Los constructores de montículos

Cuando oímos hablar de las “pseudociencias” tendemos a pensar en primer lugar en temas relacionados con la salud: homeopatía, acupuntura, curación por imposición de manos etc. Sin embargo, si nos paramos a pensar más detenidamente, nos vienen a la cabeza los avistamientos de ovnis, la astrología, los encuentros con extraterrestres, la existencia de animales extraordinarios (como el yeti, pies grandes o el monstruo del lago Ness) y, finalmente, los recuerdos de un pasado remoto en el que los hombres atesorábamos unos conocimientos extraordinarios que nos fueron arrebatados por nuestra soberbia (el mito de la Atlántida es el más conocido).

En Wikipedia encontramos una definición bastante acertada del término “pseudociencia”: es una afirmación, creencia o práctica que, a pesar de presentarse como científica, no se basa en un método científico válido, le falta el apoyo de evidencias científicas o no puede ser verificada de forma fiable.  Suele caracterizarse por el uso de afirmaciones exageradas o de imposible verificación, una falta de examen por parte de otros expertos, y una ausencia general de procesos para desarrollar teorías de forma racional.

En la actualidad, y dejando de lado relatos míticos como los de la Atlántida, un gran número de personas mantiene unas interpretaciones del pasado que rechazan la aplicación de métodos y análisis científicos generalmente aceptados (porque, por si aún no lo sabe, la historia, la arqueología y la antropología son disciplinas que poseen sus propios métodos científicos). Estas interpretaciones pseudocientíficas emplean los datos históricos y arqueológicos legítimos de forma descontextualizada, en ocasiones falsifican pruebas, utilizan citas parciales de textos ampliamente reconocidos para darles un sentido erróneo, y todo ello con la finalidad de construir teorías sobre el pasado que difieren radicalmente de las verificadas por la comunidad académica. El objetivo de esta forma de actuar queda bastante claro: obtener un beneficio económico que en muchas ocasiones se promueve sobre bases xenófobas y racistas.

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En esta ocasión vamos a hablar de la llamada cultura de los montículos o constructores de montículos (Mound builders en inglés). Bajo este apelativo se engloban una serie de grupos étnicos, habitantes prehistóricos de América del Norte, que se caracterizaron por levantar grandes montículos (enormes estructuras artificiales de tierra), con formas, tamaños y fines muy diversos entre los que podemos destacar el uso ceremonial, residencial o de enterramiento. En ellos se han hallado profusión de objetos ornamentales, herramientas y restos humanos.

Durante los siglos XVIII y XIX, al tiempo que se producía la expansión de la frontera de los Estados Unidos hacia la costa del océano Pacífico, los colonos se fueron topando con una cantidad cada vez mayor de estas estructuras, dando pie a numerosas teorías acerca de quienes habitaron esos lugares y cómo podían haber levantado esas impresionantes construcciones. En algo se pusieron de acuerdo casi de inmediato: no eran obra de los nativos americanos a pesar de que llevaban viviendo en las grandes llanuras mucho tiempo antes de que ningún europeo soñara siquiera con hollar sus tierras.

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Principales yacimientos.

Una vez se descartó de esta forma la posibilidad de que los nativos americanos hubieran sido capaces de levantar esas estructuras y mantener unos asentamientos tan grandes, surgió la cuestión de encontrar a los posibles responsables. Las propuestas fueron tan variadas como sorprendentes: Benjamin Smith Barton propuso que habían sido los vikingos; otros hablaron de los egipcios, israelitas, griegos, chinos, polinesios, fenicios o incluso los belgas. La lista se hace interminable y no mencionan los sumerios por desconocer siquiera su existencia. Por supuesto, en fechas más recientes, no han faltado quienes han atribuido estos trabajos a los mismísimos atlantes, los Incas o los Mayas.

Quien ha sido considerado como el primer arqueólogo de América, Thomas Jefferson, también se interesó por los constructores de montículos al encontrar varios vestigios de esa cultura en sus tierras de Virginia. Realizó cuidadosas excavaciones donde desenterró varios restos humanos aunque no obtuvo ninguna conclusión clara acerca de sus autores.

El interés por descifrar el misterio de la cultura de los montículos fue en aumento a medida que pasaba el tiempo sin obtener una respuesta concluyente. Así, el recientemente creado Instituto Smithsoniano destinó gran parte de sus fondos a tratar de resolver este enigma. Fruto de este esfuerzo fue la primera publicación de la institución: Ancients monuments of the Mississippi Valley.

Este trabajo, la primera investigación seria sobre el tema, fue realizado por Ephraim G. Squier (un ingeniero civil) y Edwin Davis (médico y arqueólogo). Los dos investigadores analizaron más de doscientos yacimientos, llevaron a cabo excavaciones en muchos de ellos y levantaron los primeros mapas detallados y dibujos de los artefactos que encontraron: cerámicas, adornos y herramientas de metal, objetos de hueso y piedra, esculturas etc. Se dedicaron a su tarea desechando todos los prejuicios y teorías existentes a pesar de lo cual mantuvieron que la calidad de las obras de arte halladas en los montículos estaba muy lejos de cualquier cosa producida por los nativos americanos. Concluyeron que había una conexión, más o menos profunda, entre los constructores de los montículos y las antiguas civilizaciones de México, América central y Perú. En definitiva, serían obra de un grupo diferente de los nativos americanos, y culturalmente superior. Estaban equivocados aunque al menos les atribuyeron un origen indígena.

A la labor del Instituto Smithsoniano se unió la Oficina de Etnología Americana que destinó la quinta parte de todo su presupuesto (5.000 $) a resolver el misterio. En 1882, el entomólogo Cyrus Thomas fue nombrado director de la División de exploración de montículos e inició el que sería el mayor y más extenso estudio sobre la cuestión. Su enfoque partió de la base de obtener la mayor cantidad de información posible antes de formular ninguna hipótesis acerca de la función de los montículos, su antigüedad, orígenes y constructores. Para ello él y su equipo investigaron durante más de dos años alrededor de 2000 yacimientos en un total de 21 Estados, y lograron reunir más de 40.000 artefactos, que más tarde pasaron a formar parte de la colección del Instituto Smithsoniano.

Gran montículo de la serpiente.  Condado de Adams, Ohio, Estados Unidos (Wikimedia commons)
Gran montículo de la serpiente.  Condado de Adams, Ohio, Estados Unidos (Wikimedia commons)

Vamos a analizar el argumentario que se empleó en contra de la idea de que los nativos americanos fueran los constructores de los montículos y que podemos resumir en cinco puntos:

1. Los nativos americanos eran demasiado primitivos como para haber realizado los finos trabajos en piedra, metal y arcilla que se habían encontrado en los montículos y sus alrededores.

Uno de los primeros defensores de esta postura fue John Denison Baldwin. Político, editor de periódicos, ministro congregacionista y escritor, a ratos, sobre temas antropológicos. En 1872 publicó un volumen titulado Ancient America, in Notes on American Archaeology donde exponía de forma cruda su tesis:

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¡Quién puede imaginarse a los Iroqueses o a los Algonquinos trabajando en las minas de cobre con tanta inteligencia y habilidad, y una combinación tal de industria sistemática y duradera! No tenían tradición de tal condición de vida, ni rastro de ella. Es absurdo suponer una relación, o una conexión de cualquier tipo, entre el barbarismo original de estos Indios y la civilización de los Constructores de Montículos. Los dos pueblos eran completamente diferentes y estaban separados unos de otros. Si pertenecían realmente a la misma raza, lo que es sumamente dudoso, debemos retroceder innumerables años para encontrar su origen común y la fecha de su separación.

No menos ilustrativo de esta línea de pensamiento fue la aportación de J. W. Foster, a la sazón presidente de la Academia de las Ciencias de Chicago, que afirmaba en 1873:

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Su carácter [del indio], desde que se conoce por el hombre blanco, se ha caracterizado por la traición y la crueldad. Rechaza todos los esfuerzos por elevarle de su posición rebajada: y pese a que no tiene la naturaleza moral para adoptar las virtudes de la civilización, sus instintos brutales le llevan a acoger sus vicios. Nunca se ha sabido que se haya involucrado voluntariamente en una empresa que requiriera un trabajo metódico; habita en viviendas temporales y portátiles; sigue a la caza en sus migraciones; impone una vida monótona a su esposa; no presta atención al futuro. Suponer que esa raza construyó las fuertes líneas de circunvalación y los montículos simétricos que coronan muchos de los terraplenes de nuestros ríos, es tan absurdo, casi, como suponer que construyeron las pirámides de Egipto.

¿Es excesivo definir estos comentarios como racistas? Desde luego, carecen del más mínimo rigor intelectual y no digamos ya científico.

El trabajo de Cyrus Thomas vino a echar por tierra estos prejuicios al constatar que los primeros cronistas de la colonización del Nuevo Mundo ya habían dejado descripciones de grandes asentamientos permanentes y enormes extensiones de terrenos cultivados. Las pruebas mostraban por tanto que al menos algunas poblaciones de nativos americanos habían desarrollado la agricultura, lo que les permitió mantener grandes centros urbanos y alcanzar de este modo un alto nivel de organización.

2. Tanto los montículos como los artefactos asociados a los yacimientos son mucho más antiguos que los restos más tempranos de la cultura india.

Aunque la estratigrafía ―el análisis de las capas del suelo― no se aplicó a la investigación arqueológica hasta bien entrado el siglo XIX, varios estudiosos emplearon un rudimentario antecedente de este método para determinar la antigüedad de los artefactos. Además, se apoyaron en la dendrocronología aplicada sobre algunos troncos de roble hallados en la cumbre de varios montículos llegando a la conclusión de que éstos se construyeron antes del año 1300 a.C.

Las dataciones de los montículos realizadas hasta ese momento se pusieron en tela de juicio aunque en un sentido equivocado: Thomas concluyó que las construcciones se habían erigido tras la llegada de los europeos al Nuevo Mundo.

Hoy en día sabemos que no hubo una única cultura de los montículos, sino que fueron varios pueblos los que levantaban estas enormes estructuras. La evidencia más antigua de esta tradición la encontramos en el yacimiento de Watson Brake en Luisiana (ver este artículo), con una datación comprobada que oscila entre hace 5400 y 5000 años. Este dato nos demuestra que la construcción de montículos tiene una larga historia en Norte América.

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3. Se han encontrado piedras talladas con inscripciones en alfabetos europeos, asiáticos o africanos. Dado que los nativos americanos no poseían ningún tipo de alfabeto ni escritura antes de la llegada de los colonizadores, ésta constituyó una de las pruebas más sólidas contra la posibilidad de que ellos fueran los responsables de levantar esas estructuras.

El ejemplo más citado de estas piedras es el de las llamadas “piedras sagradas de Newark”. En 1860, David Wyrick, un arqueólogo aficionado, afirmó haber encontrado en unos montículos de Ohio una piedra pulida parecida a una plomada con una serie de letras hebreas talladas en la superficie. La llamó “Piedra angular” (Keystone) y rápidamente avivó la idea de que los constructores de los montículos pertenecían a una de las tribus perdidas de Israel.

keystone

A pesar de la importancia que se le dio dado al hallazgo, muchos pusieron en duda su autenticidad ya que la escritura hebrea era demasiado moderna teniendo en cuenta la antigüedad que se atribuía al objeto.

Algunos meses después se produjo un nuevo descubrimiento: una tablilla de piedra caliza que también incluía caracteres hebreos aunque esta vez más antiguos. Se la llamó “El Decálogo” (Decalogue) ya que su traducción indicaba que se trataba de una versión de los Diez Mandamientos que Moisés recibió directamente de Dios según las Sagradas Escrituras.

decalogue

¿Qué oportuno verdad? Cuando se pone en entredicho la autenticidad del primer hallazgo porque los caracteres eran demasiado modernos, aparece una segunda piedra esta vez mejor elaborada. A pesar de que muchos hoy en día siguen manteniendo la autenticidad de estos dos artefactos, lo cierto es que las investigaciones más recientes vienen a demostrar que estas piedras fueron fabricadas y colocadas expresamente para ser descubiertas.

4. Los nativos americanos ya no construían montículos cuando los colonizadores europeos llegaron a sus tierras. Cuando se les preguntaba acerca de quién los había construido o cuál era su uso, desconocían todo acerca de ellos.

Si ellos eran los constructores, ¿por qué no continuaron sus trabajos a pesar de la llegada de los europeos? Al menos deberían ser capaces de recordar quienes lo habían hecho. Al contrario, los nativos americanos no sólo no sabían quién las había levantado, sino que insistían en afirmar que habían encontrado las ruinas en el mismo estado en que se ven hoy en día.

En este caso los estudiosos anteriores también estaban equivocados. Los trabajos de Thomas demostraron que ya en los siglos XVI y XVII las crónicas españolas mencionaban la construcción de montículos por parte de los nativos americanos. Garcilaso de la Vega narra cómo construían los montículos de tierra e instalaban sobre ellos los templos y las viviendas de los jefes de la comunidad. Del mismo modo, William Clark, quien comandó junto con Meriwether Lewis la primera expedición terrestre que alcanzó la costa del Pacífico partiendo del este, observó la construcción de estos montículos por los nativos de Misuri.

Una explicación para el declive de muchas de las poblaciones de nativos americanos que mantenían viva esta cultura fue la introducción de la viruela por parte del explorador español Hernando de Soto. Murió una gran parte de los indígenas y sus grandes ciudades fueron abandonadas junto con sus tradiciones ancestrales.

5. Se han encontrado artefactos de metal (hierro, plata, cobre etc.) y otras aleaciones enterrados en los montículos.

Los nativos americanos conocían métodos rudimentarios de metalurgia y utilizaban el cobre y la plata que encontraban en vetas naturales o en pepitas; pero no las técnicas de fundición necesarias para producir cobre, plata o las aleaciones para obtener bronce.

Las investigaciones de Cyrus Thomas confirmaron que todos los artefactos encontrados en los montículos estaban hechos del llamado cobre nativo, es decir, el cobre hallado en vetas naturales. Es cierto en cualquier caso que estos minerales fueron objeto de un comercio intensivo ya que desde Michigan, la fuente de la mayoría del metal empleado, alcanzaron una amplia distribución.

Yacimiento arqueológico de Cahokia. Collinsville, Illinois, Estados Unidos (Wikimedia commons)
Yacimiento arqueológico de Cahokia. Collinsville, Illinois, Estados Unidos (Wikimedia commons)

En conclusión, salvando la fabricación de pruebas falsas como las piedras y tablillas talladas, lo cierto es que la creencia en que una misteriosa raza desaparecida había levantado los montículos y edificado una gran civilización se debió más bien a la ignorancia y la aceptación selectiva e interesada de los datos disponibles.

Sin embargo, estas creencias calaron hondo y sirvieron de excusa perfecta para justificar la persecución y expulsión de los nativos americanos. Éstos se veían como intrusos, e incluso invasores, que habían destruido la cultura más civilizada de los constructores de montículos. De esta manera, los colonizadores europeos pudieron racionalizar su conducta ya que solo estaban reclamando el territorio que sus antepasados habían poseído antes de la llegada de los “indios”.

Y usted, querido lector, podría pensar que todos estos engaños, falsedades y creencias erróneas fueron cosas del pasado. Pues se equivoca. A finales de 2011 se publicó un artículo en el Examiner cuyo título dejaba poco margen a la imaginación: Unas ruinas en las montañas de Georgia prueban una conexión maya. Las enormes críticas que atrajo este artículo, que fue reproducido sin contrastar por numerosos medios españoles, hizo que se escribiera una especie de retractación (aunque en realidad no llegó a tanto) de la que, por supuesto, ningún medio español que publicó la primera parte se molestó en reseñar.

Referencias:

Baldwin, John D. (1872), Ancient America in notes on American archaeology. New York: Harper.

Foster, J. W. (1887), Prehistoric races of the United States of America. Chicago: S. C. Griggs and Company.

Squier, Ephraim G.; Davis, Edward H. (1848), Ancient Monuments of the Mississippi Valley. New York: Bartlett & Welford.

Thomas, Cyrus (1894), Report on the mound explorations of the Bureau of ethnology. Washington: Government printing office (Smithsonian institution).

Silverberg, Robert (1986), The mound builders. Ohio University Press, 276 p.

Saunders, J. W., et al. (1997), «A mound complex in Louisiana at 5400-5000 years before the present«. Science, vol. 277, núm. 5333, p. 1796-1799.

Feder, K. L. (2011), Frauds, myths, and mysteries: science and pseudoscience in archaeology. New York: McGraw-Hill, xix, 396 p.

Siete días … 31 de marzo a 6 de abril (rayas de cebras y neurociencia)

BIOLOGÍA

Las curiosas rayas blancas y negras sobre el pelaje de las cebras continúan llamando la atención a numerosos biólogos, que llevan estudiando su origen y función en la naturaleza durante los últimos dos siglos, desde que el ‘padre’ de la Evolución, Charles Darwin, se preguntó para qué servían.

El enigma sobre el peculiar pelaje de estos équidos ha llevado a la comunidad científica a barajar numerosas teorías. Hasta ahora eran cinco hipótesis las más aceptadas: un camuflaje con el entorno (para evitar que sean vistas por sus depredadores), una función social (que les ayudaría a reconocerse entre ellas), una reducción del calor corporal, una estrategia para evitar ataques de sus depredadores a partir de la confusión que crean las rayas cuando están en grupo, y una forma de librarse de las picaduras de moscas. Esta última ha sido la explicación que ahora parece haber resuelto este viejo misterio, según un estudio realizado por científicos de la Universidad de California (EEUU).

Mediante un detallado análisis del tamaño, la cantidad e intensidad de rayas que hay en el pelaje de siete especies y 20 subespecies de estos équidos, el equipo liderado por Tim Caro (perteneciente al Departamento de Vida salvaje, Peces y Conservación Biológica de la Universidad de California) ha llegado a la conclusión de que las rayas de las cebras sirven para evitar la picadura de las moscas y tábanos [insectos parecidos a las moscas pero más grandes y con antenas] que les rodean en su hábitat.

El investigador Caro explica a EL MUNDO que estos estudios no solo son interesantes para los científicos que llevan involucrados en este estudio cientos de años, sino también para el público en general. «Los niños estudian en el colegio el pelaje de los mamíferos pero no saben por qué tienen una coloración determinada. Este tipo de estudios ayuda a que los niños valoren más la naturaleza e incluso quieran conservar mejor a los animales», declara.

«Insectos como los tábanos, las moscas de establo y las moscas tsé-tsé se posan menos en animales cuyo pelaje tiene rayas blancas y negras que en los que tienen un pelaje uniforme», afirma el equipo en su estudio.

Además, el equipo señala que no existen datos empíricos para apoyar las teorías que relacionan el pelaje con el camuflaje, con la función de evitar los ataques de sus depredadores, e incluso con las interacciones entre individuos. Pero consideran que sí existe una fuerte asociación entre las mordidas de moscas y tábanos y la cantidad y tamaño de las rayas. «Nuestros análisis comparativos muestran que las picaduras han provocado la evolución de las rayas en el pelaje de los équidos en muchas partes del cuerpo», declaran. Una teoría que se propuso por primera vez en el año 1930 y que en pleno siglo XXI cobra más fuerza que nunca dentro de la evolución y adaptación de los animales.

• Noticia El Mundo

• Artículo: The function of zebra stripes

MEDICINA

Si algo caracteriza a las células tumorales es su crecimiento descontrolado. Y, para ello, necesitan mucha energía. Para conseguirla, las células tumorales captan toda la glucosa que pueden. Este fenómeno se descubrió en 1927, y se llamó efecto Warburg. Pero, hasta ahora, nadie había explicado cómo se originaba el proceso. Lo ha hecho el equipo del Instituto de Investigaciones Biomédicas de Bellvitge (Idibell) que dirige Manel Esteller, y lo publica Nature Communications.

“Estábamos buscando genes que no funcionaban en las células tumorales y encontramos uno alterado, pero desconocíamos cuál era su acción. Descubrimos que era el gen responsable de eliminar el exceso de receptores de glucosa”, explica Esteller en una nota. Cuando se inhibe, esos receptores (proteínas que están en la superficie de las células que se dedican a pescar la glucosa en el torrente sanguíneo) se multiplican, y se dedican a alimentar la voracidad de los tumores. “La célula inactiva al gen que debería degradar al receptor de glucosa en condiciones sanas y al dejar de hacerlo, ese tumor tiene una superactivación de este receptor que capta todas las moléculas de glucosa de su alrededor y las usa para obtener energía rápida para proliferar”, añade Esteller.

El proceso es muy poco eficiente (la energía celular se obtiene de otras moléculas, como el ATP, que se reciclan fácilmente), y puede ser una causa del debilitamiento y adelgazamiento de las personas con cánceres, ya que las células tumorales consumen un nutriente básico para otros procesos (entre otros, los neuronales). “La parte interesante para futuros tratamientos es que si usando fármacos le quitamos esta fuente energética, el tumor muere porque no puede adaptarse fácilmente a usar otros sustratos para obtener energía para sobrevivir”, dice Esteller.

• Noticia El País

• Artículo: A DERL3-associated defect in the degradation of SLC2A1 mediates the Warburg effect (descarga directa en formato PDF)

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¿Y si un tratamiento intravenoso ordinario bastara para combatir de raíz la principal causa de ceguera en mayores de 60 años tras la provocada por la diabetes? Pequeñas dosis de una proteína del sistema inmune (la interleucina IL-18) se han mostrado eficaces contra la degeneración macular asociada a la edad (DMAE) en su variante más agresiva, la llamada húmeda, responsable del 90% de los casos de ceguera provocados por la enfermedad, según publican investigadores del Trinity College de Dublín en la revista Science Traslational Medicine.

De verificarse estos resultados en ensayos clínicos posteriores –de momento solo se ha comprobado la eficacia de la terapia en modelos preclínicos- el tratamiento a la enfermedad daría un vuelco, ya que las estrategias actuales se limitan a las etapas más avanzadas de la enfermedad y requieren de molestas inyecciones intraoculares. «Si estos resultados se confirman, se podría incluso usar de forma preventiva en pacientes de riesgo, como personas con antecedentes o miopes severos», apunta Rafael Martínez-Costa, jefe de la unidad de retina del hospital La Fe de Valencia.

La degeneración macular es una enfermedad degenerativa que se comienza a manifestar generalmente a partir de los 60 años. La mácula se encuentra en la parte central de la retina, que es el tejido situado en la parte interior del ojo. La luz entra por la pupila, se refleja en la retina en forma de imagen invertida y en esta superficie se transforma en impulsos eléctricos que el nervio óptico manda al cerebro.

La mácula es una parte central de este proceso: se encarga de que la visión sea más nítida. La degeneración macular húmeda se debe al desarrollo de vasos sanguíneos muy frágiles y de forma anormal bajo a la mácula. Al romperse, dejan escapar sangre y líquidos. Como consecuencia de ello, la visión central se ve notablemente afectada, hasta el punto de llegar a aparecer un punto negro que va creciendo con el tiempo y que solo respeta la visión periférica.

Esta variante de la patología (la húmeda) aparece solo en el 10% de los casos, pero es la más agresiva, ya que causa el 90% de la ceguera asociada a la enfermedad. El tratamiento actual es muy agresivo, ya que consiste en la inyección directa en el vítreo (la parte gelatinosa interior del ojo) de sustancias antiangiogénicas que frenan el crecimiento de los vasos sanguíneos.

Quizás haya una forma más sencilla, eficaz y cómoda de impedir este crecimiento de venas descontrolado. Es lo que esperan los investigadores irlandeses con la administración intravenosa (no ocular) de IL-18, una proteína que produce el sistema inmune vinculada, entre otros aspectos, a procesos inflamatorios. Los investigadores describen a esta molécula como un agente guardián de la visión al frenar el desarrollo de los vasos sanguíneos dañinos que crecen tras la mácula.

• Noticia El País

• Artículo: IL-18 Attenuates Experimental Choroidal Neovascularization as a Potential Therapy for Wet Age-Related Macular Degeneration

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Imagine una fábrica que se dedica a montar columnas superponiendo bloques. A ritmo normal, da tiempo a revisar cada pieza y descartar o reparar las defectuosas. Si la velocidad del trabajo se acelera, el control de calidad es aún más importante. Pero si se impide esa revisión, cada vez habrá más elementos defectuosos y, al final, la torre se caerá. Este ejemplo sirve para definir el nuevo hallazgo en la lucha contra el cáncer. Científicos del Instituto Karolinska (Suecia) han hallado la enzima MTH1, que se encarga de limpiar los eslabones del ADN para que encajen perfectamente, como los bloques de la torre, en el proceso de reproducción de las células. Por tanto, encontrar inhibidores de esa enzima para impedir que los eslabones (las letras químicas del genoma a, c, g, t) encajen era vital. Y ese camino ha empezado a recorrerse, como ayer publicó Nature en dos artículos.

La MTH1 está presente en todas las células. Pero las cancerosas están descoordinadas, explica el jefe del Grupo de Inestabilidad Genómica del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), Óscar Fernández-Capetillo. Se reproducen a toda velocidad, y, por tanto, sufren más con la mala calidad de los eslabones del ADN.

El investigador principal de uno de los artículos, Thomas Helleday, del Karolinska, ha probado ya algunos inhibidores de la MTH1. Antes incluso de la publicación del artículo ya ha enviado muestras a otros equipos para acelerar los trabajos (uno de ello es el de Fernández-Capetillo). El grupo español está especializado en resistencias. “En cáncer estas son muy importantes”, señala su director. De hecho, en la actual oncología son los grandes enemigos de los tratamientos. Por su propia naturaleza, las células cancerosas, que están en continua división, tienen más probabilidad de incorporar mutaciones que las hagan resistentes. Y esto también puede suceder con las proteínas MTH1, indica Fernández-Capetillo. “Pero si sabemos de antemano cuáles son las resistencias posibles, podremos anticiparnos”.

El segundo artículo es de Giulio Superti-Furga, de la Academia de Ciencias de Austria, que ha descubierto que esa enzima participaba en el funcionamiento de algunos antitumorales conocidos.

Curiosamente, estos artículos, al describir un proceso transversal, de alguna manera van a contracorriente con la actual medicina personalizada, que se centra en encontrar la mínima mutación que caracteriza a un tumor. Por correo electrónico, Helleday indica que ya se ha probado con células de cáncer de piel, colorrectal y cáncer de mama. “Pero hasta ahora se ha hecho en cultivos de laboratorio y en células tumorales pegadas a ratones”, matiza Fernández-Capetillo, quien también ofrece otro elemento de cautela: “Unos tipos de tumores tienen más estrés oxidativo que otros”, por lo que el proceso de limpieza no es igual de importante para todos. A cambio, “es un aval” que dos grupos hayan llegado a señalar a la misma molécula, indica el investigador español.

• Noticia El País

• Artículo: MTH1 inhibition eradicates cancer by preventing sanitation of the dNTP pool

• Artículo: Stereospecific targeting of MTH1 by (S)-crizotinib as an anticancer strategy

NEUROCIENCIA

Es el director de orquesta, el maestro que coordina a todo el organismo. Y tal vez por eso, el cerebro es también el órgano más desconocido, el que más incógnitas alberga. Profundizar en sus secretos será un poco más sencillo a partir de ahora gracias a dos mapas que aportan datos y coordenadas claves para la comprensión del funcionamiento cerebral de los mamíferos. Aunque todavía básicos, estos modelos en tres dimensiones pueden ser muy útiles para adentrarse en los pasos que marcan el desarrollo, seguir los circuitos de comunicación, o conocer más a fondo las raíces de problemas como el autismo, tal y como aseguran sus creadores.

Estos nuevos atlas, que se publican en la revista Nature, son complementarios. El primero de ellos detalla las conexiones neuronales presentes en el cerebro de un ratón. Bastante minucioso, es el primer mapa de estas características que se hace en un animal vertebrado y aporta datos fundamentales para entender de qué forma se comunican las regiones cerebrales.

«Son los primeros mapas con un detalle extraordinario. Hasta ahora lo que había eran detalles de parte del cerebro y este trabajo aporta un análisis global que tendrá una repercusión gigantesca en los próximos años para poder comprender las enfermedades», afirma Javier de Felipe, del laboratorio Cajal del Circuitos Corticales del Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid.

Una opinión similar tiene Juan Lerma, director del Instituto de Neurociencias de Alicante, dependiente de la Universidad Miguel Hernández y el CSIC, quien apunta que «hacía falta un mapa topográfico en tres dimensiones como éste, porque conocíamos la estructura pero no estaba cuantificado cuán fuertes o débiles eran las conexiones entre las regiones del cerebro, y este mapa lo hace».

Carlos Tejero, experto de la Sociedad Española de Neurología (SEN), insiste en la misma línea porque explica que hasta ahora lo que se hacían eran estudios en laboratorio con secciones de cerebros animales. «Teníamos que cambiar el sistema porque el cerebro es un órgano en tres dimensiones y lo que teníamos era un modelo que se nos quedaba corto. Además, es importante saber las zonas precursoras de las futuras neuronas en el cerebro en formación. Con este trabajo tenemos nuevas opciones para comprender las diferencias de esas zonas entre el cerebro humano y el de animales».

• Noticia El Mundo

• Artículo: A mesoscale connectome of the mouse brain

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El otro atlas presentado en Nature es un mapa de la expresión de los genes en el cerebro prenatal, que indica dónde y cómo va evolucionando esa expresión para conformar el desarrollo cerebral. «Este atlas proporciona una completa vista de qué genes están encendidos y apagados en núcleos específicos y tipos celulares mientras el cerebro esté en desarrollo durante la gestación», ha indicado Ed Lein, el responsable del proyecto.

Según Lerma, la información contenida en esta herramienta puede ser muy útil para abordar problemas como el autismo, ya que «la investigación ha puesto de manifiesto que su origen ya se encuentra en el desarrollo cerebral». De hecho, los creadores de esta hoja de ruta ya han examinado el número de genes ligados al autismo y han visto que su expresión se relacionaba con el área del cerebro implicada en el comportamiento.

Por otro lado, continúa Lerma, el atlas -que se elaboró a partir del análisis de muestras de cerebros humanos- también ayuda a visualizar las diferencias y semejanzas de los órganos entre humanos y animales. «Y sus resultados demuestran que es mucho lo que nos parecemos, lo que ratifica la utilidad de modelos animales para el estudio», señala.

Para Lerma, la labor de estos equipos de investigación es especialmente loable, ya que ambas herramientas estarán disponibles a otros grupos de investigación de manera completamente gratuita.

• Noticia El Mundo

• Artículo: Transcriptional landscape of the prenatal human brain

CIENCIAS PLANETARIAS

Bajo la superficie helada de Encélado, una de las lunas de Saturno, hay un océano de agua líquida. Nuevos datos recopilados por la sonda Cassini de la NASA acaban de confirmar la existencia de este mar subterráneo, del que ya se habían hallado indicios en la última década.

Fue en 2005 cuando la misión Cassini descubrió por primera vez que Encélado podría albergar agua líquida bajo su superficie helada. Ahora que esta hipótesis parece haberse confirmado, los científicos creen que la pequeña luna de Saturno cuenta con los tres componentes esenciales que podrían permitir la existencia de alguna forma de vida: agua líquida, compuestos orgánicos y una fuente de energía (el vulcanismo).

El nuevo trabajo, que se publica en Science, ha comprobado que bajo su corteza helada (que alcanzaría los 200 grados bajo cero) existe un gran océano líquido que sale al exterior en forma de géiseres sobre su superficie.

El autor principal de la investigación, Luciano Iess, de la Universidad La Sapienza de Roma, detalla que el tamaño del océano se encuentra bajo una capa de entre 30 y 40 kilómetros de hielo. Además, los datos de la Cassini sugieren que en el interior de Encélado existen tres capas bien diferenciadas: un núcleo de baja densidad formado de silicatos, un manto y una corteza.

«Sabíamos que debía de existir agua bajo la superficie de Encélado porque el hemisferio sur del satélite emite fuertes vapores de agua junto a distintos materiales. Ahora, hemos sido capaces de localizar y determinar la extensión del agua», explica el investigador italiano. En concreto este océano se extiende a unos 50 grados de latitud sur.

• Noticia El Mundo

• Artículo: The Gravity Field and Interior Structure of Enceladus

Los números de la biología (y II)

Como vimos al final de la primera parte de esta anotación, la maquinaria metabólica de los animales muestra una importante variación alométrica en relación a su tamaño: aunque la tasa metabólica aumenta de manera uniforme con la masa del organismo, este incremento no es proporcional.

Los animales más grandes (con una mayor masa) necesitan más energía para sobrevivir que los más pequeños. Uno podría pensar que un elefante, que es unas 1000 veces más pesado que un ratón, necesitaría unas 1000 veces más energía que éste (lo que implicaría un aumento isométrico). Sin embargo, esto no es lo que sucede: cuanto mayor es el animal, aunque precise más energía, consume proporcionalmente menos que un animal de tamaño pequeño. ¿Cuál es la explicación de este fenómeno?

Los fisiólogos fueron los primeros en darse cuenta de las dificultades que entrañaba explicar el comportamiento del metabolismo en relación con el tamaño corporal. Alrededor de 1830, dos franceses, Jean-François Rameaux (fisiólogo) y Pierre Frédérique Sarrus (matemático), estudiando la temperatura de los animales de sangre caliente, llegaron a la conclusión de que la pérdida de calor debería ser proporcional a la superficie del animal (ya analizamos esto al hablar de la evaporación a través de la piel); y que tanto la ganancia como la pérdida de calor debían de ser iguales ya que el organismo mantiene una temperatura constante.

Siguiendo esta argumentación, el calor generado por el metabolismo y el perdido por evaporación deberían variar por igual con el área de la superficie (que es el cuadrado de las dimensiones lineales del animal). Sin embargo, los datos obtenidos en el laboratorio eran paradójicos ya que, si bien el calor perdido variaba con el área superficial, el generado por el metabolismo lo hacía en función del volumen corporal (el cubo de las dimensiones lineales del animal).

Otro fisiólogo, el alemán Carl Bergmann, aclaró que la clave no estaba en distinguir entre animales de sangre caliente o fría, sino entre animales de temperatura constante o variable (de hecho, Bergmann fue quien acuñó los términos homeotermo y poiquilotermo que seguimos utilizando hoy en día). Concluyó que el animal más pequeño produce más calor (por unidad de masa) que el animal grande para mantener el ritmo de la pérdida superficial, y que esta producción extra de calor significa más gasto de energía, más consumo de alimento y más trabajo realizado. Dicho de otra forma, dado que los animales homeotermos tienen que mantener la temperatura corporal constante, para compensar la pérdida de calor con el medio, deben incrementar el generado por el metabolismo. Un ser humano consume diariamente alrededor de una quinta parte de su propio peso corporal en alimento, pero un ratón debe comer la mitad de su peso al día; de ahí que su ritmo de vida sea más rápido, se reproduzca más deprisa y envejezca y muera antes.

La desventaja del tamaño pequeño es mayor cuando la pérdida de calor se ve acelerada por la conducción (como sucede por ejemplo en el Ártico) o por convección (como en el mar). De esta forma podemos comprender porqué en las grandes latitudes viven aves de gran tamaño pero no pequeñas, y también porqué viven osos pero no ratones. Es lo mismo que sucede en el mar donde no hay mamíferos de pequeño tamaño.

A pesar de estos avances, no fue hasta que entró en escena un químico agrícola suizo cuando dispusimos de análisis cuidadosos de la relación exacta entre la producción de calor (o metabolismo) y el tamaño corporal.

La ley de Kleiber

Max Kleiber se incorporó al departamento de zootecnia (una rama de la agricultura relacionada con la producción y el cuidado de animales) de la Universidad de California en Davis en 1929, y se impuso la tarea de construir unas cámaras de respiración para realizar investigaciones sobre el metabolismo de los animales. Esta estimación de las tasas metabólicas tenía importantes repercusiones en el negocio ganadero ya que permitía predecir con cierta fiabilidad la cantidad de alimento que necesitarían éstos (fundamentalmente vacas) y la cantidad de carne que producirían una vez sacrificados.

Siguiendo esta línea de investigación ―y tras innumerables mediciones con gallinas, conejos, caballos, personas etc.― llegó a la conclusión de que el metabolismo de un animal ―su respiración, su circulación sanguínea y digestión, entre otros procesos― fuera cual fuera el animal, se podía predecir tomando su peso corporal elevado a la potencia de ¾. Más aún, la tasa metabólica basal, se midiera por la tasa de consumo de alimento, consumo de oxígeno o producción de calor, variaba de un modo incluso más regular cuando la comparación no se realizaba dentro de la misma especie, sino entre especies diferentes. Así, este fenómeno de escala se reducía a un algoritmo matemático invariable, la escala de la cuarta potencia: si se pone en relación la masa y el metabolismo dentro de una escala logarítmica aparece una línea perfectamente recta que parte de ratas y palomas y va subiendo conforme aumenta el tamaño del organismo.

Veamos como lo explicó el propio Kleiber en un artículo que se ha hecho famoso, Body size and metabolism, publicado en 1932 en la revista Hilgardia (la primera publicación técnica de la Universidad de California relacionada con la agricultura):

Podemos encontrar una formulación general de la ley que expresa la relación entre el tamaño corporal y el metabolismo si representamos en un gráfico el logaritmo del metabolismo frente al logaritmo de la masa corporal. Aparece una línea recta, indicando que el logaritmo del metabolismo basal es proporcional al logaritmo de la masa corporal.

De la función linear de los logaritmos del metabolismo y la masa corporal se sigue que el metabolismo por unidad de una cierta potencia de la masa corporal es constante. Éste, de hecho, es el resultado que se obtuvo probando diferentes cálculos que se muestran en la tabla y resultó que la potencia de ¾ de la masa corporal era la unidad que encajaba mejor.

Una de las conclusiones más hermosas de esta ley según el divulgador George Johnson es que el número de latidos de una vida tiende a ser el mismo en todas las especies; lo que sucede es que los animales de mayor tamaño se toman más tiempo en agotar los suyos.

Terminaremos este apartado con una maravillosa constatación de esta ley. El fisiólogo inglés Douglas Wilkie llamó la atención, en un simposio celebrado en la Universidad de Cambridge en 1975, acerca de un hecho muy relevante en relación con la tasa metabólica de los niños inmediatamente después del nacimiento. Las mediciones mostraban que la tasa basal de consumo de oxígeno en el neonato aumentaba alrededor de 36 horas tras el parto, de 3,5 mm por minuto y kilogramo (apropiada para el tamaño de la madre) a unos 7 mm por minuto y kilogramo (apropiada para la masa corporal del bebé). Mientras el feto está dentro de la madre se comporta metabólicamente como si fuese uno más de sus órganos, acompasándose a la intensidad metabólica relativamente baja determinada por el peso de ella. En las 36 horas que siguen al nacimiento, las tasas de actividad de sus enzimas y mitocondrias han cambiado, acelerando sus procesos lo suficiente para llegar, en el segmento de la línea de Kleiber correspondiente a los humanos, al punto determinado por su propio peso como un ser pequeño y autónomo.

¿Tiene explicación?

Una explicación a los fundamentos de la ley de Kleiber podemos buscarla en la física y en la geometría del sistema circulatorio de los animales. Los animales jóvenes (y también los más pequeños) respiran más veces por unidad de peso que los más viejos (o los más grandes) de la misma especie debido al gasto energético necesario para el crecimiento; del mismo modo, los animales adultos de pequeño tamaño de una especie determinada respiran más veces por unidad de peso que un adulto de mayor tamaño de otra especie diferente debido a que una mayor parte de su masa corporal está formada por la estructura que le sirve de soporte (esqueleto, musculatura etc.) más que por reservas; la masa estructural requiere mayores costes de mantenimiento, mientras que la masa de reserva no.

Todavía se discute por la comunidad científica si el exponente de la ley de Kleiber debe ser ⅔ en lugar de los ¾ que se ha aceptado de forma más general. Debido a que la ley de Kleiber se refiere a la obtención, uso y pérdida de energía por un sistema biológico, la tasa metabólica del sistema se tomó en principio como ⅔ (en lo que se conoce como ley de la superficie, que ya analizamos en la primera parte de esta anotación), porque se pensaba en la energía en términos de energía térmica. Los investigadores tomaron como modelo los animales esféricos para elaborar sus hipótesis ya que es una buena aproximación matemática (en términos generales podemos considerar el cuerpo de los diferentes animales como esferas de mayor o menor tamaño). Los dos tercios expresaban la relación entre el cuadrado del radio (el área de la superficie) y el cubo del radio de la esfera (que representa el volumen): cuando aumenta el radio, el volumen aumenta más rápido que el área de su superficie. Presumiblemente, este es el motivo por el que las grandes criaturas viven más tiempo que las pequeñas: a medida que se hacen más grandes, pierden menos energía por unidad de volumen en forma de calor radiado a través de la superficie.

Sin embargo, el problema con el exponente de ⅔ era que no estaba de acuerdo con muchos de los datos obtenidos empíricamente.

Forma, función y evolución de los organismos vivos

En esta nueva investigación, los autores plantean una derivación de la ley de Kleiber que opera de forma independiente a la enorme variedad de especies. Los grandes organismos multicelulares más comunes en la tierra, las plantas y los animales, presentan formas distintas según impone la distribución de la masa sobre el volumen (los animales son capaces de moverse y son aproximadamente homogéneos en su distribución masiva; mientras que las plantas son organismos enraizados con una geometría heterogénea ya que la masa del árbol está más concentrada en el tallo y en las ramas que en las hojas). Por lo tanto, la pregunta es, dadas las similitudes, ¿qué subyace al exponente dominante de ¾?

Los investigadores entienden que hay un factor que falta en la ecuación. Algunos han propuesto que tiene que ver con el espacio ocupado por los órganos internos. Otros han planteado que la fractalidad está en el fondo de la escala alométrica, una forma que es común a las ramas del árbol y los vasos sanguíneos de los animales. En este sentido, los matemáticos se dieron cuenta de que en nuestro interior existe una estructura fractal que distribuye la energía por el organismo. El sistema circulatorio, las venas, arterias y capilares son autosimilares, es decir, si examinamos el conjunto del sistema a escalas cada vez más menores, vemos que está formado por copias más pequeñas de la misma figura. Los modelos teóricos presentados por Geoffrey West, Brian Enquist, y James Brown (en su artículo A general model for the origin of allometric scaling laws in biology) pretenden mostrar porqué el exponente de ¾ puede surgir de las restricciones que impone distribuir los recursos a través de redes de ramificación jerárquica.

 

Ejemplos esquemáticos de los segmentos de las redes de distribución biológica: (A) los sistemas circulatorio y respiratorio de mamíferos compuestos por tubos ramificados; (B) sistema vascular de las plantas compuesto por vasos divergentes, (C) representación topológica de este tipo de redes, donde k representa el orden del nivel, comenzando con la aorta (k = 0) y terminando con los capilares (k = N), y (D) parámetros de un tubo típico en el nivel k-ésimo. Tomado de West et al. (1997).

Sin embargo, otros investigadores argumentan que, aunque las redes circulatorias pueden suponer ventajas, la potencia de ¾ tiene que ver con el transporte dirigido de nutrientes. En cualquier caso, algunos estudios recientes demuestran que puede surgir la escala de la cuarta potencia incluso cuando no hay fractalidad subyacente.

Para los autores del nuevo estudio el factor desconocido es otro: la velocidad a la cual los nutrientes son distribuidos por todo el cuerpo y se elimina el calor.

A pesar de su evolución independiente y de poseer diferentes metabolismos, las plantas vasculares y los animales bilaterales comparten importantes características de diseño: una masa interna que comprende células organizadas capaces de actividades metabólicas y bioenergéticas, un mecanismo de transporte para la distribución de las moléculas y la energía, y una superficie capaz de intercambiar esa materia y energía con el medio ambiente. Independientemente de las diferencias de forma observadas entre estos dos grupos, la física asociada a la transformación, el transporte y el intercambio de materia y energía debe imponer inevitablemente limitaciones físicas en sus diseños (un organismo es similar a un motor ―parte de la energía obtenida de la alimentación se utiliza para el funcionamiento del organismo, el crecimiento, la reproducción, mientras que el resto se disipa a través de su superficie).

Siguiendo con la notación tradicional, toman como tasa metabólica basal «B», y la masa como «M». La tasa metabólica es una medida de la energía que se distribuye por el organismo por unidad de tiempo y debe ser proporcional a la energía disipada a través de la superficie. Lo que hacen es derivar la ley de Kleiber tomando en consideración el consumo de energía, y estudian el papel de la geometría, según la relación entre la superficie y el volumen, teniendo en cuenta la energía expulsada.

Lo que han hecho los investigadores ahora es centrar su atención en esta geometría y en las limitaciones que impone a la fisiología de los organismos. Ya hemos señalado que el enlace entre los distintos organismos se encuentra en el hecho de que la tasa metabólica es proporcional al área de la superficie, y el punto crucial sobre el que llaman la atención en este estudio es que la constante de proporcionalidad tiene que incluir la velocidad de la entrega de nutrientes y/o el transporte de energía en la superficie.

Según esta aproximación, las dos cantidades que determinan la tasa metabólica «B» son el área de superficie «S» y la velocidad de transporte de los nutrientes «v» de donde obtenemos que

B ~ Sv

Cabría esperar una ley de potencias pura en la relación entre la tasa metabólica y la masa solo cuando el producto de la superficie y la velocidad de transporte guardasen proporción precisamente como una ley de potencias de la masa del organismo. Del mismo modo, sería lógico esperar que la capacidad de transporte en la superficie pudiera variar de especie a especie dependiendo tanto de las condiciones de la superficie como del ambiente. Por este motivo, un comportamiento puro de la ley de potencias únicamente podría sostenerse en una situación idealizada.

En definitiva, la relación entre el volumen y la tasa metabólica es diferente para geometrías diferentes, lo que conlleva profundas consecuencias para la vida.

Ya hemos visto que podemos caracterizar la superficie de un organismo «S» como proporcional a su volumen «V» con un exponente dado (S ~ V x). En este sentido, la naturaleza nos dice que este exponente («x») es 1 para los árboles y ⅔ para los animales. Teniendo en cuenta estos datos, los autores han elaborado la siguiente tabla:

En ella se muestran los exponentes que marcan la proporción entre el concepto reflejado en la primera columna con la masa del organismo «M». Constatamos que la variación alométrica de la tasa metabólica basal, el tiempo biológico (por ejemplo, el tiempo que dura un ciclo de circulación sanguínea o la duración de la vida), y la tasa biológica (como las tasas de mutación o las tasas de bombeo) no dependen de la geometría del organismo y son universales (vemos por ejemplo que el exponente que relaciona la tasa metabólica con la masa es idéntico —¾— tanto en árboles como en animales).

Para un árbol el volumen es toda su superficie (S ~ V) con las hojas actuando como unidades terminales donde el agua que sube desde el suelo se evapora; y cuya velocidad de transporte es constante e independiente de la masa organismo (algo imprescindible dado que el agua sube por el tronco teniendo que vencer la fuerza de la gravedad). Por otro lado, la densidad aumenta con la masa ya que, como hemos apuntado, ésta no se distribuye de manera uniforme sino que se concentra en el tronco y en las ramas. Debemos tener presente igualmente que las hojas de las plantas absorben la mayoría de la luz visible que incide sobre su superficie. Sin embargo, más allá de 700 nanómetros (justo en el límite de nuestra percepción visual), las plantas reflejan casi toda la luz solar gracias a lo cual evitan sobrecalentarse.

En contraste, un animal tiene una densidad uniforme ―la masa y el volumen son proporcionales; y la velocidad del flujo sanguíneo aumenta proporcionalmente con la masa en una tasa determinada por la masa elevada a 1/12 (M1/12). Este es el motivo por el que los animales necesitan una bomba, el corazón, para distribuir la sangre por todo el cuerpo. “Los animales necesitan ajustar el flujo de nutrientes y de calor a medida que cambia su masa para mantener la mayor eficiencia energética posible. Por eso los animales necesitan una bomba, un corazón, y los árboles, no”. Al incluir esa información en su ecuación, los expertos encontraron que habían alcanzado una explicación completa de la ley de Kleiber.

Dada la riqueza de las estrategias adaptativas de la naturaleza y las diferencias en la historia de vida, el clima, las estrategias metabólicas, y el hábitat de los organismos multicelulares, un resultado notable es que, a pesar de las desviaciones y variaciones, se observa una fuerte tendencia en la relación entre la tasa metabólica y la masa corporal. La figura de arriba muestra la gráfica logarítmica de las relaciones entre la tasa metabólica y la masa para árboles (A) y mamíferos (B). A pesar de que las curvas de las dos gráficas son distintas, en el límite mayor de la masa tanto árboles como mamíferos siguen aproximadamente la ley de Kleiber.

Consideremos ahora el otro caso limitante de la geometría del organismo que corresponde a un área de superficie mínima para un volumen dado: un animal con x = ⅔ (S ~ V ⅔). Para que la eficiencia metabólica de los animales coincida con la de los árboles, se requiere que la velocidad de transporte de los nutrientes sea proporcional a la masa del organismo elevada a 1/12 (v ~ M1/12).

Y esto es justamente lo que apoyan los datos empíricos ―una velocidad que aumenta con la masa del organismo hace precisa la existencia de un corazón. A diferencia de los árboles, el volumen de la red circulatoria de un animal no reside por completo en su superficie. Por lo tanto, se requiere una red de circulación más compleja porque la disipación sí que se produce en la superficie.

El artículo concluye con un análisis evolutivo del desarrollo de estos mecanismos. El estudio del desarrollo biológico nos lleva a la conclusión de que los patrones de simetría de los organismos, plantas y animales incluidos, se establecen durante las primeras etapas de su desarrollo. Posteriormente, estos organismos crecen y adoptan formas complejas gracias a unos mecanismos que evolucionaron de forma independiente, como la modularidad, la estructura fractal, y la segmentación. A pesar de la diversidad de formas de vida, la validez aproximada de la ley de Kleiber ofrece una notable visión unificadora de todos ellos.

Por ejemplo, en la mosca de la fruta Drosophila, un gen llamado tinman desempeña el papel de interruptor que inicia el desarrollo del corazón simple del insecto. A pesar de las importantes diferencias que presentan los sistemas circulatorios y las estructuras cardíacas de los insectos frente a los vertebrados, el gen Nkx2-5, homólogo a tinman, juega el mismo papel en el desarrollo del corazón de los vertebrados. La presencia de estos genes homólogos y las redes reguladoras asociadas en los principales linajes bilaterales hace pesar que el antepasado común desarrolló una importante innovación en el diseño, es decir, un sistema circulatorio rudimentario con una bomba cuya regulación vino dada por un gen antepasado de tinman/Nkx2-5.

Por su parte, las primeras plantas evolucionaron a partir de algas para convertirse en los primeros invasores multicelulares de la superficie terrestre. Ellas ―y sus descendientes, las modernas briofitas― carecían de un sistema de transporte complejo, es decir, un xilema conductor de agua, y un floema conductor de azúcar. De manera parecida a lo que sucedió en los animales, la evolución en las plantas de estos complejos sistemas de transporte trajo consigo un cambio dramático en su forma. En ese momento, varios linajes de plantas vasculares obtuvieron de forma independiente hojas bilaterales especializadas para la fotosíntesis y la evapotranspiración, así como raíces cilíndricas especializadas para la absorción de agua y de iones.

Este post participa en la XXX Edición del Carnaval de Biología que acoge Activa tu Neurona

Artículo principal

Banavar JR, Cooke TJ, Rinaldo A, & Maritan A (2014). Form, function, and evolution of living organisms. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 111 (9), 3332-7 PMID: 24550479

(Ver artículo completo aquí)

Otras referencias

Kleiber, M. (1932), «Body size and metabolism«. Hilgardia, núm. 6, p. 315-353.

West G. B., Brown J. H. y Enquist B. J. (1997) A general model for the origin of allometric scaling laws in biology. Science, vol. 276, núm. 5309, p. 122-126.

Siete días … 24 a 30 de marzo (memoria de las cabras)

BIOLOGÍA

Investigadores de la Universidad Queen Mary de Londres descubren que las cabras domésticas tienen más memoria de lo que se pensaba. Según el estudio, estos mamíferos resuelven tareas complicadas rápidamente, las recuerdan durante un periodo largo de tiempo y prefieren aprender por sí mismas.

“Las cabras son herbívoros muy selectivos que a menudo se enfrentan a situaciones difíciles para acceder a la comida, particularmente cuando se encuentran en zonas montañosas o áridas. Como resultado, se han convertido en especies invasoras en muchos países”, declara Elodie Briefer a Sinc, coautora del estudio, actualmente en la Escuela Federal Politécnica de Zurich.

El equipo inglés entrenó un grupo de doce cabras domésticas para que encontrasen una recompensa –comida– dentro de una caja. La tarea consistía en dos pasos: primero debían empujar una palanca con la boca y después la tenían que levantar para finalmente acceder al premio.

En el experimento, nueve de ellas completaron el reto con éxito y la mayoría recogieron el alimento al duodécimo intento. Al cabo de uno y diez meses los investigadores reprodujeron el ejercicio. En estas dos ocasiones, a las cabras les llevó menos de dos minutos hacerse con la recompensa. Según los autores, la rapidez con la que estos mamíferos completaron la tarea a los diez meses indica una memoria a largo plazo excelente.

Asimismo, otra parte del ensayo consistió en que antes de cada sesión de entrenamiento algunos de estos mamíferos tuvieron la oportunidad de observar a otras cabras realizar la misma tarea. Los resultados de esta prueba revelaron que las cabras que no habían visto a sus compañeras eran tan rápidas como las otras. Según los investigadores, esto demuestra que prefieren aprender por sí mismas.

“Creemos que carecen de formas sociales de aprendizaje, debido a que los mecanismos simples e individuales son probablemente más eficientes para su supervivencia y éxito reproductivo”, indica Briefer.

• Noticia Agencia SINC

• Artículo: Goats excel at learning and remembering a highly novel cognitive task (descarga directa en formato PDF)

ECOLOGÍA

Los cuervos de Nueva Caledonia han demostrado una gran capacidad para manipular objetos. Y también para entender algunos principios físicos. Una serie de experimentos muestran cómo adaptan sus ensayos hasta conseguir que el nivel de agua de un recipiente en el que flota una porción de alimento suba lo suficiente hasta que llegan a la comida con el pico.

Por ejemplo, se ha visto que distinguen entre agua y arena. En el tubo con arena no echan piedras, como si supieran que el nivel no va a subir. En el de agua, sí. También entienden que deben introducir objetos compactos (que desplazan más agua) o pesados (que no flotan). Y que el efecto se consigue antes si se hace en un tubo estrecho (al mismo volumen de piedras el nivel del agua sube más) que ancho.

Pero el ejercicio llega hasta la teoría de vasos comunicantes. Con unos ensayos el cuervo entiende que echando piedras en un recipiente sube el nivel del agua de otro, que está conectado y es donde está la comida. En cambio, si los recipientes están aislados, observa que no hay efecto alguno, y lo abandona.

La conclusión, señalan los autores, es que los cuervos tienen una capacidad mental similar a la de un niño de unos siete años… Al menos ante este problema.

• Noticia El País

• Artículo: Using the Aesop’s Fable Paradigm to Investigate Causal Understanding of Water Displacement by New Caledonian Crows (descarga directa en formato PDF)

GENÉTICA

Un equipo internacional de científicos ha logrado crear un cromosoma eucariota en el laboratorio. En concreto, han sintetizado el de la levadura Saccharomyces cerevisiae, con el que se fabrica el pan, la cerveza y el vino. Este logro supone un gran paso en el campo de la biología sintética que permitirá el diseño de microorganismos para producir nuevos medicamentos, materias primas para la alimentación y biocombustibles.

En 1996 los científicos lograron trazar el mapa genético completo de la levadura. Este organismo unicelular se usa para producir cerveza, biocombustible y medicinas. Pero si además se le equipa de un conjunto completo de cromosomas sintéticos y cambiables, como el que ha diseñado un equipo científico dirigido por Jef Boeke, director del NYU Langone Medical Center, se pueden crear versiones mejoradas de estas importantes materias primas, incluidos nuevos antibióticos o biocombustibles respetuosos con el medio ambiente.

“Hemos creado una versión modificada de una secuencia de cromosoma natural. Se trata de una versión sintética de la versión nativa. El siguiente paso que vamos a dar es trabajar con grupos internacionales para tratar de sintetizar los otros 15 cromosomas de la levadura y ser capaces de ver cómo evoluciona la nueva para saber más acerca de cómo está ‘conectado’ su genoma”.

• Noticia Agencia SINC

• Artículo: Total Synthesis of a Functional Designer Eukaryotic Chromosome

PALEONTOLOGÍA

Finalmente reunidas tras más de 160 años separadas, las dos mitades de un hueso fosilizado permiten a los científicos precisar el tamaño de una de las tortugas marinas más enormes que jamás haya vivido.

La historia de esta notable coincidencia comenzó en el siglo XIX. Atlantochelys mortoni fue descrita originalmente a partir del hueso roto de una pata delantera –un húmero– encontrado en la década de 1840 en estado de Nueva Jersey, en Estados Unidos.

Pero no fue hasta 2012, cuando un paleontólogo aficionado encontró la otra mitad, que el gran hueso pudo completarse. Para sorpresa de los expertos, los dos fragmentos encajan a la perfección e indican que A. mortoni debió haber medido 3 m. de largo. Ambas partes provienen de sedimentos del Cretácico, de 70-75 millones de antigüedad, en el Condado de Monmouth, Nueva Jersey.

Juntos, los dos fragmentos ofrecen una idea mucho más clara de A. mortoni, una especie que debe haber sido muy parecida a las actuales tortugas bobas, aunque más grande. «Esta tortuga era un monstruo, probablemente el tamaño máximo que puede tener una tortuga», dijo Daeschler.

«Lo que es más importante, ahora sabemos con precisión de qué formación rocosa proviene la pieza original, podemos conocer su edad con mayor exactitud, podemos tener más confianza en que encontraremos material adicional en la misma formación y por lo tanto saber más sobre A. mortoni», concluyó el científico.

• Noticia BBC Mundo

• Artículo: Two halves make a holotype: two hundred years between discoveries

ASTROFÍSICA

Se detecta, por primera vez, un sistema de anillos en un cuerpo del Sistema Solar que no es un planeta.

Hasta ahora parecía que los sistemas de anillos eran un rasgo exclusivo de los planetas gigantes, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Sin embargo, un pequeño objeto de apenas doscientos cincuenta kilómetros de diámetro acaba de ingresar en ese reducido grupo: una ocultación estelar ha mostrado que (10199) Chariklo (Cariclo en castellano), un planeta menor situado entre Saturno y Urano, presenta dos densos anillos, posiblemente formados por hielo de agua.

El descubrimiento fue posible gracias a la observación, desde ocho enclaves distintos, del paso de Cariclo por delante de una estrella -una ocultación-, que en este caso produjo resultados inesperados. Además de los eventos típicos, correspondientes al comienzo y final de la ocultación, los astrónomos hallaron otros dos eventos breves difíciles de explicar.

«Estábamos muy sesgados por la idea de que los eventos breves de ocultación se debieran a material que Cariclo pudiera expulsar en chorros, como lo hacen los cometas, ya que este objeto tiene algunas propiedades y hasta la órbita parecida a las de los cometas», apunta José Luis Ortiz, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en el hallazgo.

«Tras dar muchas vueltas a los datos me di cuenta de que estábamos detectando material que se distribuía en una elipse alrededor de Cariclo, formando un anillo como el de Saturno. En ese momento todo empezó a aclararse y no solo encajaron todas las piezas del puzle, sino que pudimos explicar otros fenómenos extraños que se habían observado años antes», continúa el astrónomo.

Cariclo es el mayor de una población de objetos conocidos como centauros, que se distribuyen en una extensa región entre Júpiter y Neptuno y que comparten características tanto con los cometas como con los asteroides. Entre 1997 y 2008 Cariclo mostró un, hasta ahora, inexplicable descenso de brillo, acompañado de la desaparición de la señal que indica la presencia de hielo.

Los astrónomos barajan varias explicaciones sobre el origen de los anillos, pero creen que es muy posible que tengan relación con la existencia de satélites, que pudieron impactar y generar un disco de «escombros» en torno a Cariclo. Aunque el hallazgo de anillos en un planeta menor parece apuntar a que se trata de estructuras más comunes de lo que se pensaba, por ahora Cariclo constituye un objeto excepcional.

• Noticia IAA-CSIC

• Artículo: A ring system discovered around the asteroid-like object (10199) Chariklo

INGENIERÍA

Investigadores del Centro de Astrobiología y el Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid han diseñado una cámara de vacío para probar los instrumentos meteorológicos que viajarán en las próximas misiones a Marte.

En concreto colaboran con la NASA para poner a prueba la estación meteorológica denominada Temperatura y viento para Insight (por sus siglas en inglés: Interior Exploration Using Seismic Investigations, Geodesy, and Heat Transport), cuyo lanzamiento está previsto en 2016 con el objetivo de que un robot geodésico estudie la sismología y otros parámetros bajo la superficie marciana.

Otros instrumentos, como el analizador Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) –una evolución de REMS– y el detector de signos de vida o Sign of Life Detector (SOLID), también son candidatos a supervisarse en la cámara de vacío española antes de que se puedan incorporar a las próximos rovers.

Uno de los problemas principales de la exploración planetaria es el polvo marciano, por lo que es uno de los objetos de estudio: «Estamos simulando su efecto para comprender mejor cómo los instrumentos se comportan cuando están cubiertos de polvo».

Pero la cámara de vacío, bautizada como MARTE –en castellano–, también es capaz de reproducir muchas otras condiciones físicas del planeta rojo, como la temperatura, la presión, la composición del gas y la radiación. Los datos resultan de gran interés en la experimentación con sensores.

• Noticia Agencia SINC

• Artículo: Mimicking Mars: A vacuum simulation chamber for testing environmental instrumentation for Mars exploration.

ARQUEOLOGÍA

Los genetistas y antropólogos sospechan que los antiguos africanos domesticaron ganado nativo del continente africano hace unos 10.000 años. Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Missouri, en Estados Unidos, ha descubierto que esa antigua domesticación de ganado se originó en el ‘Creciente Fértil’, una región que cubría los actuales países de Irak, Jordania, Siria e Israel.

En su estudio, el profesor Decker, de la Universidad de Missouri, y un equipo de científicos internacionales compararon las similitudes y diferencias entre la genética de 134 razas de ganado diferentes de todo el mundo para determinar cómo se relacionaron. El trabajo encontró mezcla de ganado nativo en Indonesia con razas importadas de India, ganado europeo y africano en Italia y España y ganado de Europa y Asia en Corea y Japón.

Decker señala que la genética de estas razas de ganado de África es similar a la del primer ganado domesticado en Oriente Medio hace unos 10.000 años, lo que demuestra que estos animales fueron traídos a África cuando los granjeros emigraron al sur. Entonces, este ganado se mezcló con ganado salvaje, o uro, que era nativo de la región, y cambió su composición genética de forma suficiente para confundir a los genetistas.

«En muchos sentidos, la historia de la genética del ganado refleja la historia humana ―afirma Decker―. En el caso del ganado de África, antropólogos y genetistas la utilizan para sospechar que el ganado domesticado africano era nativo del continente, cuando en realidad, fue llevado por la migración de los pueblos hace miles de años. Gracias a una mejor comprensión de la historia de la domesticación de los animales, podemos entendernos mejor a nosotros mismos».

• Noticia Europa Press

• Artículo: Worldwide Patterns of Ancestry, Divergence, and Admixture in Domesticated Cattle (descarga directa en formato PDF)

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