El procesamiento del alimento (II): digestión

Digestión

La digestión es la segunda fase del procesamiento de los alimentos en los animales. Transforma los alimentos en moléculas más sencillas para que puedan ser aprovechadas por las células. Este proceso lo llevan al cabo sobre todo los enzimas y suele tratarse de un conjunto de transformaciones tanto mecánicas como químicas.

Tiene lugar a tres niveles: intracelular, mixta y extracelular.

Digestión intracelular

Es el más primitivo evolutivamente hablando. Se dice que es propia de las esponjas porque es la única digestión que tienen, pero, en realidad, ocurre en el interior de las células de todos los animales. El proceso intracelular es el siguiente:

1. Una vesícula engloba las partículas alimenticias, vesícula a la cual los lisosomas vierten enzimas hidrolíticos (hidrolasas ácidas), formándose la vacuola digestiva.
2. Los nutrientes provenientes de los alimentos, químicamente degradados, salen al citosol, mientras que los productos de desecho son expulsados al exterior mediante una vacuola fecal (esto, en realidad, no es ya digestión, sino egestión).

Digestión mixta

Transcurre en dos etapas, la intracelular y la extracelular, y es propia de platelmintos y cnidarios. En estos últimos, las células que recubren las paredes de la cavidad gastrovascular segregan enzimas que degradan las proteínas. La digestión sigue dentro de las células digestivas de la gastrodermis, desde donde los nutrientes pasan por difusión a otras células. El alimento no digerido se expulsa por la boca.

Digestión extracelular

Es la digestión más evolucionada, que permite la ingestión de partículas alimenticias de mayor tamaño, lo cual hace que el proceso de digestión sea intermitente, y ocurre en la mayoría de los invertebrados y en todos los vertebrados. La digestión se realiza en las cavidades del tubo digestivo, fuera de las células. Los alimentos sufren dos transformaciones:

• Mecánicas: fragmentación del alimento en partes más pequeñas, por medio de la masticación por parte de los dientes (la molleja en las aves). Esta fragmentación favorece las transformaciones químicas.
• Químicas: hidrólisis enzimática. Se transforman macromoléculas como el almidón, la celulosa o las proteínas en monosacáridos, aminoácidos... La acción enzimática se lleva a cabo en varias cavidades del tubo digestivo. Para cada molécula que hay que degradar hay un enzima, y por tanto posiblemente un organismo no sea capaz de digerir cualquier molécula orgánica. Por ejemplo, los seres humanos somos capaces de digerir el almidón gracias a las amilasas de nuestra saliva, pero no somos capaces de digerir la celulosa (compone la fibra y facilita la egestión precisamente por eso, porque no se puede digerir). Sin embargo, otros mamíferos, los rumiantes, gracias a que viven en simbiosis con bacterias que fabrican celulasas, pueden digerir la celulosa. También las termitas viven en simbiosis con un organismo, un protozoo, que fabrica celulasas, y por ello también pueden digerir la celulosa. De esta forma, la madera, que es casi toda celulosa, es muy nutritiva para ellas, mientras que para nosotros es una "cosa" vacía de nutrientes. Otro ejemplo es la intolerancia a la lactosa: algunas personas tienen un déficit de lactasas, lo cual no digieren la lactosa. Esta se concentra en los intestinos, y debido a fenómenos osmóticos, genera diarrea.

Esta cabra podrá realizar la digestión de la celulosa.
Esto convierte a la hierba en un alimento muy nutritivo para ella.

Ideas y creencias acerca del rinoceronte

Este artículo que viene a continuación es diferente a los demás. Trata de cuando un animal, en este caso el rinoceronte, forma parte de las creencias y mitos humanos, que lo "revestimos" de distintas connotaciones.

El rinoceronte, de por sí, es uno de los animales terrestres más grandes, solo superado en tamaño por el elefante y comparable al hipopótamo. Su característica diferencial es el cuerno o cuernos (los africanos y el de Sumatra dos, y el de Java y el de India uno) compuestos de queratina que tienen en la frente, que son los únicos en los mamíferos que carecen de una base ósea. El tamaño y sobre todo el cuerno o cuernos, como características fundamentales de la familia, han sido la base de todos los mitos que vienen a continuación.

El Elasmotherium sibiricum

Es una especie de rinoceronte asiático ya extinta, que pudo dar lugar a varias leyendas tales como la del unicornio. El unicornio es un animal legendario, representado antiguamente por un cuerpo de caballo con barba de chivo, patas de antílope y un gran cuerno en la frente; en la modernidad, por un caballo con un cuerno en la frente. Por este cuerno, se piensa que el mito puede venir del rinoceronte, y esta especie extinta parece la más propicia para la creación del mito acerca de ella. Según la leyenda, el cuerno del unicornio poseía un gran poder curativo, y con él se podía conseguir el remedio para cualquier veneno. Por ello, en la Edad Media era perseguido ya que cantidades indecentes de dinero eran pagadas por él.

La leyenda del unicornio no es la única que supone haber sido inspirada en este rinoceronte lanudo. En Rusia, los Evenk hablaban de un gran toro negro con un cuerno en la frente. Este toro que, casi seguro, esta inspirado en el elasmoterio, aparece bien descrito en la novela Nordisk Familjebok. También dio lugar a mitos persas y chinos. Finalmente, Ahman ibn Fadlan, en el siglo X, describía un "animal del tamaño de un camello y parecido a una mula o a un toro pero con un gran cuerno frontal".

Así debió de ser el elasmoterio.
Fíjense bien: ¿a que la imagen que tenían de unicornio no es muy diferente?

El dichoso cuerno

Según la medicina tradicional china, el cuerno del rinoceronte posee muchas propiedades curativas, entre las que se encuentran:

• La cura de enfermedades hemorrágicas producidas por el calor, que se manifiesta en la extravasación de la sangre que causa enfermedades con síntomas como, por ejemplo, hemorragia subcutánea. Existen tratamientos para hacer frente a estas enfermedades basadas en raíces y otras partes de ciertas plantas y cuerno de rinoceronte.
• Junto con el de antílope, el cuerno de rinoceronte se ha usado también (acompañado de yeso y hojas de glasto) como remedio contra la fiebre, pérdida de conocimiento, delirios y convulsiones.

En realidad, todas estas propiedades curativas, así como las afrodisíacas, son un cuento chino (y nunca mejor dicho): el cuerno de rinoceronte está constituido por queratina, la misma proteína que recubre los pelos, las uñas y los cuernos de otros animales. Por tanto, en realidad, no hay ninguna razón científica por la que pensar que el cuerno de dichos animales pueda tener propiedades medicinales.

Aún así, todavía existen recetas basadas en cuerno de rinoceronte. Acabo, de hecho, encontrar una página web que parece seria en la que se propone un remedio tradicional que incluye cuerno de rinoceronte. No adjunto la página porque evidentemente no hay nada cierto en ello y, ya saben, a palabras necias...

En resumen, los rinocerontes han dado lugar a leyendas de animales fantásticos como el unicornio y a creencias de que su cuerno podría valer para sanar ciertas enfermedades. Por tanto, el rinoceronte siempre ha tenido una conntación positiva para nosotros... pero, ¿y para ellos? Las consecuencias de estas falsas maravillas atribuidas a los rinocerontes han sido devastadoras: las cinco especies de rinoceronte existentes están más o menos amenazadas (las africanas y la india parecen más protegidas, mientras que la de Java hay quien la da por extinta), y si bien las causas que suele tener el hecho de que un animal esté en peligro suelen ser las especies invasoras y la destrucción del hábitat, pero solo el rinoceronte de Sumatra se encuentra amenazado por una de estas dos (por la deforestación de la selva tropical en esa isla, más exactamente). En las otras, la causa de su peligro es la caza furtiva, llevada a cabo para comerciar con sus cuernos, debido a las cantidades que se aún se siguen pagando por ellos (por sus inciertas aplicaciones médicas). Hasta los años 70 y 80, la caza era descontrolada y su población se vio reducida drásticamente; últimamente parece que se ha estabilizado un poco.

En cuanto a mí, pienso que, por fin, parece que la gente no cree en estas patrañas, y que para combatir la caza furtiva en África y en Asia se están tomando medidas para evitar la desaparición de estos impresionantes animales. Persiste, sin embargo, el comercio ilegal de cuerno de rinoceronte y su consecuente caza a este animal. Me parece mal que se hayan llevado varias especies al borde de la extinción con simple ánimo de lucro, pero peor aún me parece que todavía exista gente que crea en estas mentiras. Me parece sencillamente patético.

¡Felicidades ADN!

Hoy hace exactamente 60 años que se descubrió la molécula responsable de toda la información genética que contiene instrucciones del desarrollo y funcionamiento de todos los seres vivos y también de algunos virus. Estoy hablando, por supuesto, del ácido desoxirribonucleico, más conocido por su sigla ADN. Bueno, matizando: la molécula fue aislada por primera vez en 1869, pero fueron Watson y Crick fueron los que, por fin, propusieron el modelo de doble hélice (actualmente aceptado) el 25 de abril de 1953. La teoría de Watson y Crick afirmaba que:

• El ADN es una molécula larga y rígida.
• Y esta estructuralmente repetida cada 0'34 y 3'4 nanómetros (nucleótidos y vuelta de hélice, respectivamente).
• Está compuesto por las bases nitrogenadas púricas adenina (A) y guanina (G) y sus complementarias pirimidínicas timina (T) y citosina (C).
• Es una doble helicoide con dos cadenas antiparalelas. Cada base nitrogenada se une con su complementaria, de la forma que hay el mismo número de bases púricas que pirimidínicas.
• Enrollamiento dextrógiro y plectonémico

Desde entonces, se ha avanzado mucho en la materia, y se ha descubierto que el ADN es el ácido nucleico que contiene toda la información genética y guarda la información para fabricar las proteínas de una especie concreta (mediante la transcripción y la traducción, consecutivamente). Además, se duplica antes de cada división celular (duplicación). En cuanto a su composición química, está formado por nucleótidos: un monosacárido (desoxirribosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato. El ADN es doble hélice de nucleótidos que se van repitiendo (lo único que cambia de un nucleótido a otro es la base nitrogenada) a lo largo de los 2'5 nanómetros que mide cada doble cadena (aproximadamente).

Insecto del mes: BOYERIA IRENE

El insecto de este mes es la Boyeria irene.

La he elegido porque tuve noticia de su existencia ayer mismo, de parte de una amiga que la conocía por motivos personales, y el nombre me pareció simplemente gracioso. Decidí investigar un poco acerca de ella y hacerla insecto del mes de abril (que en marzo, por cierto, no hubo), además que creo recordar que apenas dije nada de las libélulas en toda la vida de este blog.

El orden Odonata engloba tanto a las libélulas (Anisoptera) como a los caballitos del diablo (Zygoptera), siendo ambos subórdenes de insectos acuáticos con metamorfosis incompleta: las larvas acuáticas emergen como insectos adultos con alas; en la etapa de náyade, son depredadores submarinos; y el la etapa adulta atrapan todo tipo de insectos voladores y viven siempre cerca de masas dulceacuícolas: lagos, ríos, zonas pantanosas, etc. Las hembras siempre depositan los huevos en el agua. La diferencia entre ambos subórdenes de insectos se pone de manifiesto, sin embargo, al observar que:

• El primer par de alas es menos ancho que el segundo en las libélulas; en los caballitos del diablo, ambos pares son similares.
• En reposo, las libélulas mantienen sus alas separadas, mientras que las de un zigóptero en reposo permanecen juntas.
• Los ojos de las libélulas están juntos y los de un caballito del diablo separados.
• El cuerpo de los caballitos del diablo es más frágil y delgado.

En cuanto a Boyeria irene, es una libélula de unos 70 milímetros de longitud y unos 95 de envergadura. Fue descubierta en 1838 por Fonscolombe, y es habitual del clima mediterráneo. A escala global, su distribución está limitada a la parte occidental de la cuenca mediterránea: la península Ibérica, Francia, Cerdeña, Sicilia, Córcega, occidente de Italia y costa del norte de África (Marruecos, Tunicia y Argelia); en España, se encuentra sobre todo en Andalucía, donde ha sido citada en la mayoría de las provincias. Pertenece al tipo corológico perteneciente al Mediterráneo occidental, donde es considerado especie endémica. Habita cursos altos de cuencas fluviales, arroyos con afluente permanente, tramos elevados de ríos y tramos fluviales cuyo bosque de galería está formado por Alnus glutinosus.

Algunas larvas necesitan hasta tres años para completar su metamorfosis, pero la mayoría tiene lugar en primavera. La época de vuelo es, por tanto, sobre verano, de mayo a septiembre. Se trata de una metamorfosis heterometabólica, es decir, en la cual las larvas se parecen (relativamente) a los adultos, y van pasando de larva a ninfa mediante la muda, la última de las cuales será el paso definitivo de ninfa a adulto. En el caso de Boyeria irene, como en el del resto de libélulas y caballitos del diablo, la metamorfosis es de tipo hemimetabólico, lo cual indica que, aunque no haya un período de latencia característico de la metamorfosis completa (la que tienen el 90% de los insectos), la larva y ninfa (llamada, en los insectos de esta clase de metamorfosis, náyade) viven en un ambiente diferente al adulto. En este insecto, las larvas y náyades viven sumergidas en el agua, mientras que el adulto vive en medio aéreo y de hecho las libélulas son los insectos que más rapido vuelan (algunas hasta alcanzan los 50 km/h), aunque siempre se mantienen cerca del agua.

La alimentación de Boyeria irene es, como el de todas las libélulas, esencialmente carnívora. Siendo larva se alimenta de peces pequeños, renacuajos o incluso de larvas de otras especies de libélula, mientras que de adulto se alimenta de insectos pequeños tales como avispas, moscas, mosquitos, mariposas, polillas o abejas. El segundo y tercer grupo de insectos no muy de nuestro agrado, ya que nos perjudican (por ejemplo, son portadores de enfermedades), y, aunque ciertamente siempre debemos recordar que cada especie tiene su rol en el ecosistema, en cualquier caso Boyeria irene y las demás libélulas nos hacen un gran favor controlando las poblaciones de estos insectos.

En los tramos fluviales con alisos (Alnus glutinosus),
es fácil encontrar Boyeria irene

El procesamiento del alimento (I): introducción e ingestión

Para que se realice la nutrición (conjunto de procesos físico-químicos mediante los cuales un organismo transforma e incorpora a sus células las biomoléculas necesarias para su metabolismo), es imprescindible que los alimentos sean transformados mecánica y químicamente en sustancias más sencillas (nutrientes). A este proceso se le llama digestión. En los animales, que son heterótrofos, es decir, que para fabricar sus propias biomoléculas necesitan incorporar materia orgánica ya elaborada, el proceso digestivo se compone de cuatro etapas:

1. Ingestión: entrada de los alimentos en el organismo
2. Digestión: transformación mecánica y química de los alimentos en moléculas más sencillas
3. Absorción: las moléculas obtenidas de la transformación de los alimentos atraviesan las paredes del tubo digestivo o cavidad gastrovascular y son introducidas en las células del propio organismo.
4. Egestión: eliminación de los residuos de los alimentos que no han podido ser digeridos. No debe confundirse con la excreción.

Ingestión

La obtención del alimento en los animales puede ser, dependiendo del que sea, pasiva o activa.

Ingestión pasiva

La usan algunos animales acuáticos, la mayoría inmóviles, tales como las esponjas o los bivalvos. En este sistema de ingestión intervienen estructuras especializadas, que son las siguientes:

• Cilios y flagelos: las estructuras ciliadas están presentes en esponjas, que tienen coanocitos, células con un flagelo que es agitado para agrupar las partículas alimenticias antes de ingerirlas, y en moluscos bivalvos, algunos de los cuales tienen toda la superficie externa de las branquias recubierta de cilios, que al moverse provocan que el agua, que está cargada de alimentos, entre en el espacio hueco que alberga las branquias (cavidad paleal), donde se filtrará.
• Filtros: los tienen algunos moluscos, los crustáceos de vida libre y la mayoría de los gusanos marinos (en los cuales tienen forma de abanico), y hacen circular el agua reteniendo en ellos los alimentos (normalmente, microorganismos o pequeñas partículas).

Ingestión activa

La mayoría de los animales tienen capacidad de moverse y desplazarse de un sitio a otro (todos los terrestres y la mayoría de los acuáticos). Estos animales, por tanto, tienen una ingestión activa, que implica el movimiento del animal y la posesión de órganos adaptados a la captura y sujeción del alimento.

Los depredadores (que cazan otros animales) poseen ciertas adaptaciones que los hacen más aptos para esta labor. Los depredadores terrestres (felinos, aves rapaces) tienen una gran vista, sobre todo las segundas, y los ojos juntos, ambos mirando para el frente. Esto les proporciona una mejor visión en tres dimensiones. Por otra parte, algunos depredadores marinos tienen estructuras alargadas llamadas tentáculos, que pueden servir para sujetar a las presas. En el caso de los cnidarios, sirven para inyectar líquido paralizante a las presas (gracias a las células que hay en ellos, los cnidoblastos) y facilitar su captura; en el caso de los cefalópodos, estos son musculosos y con ventosas, lo cual también facilita la captura de las presas. 

En cuanto a los órganos que facilitan la sujeción e ingestión del alimento una vez obtenido, tenemos:

• Los moluscos, poseen rádula, un órgano formado por numerosos dientes de quitina muy agudos, que el animal mueve a modo de lija sobre los vegetales que come. Simultáneamente, arranca trozos que mete en su boca. Todos los moluscos la tienen, excepto los bivalvos y los escafópodos (porque tienen ingestión pasiva). Se trata de una especie de "lengua dura". Está formada por dos partes: el odontóforo o base cartilaginosa, perteneciente al tejido cartilaginoso y unida a algunos músculos, y la rádula propiamente dicha, con la fila longitudinal de dientes quitinosos curvados. Una especie de molusco se puede definir por el número, forma y arreglo de dientes de la rádula. 
• Los artrópodos mandibulados (crustáceos, insectos y miriápodos) tienen piezas o apéndices bucales, cuyas morfologías están adaptadas a la nutrición del animal. Así, los crustáceos tienen las piezas bucales divididas en apéndices cefálicos, directamente ligados a la alimentación, y no cefálicos, que no están directamente ligados a la alimentación. En los insectos, dado que son un grupo extremadamente diverso, los tipos de piezas bucales son diversos: puede ser de tipo masticador (escarabajos), tipo cortador-chupador (en las moscas picadoras), tipo chupador (en las moscas no picadoras), tipo masticador-lamedor (en abejas y avispas), tipo picador-chupador (en chinches, pulgas, piojos) o tipo tubo sifón (en mariposas y polillas). En los miriápodos, las piezas bucales son parecidas a las de los coleópteros.
• Las aves poseen un pico córneo, cuya forma y tamaño dependen de la alimentación, variando desde el alargado pico del colibrí hasta el enorme pico del tucán, pasando por la máquina desgarradora de las águilas.
• El resto de los vertebrados poseen dientes encargados de cortar y triturar el alimento. En la dentadura de los mamíferos encontramos tres tipos de dientes: incisivos, caninos y molares. Los molares están presentes en todos, mientras que, fruto de la evolución, la atrofia de los primeros y la hipertrofia de los segundos (en carnívoros) o la hipertrofia de los primeros y la atrofia de los segundos (en herbívoros) han hecho que algunas especies solo posean un tipo de dientes, además de los molares.

Improvisada observación in vivo de patos

A veces, una tarde cualquiera acabas haciendo lo que no tenías previsto. Eso me ocurrió a mí anteayer, que quedé con mis amigos para dar una vuelta y vimos el parque repleto de patos. Estuve observándolos un rato, y aunque no fue muy profesional ni muy fecunda, creo que es algo que merece la pena contar.

Observando su comportamiento, me surgieron algunas dudas que he intentado resolver. Una de ellas es por qué encontramos patos (en nuestro caso, ánades reales, Anas platyrhynchos) tan lejos de la charca. Parece que esto tiene que ver con el tema de la reproducción. Se ve que las hembras deben poner sus huevos e incubarlos lejos de la charca, y tal vez por ello se pueden encontrar hembras lejos de la charca. El hecho de que viéramos también machos es más difícil de explicar, pero quizás la razón para ello sea que su capacidad de adaptación es tan grande que da igual si están cerca o no tan cerca de la charca. De hecho, esta especie de ánido (la más común de todas) habita zonas húmedas tanto naturales como artificiales.

Sin embargo, es un animal porfiado. No es fácil tocarlo (ni lo intenté), ya que a medida que un humano un otro animal se le acerca empieza a huir. Eso pasó con las palomas y los pavos reales, con los que en ese parque tiene que compartir biotopo. De todos modos, pudimos sacar buenas fotografías de dos o tres de esos organismos juntos. Así, no solo pudimos observar los ánades reales, sino también otras aves, además de todos los árboles del diverso parque.

Abejas, memoria y... ¡¿Cafeína?!

Impulsada por el riesgo al que se somete la agricultura si las poblaciones de abejas disminuyeran drásticamente, la Universidad de Newcastle han investigado estos insectos y se han dado cuenta de una cosa: la cafeína aumenta su memoria. Lo han comprobado experimentalmente, suministrándoles a los insectos néctar de Coffea y Citrus (especies de plantas cuyas flores contienen cafeína) y viendo cómo las abejas eran hasta tres veces más propensas a acordarse del aroma y regresar otra vez a la misma planta.

Pero la cosa va más allá. Por una parte, la cafeína parece que estimula la memoria de las abejas, pero por otra parte tiene que ser en pequeña dosis, ya que grandes dosis perjudican a estos insectos. Es por ello que flores que son usualmente polinizadas por las abejas contienen pequeñas dosis de cafeína.

El artículo completo aquí (de la página de la revista Muy interesante): http://www.muyinteresante.es/naturaleza/articulo/la-cafeina-activa-la-memoria-de-las-abejas

La cafeína

La cafeína (3,7-dihidro-1,3,7-trimetil-H-purina-2,6-diona) es un alcaloide de la familia metilxantina. Es, a temperatura ambiente, sólida, blanca y de sabor amargo. Se encuentra en cantidades variables en frutos, hojas y frutos de ciertos vegetales, como el café y el té (el primero fue el que le dio nombre). Existen tres metabolitos de estructura diferente de la cafeína, de los cuales el más abundante es la paraxantina.

Para el ser humano, la cafeína es una droga psicoactiva y estimulante. El consumo anual global está estimado en 120000 toneladas, lo cual la convierte en la droga psicoactiva más popular. Para algunos insectos, como para las abejas (en el artículo en cuestión), puede ser beneficiosa, pero para muchos otros en las dosis en la que suele estar en los frutos es tóxica, actuando así de pesticida natural. También puede actuar de inhibidor de germinación.