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Inteligencia extrema
Cosmología no convencional
Modelo Cosmológico 2017
Monopolos Gravitacionales
Física del Todo
Física del Todo. Capítulo 33
Inocentes como ellos
J E N A R O
La caverna
Los inciertos frutos
Tres cuentos y uno más
Un artístico triángulo
Agujeros Negros, origen y dinámica relativista
Fase de ruptura ambiental
Procedimiento FRP
Folleto oficial de FRPV
Alerta de calentamiento global
Teoría de la planificación universal
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por Emilio Silvera ~
Clasificado en Biologia ~
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La geometría está por todas partes
En matemáticas se pueden trazar líneas precisas y concretas que dividan en dos clases entes de naturaleza matemática. Una estructura geométrica se puede suponer o no a su imagen especular. Una estructura asimétrica puede tener una lateralidad a la derecha o bien a la izquierda.
La reflexión de la luz es el cambio de dirección que experimenta un rayo luminoso al chocar contra una superficie pulida, como un espejo, regresando al medio del que provenía.
Cualquier número entero positivo es par o impar, y no hay ninguno de tales números para el cual su situación a este respecto ofrezca la menor duda. Pero en el mundo, si exceptuamos el nivel subatómico de la teoría cuántica, las líneas divisorias son casi siempre difusas. El alquitrán, ¿es sólido o líquido?. Lo cierto es que, la mayoría de las propiedades físicas se “mueven” en un espectro continuo que hace que vayan cambiando de manera imperceptible de un extremo a otro del mismo.
El paso del tiempo convierte en líquido, gas o sólido algunos materiales y, a otros, los deforma hasta perder su estructura original para convertirlos en lo que antes no eran. Nada permanece, todo cambia. Sea cual fuere la línea de división, habrá algunos casos en los que no podamos definirla y, en otros, habrá objetos tan próximos a ella que el lenguaje ordinario no será lo suficientemente preciso como para poder afirmar a qué lado pertenece. Y, la propiedad de la vida, está, precisamente, en uno de esos continuos.
Para porbar esto basta que consideremos los virus: son las estructuras biológicas más pequeñas que se conocen con la propiedad de poder “comer” (absorber sustancias situadas en sus proximidades), crecer y fabricar copias exactas de sí mismas.
Son mucho más pequeños que una bacteria (en realidad, algunos virus infectan las bacterias) y pasan sin dificultad a través de un filtro de porcelana fina que, aunque a nosotros nos parezca que está completamente sellada y su superficie es totalmente hermética y lisa, para ellos, tan “infinitamente” pequeños, ofrece miles de huecos por los que poder colarse.
Nuevas grabaciones en vídeo de un virus que infecta a las células sugiere que los virus se expanden mucho más rápido de lo que pensábamos. El descubrimiento de este mecanismo permitirá crear nuevos fármacos para hacer frente a algunos virus. En la punta de un alfiler caben millones de ellos. De hecho, los virus tienen el tamaño de una décima de micrómetro (diezmillonésima parte del metro).
El mundo de lo muy pequeño es fascinante y, por ejemplo, si hablamos de átomos, se necesitarían aproximadamente una cantidad para nosotros inconmensurable de átomos (602.300.000.000.000.000.000.000) para lograr un solo gramo de materia. Fijaos que hablamos de lo pequeño que pueden llegar a ser los virus y, sin embargo, el Hidrógeno con un sólo protón es el átomo más ligero y su masa es 400.000 veces menor que la masa de un virus, como antes dije, el organismo vivo más pequeño que se conoce.
Bacterias en la punta de un alfiler
El virus más diminuto conocido mide unos o,00000002 m; su tamaño es 2.000 veces mayor que el del átomo. Y, en la punta del alfiler que antes mencionamos cabrían 60.000.000.000 (sesenta mil millones) de átomos.
Según nuestra física actual, no es posible dividir el espacio en un tamaño más pequeño que determinada magnitud. Concretamente, ese límite está en un tamaño de 10 elevado a la potencia de -35 metros (esto es, treinta y cinco ceros después del punto decimal antes del 1). Éste es, pues, el tamaño mínimo que puede tener un objeto físico, o el tamaño de un supuesto objeto.
ASchewe calculó cuántos de estos objetos cabrían en una cabeza de alfiler, y para ello escogió la más pequeña jamás fabricada: la usada por IBM para ordenar 35 átomos de xenón que formasen las letras “IBM”. Esta punta de microscopio tenía una anchura de un átomo, es decir, los diez mil millonésimos parte de un metro.
La cantidad de objetos que allí cabrían, en esa punta de alfiler mucho más diminuta que cualquier alfiler que tengamos por casa, es de 10 elevado a la potencia 25, un diez seguido de veinticinco ceros (10.000.000.000.000.000.000.000.000). Algo francamente difícil de imaginar.
Ácido despxirribonucleico
El virus más diminuto conocido mide unos o,00000002 m; su tamaño es 2.000 veces mayor que el del átomo. Y, en la punta del alfiler que antes mencionamos cabrían 60.000.000.000 (sesenta mil millones) de átomos.
… de onda correspondientes, desde el Everest hasta las moléculas de agua y el átomo de hidrógeno, pasando por ojos de aguja, glóbulos rojos, virus y ADN.
Como los virus son menores que la longitud de onda de la luz, no pueden observarse con un microscopio luminoso ordinario, pero los bioquímicos disponen de métodos ingeniosos que les permiten deducir su estructura, ya que pueden verlos mediante bombardeos con rayos X u otras partículas elementales.
En ralidad, se puede decir que un cristal “crece”, pero lo hace de un modo ciertamente trivial. Cuando se encuentra en una solución que contiene un compuesto semejante a él, dicho compuesto se irá depositando sobre su superficie; a medida que esto ocurre, el cristal se va haciendo mayor, pero el virus, igual que todos los seres vivos, crece de una manera más asombrosa: toma elementos de su entorno, los sintetiza en compuestos que no están presentes en el mismo y hace que se combinen unos con otros de tal manera que lleguen a dar una estructura compleja, réplica del propio virus.
Helicobacter Pylori, enemigo íntimo del sistema
Los virus sólo se multiplican en células vivientes. La célula huésped debe proporcionar la energía y la maquinaria de síntesis, también los precursores de bajo peso molecular para la síntesis de las proteínas virales y de los ácidos nucleicos. El ácido nucleico viral transporta la especificidad genética para cifrar todas las macromoléculas específicas virales en una forma altamente organizada.
El poder que tienen los virus de infectar, e incluso matar, un organismo, se debe precisamente a esto. Invade las células del organismo anfitrión, detiene su funcionamiento y lo sustituye, por decirlo de alguna manera, por otros nuevos. Ordena a la célula que deje de hacer lo que normalmente hace para que comience a fabricar las sustancias necesarias para crear copias de sí mismo, es decir, del virus invasor.
El primer virus que se descubrió, y uno de los más estudiados, es el virus sencillo que produce la “enfermedad del mosaico” en la planta del tabaco. Cristaliza en forma de barras finas que pueden observarse a través del microsopio electrónico. Recientemente se ha descubierto que cada barra es, en realidad, una estructura helicoidal orientada a la derecha, formada por unas 2.000 moléculas idénticas de proteína, cada una de las cuales contiene más de 150 subunidades de aminoácidos.
V.Emilio Silvera V.
por Emilio Silvera ~
Clasificado en Biologia ~
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Existen “claves” que son diagramas , trazados a escala, de cuatro moléculas (bases del nucleótido) cuya excepcional interrelación interna, inserta bajo la cremallera del ácido desoxirribonucleico (ADN), contiene el código de toda la vida en la Tierra. Se ha llegado a explicar con precisión cómo miles de características únicas, que varían de un individuo a otro, se tramsmiten intactas de generación en generación. Este descubrimiento fue el prtogreso más grande del siglo XX en el campo del conocimiento biológico.
El fragmento anteriorresume de forma excelente el descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN en 1953, realizado por los científicos James Watson, Francis Crick y Rosalind Franklin. Es ampliamente considerado el mayor hito biológico del siglo XX.
Situación del ADN dentro de una célula
En el interior de cada célula de nuestro cuerpo tenemos cadenas de ADN increíblemente largas. Es la materia prima de los genes. Almacena, reproduce y transmite todas nuestras características personales y únicas, nuestra herencia genética. Estas cadenas de ADN contienen las plantillas codificadas de las proteínas, que son los ladrillos de nuestros cuerpos.
Esta codificación es una serie de combinaciones de cuatro moléculas llamadas bases de los nucleótidos (y representadas por las letras A, G, C y T), que dan todas las instrucciones necesarias para fabricar nuestro cuerpo. Heredamos ADN de nuestros dos progenitores y, puesto que recibimos una mezcla única de ambos, la cadena de ADN de cada uno de nosotros es ligeramente distinta de la de los demás. Nuestro ADN es como una huella dactilar molecular.
Durante la reproducción sexual humana, el ADN de los progenitores se copia y se transmite en proporciones iguales. Es importante saber que, aunque casi todo el ADN de cada progenitor se separa durante la reproducción, en cada generación se barajan y se mezclan pequeños fragmentos de las dos aportaciones. Por mezcla no se entiende la distribución aleatoria y masiva, sino pequeños intercambios, duplicaciones y permutas entre el lote materno y el lote paterno de ADN. Este fenómeno se llama técnicamente “recombinación”. Afortunadamente para los fines de los investigadores genéticos, hay dos pequeñas porciones de nuestro ADN que no se recombinan. El ADN no recombinante es más fácil de rastrear, dado que su información no se altera durante su transmisión de una generación a otra. Las dos pequeñas porciones son el ADN mitocondrial (ADN mt) y la parte no recombinante del cromosoma Y (YNR).
Así que, el ADN mitocondrial es útil para el estudio evolutivo, en primer lugar, porque su variabilidad depende exclusivamente de las mutaciones, ya que no sufre el ya mencionado proceso de recombinación durante la concepción. En segundo lugar, permite un seguimiento de la línea materna evolutiva, pero solamente se podría estudiar en zonas que se saben estuvieron habitadas por mujeres, por lo que poría traer fallas, en caso de que la población femenina fuera mayor a la masculina. Aquellas regiones donde el ADN m. presnetan mayor variabilidad, significaran que allí se han producido mayores mutaciones en el tiempo, por tanto serán más antigua, rastreándose así nuestra posible zona de origen. El número de genes en el ADN mitocondrial es de 37, frente a los 20.000 – 25.000 genes del ADN cromosómico nuclear humano.
Así que, decir que recibimos el 50% de nuestro ADN de nuestro padre y el otro 50% de nuestra madre no es totalmente verdadero. Un pequeño fragmento de nuestro ADN se hereda sólo a través de la madre. Es al que antes nos referíamos como el ADN mitocondrial porque se trata de filamentos circulares individuales contenidos en pequeñas cápsulas tubulares llamadas mitocondrias que funcionan un poco como baterias en el interior del citoplasma celular.
Algunos biólogos moleculares dicen que, cuando el mundo era joven, la mitocondria era un organismo autónomo con su propio ADN y poseía el secreto de generar muchísima energía. Invadió organismos unicelulares nucleados y allí sigue desde entonces, dividiéndose, como la levadura, por fusión binaria. Aunque los varones reciben y usan el ADN mitocondrial de la madre, no pueden transmitirlo a los hijos. El esperma tiene mitocondrias propias para propulsar el largo viaje desde la vagina hasta el óvulo, pero al entrar en éste, las mitocondrias masculinas se marchitan y se mueren.
Así pues, cada cual hereda el ADNmt de la madre, qur a su vez lo ha heredado intacto de su madre y ésta de la suya, hasta el infinito; de ahí que el nombre popular del ADNmt, “el gen EVA”. En última instancia, todas las personas que viven hoy en el mundo han heredado su ADN mitocondrial de una única antepasada que vivió hace casi 200.000 años. Este ADNmt nos proporciona un raro punto de estabilidad en las arenas movedizas de la transmisión del ADN. Sin embargo, si todos los cromosomas EVA del mundo actual fueran una reproducción exacta del primer gen Eva, todos serían idénticos. Sería algo prodigioso, pero significaría que el ADNmt tiene poco que decirnos sobre nuestra prehistoria. Saber que todas las mujeres descienden de una remota EVA común resulta emocionante, pero no nos ayuda a reconstruir la vida de cada una de sus hijas. Necesitamos un poco de variedad.
Los genes pueden mutar (transformarse) de diferentes formas. La forma más sencilla de mutación implica un cambio en una base individual a lo largo de la secuencia de bases de un gen en particular–muy parecido a un error tipográfico en una palabra que ha sido mal escrita. En otros casos, se pueden agregar o eliminar una o más bases. Y algunas veces, grandes segmentos de una molécula de ADN se repiten, se eliminan o se traslocan accidentalmente.
Así, aparecen mutaciones puntuales del ADN. Al heredar el ADNmt de nuestra madre, a veces hay un cambio en una o más “letras” del código del ADNmt, aproximadamente una mutación cada mil generaciones. La nueva letra, llamada “mutación puntual”, se transmitirá desde entonces a todas las descendientes. Aunque otra mutación es un fenómeno raro dentro de una sóla línea familiar, la probabilidad total de las mutaciones aumenta de manera visible a causa de la cantidad de mujeres que tienen hijas. Así, en una generación, un millón de mujeres podrían tener más de mil hijas con una mutación personal e intransferible. Por este motivo, y salvo que hayamos tenido una antepasada común en los últimos 10.000 años, cada cual tiene un código que es ligeramente distinto del de los demás.
Sí, aunque pequeñas, existen esas probabilidades de mutaciones de la genética
Claro que, también existe el “Gen Adán”. A semejanza del ADNmt de transmisión materna y que reside fuera del núcleo de la célula, dentro del núcleo hay un paquete de genes que sólo se transmite por línea masculina. Es el cromosoma Y, el cromosoma definidor de la masculinidad. Exceptuiando un pequeño segmento, el cromosoma Y no desempeña ningún papel en el promiscuo intercambio de ADN que se permiten otros cromososmas, esto significa que, al igual que el ADNmt, la parter no recombinable del cromosoma Y pasa intacta a cada generación y puede ser rastreado, siguiendo una linea ininterrumpida, hasta nuestro primer antepasado masculino.
Los cromosomas Y se utilizan desde hace menos tiempo que el ADNmt en la reconstrucción de árboles genéticos y existen problemas para estimar el alcance cronológico. Cuando se solucionen, el método YNR podría tener una resolución cronológica y geográfica mucho mayor que el ADNmt, tanto para el pasado reciente como para el remoto. Esto se debe sencillamente a que el YNR es mucho mayor que el ADNmt y en consecuencia tiene mayor viabilidad potencial.
Bueno, tanto este artículo, o, pasaje (de una parte de nosotros) como otro anterior que llamé: Estamos señalados por muchos dones pero…¡El habla!, nos viene a confirmar que, la vida, no es sólo “la materia evolucionada”. ¡La Vida! es mucho más que todo eso y, seguramente, como nos dice el amigo Kike, sea una parte sustancial del Universo que, a través de su sabia Naturaleza, nos ha creado para poder contemplarse, como nos dijo el sabio.
Emilio Silvera V.
por Emilio Silvera ~
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Se denominan autótrofos por que generan su propio alimentos, a través de sustancias inorgánicas 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 porque
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 pro-cariotes 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.
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 pequeños
Cuando pensamos en seres vivos, de forma automática acudimos a perros, gatos, algún que otro invertebrado y, con suerte, quizás una planta.
No es para menos, pues los organismos macroscópicos nos rodean desde que empieza la mañana hasta que nos acostamos: aquél canto de un pájaro mientras vamos a trabajar, las hormigas atareadas haciendo filas para alimentarse y otros muchos seres vivos nos rodean en el día a día. Por entronizado que esté el entorno, la vida se abre paso como puede.
Alguna vez te has preguntado ¿cuántas batallas enfrenta nuestro cuerpo para poder mantenernos sanos?
El cuerpo humano, cuenta con una serie de barreras de defensa que le permiten mantenerlo íntegro y sano. Dentro de estas barreras se encuentran la piel, las mucosas, el cerumen, los anticuerpos y una cantidad billonaria de bacterias que, le confieren al cuerpo un estado de salud adecuado que le permite librar la batalla contra otros microorganismos que pueden llegar a alterar su estado de equilibrio.
La microbiota nos ayuda a eliminar toxinas, fabricar vitaminas e incluso a entrenar nuestro sistema inmunitario. De ella hemos descubierto que nos ayuda no solo a digerir los alimentos y extraer su energía, sino también a eliminar toxinas, fabricar vitaminas y entrenar nuestro sistema inmunitario.
Existe una gran cantidad de bacterias buenas que se encuentran en el cuerpo de forma natural, éstas son en conjunto, lo que conocemos como microbiota, anteriormente denominada flora bacteriana; sin embargo, existen otras que, por lo regular no forman parte de él, y cuando llegan a instalarse pueden alterar el estado de salud del individuo, desencadenando un evento de infección o incluso la muerte. Por ello, podríamos decir que son malas, al ocasionarnos un perjuicio o daño.
Las bacterias también tienen su importancia en el medio ambiente, así como cualquier ser vivo. Describamos algunos papeles fundamentales.
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 infinitesimales 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.
Representación de Kleiber del metabolismo basal de los mamíferos desde el ratón al 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.
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 termicamente 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.
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 baja 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 algo 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 sistema 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 valor 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 número 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.
Poiquilotermos
Entre los vertebrados, los homeotermos presentan tasas de crecimiento fetal mucho más altas que las especies poiquilotermas. Los ornitólogos han sido 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 empezar, así que, volveremos al tema principal de este Blog: la Física, la Astronomía y los Pensamientos.
Emilio Silvera Vázquez
por Emilio Silvera ~
Clasificado en Biologia ~
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La evolución de la materia hasta el nivel de la conciencia
Alguna vez se me ocurrió pensar que la Vida, era el estado más elevado de la Materia evolucionada. El estado en el que se alcanza la consciencia y, de alguna manera, trasciende lo puramente material para crear ese “algo” indefinido, complejo e inconcreto que llamamos Mente, que sabemos utilizar y nos sirve de herramienta para ir comprendiendo el mundo que nos rodea y la Naturaleza pero, sin embargo, no podemos decir lo que es con una cierta propiedad de certeza y con respecto a ella, nos movemos en las brumosas aguas de la incomprensión más absoluta.
Claro que ese mismo pensamiento lo tuvieron antes otros, como por ejemplo:
Cuando hablamos de evolución es difícil dejar a un lado a Charles Lyell y a Darwin. No debemos olvidar que el libro de Lyell convirtió el viaje de Darwin en un viaje a través del tiempo. Darwin empezó a leerlo casi inmediatamente, en su litera, mientras sufría el primero de los muchos mareos que le atormentarían durante los cinco años siguientes. El Beagle, un bergantín sólido y macizo, de 28 metros de largo por 7,5 de ancho, era en general confortable, pero su casco era redondeado y se balanceaba mucho. Darwin empezó a aplicar lo que él llamaba “la maravillosa superioridad de la manera de Lyell de abordar la geología” tan pronto como la expedición tocó tierra en las islas de Cabo Verde.
El H.M.S. Beagle. El HMS Beagle se hizo a la mar en 1832 con el fin de cartografiar con mayor detalle las costas sudamericanas. Estaba al mando el capitán Robert Fitzroy y entre sus tripulantes figuraba el joven naturalista Charles Darwin. Durante el viaje del Beagle, que duró cinco años, Darwin sufrió mucho de mareo. Aunque disfrutó de dos largos periodos en tierra, pasó muchos días enfermo, tendido en su litera y alimentándose sólo de uvas.
Construir una teoría de base empírica como explicación de Darwin de la evolución requiere, no sólo datos de observación, sino también una hipótesis organizadora. Darwin tomó su hipótesis, que el mundo es viejo y sigue cambiando hoy tanto como en el pasado, principalmente de Lyell. “El gran momento de los Principles -escribió- era que le cambiaba a uno todo el carácter de la propia mente, y cuando veía algo nunca visto por Lyell, uno seguía viendo en parte con sus ojos .” Más tarde Darwin admitió que “me siento como si mis libros proviniesen a medias del cerebro de sir Charles Lyell.”
La teoría de Darwin mantiene que los efectos ambientales conducen al éxito reproductivo diferencial en individuos y grupos de organismos. La selección natural tiende a promover la supervivencia de los más aptos. Esta teoría revolucionaria se publicó en 1859 en el famoso tratado El origen de las especies por medio de la selección natural. La contribución de Darwin no fue argüir simplemente que la vida había evolucionado – ni siquiera le gustaba usar la palabra “evolución”-, sino también identificar el mecanismo evolutivo por el cual surgen nuevas especies. Por eso tituló su libro El origen de las especies.”
Claro que hablar de la Mente está mucho más lejos de lo que nosotros podemos viajar. Un lugar remoto de maravillosos sucesos de incompresible formación y de cuyo origen, en realidad, nada sabemos a ciencia cierta. Hemos logrado saber muchas cosas como, por ejemplo, la Edad de la Tierra, un lugar en el que se posibilitó el surgir de la vida y de los pensamientos. Francis Bacon decía:
“La antigüedad del Tiempo es la juventud del Mundo”
Por su parte, Denis Diderot elucubraba que:
“Lo que tomamos por historia de la Naturaleza sólo es la muy incompleta historia de un instante.”
De alguna manera, los dos llevaban razón, pues para nosotros los seres conscientes, de alguna manera, el Tiempo comenzó con el mundo que nos vio nacer y, lo que para nosotros era toda la Historia, en realidad era sólo nuestra historia que, en el contexto del Universo resultaba ser menos de una fracción de segundo.
Todavía se estaba enfriando, hace ahora 3.800 millones de años, cuando surgió aquella primera célula replicante
Una Tierra ignea en la que tuvieron que pasar 500 millones de años para que se pudiera enfriar y para que surgiera la posibilidad de aquellas primeras formas de vida que, necesitó de mucho, mucho, muchísimo tiempo para que pudiera alcanzar la consciencia de Ser. Muchas formas de vida y especies que se fueron extinguiendo, otras nuevas pudieron emerger y unas se adaptaron mejor que otras al medio ambiente que, al final del camino evolutivo del planeta y de los seres que lo habitaban, llegó al nivel actual en el que, nuestra especie prevalece sobre todas las demás (conocidas) en un reducido terrón rocoso inmerso en una inmensidad.
En las estrellas se fusionan elementos sencillos en otros más complejos. Allí se formaron todos los componentes de los cuerpos de los seres vivos, y, nos queda por desvelar, ese último secreto que está en nosotros, lo que llamamos conciencia, la Mente… ¿Qué será?
Por otro lado, como el Universo es muy grande, las densidades medias son muy bajas y la materia se encuentra normalmente en estructuras muy simples, en forma de átomos y partículas individuales. La composición química del Universo y sus procesos son por ello también importantes para comprender su evolución, dando pie al uso más o menos extendido de astroquímica. Sin embargo, las moléculas complejas son relativamente raras y los organismos vivos muchísimo más. La parte Biológica del Universo que conocemos se reduce a nuestro propio planeta por lo que parece excesivo poder hablar de Astrobiología. ¿Por qué tenemos que preocuparnos por una parte tan ínfima del Universo? Ciertamente porque los seres humanos pertenecemos a esta extraña componente y, ya que no podemos reproducir en el laboratorio el paso de la química a la biología, es en el contexto del Universo -el gran Laboratorio- y su evolución en el que podemos analizar los límites y las condiciones necesarias para que emerja la vida en cualquier sitio, dando pleno sentido al uso del término como veremos a continuación.
La Astrobiología es una ciencia que ha surgido en la frontera entre varias disciplinas clásicas: la Astronomía, la Biología, la Física, la Química o la Geología. Su objetivo final es comprender cómo surgió la vida en nuestro Universo, cómo se distribuye y cuál es su evolución primitiva, es decir, cómo pudo establecerse en su entorno.
En otras palabras, trata de comprender el papel de la componente biológica del Universo, conectando la astrofísica y la astroquímica con la biología. Intenta para ello comprende el origen de la vida. : El paso de los procesos químicos prebióticos a los mecanismos bioquímicos y a la biología propiamente dicha.
En lugares como este se forman moléculas y sustancias que son esenciales para la Vida
Naturalmente, en Astrobiología nos planteamos preguntas fundamentales, como la propia definición de lo que entendemos como Vida, cómo y cuándo pudo surgir en la Tierra, su existencia actual o en el pasado en otros lugares o si es un hecho fortuito o una consecuencia de las leyes de la Física. Algunas de estas cuestiones se las viene formulando la humanidad desde el principio de los tiempos, pero ahora por primera vez en la historia, los avances de las ciencias biológicas y de la exploración mediante tecnología espacial, es posible atacarlas desde un punto de vista puramente científico. Para ello, la Astrobiología centra su atención en estudiar cuáles son los procesos físicos, químicos y biológicos involucrados en la aparición de la vida y su adaptabilidad, todo ello en el contexto de la evolución y estructuración y auto-organización, del Universo.
Como cualquier otra ciencia, la Astro-biología está sujeta a la utilización del método científico y por tanto a la observación y experimentación junto con la discusión y confrontación abierta de las ideas, el intercambio de datos y el sometimiento de los resultados al arbitraje científico. La clave de la metodología de esta nueva ciencia está en la explotación de las sinergias que se encuentran en las fronteras entre las disciplinas básicas mencionadas anteriormente, una región poco definida, cuyos límites se fijan más por la terminología que por criterios epistemológicos. Un aspecto importante de la investigación en el campo de la Astro-biología es la herramienta fundamental que representa el concepto de complejidad. La vida es un proceso de emergencia del orden a partir del caos que puede entenderse en medios no aislados y, por tanto libres de la restricción de la segunda ley de la termodinámica, como un proceso complejo. En este sentido, la emergencia de patrones y regularidades en el Universo, ligados a procesos no lineales, y el papel de la auto-organización representan aspectos esenciales para comprender el fenómeno de la vida. Transiciones de estado, intercambios de información, comportamientos fuera de equilibrio, cambios de fase, eventos puntuales, estructuras auto-replicantes, o el propio crecimiento de la complejidad, cobran así pleno sentido en Astro-biología.
En los lugares más insospechados hemos encontrado formas de vida de incomprensible existencia
No conocemos más vida que la existente en la Tierra y ésta nos sirve de referencia para cualquier paso en la búsqueda de otras posibilidades. La astrobiología trata por ello de analizar la vida más primitiva que conocemos en nuestro planeta así como su comportamiento en los ambientes más extremos que encontremos para estudiar los límites de su supervivencia y adaptabilidad. Por otro lado, busca y analiza las condiciones necesarias para la aparición de entornos favorables a la vida, o habitables, en el Universo mediante la aplicación de métodos astrofísicos y de astronomía planetaria. Naturalmente, si identificáramos sitios en nuestro sistema solar con condiciones de habitabilidad sería crucial la búsqueda de marcadores biológicos que nos indiquen la posible existencia de vida presente o pasada más allá de la distribución de la vida en el Universo o, en caso negativo, acotaríamos aún más los límites de la vida en él.
Encontrar un “punto azul pálido” o “segunda Tierra” dentro de una zona habitable que contenga agua y condiciones ambientales que puedan sustentar vida, constituye el Santo Grial de la ciencia. Cuántas veces nos habremos preguntado: ¿Estamos solos? Sin embargo, hace unos días, salió la noticia de que se ha encontrado una estrella orbitada por seis planetas de los que tres de ellos, podrían estar habitados según las condiciones en ellos observadas de distancia a la estrella, atmósfera, y otras.
Diferentes condiciones ambientales pueden haber dado lugar a la vida e incluso permitido la supervivencia de algunos organismos vivos generados de forma casual, como experimento de la naturaleza. La Astrobiología trata de elucidar el papel de la evolución del Universo, y especialmente de cuerpos planetarios, en la aparición de la vida. En esta búsqueda de ambientes favorables para la vida, y su caracterización, en el Sistema solar, la exploración espacial se muestra como una componente esencial de la Astrobiología. La experimentación en el laboratorio y la simulación mediante ordenadores o en cámaras para reproducir ambientes distintos son una herramienta que ha de ser complementada por la exploración directa a través de la observación astronómica, ligada al estudio de planetas extrasolares, o mediante la investigación in situ de mundos similares en cierta forma al nuestro, como el planeta Marte o algunos satélites de los planetas gigantes Júpiter y Saturno.
Viendo al planeta Saturno desde los mares de metano de Titán, nos tenemos que preguntar si por ahí cerca se estarán preparando las condiciones para una vida extrasolar futura, o, si acaso, está ya ahí presente. El pequeño mundo Titán reúne todas y cada una de las condiciones de aquella vieja Tierra que existía en épocas pasadas en las que, nosotros, no habíamos hecho aún acto de presencia en el planeta.
La componente instrumental y espacial convierte a la Astrobiología en un ejemplo excelente de la conexión entre ciencia y tecnología. Los objetivos científicos de la Astrobiología, hemos visto, que requieren un tratamiento trans-disciplinar, conectando áreas como la física y la astronomía con la química y la biología. Esta metodología permite explotar sinergias y transferir conocimiento de unos campos a otros para beneficio del avance científico. Pero además, la Astrobiología está íntimamente ligada a la exploración espacial que requiere el desarrollo de instrumentación avanzada. Se necesitan tecnologías específicas como la robótica o los biosensores habilitadas para su empleo en condiciones espaciales y entornos hostiles muy diferentes al del laboratorio. Naturalmente la Astrobiología emplea estos desarrollos también para transferir conocimiento y tecnologías a otros campos de investigación científica y en particular, cuando es posible, incluso al sector productivo.
Centrándonos en el ser humano, los restos fósiles más antiguos confirman que durante la Era Cuaternaria, la Humanidad poseía fuertes restos morfológicos de las especies animales de las que pudo derivar. También se han encontrado fósiles de simios que situados hacia atrás en el tiempo, se acercaban, cada vez más, en su morfología, a las formas humanas.
Sin embargo, aún el más antiguo de los hombres fósiles, hubo de poseer una capacidad cerebral mucho mayor que la de los simios actuales. Por tal motivo incluso los más acérrimos partidarios de la evolución rechazaron pronto que el hombre descendiera del directamente del mono: La conclusión científica común hoy día es que ambos, hombre y chimpancé, tuvieron un ancestro común que no era ni Homo ni Pan y que se perdió por completo no habiendo podido hallar su rastro. El eslabón perdido lo llaman.
Otra cuestión que también ha sido muy debatida es aquella que nos hablaba de que la Humanidad descendía de una sola pareja, lo que nos llevaría al hecho de que la Humanidad surgió de una sola vez, derivando de aquella primitiva pareja por multiplicación como nos cuenta el Génesis. Sin embargo, la Ciencia adopta la postura de que fueron muchas parejas repartidas por todo el mundo, las que dieron lugar a la Humanidad que surgió en diversos lugares.
Si el lugar o lugares, época y forma del nacimiento de la primera raza, o razas, humanas continúa siendo -y mucho más el de la vida- y será con toda probabilidad, siempre, el mayor misterio para la Ciencia que, en los últimos años y con mayores ayudas tecnológicas ha intentado saber lo que la vida es sin conseguirlo. Nos aproximamos, esbozamos escenarios plausibles y reconstruimos lo que pudo ser… Pero, lo cierto es que, seguimos sin saber lo que es la vida y, mucho menos, podemos dar una explicación de la Conciencia, ese estado superior alcanzados por alguna forma de vida que, como la nuestra, han llegado a generar ideas, pensamientos y sentimientos.
¿Y el Ser Humano? Geológicamente hablando es un brote tardía en el árbol de la Evolución. Todos los intentos de darle una gran antigüedad geológica han sido abandonados después de aplicar los nuevos métodos de investigación. Y así, al igual que los mamíferos se han desarrollado lentamente evolucionando a partir de formas no parecidas a ellos, el hombre ha surgido también evolutivamente a partir de formas no humanas.
Lineo y la clasificación de los Seres
Cuando hace doscientos años el primer gran sistemático, el sueco Linneo (1707-1778), estableció su “Sistema Natural”, creía poder diferenciar tantas especies como las que habían sido creadas en un principio. Claro que, su zoología era estática como el concepto del mundo en su época; su clasificación era horizontal y no miraba hacia el pasado. Linneo nunca llegaría a saber que miles de millones de especies surgidas en el planeta Tierra, habían desaparecido, se habían extinguidos y que sólo, el 1% de las especies que habían poblado en la Tierra, estaban vivas hoy.
Sólo cuando se empezó a conocer el mundo vivo de la Prehistoria pasó a primer plano también el problema de las relaciones de parentesco entre grupos aparentemente muy distintos y la necesidad de establecer una claficiación cronológica, es decir, vertical. Así, Linneo fue el primero en reconocer que el Ser Humano no ocupa, anatómica y zoológicamente, un lugar aislado en la Naturaleza, lugar que hasta entonces se había atribuido así mismo gustosamente y, él demostró que el hombre era solamente un miembro de un grupo mayor, al que dio el nombre de Primates. No vamos a hablar aquí ahora del género Homo que, en muchas otras ocasiones ha sido tratado ampliamente.
Cuando hablamos de la “vida” no podemos olvidarnos, de ninguna manera, de las formas más pequeñas que, de alguna manera, fueron nuestros precursores y los primeros que comenzaron la aventura de la Vida. De hecho, sin ellos nosotros no podríamos vivir y nuestros organismos necesitan de ellos para realizar muchas de sus funciones, algunos viven con nosotros en una especie de simbiosis de la que ambas partes se benefician, tal es el caso de las mitocondrias generadoras de energía en nuestro cerebro, por ejemplo.
Ese “mundo” de los seres pequeños, 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.
Y a continuación, la cabeza de un mosquito
Un piojo aferrándose a un cabello humano
Bacterias en la superficie de una lengua
Con un microscopio electrónico podremos llegar muy lejos en el universo de lo muy pequeño.
Las bacterias también tienen su importancia en el medio ambiente, así como cualquier ser vivo. Describamos algunos papeles fundamentales.
Flora bacteriana necesaria en nuestro organismo
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.
Los pulgones que deben ser eliminados para conservar la lozanía de la planta
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 baja de crecimiento y poca capacidad de colonización, que se compensa con la mayor longevidad, competitividad, adaptabilidad y frecuentemente por un comportamiento social altamente desarrollado.
Aunque es cierto que no sabemos a ciencia cierta lo que es la vida, también lo es que, a lo largo de nuestra existencia y llevados por la ambición de saber y con el arma de la curiosidad siempre a cuestas, hemos podido desvelar secretos que la Naturaleza celosamente guardaba. Existen “claves” que son diagramas , trazados a escala, de cuatro moléculas (bases del nucleótido) cuya excepcional interrelación interna, inserta bajo la cremallera del ácido desoxirribonucleico (ADN), contiene el código de toda la vida en la Tierra. Se ha llegado a explicar con precisión cómo miles de características únicas, que varían de un individuo a otro, se trasmiten intactas de generación en generación. Este descubrimiento fue el progreso más grande del siglo XX en el campo del conocimiento biológico.
Situación del ADN dentro de una célula
En el interior de cada célula de nuestro cuerpo tenemos cadenas de ADN increíblemente largas. Es la materia prima de los genes. Almacena, reproduce y transmite todas nuestras características personales y únicas, nuestra herencia genética. Estas cadenas de ADN contienen las plantillas codificadas de las proteínas, que son los ladrillos de nuestros cuerpos.
Esta codificación es una serie de combinaciones de cuatro moléculas llamadas bases de los nucleótidos (y representadas por las letras A, G, C y T), que dan todas las instrucciones necesarias para fabricar nuestro cuerpo. Heredamos ADN de nuestros dos progenitores y, puesto que recibimos una mezcla única de ambos, la cadena de ADN de cada uno de nosotros es ligeramente distinta de la de los demás. Nuestro ADN es como una huella dactilar molecular.
Durante la reproducción sexual humana, el ADN de los progenitores se copia y se transmite en proporciones iguales. Es importante saber que, aunque casi todo el ADN de cada progenitor se separa durante la reproducción, en cada generación se barajan y se mezclan pequeños fragmentos de las dos aportaciones. Por mezcla no se entiende la distribución aleatoria y masiva, sino pequeños intercambios, duplicaciones y permutas entre el lote materno y el lote paterno de ADN. Este fenómeno se llama técnicamente “recombinación”. Afortunadamente para los fines de los investigadores genéticos, hay dos pequeñas porciones de nuestro ADN que no se recombinan. El ADN no recombinante es más fácil de rastrear, dado que su información no se altera durante su transmisión de una generación a otra. Las dos pequeñas porciones son el ADN mitocondrial (ADNmt) y la parte no recombinante del cromosoma Y (YNR).
Así que, el ADN mitocondrial es útil para el estudio evolutivo, en primer lugar, porque su variabilidad depende exclusivamente de las mutaciones, ya que no sufre el ya mencionado proceso de recombinación durante la concepción. En segundo lugar, permite un seguimiento de la línea materna evolutiva, pero solamente se podría estudiar en zonas que se saben estuvieron habitadas por mujeres, por lo que poría traer fallas, en caso de que la población femenina fuera mayor a la masculina. Aquellas regiones donde el ADN m. presnetan mayor variabilidad, significaran que allí se han producido mayores mutaciones en el tiempo, por tanto serán más antigua, rastreándose así nuestra posible zona de origen. El número de genes en el ADN mitocondrial es de 37, frente a los 20.000 – 25.000 genes del ADN cromosómico nuclear humano.
Así que, decir que recibimos el 50% de nuestro ADN de nuestro padre y el otro 50% de nuestra madre no es totalmente verdadero. Un pequeño fragmento de nuestro ADN se hereda sólo a través de la madre. Es al que antes nos referíamos como el ADN mitocondrial porque se trata de filamentos circulares individuales contenidos en pequeñas cápsulas tubulares llamadas mitocondrias que funcionan un poco como baterias en el interior del citoplasma celular.
Algunos biólogos moleculares dicen que, cuando el mundo era joven, la mitocondria era un organismo autónomo con su propio ADN y poseía el secreto de generar muchísima energía. Invadió organismos unicelulares nucleados y allí sigue desde entonces, dividiéndose, como la levadura, por fusión binaria. Aunque los varones reciben y usan el ADN mitocondrial de la madre, no pueden transmitirlo a los hijos. El esperma tiene mitocondrias propias para propulsar el largo viaje desde la vagina hasta el óvulo, pero al entrar en éste, las mitocondrias masculinas se marchitan y se mueren.
Así pues, cada cual hereda el ADNmt de la madre, que a su vez lo ha heredado intacto de su madre y ésta de la suya, hasta el infinito; de ahí que el nombre popular del ADNmt, “el gen EVA”. En última instancia, todas las personas que viven hoy en el mundo han heredado su ADN mitocondrial de una única antepasada que vivió hace casi 200.000 años. Este ADNmt nos proporciona un raro punto de estabilidad en las arenas movedizas de la transmisión del ADN. Sin embargo, si todos los cromosomas EVA del mundo actual fueran una reproducción exacta del primer gen Eva, todos serían idénticos. Sería algo prodigioso, pero significaría que el ADNmt tiene poco que decirnos sobre nuestra prehistoria. Saber que todas las mujeres descienden de una remota EVA común resulta emocionante, pero no nos ayuda a reconstruir la vida de cada una de sus hijas. Necesitamos un poco de variedad.
Los genes pueden mutar (transformarse) de diferentes formas. La forma más sencilla de mutación implica un cambio en una base individual a lo largo de la secuencia de bases de un gen en particular–muy parecido a un error tipográfico en una palabra que ha sido mal escrita. En otros casos, se pueden agregar o eliminar una o más bases. Y algunas veces, grandes segmentos de una molécula de ADN se repiten, se eliminan o se trastocan accidentalmente.
Así, aparecen mutaciones puntuales del ADN. Al heredar el ADNmt de nuestra madre, a veces hay un cambio en una o más “letras” del código del ADNmt, aproximadamente una mutación cada mil generaciones. La nueva letra, llamada “mutación puntual”, se transmitirá desde entonces a todas las descendientes. Aunque otra mutación es un fenómeno raro dentro de una sóla línea familiar, la probabilidad total de las mutaciones aumenta de manera visible a causa de la cantidad de mujeres que tienen hijas. Así, en una generación, un millón de mujeres podrían tener más de mil hijas con una mutación personal e intransferible. Por este motivo, y salvo que hayamos tenido una antepasada común en los últimos 10.000 años, cada cual tiene un código que es ligeramente distinto del de los demás.
Sí, aunque pequeñas, existen esas probabilidades de mutaciones de la genética
Claro que, también existe el “Gen Adán”. A semejanza del ADNmt de transmisión materna y que reside fuera del núcleo de la célula, dentro del núcleo hay un paquete de genes que sólo se transmite por línea masculina. Es el cromosoma Y, el cromosoma definidor de la masculinidad. Exceptuando un pequeño segmento, el cromosoma Y no desempeña ningún papel en el promiscuo intercambio de ADN que se permiten otros cromosomas, esto significa que, al igual que el ADNmt, la parte no recombinante del cromosoma Y pasa intacta a cada generación y puede ser rastreado, siguiendo una línea ininterrumpida, hasta nuestro primer antepasado masculino.
Los cromosomas Y se utilizan desde hace menos tiempo que el ADNmt en la reconstrucción de árboles genéticos y existen problemas para estimar el alcance cronológico. Cuando se solucionen, el método YNR podría tener una resolución cronológica y geográfica mucho mayor que el ADNmt, tanto para el pasado reciente como para el remoto. Esto se debe sencillamente a que el YNR es mucho mayor que el ADNmt y en consecuencia tiene mayor viabilidad potencial.
Bueno, tanto este artículo, o, pasaje (de una parte de nosotros) como otro que llamé: Estamos señalados por muchos dones pero…¡El habla!, nos viene a confirmar que, la vida, no es sólo “la materia evolucionada”. ¡La Vida! es mucho más que todo eso y, seguramente, como nos dice el amigo Kike, sea una parte sustancial del Universo que, a través de su sabia Naturaleza, nos ha creado para poder contemplarse, como nos comentó Nelson que había dicho el sabio.
De todas las maneras y a pesar de tantas explicaciones… seguimos… ¡Sin saber lo que la vida es!
Emilio Silvera V.
por Emilio Silvera ~
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Crean mini-cerebros de Laboratorio a partir de células madres
Un equipo de científicos europeos ha desarrollado un sistema para producir ‘organoides cerebrales’ a partir de cultivos de células madre. El resultado es un tejido en 3D similar a las primeras etapas del cerebro humano, lo que permite estudiar su evolución y las enfermedades asociadas, como la microcefalia.
El desarrollo del cerebro humano es uno de los grandes misterios de la biología, pero un grupo de investigadores austriacos y británicos presentan esta semana en Nature una técnica para generar tejido cerebral que ayudará a avanzar en su estudio.
El equipo, liderado desde el Instituto de Biotecnología Molecular (IMBA) de la Academia Austriaca de Ciencias, ha conseguido crear ‘organoides cerebrales’ partiendo de un cultivo de células madre pluripotentes. Estas se pueden obtener de embriones humanos o reprogramarse a partir de células adultas.
“Hemos generado un ‘neuroectodermo’, una capa de células de la que se deriva el sistema nervioso”, destaca el autor principal, Jürgen Knoblich, del IMBA. “Luego, los fragmentos de este tejido se mantienen en un cultivo tridimensional y se embeben en gotas de un gel que actúa de andamiaje para que pueda crecer”.
“Para favorecer la absorción de los nutrientes –continúa–, transferimos después las gotas de gel a un biorreactor giratorio, y en unas tres o cuatro semanas ya están formadas y definidas las regiones cerebrales”.
En los ‘organoides cerebrales’ resultantes se pueden diferenciar regiones como corteza cerebral, retina, meninges o el plexo coroideo (porción del encéfalo que forma el líquido cefalorraquídeo).
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