El color del cielo

Aunque no tenga que ver con biología evolutiva, creo que es interesante. Yo, por lo menos, no sabía la razón física de esto.
Es de un nivel divulgativo, pero está bien. Ahí va:
Color del cielo

Espero que os guste. Un saludo,
Fernando

Vírgenes aladas

En la mayoría de las especies de hormigas que conocemos aquí, relativamente alejados de los trópicos, las vírgenes aladas emergen de los hormigueros con las primeras lluvias del otoño. Una princesa maravillosa estira sus alas y se levanta del suelo, con ese torpe aleteo de quien busca una pareja en un baile de fin de curso. Lo que empezaba como un tierno despertar, se convierte en un frenético baile, donde hormonas y amor se confunden en el aire.
Y llega ese momento en el que la Naturaleza hace de dos hormiguitas una, fundiéndolas en el éxtasis del amor. La humedad es perfecta en el ambiente; las feromonas perfuman el aire con su embriagadora dulzura.
Nuestra desnuda princesa, ahora despojada de su virginidad, toma tierra y arranca sus alas, enterrándose en el suelo para siempre. ¿Será la memoria la única prueba de ese maravilloso recuerdo?
No. Nuestra reina ha guardado el esperma del macho en una estructura especial de su cuerpo, la espermoteca; ahí estará a buen recaudo durante toda su vida, como si de una nevera se tratase. Me encantan las hormigas.
Ha salido una carta en la Nature sobre Atta colombica, una especie panameña que corta las hojitas de los árboles para abonar sus jardines de hongos, todos las hemos visto alguna vez en los documentales de la 2. Con esta especie cosechadora se han llevado a cabo unos análisis sobre qué factores son los que limitan algunos aspectos fisiológicos.

¿Por qué motivo está limitada la capacidad de las espermotecas? Hay que tener en cuenta que el éxito de una reina está relacionado directamente con la cantidad de esperma almacenado en el momento de la cópula: una vez se entierran y forman un hormiguero, no se vuelven a reproducir nunca más.
Según revela el trabajo de J. J. Boomsma, existe una limitación a la cantidad de esperma almacenado relativa al ataque de patógenos del suelo inmediatamente después del acoplamiento. Este riesgo es muy elevado al enterrarse en el suelo antes de fundar la colonia, puesto que aún ninguna obrera se va a encargar del abastecimiento de nutrientes. Por tanto, para una reina primeriza, es de vital importancia que la inversión de sus reservas energéticas tenga un ajuste finísimo. Y he aquí, que a más esperma, (a) más energía metabólica necesaria para su mantenimiento en la espermoteca y (b) mayor coste en la respuesta inmune: hasta el 74% de las muertes de reinas que se entierran es debida a ataques patógenos (generalmente hongos).
Qué bonito es el amor.
Lo mejor de este estudio son las preguntas que surgen de la lectura del mismo. A. colombica es una especie cuyas reinas se reproducen en el vuelo nupcial dos o tres veces para llenar su espermoteca antes de enterrarse, con machos diferentes. ¿Significa esto que la "monogamia", denominador común en la mayoría de los otros insectos eusociales no está aún bien establecida? ¿Qué limitación existe para los machos que impida una selección a favor de eyaculaciones más elevadas?
Estas preguntas las plantean los propios investigadores. A mi se me ocurre otra. ¿Cómo explica el modelo de selección altruista de himenópteros un hormiguero cuya reina tiene esperma de tres machos diferentes? Ay, ay, ay... Quá malo descubrir que en este caso las hijas tienen con la madre un coeficiente de parentesco de 0,5 pero, entre ellas, aproximadamente 0,42... ¿Dónde están Hamilton, Trivers y E. O. Wilson?

Explosión Cámbrica

Queridos colegas;

ya he oído comentar alguna vez más en la página el tema de la explosión de diversidad en el período Cámbrico. Daré mi opinión al respecto.

Intentamos dilucidar sobre el significado biológico de la evolución por selección natural para ver si atisvamos una salida para ciertos enigmas; enigmas como aquél de que trato en este apartado. Nos cerramos a un concepto que creo que es fundamental. Estamos cayendo en el error del "actualismo evolutivo", si me permitís la expresión. Recordáis todos el principio de actualismo en geología, ¿verdad?. Los procesos de cambio en el pasado son como los que observamos hoy en día. ¡¡¡¡Ahí está el paso incorrecto en el razonamiento!!!! Al menos eso me ha parecido entender.

La base de la variabilidad en una población es, principalmente, de carácter genético. Seguimos. Conocemos hasta cierto punto los mecanismos de regulación genética y epigenética de las mutaciones y podemos observar los efectos que éstas tienen cuando aquéllos fallan. Otra cosa será cómo la circunstacias redistribuirán esas mutaciones y polimorfismos, pero eso queda fuera de lo que quiero hablar ahora.
Los organismos cambian en el tiempo mutan, se seleccionan, divergen y convergen, se ramifican, etc. Esto proporciona la variabilidad que observamos y la diversidad de organismos que existen. Sin embargo parece que ciertos eventos quedarían, por exceso, fuera de este rango de variación. Por ejemplo, la explosión cámbrica.
Ahora bien,´si los organismos han evolucionado así lo han debido de hacer sus mecanismos de regulación y control genético. Podemos sospechar entonces que ese primer estallido de variabilidad y diveridad pudo provocarse por un desacople entre la velocidad de variación de los organismos y la de estos mecanismos. Se daría, por lo tanto, un deficiente sistema de reparación y prevención de mutaciones así como una tambien deficiente regulación fina en el desarrollo de cada orgamismo individual. El resultado, como no es difícil adivinar, de éste desacoplamiento implicaría una explosión enorme de variantes biológicas, muchas deletéreas y mortales, pero otras mucha no. Ademas recordemos que cada parte sinérgica de los mecanismos de reparación de errores genéticos implica una reducción de la probabilidad de mutación transmisible en potencia de 10. Es decir si un mecanismo disminuye la tasa de mutación de un error cada 1.000 a un error cada 100.000, si ese mecanismo no existiera o no estuviera tan desarrollado en los inicios de la existencia de los seres pluricelulares, la tasa de mutación sería 100 veces superior a la actual en uno solo de los pasos de corrección de errores. Este, sumado a otros mecanismos, podrían explicar esa explosión.Conforme la vida fue evolucionando los procesos de control y reparación genéticos fueron creciendo y afinándose hasta los que conocemos hoy.



(Me he permitido hacer esta grafiquilla para ilustrar lo que quiero decir)





A mí me parece razonable, ¿a vosotros?

Espero que lo entendáis y que el planteamiento no os sea muy lioso.

Un saludo,

Fernando

Darwinismo para amateurs

Vamos a simplificar un poco, a ver si así se facilita la cosa: olvídate de las mutaciones "de novo" por el momento. Como si no existieran. Piensa en una población genéticamente muy diversa (de la especie que quieras), con diferencias genéticas que influyen en muchos aspectos de la fisiología, la morfología, el comportamiento, etc. Bien, coloca a esa población en un nuevo ambiente, distinto del anterior. Imagínate qué características tiene ese ambiente y piensa qué ocurrirá con la población. Recuerda: no pienses en mutaciones. Tampoco en la extinción, que entonces no llegamos a ninguna parte y me cuentas, a ver qué tal.

Con una población variopinta, si la coloco en algún otro lugar diferente, voy a obtener cambios en las frecuencias génicas. Incluso se me antoja probable un bajón de fitness, por lo menos en un principio, ¿no? Es que no sé muy bien a dónde me quieres llevar... mmm... no sé. ¿Qué se me olvida?

Muy probablemente, sí. Pero olvidémonos del bajón. Partamos de la situación inmediatamente posterior al bajón... ¿En qué dirección se produce ese cambio? ¿Qué va a pasar con los fenotipos poco a poco?
Lo que te pasa es que sin mutaciones no se te ocurre que pase nada interesante ¿a que sí? Ya sabes a dónde quiero ir: adaptación por selección natural, trabajando sobre la variabilidad preexistente, no esperando a que surjan mutaciones tremendas y afortunadas. Selección como MUCHO MÁS que un mero filtro de defectos.

Supongo que algunos fenotipos que antes pertenecían al lastre genético aumentarán su frecuencia mientras que quizás las medias se desplacen. ¿Cómo que en qué dirección? No puedo saberlo... Supongo que los fenotipos cuyo fitness haya aumentado en relación con el ecosistema anterior irán aumentando en frecuencia, y los cruzamientos entre los indivíduos que poseen alguna ventaja adaptativa darán lugar a indivíduos dihíbridos, trihíbridos... En fin, organismos cuyo fenotipo responde ahora de una manera más eficaz a las nuevas variables. No sé si era eso lo que querías oir, pero a mi me suena bien.

Sí puedes saber en qué dirección se produce el cambio: en la dirección de aumentar la eficacia biológica de la población y, muchas veces también, del aumento de la adaptación a nuevo ambiente.

Bueno, sí, lo que dices suena bien, pero intenta no pensar en categorías discretas e híbridos entre esas categorías. O quizás, mejor sí: vayamos a lo concreto. Vamos a imaginar, por ejemplo, que tomamos un pececillo de río y lo ponemos en acuarios con escaso volumen de agua poco oxigenada.
Prolonga esta situación durante muchas generaciones y ahora dejemos que la mutación reponga la variabilidad genética que se va perdiendo. Sólo eso: reponer. Imagina qué cosas le pueden ocurrir al pececito trasplantado al agua anóxica sin recurrir en ningún momento a:

-Nuevas mutaciones gordas y afortunadas
-Eliminación de individuos defectuosos (que no nos llevará a ninguna parte)

Se me ocurren cosas relacionadas con cambios en la conducta del animal o cambios en la fisiología. Y los cambios fisiológicos se me antojan bastante "gordos y afortunados". Mmmm... ejemplos concretos... aumento de la afinidad por el oxígeno de las células sanguíneas, nadar más para que más volumen de agua pase por las branquias... No sé, no se me ocurre mucho.

A mí se me ocurre que aumentará la tendencia a tragar aire, puesto que en los peces es sabido que el tubo digestivo absorbe oxígeno con facilidad (y algunas especies se sirven de eso). ¿Se te ocurre que podría formarse un proto-pulmón? Sólo necesitas rugosidad en la pared del esófago y mayor irrigación en esa zona. El siguiente paso en el protopulmón es una invaginación que forme una bolsa contráctil. Ya sabes que el tejido del tubo digestivo ya viene de serie equipado con musculatura capaz de contraerse.
La pregunta es ¿realmente necesitamos una mutación gorda que nos dé un pulmón ya formado, o podemos conseguirlo pasito a pasito?:

-Tendencia a tragar más aire
-Rugosidad (quizá primero más distribuida, luego más localizada y por
tanto más eficiente)
-Irrigación
-Ensanchamiento gradual
-Tendencia a "eructar": expulsar el aire, en lugar de dejarlo pasar por
e tubo digestivo hasta el final dificultando la digestión ;o)
-Mejora de la contracción
-Invaginación
-Especialización gradual del tejido para el intercambio gaseoso: disminución del grosor de la mucosa, irrigación más eficiente, etc. Al principio eso tiene un riesgo, porque la pared del esófago sufre mucho estrés. Después, si hay una bolsa ya formada, ya no hay problema
-etc.

O, si quieres: ¿qué es más difícil, imaginarse estos procesos en pequeños pasos, cada uno de los cuales es seleccionable porque aporta más oxígeno al pez? ¿O imaginarse un único paso gordo y demasiado casual?
Sabemos que en las poblaciones suele haber variabilidad genética para muchas cosas, incluyendo la forma de los órganos como el tubo digestivo, la mayor o menor irrigación en unas zonas u otras, para los reflejos de tragar, expulsar, etc.

O sea, ¿se supone que disminuye la variabilidad intraespecífica a favor de los fenotipos que ahora se adapatan mejor y la variabilidad se va recuperando mediante mutaciones?

Sí, pero lo que me interesa es que entiendas que se está produciendo un cambio adaptativo en esos peces, que puede conducir a la aparición de un nuevo órgano. No necesariamente un pulmón, claro. En el nivel abstracto de la teoría sintética, es como dices (cambio de frecuencias, reducción y recuperación de la variabilidad, etc.), pero en el fenotipo concreto, puedes estar viendo la construcción de una novedad evolutiva construida con el material disponible en la variabilidad genética.
Si no te gusta el ejemplo del pulmón, puedes irte al ojo (y aquí Dawkins lo explica estupendamente), al riñón, a las aletas (en una especie que se hace acuática), al sistema digestivo de un rumiante, a las alas de un murciélago, el sistema de tubos del tronco de un árbol, etc...

¿Quieres decir que la evolución es el resultado de la adaptación?

Al revés.

Por tanto, si esas adaptaciones no son causadas por mutaciones, se supone que la población anterior ya poseía indivíduos con algunos caracteres "adecuados" para ese nuevo ambiente ¿no?.

Sí. Según esta visión darwinista, todos los genes que, combinados, forman un pulmón enterito, podían ya estar presentes pero dispersos en la población inicial, aunque ni un sólo individuo tenía nada parecido a ese órgano.
La mutación es preadaptativa: existe generalmente antes de ser útil, no aparece cuando es útil. O, mejor dicho, existe independientemente de su utilidad. Y esto se demuestra experimentalmente de un modo muy sencillo (con bacterias preferiblemente, porque es más rápido).

De modo que no serían necesarias mutaciones para la adaptación, sino que se "escogerían" de un pool preexistente... De todos modos, al fin y al cabo, ese pool de variabilidad existía por mutaciones dentro de una población estable.

Sí, pero hay otra cosa que encontrarás explicada muy pocas veces: las mutaciones no tienen el mismo efecto siempre. Incluso si el ambiente sigue igual, una misma mutación puede tener un efecto positivo si ya hay un proto-órgano, y negativo o neutro si aún no hay nada.

La verdad, me hago un lío. Yo tengo entendido que ante condiciones ambientales constantes, tiene a perderse variabilidad por selección estabilizadora. ¿Eso es una tontería?

No me consta que sea así en general. La variabilidad se puede mantener si es neutra o semi-neutra, y parece que en muchos casos es así.

Si eso que digo no es una locura, no entiendo como, una vez superado un bajón por el cambio drástico de las condiciones ambientales, puede recobrarse un lastre genético adecuado para futuros cambios.

¿Lastre genético? A ver: el bajón inicial es un bajón de fitness, no necesariamente de variabilidad (aunque también, según los casos). Y si hay pérdida de variabilidad y la población sigue manteniéndose en unos números adecuados, la variabilidad se recupera poco a poco.

Si se seleccionan positivamente los fenotipos que antes poseían una frecuencia baja, indirectamente los nuevos indivíduos adaptados a respirar oxígeno atmosférico son causa de mutaciones previas en la población original. Dime si he entendido lo que me estás explicando o hay algo que aún no he conseguido captar.

Me da que sí. Pero insisto en que la transformación es acumulativa y gradual, y ahí está la clave. No hay individuos capaces de respirar aire versus individuos incapaces de respirar aire. Hay individuos capaces de aprovechar el aire con muy diferentes grados de eficacia. El escollo para no entender esto es pensar en blanco/negro en lugar de "en escala de grises".

¿El que construye los indivíduos nuevos, entonces, es el ambiente combinando las características?

Bueno, el mecanismo "constructor" es la reproducción diferencial acumulativa, o sea, la selección natural. O si lo prefieres, el binomio selección + variabilidad aleatoria (llamado a veces algoritmo darwiniano). Lógicamente es el ambiente el que marca qué individuos y con qué rasgos van a vivir mejor y reproducirse más.
A esto puedes sumarle mutaciones afortunadas de gran efecto, que los darwinistas en general NO NEGAMOS que existan y que ayuden, pero... no son estrictamente necesarias en la mayor parte de los casos.


Gracias a Paleofreak

Potencias de diez

Recuéstate sobre tu silla. Apaga la luz. Y haz clic en PLAY. Últimamente sorprendo con vídeos, y este es muy, muy freak. Lo grande y lo pequeño se parecen tanto...





Tomado de Biocurious

Evolución, pleitropía antagónica y Alzheimer.

Saludos,

hasta hace bien poco, he estado haciendo un trabajillo voluntario para fisio animal. El tema: Alzheimer. Es curioso, cuánto hemos oído hablar de él pero la mayoría no sabemos en qué consiste la enfermedad. El caso es que un día llegó a mis manos, gracias a mi padre, un articulito con un nombre un poco...en fin, ¿impactante quizás? Después de todo lo que llevaba leído reconozco que notaba un vacío peculiar; algo como: "Sí, todo esto, la bioquímica, la neuropatología, la genética, etc. del Alzheimer es muy interesante. Pero, ¿qué significado tiene la curiosa existencia de esta enfermedad? ¿Por qué es la demencia más común en los países "desarrollados" (perdonad por esta nefasta categoría)?
Estaba yo con las proteínas y genes, la citología e histopatología, las vías neuroquímicas,...intentando hallar un nexo de unión razonable y lógico; una explicación o justificación biológica para la EA. Entonces, como digo, cayó en mi haber este trabajo de Bufill y Blesa, que se ha convertido en una especie de golosina intelectual biológica en la que me paro a pensar a menudo.

Así os corto; no digo más para que lo leáis. Confío en que estimule vuestras neuronas tanto como a mí. Os paso el vínculo desde el que os lo podéis descargar (es un .pdf):
http://www.filelodge.com/files/hdd8/188143/Apuntes/Buffil_E.pdf

Sin más me despido por ahora,

Fernando.

Y al séptimo día descansó

Con la presente entrada me presento ante todos ustedes, lectores y autores de este magnífico blog. Mi nombre es Alejo o Leko como más me suelen llamar por otros pagos más al sur. Soy un argentino que vine a España para cursar la carrera de biológicas en la UAM y me siento muy feliz de poder compartir con ustedes tanto contínuo espacio-temporal como gustos y afición por este conjunto diverso de fractales caóticas que organizan la materia y la energía de nuestro planeta, la biología. Sin embargo, aprovecho esta corta introducción para comentarles, así como día a día hacen ustedes, algo de mis intereses personales, un mero algorítmo dentro del heterogéneo programa de la vida. Mi aportación "bloggera" de hoy va fundamentalmente una aproximación técnica que cada vez pisa más fuerte entre la biología.
¿Quién no se preguntó alguna vez, allá por bachillerato, si algún biólogo realmente se había puesto a ver como funcionaba una célula? Tal vez eso que llamaban biología eran meras suposiciones inventadas, en una conspiración macabra y de pésimo gusto, por el profesor y ANAYA editorial.
Después entramos en la facultad y ya comenzamos a comprender sobre procedimientos, ciencia, publicaciones, cómo se cocía la supuesta verdad universal: de a pequeños y pseudo-ciertos cachitos. Con mucha hipótesis y poca teoría. Modelos de organismos, biología molecular, líneas celulares y modelos matemáticos aplicados a troche y moche para reconstruir nuestras ilusiones. Qué infantiles eramos...... o no.
Los hechos son que existe una aproximación tecnológica, muy avanzada y con material puntero (tanto en biomasa cerebral como con inversiones de dinero acojonantes) que parece dispuesta a utilizar todo lo que ya sabemos sobre biología tanto a nivel macro como micromolecular para acercarnos al cómo funciona REALMENTE la cosa.
Esto de lo que les estoy hablando es la ingeniería biológica.
Es una técnica que va mucho más allá de plásmidos recombinantes y ecotrones, más allá de modelos matemáticos y programas de rastreo de módulos biofísicos. Es más.... va tanto más allá que utiliza todo eso y más. Es biotecnología en toda regla, puesta al servicio de la ciencia. Es genética tan reversa que la multan por ir marcha atrás. Y no... no estoy hablando de reconstrucción de órganos e ingeniería de tejidos solamente. Estoy hablando de la cosa completa. Células completamente artificiales, rutas metabólicas construidas como algorítmos matemáticos en pirámides sinoidales, organismos funcionando como ordenadores completos, construidos desde cero y programados para poder entender cómo responden según fueron ensamblados.
Señores, ¡esto esjugar a ser dioses y no esas mariconadas de la clonación y la manipulación de embriones! Esto es la biología sintética....
No quiero arruinarles la peli así que sencillamente dedíquen 15 minutos de su vida a leer el futuro directo de las páginas de la Nature Molecular Systems Biology.....número 2 doi:10.1038/msb4100073, año 2006.
Resumiendo un poco este es el futuro, y está sucediendo a medida que estan leyendo estas líneas. Queda en todos nosotros decidir si estamos listos para abordar el tren al mañana o no.

Más sobre mí y sobre otros de mis intereses
en la próxima!!!!!

Amigdalitis

En un abrir y cerrar de ojos desarollé una sintomatología preocupante: Fiebres altas, dolor de garganta agudo al tragar, malestar general, jaquecas... Entre sudoraciones febriles, conseguí arrastrar mi mal logrado cuerpo hasta el médico deseoso de que me recetara un eficaz tratamiento que me permitiera recuperarme lo antes posible para poder continuar las arduas labores de estudio que debo desarrollar en éstas terribles fechas. El doctor, sin apenas examinarme, no tardó en recetarme un antibiótico. Mi rostró expresó una pequeña mueca de júbilo, ya que sabía que eso significaba una pronta recuperación gracias a los magníficos poderes curativos de la Amoxicilina.

Actualmente en mis Amígdalas se está produciendo una feroz batalla entre el ácido (2S,5R,6R)-6-[(R)-2-amino-2-(4-hidroxifenil)acetamido] -3,3-dimetil -7-oxo-4-tia-1- azabiciclo [3.2.0] heptano-2-carboxílico y los enlaces peptidoglucídicos de las paredes celulares de los malvados Streptococcus pyogenes causantes de mi amigdalitis. Soy capaz de imaginarlo a la perfección; Miles de bacterias redondeadas lisándose y esparciendo sus orgánulos por mi garganta, atentos macrofágos fagocitando a destajo para exponer en la membrana su trofeo, células B de memoria acórdandose de la madre de los Streptococcus, anticuerpos con orden específica de busca y captura... Siento cómo la vasodilatación de mi garganta atrae a más combatientes para ésta encarnizada lucha que espero tenga un fin cercano. Pienso en mi alocado Hipotálamo mandando subir unas décimas más la temperatura de mi cuerpo y en mi Timo madurando linfocitos T a ritmo incansable...

¡Qué duro es estar enfermo!

Más imágenes vibrantes

Como algunos nos emocionamos con estas cosas tan bonitas, ahí va este video, sobrecogedor. Por supuesto, la galería de vídeos e imágenes de ciencia, la he descubierto una vez más gracias a PZ Myers.


"Drosophilia"

¿Por qué son los aminoácidos socialistas?

Cuando te despiertas por la mañana y te miras al espejo, lo primero que constatas es que eres tú mismo. Craso error. Ése que está al otro lado del espejo, con cara de dormido y legañas, es tu ENANTIÓMERO. Tu imagen especular no superponible. Los espejos son la madre del cordero: ¿no has intentado darte la mano derecha? El señor del otro lado del espejo te da su izquierda... ¿Ves como no eres tú exactamente quien está al otro lado?
Esto mismo debía estar pensando Pasteur cuando entendió la quiralidad, tomando cristales con diferente conformación del ácido racémico y sometiéndolos a la máquina de la verdad. El polarímetro reveló que cada cristal presentaba una polarización contraria de la luz: el ácido racémico era una mezcla a partes iguales de los dos enantiómeros, el L y el D. Sin entrar mucho en detalles, si una sustancia orgánica posee en su estructura al menos un átomo de carbono asimétrico entonces poseerá actividad óptica.
Ya se ve por donde voy ¿eh? Pues sí: los aminoácidos, ladrillos estructurales de las proteínas, también poseen imagen especular. Son L-aminoácidos y D-aminoácidos. Y la locura más grande y más hermosa: en nuestro querido planeta Tierra sólo hay L-aminoácidos. No se sabe con seguridad por qué extraño motivo la Vida es homoquiral.
Pero qué se le va a hacer, estas cosas pasan...

Esta semana en la Nature hay chicha.

Donna G. Blackmon et al. han demostrado que una catális de aminoácidos con un exceso de una de las dos formas enantioméricas, aunque relativamente escaso, es suficiente para la formación de un producto que ha aplificado la relación preexistente entre la forma L y la D.
Explicar cómo en los albores de la Vida pudo encontrarse un enantiómero con mayor frecuencia que el otro no es difícil, y hay hipótesis desde hace mucho, relacionadas con la fotolisis asimétrica con luz polarizada circularmente (una cosa que es complicada de decir pero sobre la que insisten algunos físicos).

Como parece que últimamente por aquí se habla del origen de la vida en otros planetas, con esto cerramos una puertecilla que abrió en su momento el meteorito de Murchison. Sus L-aminoácidos ya tienen explicación abiótica. Una pena.



Datos sobre los experimentos de Donna Blackmon extraídos de Nature 441, 621-623 (1 June 2006)