su membrana superficial, llamadas pseudópodos (falso pie).

Los pseudópodos rodean al Paramecium, sus extremos se fusionan y la presa es llevada al interior de la Amoeba para su digestión.

La vesícula restante, llamada vacuola alimenticia, se fusiona con lisosomas cuyas enzimas digieren a la presa.

Los leucocitos también utilizan la fagocitosis y la digestión intracelular para englobar y destruir bacterias que invaden nuestro organismo.


Exocitosis del virus del HIV
Lo contrario de la endocitosis es la exocitosis (“fuera de la célula”), que con frecuencia es utilizada por parte de las células para deshacerse de materiales no deseados, productos de desecho de la digestión o para secretar materiales, que pueden ser hormonas, hacia el fluido extracelular.

Durante la exocitosis, una vesícula creada por el aparato de Golgi se mueve a la superficie celular, en donde la membrana de la vesícula se fusiona con la membrana plasmática. La vesícula se abre al fluido extracelular y su contenido se difunde hacia fuera.

jueves, 19 de octubre de 2017

5 Alternativas a las bolsas de plástico

El pasado febrero, un estudio publicado en la revista Science estimaba que en 2010 se vertieron entre 4,8 y 12,7 millones de toneladas de basura plástica a los océanos del mundo. La cifra asusta, pero es solo una pequeña parte de los 275 millones de toneladas que ese año se generaron en 192 países costeros. 

La producción mundial de plástico se ha incrementado un 500% desde 1980, y estos materiales representan entre el 80 y el 90% de la polución oceánica. Pero la mayor parte se queda en tierra, y es en los países en desarrollo, con peores sistemas de saneamiento y reciclaje, donde el problema de la polución plástica cobra una especial trascendencia. 

De hecho, son los países en desarrollo y emergentes los principales responsables de la polución plástica: según el estudio de Science, de los 20 países más contaminantes solo el vigésimo es una nación occidental desarrollada, Estados Unidos.


¿Es posible concebir un futuro sin plástico? Algunos auguran que el futuro agotamiento de los combustibles fósiles obligará a ello, por lo que será necesario desarrollar materiales sustitutivos. 

Pero incluso en este caso, el fin del plástico no supondría su desaparición de la Tierra, debido a la lentísima degradación de estos polímeros, por lo que sería necesario también abordar medidas de descontaminación. Este es el panorama de los esfuerzos hacia el objetivo de lograr un planeta sin plástico.

Vivir sin plástico
Algunas campañas mediáticas y blogs, como MyPlasticFreeLife.com, ofrecen pistas y consejos para reducir al máximo el consumo de estos materiales y llevar un seguimiento de la huella personal de plástico. Los intentos de vivir sin plástico se basan mayoritariamente en elegir opciones de compra que se ciñen al uso de materiales tradicionales, como el cristal, el papel, el metal, la cerámica o la piedra.

Pero no es sencillo; las resinas sintéticas están presentes, de un modo u otro, en la mayor parte de lo que compramos, consumimos y descartamos. La razón es que el petróleo permite obtener polímeros con una enorme versatilidad y propiedades muy diversas, y hacer el viaje inverso hacia los materiales de origen natural no parece una solución universal. Además, la vida sin plástico es más cara. Vigilar y reducir el uso de plásticos es la misión de organizaciones como Plastic Disclosure Project y Plastic Pollution Coalition. Esta última basa sus objetivos en su lema de las cuatro “R”: rehusar, reducir, reutilizar y reciclar.


¿Prohibir el plástico?
Más allá de las iniciativas personales o no gubernamentales, las autoridades de algunos países han decidido tomar medidas legales para recortar el consumo de plásticos. En 1990, la isla de Nantucket se convirtió en el primer lugar de EE.UU. en prohibir las bolsas de un solo uso. Otras ciudades y condados se adhirieron después al veto, y el pasado agosto California fue el primer estado en aprobar una legislación similar. 

En China, la decisión de que los comercios cobraran a los consumidores por las bolsas desechables, introducida en 2008, consiguió reducir la cantidad de este tipo de plástico en un 50%. Algunos países en desarrollo han ilegalizado las bolsas de plástico, aunque la ejecución de estas medidas a veces resulta problemática.

La Unión Europea aún no ha implantado una prohibición general, pero ha acordado imponer a los estados miembros la obligación de reducir en un 80% el uso de las bolsas más ligeras en el próximo decenio –pasar de las más de 170 bolsas que utiliza cada europeo al año a solo 40 en 2025– o bien gravar su uso desde 2018. 

Algunos países ya se han adelantado: Italia fue pionera en eliminar las bolsas no biodegradables en 2011, mientras que Francia aprobó el pasado año una ley que prohibirá las bolsas de un solo uso en 2016.

Plásticos biodegradables y bioplásticos
El primer paso en el intento de reducir la huella de plástico del ser humano es producir polímeros biodegradables mediante el uso de aditivos. Sin embargo, esto no logra resolver el problema de su origen petroquímico, lo que sigue implicando el uso de una fuente no renovable. Por tanto, el siguiente paso es obtener materiales sustitutivos que no dependan del petróleo.

Se están logrando avances notables en la fabricación de bioplásticos a base de materiales como el almidón o la celulosa. Un ejemplo es el ácido poliláctico, un bioplástico parecido al poliestireno producido a partir del mismo compuesto que provoca las caries dentales. Pero es preciso señalar que no todos los bioplásticos son biodegradables. El polietileno, el plástico de las bolsas, tiene una versión biológica obtenida a partir de cultivos fermentados, pero al igual que el derivado del petróleo, no es biodegradable.

Entre los investigadores que experimentan con nuevos plásticos de base biológica y fácil degradación se encuentra un equipo del Instituto Italiano de Tecnología en Génova, dirigido por Ilker Bayer y Athanassia Athanassiou. Estos científicos trabajan en la producción de plásticos a partir de residuos vegetales comestibles, como el perejil, los tallos de espinacas y las cáscaras de arroz o cacao. La ventaja del método es que permite obtener una amplia gama de bioplásticos de celulosa, desde los más rígidos hasta los blandos y extensibles. 

“La comparación de sus propiedades mecánicas con las de varios polímeros sintéticos basados en el petróleo indica que estos bioplásticos tienen propiedades mecánicas equivalentes a las de los no degradables”, escribían los científicos en un estudio publicado el pasado año.

Microbios que comen plástico

Incluso en una situación ideal, con los plásticos petroquímicos limitados a los usos en los que no existe otra opción y siempre en aplicaciones duraderas; con todos los usos desechables cubiertos por bioplásticos biodegradables; y con un reciclaje extensivo… Aun así quedarían millones de toneladas de basura plástica que eliminar. 

¿Qué hacer con ellas? Casi todos los ojos están puestos en la biotecnología, el uso de microorganismos capaces de degradar plásticos. Existen bacterias, como los microbios del suelo del género Pseudomonas, e incluso hongos como los que crecen en la madera, que pueden digerir plásticos de forma natural. El inconveniente es que la biodegradación de plásticos por este medio suele requerir condiciones especiales, como temperaturas altas o luz ultravioleta.

Recientemente, un equipo de investigadores de la Universidad Beihang de Pekín (China) ha encontrado una vía que evita la necesidad de aplicar condiciones de laboratorio. Los científicos observaron que la oruga de un tipo particular de polilla suele alimentarse de envases de comida. Al examinar su tubo digestivo, hallaron allí dos clases de bacterias que degradan el polietileno sin necesidad de otros tratamientos. 

Según los investigadores, se trata de “pruebas prometedoras para la degradación del polietileno en el medio ambiente”.
Reciclar hacia atrás

En los países desarrollados, los esfuerzos se centran en aumentar las tasas de reciclaje de los plásticos. Sin embargo, los expertos advierten que el reciclaje no es una panacea: al contrario de lo que sucede con los envases de vidrio, los de plástico no se emplean para fabricar otros similares, sino objetos muy diferentes que pueden acabar en los vertederos.

Una alternativa interesante llega desde India. Dado que el plástico se produce a partir del petróleo, ¿por qué no convertirlo de vuelta en un combustible líquido? El método diseñado por el químico Achyut Kumar Panda, de la Universidad Centurión de Tecnología y Gestión en Odisha, y el ingeniero químico Raghubansh Kumar Singh, del Instituto Nacional de Tecnología en Orissa, utiliza un calentamiento a 450 grados centrígrados en presencia de un catalizador para convertir el polietileno de las bolsas en un combustible líquido similar a la gasolina, el queroseno y el carburante diésel. Por cada kilo de plástico se producen 700 gramos de combustible. 

En su estudio, los investigadores subrayan que el procedimiento ayudaría a “reducir el problema de los residuos”, lo que sería especialmente interesante en los países en desarrollo.

Evolución de los cetáceos (II)

Ambulocetus (Ambulocetidae) 

pakicetus
Ambulocetus (literalmente, "Cetáceo que camina" ) es un género extinto de cetáceos primitivos que poseía la capacidad de moverse en tierra y en el agua. Es un fósil transicional de la era Cenozoica, y muestra cómo evolucionaron las ballenas a partir de mamíferos terrestres. Se conocen dos especies: Ambulocetus natans e Himalayacetus subathuensis El más notable descubrimientos de los últimos tiempos en cuanto a paleontología llevados a cabo en Pakistán, ha sido Ambulocetus, animal que parecía una mezcla entre mamífero y cocodrilo. De unos 3 m de largo, era claramente anfibio, ya que sus patas traseras estaban mejor adaptadas para la natación que para caminar sobre la tierra firme. Es probable que nadara con ondulaciones verticales de la columna, como las nutrias, focas y ballenas.

Se ha especulado sobre su método de caza, probablemente era similar al de los cocodrilos.Estaba al acecho en el agua hasta que una presa fuera a beber. El análisis químico de los dientes indica que era capaz de moverse entre agua dulce y salada. Ambulocetus no tenía oídos externos. Para detectar a sus presas en tierra, podrían haber bajado la cabeza al suelo y sentir las vibraciones.

Los científicos consideran que Ambulocetus era una ballena temprana porque comparte adaptaciones con ellas: tenía una adaptación en la nariz que le permitía tragar debajo del agua, Además, sus dientes son similares a las de los primeros cetáceos.

Himalayacetus subathuensis es una especie de cetáceo extinguido de la familia de los ambulocétidos que vivió en el Eoceno viviendo hace 55.8-48.6 millones de años. Se han encontrado sus fósiles en la India en la antigua línea costera del mar de Tetis, antes de que la Placa Índica hubiera colisionado con la costa cimmeria. Un único fósil fue hallado en los Himalayas, a los que debe su nombre.


Remingtonocétidos (Remingtonocetidae) 

Pakicetus: Cuando las ballenas caminaban sobre la tierra
Eran animales carnívoros primitivos acuáticos (de agua dulce) comunes en las costas del antiguo océano de Tetis durante el Eoceno.Vivieron desde hace 55,8 hasta 48,6 millones de años y existieron por aproximadamente 7,2 millones de años.

Los miembros de esta familia tenían cuatro miembros funcionales y útiles, el cuerpo esbelto de cola larga y cabeza de tipo hidrodinámico. Estos pudieron haber compartido los territorios de agua dulce con antiguos cocodrilos, basados en la distribución de ambos géneros en el medio acuático.

Dalanistes es un género extinto de los primeros mamíferos carnívoros acuáticos de agua dulce de la familia Remingtonocetidae común en las líneas costeras del antiguo Mar de Tetis durante el Eoceno. Vivieron hace 48,6 a 37,2 millones de años, y existieron aproximadamente durante 11,4 millones de años.

Kutchicetus es género extinto de cetáceos arqueocetos que vivió hace unos 46 millones de años, durante el Eoceno. Se trata de un fósil transicional, que muestra como las ballenas evolucionaron de mamíferos terrestres al medio acuático. Era un animal pequeño, no más grande que una nutria, que aún tenía patas y podía moverse tanto en tierra como en el agua. Se caracterizaba por su hocico largo y delgado que probablemente utilizaba para capturar peces, de los que se alimentaba. Es el cetáceo más pequeño conocido de su época.



Protocétidos (Protocetidae) 

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Los Protocétidos forman un variado y heterogéneo grupo de fósiles, descubiertos en Asia, Europa, África y América del Norte. Hay muchos géneros, algunos de ellos bien estudiados (por ejemplo, Rodhocetus). Aun conservaban miembros posteriores que les permitían desplazarse en tierra firme.
Rodhocetus balochistanensis.

Rodhocetus es un género extinto de cetáceos arqueocetos, que vivió durante el Eoceno medio hace entre 46 y 47 millones de años. Poseía adaptaciones para la vida marina, pero aún retenía muchas características de los mamíferos terrestres. La primera especie descubierta (Rhodocetus kasrani) todavía poseía rasgos anatómicos como una pelvis grande fundida a las vértebras, patas traseras y dientes diferenciados. De otra especie descubierta recientemente (Rodhocetus balochistanensis),​ se recuperaron los huesos del tobillo, cuyas características reforzaron el vínculo con los artiodáctilos, y lo alejó de los mesoniquios.

El Rodhocetus medía entre 1,5 y 5 metros, y era similar a una morsa o un león marino. Se apareaban y tenían sus crías en tierra firme. Sus extremidades posteriores eran reducidas, lo que le permitía impulsarse en el agua. La descripción de esta especie se ha realizado a partir de los fósiles encontrados en el año 2001 en Beluchistán (Pakistán), por Philip Gingerich y fechados hace 47 millones de años.

Posteriormente, sus descendientes tuvieron sus orificios nasales en una posición más alta en la cabeza, adaptándose progresivamente a la vida marina, se alejaron costas y se volvieron cada vez más hidrodinámicos. El oído era muy similar al de una ballena, aunque el estilo natatorio era muy diferente. También tenía una fuerte cola que hacía la función de timón.



Georgiacetus ("ballena" de Georgia) 

cetaceos
Georgiacetus ("ballena" de Georgia) es un género extinto de cetáceos arqueocetos del Eoceno medio de lo que ahora es el Sur de los Estados Unidos. Poseía una cola muy primitiva, sin aleta caudal. También tenía patas y brazos considerables, parece que bien adaptados a la natación, pero inútiles para caminar en tierra. Medía unos 3 metros de largo y un peso de 200 a 400 kg.

Georgiacetus es un protocétido más bien avanzado, que probablemente existió desde final del Lutetiano, hasta principios de Bartoniense (hace unos 40 millones de años), justo antes de la aparición de los basilosauridos a finales del Bartoniano (hace unos 35 millones de años).

Georgiacetus tenía un rostro alargado, lo que eventualmente representaba una ventaja pues le facilitaba los movimientos ágiles laterales de la cabeza, que requería un animal consumidor de peces para capturarlos. La cresta sagital es alta y robusta, mientras que la fosa del masetero sobre la cara lateral de la mandíbula era incipiente. Estas características indican que los músculos primarios de los maxilares eran elementos superficiales del músculo temporal (eran animales mordedores, no masticadores). Esto es compatible con un estilo de alimentación de «atrapa y traga» con poca o ninguna masticación. Esta impresión se confirma por la dentición simple de forma cónica, con facetas verticales de desgaste.

Este animal evidente prefería presas grandes y activas. Esto puede deducirse por el reforzamiento de los huesos del rostro, la enorme fosa temporal (para los músculos temporales), y la presencia de un número pequeño de dientes grandes y relativamente romos, con muestras de desgaste en las puntas.

domingo, 15 de octubre de 2017

Transporte de membrana 1 (Osmosis)

Las células vivas están bañadas por un líquido, el cual puede ser el líquido extracelular del cuerpo humano, el agua en donde nada un organismo unicelular como la amiba o las paredes celulares saturadas de agua de una planta joven. La membrana plasmática separa el citoplasma líquido de la célula de su ambiente líquido.

Los líquidos tienen algunas características las cuales son necesarias de comprender en el estudio del transporte por las membranas:


1. Un fluido es cualquier sustancia que puede moverse o cambiar de forma en respuesta a las fuerzas externas, sin romperse, se encuentre es estado líquido o gaseoso.
2. La concentración de moléculas en un fluido es una unidad de volumen determinada.
3. Un gradiente es la diferencia física entre dos regiones del espacio, de tal manera que las moléculas tienden a moverse de una región a otra. Las células con frecuencia encuentran gradientes de concentración, presión y carga eléctrica.
Debido a que el citoplasma de una célula es muy diferente del líquido extracelular, los gradientes de concentración, carga eléctrica y, en ocasiones de presión, atraviesan la membrana plasmática, la cual ejecuta dos tipos de movimiento:
Transporte pasivo.
Transporte activo.

Transporte pasivo, en el cual no se requiere gasto de energía por parte de la célula.

La Difusión es el movimiento neto de las moléculas en un fluido, desde las regiones de alta concentración hasta las de baja concentración producidas por el gradiente de concentración.
La difusión puede presentarse:

a) De una parte de un fluido a otra.
b) Por una membrana que separa los dos compartimientos que contienen líquidos.
Mientras mayor sea el gradiente de concentración, más rápida será la difusión.
Si no intervienen otros procesos, la difusión continuará hasta que se elimine el gradiente de concentración.
La difusión no puede impulsar las moléculas con rapidez a grandes distancias.
Muchas moléculas atraviesan las membranas plasmáticas por difusión, guiadas por las diferencias de concentración entre el citoplasma y el medio externo. Las moléculas cruzan la membrana plasmática en diferentes partes y con diferente rapidez, dependiendo de las propiedades de la molécula en cuestión. Por lo tanto, se dice que las membranas plasmáticas poseen permeabilidad diferencial: permiten el paso de algunas moléculas, o su difusión en forma más rápida que otras.
Agua, gases disueltos como el oxígeno, el bióxido de carbono) y moléculas solubles en lípidos (como el carbón etílico y la vitamina A) se difunden fácilmente al cruzar la bicapa de fosfolípidos. A este proceso se le denomina difusión.

El agua, al igual que cualquier otra molécula, se mueve mediante difusión de regiones de alta concentración de agua a las de baja concentración. Sin embargo, la difusión del agua que cruza las membranas permeables diferenciales es tan importante, que se le ha dado un nombre especial: ósmosis (de la raíz griega osmos: impulso o empuje).

Una membrana con permeabilidad diferencial consta de una hoja impermeable perforada con pequeños poros que permiten que las moléculas de agua pasen por ellos, pero no moléculas mayores como el azúcar
Suponga que hacemos una bolsa de una membrana con permeabilidad diferencial, la llenamos con una solución de azúcar (soluto), la amarramos por el extremo y colocamos la bolsa en un vaso de agua pura; la bolsa se hinchará y si es lo suficientemente débil, estallará ¿Por qué?

Si usted pudiera ver las moléculas individuales, notaría que hay dos categorías de moléculas de agua en la solución de azúcar dentro de la bolsa, moléculas de agua “libres”, separadas de los azúcares, y moléculas de agua “ligadas”, unidas a los azúcares mediante puentes de hidrógeno.

En el agua pura que se encuentra fuera de la bolsa, claro está que sólo hay moléculas de agua libre que pueden difundir por los poros de la membrana, pero las moléculas de agua ligadas no, porque están unidas, al menos temporalmente, a los voluminosos azúcares. Por lo que la concentración de moléculas de agua libres es menor dentro de la bolsa que el agua fuera de la misma.


Este gradiente de concentración del agua favorece el movimiento de las moléculas de agua libres desde el agua pura que se encuentra fuera de la bolsa hasta la solución de azúcar dentro de la misma. La bolsa se hincha conforme más moléculas de agua entran a ella, en comparación con las que la abandonan. El azúcar de ninguna manera puede escaparse, de tal forma que la concentración de agua libre dentro de la bolsa siempre es más baja que el agua pura fuera de ella.

Debido a que todas las células contienen sales disueltas, proteínas, azúcares, etc., el flujo de agua por la membrana plasmática depende de la concentración de agua en el líquido que baña las células. Los fluidos extracelulares de los animales generalmente son isotónicos (“de la misma fuerza”) hacia el interior de las células corporales; esto es, la concentración de agua es igual dentro o fuera de la misma, por lo tanto, no hay una tendencia neta del agua, ya sea a entrar o salir de las células.

Si una célula se encuentra en una solución cuya concentración de soluto sea mayor que la de su citoplasma (esto es, si la solución tiene una concentración de agua menor) el agua de la célula saldrá por ósmosis.

La célula se encogerá (plasmólisis)hasta que las concentraciones de agua dentro y fuera se igualen. El medio que hace que el agua salga por ósmosis recibe el nombre de hipertónico (“de mayor fuerza”)

Por el contrario, si la solución o medio externo tiene poco o ningún soluto (más moléculas de agua “libre”), el agua entrará a la célula, haciendo que se ponga turgente (hinche). La solución que hace que entre agua por ósmosis recibe el nombre de hipotónica (“de menor fuerza”)
La ósmosis a través de las membranas es importante para el funcionamiento de muchos sistemas biológicos incluyendo la absorción de agua por las raíces de la planta, la del agua de la dieta y la reabsorción de agua y minerales en los riñones.

sábado, 14 de octubre de 2017

El verdadero pulmón del planeta

Es cierto que el Amazonas concentra el 30% de la biodiversidad del Planeta y que regula el clima. Pero no es su pulmón. Esto es una función de los océanos y en particular de unos organismos mínimos: el fitoplancton. 

Estos bosques marinos generan, entre otras, moléculas de monóxido de iodo y bromino que se unen al ozono (tres átomos de oxígeno, O3) y le roban uno, dejando sólo en O2: oxígeno. Gracias a esto, los océanos son responsables de la generación de cerca del 50% de nuestro oxígeno, al tiempo que restauran la capa de ozono. 

Por si esto fuera poco, un reciente estudio del Woods Hole Research Center de Massachusets, revela que, en el Amazonas, el cambio de selva a pastos reduce en un 10% las emisiones de N2O, un poderoso gas de efecto invernadero que genera la misma selva, necesaria para el ecosistema, pero que no es la única salvadora.El Amazonas nunca fue el pulmón del planeta

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Evolución de los cetáceos (I)

Evolución de los cetáceos

Los cetáceos poseen ancestros que habitaron antiguamente en tierra firme. Su origen queda claro cuando notamos que respiran aire de la superficie, los huesos de sus aletas pectorales asemejan manos, y presentan un movimiento vertical de la columna vertebral al nadar (característica más semejante al caminar de los mamíferos que al nadar de los peces).


Pakicetus: Cuando las ballenas caminaban sobre la tierra
La forma en como estos animales evolucionaron de la vida terrestre a una total dependencia del agua fue un misterio por mucho tiempo, debido a las «lagunas» de registros fósiles. Sin embargo, recientes descubrimientos han posibilitado ver la transición de los cetáceos a la vida acuática.

Teoría tradicional y recientes descubrimientos 

ballena
La teoría tradicional de la evolución de cetáceos es que las ballenas estaban relacionados con los mesoniquios, un orden extinto de ungulados carnívoros, que parecían más bien lobos con pezuñas. Estos animales poseían inusuales dientes triangulares, similares a los de las ballenas. Por esta razón, los científicos han creído por mucho tiempo que las ballenas evolucionaron de una forma de Mesonychia.

Sin embargo, desde comienzos de la década de 1990 el análisis de ADN indica que las ballenas deben incluirse entre artiodáctilos. Lo más probable es que son un grupo Hippopotamidae, profundamente emparentado a los artiodáctilos.​ El reciente descubrimiento de Pakicetus, la primera proto-ballena, apoya los estudios de ADN. Los esqueletos de Pakicetus no derivan directamente de Mesonychia, pues realmente los proto-ballenas fueron artiodactilos. Una implicación interesante es que los primeros antepasados de todos los mamíferos con pezuña, fueron probablemente al menos en parte carnívoros o carroñeros. Los cetáceos, debido a la fácil disponibilidad de animales de presa y su necesidad de mayor contenido calórico para vivir como marinos endotermos, conservaron su dieta carnívora, al igual que los Mesonychia.

Indohyus (Raoellidae) 

cetaceos

Indohyus era una pequeña criatura algo parecida a un ciervo, que vivió hace unos 48 millones de años en la región de Cachemira.​ Pertenece a la familia de artiodáctilos conocida como Raoellidae, que se cree era el grupo hermano más cercano de Cetacea.​ Con el tamaño de un mapache o un gato doméstico, este animal herbívoro compartía algunos rasgos de las ballenas, siendo el más notable el involucrum, un patrón de crecimiento óseo que es un rasgo característico de los cetáceos, y no se halla en ningún otro grupo. También mostraba signos de adaptaciones a la vida acuática, incluyendo una cubierta externa gruesa y pesada y huesos de las extremidades densos que reducen la flotabilidad de modo que pudieran permanecer bajo el agua, siendo similares a las adaptaciones halladas en animales como los hipopótamos. Esto sugiere una estrategia de supervivencia parecida a la del antílope almizclero enano de agua el cual, cuando se ve amenazado por un ave de presa, bucea en el agua y se esconde bajo la superficie por más de cuatro minutos

Pakicétidos (Pakicetidae) 

evolucion
Los Pakicetus fueron mamíferos terrestres con pezuñas, clasificados como cetáceos muy primitivos.​ Vivieron en el Eoceno temprano, alrededor de 53 millones de años atrás. Recuerdan a un perro, pero con pezuñas y una cola gruesa. Se les vincula con los cetáceos por sus oídos: la estructura de la bulla auditiva se forma únicamente a partir del hueso ectotimpánico, lo cual es muy inusual y sólo se asemeja a la de los cráneos de cetáceos; esta característica es definitoria de los cetáceos y no se halla en ningún otro mamífero. Al principio se creyó que el oído de Pakicetus estaba adaptado a oír bajo el agua, pero como se podría esperar de la anatomía del resto del esqueleto, los oídos estaban especializados en oír en el aire y la adaptación a oír bajo el agua debió ser posterior.

Los dientes de Pakicetus también se asemejan a los dientes de ballenas fósiles; eran aserrados y tenían forma triangular (recuerdan a los dientes de los tiburones).

Membranas celulares


En la década de 1950 se observaron por primera vez al microscopio electrónico las membranas de organismos unicelulares y pluricelulares, así como de vegetales y animales.

Químicamente están constituidas por una doble capa de lípidos, carbohidratos y proteínas. Para explicar su estructura, los biólogos S.J. Singer y G.L. Nicholson, en 1972, elaboraron un modelo llamado mosaico fluido, en el cual la doble capa de fosfolípidos constituía el armazón fluido y viscoso para el mosaico donde se deslizan las diferentes proteínas lentamente dentro de la bicapa.


Lo importante de este modelo es que denota la calidad dinámica de la membrana celular.


Algunas moléculas como los gases pueden atravesar la membrana debido a que son solubles en los lípidos de ésta y finalmente, la carga eléctrica de los iones determina en un momento dado qué tipo de moléculas atraviesan la membrana.


Los lípidos más abundantes en la membrana son los fosfolípidos; el tipo menos abundante de lípidos lo constituyen los esfingolípidos. En ciertas membranas también existe colesterol, sustancia que en ciertas células animales puede constituir hasta 50%. Las membranas de la mayor parte de los vegetales y de las bacterias no contienen colesterol. Los grupos polares de cada capa de fosfolípidos se orientan hacia el exterior de la bicapa y pueden interactuar con las moléculas de agua que los rodean, las cadenas hidrofóbicas del fosfolípido se encuentran orientadas hacia el interior de la bicapa. Esta bicapa de lípidos tiene consecuencias en la estructura y funcionamiento de las células. Debido a la cohesión y formación espontánea de las bicapas nunca se observan membranas con bordes libres; siempre son estructuras íntegras continuas. Gracias a la flexibilidad de la bicapa de lípidos, las membranas son deformables y pueden cambiar toda su forma como ocurre durante la locomoción o la división celular.

La composición de carbohidratos de la membrana depende del tipo de célula, y la cantidad de éstos varía entre 2 y 10% del peso total. Se encuentran unidos a los lípidos y las proteínas en forma de glucolípidos y glucoproteínas, respectivamente.


Las proteínas de la membrana varían desde una docena hasta 50 tipos diferentes.


Cada una se encuentra localizada y dirigida en una posición particular de la bicapa de lípidos. Pueden ser proteínas integrales, que penetran en la bicapa de lípidos; la mayoría atraviesan completamente la bicapa y tienen regiones que sobresalen en ambos lados de la membrana hacia
el espacio extracelular y el citoplásmico. Otro tipo de proteínas son la periféricas, que se localizan por completo fuera de la bicapa de lípidos, pero ancladas por grupos de ácidos grasos o por otras proteínas a la superficie extracelular o citoplásmica.


viernes, 13 de octubre de 2017

Guayaba

Si la piña es conocida como el "rey" de las frutas, entonces la guayaba se considera la reina. Se cree que es originaria del sur de América Central y México, donde ha sido un cultivo importante durante varios siglos, las guayabas son miembros de la familia de mirto y el eucalipto, que crece en las zonas tropicales en pequeños árboles con corteza lisa, de color cobre. Otro tipo, Psidium cattleianum, que se cultiva en jardines de flores y follajes, no es comestible.

Las guayabas son suaves, dulces y fragantes cuando están maduras, y de tamaño pequeño, redondas u ovaladas, con diversos colores de amarillo, rosa, o rojo oscuro, dependiendo de la variedad. Cada fruta contiene un gran número de pequeñas semillas comestibles en su centro. Las guayabas son muy ricas, simplemente cortadas para un bocado o sobre una ensalada. En otras partes del mundo, la guayaba es muy popular como una rica pasta espesa que se hace en queso. El jugo de guayaba fresco es común en Hawái. Y en Fiji, guayabas se utilizan para hacer sabrosas gelatinas.

Mientras que una de las primeras referencias de la guayaba se realizaron en 1526 en las Antillas, se introdujeron en Florida en 1847, donde se convirtieron en productos básicos y familiares en tan solo 40 años. Entre 1948 y 1969, 21 variedades de guayaba procedentes de siete países se introdujeron en Hawái. Hoy en día, alrededor de 125,327 hectáreas están dedicadas al cultivo de la guayaba en la India, produciendo de más de 27,300 toneladas al año.

Al parecer, es una fruta algo frágil, el fuerte descenso de las temperaturas puede amenazar los árboles de guayabo en el norte de California, mientras que el intenso calor en el sur de California también las daña.
Beneficios Saludables de la Guayaba
No es de extrañar que a la guayaba se le llame una "súper fruta." En comparación con la misma cantidad de piña, la guayaba contiene 30 calorías más por porción, pero tres veces más de proteína y más de cuatro veces en fibra. Toda esa fibra convierte la guayaba en un gran "regulador”, mientras que al mismo tiempo ayuda a proteger el colon, reduciendo el riesgo de toxinas causantes de cáncer y el acumulo de químicos; la fibra se liga a las toxinas y ayuda a eliminarlas del cuerpo.

Mientras que las piñas proporcionan 131% del valor diario de vitamina C por cada porción, las guayabas ofrecen un 628%. La guayaba se debe comer con la piel, como una manzana, impartiendo concentraciones aún más altas de vitamina C. Comer frutas ricas en esta vitamina ayuda al cuerpo a desarrollar resistencia a la infección, incluyendo las enfermedades infecciosas, mientras que remueve los radicales libres que pueden causar enfermedades graves.

Las guayabas contienen: vitamina A (21% del valor diario), esencial para mantener las membranas mucosas y la piel saludable; ácido fólico (20%), ideal para las mujeres embarazadas para ayudar a prevenir defectos del tubo neural. Los flavonoides incluyen el beta-caroteno (un conocido inhibidor de cáncer); licopeno, que en las guayabas rosas se ha encontrado que protege la piel contra los rayos UV y ayudar a prevenir el cáncer de próstata; luteína y criptoxantina, ambos antioxidantes. Las guayabas también contienen potasio – incluso más que un plátano por porción - es importante por su papel regulador de la presión arterial y del ritmo cardíaco.

Cantidades más pequeñas de otras vitaminas en la guayaba también merecen mención: el ácido pantoténico, niacina, vitamina B6 (piridoxina), vitamina E y K, y los minerales magnesio, cobre, y manganeso, este último provee la enzima superóxido dismutasa.

Sin embargo, deben consumir las guayabas con moderación ya que contienen fructosa, que podría ser perjudicial para su salud en cantidades excesivas.

En un estudio, la guayaba mostró un marcado efecto que disminuye la glucosa en la sangre cuando se consumió por adultos en riesgo de diabetes y voluntarios sanos, lo que indica su posible utilidad en el mejoramiento y/o prevención de la diabetes mellitus, o diabetes de inicio adulto.

Después de conducir un estudio japonés sobre el té de hoja de guayaba (GLT por sus siglas en ingles), que contiene polifenoles de quercetina y ácido elágico, y regula la absorción de carbohidratos alimenticios en los intestinos, el GLT se puede dar (y se da) a pacientes con alto riesgo de desarrollar diabetes para impedir que se disparen los niveles de azúcar en la sangre después de la comida.

La Célula



Las células son la unidad fundamental, estructural y funcional de los seres vivos. También se ha definido como la unidad más simple de materia viva.
Una definición sencilla de las células es que son la parte más pequeña de los seres vivos, esto se sabe porque desde mediados del siglo xix fue vista por primera vez. Las células son comparadas con una fábrica porque en ellas se requiere de materia prima para la producción de sustancias útiles y los obreros son la enzima. Algunas moléculas reguladoras hacen las veces de capataces, ya que vigilan que las actividades se realicen de acuerdo con las indicaciones contenidas en el centro de control o núcleo, que se encuentra dentro de la molécula de ADN.

Descubrimiento de las célulasEn 1665 el científico inglés Robert Hooke al observar un corte fino de corcho


(corteza del árbol del alcornoque), identificó una serie de estructuras parecidas a un panal de abejas. A estos espacios los llamó celdillas debido a que se parecían mucho a las celdas que ocupaban los monjes en el monasterio, de ahí derivó el término de célula. Sin embargo, a pesar de que es a Hooke a quien se le da el crédito de descubrir las células, no fue el primero en observarlas; ya que en el siglo xvii el holandés llamado Anton van Leeuwenhoek, quien no era una persona de ciencias, fue el primero en observar bacterias, glóbulos rojos, protozoarios y espermatozoides.
Anton van Leewenhoek.
En sus ratos libres se dedicaba al tallado de lentes y observaba a través de ellos todo lo que llegaba a sus manos; agua de estanque, el sarro de sus dientes, agua de lluvia, barro, sangre, etc.
Durante 50 años mandó cartas a la Royal Society, una sociedad científica de Inglaterra, describiendo la serie de animáculos (como él los llamaba) que había observado con sus lentes.
A partir del descubrimiento de Hooke, una serie de naturalistas y científicos iniciaron la búsqueda de células en tejidos animales y vegetales, entre ellos se encuentran los alemanes Friedrich Theodor Schwann y Matthias Jakob Schleiden, zoólogo y botánico, respectivamente, quienes en 1838 y 1839 descubrieron que todos los animales y vegetales están formados de células.


Con ello se formulan los dos primeros postulados de la teoría celular:
Todos los seres vivos están compuestos de una o más células.
La célula es la unidad estructural de la vida.


Aún no se reconocía a la célula como la unidad de origen de todos los seres vivos. Fue en 1855 que el patólogo alemán Rudolf Virchow concluyó que las células proceden de otras células semejantes, su hipótesis dio lugar al tercer postulado de la teoría celular:
Las células sólo pueden originarse por división de una célula preexistente.
Estos tres postulados de la teoría celular se encuentran reunidos en la siguiente
definición:
La célula es la unidad funcional, estructural y de origen de todos los seres vivos.

Es la unidad funcional porque las células realizan una serie de reacciones y procesos químicos y biológicos que mantienen con vida a los organismos. Es la unidad estructural porque todos los seres vivos están formados de células y es la unidad de origen debido a que todos los seres vivos proceden de células preexistentes.