Las plantas pueden ver con las raíces

Las plantas pueden ver con las raíces

helechoUn nuevo descubrimiento que añade aún más complejidad a la vida de los vegetales: resulta que son capaces de canalizar luz hacia las raíces como si de un cable de fibra óptica se tratase.

Hasta hace no mucho, las plantas eran considerados seres orgánicos que apenas rozaban la percepción: el comportamiento vegetativo incluía tropismos -atracción por la gravedad, por la luz- pero no se estimaba una reacción ex profeso: era casi como un trozo de hierro atraído por un imán. Al no disponer de un sistema nervioso, cualquier forma de procesamiento de datos debía ser por fuerza algo mecánico; como comparar un ordenador con una plancha. Sin embargo las plantas son capaces de moverse, transmitir información y percibir. Elaborados sistemas químicos les permiten enviar señales específicas a otras plantas, y aún no tenemos claro cómo pero son capaces de detectar vibraciones, notar cambios de presión (esto es, tacto) y ver.

La sensibilidad de las plantas

La visión de las plantas

¿Cómo es que las plantas pueden ver sin ojos? Hacia los años sesenta se descubrió una proteína denominada fitocromo, capaz de percibir ciertas partes del espectro electromagnético -principalmente el rojo y rojo lejano- que permitía al vegetal coordinar su crecimiento, floración y germinación. Aparte está la clásica clorofila que también es sensible a todo el espectro de luz visible por los humanos (por eso los viveros caseros tienen que tener lámparas “de espectro completo” para permitir la correcta fotosíntesis) y los criptocromos, que detectan frecuencias en el ultravioleta.

Podemos decir que la planta es capaz de percibir cambios luminosos en su ambiente, y mucho más sutiles que los que nosotros percibimos. Carecen de un sistema de enfoque que forme una imagen, pero muchos animales invertebrados andan por ahí con poco más que eso.

Iluminación radical

cry2-en-arabidopsisAhora bien, hay fitocromos en las raíces. ¿Para qué? Se suponía que básicamente para desencadenar un fototropismo negativo: si la raíz detecta luz (es decir, que no hay tierra) tira hacia el otro lado. Pero también activan una proteína, el factor de transcripción HY5, que promueve un crecimiento sano de las raíces.

Un estudio de la Universidad nacional de Seúl (Corea del Sur) dirigido por Hyo-Jun Lee, analizando plantas de Arabidopsis (una planta muy usada en los laboratorios) descubrieron que los tallos efectivamente canalizan la luz como si de una fibra óptica se tratara; no es que transmitan una señal química desde la superficie sino que realmente llega luz roja, aunque de muy poca intensidad, a las raíces.

¿Qué pasa cuando un sistema de raíces se comunica con otros? ¿Puede ser que bajo la tierra haya una red de información mucho más elaborada de lo que jamás hemos imaginado, coordinando el crecimiento conjunto de un prado o un conjunto de especies botánicas? Apenas estamos empezando a descubrir que nuestros verdes compañeros pueden ser mucho más complejos de lo que creíamos.

Stem-piped light activates phytochrome B to trigger light responses in Arabidopsis thaliana roots

Los profundos océanos de Plutón

Los profundos océanos de Plutón

Plutón y Sputnik PlanumViendo hacia atrás, es gracioso ver cómo una de las principales razones para invadir la Tierra de los extraterrestres de las películas era “llevarse el agua“. Hace unas pocas décadas, de los cuatro o cinco cuerpos celestes observables sólo dos tenían agua en su superficie: la Tierra y Venus, con sus hipotéticos bosques y pantanos perpetuamente ocultos por las nubes.

Hasta que las sondas Venera revelaron que Venus era una piedra seca y ardiente, y las nubes eran de ácido sulfúrico. Pero eso fue casi en los años 70-80. Para esa época sabíamos que los cometas estaban hechos en gran parte de hielo; que posiblemente había una nube de icebergs de dos años luz de diámetro circundando el sistema solar; y que esencialmente -para una civilización capaz de realizar el vuelo interestelar- el agua era el menor problema. En el espacio parece haber H2O por todos lados; eso sí, helada.

Esto no parece ser un inconveniente para las complejas reacciones químicas que dan origen a la vida basada en el carbono, pero para tener células vivas moviéndose por ahí sí hace falta un medio líquido. Un mar, o al menos charcas. Esto exige que el planeta reciba calor, lo cual -en nuestro sistema solar- limitaría las opciones a los cuatro primeros: más allá del Cinturón de Asteroides hace demasiado frío para el agua.

Misión a Europa, 2020Agua más allá de Júpiter

Luego supimos que en Europa, la luna congelada de Júpiter, tiene posiblemente un océano líquido a varios kilómetros bajo su superficie. Un oscuro océano licuado por el calor del núcleo de Europa, que a su vez se mantiene activo debido a las tensiones gravitatorias de Júpiter. Interesante! ¿Qué clase de vida podría haber allí abajo, medrando en las chimeneas termales? Bueno, ya hay una misión para eso.

Hay varias lunas candidatas a tener este peculiar ecosistema. Y luego tenemos a Plutón: ese planeta extraño, descubierto en 1930 por Clyde Tombaugh pero que curiosamente el escritor de ficción (y astrónomo aficionado) Howard Phillips Lovecraft había descrito ese mismo año en El Que Susurra en la Oscuridad:

“Yuggoth… es una extraña y oscura esfera en el límite mismo de nuestro sistema solar, aún desconocido para los astrónomos de la Tierra. Pero… en el momento oportuno, los seres nos enviarán corrientes mentales, gracias a las cuales podremos descubrir Yuggoth… si bien es posible que uno de sus aliados humanos dé una pista a los cientificos”

Yuggoth era el hogar temporal de unos seres venidos del límite del espacio-tiempo normal, semiorgánicos, con aspecto de cangrejos fungoides, que habitaban en las profundidades tenebrosas. En fin, casualidades: a veces la naturaleza imita al arte.

Los profundos océanos de Plutón

Plutón, hasta hace poco desconocido, está ahora bien cartografiado gracias a la misión New Horizons que llegó allí el año pasado. Sabemos que tiene una atmósfera de nitrógeno, metano y monóxido de carbono; que su superficie está cubierta de hielo de estos tres gases, que “nievan” y se evaporan continuamente; y que las altas montañas que se ven en las fotos son de hielo de agua. Se especula que hasta el núcleo rocoso hay unos 100 o 180 km de hielo de agua y amoníaco, lo cual nos da una buena cantidad de H2O.

Montes Piccard y Wright, posibles volcanes de Plutón¡Pero cuidado! Hay pistas en su superficie que nos indican que esta agua podría estar líquida, o tal vez como un granizado: formaciones similares a volcanes, grietas -que indicarían que aún hay movimientos tectónicos debajo- y el hecho de que no se está contrayendo, según las mediciones de la New Horizons.

Ahora se ha observado otra cosa curiosa: la mancha en forma de corazón que tiene Plutón -Sputnik Planum- que está justo en el eje de mareas que une al planeta con su luna gigante Caronte, es una anomalía gravitatoria positiva, es decir, que ese trozo posee más densidad que el resto.

Se supone que la Planicie Sputnik es el resto de un impacto monstruoso ocurrido hace miles de millones de años, causado por un objeto de al menos 10 kilómetros de diámetro. El desplazamiento de materiales puede haber llenado el cráter con agua, más densa que el hielo de nitrógeno, lo que explicaría la densidad extra. Y el hecho de que justamente esté orientada con Caronte podría añadir las tensiones gravitatorias como otro factor para que el pequeño Plutón mantenga su núcleo caliente como Europa, y agua líquida.

Orillas de Sputnik Planum, posibles océanos de Plutón?Pero ¿De cuánta agua estamos hablando? Investigadores de la Universidad de Brown (Providence, USA*) han hecho cuentas: para justificar la anomalía gravitatoria de Sputnik Planum haría falta una masa de agua salada de 100 kilómetros de profundidad. Esta agua sería una salmuera al 30%, más o menos como en el Mar Muerto.

La idea de un mar hipersalino (en el Mar Muerto no viven más que Artemias, y muchas moscas en la orilla) en tinieblas bajo una superficie helada no parece atractiva para la vida, pero si además le sumamos las presiones increíbles que puede haber a cien kilómetros de profundidad, es para plantearse… si la vida ha surgido allí, ¿qué horrores sin nombre se arrastran en los tenebrosos fondos de los océanos de Plutón?

* la Universidad de Brown, qué casualidad, está en la misma calle (Angell St.) donde vivió Lovecraft toda su vida… a quince minutos andando de su casa…

Formation of the Sputnik Planum basin and the thickness of Pluto’s subsurface ocean, en Geophysical Research Letters

Felis Irae: agresividad y Toxoplasma

Felis Irae: agresividad y Toxoplasma

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Hay una enfermedad de esas modernas, que antes te daban una paliza o te llamaban hijueputa pero ahora es un trastorno (lo cual ha mejorado mucho la comprensión, tolerancia y condición de vida de muchos de los susodichos) una enfermedad, como digo, denominada Desorden Explosivo Intermitente: consiste en estallidos repentinos de ira y agresividad descontrolada. Es relativamente común, y difícil de diagnosticar ya que hay que excluir otras causas para estos ataques de rabia.

Las causas que se han barajado son muchas: lesiones en el córtex prefrontal, bajos niveles cerebrales de serotonina, una condición hereditaria (un polimorfismo del gen que sintetiza triptófano hidroxilasa). Similar es el Síndrome de Amok*, que consiste en un acceso de rabia homicida que ocasionalmente acaba en suicidio, pero esto parece ser algo más cultural que patológico. El Amok es cuando a alguien se le acaba la paciencia; el DEI no requiere tal desgaste, simplemente se tiene un arrebato desproporcionado en comparación con la causa.

Claro, este desorden es causa de muchas penurias: despidos, rotura de relaciones, rotura de cosas. Si se pudiera detectar una causa fisiológica definitiva, esto podría llevar a una cura… esto condujo a Emil Coccaro, profesor de psiquiatría en la Universidad de Chicago, a realizar un estudio sobre gente con este trastorno. Desde 1991a 2008 ha analizado 358 sujetos con DEI, y un factor relevante parece que es ser seropositivo al parásito Toxoplasma gondii.

Toxoplasmosis y hacking

Toxoplasma gondii, fase sexual (taquizoítos)Es interesante. La toxoplasmosis es una enfermedad extraña, ya que el parásito se encuentra fuera de lugar en su ciclo natural. Veréis, Toxoplasma tiene un ciclo vital complicado: depende del gato para fabricar huevos, y sólo puede entrar a un gato si éste come carne infectada. Así que ha adquirido la habilidad de modificar el comportamiento de los ratones para que éstos pierdan el terror innato que tienen al olor a pis de gato. El ratón con el cerebro hackeado y lleno de parásitos se expone a ser comido con facilidad.

Es una estrategia ingeniosa pero no rara: hay hongos que alteran el comportamiento de hormigas, y gusanos que obligan a caracoles acuáticos a suicidarse llamando a los pájaros para que se los coman, con el único fin de que su parásito llegue a destino (la panza del pájaro). Pero, ¿qué pasa cuando Toxoplasma toca el sistema nervioso de algo que no es un ratón?

En el caso de los humanos, se ha anotado un aumento en comportamientos de alto riesgo, tales como una lentitud para reaccionar, sentimientos de inseguridad y neurosis que parece que aumentan la propensión al suicidio. En cambio, el pis de gato sigue resultando detestable: la alteración deseada por el parásito ya no da los resultados esperados, es como usar un programa informático en un sistema operativo que no le corresponde. Aún así, en una serie de casos, funciona.

Ataques y stress

Como hemos dicho, el bicho vive en los humanos prisionero de su propia trampa: si se está quieto seguirá allí toda la vida, pero si se mueve el sistema inmune lo atacará. Por eso, cuando hay una bajada de defensas, Toxoplasma tiene su oportunidad (igual que el virus del herpes zóster, que causa la culebrilla) y ataca. Por aquí podríamos vincular los estados de stress con los ataques de DIE, ya sea por la actividad del parásito o por la respuesta inmune: esto aún no está claro.

El estudio sigue, ahora centrándose en poblaciones con alta incidencia de toxoplasmosis (comunidades Amish) y el estudio de los neurotransmisores afectados en el ciclo del parásito. De momento no se plantea siquiera una cura, sino más bien concretar si la relación infección-comportamiento es acertada.

Toxoplasma gondii Infection: Relationship With Aggression in Psychiatric Subjects, en el Journal of Clinical Psychiatry

*No, no le pusieron así por el episodio aquel de Star Trek, so friki. Esto ya lo contaban Kipling y Zweig décadas antes.

El origen de la vida: en el hielo interestelar?

El origen de la vida: en el hielo interestelar?

Nebulosa de Omega. © NASA, ESA and J. Hester (ASU) - http://spacetelescope.org/images/html/heic0305a.html Las teorías sobre el origen de la vida siempre han partido de un entorno relativamente caliente: por un lado, para sostener agua líquida -solvente necesario para toda nuestra bioquímica- y por otro, porque los compuestos orgánicos necesitan cierta cantidad de energía para ser sintetizados. Con el agua caliente no hay problema: la Tierra primordial, de los tiempos en que se supone que se formaron las primeras moléculas complejas, tenía los mares casi hirviendo.

Aunque ya se han presentado teorías sobre la aparición de estas moléculas en entornos helados, e incluso en el barro. Pero siempre sobre la acogedora superficie de nuestro planeta, si puede llamarse así a un lugar sometido a vulcanismo, caída de meteoritos, sacudidas tectónicas y con una atmósfera tóxica carente de oxígeno.

Pensando en esto, ¿por qué no plantear la posibilidad de que la síntesis ocurriera en el espacio? Allí no hay gravedad y se está tranquilo; tampoco hace frío, si estás convenientemente expuesto a la radiación solar. Hay otros tipos de radiaciones que también pueden provocar enlaces químicos sobre el hielo interestelar.

Molécula de glicolaldehído, que parece un perrito.Esto hasta hace muy poco era una idea provocadora propia de novelas de ciencia ficción, pero la reciente detección de moléculas orgánicas complejas en el espacio ha dado solidez al asunto. Que las atmósferas de Júpiter y Saturno están cargadas de hidrocarburos se sabe hace décadas, pero el análisis espectral de estrellas remotas con el complejo ALMA de Atacama descubrió en 2012 señales de glicoaldehído en torno a una estrella a 400 años luz de distancia. El glicoaldehído (C2H4O2) se compone de tres de los elementos más comunes en el cosmos: carbono, hidrógeno y oxígeno. Es un azúcar sencillo, pero está a un paso de la síntesis de ribosa, un componente fundamental del ARN.

En 1996 se encontró ácido acético (vinagre, vamos) una nube molecular interestelar en la región norte de Sagittarius B2. Combinando ácido acético con amoníaco obtenemos glicina, que es el aminoácido más sencillo. Y conocemos la presencia de amoníaco en el espacio desde los años 60.

Es decir, que en los granos de polvo y hielo que forman estas nubes cósmicas se desarrolla una química bastante compleja capaz de sintetizar algunos de los elementos básicos de la vida que conocemos. La idea es que tal vez la Tierra recibiera material de estas nubes (en cometas o meteoritos) que “fertilizaron” los mares primordiales donde se formarían los compuestos de ADN estables. La cuestión es ¿hasta qué punto de complejidad puede llegar la química orgánica en una mota de polvo estelar?

Dulces resultados con ALMA, en la web del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

Sweet molecule could lead us to alien life (glicoaldehído en una región alejada del centro galáctico) en Phys.org

New molecules discovered in interstellar space (propanal en la misma nube de vinagre de Sagittarius B, cerca del centro de la Galaxia), en Universe Today

La tardía autopsia de Lucy

La tardía autopsia de Lucy

Lucy (esqueleto)Uno de los fósiles más emblemáticos de la paleontología humana es el esqueleto AL 288-1, conocido como Lucy*: los restos de un Australopihecus afarensis hembra descubiertos por Donald Johanson en 1974 en Etiopía. El esqueleto, de 3.2 millones de años, está lejos de estar completo; pero en su momento aportó muchísima información sobre los australopitecos.

Los Monos del Sur

Estos primates de momento representan la frontera de lo que consideramos como humano -dentro de lo difusos y móviles que son estos conceptos en evolución-: andaba en posición erecta, pero su cráneo y complexión general era parecida a la de los chimpancés. De Lucy no conocemos el esqueleto de pies y manos, pero por otros ejemplares sabemos que tenían dedos prensiles aunque los pies eran mucho más parecidos a los nuestros que los de cualquier otro simio, o como se les llamaba antes, cuadrumanos: el pulgar no está pensado para agarrarse a ramas sino para hacer palanca y desplazarse por el suelo.

No hay muchos restos mejores de A. afarensis. Una mandíbula, una rodilla, el único comparable es Selam: restos de una cría de la cual nos ha quedado la calavera, dedos, pie y tórax. En los lodos petrificados de Laetoli (Tanzania) quedan algunas huellas de sus pasos, sorprendentemente parecidos a los nuestros.

La autopsia

Lucy, reconstrucción (con árbol)Los 52 fragmentos óseos de Lucy no están en un museo: se guardan en una caja fuerte en Etiopía. Pero en 2008, durante una gira por EEUU,fueron escaneados en la Universidad de Texas con tomografía de rayos X de alta resolución, un proceso no destructivo que generó más de 35.000 imágenes detalladas de la estructura interna de los huesos; imágenes que fueron analizadas poco a poco. Durante el proceso John Kappelman, profesor de ciencias geológicas y autor principal del estudio, notó ciertas fracturas en el húmero que indicaban una lesión seria.

Después de compartir estos datos con Stephen Pearce, un cirujano ortopédico, identificaron fracturas similares en el hombro izquierdo y otras a lo largo de todo el esqueleto, incluidas roturas en el tobillo derecho, en la rodilla izquierda, en la pelvis y en una costilla. Como ninguna de estas lesiones había cicatrizado, se deduce que Lucy tuvo algún accidente a consecuencias del cual murió.

El triste final

El estudio llega a la conclusión de que la causa de la muerte debió ser una caída (posiblemente de un árbol**) de unos doce metros de altura. Cayó de pie, pero intentando apoyar las manos para protegerse (de ahí las fracturas en los brazos) y seguramente el impacto la mató, espero que rápidamente. La adaptación de los afarensis a andar los hizo (nos hizo) más torpes para movernos entre las ramas de los árboles, y Lucy -madre de algunas crías, con unos veinte años y las muelas del juicio recién salidas- pagó caro este avance. Seguramente ya no la veis como unos huesos con una etiqueta, cierto?

 

Perimortem fractures in Lucy suggest mortality from fall out of tall tree, en Nature

visto en SINC.

* sí, es porque estaba sonando Lucy In The Sky With Diamonds en la radio cuando la encontraron.

** por favor, aquí los chistes de tipo el hombre desciende del mono y el mono del árbol -violentamente están fuera de lugar. Que es nuestra abuela, jolines.

Estrategias anti-felinos: ojos en el culo

Estrategias anti-felinos: ojos en el culo

hindúes con careta anti-tigreUna tradición hindú cuenta que los tigres jamás atacan a un humano de frente, y por ello algunos pobladores de los Sundarbans y otras zonas con población de estos felinos suelen llevar una careta de cartón o madera al revés, es decir, en la nuca. Por tonto que esto parezca, es cierto que en el reino animal abundan los ejemplos de caras y ojos falsos que aterran a los depredadores (por ejemplo polillas cuyas alas parecen la cara de un búho u orugas que reproducen una cabeza de serpiente en la parte trasera). También imagino que, según el tigre y el hambre que tenga, alguno habrá que ataque de frente; pero si con eso evitan el 80% de los ataques, mira, bienvenida sea la careta.

En África no hay tigres pero tienen leones. Dada la cada vez mayor extensión de las poblaciones humanas en territorio antes virgen, es normal que ambos animales interactúen con consecuencias feas. Los leones atacan, más que a los humanos, al ganado -más fácil de capturar que sus presas naturales- lo que provoca pérdidas muy importantes en unas aldeas ya de por sí pobres.

¿Cómo puede protegerse un granjero de un área rural, cuyo ganado pernocta en unas empalizadas hechas con zarzas, de estos ataques furtivos? Construir corrales de chapa u hormigón está fuera de lugar. Los leones, por su parte, están protegidos como especie: si ya aquí en Europa, con más medios, es difícil proteger los rebaños de ovejas de los ataques de lobos y al mismo tiempo proteger al lobo, en países como Botswana no te digo nada. Pero una estrategia barata ideada por un biólogo de la Universidad de Nueva Gales del Sur (Australia) podría ayudar a paliar dichos ataques.

vaca con ojos en el culoEstudiando el comportamiento depredador del león, que es un cazador por acecho (es decir, actúa como los gatos: se acerca sigilosamente lo más posible a la presa y ejecuta un ataque fulminante) se dieron cuenta que cuando la presa -digamos un impala- descubre al león, éste se retira. Así que se les ocurrió pintar unos ojos en las nalgas de la vaca, como si fuera una enorme polilla.

El experimento, llevado a cabo en Botswana con la colaboración del Botswana Predator Conservation Trust, tomó en cuenta un rebaño de 62 vacas del cual pintaron a la tercera parte. En los primeros controles estadísticos, todas las vacas con ojos en el culo volvieron sanas y salvas, contra tres bajas de vacas no pintadas. Es un estudio escaso (diez semanas) pero prometedor.

El experimento prosigue, y admite crowdfundinghttps://experiment.com/projects/i-cows-can-intimidating-eye-patterns-painted-onto-cows-reduce-lion-attacks