lunes, 26 de junio del 2017 Fecha
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¿Limpieza? SÏ pero… ¡Sin pasarse!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Biologia    ~    Comentarios Comments (0)

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 El problema de un exceso de higiene

 

 

Resultado de imagen de La suciedad de las poblaciones en la Edad MediaImagen relacionada

 

 

 

Las mejoras en la higiene han producido muchos beneficios para la salud, pero es posible que también hayan tenido algunos efectos secundarios. Esto es lo que trata de explicar otro de los artículos seleccionados por Springer Nature. En un trabajo que lidera Christopher Lowry, de la Universidad de Colorado en Boulder, se cuenta cómo la falta de exposición a algunos microbios con los que convivimos desde hace miles de años ha podido dejarnos con un sistema inmune “desentrenado”.

En el sistema de defensa del organismo frente a los patógenos, la inflamación es fundamental. Sin embargo, ese mecanismo también puede producir enfermedades. Se sabe que la inflamación puede provocar problemas psiquiátricos como la depresión. Esto se ha observado, por ejemplo, en personas a las que se aplican inyecciones de interferón alfa, un tratamiento para enfermedades como la hepatitis B o algún tipo de cáncer. Las proteínas que componen este medicamento producen un efecto inflamatorio y esto a su vez hace que algunos de los pacientes que lo reciben se depriman.

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El exceso de higiene ha podido eliminar los microbios que preparan nuestro sistema inmune

 

Las dolencias producidas por la inflamación no deseada como las alergias o el asma se han incrementado durante los últimos años. Sin embargo, aún no se conocen bien los mecanismos que provocan esos efectos. Una de las hipótesis que se plantean para explicar este fenómeno es la de los viejos amigos. Esta epidemia se debería, en parte, a una menor exposición a microorganismos con los que convivimos, preparan los circuitos que regulan el sistema inmune y suprimen la inflamación inapropiada. La falta de contacto con nuestros viejos amigos haría más vulnerables a los habitantes del mundo moderno a problemas del desarrollo neurológico como el autismo o la esquizofrenia o cuestiones relacionadas con el estrés o la ansiedad.

Además de plantear que se estudie mejor la relación entre los microorganismos con los que convivimos y los fallos en el sistema inmune, proponen la posibilidad de tratar estas enfermedades con probióticos. En este sentido, recuerdan que ya se han empleado saprófitos, un tipo de microbios que se alimentan de material en descomposición, como inmunoterapia en un ensayo clínico con enfermos de cáncer. Aunque no sirvió para prolongar la vida de los pacientes, sí mejoró su capacidad cognitiva y su salud emocional.

La Biología en la Tierra ¡Qué maravilla!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Biologia    ~    Comentarios Comments (0)

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Hablamos de Agujeros de Susano y otros temas similares, o, de Universos paralelos, siempre pensando en que el nuestro, nuestro Universo y primero nuestro mundo, llegará a su fin. Es necesario que los científicos piensen en estas cosas para solucionar los problemas del futuro y cuándo llegue el momento, salir de las encrucijadas a las que, irremediablemente, estamos destinados.

La gente corriente no piensa en estas cuestiones; su preocupación es más cercana y cotidiana, la hipoteca del piso o los estudios de los niños y, en la mayoría de los casos, lo “importante es el fútbol” para evadirse dicen algunos. Es una lástima, pero así son las cosas. No se paran ni a pensar cómo se forma una estrella, de qué está hecha y por qué brilla. Nuestro Sol, por ejemplo, es una estrella mediana, amarilla, del Grupo G-2, ordinaria, que básicamente consume hidrógeno y como en el Big Bang original, lo fusiona en helio. Sin embargo, puesto que los protones en el hidrógeno pesan más que en el helio, existe un exceso de masa que se transforma en energía mediante la fórmula de Einstein E = mc2. Esta energía es la que mantiene unidos los núcleos. Esta es también la energía liberada cuando el hidrógeno se fusiona para crear helio. Esta, al fin, es la razón de que brille el Sol.

Se denominan autótrofos por que generan su propio alimentos, atraves de sustancias inorganicas para su metabolismo. Los organismos autótrofos producen su masa celular y materia orgánica, a partir del dióxido de carbono, que es inorgánico, como única fuente de carbono, usando la luz o sustancias químicas como fuente de energía. Las plantas y otros organismos que usan la fotosíntesis son fotolitoautótrofos; las bacterias que utilizan la oxidación de compuestos inorgánicos como el anhídrido sulfuroso o compuestos ferrosos como producción de energía se llaman quimiolitotróficos.

Los órganos autótrofos son los que producen el alimento de esos seres. Los seres autótrofos son una parte esencial en la cadena alimenticia, ya que absorben la energía solar o fuentes inorgánicas como el dióxido de carbono y las convierten en moléculas orgánicas que son utilizadas para desarrollar funciones biológicas como su propio crecimiento celular y la de otros seres vivos llamados heterótrofos que los utilizan como alimento. Los seres heterótrofos como los animales, los hongos, y la mayoría de bacterias y protozoos, dependen de los autótrofos ya que aprovechan su energía y la de la materia que contienen para fabricar moléculas orgánicas complejas. Los heterótrofos obtienen la energía rompiendo las moléculas de los seres autótrofos que han comido. Incluso los animales carnívoros dependen de los seres autótrofos la energía y su composición orgánica obtenida de sus presas procede en última instancia de los seres autótrofos que comieron sus presas. también se pueden clasificar en: fotosintéticos y quimiosintéticos.

Los seres autótrofos siguen dos vías diferentes para transformar la biomasa que ingieren en los compuestos complejos de los que se componen sus tejidos. Esta transformación puede ser mediante fermentación anaeróbica o a través de respiración aeróbica. La primera vía se restringe a las células procariotas simples, como las fermentadoras, las bacterias metanogénicas y los hongos Ascomycota responsables de la fermentación del etanol (alcohol etílico). La segunda vía se hizo posible a partir del momento en que la cantidad de oxígeno atmosférico, generado por los vegetales, alcanzó un nivel suficientemente alto como para que algunos seres procariotes pudieran utilizar la respiración aeróbica para generar trifosfato de adenosina más eficientemente que por fermentación. Desde un punto de vista energético, la oxidación es claramente ventajosa. Así, por cada mol de glucosa se liberan 197 KJ por fermentación en ácido láctico, 232 KJ por fermentación alcohólica y 2’87 MJ por la oxidación completa, lo que representa para esta última una ganancia que está comprendida entre 12 y 14 veces.

Reino Monera (Bactérias, Cianobactérias)

Está formado por bacterias y cianobacterias (algas azules). Pueden vivir en diversos lugares, tales como agua o aire y en el interior de los animales y plantas como parásitos. La mayoría de sus representantes son heterótrofas (no pueden producir su propio alimento), pero también hay algunas autótrofas (producen sin alimentos, por ejemplo a través de la fotosíntesis). Existen también bacterias aerobias es decir, que necesitan oxígeno para vivir, el requisito de anaerobios, que no pueden vivir en presencia de oxígeno, y anaerobios facultativos, que pueden vivir tanto en ambientes oxigenados como en ambientes no oxigenados. La forma física de las bacterias pueden ser de cuatro tipos: cocos, bacilos, vibriones y espirilos. Los cocos pueden unirse y formar colonias. Grupos de dos cocos forman diplococos, alineados forman estreptococos y en grupos forman una infección de estafilococos.

Por ser los seres vivientes más primitivos en la Tierra, son también los que están en mayor número. Por ejemplo, en un gramo de tierra fértil pueden haber cerca de 2,5 mil millones de bacterias, en hongos 400.000 y en algas y protozoos entre 30.000 y 50.000.

Con un microscopio electrónico podremos llegar muy lejos en el universo de lo muy pequeño.

La importancia de las bacterias

Las bacterias también tienen su importancia en el medio ambiente, así como cualquier ser vivo. Describamos algunos papeles fundamentales.

  • Descomposición: Actúan en el reciclaje de la materia, devolviendo al ambiente moléculas y elementos químicos para ser re-utilizados por otros seres vivos.
  • Fermentación: algunas bacterias se utilizan en las industrias para producir yogurt, queso, etc (lácteos).
  • Industria farmacéutica: para la fabricación de antibióticos y vitaminas.
  • Industria química: para la producción de alcoholes como el metanol, etanol, etc.
  • Genética: mediante la alteración de su ADN, podemos hacer productos de interés para los seres humanos, como la insulina.
  • Determinación de nitrógeno: permite eliminar el nitrógeno del aire y tirado en el suelo, que sirve como alimento para las plantas.

Todo eso es posible como consecuencia de que en el núcleo de un átomo existen fuerzas (fuerzas nucleares) que mantienen los protones y neutrones ligados. Estas fuerzas deben ser suficientemente grandes para contrabalancear las repulsiones eléctricas resultantes de la carga positiva de los protones. La Simetría que está presente en los átomos hace que, la evolución bioquímica hiciera posible la presencia de estos ininitesimales seres que, evolucionaron hasta lo que hoy podemos ver a nuestro alrededor.

Los nutrientes necesarios para el metabolismo de tipo heterótrofo proceden de la digestión de los tejidos vegetales o de otros heterótrofos. En el metabolismo heterótrofo hay notables regularidades orgánicas. Entre ellas destaca claramente el hecho de que al representar en un gráfico logarítmico la tasa metabólica basal (TMB), – metabolismo mínimo cuando el animal se encuentra en reposo absoluto – frente al peso, los resultados relativos a los animales comprendidos entre el ratón y el elefante se dispongan a lo largo de una línea recta.

metabolismo_basal_kleiber

               Representación de Kleiber del metabolismo basal de los mamíferos desde el ratón al elefante.

Foto de elefante

Esta dependencia lineal en un gráfico logarítmico fue descubierta por Kleiber en 1.932, y muestra que, si representamos las TMB en vatios y el peso, p, en kilogramos, la dependencia funcional entre ambas magnitudes es 3’52 p0’74. Si en vez del peso, se representa la TMB frente a la superficie corporal de los animales, el exponente de Kleiber es 0’67, que es el valor que se había supuesto anteriormente. Las medidas posteriores de la TMB en cientos de especies han confirmado la primera dependencia funcional que ha sido redondeada en 1.961 por el propio Kleiber, en 3’4 p0’75 (en W).

Aunque aún no se ha encontrado una explicación definitiva de la razón de esta ley de potencia con exponente ¾, el análisis de los requerimientos mecánicos de los cuerpos animales dan una buena pista. Con criterios elásticos se deduce que el cubo de la longitud crítica de rotura de los huesos varía linealmente con el cuadrado del diámetro (d) de la sección de los mismos, que a su vez, es proporcional a p3/8. La potencia muscular es proporcional al área de su sección transversal (esto es, proporcional a d2), y por tanto, la forma funcional de la potencia máxima se expresa como (p3/8)2, o lo que es lo mismo, p0’75.

Una explicación aún más fundamental se basa en la geometría y en la física de la red vascular necesaria para distribuir los nutrientes y eliminar los materiales de desecho del cuerpo de los animales. Estas redes que llenan el espacio, son fractales que determinan las propiedades estructurales y funcionales de los sistemas cardiovasculares y respiratorios, y de sus propiedades se deduce que el metabolismo total de los organismos escala con su masa elevada a la potencia ¾

El sistema respiratorio de los Vertebrados, al igual que el circulatorio, está muy perfeccionado y adaptado para aportar la energía necesaria a los tejidos de los animales homeotermos, de forma que les permita resistir en condiciones desfavorables

El exponente de Kleiber tiene una consecuencia importante para los organismos con TMB específica (la TMB dividida por el peso corporal) decrecientes. Esta relación limita el tamaño mínimo de los animales homeotermos y facilita que las grandes criaturas puedan sobrevivir en condiciones ambientales adversas. La ingesta diaria de néctar de un pequeño colibrí es equivalente a la mitad del peso de su cuerpo (para los seres humanos, la comida diaria representa alrededor del 3% del peso corporal), y los animales de sangre caliente, de tamaño menor que un colibrí, tendrían que estar comiendo continuamente para poder compensar las rápidas pérdidas de calor.

Resultado de imagen de El rinoceronte

En el otro extremo, los grandes mamíferos pueden pasar varios días sin alimentarse, recurriendo a las reservas de grasa acumuladas para mantener su bajo metabolismo durante periodos de hibernación relativamente largos.

Los casos de separación de la tendencia general ilustran varios modos de adaptación al medio. Para regular térmicamente su cuerpo en agua fría, la TMB de las focas y las ballenas es el doble de las de otros animales de su tamaño. Los mamíferos del desierto, con sus bajas TMB, se han adaptado a los periodos de carencia de alimentos y a la escasez recurrente o crónica de agua.

En su colonización del medio terrestre, los cambios evolutivos de los primeros habitantes del medio acuático derivaron en extremidades locomotoras pentadáctilas con adaptaciones específicas, tales como las manos desgarradoras de los úrsidos, los felinos, etc.

Naturalmente, la TMB representa sólo una parte de las necesidades energéticas. La digestión eleva las tasas metabólicas de todos los animales y la reproducción requiere aumentos periódicos de energía (como también ocurre con el cambio de plumaje o pelaje en los pájaros y mamíferos). La búsqueda de comida es una actividad ineludible para todos los animales que no estén hibernando. Simplemente por estar de pie, la tasa metabólica en los pájaros es un 15 por ciento superior a la tasa de reposo; y en los mamíferos, exceptuando al caballo, esta diferencia llega al 30 por ciento. El límite metabólico, múltiplo de la TMB durante el máximo esfuerzo, es mucho mayor durante la carrera, natación o el vuelo.

Tendría que mencionar ahora la reproducción y sus distintas formas, que varían de modo continuo entre los casos extremos de la cría generalizada generada de golpe y los nacimientos espaciados de un único neonato. El primer caso maximiza la producción de individuos que maduran con rapidez, y estas especies son más oportunistas. La mayoría de las bacterias, así como muchas especies de insectos, pertenecen a este grupo de seres que se reproducen de forma oportunista e intensa. En condiciones adecuadas llegan a invertir una parte tan importante de su metabolismo en la reproducción que acaban convirtiéndose en plagas indeseables. En unos pocos días de verano, pequeños insectos como los áfidos, dedican el 80% de su metabolismo a reproducirse, en una estrategia que reduce de forma importante la vida de los progenitores y también las posibilidades de reproducción repetida. Los endoparásitos, sin embargo, son una desafortunada excepción a esta restricción: la tenia, debido al fácil suministro de energía que recibe, se reproduce copiosamente y puede sobrevivir más de quince años.

Resultado de imagen de Áfidos (pulgones)

  • Áfidos (pulgones)
    • Causan al chupar fluidos
    • Pequeños, color o amarillo
    • Producen mielecilla (sustancia pegajosa)

Imagen relacionada

  • Trips
    • Se alimentan de flores y hojas
    • Daño causa pequeñas áreas descoloridas

Resultado de imagen de Ácaros (arañuelas)

  • Ácaros (arañuelas)
    • Dañan hojas
    • Difícil detectar a simple
    • Algunos producen seda y dejan telarañas

Resultado de imagen de Mosca blanca

  • Mosca blanca
    • Causan deformaciones
    • Producen mielecilla
    • En el revés de hojas

En el otro extremo del rango reproductivo están las especies del tipo selección-k que se reproducen varias veces, espaciando los nacimientos y cada vez con crías poco numerosas, y que maduran lentamente. El resultado de esta forma de reproducción es una tasa de crecimiento y poca capacidad de colonización, que se compensa con la mayor longevidad, competitividad, adaptabilidad y frecuentemente por un comportamiento social altamente desarrollado.

Independientemente de su posición en el rango reproductivo, los rasgos comunes que presentan las transformaciones bioquímicas asociadas con la producción de los gametos y el crecimiento de los embriones permiten estimar la eficiencia de la reproducción heterótrofa. El máximo teórico de la eficiencia, para transformar los monómeros procedentes de la alimentación en los polímeros de la biomasa, está en torno a un impresionante 96%. Ineficiencias inevitables en la digestión de nutrientes y en la reproducción de recambio de tejidos reducen esta eficiencia, que siempre se mantiene por encima del 70%.

Los protozoos son organismos unicelulares, pero a diferencia de las bacterias, tienen membrana nuclear (cariomembrana, son eucariotas). Son organismos complejos, con un reproductivo, un aparato locomotor digestivo y la capacidad de producir energía por lo que durante muchos años han sido considerados “animales unicelulares”. Esta forma de vida todavía viven en colonias, ya sea de forma individual o como parásitos. Se encuentra en agua dulce, agua salada, en suelos húmedos o en otros seres como huéspedes. Pueden causar enfermedades a los seres humanos.

Los rendimientos se pueden medir fácilmente en los seres heterótrofos unicelulares que se reproducen rápidamente: los rendimientos más altos son los de las bacterias (50 – 65%) y se encuentra un medio en las levaduras y los protozoos. No es sorprendente que los poiquilotermos sedentarios sean, entre los heterótrofos superiores, los más eficientes en la transformación de nutrientes en zoomasa: sus tasas se aproximan frecuentemente al 70 – 80%, que es la máxima eficiencia posible.

La temperatura ambiental es determinante también para la reproducción y el desarrollo. Generalmente a mayor temperatura el desarrollo es más rápido, es decir, el tiempo requerido para una determinada etapa del desarrollo se acorta. La razón está en que a mayor temperatura se aceleran los procesos fisiológicos del organismo.La influencia de la temperatura sobre el proceso de reproducción y el de descendientes es determinante en muchos casos. Los animales de sangre caliente u homotermos pueden adaptarse a diferentes ambientes tanto fríos como cálidos, porque regulan su temperatura corporal.

Entre los vertebrados, los homeotermos presentan tasas de crecimiento fetal mucho más altas que las especies poiquilotermas. Los ornitólogos han los primeros en estudiar la energética de la reproducción debido a la importancia del huevo en la vida de las aves. La energía necesaria para el crecimiento testicular en los pájaros, durante el periodo de rápido desarrollo de las gónadas, está comprendido entre el 0’4 y el 2 por ciento del metabolismo basal. El crecimiento de las gónadas femeninas generalmente requiere aportes energéticos tres veces mayores que las masculinas pero, en cualquier caso, es una cantidad pequeña comparada con el coste energético de la producción e incubación de un huevo.

La cadena alimenticia, los herbívoros, los carnívoros, peces, natación, carreras y saltos, el vuelo, y tantos y tantos conceptos implicados me aconsejan reducir el presente trabajo que, en realidad, sólo quería limitarse a facilitar algunos conocimientos del planeta y que, por mi cuenta y riesgo, he unido a los seres que lo pueblan y cómo se mantienen y están relacionados. Pero no es eso lo que pretendía al , así que, volveremos al tema principal de este Blog: la Física, la Astronomía y los Pensamientos.

emilio silvera

Así dejamos de ser invertebrados

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EVOLUCIÓN

El ADN de un animal parecido a un filete de anchoa ilumina la aparición de las extremidades

Reportaje de Prensa

 

Un anfioxo en un laboratorio de la Universidad de Colorado (EE UU).
Un anfioxo en un laboratorio de la Universidad de Colorado (EE UU). David Jandzik

Cada año, cientos de estudiantes de biología en EE UU se ponen en pie y le cantan a un bicho marino parecido a un filete de anchoa. “Hay un largo camino desde el anfioxo. Hay un largo camino hasta nosotros [...]. Es un adiós a las aletas y a las branquias, y es una bienvenida a los pulmones y al pelo. Hay un largo, largo camino desde el anfioxo, pero todos venimos de allí”, proclama la letra, compuesta en 1921 sobre una melodía de music hall popularizada por el Ejército Británico durante la Primera Guerra Mundial.

¿Qué diablos es ese bicho del que supuestamente todos venimos y al que se canta desde hace casi un siglo? “Es un cefalocordado marino parecido a un gusano. Y es el animal invertebrado vivo más parecido al ancestro de todos los vertebrados”, explica José Luis Gómez-Skarmeta, investigador del CSIC en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo. Su equipo publica hoy un estudio que ilumina ese largo trecho desde el anfioxo hasta los seres humanos. Nuestro último ancestro común vivió hace 550 millones de años.

Casi cualquier persona puede intentar coger un anfioxo en su playa más cercana. Aparecen en aguas templadas y poco profundas, semihundidos en la arena. “Son, básicamente, como un vertebrado sin cabeza y sin extremidades”, resume Gómez-Skarmeta. La canción de 1921 da más claves sobre su importancia, a costa de sacrificar sus posibilidades de convertirse en el éxito del verano: “No tiene ojos ni mandíbula, ni cuerda nerviosa ventral [típica de los invertebrados]. Pero tiene un montón de hendiduras branquiales y una notocorda”. La letra no es precisamente pegadiza, pero es reveladora. En los humanos, la notocorda aparece cuando somos embriones, para ser posteriormente sustituida por nuestra columna vertebral. Contemplar al anfioxo es como ver una fotografía de la tatarabuela y darnos cuenta de que tenemos la misma nariz.

El anfioxo es el animal invertebrado vivo más parecido al ancestro de todos los vertebrados

 

Gómez-Skarmeta batalla en la tercera revolución de la genética. Primero se estudiaron los genes, que apenas representan el 5% de todo el ADN de un organismo. En ese 5% de nuestro genoma están las instrucciones para fabricar nuestras proteínas, desde la miosina de nuestros músculos a la hemoglobina que transporta el oxígeno en la sangre. La segunda revolución estudió el 95% restante del ADN, donde se encuentran los interruptores para apagar y encender los genes. Una trucha y un elefante están construidos básicamente con los mismos genes, pero cambian las instrucciones para utilizarlos. Y, finalmente, la tercera revolución investiga la estructura tridimensional del ADN, también clave para el funcionamiento de los genes.

“Si imaginamos que el ADN es un hilo de lana, alrededor de los genes se forman pequeños ovillos con los interruptores para apagarlos o encenderlos”, ilustra Gómez-Skarmeta. Su equipo se ha fijado en el complejo Hox, un conjunto de genes que desempeña un papel esencial para construir cualquier animal. “Los genes Hox son responsables del eje que va de la cabeza a la cola en todos los animales. También son responsables de la formación de las extremidades y, en realidad, de todo lo que cuelga y sale para fuera del cuerpo”, añade.

Su estudio, publicado hoy en la revista Nature Genetics, muestra que la estructura tridimensional del complejo Hox cambió en algún momento durante la transición de invertebrados a vertebrados. Los genes Hox se colocan en el genoma muy pegados unos a otros y rodeados de interruptores para regular su activación de manera extremadamente precisa. En los vertebrados, los genes Hox se reparten en dos tramos, con sendos ovillos de interruptores. Sin embargo, en nuestro pseudoancestro anfioxo el complejo Hox aparece en un solo ovillo. El grupo de Gómez-Skarmeta cree que hace cientos de millones de años comenzaron a aparecer nuevos interruptores en torno a los genes Hox al mismo tiempo que cambiaba su estructura tridimensional para evitar interferencias entre ellos. “Sin esta estructura tridimensional del complejo Hox no tendríamos ni piernas, ni brazos, ni pene”, expone el investigador. Seríamos, básicamente, como un filete de anchoa.

Fuente: El Pais

TODAVÍA EXISTEN ANIMALES INCREÍBLES

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40 Aniversario

Los demonios del infierno verde (I)

En la cuenca del Amazonas se esconden seres terribles

Fotograma de la película 'Piranhaconda', de Jim Wynorski
Fotograma de la película ‘Piranhaconda’, de Jim Wynorski

“Bajo este bonito título, que recuerda el nombre de alguna película de serie B (Holocausto caníbal, por ejemplo), se esconden algunos de los seres más diabólicos de la naturaleza. Además de las arañas y serpientes venenosas que ya conocemos, en la impenetrable espesura de las selvas tropicales de Sudamérica moran anguilas ciegas que serpentean en el fango mientras lanzan descargas de 650 voltios, gusanos arborícolas que esperan a que pases a su lado para pegarse a tu piel y chuparte la sangre, devastadores ejércitos de hormigas, monstruosos ciempiés ansiosos por hincarte sus pinzas venenosas o parásitos capaces de hacer cosas inimaginables con tus menudillos. Por no hablar de las ranas de colorines.”

Mundo de Agua

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La vida echó raíces hace más de cuatro mil millones años en nuestra naciente Tierra, un lugar más húmedo y más duro que ahora, bañado por chisporroteantes rayos ultravioleta. Lo que comenzó como simples células finalmente se transformó en mohos del fango, ranas, elefantes, seres humanos y el resto de los reinos vivos de nuestro planeta. ¿Cómo empezó todo?

 

 Alrededor de estos lugares viven criaturas que soportan temperaturas imposibles

Un nuevo estudio de investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro y el Instituto de Astrobiología de la NASA describe cómo la energía eléctrica producida de forma natural en el fondo del mar pudo haber dado origen a la vida en la Tierra hace 4.000 millones de años. Aunque los científicos ya habían propuesto esta hipótesis -llamada “aparición de vida hidrotermal alcalina submarina”- el nuevo estudio reúne décadas de trabajo de campo, de laboratorio e investigación teórica en un gran imagen unificada.

http://imagenagropecuaria.com/revista/wp-content/uploads/2013/03/Agua-mundo.jpg

Según los resultados, sustentados en la teoría del “mundo de agua”, la vida pudo haber comenzado en el interior de fondos marinos cálidos, en un tiempo remoto cuando los océanos se extendían por todo el planeta. Esta idea de las fuentes hidrotermales como posibles lugares para el origen de la vida fue propuesta por primera vez en 1980 tras estudiarse en el fondo del mar cerca de Cabo San Lucas, México. Llamadas “fumarolas negras” son respiraderos de burbujas con agua hirviendo y fluidos ácidos calientes. Por el contrario, los respiraderos de ventilación en el nuevo estudio -la hipótesis del científico Michael Russell del JPL en 1989- son más suaves y se filtran con líquidos alcalinos. Uno de estos complejos de estos respiraderos alcalinos se encontró casualmente en el Océano Atlántico Norte en 2000, y fue apodado la Ciudad Perdida.

“La vida se aprovecha de los estados de desequilibrio en el planeta, como puede haber sido el caso hace miles de millones de años en los respiraderos hidrotermales alcalinos”, dijo Russell. “La vida es el proceso que resuelve estos desequilibrios”.

Imagen del fondo del océano Atlántico que muestra una colección de torres calcáreas conocidas como la "Ciudad Perdida"
Imagen del fondo del océano Atlántico que muestra una colección de torres calcáreas conocidas como la “Ciudad Perdida”. Se ha sugerido que las chimeneas alcalinas hidrotermales de este tipo son el lugar de nacimiento de los primeros organismos vivos de la Tierra antigua. Image Credit: NASA/JPL-Caltech

La teoría del mundo de agua de Russell y su equipo dice que las cálidas fuentes hidrotermales alcalinas mantienen un estado de desequilibrio con respecto al antiguo entorno ácido de los alrededores en el océano, que podría haber proporcionado la llamada energía libre para impulsar el surgimiento de la vida. De hecho, los respiraderos de ventilación podrían haber creado dos desequilibrios químicos. El primero fue un gradiente de protones, donde los protones -los iones de hidrógeno- se concentraron más en el exterior de las chimeneas de ventilación. El gradiente de protones podría haber sido aprovechado para la energía -algo que nuestros propios cuerpos hacen todo el tiempo en las estructuras celulares llamadas mitocondrias.

El segundo desequilibrio podría haber implicado un gradiente eléctrico entre los fluidos hidrotermales y el océano. Hace miles de millones de años, cuando la Tierra era joven, sus océanos eran ricos en dióxido de carbono. Cuando el dióxido de carbono del océano y de los combustibles de la ventilación -hidrógeno y metano- surgió a través de la pared de los respiradedor, los electrones pudieron haber sido transferidos. Estas reacciones podrían haber producido los compuestos de carbono -u otros orgánicos más complejos- que contienen ingredientes esenciales de la vida tal como la conocemos. Al igual que los gradientes de protones, los procesos de transferencia de electrones se producen regularmente en las mitocondrias.

Como pasa con todas las formas de vida avanzadas, las enzimas son la clave para que las reacciones químicas ocurran. En nuestros antiguos océanos, los minerales pueden haber actuado como enzimas, interactuando con los productos químicos alrededor y conducir reacciones. En la teoría del mundo de agua, dos tipos diferentes de “motores” de minerales podrían haber delineado las paredes de las estructuras del respiradero.

Uno de los pequeños motores se cree que ha utilizado un mineral conocido como óxido verde, lo que le permite aprovechar las ventajas del gradiente de protones para producir una molécula que contiene fosfato que almacena energía. El otro motor se cree que ha dependido de un metal raro llamado molibdeno.

“La teoría de Michael Russell se originó hace 25 años y, desde ese momento, las misiones espaciales de JPL han encontrado una fuerte evidencia de océanos de agua líquida y fondos rocosos en Europa y Encelado”, dijo Laurie Barge, investigadora del JPL. “Hemos aprendido mucho sobre la historia del agua en Marte, y pronto podemos encontrar planetas similares a la Tierra alrededor de estrellas lejanas. Al probar esta hipótesis del origen de la vida en el laboratorio de JPL, podemos explicar cómo la vida podría haber surgido en otros lugares de nuestro Sistema Solar o más allá, y también tener una idea de cómo buscarla”.

LA NASA