La Selva Amazónica Es una Fábrica de Nubes

Un equipo de científicos ha demostrado que los aerosoles atmosféricos sobre la selva amazónica son producidos principalmente por fuentes biológicas.
La selva en la Cuenca Amazónica produce su propia lluvia. Durante la estación húmeda, las partículas de aerosol, que sirven para condensar el agua de las nubes y causar lluvia bajo ellas, consisten principalmente en material orgánico. Estos aerosoles son liberados por la propia selva. Esto ha sido demostrado por científicos del Instituto Max Planck de Química, en Maguncia, Alemania, y sus colegas.

El equipo de investigación ha llegado también a la conclusión de que el alto contenido de materia orgánica indica que, durante la estación lluviosa, la Cuenca del Amazonas actúa como un reactor biogeoquímico básicamente independiente.

Los resultados del estudio también podrían ayudar a los científicos a diseñar modelos climáticos más exactos en el futuro. Esos modelos podrían ser usados para analizar de manera mucho más fiable que hasta ahora la influencia antropogénica en la formación de las nubes y la lluvia.
El aire sobre la selva del Amazonas es más limpio que en casi cualquier otra parte del planeta. Esto permite a los climatólogos investigar la condensación de las nubes bajo condiciones naturales. Los resultados de este estudio pueden servir como punto de referencia para los futuros análisis de la influencia antropogénica en la formación y evolución de las nubes y en la lluvia.

Los autores de este estudio pionero han usado por vez primera microscopía electrónica de barrido y espectrometría de masas para caracterizar la composición química de los aerosoles que flotan sobre la selva amazónica durante la estación lluviosa.

Las partículas submicrométricas (las que tienen menos de un micrómetro) sirven como núcleos de condensación de las nubes. Estas partículas constan de un 85 por ciento de componentes orgánicos. Se forman a partir de compuestos orgánicos volátiles que son emitidos por el ecosistema selvático y que pueden convertirse en partículas menos volátiles a través de reacciones fotoquímicas y condensación. La parte restante de estas micropartículas consiste principalmente en sales, minerales y hollín, transportados desde el Atlántico y África por los vientos.

Más de 80 por ciento de las partículas que tienen un diámetro mayor de un micrómetro se originan esencialmente de material biológico, como polen, esporas de hongos, y partículas secas de vegetales, y se liberan de modo directo en el aire de la selva. Estas partículas sirven como núcleos de condensación y son muy importantes para el desarrollo de la lluvia.

Nueva teoría sobre la evolución del sexo

El origen de la capacidad de los animales (incluidos los seres humanos) y los vegetales para reproducirse sexualmente, recombinarse genéticamente con el fin de reparar el ADN, y luego producir óvulos, esperma o polen, es un enigma biológico sin resolver. Ahora se ha propuesto una nueva teoría sobre la misteriosa evolución de dicho tipo de reproducción.
Los investigadores Harris Bernstein y Carol Bernstein de la Universidad de Arizona creen haber encontrado pistas clave sobre la evolución temprana de los organismos sexuados y el papel que las dificultades medioambientales tuvieron en la reproducción sexual como estrategia crucial de supervivencia de las especies.
Los investigadores sostienen que las células eucariotas (con núcleo), adaptaron su capacidad meiótica para recombinar sexualmente sus cromosomas en nuevas entidades genéticamente distintas de sus ancestros, las células procariotas.
La capacidad de recombinar cromosomas a través de la meiosis produce óvulos y esperma en los humanos. Según la teoría de los Bernstein, la meiosis evolucionó para promover la reparación del ADN, reduciendo así considerablemente los daños en el ADN resultante en óvulos y esperma.
Después de la reparación durante la meiosis, cuando un óvulo se une a un espermatozoide, mejoran mucho las posibilidades de producir un feto viable, reduciéndose a su vez las de que el bebé tenga algún defecto genético.
Las células procariotas evolucionaron para desarrollar la capacidad de reparar el ADN mediante un proceso llamado transformación, que también promueve la reparación cromosómica mediante un proceso denominado recombinación.
En las células procariotas (que incluyen a las bacterias), la reproducción asexual es completada mediante un proceso llamado fisión binaria. En ésta, cada hebra del ADN bicatenario original sirve como plantilla para la reproducción de una hebra complementaria a medida que la célula se prepara para dividirse en dos partes.
Bajo ciertas condiciones, estas células son capaces del intercambio y reparación del ADN a través del proceso conocido como transformación, que es la transferencia de un fragmento de ADN de una célula donante a una célula receptora, seguida de recombinación en el cromosoma receptor. Los investigadores consideran a este proceso bacteriano una versión temprana del sexo.
Para los eucariotas, que incluyen desde los animales superiores hasta especies unicelulares como la levadura, la reproducción se presenta en dos formas, a través de la mitosis o bien de la meiosis.
La mitosis es el proceso en el que el ADN duplicado en forma de cromosomas es correctamente distribuido entre ambas células hijas cuando una célula se divide.
El tipo de división celular que crea óvulos y esperma se llama meiosis, y difiere de la división celular "normal" en que, en vez de producir dos células hijas genéticamente idénticas, produce cuatro células en las que cada una contiene sólo la mitad de la cantidad del ADN de la célula original. La meiosis se da en todas las especies con reproducción sexual, desde microorganismos como la levadura, hasta plantas, animales y humanos.

La "Guerra de los Sexos" También se da en el Reino Vegetal

Una investigación ha desvelado que las plantas, al igual que los animales, también tienen una guerra entre los sexos cuando se trata de crear nueva descendencia. El descubrimiento podría abrir nuevas vías de investigación que condujesen al incremento del rendimiento de las cosechas y a la mejora de la seguridad alimentaria para una población humana global en constante crecimiento. En el reino animal, las madres suelen invertir más recursos que los padres para crear nueva descendencia. Para las madres, la cuestión es alcanzar un equilibrio entre dar suficientes recursos para que sus bebés se mantengan sanos y también crear tantos bebés como puedan. En cambio, los padres se benefician evolutivamente de tener crías que sean tan grandes como sea posible y más aptas para sobrevivir. Los investigadores, de la Universidad de Bath, la de Exeter y el Instituto Albrecht von Haller para la Ciencia de los Vegetales en Alemania, han mostrado ahora que esta batalla entre padre y madre también existe en el reino vegetal. El estudio muestra por primera vez que las plantas macho pueden influir en el tamaño de las semillas. Usando la planta Arabidopsis como modelo, los científicos cruzaron plantas hembra con diversas plantas macho y midieron el tamaño de las semillas producidas con cada pareja. Encontraron que el cruce de la planta hembra con cierta variedad específica, o genotipo, de planta macho, producía semillas más grandes, posibilitando que el padre tuviera una descendencia más sana y robusta a expensas de la madre. Tal como señala Paula Kover de la Universidad de Bath, el tamaño de la semilla puede marcar una diferencia tremenda en las probabilidades de que una plántula sobreviva, así que cabría esperar que las madres produjeran un tamaño de semilla óptimo, en un equilibrio idóneo entre las probabilidades de supervivencia y el costo de la energía para producirlas. Sin embargo, hay mucha variación en el tamaño de la semilla. Desde hace tiempo se ha debatido sobre el motivo de esto. Antes se pensaba que el tamaño de la semilla estaba controlado sólo por los genes de la madre, pero ahora se ha demostrado que los genes de la planta padre también pueden tener efecto sobre el tamaño de la semilla. El próximo paso será identificar los genes específicos que influyen en dicho tamaño. Hasta ahora, para la labor de cultivar plantas sólo se tenían en cuenta los genes de la madre en el proceso de reproducción, así que este estudio podría abrir la puerta a todo un nuevo grupo de genes con potencial para incrementar el rendimiento de las cosechas.

Confirman Que el Ancestro Común Universal Existió

Hace más de 150 años, Darwin propuso la teoría de la ascendencia común universal, que enlaza todas las formas de vida por una herencia genética compartida, desde los microorganismos unicelulares hasta los seres humanos. Hasta hace poco, esta teoría había estado más allá del alcance de una comprobación formal. Sin embargo, ahora se ha conseguido por fin presentar los resultados de la primera comprobación cuantitativa a gran escala de esta famosa teoría que sustenta a buena parte de la biología evolutiva moderna.
Los resultados del estudio confirman que Darwin estaba en lo cierto desde el principio. En su libro de 1859, "El Origen de las Especies" ("On the Origin of Species"), propuso que "todos los seres orgánicos que han vivido en la Tierra han descendido de alguna forma primordial". Durante el último siglo y medio, ha crecido de manera constante la cantidad de evidencias cualitativas de esta teoría, gracias a las numerosas y sorprendentes formas de transición halladas en el registro fósil, y también a la identificación inequívoca de similitudes biológicas fundamentales a escala molecular.
Sin embargo, recientemente, ha crecido el escepticismo entre algunos biólogos evolutivos quienes han planteado que quizá las relaciones evolutivas entre los organismos vivos no quedan mejor descritas por un único “árbol genealógico evolutivo” sino más bien por múltiples árboles interconectados en una "red genealógica evolutiva".
Hay pruebas moleculares, obtenidas recientemente, que indican que la vida primordial pudo haber sido sometida a una desenfrenada transferencia horizontal de genes, como ocurre con frecuencia hoy en día cuando los organismos unicelulares intercambian genes utilizando otros mecanismos de reproducción que no son los usuales. En ese caso, según argumentan algunos científicos, las primeras relaciones evolutivas fueron semejantes a una red, por lo que es posible que las formas de vida evolucionasen a partir de varios ancestros en vez de sólo uno.
Según el bioquímico Douglas Theobald, eso realmente no importa. Podría ser que la vida se hubiera originado varias veces y de manera independiente unas de otras, algo que la teoría del ancestro común universal permite. Si es así, la teoría sostiene que se produjo un cuello de botella en la evolución, y los descendientes de sólo uno de los grupos primigenios independientes sobrevivieron hasta llegar a nuestros días.
O, por otra parte, también existe la posibilidad de que poblaciones separadas se mezclaran y combinasen con el paso del tiempo, mediante el intercambio de suficientes genes, hasta desembocar en una especie que se convirtió en el ancestro común de todas las formas de vida actuales de la Tierra. De un modo u otro, todas las formas de vida aún estarían genéticamente relacionadas.
Valiéndose de potentes herramientas informáticas y aplicando estadística bayesiana, Theobald ha descubierto que las evidencias respaldan abrumadoramente a la teoría de Darwin de la ascendencia común universal, con independencia del papel de la transferencia horizontal de genes o de los posibles orígenes múltiples de la vida. La ascendencia común universal es millones de veces más probable que cualquier teoría sobre múltiples linajes independientes.

Músculos artificiales que harán robots mejores que los humanos

La creación de músculos artificiales está un pasito más cerca, pero no hablamos sólo de músculos artificiales que imiten exactamente a los músculos humanos, si no que además los superaran con creces.
El avance ha sido realizado por científicos de la Universidad de Texas, y serán capaces de expandirse y contraerse hasta en un 220% en cuestión de milisegundos con tan solo aplicarle un simple voltaje, son mas fuerte que el acero y mas duros que el diamante.
Como no podía ser de otra forma, esto se logra gracias a la nanotecnología, concretamente millones de nano-fibras trenzadas unas con otras creando así un material flexible y a la vez extremadamente fuerte y resistente. También será ligero, con apenas 1.5 miligramos del material es suficiente para cubrir un área de 30 metros cuadrados.
Dada su altísima resistencia a la temperatura (pueden operar desde los -196°C hasta los 1538°C), podrán ser utilizados en operaciones extremas terrestres pero también en futuras operaciones espaciales.

Descubrimiento del citoesqueleto bacteriano

Hasta hace poco se desconocía el origen de la gran variedad de formas que presentan las bacterias. Sin embargo, investigaciones recientes han revelado ciertos mecanismos que determinan

En los organismos superiores, la forma de las células (eucariotas) depende de una red de filamentos proteicos (particularmente filamentos de actina) llamada citoesqueleto, que conforma su esqueleto interno. Dicha organización intracelular no había podido evidenciarse en las bacterias y durante décadas se pensó que la pared (matriz extracelular) rígida que envuelve las células bacterianas (procariotas) era el único elemento que determinaba su forma. Se suponía, por lo tanto, que las células procariotas no tenían citoesqueleto. Sin embargo, hace seis años, Rut Carballido-López (1) y sus colegas demostraron que las bacterias también poseen un esqueleto interno compuesto de proteínas similares a la actina.
Estas investigaciones han revolucionado no sólo el enfoque científico de la arquitectura de la célula bacteriana sino también del origen y la evolución del citoesqueleto. Rut, en colaboración con un equipo de investigadores británicos, acaba de publicar resultados que profundizan en la organización y las funciones del famoso esqueleto bacteriano. «Filamentos helicoidales de tres proteínas homólogas a la actina fungen como andamios dentro de la membrana de Bacillus subtilis, bacteria modelo con la que trabajamos. Durante mi tesis caracterizamos una de las tres proteínas, faltaba hacer lo mismo con las otras dos y, sobre todo, determinar sus funciones respectivas», explica la investigadora.

Estas proteínas bacterianas son similares a la actina, una de las proteínas del citoesqueleto de las células de los organismos superiores. Gracias a la utilización y al desarrollo de diferentes técnicas (en particular de microscopia de fluorescencia), los investigadores empiezan a comprender la manera en que éstas funcionan. «Dos de las actinas bacterianas dirigen, sobre el andamiaje helicoidal, la síntesis de nuevas capas de pared rígida y espesa de la bacteria. La tercera permite el crecimiento de dicha pared al realizar cortes en ella para permitir su expansión y la inserción de nuevos “ladrillos”. La acción concertada de estas proteínas explica la forma final de la célula bacteriana», resume Carballido-López.
Dichos trabajos representan un gran avance en el conocimiento de la arquitectura de las bacterias. «En un futuro, este descubrimiento probablemente permitirá conocer mejor los procesos de crecimiento y de división celular; y servirá, por ejemplo, para desarrollar nuevos antibióticos que ataquen específicamente la pared de la bacteria (estructura inexistente en las células eucariotas)».

Frédéric Vladyslav

(1) Rut Carballido-López, de nacionalidad española, inició sus estudios superiores en Francia. Tras obtener un diploma europeo de ingeniería en bioquímica (INSA Lyon), realizó un posgrado en el Instituto Pasteur de París. Su tesis de doctorado, efectuada en la Universidad de Oxford (Gran Bretaña), dio lugar a la publicación que reveló la existencia del citoesqueleto bacteriano. Tras un postdoctorado en el INRA, Carballido-López fue contratada como investigadora de la unidad «Genética microbiana» del centro INRA de Jouy-en-Josas.

Referencias:
Carballido-López1,2, R., Formstone2, A., Li2, Y., Ehrlich1, S. D., Noirot1, P., and Errington2,3, J. (2006)
Actin Homolog MreBH Governs Cell Morphogenesis by Localization of the Cell Wall Hydrolase LytE
Dev. Cell 11, 399-409.
1 INRA, Genética microbiana. Jouy-en-Josas, France.
2 Sir William Dunn School of Pathology, University of Oxford, Oxford, UK.
3 Institute for Cell and Molecular Biosciences, University of Newcastle, Newcastle upon Tyne, UK.