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Francisco J. Ayala. “La selección natural no es un proceso azaroso / Natural selection is not at all a random process” marzo 15, 2010

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Entrevista con Francisco J. Ayala, profesor de biología de la Universidad de California, en la que nos comentará su visión acerca de algunos puntos conflictivos en la teoría de evolución, como son el concepto de azar, la diana de la evolución biológica y el mecanismo evolutivo que explica la “explosión cámbrica”

Francisco J. Ayala es uno de esos científicos que casi no necesitan presentación, su amplia obra en el campo de la biología evolutiva, así como la difusión de la ciencia que realiza cuando tiene oportunidad, hablan por sí misma. De todas formas como considero una falta de respeto no introducir a nuestro invitado de hoy en La Ciencia y sus Demonios haré una pequeña reseña biográfica.

Francisco José Ayala nació en Madrid, España, y en la década de los 60 del siglo pasado marchó al laboratorio del profesor Theodosius Dobzhansky, uno de los “padres” de la Teoría Sintética de la evolución. Ayala es doctor por la Universidad de Columbia, después estuvo unos años en la Universidad Rockefeller, para posteriormente marchar a la Universidad de California primero en Davis y desde 1987 en Irving, donde imparte clases de biología. Durante su extensa carrera científica ha realizado aportes significativos en la biología evolutiva, como por ejemplo estudios de genética de poblaciones, estudios acerca del reloj molecular evolutivo o sobre la reproducción y evolución de protozoos del género Trypanosoma. Este trabajo se traduce en más de 900 artículos científicos y más de 30 libros.
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¿Cómo se sostiene la abeja en la flor? mayo 22, 2009

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abeja
Los pétalos colaboran con las abejas en un trabajo conjunto

BBC Ciencia

Uno de los grandes misterios de la naturaleza es cómo las abejas pueden colgarse de una flor y no caerse a pesar de vientos y vendavales, pero ahora una nueva investigación parece haber encontrado la respuesta.

Las flores, afirman los científicos de la Universidad de Cambridge, han evolucionado para ayudar a estos insectos.

Los investigadores descubrieron pequeñas estructuras cónicas en la superficie de los pétalos que las abejas usan para asirse y sostenerse.

El estudio, publicado en la revista Current Biology, también encontró que las abejas prefieren los pétalos que cuentan con estas estructuras en su superficie.

Atraer o ayudar

La mayoría de las flores que son polinizadas por insectos tienen células cónicas en la superficie, pero también hay muchas cuyas superficies son planas.

Así que desde hace tiempo los científicos han pensado que estos bultos cónicos tenían la función de atraer a los insectos polinizadores.

Pero la doctora Beverly Glover y su equipo por primera vez han logrado demostrar que estos bultos están diseñados para ayudar a los pequeños insectos.

“Estas células también cambian el color de la flor al concentrar la luz en los pigmentos”, afirma la científica.

“Así que los investigadores pensaban que ése podría ser su propósito”.

“Pero hemos demostrado, en pruebas previas, que aunque las abejas están conscientes de este cambio de color, en realidad no les importa.

“Es como si se tratara de elegir entre distintos dulces de colores. Es decir, podemos ver la diferencia pero de cualquier forma nos comemos todos”, dice la doctora Glover.

Sentido del tacto

Para descubrir si las abejas podían sentir estas estructuras con sus patas, los científicos decidieron probar el sentido del tacto de los insectos para ver si podían distinguir entre pétalos con células planas y pétalos con células cónicas.

Utilizaron dos tipos de flores boca de dragón (Antirrhinum) con pétalos del mismo color y el mismo aroma.

Pero una de ellas tenía una superficie cubierta con estructuras cónicas y la otra una superficie plana.

Cada una de las flores fue colocada sobre un pequeño recipiente con líquido.

“Si las abejas se posaban sobre el pétalo correcto obtenían una recompensa de una solución dulce. Y si se posaban sobre el pétalo incorrecto tenían un ‘castigo’ con saber de membrillo amargo, que por supuesto no les gustaba” dice la investigadora.

Y pronto los insectos aprendieron a discriminar, agrega.

“Aprendieron que podían sentir con sus patas cuál era la flor incorrecta, y sabían que no debían tomar el líquido amargo”.

Asirse y sostenerse

Para asegurarse de que las abejas elegían a una flor basándose solamente en tocar sus pétalos, el equipo probó a otro grupo de abejas con flores artificiales de resina epoxi.

Estas flores, que eran discos transparentes, tenían superficies con estructuras casi iguales a las de las dos flores reales, con el mismo tamaño y aroma.

Pero en la prueba, todas las flores falsas, independientemente de la estructura de su superficie, contenían una recompensa azucarada.

Los científicos descubrieron que si colocaban los discos en un ángulo vertical, las abejas preferían posarse en aquéllas con superficies de células cónicas.

Pero si se les colocaba en una posición plana, como un plato, las abejas no tenían ninguna preferencia para posarse y elegían las que podían asirse con más facilidad.

“También vimos que con las células cónicas las abejas podían asirse con sus seis patas, y también podían descansar y doblar sus alas”, dice la doctora Glover.

“Encantador”

Los científicos observaron que las abejas tienen unas minúsculas pinzas en la punta de sus patas con las cuales pueden asirse a los bultos cónicos.

Sin embargo, cuando se posan sobre células planas, los insectos se mantienen escarbando continuamente con sus patas medias y deben también mover sus alas para mantener el equilibrio, lo cual provoca un mayor gasto de energía.

“Con este mecanismo las abejas pueden posarse en una flor con mucha facilidad -expresa la doctora Glover- especialmente cuando hace viento y llueve.

“Y lo increíble es que la evolución se encargó de diseñar una solución tan simple y encantadora como ésta”.

Un mundo de hembras sin sexo en la Amazonía abril 17, 2009

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Las hembras se reproducen mediante un proceso natural de clonación
hormiga
Ejemplar hembra de una hormiga Mycocepurus smithii, asexuado. | California Academy of Science

El Mundo Digital

No todas las hembras necesitan machos. Al menos así ocurre con unas hormigas amazónicas, las Mycocepurus smithii, que son capaces de reproducirse por clonación. La especie, según ha descubierto recientemente un equipo de investigadores de varios países, es un extraño caso de organismo multicelular cuyas hembras no precisan del sexo para tener crías.

Para realizar este trabajo, los biólogos recogieron las hormigas entre 2001 y 2003 en 270 nidos, en diferentes países entre México y Argentina. Casi la mitad procedían de Brasil, de la región amazónica.

Tras realizar diferentes pruebas, los científicos comprobaron que las hormigas reinas son las únicas que se reproducen y que las obreras son todas estériles, según publican en la revista científica ‘Proceedings of Royal Society B’.

Curiosamente, estas colonias de clones dependen para su alimentación de un hongo que también es asexual, que está en el origen del interés en el estudio de estas peculiares hormigas.

Entre las pruebas que realizaron, la líder de equipo, Anna G. Himler, de la Universidad de Texas (EE.UU.), destaca los tests de ADN que, a modo de ‘huellas dactilares’, hicieron de 12 colonias diferentes de ‘M. smithii’. El resultado fue idéntico: todas las hormigas de una misma colonia eran idénticas genéticamente a su reina.

También disecaron algunos de los insectos, lo que les sirvió para comprobar que los órganos sexuales necesarios para el acomplamiento en las hormigas los tenían totalmente atrofiados.

Los investigadores incluso probaron si el suministro de antibióticos cambiaba en algo la falta de machos, como ocurre en algunos artrópodos asexuales. Pero no fue así y las reinas estudiadas en este experimento tuvieron 7.488 hermanas reinas, pero ningún macho durante 16 meses de tratamiento intensivo.

María Dolores Martínez, investigadora de la Universidad Complutense de Madrid y experta en estos insectos, reconoce que esta especie es “una singularidad” en la naturaleza. “Hay otras especies en las que se da la partenogénesis, pero siempre hay machos. En este caso, es muy curioso que estas hormigas hayan optado por este sistema, aunque, por otra parte, de este modo evitan los conflictos que tienen las obreras frente a las reinas por el sistema de reproducción habitual”.

“Continuamente hablamos de la importancia de la reproducción sexual aunque el sexo conlleve unos costes importantes, ya que después de llegar a adulto e intentar reproducirse, solo se pasan la mitad de nuestros genes, pero la posibilidad de recombinación a nivel genético nos hace más adaptables a ambientes impredecibles frente a la reproducción asexual, en la que tiene el inconveniente de que pueden aflorar genes deletéreos”, afirma la investigadora española.

Es por ello que casi todos los seres vivos han optado por una reproducción sexual que permite esa recombinación genética, tan útil para la adaptación de la especie frente a parásitos y enfermedades, algo imposible cuando sólo se tienen clones.

En este caso, algunos expertos apuntan que quizás las M. smithii han logrado estar bien adaptadas, como demuestra su amplia dispersión geográfica, porque es la reina quien controla la casta de toda la colonia.

Cultivadoras de éxito

En un principio, lo que llamó la atención a Himler fue la capacidad de ‘cultivar’ cosechas de hongos de esta especie de hormiga. De hecho, asegura que esta especie lleva trabajando en auténticos jardines de hongos desde hace unos 80 millones de años. “Recogen el material vegetal, sus heces e incluso insectos muertos del bosque y lo echan sobre su terreno para abonar sus cosechas”, asegura la bióloga norteamericana.

No son las únicas hormigas capaces de esta proeza agrícola, pero Himler si comprobó que su eficacia como ‘agricultoras’ era mucho mayor que en otras parientes porque ellas obtenían más cosechas.

Dado que su recolección es también de hongos también asexuales, los biólogos han planteado la hipótesis de que el hecho de ser sólo hembras les da la ventaja de no estar sometidas a los apremios del sexo, es decir, que pierden menos tiempo en su labor recolectora.

Un auténtico trabajo de hormiguitas…

Evolución inversa en tiempo real enero 13, 2009

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Visto en Ciencia Kanija

En su libro, Vida Maravillosa, Stephen Jay Gould escribe sobre un experimento que “repite la cinta de la vida’, donde se podía ir atrás en el tiempo, permitiendo que la cinta de la vida se reproduzca de nuevo y ver su la “repetición se ve igual que el original’. La biología evolutiva nos dice que no se vería igual – la salida de la evolución es contingente con todo lo que sucedió antes. Ahora, científicos en el IGC en Portugal, la Universidad de Nueva York y la Universidad de California en Irvine, proporcionan la primera pruebas genética cuantitativa de por qué sucede esto.

En este estudio, publicado on-line ayer en la revista Nature Genetics, Henrique Teotónio y sus colegas recrearon la selección en tiempo real en el laboratorio (en lugar de basarse en deducciones de registros fósiles o de comparación con poblaciones naturales existentes) y proporcionaron la primera prueba cuantitativa para la selección natural sobre la conocida como variación genética permanente – un proceso que se cree desde hace mucho que opera en poblaciones naturales que se reproducen sexualmente pero el cual, hasta ahora, no había sido demostrado.

Los investigadores usaron poblaciones cultivadas en el laboratorio de moscas de la fruta (Drosophila melanogaster), derivadas de un grupo de moscas originales, criadas en el lejano 1975. Estas moscas ancestrales fueron criadas en el laboratorio, durante dos décadas, bajo distintas condiciones ambientales, (tales como hambrunas y ciclos de vida más largos) de tal forma que cada población fue seleccionada por sus características específicas. Henrique Teotónio y sus colegas colocaron estas poblaciones de nuevo en su entorno ancestral, durante 50 generaciones, para imponer una evolución inversa sobre las moscas, y entonces observaron los cambios genéticos en ciertas áreas del cromosoma 3 de estas moscas.

Dice Henrique, ‘En 2001 demostramos que la evolución es reversible al menos en lo que a fenotipos concierne, pero incluso así, sólo hasta cierto punto. Es más, no todas las características evolucionaron a su estado ancestral. Además, algunas características evolucionaron de forma inversa más rápido, mientras que otras necesitaron más tiempo. La evolución inversa parece detenerse cuando las poblaciones de moscas logran la adaptación al entorno ancestral, el cual puede no coincidir con el estado ancestral. En este estudio, hemos demostrado que estos fenómenos subyacentes son el hecho de que , a nivel genético, la convergencia con el estado ancestral es del orden del 50%, es decir, de media, sólo la mitad de las frecuencias genéticas se invierten a las frecuencias genéticas ancestrales – la evolución es contingente con la historia a nivel genético también’.

Estos hallazgos proporcionan una mayor visión de la comprensión básica de cómo la evolución y la diversidad se genera y mantienen. Por una parte, proporciona pruebas de que la evolución tiene lugar a través de cambios en la distribución de alelos en una población (conocida como variación genética permanente), de una generación a otra, en lugar de la aparición de mutaciones, de una generación a la siguiente. Por otra parte, como Henrique apunta, ‘Esto tiene implicaciones para la definición de biodiversidad: algunas de las moscas “invertidas” pueden ser fenotípicamente idénticas a las moscas ancestrales, pero son genéticamente distintas. ¿Cómo definimos entonces la biodiversidad?’

Este estudio fue patrocinado por la Fundación para la ciencia y Tecnología y se concedió una beca a Henrique Teotónio, que se unió al IGC en 2003 como líder de grupo y actualmente encabeza el grupo de Genética Evolutiva y el Programa de Doctorado en Ciencias de la Vida.

Autora: Ana Godinho

Chupadores de dinosaurios septiembre 11, 2008

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Hace unos 110 millones de años, cerca de la actual localidad cántabra de Rábago, un mosquito ceratopogónido se encaramó al ojo de un dinosaurio iguanodonte y le succionó la sangre. Tras el atracón, voló hasta un frondoso bosque de coníferas, en la costa del Mar de Tetis, y quedó atrapado en la resina.

Fuente: Público

Allí sigue, congelado en un pedazo de ámbar. Una fotografía perfecta del Cretácico Inferior. Pero aquella masa boscosa es ahora la cuneta de la carretera de acceso a la cueva de El Soplao, a 80 kilómetros de Santander. El pasado febrero, dos científicas del Instituto Geológico y Minero de España (IGME) se encontraron en la Sierra del Escudo de Cabuérniga con el que parece uno de los yacimientos de ámbar más importantes de la época, más de 40 millones de años antes de que un meteorito provocara la extinción de los dinosaurios.

El principal interés del ámbar de Rábago es la abundancia de insectos encerrados en esta resina vegetal fosilizada. Los investigadores han analizado sólo algunas piezas recogidas sin más en el desangelado arcén y han encontrado avispas, escarabajos, chinches, moscas, mosquitos chupadores de sangre y otros artrópodos. Casi todos, de especies desconocidas para la ciencia. “Es un yacimiento excepcional, como si alguien hubiera tirado allí kilos y kilos de ámbar”, explica, todavía sorprendido, el especialista en insectos fósiles del IGME Enrique Peñalver. Y todavía no se sabe qué hay bajo la tierra. De momento, Peñalver se frota las manos. El Cretácico Inferior es el periodo geológico en el que aparecieron grupos de insectos tan importantes como las hormigas, y Rábago puede despejar muchas incógnitas.

La instantánea tomada por el ámbar en el Cretácico no sólo sirve para describir nuevas especies. También da información sobre su comportamiento. En la resina aparecen hormigas acarreando a sus presas, insectos copulando, telas de araña y, a buen seguro, habrá otras sorpresas. “Un hallazgo increíble sería encontrar una pluma de dinosaurio con un parásito, como un piojo o una liendre. O un pelo de algún mamífero”, expone el geólogo. Según el equipo científico, la veta puede contener miles de insectos atrapados en el tiempo.

El hallazgo ha resucitado la fantasiosa idea, reflejada en la película Parque Jurásico, de clonar dinosaurios a partir del ADN encontrado en los mosquitos chupadores de sangre contenidos en el ámbar. Para Peñalver, es absolutamente impensable. El ADN es una molécula que se degrada en seguida y, por otro lado, el ámbar ha conservado en buenas condiciones los exoesqueletos de los insectos, pero no su aparato digestivo. “Además, aunque reconstruyéramos los cromosomas de los dinosaurios, necesitaríamos un óvulo de esa especie para poder clonarlos”, sostiene.

El filón de Rábago, en cualquier caso, es una rara avis. Los yacimientos con ámbar del Cretácico Inferior son muy escasos en todo el mundo. Y la presencia de bioinclusiones – insectos, pelos, plumas – es aún más extraña. Además de en varios puntos de Álava y San Just (Teruel), existen depósitos similares sólo en Líbano, Jordania, Reino Unido y Austria. Por ello, el director de la cueva de El Soplao, Fermín Unzúe, cree que se hallan ante “una nueva Atapuerca”. Quizá, especulan, esta ingente cantidad de ámbar es el fruto de la acumulación en el estuario de un río tras una tormenta. La solución podría llegar en noviembre, cuando comiencen las excavaciones, que darán trabajo a varias generaciones de investigadores.

En opinión de la geóloga Idoia Rosales, descubridora de la veta de Rábago junto a su colega María Najarro, el estudio de los fósiles encerrados en el ámbar también arrojará luz sobre los cambios climáticos del pasado. Hoy, el entorno de la cueva de El Soplao está dominado por robles, hayas y abedules. Pero, en el periodo Cretácico, la concentración atmosférica de dióxido de carbono, responsable del efecto invernadero, era mucho mayor a la actual y la temperatura pudo ser entre seis y 12 grados superior. Los bosques resiníferos, habitados por dinosaurios emplumados del tamaño de una paloma, estaban poblados por especies de coníferas ya extintas y ginkgos. “Es un poco controvertido, pero algunos investigadores piensan que las burbujas de aire atrapadas en el ámbar nos pueden servir para conocer cómo era la atmósfera de la época”, dice con esperanza Rosales. Aire del Cretácico Inferior en el siglo XXI.

La edad del ámbar lo hace, a su vez, idóneo para estudiar uno de los momentos cruciales en la evolución de los ecosistemas terrestres: la aparición de las angiospermas, las plantas con flores. Si alguien viajara en el tiempo a un bosque de hace 110 millones de años, lo primero que le llamaría la atención sería la ausencia de flores. Fue en el Cretácico Inferior cuando las recién nacidas angiospermas, ayudadas por los insectos polinizadores, consiguieron expulsar a los helechos de los bosques.

Hoy, en la cuneta de la carretera de acceso a El Soplao, tampoco hay muchas flores. Dos lonas de unos 100 metros cuadrados tapan el yacimiento y un vigilante de seguridad custodia la zona durante 24 horas al día para evitar la actuación de los expoliadores. Poco después de anunciarse el hallazgo, un grupo de personas intentó llevarse fragmentos de ámbar situados en la ladera. Al ser piezas únicas, con insectos no encontrados en ningún otro lugar del mundo, pueden alcanzar un valor incalculable en el mercado negro. El Parque Cretácico cántabro, prácticamente indefenso, vale ya millones de euros.

Autor: Manuel Ansede