¡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.

Insecto del mes: DROSOPHILA MELANOGASTER

El insecto de este mes mes es la Drosophila melanogaster.

La he elegido porque estoy estudiando genética (hoy he tenido examen de eso, de hecho) y parece que ha sido uno de los organismos más utilizados para experimentos genéticos. Por ello, no me ceñiré tanto a su morfología o su metabolismo como a su material genético, su reproducción y su herencia.

La mosca de la fruta o del vinagre (así se la llama vulgarmente) es un díptero (orden de la clase insectos a la que pertenecen las moscas, mosquitos, tábanos, etc.). Los dípteros se caracterizan por carecer de alas posteriores ya que las que tuvieron en su día actualmente están reducidas a halterios. De esta forma, poseen solo dos alas membranosas (como su propio nombre indica) y es su principal característica, la que los distingue de todos los demás insectos. El desarrollo de todos ellos implica una metamorfosis compleja. Dentro de los dípteros, Drosophila melanogaster pertenece a la familia Drosopholidae.

En cuanto a la morfología, la mosca del vinagre presenta ojos característicamente rojos y cuerpo amarillento. Es muy pequeña en tamaño (3 mm aproximadamente en la fase adulta), y sus antenas también son cortas, al igual que las del resto de braquíceros.

Es una especie diurna que habita en cualquier parte (distribución mundial), siempre que tenga comida. Dado a que su alimento se basa en plátanos, manzanas, uvas y otras frutas en fermentación, allá donde haya vegetales en descomposición podremos encontrar Drosophila melanogaster. También se nutre de levaduras y otros hongos, excrementos y cadáveres.

Los machos se diferencian de las hembras en que tienen unos "peines sexuales" en las patas anteriores, además de diferentes tamaño, color y forma. Así, es una especie con gran dimorfismo sexual. A la hora de reproducirse, el macho es atraído por las feromonas de la hembra, y comienza el ritual de apareamiento haciendo vibrar sus alas y después lamiéndole los genitales a la hembra. La hembra, por lo general, huye del  macho, y el apareamiento comienza cuando el macho la alcanza. En la fecundación, el macho libera un único gameto de gran tamaño. La hembra colocará a partir de entonces unos 20 huevos cada día, de muy pequeño tamaño y que no tardarán en eclosionar (unas 24 horas a una temperatura óptima de 25-30ºC). El desarrollo postembrionario dura alrededor de una semana y un adulto a una temperatura óptima de 29ºC puede llegar a vivir 30 días.

Es un organismo diploide y su genoma consta de cuatro pares de cromosomas: tres pares de autosomas (2, 3 y 4; este último es muy pequeño y casi siempre despreciable, salvo en el caso del gen "sin ojos") y los cromosomas sexuales: XX para las hembras y XY para los machos (al igual que en los mamíferos). El genoma es 60% funcional y contiene 15.016 genes. En parte, debido a ello (a la escasa cantidad de cromosomas y, por tanto, a la gran sencillez) se usa a menudo para experimentos de genética. Pero también ocurre esto debido a la sorprendente similitud que tienen sus genes con los genes humanos. De hecho, tres cuartas partes de los genes humanos relacionados con enfermedades tienen su homólogo en Drosophila melanogaster. La mosca del vinagre se emplea en investigación sobre enfermedades neurodegenerativas como la ataxia espinocebelosa, el Parkinson o el Alzheimer, además de en estudios sobre cáncer, sistema inmunitario, envejecimiento, diabetes, drogas... De hecho, hasta existe una base de datos en línea disponible para estudios de enfermedades humanas homólogas en moscas y viceversa, llamada Homophilia. Como curiosidad, cabe decir que aun existiendo tanta impactante similitud y teniendo también la misma determinación cromosómica del sexo (hembras homogaméticas y machos heterogaméticos), no se hereda igual en drosófilas que en mamíferos, ya que en las primeras la determinación ocurre por relación del cromosoma X a autosomas.

El conocimiento de la Drosophila melanogaster ha sido clave para el avance de la investigación genética comenzada con Mendel. Sigue siendo impactante que un insecto tan pequeño y, por qué no decirlo, molesto, mantenga tanta similitud genética con todos los mamíferos. Esto la convierte en una especie clave para estudios de genética humana o de otros mamíferos, así como para quizás encontrar la cura a enfermedades cuyo gen homólogo se encuentra en esta especie.

Todos los cromosomas, con características detalladas,
de una Drosophila melanogaster macho

Filos animales (V): filos menores

Finalmente, y para acabar con la taxonomía de los animales, voy a mencionar los demás filos animales que existen, sin hacer especial hincapié en ellos. Se trata de grupos con muchas menos especies que los que he expuesto hasta ahora (aunque en el caso de los braquiópodos, aun habiendo apenas 300, había más de 16.000, pero se han extinguido la mayoría) y mucho menos estudiados. Son los siguientes:

• Acanthocephala: son gusanos parásitos con una probóscide invaginable erizada con espinas. Su ciclo biológico es muy complejo. Se han descrito alrededor de 1.100 especies.
• Acoelomorpha: se los consideraba platelmintos, pero actualmente constituyen un filo diferente caracterizado por la ausencia de tubo digestivo en 
• Braquiópodos: son animales con doble valva: una superior y una inferior. Actualmente solo sobreviven 330 especies más o menos, pero se han descrito por encima de 12.000 especies fósiles (unas 16.000 extintas).
• Bryozoda: son filtradores. Tienen lotóforo y el ano fuera de la corona tentacular las 4.500 especies que conforman este filo.
• Chaetognatha: son los llamados "gusanos flecha": poseen aletas y dos espinas quitinosas a cada lado de la cabeza. Se han descrito hasta ahora alrededor de 100 especies nada más.
• Ctenophora: son animales marinos y abundantes en los mares de todo el mundo (constituyen gran parte de la biomasa de plancton). Son diblásticos como los cnidarios, pero tienen coloblastos, células exclusivas de este filo, que ayudan a cazar el alimento (zooplancton, en este caso). Se han descrito 166 especies.
• Cycliophora: solo lo constituyen dos especies descubiertas relativamente recientemente (1995): Symbion pandora y Symbion americanus.
• Echiura: son gusanos marinos con trompa. Se han descrito 135 especies.
• Gastrotrichia: poseen un cuerpo con púas y dos tubos caudales adhesivos. Las especies descritas rondan las 450.
• Gnathostomulida: son animales marinos de pequeño tamaño, que viven en ambientes sobre todo anaerobios. Se alimentan, entre otros, de hongos y poseen una boca con mandíbulas características. Se han descrito menos de 100 especies.
• Hemichordata: es un filo de deuteróstomos con hendiduras faríngeas y estomocorda, y se han descrito 108 especies.
• Kinorhyncha: son gusanos pseudocelomados. Tienen el cuerpo segmentado y la cabeza contráctil, y a este filo pertenecen, según se han descrito, 150 especies.
• Loricifera: también son pseudocelomados. Poseen cabeza, boca, tubo digestivo y ano, así como un exoesqueleto en forma de armadura, al que llamamos loriga. Solo pertenecen a este filo 28 especies.
• Micrognathozoa: al igual que los dos filos anteriores, estos también son pseudocelomados y poseen mandíbulas complejas. Como característica diferencial está su tórax extensible. La única especie descrita es Limnogathia maerski.
• Myxozoa: son todos parásitos y microscópicos. Poseen cápsulas polares y se han descrito hasta el momento 1.300 especies.
• Nematoda: son gusanos de sección circular con cutícula quitinosa. Son pseudocelomados. Existen más especies descritas incluso que de platelmintos o poríferos: su número ronda las 25.000. 
• Nematomorpha: son similares a los nematodos, pero son parásitos y solo se han descrito 331 especies.
• Nemertea: estos son verdaderos acelomados. Tienen una trompa extensible. Las especies descritas no llegan al millar, rondando las 900.
• Onychopora: poseen patas quitinosas; son "aterciopelados". Se han descrito 165 especies.
• Orthonectida: son simples parásitos, con el cuerpo ciliado. Solo han sido descritas 20 especies.
• Phoronida: son gusanos cuyo cuerpo está dividido en tres partes: episoma, mesosoma y tronco. Se conocen dos géneros que engloban en total a 20 especies.
• Placozoa: el Trichoplax adhaerens, posiblemente el animal más simple del planeta (y único en su filo), es marino, plano, reptante y de única cavidad corporal. Se pensaba que era la larva de otro animal.
• Priapulida: excavan galerías con su trompa en fondos marinos. Se han descrito apenas 16 especies.
• Rhombozoa: tienen forma de rombo y son parásitos simples, con muy pocas células. Número de especies descritas: 70.
• Rotifura: son pseudocelomados con una corona ciliada anterior, y se han descrito 1.800 especies.
• Sipuncula: no están segmentados y tienen la boca rodeada de tentáculos. Es un filo constituido, según se ha descubierto, por 320 especies.
• Tardigarda: son los llamados vulgarmente "osos de agua": tienen el tronco segmentado con cuatro pares de ventosas. Son un millar de especies.
• Xenoturbellida: son deuteróstomos de afiliación interna. Solo se han descubierto un par de especies.

Todos estos filos, más los expuestos anteriormente, suman un total de 1.360.000 especies que constituyen el reino animal o Animalia. Es el reino más complejo que existe de los seres vivos y el último en aparecer, y todos ellos a su vez pertenecen al dominio Eukarya (según el criterio de clasificación actual).