Archivos mensuales: mayo 2021

Excitabilidad en las plantas

30 domingo May 2021

Posted by in Célula, CIENCIA

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Las plantas no tienen sistema nervioso, pero tienen células receptoras que pueden detectar los cambios del medio.


Los principales cambios son:

  • la atracción de la gravedad
  • variaciones mecánicas: roce, golpes, etc..
  • temperatura
  • humedad o agua del suelo

Las respuestas:

  • tropismos: cambios en la dirección del crecimiento de la planta
  • nastias: movimientos de una parte vegetal
  • secreciones: de sustancias:
    . cafeína, teína, nicotina, morfina para la defensa de los herbívoros
    . taninos tóxicos para microorganismos
    . bálsamos y resinas para protegerse contra acciones fermentativas
    . aceites en el romero, tomillo, lavanda, salvia inhiben el crecimiento de otras plantas
    . néctar para atraer a los insectos pegándose el polen en las patas y el cuerpo para
    realizar la polinización.

Todas las plantas como los animales poseer unos receptores a la luz azul denominados «criptocromos«. Las plantas como los animales poseen unos relojes internos «relojes circadianos» que están sintonizados con los ciclos del día y de la noche.
Lo que mide una planta es la duración del periodo continuo de oscuridad, las plantas discriminan los colores: utilizan la luz para saber en qué dirección curvarse y la luz roja para medir la duración de la noche.


El «fototropismo» es el crecimiento diferencial que presentan las plantas hacia una fuente luminosa lateral, especialmente la luz azul. Este fenómeno ha llamado la atención de muchos científicos entre ellos Darwin.

Charles Darwin y su hijo Francis los estudiaron en las plantas del alpiste (Phalaris canariensis) y de avena (Avena sativa) y realizaron observaciones sobre como reaccionan las plantas creciendo hacia la luz: fototropismo.
Probaron a ver que ocurría si se cubría la parte superior de la planta (coleóptilo) con un cilindro de metal o con un tubo de vidrio ennegrecido con tinta china y se le exponía a la luz lateral: no se producía encorvamiento en la parte inferior del tallo. Si en los ápices se colocaban tubos de vidrio transparentes, las plantas se producía encorvamiento. Dedujo que en respuesta a la luz había algo que se trasmitía desde el ápice hacia la parte inferior que obligaba a la planta a encorvarse.

Bibliografía:

Sociedad Española de Fisiología Vegetal
👉 http://www.sefv.net/

Plant Phsyology and development
👉 http://6e.plantphys.net/search.html

Björn C. Willige, et al.; «D6PK AGCVIII Kinases Are Required for Auxin Transport and Phototropic Hypocotyl Bending in Arabidopsis»; ASPB, «The Plant Cell», May 2013.
👉 DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.113.111484

Darwin C, Darwin F (1880). «The power of movement in plants». John Murray.
👉 http://darwin-online.org.uk/content/frameset?pageseq=1&itemID=F1325&viewtype=side

Valbuena Crespo; Miguel Angel ;«Interacción entre la percepción de la luz y la gravedad sobre el crecimiento y la proliferación celular en Arabidopsis thaliana: simulación en Tierra y definición del experimento espacial “Seedling Growth” ; tesis Universidad Complutense de Madrid, Madrid, 2016
👉 https://eprints.ucm.es/id/eprint/42931/

Cortes, Felipe; «Histología vegetal básica», Ed. Blume, 1980


Chamovitz, Daniel; «Lo que las plantas saben», Ed. Ariel, 2017

Origen evolutivo del pulmón

23 domingo May 2021

Posted by in CIENCIA

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Gran cantidad de vertebrados respiran en aire: aves, mamíferos, reptiles y anfibios. Los primeros vertebrados que respiraron en aire fueron los peces al colonizar masas de agua con una intensa evaporación estacional, con una fuerte reducción de la concentración de oxígeno produciéndose hipoxia o perdida de masa de agua por desecación. Resultando insuficientes las branquias en esta situación para mantener los volúmenes de oxígeno necesarios para sostener el metabolismo mediante vías aerobias.

Los primeros peces que desarrollaron la capacidad de respirar en aire eran «bimodales» manteniendo la respiración acuática, actualmente respiran así algunas anguílas y los cláridos.

Los primeros pulmones surgieron en los peces a partir de la faringe, en algunos el saco aéreo se duplicó y los dos pulmones adoptaron la disposición ventral. Ese es el origen de los pulmones de anfibios, resptiles, aves y mamíferos.

Los anfibios fueron la primera clase de vertebrados que surgió de peces pulmonados, de los sarcopterigios.

Se combinan en los anfibios formas de respiración a través de la piel, las branquias y los pulmones. Respiran a través de las branquias durante la fase larvaria acuática y después de la metamorfosis pasan a respirar a través de los pulmones y de la piel. Los pulmones de los anfibios son primitivos con pocos septos y grandes alveolos; con una superficie para el intercambio de gases pequeña, la tasa de difusión es baja.

Los pulmones fundamentalmente, son evaginaciones del tracto digestivo por su origen embrionario, a partir de tejidos que se desarrollan en el tracto digestivo, y por las evidencias en la historia evolutiva:

  • Devónico: aparecen los primeros peces y los primeros anfibios: tiburones y peces pulmonados en un ambiente de coníferas y gimnospermas.
  • Carbonífero: surgen reptiles en un ambiente de grandes bosques de helechos y gimnospermas.
  • Pérmico: se multiplican bastante los reptiles y surgen los primeros mamíferos con aspecto de reptiles.

En el mundo animal, los pulmones son estructuras especialmente adaptadas al medio terrestre y a la respiración aérea. Los pulmones de los invertebrados no son homólogos a los pulmones de los vertebrados, al estar formados por invaginación del ectodermo en los invertebrados.
Peces y anfibios realizan el intercambio gaseoso en la piel, pulmones y la bucofaringe .Los peces pulmonados presentan un único pulmón y los anfibios dos pulmones pequeños con forma de saco, siendo poco eficientes. Pueden ser desde sacos simples de paredes lisas en los urodelos, hasta divididos en varias cámaras en los anuros.

Todos los mamíferos, son de respiración pulmonar. Tienen dos pulmones bien desarrolladosy divididos en lóbulos. Se situan los pulmones en la cavidad pleural, limitados por el diafragma (músculo que se distiende y contrae) que facilita la entrada y salida de gases. Las vías respiratorias son la tráquea que se bifurca en dos bronquios cada uno hacia un pulmón. Estos se siguen bifurcando en bronquiolos y termina en los alvéolos. El intercambio de los gases se realiza en los alveólos (sacos ciegos rodeados de capilares sanguíneos).

Bibliografía:

Molfino, N.A, ; «Evolución funcional del pulmón y síntomas respiratorios»; Otsuka Maryland Research Institute. Rockville, MD. United States. ; Arch Bronconeumol 2004;40(10):429-30

EcuRed: «Pulmón»
👉 https://www.ecured.cu/Pulm%C3%B3n

Lambertz M, Grommes K, Kohlsdorf T, Perry SF. 2015. «Lungs of the first amniotes: why simple if they can be complex?», Biology Letters 11, 20140848.
 doi:10.1098/rsbl.2014.0848
👉 https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsbl.2014.0848

La Geografía en la vida cotidiana

16 domingo May 2021

Posted by in CIENCIA, Geofisica, HUMANIDADES

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La Geografía es una disciplina científica con unas raíces humanísticas, analizando el mundo donde habitamos los seres humanos y las oportunidades geográficas: ríos, formas de relieve, llanuras para la organización de las actividades económicas, sociales y políticas con sus implicaciones técnicas e industriales con procesos como reparto del agua y procesos migratorios internos y externos, la distribución y estructura de la población.


La introducción del «método científico» permitió que la geografía se centrara en los fenómenos de la superficie terrestre relacionados con la cultura, bióticos y abióticos:

  • geodesia: forma de la tierra
  • astronomía: relación entre la tierra y el sol
  • cartografía: ciencia de los mapas
  • meteorología y climatología: estudio de las atmósfera, el tiempo y el clima
  • pedología: el estudio del suelo
  • geografía botánica: el estudio de las plantas en los suelos y la cartografía
  • geomorfología: origen y desarrollo de los tipos de relieve
  • hidrología: estudia las aguas subterráneas y las que corren por la superficie terrestre

El contenido de esta ciencia ha cambiado con el curso del tiempo: en la Antigüedad clásica el objeto de estudio era el Universo. Tras el Renacimiento, se quedo limitado a nuestro planeta, la Tierra. Desde finales del siglo XVII, se dedica solo al estudio de la superficie terrestre. Hasta mediados del siglo XIX, los contenidos se dividían en dos partes:
a) análisis y descripción del medio físico
b) estudio de los fenómenos humanos (económicos, políticos, demográficos) y su distribución.

Hoy en día el estudio es «global»: se trata de analizar todas las causas: culturales, económicas, ecológicas, físicas, tecnológicas para ver las relaciones que hay entre las personas y el medio ambiente.

La geografía urbana y rural estudian las estructuras y las funciones de las ciudades y el habitat rural. Tradicionalmente la mayor parte de la población vivía en el campo, ligada a la explotación forestal, ganadera o agrícola. En la actualidad la mitad de la población del mundo habita en las ciudades y sigue aumentando.

El avance de la ciudad sobre el medio rural se denomina «rururbanización»

En el siglo XIX el centro urbano crecía en torno a grandes avenidas, trazadas en los límites de la ciudad antigua. Más allá se extendieron los barrios pericentrales.

Las herramientas han evolucionado, así al principio más la cartografía, el trabajo de campo, análisis de domumentos y la geografía descriptiva. Actualmente se usan gráficas, estadística y juegos de simulación.
En las últimas décadas hay nuevas herramientas técnicas: teledetección y los sistemas SIG.


La teledetección o «remote sensing» utiliza cámaras que van en aviones y satélites, que captan la energía electromagnética reflejada (visible) y la emitida (infrarroja), que luego se procesa y analiza.


Los sistemas SIG (Sistemas de Información Geográfica) es un sistema de hardware y software que relaciona información de una base de datos determinada (población, usos del suelo, vegetación, etc.) con la base de datos espacial (localización geográfica de los datos anteriores).

Bibliografía:

Murphy, Alexander B.; “Geografía”, Ed. Alianza Editorial., 2020


Yarham, Robert ; “Cómo leer paisajes”, Ed. H. Blume. 2010


Strahler, Arthur N. ; “Geografía física”, Ed. Omega, 1984
Vilá Valenti, J. ; “Geografía Científica y Geografía Aplicada”, Ed. CSIC, 1968

Ministerio para la Transición Ecologócia y Reto Demográfico: «Sistema SIG»
https://www.miteco.gob.es/es/cartografia-y-sig/

National Geographic Society
https://www.nationalgeographic.co.uk/

Naional Geographic: «Map»
https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/map/

UNESCO: «Interactive map»
https://whc.unesco.org/en/interactive-map/

La huella ecológica

08 sábado May 2021

Posted by in CIENCIA

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“La huella ecológica” es un indicador que se usa para conocer el impacto de la sociedad sobre el planeta, acuñado en 1996 por el economista William Rees y el ecologista Mathis Wackernagel.


Con el podemos evaluar el impacto que produce sobre el planeta una forma determinada de vida, que nos sirve para medir el desarrollo sostenible: es un indicador biofísico de sostenibilidad.
Analiza patrones de consumo de recursos y la producción de desechos de una población determinada. Mide la superficie necesaria (hectáreas) para producir los recursos consumidos por un ciudadano, una actividad, país, ciudad o región, etc. Así como la necesaria para absorber los recursos que genera, independientemente de donde estén localizadas las áreas.


Parte de los siguientes aspectos:


Se necesita un flujo de materiales y de energía proveniente de los sistemas ecológicos.
Se necesitan sistemas ecológicos para absorber residuos generados durante el proceso de producción y el uso de los productos finales.
El espacio está ocupado por infraestructuras, viviendas, equipamientos reduciendo las superficies de los ecosistemas productivos.

La huella ecológica es más evidente en las grandes ciudades occidentales; el 20%de la población que vive en ciudades ricas consume más del 60% del PIB mundial, el estilo de vida de los países desarrollados no puede extenderse al resto del Planeta, no hay recursos para todos. Necesitamos una economía mundial sostenible, con un consumo responsable por parte de los países.


Para el cálculo de la huella ecológica se tienen en cuenta los siguientes elementos:


Superficie necesaria para proporcionar el alimento vegetal necesario
Hectáreas necesarias de bosque para consumir el CO2 proveniente del consumo energético
Superficie marina necesaria para producir pescado
Hectáreas necesarias para el pasto que alimenta al ganado y produce alimento animal


Dependiendo de la medición que se realice, podemos dividir los tipos de huella ecológica en tres:


Directa: acción directa sobre la naturaleza
Indirecta: efectos indirectos en la naturaleza
Colectiva: efectos del conjunto de comunidades en el planeta
Es de gran utilidad “la huella ecológica” al evaluar la viabilidad de los recursos naturales.

A cada uno de los más de seis millones de habitantes en el planeta, corresponden 1,8 hectáreas para cubrir las necesidades durante un año.
En una vida agraria organizada sin monocultivos extensivos, entre 1 y 2 ha. Es el terreno necesario para atender las necesidades de una familia de forma autosuficiente.
Serían necesarios otros dos planetas como este para que los 6.000 millones de seres humanos pudieran vivir como un ciudadano francés medio, una sociedad industrial basada en la disposición de los combustibles fósiles.

Estamos destruyendo los recursos a una velocidad superior a su ritmo de regeneración natural, según “Global Footprint Network” con datos de 2003 la “huella ecológica” de: Emiratos Árabes Unidos (11,9), Estados Unidos (9,6); Canada (7,6), Australia (6,6), España (5,4), Argentina (2,3), etc…


Los datos del 2012 nos dicen que la demanda actual a escala global de nuestras actividades es de 2,7 hectáreas por persona, mientras que lo que el planeta puede suministrar se sitúa en torno a 2 ha. per cápita. Depende como vemos según las regiones del planeta: los habitantes de los países desarrollados estamos viviendo por encima de las posibilidades de regeneración ecológica y disminuyendo cada año la capacidad planetaria de sostenernos

Hay dos elementos fundamentales:
En el mundo industrial actual los impactos se producen a nivel planetario
La huella ecológica tiene poco que ver con el espacio físico ocupado por un grupo humano, al extraer recursos y verter residuos en lugares lejanos de su territorio de vida.

Se extraen dos conclusiones:
El modo de vida de los países más ricos del planeta no se puede extender al conjunto de sus habitantes.
Una economía sostenible exige que una minoría acomodada reduzca su consumo y su nivel de vida sino se puede compensar con una mejora en los sistemas de producción.

La huella ecológica mundial por actividad:
47,6% quema de combustibles fósiles
22,1% agricultura
7,7% madera, pulpa y papel
6,8% pesca
6,4% ganadería
3,7% energía nuclear
3,7% asentamientos urbanos o ciudades
2,8% obtención de leña

¿Qué podemos hacer para mejorar nuestra “huella ecológica”?


Emplear electrodomésticos de bajo consumo y de alta eficiencia energética.


Emplear transporte público y compartir coche.


Una alimentación con productos ecológicos y de origen cercano, evitando la compra por impulsos.


Separar y reciclar los residuos, rechazando envases de plástico. Reduciendo la basura orgánica (37%) a compost.


Ahorrar agua.

La vía para el desarrollo de una economía mundial sostenible para por la reducción del consumo y el ejercicio de un consumo responsable en muchos países.


Biocapacidad de un territorio es la superficie biológicamente productiva (cultivos, pastos, mar productivo o bosques) disponible.
La diferencia entre la huella ecológica (demanda de recursos) y la biocapacidad (recursos disponibles) se define como déficit ecológico.

Bibliografía:

Global Footprint Nerwork (2017)
https://www.footprintnetwork.org/

Martinez Castillo, Roger; “Algunos aspectos de la huella ecológica”; InterSedes: Revista de las Sedes Regionales, vol. VIII, núm. 14, 2007, pp. 11-25 Universidad de Costa Rica Ciudad Universitaria Carlos Monge Alfaro, Costa Rica
https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=66615071002

Ministerio para la Transición Ecológica y el reto demográfico: «Huella ecológica»
https://www.miteco.gob.es/es/ceneam/exposiciones-del-ceneam/exposiciones-itinerantes/huella-ecologica/default.aspx

Vidasostenible.org y Ministerio de Transición Ecológica: «Calculadora de la Huella Ecológica»
https://www.vidasostenible.org/huella-ecologica/

OMS: «Bienes y servicios de los ecosistemas para la salud»
https://www.who.int/globalchange/ecosystems/es/

Adaptación del SARS-CoV-2

02 domingo May 2021

Posted by in CIENCIA, Genética

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El análisis filogenético de los coronavíridos (Coronaviridae) indican un nuevo linaje del subgénero Sarbecovirus dentro del género Betacoronavirus, son virus ARNm monocatenarios positivos (ARNmc+ o virus (+) ssRNA), no se replica usando ADN intermediario. Pertenecen al Grupo IV de la clasificación de Baltimore. Con más de 12 patógenos específicos de mamíferos y aves. El ARN es de simple hélice, sentido positivo de 27 a 31 kilobases, con superficies reunidas de 120 a 160 mm de diámetro. Ambos 5´y 3´terminales de genoma tienen una cubierta y un politracto (A) respectivamente.

Las mutaciones se producen en todos los organismos a medida que las células se replican. Los virus ARN mutan más deprisa, cuando el virus hace copias, la enzima que replica el genoma comete errores. La molécula de ADN esta formada por 4 bases: A, G, C y U. La sustitución de los aminoácidos que forman las proteínas superficiales del virus, pueden cambiar las características de propagación y su reacción ante medicamentos antivirales y vacunas.
Los virus de ARN suelen tener tasas más elevadas de mutación que los virus ADN, sin embargo; los coronavirus producen menos mutaciones que la mayoría de los virus ARN porque codifican una enzima que corrige errores cometidos durante la replicación. Incrementa en frecuencia una mutación.

El destino de la mutación esta determinado por la selección natural: si tiene ventaja competitiva respecto a la replicación viral: mejora la transmisión o esquiva la inmunidad; aumentará en frecuencia.
Las mutaciones se suelen producir en la «glicoproteina de pico» que media la unión a las células y es un objeto principal de los anticuerpos neutralizantes. Una mutación puede mejorar la adaptación del virus (unión a receptor) pero también puede perjudicarle si reduce la resistencia a los anticuerpos generados por el huésped.
La genética confirma que aunque los virus viven mutando, su frecuencia de mutación no es muy alta. Es un tipo de virus de ARN que utiliza sus propias enzimas para crear copias de genoma, muta y esa capacidad de mutación es su mayor peligro.

El genoma del virus está asociado con la proteína de la nuclecápside (N).

Esta formado por una cadena de RNA monocatenario de polaridad positiva (+ssRNA) de aproximadamente 30.000 pares de bases.


El genoma se puede dividir en 3 tercios:

  • Los dos primeros tercios (próximos al extremo 5´) codifican para el gen de la replicasa viral (constituido por dos ORF (ORF1a y ORF1b), al comienzo de la infección, se traducen en 2 poliproteínas pp1a y pp1ab, procesadas proteolíticamente para generar 16 proteínas no estructurales (nsps) implicadas en la replicación del genomal viral y en la transcripción del RNAm subgenómicos.

  • El último tercio del genoma (cercano al extremo 3´) codifica los genes de las 4 proteínas estructurales principales (proteína (S), proteína (M), proteína (E) y proteína (N) y los genes de las proteínas accesorias.


  • La nueva variante India esta detrás del auge de la pandemia en el sur de Asia(doble mutante del coronavirus la mutación L452R y la mutación E484Q) que le permiten acoplarse con mayor facilidad a las células, como antes fue la británica, subafricana (N501Y) y brasileña. Se ha expandido desde China a los demás continentes.

La teoría de Darwin de la evolución presentada en 1859 requiere variaciones hereditarias de la especie para adaptarse al medio. Se relaciona con las mutaciones del gen, con efectos hereditarios, así con cambios causados en nuevos alelos con fenotipos nuevos podemos identificar el gen. Como las mutaciones son deletéreas, una mutación demasiado frecuente supondría una desventaja para los individuos que la sufriesen. Una tasa de mutación demasiado baja no aporta novedades ventajosas adaptativas para el avance evolutivo en condiciones nuevas, las velocidades de mutación suelen ser óptimas para el organismo.
Todos los organismos tienen aproximadamente la misma frecuencia de mutación por replicación, tanto si son grandes como si son pequeños. La tasa de mutación del genoma como un todo consiste en la suma de las tasas de mutación de todos los genes.


N: número total de genes
U: Tasa de mutación de todos los genes juntos
u: genes aislados con tasa de mutación
N= U/u
Drake ha estimado una tasa de mutación por par de bases mucho mayor para genes particulares de los virus que de las bacterias. No da diferencia significativa si se tiene en cuenta que los números de pares de bases son mayores en las bacterias que en los virus.

CEPA: es cuando los cambios en la virulencia tienen diferentes propiedades biológicas hasta ahora SARS-CoV-2 tiene diferentes secuencias de genomas pero las mismas propiedades biológicas, son la misma cepa.


VARIANTE: cuando los virus tienen varias mutaciones que hacen que se vayan agrupando en ramas filogenéticas.


TASA DE MORTALIDAD: se toma como referencia la población total.


TASA DE LETALIDAD: solo se tiene en cuenta las personas afectadas por la enfermedad.


TASA DE MUTACIÓN: frecuencia de más mutaciones en un solo gen u organismo a lo largo del tiempo.


LA TASA DE MUTACIÓN ALTA: aumenta el número de mutaciones perjudicales o deletereas de los individuos. Cada especie tiene una «tasa de mutación» que ha sido modulada por la «seleccion natural» para enfrentarse a la estabilidad de cambio en el ambiente.
Las tasas de mutación espontáneas son 10 elevado a -5 o 10 elevado a -6 por gen y generación.

Bibliografía:


International Committee on Taxonomy of Viruse: ICTV: «Coronavirus»
https://talk.ictvonline.org/search-124283882/?q=coranovirus#gsc.tab=0&gsc.q=coranovirus&gsc.page=1

Nuno, Rodrigues Faria, “COVID-19 complete virus genomes,” University Oxford, United Kingdom- Univ. Sao Paulo, Brasil, Virological.org 2020
http://virological.org/t/first-cases-of-coronavirus-disease-covid-19-in-brazil-south-america-2-genomes-3rd-march-2020/409

OMS: «Tasa de letalidad COVID-19 «
https://www.who.int/bulletin/volumes/99/1/20-265892-ab/es/

GISAID
https://www.gisaid.org/


Drake, J.W. , “Comparative rates of spontaneous mutation”. Nature., 1969


Strickberger, Monroe W.“Genética” Universidad de Missouri. Ed. Omega, 1978