viernes, 30 de octubre de 2020

Anton van Leeuwenhoek


En el capítulo de hoy celebramos el 388 aniversario del nacimiento de Anton van Leeuwenhoek. Este personaje de la ciencia, utilizando microscopios que el mismo construía, describió formas de vida hasta entonces eran desconocidas y sentó las bases para el desarrollo de nuevas ramas de la ciencia que permitirían explicar numerosos procesos biológicos, hasta entonces eran campo de la especulación. Quizá no fue Leeuwenhoek consciente de la importancia histórica de sus observaciones ni del valor que tendrían para entender la vida pero abrió una puerta para que el hombre cambiara el punto de vista de su relación con la naturaleza.  A quienes tengan interés los invito a escuchar el capítulo numero 107 del podcast La Biblioteca de la Historia, en el cual el creador de podcast Gerión de Contestania realiza un crossover junto a Antonio Gómez del podcast Casus Belli y Victoria Podcast, y profundizan el tema de hoy aportando otros datos a los que discutimos hoy. 

En el año 1632 nace Thonis Philipszoon, en un poblado neerlandés, en Delft hoy Países Bajos, el lugar específico de nacimiento fue en una esquina de la entrada a este poblado que se conocía como la “Puerta de León”, de ahí se explica el origen del nombre con el que fuera conocido años mas tarde “ Anton van Leeuwenhoek “ apellido que se traduce como, “desde la esquina del león”. 

De Familia burguesa, queda huérfano de padre a temprana edad, y quien luego fuera su padrastro también murió apenas 10 años después de desposar a su madre.  Es así que Antonie con tan solo 16 años de edad entró como aprendiz en una tienda de telas ubicada en Amsterdam, que en ese entonces era la capital mundial del comercio.  

Antonie vivió siempre en Delft, y la historia lo refiere como una persona poco educada, porque no tuvo la posibilidad de realizar estudios universitarios y supuestamente sólo hablaba el holandés que no era considerada una lengua culta, a pesar de eso más adelante trabajó como Consejero del Ayuntamiento y también inspector controlador de vino lo que le permitió alcanzar una posición social próspera.   Leeuwenhoek tenía como afición tallar sus propios lentes a partir de vidrios comunes, llegó a tallar una lente de 3 aumentos que utilizaba para ver los hilos en las telas de su tienda y así verificar la calidad del tejido.

Inspirado en los recientes trabajos de un científico inglés, llamado Robert Hooke, Leeuwenhoek desarrolló un lente muy pequeño con solo 3 mm de diámetro, con los cuales podía aumentar hasta 266 veces una imagen, este tipo de lentes los ensambló en  el agujero de la parte superior de una platina metálica y complementaba este aparato una aguja y un tornillo. En la aguja colocaba la muestra que se deseaba enfocar con el lente, y utilizaba un tornillo que acercaba o alejaba la lente, igualmente con otro tornillo subía y bajaba la muestra en la aguja. Para examinar líquidos, utilizó pequeños tubos capilares que él mismo estiraba al calor y los adaptaba a la aguja.   De esta manera se constituyó el primer microscopio simple y por medio de este, Leeuwenhoek llegó a observar los primeros seres vivos móviles que no se veían a simple vista.
  
Motivado por estos hallazgos, continuó tallando lentes y haciendo experimentos. Su enorme curiosidad lo había llevado a formarse de manera autodidacta, leyendo libros y artículos tanto de astronomía como de ciencias naturales, matemáticas y química.  Con sus microscopios podía aumentar hasta doscientas veces los objetos, potencia visual que excedía por mucho a la de los microscopios de lentes múltiples que utilizaban los hombres de ciencia, y que eran instrumentos libres aberración cromática, que fuera superada muchos años mas tarde, evitando la observación de colores distorsionados al microscopio.

En 1676 describe a las bacterias y realiza el primer dibujo las mismas en un artículo que publicó en el año 1683, en la revista Philosophical Transactions. Por ello se le considera como el padre de la microbiología.  Leeuwenhoek fue muy celoso con sus microscopios. No compartió con nadie su forma de pulir o tallar las lentes y no dejó ninguna indicación sobre sus métodos de fabricación. Probablemente destruyó muchos de sus microscopios. Nunca vendió ninguno. La ciencia tardó casi 200 años en volver a desarrollar una técnica equivalente para el desarrollo de las lentes.

Durante su vida, envió más de 300 cartas a la Real Academia de Ciencias de Londres con informes detallados de sus experiencias. Exploró la fisiología y la reproducción. Incursionó en la botánica y entomología. Se considera pionero en el campo de la bacteriología y la protozoología. En general, abrió para la ciencia una puerta hacia el mundo microscópico.

Hoy nuestra máquina del tiempo nos lleva a esta época, en la cual por medio de la óptica, este personaje iniciaría una gran revolución en el campo de la Biología.  Conoceremos mas sobre Leeuwenhoek quien no era un hombre de ciencia en el sentido estricto, pero que se comportó como tal, estudiando diversos fenómenos como las células de la sangre y el sistema de irrigación de tejidos transparentes, las circonvoluciones cerebrales, llegó a descubrir los bastones de la retina, el tejido conectivo y epitelio de la córnea, así como el aspecto estriado de los músculos. 

Música del capítulo

Los coronas - Los Rumbaleros
Tumbleweed Town - Medieval & World Music by Brandon Fiechter
In The Air Tonight - Phil Collins - 8 Bit Universe
Broken Heart – White Lion

viernes, 16 de octubre de 2020

Bioluminiscencia


El día 27 de diciembre del año 1831, un joven naturalista de apenas 21 años y casi desconocido de nombre Charles Robert Darwin zarpó del puerto de Plymouth en el suroeste de Inglaterra, a bordo del Beagle, en un viaje alrededor del mundo que culminó el 2 de octubre del año 1836. Durante estos casi cinco años, el joven inglés anotó en sus diarios de viaje una gran cantidad de observaciones de todo tipo, las cuales, más tarde se constituyeron en la base que le permitió formular años más tarde la idea de que la evolución biológica era un proceso que se daba a través de la selección natural.

Mientras navegábamos el mar presentó el más bello y maravilloso espectáculo. Había una brisa fresca y en cada parte de la superficie en la que durante el día se veía espuma ahora se emitía una luz pálida. La nave apartó dos nubes de fósforo líquido, y su estela era seguida por un séquito lechoso.”, 

estas palabras anotaba en su cuaderno de campo Darwin, quien fuera el primero en achacar estos destellos de luz que se pueden observar en el mar a organismos vivientes.

Esta mágica capacidad que tienen los seres vivos de emitir luz, en realidad es un fenómeno que se encuentra muy extendido y en todos los niveles biológicos. En el ámbito terrestre la bioluminiscencia existe en organismos como las luciérnagas, varios tipos de larvas y orugas, termitas, bacterias, hongos, lombrices  y muchos otros tipos más, aunque el espectáculo más llamativo ocurre el mar, donde infinidad de microorganismos planctónicos, medusas, calamares, pulpos, peces, crustáceos e incluso algunos gusanos son capaces de irradiar su propia luz.

En el caso de la especie humana, la misma hace uso de este fenómeno, hoy bacterias marinas como por ejemplo Aliivibrio fischeri se emplean en dispositivos de iluminación ambiental y señalización, ya que son capaces de producir luz de forma natural sin consumir energía eléctrica o emitir residuos. Este tipo de organismos sirven también como indicadores para estudiar la toxicidad del agua, pues cuando los mismos se exponen a contaminantes la producción de luz disminuye.

En el capítulo de hoy vamos a realizar una revisión del concepto de la Bioluminiscencia o producción de luz en los seres vivos.  En muchos casos no está claro del todo para qué sirve exactamente esta producción de luz, pero en general la misma no desprende calor y se produce en el interior del organismo por medio de reacciones bioquímicas, para producir luz se necesitan tres ingredientes: oxígeno, una luciferina y una luciferasa.  La luciferina es la molécula que reacciona con el oxígeno emitiendo energía en forma de fotones, es decir, un destello de luz. La luciferasa es la molécula que propicia esa reacción entre el oxígeno y la luciferina. En otras palabras, la luciferina es una molécula pigmento que se ilumina, mientras que la luciferasa es la que hace posible que eso ocurra.

En general en la naturaleza la bioluminiscencia puede utilizarse principalmente para protección contra depredadores, para atraer individuos para las reproducción o para atraer presas.  Algunos hongos pueden atraer con luz a distintos tipos de insectos para que estos diseminen sus esporas, también existen escarabajos que la utilizan para ahuyentar a otros organismos emitiendo con rápidas ráfagas de luz, también se da el caso de bacterias asesinas de insectos que se especializan en infectar a unos pequeños nemátodos parásitos, los cuales son ingeridos por estas orugas, cuando eso ocurre, el insecto queda convertido en un tipo de semáforos que tienen cierta tendencia a acabar en los estómagos de los depredadores. Así parece que tanto la bacteria como el nemátodo acaban propagándose más fácilmente.  



Hoy vamos a conversar sobre este tema, haciendo una descripción del fenómeno y tratando de entender su significado en la naturaleza, además sobra las posibles aplicaciones de este fenómeno y la bióloga costarricense Rebeca Rojas no va a contar su investigación en el tema y sobre su proyecto de divulgación sobre el tema.

Música del Podcast

El Santo (El enmascarado de Plata) y La leyenda del hombre sin nombre -  Los Tsunamis
Spaghetti Western Sky - The Buckrabbits
Riders On The Storm - 8 Bit
En el Hospicio – Pastoral

sábado, 10 de octubre de 2020

Evolución Vegetal



El estudio de la vida a través de la evolución debe la mayor parte de la teoría evolutiva al aporte de la zoología más que a la botánica, este hecho tiene varias explicaciones. La primera es que los animales constituyen un grupo de organismos que muestran relaciones evolutivas que pueden ser explicadas por medio de la monofilia, es decir que descienden de un ancestro común.  A esto también se debe sumar el hecho de que por su estructura, la mayoría de los animales tienden a fosilizar bien, de manera que a través del registro fósil se han podido establecer las líneas que ha  seguido la evolución desde el inicio de la vida y le ha permitido a los hombres de ciencia plantear las diferentes hipótesis sobre cómo trabaja la evolución, tanto en sus tempos como en sus modos. 

No ocurre igual en el caso de la Botánica, la cual  se ha ocupado tradicionalmente de establecer las reglas taxonómicas así como la colección y catalogación de diversos organismos,  principalmente fotosintéticos, como las plantas, pero que también ha incluido a otros organismos tan diversos y heterogéneos como los hongos, quienes hoy en día se consideran un grupo hermano al de los animales, las cianobacterias quienes fueron las inventoras de la fotosíntesis oxigénica y los grupos de algas eucarióticas, las cuales se sabe que representan un conjunto polifilético, es decir que presenta varios linajes o líneas evolutivas diferentes.

Sobre el registro fósil de las plantas, prácticamente fue hacia la segunda mitad del siglo XX, que se empezaron a encontrar, catalogar y clasificar de forma más frecuente los fósiles de estos organismos. Este trabajo inicialmente fue significativamente más difícil que en el caso de los animales, tanto por la dificultad para la datación como su interpretación, debido a que los ejemplares fósiles resultan en ocasiones bastante diferentes de los grupos actuales y se resisten al trabajo comparativo.  También resultaba menos inmediato el establecimiento de las relaciones entre los grupos, a causa de que su aparente morfología más simple se presta a una mayor cantidad de rasgos que presentan homoplasia, es decir son rasgos que aparecen de forma independiente pero causando el mismo efecto evolutivo como adaptación.

Esto ha dejado por fuera del debate evolutivo a una gran parte de botánicos en torno a las distintas teorías evolutivas: lamarckismo vs. darwinismo, gradualismo vs. catastrofismo, adaptacionismo vs. neutralismo por mencionar algunas.  Sin embargo, más recientemente, con la incorporación de herramientas no tradicionales en el  análisis de los procesos evolutivos como son los datos de tipo molecular, las tecnologías de  análisis de ADN nuclear, ADN mitocondrial y el ADN de los cloroplastos, hoy la botánica ha realizado significativos aportes a la filogenia, es decir el estudio de los linajes evolutivos que permite establecer relaciones entre grupos. 

El capítulo de hoy continuamos de alguna manera con el tema de la semana anterior de las extinciones en masa, hoy haremos un recorrido por la línea de tiempo para el grupo de las plantas. Hasta hace relativamente poco tiempo, podríamos decir que 150 años no se tenía certeza de la existencia de formas de vida en el Precámbrico; hoy se sabe que desde entonces hasta ahora las bases de datos en el registro fósil han crecido de forma significativa y también ha crecido de manera paralela la discusión acerca de la completitud del mismo. Parece haber consenso sobre su suficiencia para la mayor parte de las estirpes, aunque aún existen lagunas en otras.

Lo que resulta evidente es que la diversidad biológica no ha dejado de crecer aunque con tempo ralentizado en sus comienzos y acelerado en los últimos 600-500 Ma; también que este crecimiento se ha visto amenazado en ciertas ocasiones, por series de extinción masivas.   Las grandes extinciones en masa conducen a importantes reestructuraciones en la biosfera, de manera que tras un periodo transitorio en condiciones precarias, los seres vivos salen adelante, por medio de la radiación de los grupos sobrevivientes.

Éstos, sobrevivientes que con frecuencia habían sido poco relevantes en número y en importancia en el escenario de la vida en eṕocas anteriores, pero luego de estos procesos protagonizarán nuevas eventos evolutivos o radiaciones llamadas a ocupar los nuevos espacios o nichos liberados en cada crisis. La dirección que toma este proceso no puede predecirse a priori, lo que sobreviene se constituye en un proceso de improvisación por parte de la naturaleza la cual ha demostrado una y otra vez que es muy buena en eso.

Vamos a revisar los principales hechos que ocurrieron en el tiempo y en planeta desde el origen de la vida y que culminaron con la creación de las plantas, pero además vamos a ver como se desarrollaron también las estirpes que acompañaron a las plantas desde el inicio y que hoy representan otras ramas hermanas en el complejo árbol de la vida…

Música del capítulo

Boss BSA -  Satan's Pilgrims
Vendavales de hambre - the Sonorans 
5150 - Van Halen - 8 Bit
Ain't Talkin' 'Bout Love - Van Halen

Enlaces

Adl, S.M., Simpson, A.G.B., Lane, C.E., Lukeš, J., Bass, D., Bowser, S.S., Brown, M.W., Burki, F., Dunthorn, M., Hampl, V., Heiss, A., Hoppenrath, M., Lara, E., le Gall, L., Lynn, D.H., McManus, H., Mitchell, E.A.D., Mozley Stanridge, S.E., Parfrey, L.W., Pawlowski, J., Rueckert, S., Shadwick, L., Schoch, C.L., Smirnov, A. and Spiegel, F.W. (2012), The Revised Classification of Eukaryotes. J. Eukaryot. Microbiol., 59: 429-514. 
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Fabien Burki, Yuji Inagaki, Jon Bråte, John M. Archibald, Patrick J. Keeling, Thomas Cavalier-Smith, Miako Sakaguchi, Tetsuo Hashimoto, Ales Horak, Surendra Kumar,  Dag Klaveness, Kjetill S. Jakobsen, Jan Pawlowski, Kamran Shalchian-Tabrizi, Large-Scale Phylogenomic Analyses Reveal That Two Enigmatic Protist Lineages, Telonemia and Centroheliozoa, Are Related to Photosynthetic Chromalveolates, Genome Biology and Evolution, Volume 1, 2009, Pages 231–238

Belén Estébanez Pérez, Isabel Draper y Díaz de Atauri, Rafael Medina Bujalance. Briófitos: una aproximación a las plantas terrestres más sencillas.  Memorias R. Soc. Esp. Hist. Nat., 2ª ép., 9, 2011.  Disponible en:

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domingo, 4 de octubre de 2020

Las 7 grandes extinciones

La paleontología y la biología evolutiva son en realidad caras de una misma moneda, esta  moneda podría describirse que presenta un rasgo distintivo, el mismo no es el gradualismo o la evidencia del cambio gradual de las especies en el registro fósil, sino más bien el  equilibrio puntuado y el catastrofismo. Esto había sido abordado por Gould y Eldredge en su hipótesis evolutiva del año 1972. El tema de las extinciones se constituye en una pieza crucial para armar el rompecabezas de la evolución, y aquí es cuando toma fuerza el papel de las extinciones masivas. 

La evolución es un hecho, el cual conduce a los sistemas vivos hacia los límites de la existencia, y los seres vivos deben hacerse más especializados para poder sobrevivir. El mecanismo que existe en la naturaleza para esto se llama adaptación. La mayoría de los biólogos están de acuerdo que una característica se puede considerar como una adaptación cuando esta bajo una condición específica y dentro de un contexto ecológico incrementa la supervivencia y la eficacia reproductiva de una especie.  En este aspecto el tiempo desempeña un papel constructivo, creativo, y no simplemente negativo o destructor. La complejidad de la evolución es el tiempo mismo. Sin embargo la adaptación no siempre ocurre, y en ocasiones el contexto ecológico y generalmente fenómenos bruscos, inesperados y repentinos a nivel planetario, llevan a las especies por otro camino, la desaparición, a esto se le conoce como extinción.

Se considera extinta a una especie en el momento en que desaparece el último individuo de esta. También el término aplica cuando solo sobrevive una cantidad muy pequeña de individuos los cuales por diversas causas son incapaces de reproducirse.  El reto de las extinciones y especialmente las extinciones en masa  introduce un nuevo problema en el fenómeno de la continuidad, la creación de formas, estructuras y patrones de vida.

Normalmente, el tiempo de vida promedio de las especies es de unos 10 millones de años aunque algunas especies, tienen la capacidad y la suerte de sobrevivir prácticamente sin cambios durante cientos de millones de años. La extinción es un fenómeno histórico, cotidiano y natural, sin embargo, en ocasiones la tasa de extinción se eleva bruscamente durante periodos muy cortos de tiempo, a esto se le denomina una extinción masiva, las mismas por consenso suelen acabar con más del 70% de las especies presentes. Es en estos momentos de cambio que se desocupan los nichos de las especies que desaparecen y la vida se encamina a la radiación de otros linajes capaces de reemplazar las especies que desaparecen, permitiendo de nuevo la diversificación de la vida en la Tierra.

En el año 1982, los paleontólogos David Malcolm Raup y Jack Jospeh Sepkoski Jr., ambos investigadores de la Universidad de Chicago, en su artículo titulado “Extinciones en masa en el Registro Fósil Marino” presentado en la revista SCIENCE, del 19 de Marzo de 1982, hicieron un análisis global de las extinciones masivas de la Tierra y descubrieron cinco episodios de este tipo en los último 600 millones de años, a los cuales llamaron las «cinco grandes», y se consideraba que estamos a la puerta de una sexta gran extinción, debida al impacto del humano en los últimos 10000 años, llamándola la extinción del antropoceno. Esto ha cambiado últimamente,  hace unos 40 años para acá se han encontrado pruebas de un sexto episodio, inicialmente como un hallazgo fortuito y casual al que se denominó inicialmente Rheingraben, pero que con el tiempo ha acumulado mas evidencias.  

En un artículo recién publicado en la revista Science Advances del 9 de setiembre de 2020, titulado:  Una enorme cantidad de isótopos de azufre como indicador de anoxia durante la extinción masiva de fines del Triásico, un grupo de investigadores liderados por Tianchen He de la Universidad de Leeds, identifican de forma concreta y definitiva este episodio al cual llamaron “Episodio Pluvial Carniano” y que ocurrió hace 223 millones de años, esta extinción hizo posible que los dinosaurios llegaran a representar el grupo dominante sobre el planeta.  Este hecho está haciendo eco en los principales sitios de divulgación de ciencia y medios de información.

Hoy vamos a revisar estos episodios dentro de la línea de tiempo de la vida como fenómeno en los cuales la vida misma salió adelante, significando con ello la desaparición de grupos que llegaron a ser exitosos, numerosos y dominantes.  Esto nos debe recordar lo frágil que es en realidad el supuesto dominio de las fuerzas de la naturaleza que profesa tener el ser humano.  

Nuestra máquina del tiempo nos lleva en el segundo viaje de la temporada a tiempos inmemoriales, a mas de 3500 millones de años atrás y vamos a hacer un recorrido con escala en distintos instantes, para revisar los aspectos más importantes que primero produjeron la vida y luego desencadenaron estas extinciones, con la finalidad de conocer un poco sobre el tipo de organismos que vivieron en cada momento y las posibles causas de su desaparición.


Música del capítulo


Evil Ways (Instrumental) - Blues Saraceno
Mystic Odyssey - Ivan Hakstok
Layla -  Eric Clapton - 8 bits
Weight in My Lungs - The Heavy Horses

Artículos

Albani, A., Bengtson, S., Canfield, D. et al. Large colonial organisms with coordinated 
growth in oxygenated environments 2.1 Gyr ago. Nature 466, 100–104 (2010)
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David, Archibald; David Fastovsky (2004). «Dinosaur Extinction». En Weishampel David B, Dodson Peter, Osmólska Halszka (eds.), ed. The Dinosauria (2nd edición). Berkeley: University of California Press. pp. 672-684.  Disponible en:
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