Docencia, Divulgación Científica y Concienciación Ambiental
Autor: albacn
Bióloga, especializada en biotecnología.
Ayudante de investigación en el gupo de Contaminantes Orgánicos Persistentes del CIEMAT.
Interesada en la sostenibilidad ambiental y global. También bailo mucho :)
Como muchos ya sabéis, el 11 de febrero es el Día Internacional de la Mujer y Niña en la Ciencia. Sin embargo, muchos os preguntaréis el porqué de este día.
Me gustaría invitaros a leer la sobrecogedora biografía de Joan Feynmann, la Física de las Auroras. Joan Feynman aguantó ya desde muy temprana edad que la gente le intentara hacer olvidar su sueño de ser científica con frases como “Las mujeres no pueden hacer ciencia porque sus cerebros no están preparados para ello”, dicho por su mamá, o los desconsoladores ánimos de profesores de la Universidad de Syraccuse, que le ofrecieron hacer su investigación de doctorado sobre las telarañas porque “las encontraría mientras hacía la limpieza”.
El camino de esta mujer no ha sido nada fácil en la ciencia, y tampoco lo sigue siendo para muchas niñas y mujeres. Hoy, me gustaría homenajear a esta física, madre de las eyecciones de masa solar, y de tres hijos.
Y de paso, me gustaría decir a las niñas de hoy, a las Joan Feynmann del 2020, que NADIE está en facultad de decirte lo que puedes o no hacer. Es tu vida, y si tienes la suerte de vivir en un país donde a las mujeres se les permite vivirla, deberías hacerlo.
“Las mujeres no pueden hacer ciencia porque sus cerebros no están preparados para ello” le dijo Lucille Feynman a su hija de ocho años Joan, cuando esta última le expresó su deseo de ser científica.
Joan recuerda que no podía contener las lágrimas. Permaneció horas llorando en aquella silla. Fue devastador descubrir que sus sueños eran imposibles, que no podría dedicarse a la ciencia como deseaba, como iba a hacerlo su hermano Richard. No entendía que su madre, que siempre la había alentado a tener curiosidad respecto al mundo que la rodeaba pudiese destruir sus ambiciones con tal sentencia, pudiese hacer que, tal y como la propia Joan ha reconocido en diversas ocasiones, dudase de sus capacidades desde entonces.
Por el contrario, sus padres tenían la firme convicción de que Richard, once años mayor que ella, estaba destinado a ser científico. Siempre estimularon su capacidad de cuestionarlo todo. Este…
La sostenibilidad futura de nuestro planeta es algo incierta en este punto. Entre los muchos factores que afectan a que en un futuro podamos vivir de la manera en la que muchos vivimos, uno de los más preocupantes es el crecimiento de la población.
Para el año 2050, la población mundial crecerá en unos 9 billones, y hasta entonces parece haber algun must que otro si queremos hacer algo para evitar una Tierra superpoblada y sin recursos. Para Hans Rosling, experto en salud global y estadístico, es fundamental incrementar la calidad de vida de la gente más pobre del planeta. Solo así, conseguiríamos frenar el crecimiento poblacional.
Os dejo el link a dos de sus charlas TED (2010 y 2006) donde, gracias a sus increíbles gráficos estadísticos, las cosas se pueden decir más alto, pero no más claro.
Sin avistamientos de ningún ejemplar de esta subespecie de puma desde 1938.
Declarado en peligro de extinción en 1973.
Finalmente, hoy te decimos adiós.
El puma del este de América del Norte o Puma de Wisconsin, un felino que habitaba gran parte del oriente estadounidense y Canadá, será eliminado del Registro Federal de Especies en Peligro de Extinción el 22 de febrero de este año.
Primero fue perseguido por ser una “amenaza para el ganado” para los colonizadores (y por lo bien que quedaba su piel y cabeza en una alfombra). Posteriormente, el aumento de la población humana llevó al declive del hábitat de esta especie, la cual necesita una zona bastante amplia para vivir.
Una subespecie menos, una más sobre nuestras conciencias.
Vaya idea mas hippie, pensarán algunos. La verdad es que la primera impresión es chocante… pero, ¿y si te digo que podría ser el futuro? ¿Y si pudiéramos eliminar para siempre las bombillas del árbol de Navidad, porque nuestro árbol ya brillara con luz propia? ¿Y si elimináramos algún día las bombillas de las farolas de tu pueblo, y pusiéramos abetos luminiscentes? ¿Y si algún día pudiéramos eliminar la luz eléctrica de todo el mundo, y la cambiáramos por… plantas?
A ti te puede estar pareciendo descabellado, pero el hecho es que actualmente ya puedes comprar una planta bioluminiscente en internet por un precio bastante asequible. ¡El mundo de Avatar podría estar en camino, señores!
Y tranquilo, te vamos a contar como.
La naturaleza siempre ha sido fuente de inspiración para la ciencia. Y es normal, muchos mecanismos y procesos que ocurren en el medio natural suelen encajar como piezas de un puzle en el rompecabezas de muchos científicos por el simple hecho de que funcionan. La biomimesis consiste en tratar de imitar ciertos fenómenos, rutas metabólicas, comportamientos… etc. procedentes de organismos naturales y con ellos dar solución a muchos de nuestros problemas científicos y tecnológicos actuales.
El ejemplo que hoy nos concierna es la bioluminiscencia, fenómeno bien conocido en invertebrados y microbios, como bacterias marinas y algunos hongos.
Mycena Chlorophos
Esta bioluminiscencia otorga ventajas a los organismos, como defensa ante sus feroces depredadores, comunicación entre especies y en otros casos, favorecer la atracción sexual.
Panellus stipticus
Pues bien, la bioluminiscencia está cobrando importancia hoy en día en el mundo de la biotecnología. Entre todas las propuestas, una muy prometedora es la reproducción de esta propiedad en organismos vegetales. ¿Y esto porqué mola tanto? Pues debido a que el reino Plantae, en su mayoría, no dispone de tal facultad y por tanto el uso de plantas transgénicas podría llegar a suponer un gran progreso en la sociedad actual.
Vale. Pero ¿y cómo se hace? ¿metemos bacterias luminiscentes a las raíces de las plantas y que las absorban? ¿Las rociamos con un spray? Pues no. Los genes purificados y procedentes -entre otros organismos- de la luciérnaga Photinus pyralis, son capaces de codificar la enzima luciferasa y la molécula orgánica compleja, luciferina. Ambas moléculas se encuentran reguladas por los llamados genes lux, que son transfectados mediante Agrobacterium, a las células vegetales (al ADN de los cloroplastos, concretamente) produciendo energía lumínica. Pero esto no es nuevo. De hecho, la primera planta en la que se llevó a cabo este proceso fue la del tabaco hace ya bastantes años.
Planta del tabaco transgénica bioluminiscente.
Con un método (aparentemente) tan sencillo, sería brillante -nunca mejor dicho- aplicarlo a nuestra sociedad; una sociedad con un increíble consumo eléctrico actual. No solo hablamos del gasto en sí que conlleva encender una bombilla. Hay que tener en cuenta lo que cuesta llevar la luz hasta tu bombilla. Contaminación por el transporte, gastos de fabricación, el mantenimiento, las reformas que hay que hacer en un edificio para arreglar/poner la luz… los llamados “costes ocultos”. En un mundo protagonizado por las energías no renovables, la iluminación sostenible sería tal descubrimiento que podría marcar un antes y un después en nuestra sociedad.
¿Y quién será el héroe que salve nuestro planeta?
Pues ya hay alguna empresa trabajando en el sector. Uno de los primeros proyectos funcionales fue “Glowing plant”, que salió a la luz a través de la plataforma Kickstarter. Si alguien no conoce Kickstarter, se trata de una plataforma online en la cual se buscan patrocinadores, donativos, etc, y a cambio, puedes llevarte muestras del proyecto novedoso, tecnológico o científico al que prestas tu ayuda. Glowing plant trataba de recaudar 65.000$ para hacer su magia en una Arabidopsis thaliana (Aquí, y en los siguientes artículos de la serie, te enterarás de porqué Arabidopsis thaliana.) y 400.000$ para rosas bioluminiscentes. Concretamente, esta empresa utilizaba un software (Genome compiler) para diseñar las secuencias de ADN por ordenador. El siguiente paso es imprimir con láser el ADN a través de un hardware especializado (Cambrian Genomics). Por último, con una pistola de genes se inserta el ADN creado en el genoma de la planta. Aunque la recaudación fue viento en popa hasta cierto momento (recaudaron 484.013$ y consiguieron 8.433 patrocinadores), parece que el proyecto acabó por hacer aguas. No conseguían su objetivo, y parece que trabajaban a la vez en un musgo fluorescente (Glowing moss), ya que es un organismo más sencillo.
Esta es Orbella, el Fragant Moss de Glowing Plant.
Pero, como se estaba yendo la cosa de las manos, acabaron intentando vender el Fragant moss (Adivinad; musgo también, pero ¡con olor!) para recuperar la inversión y poder seguir con los proyectos adelante. Sin embargo, desgraciadamente los cultivos se contaminaron, y aunque dicen que siguen trabajando en la planta y en el musgo (fluorescente y con olor), no tiene buena pinta.
Sin embargo no todas las empresas hacen aguas. Bioglow Tech fue fundada en 2007 por Alexander Krichevsky, empezó a vender plantas bioluminiscentes (Starlight Avatar) en 2013 por unos 300$/planta. Al tiempo la compañía cambió su nombre a GLEAUX, que lleva la segunda generación de plantas bioluminiscentes al mercado, esta vez bautizadas bajo el nombre de CELESTINE, por el módico precio de 59.99$/planta. Aquí puedes comprarla. De hecho, presumen de ser la compañía que lo inventó, no en vano, ya que Alexander K. publicó su artículo en 2010 en PLoS one, y tiene la patente a día de hoy.
En este caso utilizan la planta del tabaco, Nicotiana alata (Solanaceae), apodada Starlight Avatar, fué posible a la introducción del operón lux de bacterias marinas –Photobacterium leiognathi-, en el ADN de la planta.
Nicotinia alata + gen de Photobacterium leiognathi = Starlight Avatar. Así se ve por el día (primera imagen) y así por la noche (segunda imagen). Vemos que no toda las partes de la planta quedan iluminadas.
Como vemos, a pesar de ser una brillante idea, aún está en pañales. Las plantas dan una leve intensidad, hemos visto proyectos fallidos… sin embargo, aquí entramos nosotros: todos los que estáis leyendo este blog. Los futuros biólogos, científicos, botánicos… o simplemente todos aquellos con curiosidad. Todos aquellos que estudian, o que se informan. Todos los que nos interesamos: los que tenemos una oportunidad de trabajo para colaborar a hacer un mundo mejor.
Lo mejor de que sea una ciencia en desarrollo, es que significa que es una ciencia posible.
BIBLIOGRAFÍA
Callaway, E. (2017). Glowing plants spark debate. Nature 498: 15-16.
GLEAUX® | Beautifully Bioluminescent | Order Celestine™ from GLEAUX®. [online] Available at: http://gleaux.us/buy/ [Accessed 1 Nov. 2017].
Google Books. (2017). Patent US7663022 – Transgenic bioluminescent plants. [online] Available at: https://www.google.com/patents/US7663022 [Accessed 1 Nov. 2017].
Hudkins, B. E. (2014). EE.UU. Patente Nº. 8,853,491. Tulsa, OK: U.S. Patent and Trademark Office.
Millar, A.J.; Short S.R., Chua N.H.; Kay, S.A. (1992) A novel circadian phenotype based on firefly luciferase expression in transgenic plants. Plant Cell 4:1075–1087.
Aún se sabe poco sobre el origen de las flores en nuestro planeta. Y en parte es lógico, porque, ¿para qué tener flores? Colores, pétalos, sépalos, estambres, olores… crear todos los elementos necesarios para que una planta sea capaz de reproducirse en estos pequeños órganos es caro. ¡Y encima van, y los adornan! Toda esta energía podría haberse ido a crear semillas quizás más resistentes, a desarrollar incluso nuevas formas de reproducción más sencillas. Darwin bautizó a este problema “un abominable misterio”. ¿Cómo fue la transición de gimnospermas a angiospermas?
Amborella trichopoda es una de las pocas pistas que tenemos. Es probablemente el pariente más cercano a la primera planta con flor; podría ser el eslabón perdido entre gimnospermas y angiospermas.
Imagen 1. Amborella trichopoda, la flor que parece hermafrodita, pero no lo es.
Esta flor tiene una característica muy especial. Es dioica, es decir, los individuos pueden tener o flores masculinas o flores femeninas. En Amborella, las flores masculinas presentan estambres pero… ¡las femeninas también! Sin embargo, no es más que una trampa. Lo que tienen las flores femeninas de Amborella son estaminoides, es decir, parecen estambres, pero no contienen polen, son estériles.
Vale, ¿y cómo surge esto? en vez de adornar la flor -que es caro pero al menos es útil- desarrollan “estambres de mentira”. Bueno, obviamente no lo hicieron a propósito. Una de las teorías es una duplicación completa del genoma en el ancestro común de todas las plantas con flor. Las gimnospermas son diploides, por lo que una duplicación del genoma completo las haría tetraploides. En palabras que todos entendemos: las haría las dueñas del lugar, pensadlo: una mutación en un genoma de una planta que confiera alguna ventaja, pasará a formar parte del genoma de la planta. Si proporciona una desventaja… ¡Tengo cuatro copias del genoma, probablemente no me afecte! Un genoma duplicado significa plasticidad para un ambiente tan complicado como el que había antes de que Amborella apareciera.
Una de las “ventajas” que la duplicación del genoma pudo conferir a Amborella es la aparición de un ovario. En gimnospermas, los óvulos fertilizados quedan desnudos, solamente protegidos por una membrana. Los ovarios de las angiospermas permiten proteger al embrión de la desecación, así como de cualquier otra amenaza que se ciña sobre su pequeño bebé. ¿Y de donde sacan el ovario? Adivinad. Duplicación genómica de nuevo. El ovario es la parte más baja del carpelo, que no es mas que una hoja plegada con una funcionalidad diferente a la de las hojas normales. De hecho en Amborella se puede ver la “costura” de esa hoja en el carpelo.
Y hay muchos más ejemplos. Han desarrollado más formas de dispersión, a parte de formar frutos, como pegarse a los pelitos de los animales (zoocoria, se llama) con ganchos, sustancias pegajosas… mil inventos.
Gracias a esa duplicación genómica que ocurrió en algún momento en alguna planta, antecesora común a todas las angiospermas, han podido conquistar el mundo con sus flores llamativas, sus olores y particularidades.
¡A ver quién vuelve a decir que las mutaciones son malas!
En la primera entrada de esta serie hablábamos de la sorprendente capacidad de las hormigas para coordinarse, organizarse y -al fin al cabo, sobrevivir, que no es poco- sin ningún tipo de jerarquía o “mandamás” que guíe a las hormigas. ¿Y cómo se organizan entonces?
Hay muchos factores que van a afectar a la conducta del hormiguero, donde las hormigas realizan verdaderos análisis de costes-beneficios en función de sus capacidades. Entre los factores de los que hablamos, uno bastante determinante en algunas especies es el ahorro de agua. Sólo cuando se aseguran de que el gasto de líquido en su viaje será bien recompensado con agua proveniente de las semillas que otras hormigas ya han aportado, emprenden su marcha. Y este no es el único ejemplo: Déborah también llevó a cabo una profunda y exhaustiva investigación con su equipo sobre la actividad recolectora de semillas y su relación con el ahorro de agua a lo largo de las generaciones, y llegaron a la conclusión de que aquellas colonias que dominan el líquido elemento, serán las que funden nuevos hormigueros.
Tras el encuentro anual que tiene lugar entre los machos de la colonia y las reinas de todas las colonias de la población, las hembras emprenden un viaje en busca de un lugar donde engendrar una nueva colonia. El macho no sobrevivirá normalmente a dicho encuentro reproductor.
Estas hembras emprendedoras suelen ser aquellas que en la colonia prematura reducían la recolección en días secos y calurosos para evitar la pérdida de agua. Además, parece ser que este rasgo es heredable, puesto que las madres fundadoras y las hijas tienen un comportamiento muy similar en cuanto a la actitud conservativa del agua. Esto, según Déborah, tiene mucha más importancia de la que parece al leer simplemente la frase, ya que puede ser la primera prueba de evolución actual del comportamiento colectivo animal en una población silvestre.
Figura 1. Hormigas organizadas para atravesar un espacio entre dos hojas en formación de puente.
Estos animales realizan un auténtico balance entre costes-beneficios a la hora de emprender una búsqueda de alimento y perder la preciada hidratación que poseen. Pero el mayor ejemplo en este asunto de balances es la construcción de puentes de hormigas (Figura 1). Como si de castells se tratase, las hormigas se aglutinan para cubrir los huecos que deja la geometría de su camino hacia la comida. Cubren claros del suelo del bosque mediante puentes de hormigas, donde muchas se entrelazan para que unas pocas consigan cruzar el abismo que les separa de sus recursos. Las hormigas soldado ajustan dinámicamente la ubicación y el tamaño de sus puentes a nivel local para cumplir con un compromiso coste-beneficio a nivel de colonia: el beneficio proporcionado por una longitud de recorrido más corto y el costo de secuestrar los trabajadores de la estructura viva, incapaces de participar en la captura y la recuperación de presas. (Reid, C., et al 2015)
Pero, ¿cómo regulan esta recolección? ¿Cómo saben cuántas semillas han sido ya aportadas por otras obreras? ¿Cómo se coordinan las hormigas que salen y las que han regresado al hormiguero?
De nuevo, me temo que tendremos que esperar a la semana siguiente para contestar a esta pregunta.
BIBLIOGRAFÍA
Gordon, Deborah M. (2016) La sabiduría colectiva de las hormigas. Investigación y ciencia, 475, 58-61.
Reid, C., Lutz, M., Powell, S., Kao, A., Couzin, I. and Garnier, S. (2015). Army ants dynamically adjust living bridges in response to a cost–benefit trade-off. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112, 15113-15118.
Uno de los factores del comportamiento que más ha llamado la atención de científicos, ingenieros e ingenieros informáticos de todo el mundo es la inteligencia colectiva en el reino animal. El primer acercamiento al término de Inteligencia Colectiva fue de la mano de William Morton Wheeler (1991), quien adoptó el concepto de “superorganismo”. Con él se refería a la capacidad observada en los insectos sociales de comportarse como una unidad (Wenseleers, 2009). El “flocking behaviour” en pájaros, la danza comunicativa de las abejas, la construcción de puentes con los propios cuerpos de las hormigas son ejemplos -cuanto menos, asombrosos- del comportamiento animal en base a una inteligencia colectiva. Todos ellos han proporcionado ideas a programadores, matemáticos e ingenieros para llevar a cabo simulaciones informáticas, teoremas, algoritmos y múltiples herramientas que, sin ellas, el avance científico-tecnológico no sería el mismo que hoy conocemos. Existen infinidad de casos en el que la presencia de inteligencia colectiva en el reino animal es llamativa, y a partir de hoy, cada domingo en esta sección se tratarán algunos de ellos, con el fin de sembrar la duda -madre de la ciencia- en los lectores. Sembrar ese “¿y los animales pueden hacer eso, pero nosotros aún, humanos, avanzados social y tecnológicamente hablando, no somos capaces de comunicarnos entre nosotros?”.
Sin lugar a dudas, las hormigas son unos de los máximos representantes de este término en la naturaleza. Déborah M. Gordon, autora del “Sabiduría colectiva de las hormigas” en la revista Investigación y Ciencia, ha estudiado a fondo el comportamiento de las hormigas recolectoras y sus interacciones entre ellas; conozcamos un poco más a fondo sobre el tema.
Si observamos el comportamiento de una hormiga aleatoria que encontremos en cualquier lugar del mundo, se la verá torpe e incluso algo perdida, siguiendo movimientos erráticos. Sin embargo, son las grandes arquitectas del suelo por excelencia, capaces de coordinar colonias de millones de individuos. Y todo eso, ¿cómo lo hacen? En nuestras cabezas no cabe cómo grupos tan numerosos de insectos son capaces de coordinarse para conseguir comida, reproducirse, crear su hormiguero y, en fin, sobrevivir como si fueran una sola unidad. Lo primero que se nos viene a la cabeza es la necesaria presencia de un líder, un organismo dominante que, como en otros muchos casos en la naturaleza (por ejemplo, en primates) marque pautas de comportamiento y órdenes en una estricta jerarquía social. Jerarquía social, sí. Órdenes, ninguna en el hormiguero. Se podría pensar que es la hormiga reina el cerebro de toda operación en el conjunto de hormigas, sin embargo, su labor no va más allá de la de poner huevos y aumentar la comunidad. Se trata de un comportamiento colectivo sin ningún tipo de órdenes superiores (como pasa también en los estorninos, en las neuronas, moléculas…).
Y ¿cómo, entonces, pueden tantos pequeños insectos carentes de organización directa sobrevivir en un mundo lleno de depredadores (desmesuradamente mayores que ellos) y con un acceso al alimento que requiere de recolección, exploración del territorio y por lo tanto coordinación?
Tendremos que esperar al domingo que viene para conocer la respuesta.
BIBLIOGRAFÍA
Gordon, Deborah M. (2016) La sabiduría colectiva de las hormigas. Investigación y ciencia, 475, 58-61.
Wenseleers, T. (2009). The uperorganism Revisited. BioScience, 59(8), pp.702-705.
“Las mujeres no pueden hacer ciencia porque sus cerebros no están preparados para ello” le dijo Lucille Feynman a su hija de ocho años Joan, cuando esta última le expresó su deseo de ser científica.
