Sirenas míticas, vivas y extintas

Sirenas y el arca de Noé. Biblia de Nurenberg 1483. Nótese el perro sirena.

Si en tierra firme los unicornios son los seres míticos por excelencia, en los mares ese papel sin duda pertenece a las sirenas. En las mitologías de todo el mundo aparecen criaturas parcialmente humanas que son capaces de vivir bajo el agua y que generalmente libran extraordinarias aventuras submarinas.

Curiosamente, las sirenas de la mitología griega, como las que asediaron a los hombres de Ulises en su viaje de retorno de Troya, se representaban más bien con forma humana pero con alas y su atributo principal era su irresistible canto. En inglés y otros idiomas se distingue entre este tipo de sirenas (sirens) y las más conocidas que son mitad mujer y mitad pez (mermaids). Existen historias de sirenas o seres similares en relatos asirios de casi tres mil años de antigüedad, en algunos cuentos de Las mil y una noches, en escritos chinos e indios, en leyendas medievales europeas y en las tradiciones de varias culturas de América y de África.

"Manatus latirostris" Johann Andreas Fleischmann

Cuando los viajeros europeos comenzaron a explorar los mares tropicales de África y de Asia, se toparon con animales reales que les recordaban en todos sentidos a las sirenas sobre las que habían escuchado en los relatos de la época. Se trataba de los dugongos de los océanos Índico y Pacífico y de los manatíes del Atlántico africano. Estos mamíferos marinos son clasificados en el orden Sirenia, un nombre que hace alusión a su semejanza con las sirenas de las leyendas. Los sirenios tienen un cuerpo rechoncho de varios cientos de kilogramos, carecen de extremidades posteriores y su cola está transformada en una poderosa aleta. Se trata de mamíferos que se alimentan exclusivamente de pastos marinos, por lo que están restringidos a las aguas someras cercanas a los continentes en donde pueden encontrar alimento. No es difícil imaginar la sorpresa con la que los marinos del siglo XV habrían observado a estos dóciles animales, tomándolos sin la menor duda como auténticas sirenas.

Después del descubrimiento de América, los viajeros europeos se toparon con una tercera especie de sirenio, el manatí del Caribe, que se distribuye en la costa atlántica de América, desde Brasil hasta el sur de los Estados Unidos. De hecho, Cristóbal Colón observó tres de estos animales en enero de 1493 cuando navegaba en las cercanías de la isla Española. El almirante genovés describió los animales como sirenas, aunque comentó que “no eran ni la mitad de bellas de lo que las pintan.” Los exploradores portugueses descubrieron posteriormente otra especie de manatí habitando las aguas del río Amazonas.

En 1741, la expedición de Vitus Bering a los mares del Ártico descubrió –para la ciencia europea– un tipo de sirenio muy especial. La vaca marina de Steller, llamada así en honor del naturalista que acompañó a Bering en sus viajes, era un gigante entre los sirenios pues llegaba a medir hasta nueve metros y pesar más de seis toneladas. La docilidad de este animal y la ferocidad con la que fue cazado por los viajeros europeos llevaron a la especie a la extinción menos de 27 años después de su descubrimiento para la ciencia.

 Aunque los sirenios como grupo tienen una distribución amplia en los mares tropicales, en un lugar particular nunca se puede encontrar más de una especie. Los manatíes se encuentran en las costas del Atlántico (dos especies en América, una en África), mientras que el dugongo es característico del océano Índico del Pacífico de Asia y Oceanía. La vaca marina de Steller, por su parte, se restringía a los mares fríos del Pacífico norte. Sin embargo, un estudio reciente ha recalcado el hecho de que en el registro fósil existe evidencia de que en el pasado los sirenios eran más diversos.

La diversidad de sirenios en el pasado. Ilustración de Carl Buell (http://carlbuell.com)

Jorge Vélez-Juarbe y sus colaboradores examinaron el registro fósil de los dugóngidos en los últimos 26 millones de años y analizaron tres casos en los que se puede documentar la co-existencia de especies bien diferenciadas de sirenios. En cada uno de los sitios,  uno del Oligoceno de Florida, uno del Mioceno en la India y otro del Plioceno de México habitaban al menos tres especies de dugongos de diferentes tamaños. El análisis morfológico sugiere que las especies se diferenciaban no sólo por el tamaño sino por la especialización en su alimentación. Estos datos corroboran cómo la baja diversidad de sirenios que vemos en la actualidad en realidad es una excepción en la historia evolutiva del grupo. Las sirenas reales, o mejor dicho los animales del orden Sirenia, fueron mucho más diversos en el pasado.

Referencias
Velez-Juarbe J , Domning DP , Pyenson ND. 2012. Iterative evolution of sympatric seacow (Dugongidae, Sirenia) assemblages during the past ∼26 million yearsPLoS ONE 7(2): e31294.
La página de Carl Buell en Facebook contiene bellas ilustraciones científicas, incluyendo la de los sirenios fósiles.

Un cronopio en el Cretácico

Si todavía los cronopios (esos verdes, erizados, húmedos objetos) anduvieran por las calles, se podría evitarlos con un saludo: —Buenas salenas cronopios cronopios.

Julio Cortázar, Historias de cronopios y de famas

El pasado 2 de noviembre comenzaron a circular noticias acerca del hallazgo de una “ardilla de dientes de sable” que había habitado lo que ahora es la Patagonia hace más de 93 millones de años.  La mayoría de las notas periodísticas mencionaban la semejanza entre este animal y Scrat, el personaje de la película La Era de Hielo.  En un reportaje en Science Now,  el portal electrónico de noticias de la revista Science, incluso se recalcó que, al igual que Scrat, la criatura recién descubierta habría tenido problemas para encontrar bellotas en el período Cretácico.

Cronopio dentiacutus. Jorge González, Nature

Parece ser que todas estas alusiones a Scrat surgen de un comentario que, de pasada, hizo Guillermo Rougier, el autor principal del artículo en Nature en donde se reporta el hallazgo de los fósiles.  Rougier, paleontólogo argentino de la Universidad de Louisville en Kentucky, simplemente recalcó el parecido que debió haber tenido el animal que descubrió con el personaje de la película.  Ambos tienen grandes ojos, una mandíbula larga y estrecha, y unos dientes anteriores alargados y curvos.  El problema fue que muchas de las notas periodísticas tomaron esta comparación en forma literal y reportaron el descubrimiento de una ardilla dientes de sable de casi 100 millones de años de antigüedad.  Al hacerlo, no sólo proporcionaron información incorrecta, sino que desviaron la atención de los aspectos realmente relevantes del descubrimiento.

Para empezar, Cronopio dentiacutus, nombre oficial del animal descubierto por Rougier y sus colaboradores, no fue una ardilla.  Cronopio forma parte de un grupo extinto de mamíferos llamados driolestoideos, que estuvieron emparentados con los ancestros de los marsupiales y los placentados modernos, pero que no se encuentran en la misma línea evolutiva.  Los roedores surgieron apenas al final del Cretácico (hace 65 millones de años) y las primeras ardillas se encuentran en estratos del Eoceno (hace menos de 56 millones de años).  Los “dientes de sable” de este fósil son los caninos, que de hecho le dan el nombre específico dentiacutus a Cronopio (dentiacutus significa “dientes aguzados”).  Cronopio y el resto de los mamíferos del Cretácico eran insectívoros; los largos y afilados caninos de esta especie son estructuras muy especializadas, pero no está muy claro cuál pueda haber sido su función.

La verdadera importancia científica del descubrimiento de Cronopio es que se trata apenas del segundo mamífero del que se han encontrado cráneos más o menos completos en estratos sudamericanos del Mesozoico (la “era de los dinosaurios”, que incluye el Triásico, el Jurásico y el Cretácico).  El resto de las especies de esta era se conocen a través de dientes y fragmentos de otros huesos.  Durante gran parte del Mesozoico Sudamérica estuvo conectada a la Antártida, Australia y África, formando el continente de Gondwana.  Cronopio, un animal de apenas unos 20 cm de largo, vivió en un ambiente semitropical en el que los animales más visibles eran los dinosaurios.

Los caninos de Cronopio y otras características especializadas de su cráneo, indican que los driolestoideos deben haber sido muy diversos en Sudamérica durante el Cretácico.  En contraste, en localidades del norte del planeta se ha encontrado mayor diversidad de placentados y marsupiales que de driolestoideos.  El hallazgo de Cronopio proporciona información nueva sobre la evolución temprana de los mamíferos.

Otro punto importante ignorado por la gran mayoría de las notas es que el nombre genérico Cronopio es un homenaje a Julio Cortázar, de quien Rougier es un admirador.  Los cronopios en la literatura de Cortázar son unos seres nunca bien descritos pero que se caracterizan por ser poco convencionales y estar siempre al margen de las reglas.  Dadas las extrañas características del cronopio del Cretácico, el nombre elegido por Rougier y sus colegas es sin duda muy adecuado.  Francamente, la comparación con los cronopios de Cortázar habla mucho más sobre este mamífero ancestral que una alusión a la caricatura de una ardilla pleistocénica como Scrat.

Julio Cortázar (1914 - 1984)

Los luchadores mongoles ancestrales

Luchadores mongoles durante el Naadam. Wikipedia

El Naadam es el festival cultural más importante en Mongolia.  Durante tres días, cientos de contendientes participan en “los tres juegos de los hombres” que dan vida al festival: arquería, carreras de caballos y la famosa lucha mongola o Bökh, en la que los gladiadores se enfrentan sin más arma que su propio cuerpo hasta encontrar al campeón.  Las reglas y el protocolo asociados a esta competencia son tan básicos que al observar a los contendientes uno puede fácilmente echar a volar la imaginación y evocar las grandes hazañas de los invencibles guerreros mongoles de la era de Gengis Kan, quien promovió el Bökh como una forma de entrenamiento de alto nivel.  Existen platones del siglo III A.C. con representaciones de luchadores mongoles que, con su imagen capturada en el tiempo, parecen querer demostrarnos que la lucha es tan antigua como la propia cultura mongola, o tal vez más antigua.

Mongolia es también sitio de una de las formaciones geológicas más interesantes desde el punto de vista paleontológico.  En los años 1920s, Roy Chapman Andrews y su equipo del Museo Americano de Historia Natural cautivaron al público estadounidense con los relatos de sus expediciones al desierto de Gobi en busca de fósiles.  Andrews era un científico muy serio y experimentado, pero también era un intrépido aventurero que no se detenía ante nada con tal de conseguir los ejemplares importantes.  Su imagen, que algunos han especulado que podría haber sido la inspiración para el personaje de Indiana Jones, llegó incluso a aparecer en la portada de la revista Time.

Roy Chapman Andrews (con sombrero y binoculares) en el desierto de Gobi

Las expediciones de Andrews se concentraron en la formación Djadochta en el sur de Mongolia, que corresponden al Cretácico superior, con una edad de entre 75 y 84 millones de años.  La reconstrucción del sitio indica que en esa época la región era árida, con pequeñas e intermitentes corrientes de agua y con un paisaje dominado por extensos bancos de arena.  El descubrimiento más famoso de la expedición de Andrews fue el de los primeros huevos de dinosaurio que se conocieron, que fueron asignados originalmente a Protoceratops, un pariente de Triceratops, el famoso dinosaurio con tres cuernos.  Hace unos años se demostró que en realidad los huevos descubiertos por Andrews son de Oviraptor, un dinosaurio depredador.

En los años de la dominación soviética sobre Mongolia, la formación Djadochta siguió siendo explorada por paleontólogos rusos y polacos. En 1971, una expedición conjunta Polonia-Mongolia descubrió una de las piezas fósiles más asombrosas que se conocen.  Se trata de los restos de dos dinosaurios trabados en lo que aparenta ser una última lucha por la vida, en una pose no muy diferente a la de los guerreros del Bökh.  Uno de los animales, un Velociraptor, muestra la garra en forma de hoz de su pata trasera aparentemente clavada en el costado del otro ejemplar, un Protoceratops.  Una de las patas delanteras del velocirraptor parece estar siendo mordida, en actitud defensiva, por su enemigo.

Reconstrucción de la batalla final entre un Protoceratops y un Velociraptor. Ilustración de Raúl Martín publicada en Chiappe LM (2003)

A diferencia de muchos otros fósiles, los restos de estos dinosaurios no están comprimidos y permiten incluso apreciar la disposición en tres dimensiones de los cuerpos de estos luchadores ancestrales.  Todo parece indicar que la muerte sorprendió a los dos dinosaurios justo en el momento en el que el velocirraptor atacaba a su posible víctima.  Dadas las características del sedimento y la reconstrucción del ambiente, el escenario más plausible es que los dos animales hayan sido sepultados por el colapso de una duna o por una repentina tormenta de arena.  Según un estudio reciente, los paleobiólogos pueden incluso especular sobre la hora en la que se libró esta singular batalla: Muy probablemente al atardecer o durante la noche.

Lars Schmitz y Ryosuke Motani, paleobiólogos de la Universidad de California, analizaron la anatomía de las estructuras óseas asociadas con el ojo de varias especies de dinosaurios y otros reptiles para establecer los patrones de actividad diaria de estos animales.  La actividad de un animal puede ser diurna, nocturna, catemeral (con actividad tanto en el día como en la noche), o crepuscular (concentrada en el atardecer o amanecer).  Existe una muy buena correlación entre el patrón de actividad y la capacidad de captación de luz del aparato óptico.  Lógicamente, los animales nocturnos tienden a tener ojos de gran diámetro para formar imágenes más luminosas en la retina, aún en condiciones de baja luz en el ambiente.  Los animales diurnos, en cambio, tienden a tener ojos con diámetros pequeños para formar imágenes más nítidas y con mayor profundidad de enfoque en condiciones de iluminación intensa.  El tamaño del ojo puede inferirse midiendo el diámetro interior del anillo esclerótico, una estructura ósea que da soporte a la esclerótica (“el blanco del ojo”) en la mayoría de los reptiles y aves.

Esqueleto de un ictiosaurio. Nótese el enorme anillo esclerótico en la región del ojo.

Schmitz y Motani midieron el diámetro de los anillos escleróticos de 33 especies mesozoicas, a las que clasificaron en tres categorías: fotópicas, con anillos escleróticos pequeños y con actividad diurna; escotópicas, con anillos grandes y actividad nocturna; mesópicas, con anillos de tamaño intermedio y actividad catemeral o crepuscular.  Los investigadores encontraron que la mayoría de las especies voladoras (pterosaurios y aves) eran diurnas.  Por el contrario, varias de las especies de depredadores eran principalmente nocturnas, mientras que muchos herbívoros eran catemerales.

La gran mayoría de las reconstrucciones de los ambientes en el Mesozoico muestran escenas diurnas de dinosaurios y otros animales.  Tradicionalmente se ha pensado que en el mundo mesozoico existía una separación del nicho temporal, con los dinosaurios siendo activos durante el día y relegando a los mamíferos primitivos a la noche.  Los datos de Schmitz y Motani parecen refutar ese escenario.  De acuerdo con ellos, los herbívoros, particularmente los grandes saurópodos como Diplodocus, habrían estado activos tanto de día como de noche, lo cual es consistente con la idea de que los herbívoros de gran talla necesitan alimentarse en forma continua para poder mantener funcionando sus enormes cuerpos.  Varios depredadores, entre ellos Velociraptor, habrían sido nocturnos, tal como lo son muchos de los carnívoros modernos.

En el contexto del estudio de Schmitz y Motani, los productores de la serie de películas Parque Jurásico parecen haber acertado en la reconstrucción de algunos de los dinosaurios mostrados en las películas.  Los gigantescos braquiosaurios aparecen en Parque Jurásico alimentándose tanto de día como de noche, en concordancia con lo que se podría esperar de esos saurópodos de peso completo.  Por otro lado, los depredadores en los filmes de la serie parecen estar activos todo el día, pero las escenas más aterradoras son generalmente nocturnas, protagonizadas por tiranosaurios y velocirraptores (Parque Jurásico y El Mundo Perdido) y espinosaurios (Parque Jurásico III).

También a partir de los resultados de Schmitz y Motani podemos saber más sobre los dinosaurios trabados en lucha mortal.  Los Protoceratops eran catemerales o crepusculares, mientras que los velocirraptores eran principalmente nocturnos.  Entonces podemos deducir que la batalla final de los dos animales capturados en el material fósil de Djadochta ocurrió muy probablemente al atardecer o, con una probabilidad un poco menor, durante la noche.  Echando a volar la imaginación, podemos visualizar a los dos dinosaurios trabados en una lucha ancestral, con sus siluetas dibujadas por los últimos rayos solares de un día normal de hace 80 millones de años.  A la mitad de la tremenda batalla por la subsistencia, los dos animales se ven sorprendidos por la repentina caída de arena sobre sus cuerpos aún trabados en feroz lucha.  Ese instante, esa estampa fugaz de la vida cretácica, quedó atrapado en el maravilloso fósil de Djadochta.

De regreso al presente, al observar las enconadas batallas de los luchadores del Bökh, al recordar la historia de Gengis Kan y sus temibles guerreros del siglo XIII, y al contemplar la reconstrucción del fósil de la lucha de los dinosaurios cretácicos, no podemos sino pensar en la desértica zona del Gobi como el escenario de una y mil batallas que los diferentes habitantes de lo que ahora es Mongolia han librado desde hace millones de años.

Referencias

Chiappe LM (2003) A Field Trip to the Mesozoic. PLoS Biol 1(2): e40. doi:10.1371/journal.pbio.0000040

Schmitz, L. y R. Motani. 2011. Nocturnality in dinosaurs inferred from scleral ring and orbit morphology. Science 332:705-708.

 

La vida en transición: Tiktaalik y la evolución de los vertebrados

Sedna, la hija del dios creador Anguta, es una figura femenina de gran importancia en las tradiciones inuit.  En una de las muchas historias de la vasta mitología de los pueblos del Ártico, Anguta está tan furioso por la desobediencia de su hija que la arroja al mar desde un kayak.  Cuando Sedna intenta regresar al bote, su trastornado padre le corta los dedos, que se convierten en los animales del mar que sirven de alimento a los inuit.  Sedna, por su parte, se ve forzada a habitar las frías y oscuras regiones de las profundidades marinas.

Tiktaalik roseae, Zina Deretsky, National Science Foundation

En la mitología natural, la historia verdadera del pez tiktaalik es tan fascinante como la de Sedna y tiene que ver con la tierra de los inuit, con el origen de los dedos y con la evolución de los animales del agua y la tierra.  Tiktaalik roseae es un pez de finales del Devónico (hace unos 375 millones de años) con tantas características típicas de los anfibios que puede considerarse una forma de transición entre los peces y los vertebrados terrestres.  Los restos fósiles de este pez fueron hallados en las inhóspitas tierras heladas de la isla Ellesmere, en el territorio canadiense de Nunavut, por lo que sus descubridores decidieron bautizar a la extraña criatura con la palabra tiktaalik, que en el dialecto inuktitut se usa para referirse a un pez de agua dulce de gran tamaño emparentado con el bacalao.

Tiktaalik, como todos los peces, tenía agallas, escamas y aletas.  En cambio, tenía también pulmones y huesos costales semejantes a los de los vertebrados terrestres, además de que su cabeza tenía movimiento independiente del resto del cuerpo; es decir, tenía un cuello, elemento no existente en los peces.  Además de todo ello, la forma de la cabeza, la estructura de los huesos del oído y, sobre todo, la disposición de los huesos de las aletas apuntan a que Tiktaalik es un representante del tipo de peces que hace millones de años dieron origen a la línea de los vertebrados terrestres, es decir, los ancestros de todos los anfibios, reptiles, aves y mamíferos.

Una de las estructuras que más claramente muestra el carácter transicional de Tiktaalik es la aleta pectoral, bellamente preservada en el material fósil de Ellesmere.  Para entender la importancia de la aleta de Tiktaalik, comencemos por recordar la estructura ósea de nuestros brazos y manos: articulado al hombro tenemos un hueso largo (el húmero) que a su vez se conecta a un par de huesos (el cúbito y el radio) que forman el antebrazo; la mano es un complejo sistema de huesos constituido por la muñeca (los ocho huesos cortos del carpo), la palma (los cinco huesos alargados del metacarpo) y los dedos (los 14 huesos delgados de las falanges).

Esta estructura general (un hueso largo, dos huesos, varios huesos cortos y hasta cinco dedos alargados) es fundamentalmente la misma en todos los grupos de vertebrados terrestres y la podemos reconocer (con pequeñas o grandes modificaciones) en las patas de los mamíferos y reptiles, las alas de las aves y los murciélagos, las aletas de las ballenas y los pingüinos y hasta en las extremidades vestigiales como las diminutas manos de los tiranosaurios.

En la inmensa  mayoría de los peces modernos (los llamados actinopterigios), los huesos de las aletas forman una especie de abanico de espinas alargadas. Sólo en los peces pulmonados y los celacantos (que en conjunto son llamados comúnmente sarcopterigios o peces de aletas lobuladas) encontramos un hueso alargado en la base de la aleta. La aleta de Tiktaalik  es claramente intermedia entre la de los peces modernos y las extremidades de los vertebrados terrestres.  En ella podemos reconocer claramente la estructura un hueso-dos huesos-varios huesos cortos en la que los especialistas pueden reconocer hueso por hueso el arreglo que vemos en todos los vertebrados terrestres.  Como lo ha dicho Neil Shubin, uno de sus descubridores, Tiktaalik era un pez con muñeca.

En depósitos más antiguos que los de Tiktaalik se han hallado fósiles de peces como  Eusthenopteron en los que la aleta tenía la estructura un hueso-dos huesos.  En capas más recientes, se han encontrado fósiles de anfibios que muestran la disposición moderna ya descrita para los vertebrados  terrestres.  Tiktaalik no sólo muestra la morfología correcta para ser considerado una forma de transición, sino que sus fósiles son además de la antigüedad correcta y corresponden con el ambiente adecuado.  Hace 375 millones de años lo que ahora es el frío ártico canadiense se localizaba prácticamente sobre el ecuador. El ambiente en el que se desarrolló Tiktaalik estaba formado por lagunas someras, probablemente asociadas con el delta de un río.  La anatomía de la aleta de Tiktaalik sugiere que el pez era capaz de usar sus extremidades para anclarse firmemente al fondo fangoso de las lagunas para permanecer parcialmente fuera del agua, como se ve en la ilustración al comienzo de esta nota.

En la mitología inuit, los dedos de Sedna podían dar origen a nueva vida marina.  En la historia de la vida sobre la Tierra, los huesos de las extremidades de los animales nos dan invaluables pistas para entender el largo camino desde los primitivos peces del Devónico hasta nosotros mismos. Tal vez la próxima vez que volteemos a ver nuestra mano podamos entender que en la estructura de sus huesos ha quedado registrada nuestra historia de más de 375 millones de años.

Esta página de la Universidad de Chicago contiene gran cantidad de información sobre la historia de Tiktaalik.

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Neil Shubin y una réplica de Tiktaalik

ADDENDUM.  [3 de mayo 2011] Cuando esta nota estaba  lista para publicarse se dio a conocer que Neil Shubin, líder del proyecto que condujo al descubrimiento de Tiktaalik y experto en el tema del desarrollo de las extremidades en los vertebrados, había sido electo miembro de la Academia de Ciencias de los Estados Unidos.  Shubin ocupa la cátedra Robert R. Bensley de biología de organismos y anatomía en la Unversidad de Chicago y participa en el comité de biología evolutiva de la misma universidad y en el Museo Field de historia natural de Chicago.

¿Creación vs. evolución?

Las paredes del Museo de Ciencias Naturales del Colegio de San José de la Salle, en Medellín Colombia están adornados con una interesante serie de murales alusivos.  El mural central, basado en gran medida en las clásicas imágenes de Rudolph F. Zallinger  en el Museo Peabody de la Universidad de Yale, muestra una progresión desde las nebulosas hasta el hombre, pasando por diversas formas marinas, dinosaurios, mamíferos pleistocénicos y primates ancestrales. Según explica el rótulo anexo, las imágenes muestran “la creación, la evolución, el relieve marino y el desarrollo filogenético de los organismos.”

Es interesante hacer notar la presencia de las palabras “creación” y “evolución” juntas en la descripción de la obra artística.  Debido a los intensos debates que se dan sobre todo en los Estados Unidos, se tiene la idea de que creación y evolución tienen que ser conceptos mutuamente excluyentes.  Los creacionistas americanos son en su mayoría cristianos protestantes que rechazan la teoría de la evolución por considerarla contraria a su interpretación literal del libro del Génesis.  Para ellos, el universo fue creado por Dios hace unos pocos miles de años en exactamente seis días y todos los animales actuales son descendientes de los individuos que sobrevivieron al diluvio universal en el arca de Noé.  En esta visión del cosmos, la mayoría de las teorías científicas que tienen que ver con la cosmología, la formación de las estrellas y de los sistemas planetarios y el origen y evolución de la vida son falsas por contradecir las sagradas escrituras.  Claramente, esta visión fundamentalista es incompatible con la teoría de la evolución biológica.

Los murales del Colegio de San José, pintados por Salvador Arango Botero en 1956, nos muestran una idea diferente.  En una de las paredes laterales aparece la imagen de Dios, muy al estilo de Miguel Ángel Buonarroti, presidiendo sobre las galaxias y otros objetos del universo.  Esta conciliación entre ciencia y religión, entre creación y evolución puede no resultar del agrado de los fundamentalistas religiosos ni de muchos científicos que preferirían no mezclar la ciencia con la religión.

Para muchos cristianos devotos, sin embargo, no existe contradicción alguna.  De hecho, la Iglesia Católica acepta que la evolución biológica no es incompatible con la fe cristiana y diversas denominaciones protestantes optan por una interpretación metafórica, alegórica y espiritual del Génesis, e incluso algunas de ellas ven en la evolución el mecanismo usado por Dios para concretar la creación del mundo y del hombre.

Para entender el contexto de los murales de Arango Botero es necesario conocer algo de la historia del Colegio de San José.  La investigación científica en el Colegio fue iniciada por Nicéforo María, un religioso lasallista, en 1911.  Años antes, en 1904, Apolinar María había iniciado una colección de historia natural en el Colegio La Salle de Bogotá y se pensó que era una buena idea contar con un museo similar especializado en la flora y fauna de Antioquia, el departamento en el que se asienta Medellín.

En 2006 el municipio de Medellín recibió en comodato el campus del Colegio, junto con el museo y la colección científica, de manera que ambos pertenecen ahora al Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM).  La colección cuenta con 15,197 ejemplares, algunos de ellos de gran importancia científica.

Los murales datan de la década de los 1950s, de manera que algunos de los conceptos biológicos y de las reconstrucciones de los animales representados ahí son ya obsoletos.  Sin embargo, la idea de representar en una sola obra la evolución física, química y biológica del cosmos en el contexto de la idea judeo-cristiana de la creación sigue siendo interesante y, por supuesto, controversial.  Se trata de un tema muy amplio sobre el que cada persona tiene una opinión particular.  En futuras entregas de este blog se discutirán aspectos particulares de la siempre tensa relación entre la ciencia y la religión.

Figuras

1.  Panel central del mural de Salvador Arango Botero en el Museo de Ciencias Naturales del Colegio de San José de la Salle, en Medellín Colombia.
2. Vista panorámica del mural.
3. Investigadores trabajando en el recinto de la colección científica.  En el mural se ven paisajes típicos de Antioquia y un retrato del Hno. Nicéforo María, fundador del museo.

Agradezco la hospitalidad de mis colegas colombianos y en particular la de la Biól. Danny Zurc, curadora de la colección del Museo de Ciencias Naturales.

Arsénico: historias de bacterias y de nobles italianos

El 17 de octubre de 1587, después de 11 días de agonizante sufrimiento, el Gran Duque de Toscana, Francesco I de Medici murió a consecuencia de la malaria, de acuerdo con los documentos oficiales de la época.  La muerte del duque italiano probablemente no se hubiera convertido en evento histórico de no ser por una extraña circunstancia: apenas horas después del fallecimiento del sobrio gobernante, su esposa Bianca Cappello murió también de la misma enfermedad.

Dos semanas antes de este extraño episodio, Ferdinando, el hermano menor de Francesco, se había mudado a la villa de los Medici en Poggio a Caiano, en las afueras de Florencia.  Ferdinando era el sucesor natural de Francesco, y de hecho fue el último de los duques de Toscana después de la muerte de su hermano.  Sin embargo, Bianca tenía dos hijos de un matrimonio anterior y cabía la posibilidad de que el mayor de ellos fuese nombrado heredero del ducado.  Todas estas circunstancias hicieron surgir el rumor de que la muerte de Francesco y Bianca no había sido natural y que probablemente Ferdinando había urdido un letal plan para conservar su rica herencia.

A finales del 2006, un equipo encabezado por Francesco Mari, de la Universidad de Florencia, encontró altos niveles de arsénico en restos de órganos atribuidos a Francesco, aunque esos niveles fueron relativamente bajos en muestras de hueso y cabello.  Este patrón, que es consistente con una exposición de corto plazo al arsénico, llevó a Mari y sus colegas a concluir que Francesco había muerto por envenenamiento y que posiblemente Ferdinando habría usado trióxido de arsénico, el llamado arsénico blanco, para asesinar a su hermano y su cuñada.

El arsénico es probablemente el veneno más conocido, al menos en la mente de los asiduos lectores de las novelas policíacas y de intriga.  En diferentes épocas se ha atribuido al arsénico la muerte de personajes como Napoleón y Simón Bolívar.  También se piensa que varios pintores impresionistas podrían haber sufrido envenenamiento crónico con arsénico por el uso del verde de París, un pigmento que contiene un compuesto de cobre y arsénico.

El arsénico actúa a nivel celular inhibiendo el funcionamiento de enzimas clave en la captación de energía.  La disrupción de la función celular se manifiesta a nivel del organismo con desbalances en la concentración de iones de potasio y subsecuentes fallas en los órganos vitales.  En su forma aguda, el envenenamiento produce espectaculares episodios de vómito y diarrea, así como intensos dolores abdominales y sudoración fría.  Es fácil ver cómo un envenenamiento con arsénico puede confundirse con una malaria fulminante (o viceversa).  Como el arsénico tiene la capacidad de suplantar al fósforo en algunas moléculas y cambiar la química de esas moléculas, se convierte en un potente veneno para cualquier forma de vida.

Hoy (2 de diciembre de 2010), la NASA ha anunciado el descubrimiento de un tipo de bacteria (llamada GFAJ-1) que no sólo es capaz de crecer perfectamente en un ambiente con alta concentración de arsénico, sino que incluso ha evolucionado para incorporar los átomos de arsénico en sus biomoléculas.  En el ambiente extremo del lago Mono, en California, la bacteria ha logrado incorporar el arsénico en las moléculas de DNA en los lugares normalmente ocupados por átomos de fósforo.  Se trata, sin ninguna exageración, de un tipo de molécula completamente nueva, no conocida en ningún otro organismo del planeta.  Como explica Felisa Wolfe-Simon, investigadora principal en el estudio, nos encontramos ante un organismo que abre una enorme serie de nuevas puertas para el estudio de la vida en la Tierra y fuera de ella.

No se trata de una forma de vida extraterrestre, como algunos medios especularon durante la semana, pero sí es un tipo de organismo que demuestra la enorme versatilidad y capacidad de adaptación de la vida.  Si hay bacterias capaces de sobrevivir, y de hecho prosperar en un ambiente que resultaría absolutamente inhóspito para otros organismos, es perfectamente plausible la existencia de vida de algún tipo en los ambientes extremos de algunos de los planetas y satélites de nuestro sistema solar.  El descubrimiento también abre la puerta para especulaciones sobre la existencia de vida en alguno de los más de 500 planetas que se han descubierto recientemente fuera del sistema solar.

El arsénico, ese poderoso veneno protagonista de tantas historias de muerte e intriga, resulta fundamental para la vida bacteriana en un lago de California.  Así como las pinturas impresionistas nos muestran en los vivos colores verdes un aspecto positivo del arsénico, los descubrimientos anunciados por la NASA nos proporcionan una perspectiva completamente nueva: el arsénico como componente imprescindible para un ser vivo.

¿Y realmente el arsénico mató a Francesco de Medici?  En septiembre de este año, Gino Fornaciari, de la Universidad de Pisa y sus colaboradores demostraron con métodos inmunológicos que Francesco estuvo expuesto a Plasmodium falciparum, el protozoario responsable de la malaria.  Los altos niveles de arsénico encontrados por el equipo de Mari podrían resultar de los químicos usados en el embalsamamiento del cuerpo del duque y no de un envenenamiento, en opinión de Fornaciari.  De acuerdo con este nuevo estudio, la muerte del duque de Toscana, y probablemente también la de su consorte, se debió a la malaria, tal como fue asentado por los médicos de la época.

Figuras

1. Francesco I de Medici, Gran Duque de Toscana.
2. Pintura de Paul Cézanne.  En la parte inferior se muestra (aproximadamente) el color verde de París.
3. La bacteria GFAJ-1.  Foto NASA.

Referencias

Fornaciari, F. et al. (2010) Plasmodium falciparum immunodetection in bone remains of members of the Renaissance Medici family (Florence, Italy, sixteenth century). Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene 104:583-587.
Mari, F. et al. (2006) The mysterious death of Francesco I de’ Medici and Bianca Cappello: an arsenic murder? British Medical Journal 333:1299-1301.

LA CURIOSA HISTORIA DEL CANGREJO SAMURAI

La batalla naval de Dan-no-ura marcó el final del clan de los Taira (o Heike).  El 25 de abril de 1185, las fuerzas del clan de los Genji, lideradas por Minamoto no Yoshitsune, aplastaron a los Heike en el encuentro final de una guerra de cinco años que fue la culminación de décadas en conflicto por el control del poder en el Japón del siglo XII.  Al presentir el final, la abuela del emperador Antoku tomó al niño de apenas siete años en sus brazos y se arrojó al mar, en donde los dos se ahogaron.  Igual suerte corrieron muchos de los valerosos guerreros Heike, incluyendo su líder Tomomori.  Según el Heike monogatari (la épica del clan Heike), el espíritu de estos guerreros vive aún en las profundidades del mar de Japón.

La trágica historia de los Heike se recrea en las leyendas y en varias representaciones del kabuki, el estilizado teatro japonés.  Una de las leyendas afirma que el espíritu de los guerreros ahogados en Dan-no-ura subsiste en una especie de cangrejo local, llamado precisamente heikegani (Heikea japonica).  En estos animales, el dorso del caparazón presenta curiosas rugosidades que semejan una cara humana gesticulando a la manera de un estoico guerrero japonés. Según la leyenda, los Heike se transformaron en estos cangrejos al hundirse en las aguas de Dan-no-ura, tal como se puede ver en la ilustración de la derecha, tomada de un grabado en madera de Utagawa Kuniyoshi, que data del siglo XIX.

En 1952, en un artículo de la revista Life, Julian Huxley se refirió a los cangrejos Heike como un ejemplo de animales que en su morfología semejan algo diferente, en este caso una cara humana.  Huxley, uno de los biólogos de la primera mitad del siglo XX que con mayor vigor defendieron la idea de que la selección natural es la principal fuerza atrás del proceso de evolución, insiste en el artículo en que el peculiar aspecto de los heikegani no puede deberse a la casualidad.  Es, afirma Huxley, “una adaptación específica que solo pudo haber sido producida por selección natural actuando a lo largo de cientos de años.”  Según Huxley, los pescadores evitan comer aquellos cangrejos con mayor semejanza a una cara humana, de manera que a lo largo de las generaciones estos animales fueron favorecidos por la selección (en este caso artificial) y son hoy en día más frecuentes que los cangrejos con menor parecido a una cara.

La hipótesis de Huxley fue retomada años más tarde por Carl Sagan en el episodio Una voz en la fuga cósmica de su serie de televisión Cosmos para ilustrar, con su inigualable elocuencia, el concepto de la selección artificial.  “¿Cómo se consigue que el rostro de un guerrero quede grabado en el caparazón de un cangrejo?” se pregunta en forma retórica Sagan.  “La respuesta parece ser que fueron los hombres quienes hicieron la cara.”  La explicación de Sagan es básicamente la misma que la de Huxley: En un pasado remoto pudieron haber surgido algunos cangrejos con una ligera semejanza a una cara humana.  Los pescadores, al observar el parecido y por respeto a los guerreros ancestrales, habrían regresado a estos cangrejos al mar, permitiendo su supervivencia y reproducción.  Después de cientos de años, los cangrejos más comunes tenderían a ser los más parecidos a una cara.  Un bello ejemplo de selección artificial. ¿O no?

La realidad es que es muy poco probable que la morfología del caparazón de los heikegani tenga algo que ver con los pescadores japoneses, y mucho menos con los guerreros samurais del siglo XII.  En 1993, Joel Martin publicó en la revista Terra un análisis de la hipótesis Huxley/Sagan y, no sin cierto dejo de tristeza, presentó varias piezas de evidencia en contra.  Para empezar, hay que recordar que las rugosidades en el caparazón de los cangrejos resultan de la configuración de los sitios en los que los músculos se insertan.  Las formas que vemos en el caparazón probablemente sí están sujetas a selección natural, pero por razones funcionales.  Como Martin señala, existen muchas especies de cangrejos, además de los heikegani, en las que se pueden observar figuras semejantes a rostros humanos.

Existen también fósiles de cangrejos emparentados con los heikegani en los que aparecen los supuestos rostros.  Estos fósiles provienen por supuesto de tiempos anteriores a la batalla de Dan-no-ura (de hecho son más antiguos que el ser humano).  En todo caso, la fuerza de selección propuesta por Huxley no existe: los pescadores japoneses ni siquiera se comen estos cangrejos, independientemente de si tienen o no “caras” en el caparazón.  De hecho, los heikegani son tan pequeños (hasta tres centímetros) que realmente no vale la pena siquiera intentar extraer algo de carne de ellos.  En suma, la hipótesis de Huxley y Sagan, por bella que parezca, no se sostiene ante los hechos científicos.

La historia de los heikegani es un ejemplo de lo que T. H. Huxley, el abuelo de Julian, llamó “la gran tragedia de la ciencia: la muerte de una bella hipótesis en manos de una horrible verdad.”

Referencias

Huxley, J. S.  1952. Evolution’s copycats.  Life, 30 de junio de 1952.
Martin, J. W. (1993). The Samurai Crab.  Terra 31 (4): 30–34.
Sagan, C. 1980.  Cosmos: A personal voyage.  La historia de los heikegani puede verse en Youtube

Figuras

1. Nasu no Yoichi, guerrero Genji del siglo XII.  Museo Watanabe, Tottori.
2. El fantasma de Taira Tomomori, guerrero Heike del siglo XII.  Grabado en madera de Utagawa Kuniyoshi (siglo XIX).
3. Paradorippe granulata, un pariente cercano del cangrejo heikegani, mostrando “la cara humana” en el dorso del caparazón.  Tomado de Martin 1993.
4. La palabra “samurai” en kanji.