El gusano churro

Xenoturbella
Xenoturbella bocki, una de las especies de los mares de Suecia

Un artículo en el número de hoy de Nature (4 de febrero de 2016) anuncia el descubrimiento de cuatro especies de animales nuevos para la ciencia. Tres de ellos han sido hallados en los mares mexicanos y representan adiciones notables para la fauna del país. De hecho, estas tres nuevas especies son registros para México de un phylum hasta ahora no representado en el catálogo de la biodiversidad del país.

La noticia, sin embargo, probablemente pasará inadvertida porque no se trata de animales espectaculares o carismáticos, como algún feroz carnívoro, un vistoso reptil o un colorido pájaro. Se trata en cambio de unos modestos gusanos marinos que entre sus características principales se encuentra la ausencia de cerebro, tubo digestivo, sistema excretor, gónadas o, en general, de cualquier tipo de órgano bien diferenciado.

El artículo describe cuatro nuevas formas del género Xenoturbella, que en conjunto con las dos que se conocían de los mares someros de Suecia forman un grupo que en algunas clasificaciones constituye un phylum, la categoría taxonómica más amplia dentro del reino animal. Si algunos phyla, como el de los artrópodos, los moluscos o los cordados contienen miles o hasta cientos de miles de especies, el phylum de los xenoturbelidos incluye únicamente seis especies.

Durante las exploraciones en la profundidad de los mares de California y del golfo de Cortés en México, los científicos del Instituto Scripps de Oceanografía observaron unos extraños animales con apariencia de gusanos aplanados. Al no tener certeza de su identidad, los animales fueron bautizados como “calcetas púrpuras”, pues en efecto las imágenes de ellos semejaban calcetines sucios arrojados en el piso de la recámara de algún desaseado adolescente. Cuando finalmente se pudieron obtener ejemplares y correr pruebas para analizar su DNA, se constató que tales calcetines eran especies desconocidas de Xenoturbella.

Una de las especies, Xenoturbella monstrosa, es mucho más grande que las formas que se conocían hasta ahora, que miden apenas un par de centímetros. La nueva especie mide hasta 20 cm y fue hallada en las costas de California y del golfo de Cortés. Otra de las formas nuevas, Xenoturbella profunda, se encontró a una profundidad de 3,700 metros, en el canal de Pescadero en el sur del golfo de Cortés.

Una tercera especie, encontrada a 1,722 metros de profundidad en un cañón submarino frente a la costa de Guaymas, Sonora, fue bautizada como Xenoturbella churro, “por su semejanza con la fritura de masa llamada churro”, según se explica en la descripción de la nueva especie. En efecto, en una de las ilustraciones del artículo se puede ver uno de estos gusanos en el fondo del mar, y su apariencia realmente recuerda la de un churro, excepto tal vez por la falta de azúcar espolvoreada.  [Ver galería de fotos del Instituto Scripps]

El artículo de Nature presenta también un análisis de las relaciones evolutivas de las especies de Xenoturbella basado en las pruebas de DNA, y las conclusiones generales concuerdan con las de otro artículo publicado en el mismo número de la revista. Xenoturbella y otros gusanos emparentados no están en la rama evolutiva directa de los vertebrados y equinodermos, como hasta ahora se pensaba. Tampoco se encuentran en el linaje que incluye a los moluscos, artrópodos y varios grupos de gusanos, como en otro tiempo se pensó. El gusano churro y sus congéneres representan una línea separada dentro del conjunto de animales con simetría bilateral, es decir que sus cuerpos están organizados en dos partes simétricas a los lados de una línea media.

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Filogenia muy simplificada que muestra la relación de Xenoturbella con otros grupos animales, de acuerdo con los dos artículos recientes en Nature. Anteriormente se incluía a Xenoturbella con los protostomados o con los deuterostomados

Debido al parentesco de Xenoturbella con otros gusanos, se ha propuesto que el conjunto de las seis especies sea movido de su propio phylum a uno más amplio, que tiene el horrible nombre de Xenacoelomorpha. En cualquier caso, el descubrimiento del gusano churro y del resto de sus parientes con aspecto de calcetín sucio representa un avance de la mayor importancia en el conocimiento de la diversidad biológica no solo de México sino del planeta entero.

Referencias

Bourlat, S.J. et al. 2006. Deuterostome phylogeny reveals monophyletic chordates and the new phylum Xenoturbellida. Nature 444:85-88.

Cannon, J.T. et al. 2016. Xenacoelomorpha is the sister group to Nephrozoa. Nature 530:89-93.

Rouse, G.W. et al. 2016. New deep-sea species of Xenoturbella and the position of Xenacoelomorpha. Nature 530:94-97.

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¡Qué jonrón! Béisbol y “la falacia del volado”

Imagen de Wikipedia
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El martes 11 de agosto de 2015 parecía ser una jornada normal en el béisbol de las Grandes Ligas de los Estados Unidos. El último juego de ese día, en el que los Marineros de Seattle recibían a los Orioles de Baltimore, se fue a extra-innings y finalmente los marineros salieron victoriosos por seis carreras a cinco en diez entradas. Al revisar las estadísticas del día, los compiladores oficiales se dieron cuenta de que la victoria de los marineros locales no había sido única: en los 15 juegos del día el equipo local había ganado. Al otro día, la página oficial de las Grandes Ligas anunciaba “¡Qué jonrón! Todos los equipos locales ganan”. Según el reportaje, esa había sido la primera vez en la historia del béisbol de los Estados Unidos que se presentaba un resultado así.

Los fanáticos de los números calcularon rápidamente que la probabilidad de que los 15 juegos de una jornada terminen con la victoria del equipo local es de una en 32768, esto suponiendo que en un juego dado los dos equipos tienen la misma probabilidad de ganar [1]. En otras palabras, tendríamos que ver, en promedio, 32768 jornadas de 15 juegos de béisbol cada una para para ser testigos de nuevo de lo que sucedió el 11 de agosto. Hoy en día, la temporada de las Grandes Ligas consta de 162 jornadas, de manera que tendríamos que ponernos cómodos en nuestros sillones y prepararnos para ver cerca de 202 años de béisbol si quisiéramos repetir la experiencia.

Ahora bien, el cálculo anterior no toma en cuenta un factor que todo buen aficionado, y en particular todo buen apostador conoce: los equipos locales tienen siempre una ventaja sobre sus adversarios y por tanto la probabilidad de ganar un juego como local no es de una en dos, como si fuera un “volado” (así se llama en México al tiro de una moneda para tomar una decisión). Supongamos que los equipos locales ganan en promedio seis de cada diez encuentros (en lugar de los cinco por cada diez que supone el modelo del volado). En ese caso, la probabilidad de que los 15 equipos locales ganen en una jornada dada es de 1 en 2127 y podríamos esperar observar el fenómeno cada 13 años en promedio [2].  Todavía sería un patrón poco común, pero no tan extremo; un buen aficionado podría tener expectativas razonables de observar el récord varias veces a lo largo de su vida.

El ejemplo nos muestra como un pequeño cambio en nuestra estimación de una probabilidad (la de que un local gane) puede modificar significativamente el resultado de un proceso que se repite muchas veces (el total de juegos ganados por los locales a lo largo de varios años con muchas jornadas de 15 juegos). Nos muestra también la falsedad del “modelo del volado”, es decir, suponer que la probabilidad de eventos con dos posibles resultados (sí o no, falso o verdadero, niña o niño, águila o sol, ganar o perder) es siempre de 1/2.

En algunos casos, la probabilidad en eventos binarios (con dos resultados posibles y excluyentes) es muy cercana a 1:2. Por ejemplo, un estudio reciente mostró que por cada 1000 bebés nacidos en Japón en 2012 hubo 513 varones y 487  niñas [3]. Los números son muy cercanos a 500:500 que esperaríamos si las probabilidades fueran exactamente de 1/2, pero la desviación es suficientemente grande como para requerir una explicación. En este caso la mortalidad diferencial antes del nacimiento parece ser la explicación.

En el caso del béisbol, según datos obtenidos de una página de apuestas, en los últimos cinco años los equipos locales han ganado 537 de cada 1000 juegos, por arriba de los 500 que esperaríamos si la probabilidad fuera exactamente de ½. Si usamos este dato, que considera “la ventaja del local”, podemos ver que la probabilidad de que los 15 equipos locales ganen en una jornada beisbolística es de una en 11 230, correspondiente a unos 69 años de béisbol. Con estas cifras, el episodio del 11 de agosto sí parece ser una experiencia de una vez en la vida, aunque no tan extraordinario como las páginas deportivas quisieron hacernos creer. (Para un episodio deportivo realmente extraordinario, ver Wimbledon y la inteligencia extraterrestre, en este mismo blog).

Es importante recordar aquí que el cálculo de probabilidades por definición se refiere a eventos con incertidumbre. El que un evento suceda en promedio una vez cada 69 años no significa que debamos esperar exactamente ese número de años desde el 11 de agosto para volver a ver a los 15 equipos ganando sus juegos en una jornada. El fenómeno podría suceder el próximo año, o podría no suceder hasta dentro de 100 años. Lo que nos ofrece el cálculo de probabilidades es una expectativa promedio, no una predicción exacta.

Notas
[1] Si la probabilidad de que un equipo local gane su juego es de 1/2 , la probabilidad de que los 15 equipos locales ganen en una jornada dada es de (1/2) elevado a la potencia 15, es decir, de 1 en 32768.
[2] Si la probabilidad de que gane el local es en realidad de 0.6 (6/10), la probabilidad de 15 victorias locales es de (6/10) elevado a la potencia 15, o de 1 en 2127.
[3] Fukuda, Misao, et al. “Climate change is associated with male: female ratios of fetal deaths and newborn infants in Japan.” Fertility and sterility 102.5 (2014): 1364-1370.

El huracán Patricia, Bartolomé de las Casas y la ciencia de los ciclones tropicales

Trayectoria del huracán Patricia, octubre 2015. Imagen de Wikipedia
Trayectoria del huracán Patricia, octubre 2015. Imagen de Wikipedia

El fin de semana pasado, el huracán Patricia acaparó las noticias en México y en otras partes del mundo. El huracán más poderoso en la historia del hemisferio occidental tocó tierra el viernes 23 de octubre en la costa del Pacífico de México. Aunque los daños resultaron cuantiosos en algunas zonas, la afectación fue mucho menor de lo que se había anticipado. La predicción del surgimiento y efectos de los huracanes es un asunto complicado, incluso con el conocimiento y la tecnología disponibles ahora. La predicción de las grandes tormentas era aún más difícil en 1502, cuando Don Nicolás de Ovando, comendador de Lares y gobernador de la isla de la Española, recibió una carta de Cristóbal Colón, Almirante de la Mar Océano.

El Gobernador estalló en ira al recibir la carta de Colón. La misiva solicitaba autorización para fondear en el puerto de Santo Domingo y además advertía que Ovando debía detener la partida de su flota de regreso a España, ya que se avecinaba una gran tormenta que podría destruirla por completo. El mes de junio de 1502 llegaba a su fin y Colón, en su cuarto y último viaje al Nuevo Mundo, se había visto obligado a acercarse a Santo Domingo a pesar de la prohibición expresa de sus majestades los Reyes Católicos Isabel y Fernando. Una de las cuatro carabelas de su flota, la Santiago, resultó inadecuada para el viaje de exploración y el Almirante deseaba trocarla en Santo Domingo. Además, Colón lo sabía, se avecinaba una gran tormenta, uno de esos ciclones tropicales que hoy en día llamamos huracanes.

A sus 51 años, Colón era ya un avejentado explorador, y el dolor en sus articulaciones reumáticas era para él clara señal de la proximidad de una tormenta. Además, el cambio en la presión atmosférica, la marea inusitadamente alta, el viento ligero pero continuo y los cirros en lo alto del cielo eran todos ellos presagios de la borrasca. La impresionante puesta de sol, que cubrió de tonos rosados el firmamento entero, además de las decenas de delfines y focas monje que se pudieron ver en la superficie del mar confirmaron la sospecha: era inminente la llegada de una gran tormenta.

huracan 1502Colón conocía ya la devastadora potencia de los ciclones tropicales del Atlántico norte. En 1495, un huracán azotó La Isabela, la incipiente colonia que el Almirante había establecido en la costa norte de lo que hoy en día es la República Dominicana. En palabras de Pedro Mártir de Anglería, “hubo inaudito torbellino de Levante, que levantaba hasta el cielo rápidos remolinos, que conmovía las raíces de los más grandes árboles y los volcaba. […] y dicen que aquel año entró el mar tierra adentro más de lo acostumbrado, y que se levantó más de un codo.” Los edificios públicos y la residencia de Colón, edificados con piedra, sufrieron fuertes daños pero subsistieron al meteoro. El resto de las habitaciones, que cada poblador había tenido que construir con madera y hojas de palma, fueron destruidas por completo y La Isabela fue abandonada. Al año siguiente, Bartolomé Colón fundó Santo Domingo de Guzmán, asentamiento en la costa sur que se convirtió en la nueva capital de las Indias.

Ahora, a finales de junio de 1502, el gobernador Ovando leía en voz alta la carta de Colón a sus subalternos. Los marineros y pilotos de la flota de Ovando, según relata Fray Bartolomé de las Casas, “burlaron dello y quizá dél; otros lo tuvieron por advino; otros, mofando, por profeta, y así no curaron de se detener”. Ovando no solo negó a Colón el permiso para refugiar sus carabelas en Santo Domingo, sino que ordenó la inmediata partida de su flota de una treintena de naves colmadas con oro y otros tesoros rumbo a España. En los primeros días de julio, cuando apenas habían dejado atrás la punta oriental de La Española, los navíos de Ovando se toparon con los violentos vientos del noreste producidos por el movimiento del huracán. Más de una veintena de las naves se perdieron en el mar, otras encallaron en los bajos de la costa y apenas tres o cuatro pudieron regresar a salvo a Santo Domingo. Mientras tanto, Colón fondeó sus cuatro carabelas en una bahía cercana a Santo Domingo y logró salvarlas, a pesar de que los vientos del huracán rompieron las amarras de tres de ellas.

Bartolomé de las Casas
Bartolomé de las Casas

Con la flota de Ovando se perdieron los grandes tesoros que se habían enviado a España, incluyendo la pepita de oro más grande encontrada hasta esa fecha y el equivalente en oro de 200 000 castellanos. La única nave de Ovando que logró llegar a España, la Aguja, era la que transportaba el factor del Almirante, es decir, el porcentaje del tesoro que correspondía a Colón y su familia. Los 4 000 pesos en oro que iban en la Aguja fueron entregados en su totalidad a Diego Colón, el hijo del Almirante. Ante esto, los enemigos de Colón declararon que el Almirante, tal vez usando algún tipo de hechicería, había provocado el huracán.

Esta acusación, y la idea de fondo de que algunos fenómenos sobrenaturales pueden provocar o detener tormentas, fueron rebatidas unas décadas después por Fray Bartolomé de las Casas. Incluso hace 500 años no era necesario ser hechicero, adivino o profeta para prever la venida de un ciclón tropical o para predecir sus terribles efectos. Fray Bartolomé, comentando sobre el episodio del huracán de 1502, escribió:

Y para esto, es aquí de saber que no es menester ser el hombre profeta ni adivino para saber algunas cosas por venir, que son efectos de causas naturales, sino basta ser los hombres instruidos y doctos en filosofía natural o en las cosas que por la mayor parte suelen acaecer tener experiencia. De los primeros son los astrólogos, que dicen, antes muchos días que acaezcan, que ha de haber eclipses, porque teniendo ciencia de los cursos y movimientos de los cuerpos celestiales, que son causas naturales de los eclipses, conocen que, de necesidad, de aquellas causas han de proceder aquellos efectos. […] De los segundos son los marineros que han navegado muchas veces, por las señales naturales que por la mar en el ponerse o salir el sol de una o de otra color, en la mudanza de los vientos, en el aspecto de la luna, que vieron y experimentaron muchas veces. […] Y así, como el Almirante destas causas y efectos y señales, de haberlas visto infinitas veces, tuviese larguísima experiencia, pudo conocer y tener por cierta la tormenta.

Hoy en día, la ciencia y las tecnologías de detección y monitoreo nos permiten conocer con mucha anticipación la aparición y evolución de los ciclones tropicales, así como prever sus posibles efectos. El huracán Patricia fue el ciclón tropical más intenso en la historia del hemisferio occidental, esto basado en la máxima velocidad sostenida de sus vientos (325 kilómetros por hora) y en la muy baja presión barométrica en su ojo (879 milibares o hectopascales). Entró a tierra en Cuixmala, Jalisco, a las 18:15 horas del 23 de octubre de 2015. La población en la costa occidental de México tuvo oportunidad de prepararse gracias a que el fenómeno se monitoreó con gran detalle desde su formación como área de baja presión el 14 de octubre. El seguimiento se hizo más detallado a partir de la transformación del meteoro en tormenta tropical (y su bautizo como “Patricia”) el día 21 y especialmente desde su repentina intensificación en las últimas horas del día 22 hasta alcanzar la categoría 5 en la escala Saffir-Simpson, unas horas antes de su entrada en tierra.

El huracán Patricia. Imagen: NASA
El huracán Patricia. Imagen: NASA

A pesar de que entre el paso a categoría 5 del huracán y su entrada a tierra transcurrieron menos de 24 horas, se tomaron extensas medidas preventivas. Estas, y el hecho de que el ojo del huracán penetró a tierra en una zona comparativamente poco poblada hicieron que las afectaciones fueran muy bajas en comparación con las expectativas que se tenían sobre los posibles efectos catastróficos de un huracán categoría 5. El recuento de los daños está aún en proceso, pero se sabe ya que no hubo muertes directamente atribuibles al fenómeno y que los daños, que ciertamente en algunos casos fueron de gran magnitud, se restringieron a una pequeña área cercana al punto de entrada del huracán.

En contraste, el llamado “Gran Huracán” o “Huracán México” de 1959 que tomó desprevenida a la población cuando entró de lleno cerca de Manzanillo, Colima, causó alrededor de 1800 muertes y daños en las poblaciones y en las áreas de cultivo que tomaron años en repararse. Los periódicos de la época recalcaron el dato de que 800 de los 1000 habitantes del pequeño poblado de Minatitlán, en Colima, murieron o desaparecieron durante el paso del huracán. También se habló de comunidades que permanecieron semanas enteras completamente incomunicadas por la destrucción de los caminos y el colapso de los servicios de electricidad y comunicaciones. Por los daños ocasionados se piensa que el Gran Huracán de 1959 pudo haber tenido una intensidad equivalente a la de un huracán de categoría 5, pero en la época no existían los instrumentos necesarios para medir ni la velocidad máxima sostenida del viento ni la presión en el ojo del huracán.

El huracán Patricia es demasiado reciente como para entender todas las razones que hicieron que el fenómeno no tuviera el efecto catastrófico que se esperaba, similar o mayor al del huracán de 1959. La disponibilidad de información y la cultura de prevención de desastres que en años recientes se ha desarrollado en México fueron, sin duda, factores que contribuyeron en forma importante a disminuir los efectos negativos del huracán. Los avances en los estudios científicos sobre el origen y el comportamiento de los huracanes permiten hoy en día contar al menos con unas horas o unos pocos días para que la población pueda prepararse y así disminuir considerablemente la magnitud de las afectaciones y la tasa de pérdida de vidas humanas.

Hoy en día, igual que en los tiempos de Fray Bartolomé de las Casas, no necesitamos invocar fenómenos sobrenaturales para predecir o aminorar el efecto de los desastres naturales. Gracias a los “hombres [y mujeres] instruidos y doctos en filosofía natural”, es decir, gracias a los científicos, no necesitamos la intervención de adivinos, profetas, hechiceros u otros charlatanes para estar preparados ante los desastres naturales.

Referencias
Casas, fray Bartolomé de las. (1965) Historia de las Indias, libro II. México, D.F., Fondo de Cultura Económica.
Morison, S. E. (1991) El Almirante de la Mar Océano. Vida de Cristóbal Colón, 2 edn. México, D.F.: Fondo de Cultura Económica.

Árbol filogenético de los seres vivos, de acuerdo con los nuevos datos sobre las arqueas de Loki

Las arqueas del Castillo de Loki

Chimenea hidrotermal del Castillo de Loki.  [Foto: Centro de Geobiología, Universidad de Bergen]
Chimenea hidrotermal del Castillo de Loki. [Foto: Centro de Geobiología, Universidad de Bergen]

En las profundidades del mar de Noruega, a más de 2300 metros bajo el nivel del mar, se encuentra el Castillo de Loki. Se trata de un conjunto de estructuras geológicas en forma de torre cuya fantasmal silueta evoca una imagen sacada de algún relato mitológico. Loki es, de hecho, un personaje central en la mitología nórdica. En la mayoría de los relatos aparece como un ingenioso embaucador que urde un sinfín de engaños para aprovecharse de otros dioses. Es también un transmutador, un personaje capaz de adquirir formas diversas para engañar a sus enemigos o para mantenerse oculto. Cuando bautizaron el sitio, los científicos de la Universidad de Bergen que descubrieron el Castillo de Loki consideraron que el nombre reflejaba el carácter misterioso y lo difícil de hallar del lugar.

Las estructuras del Castillo de Loki son en realidad ventilas hidrotermales que por la acumulación de sedimento han tomado forma de chimeneas de más de diez metros de alto. Las ventilas hidrotermales son fisuras en el fondo marino que se encuentran en áreas de gran actividad geológica llamadas dorsales centro-oceánicas. Es en estas dorsales donde se regenera el fondo del mar a partir de material ígneo proveniente de las capas internas de la tierra. Cuando el agua marina se filtra y entra en contacto con estas zonas de gran actividad, adquiere temperaturas de más de 300 °C y emerge a través de las ventilas, arrastrando con ella una gran cantidad de minerales sulfurosos que se depositan en los alrededores.

Las inmediaciones de las ventilas hidrotermales están habitadas por curiosos organismos, tales como gusanos tubulares gigantes y extrañas almejas, caracoles y crustáceos de aspecto amenazador. A diferencia de la enorme mayoría de los ecosistemas, las comunidades de organismos de las ventilas hidrotermales no dependen de la fotosíntesis para su manutención. En ausencia de luz, los microorganismos del fondo del mar utilizan procesos de quimiosíntesis para capturar energía de las reacciones químicas de los compuestos sulfurados que abundan en los sedimentos de alrededor de las ventilas hidrotermales. La abundante fauna que se encuentra cerca de las ventilas depende casi totalmente de la energía capturada por los organismos quimiosintéticos para su propia subsistencia.

El Castillo de Loki

En mayo de 2015 se develó uno de los grandes secretos del Castillo de Loki. Un equipo encabezado por científicos de la Universidad de Upsala, en Suecia, anunció el hallazgo de un tipo de microorganismo semejante al que podría haber sido el ancestro de todos los seres vivos con células complejas, incluyendo los animales, plantas, hongos y algas. Los científicos de Upsala analizaron fragmentos de DNA extraídos del sedimento que había sido recolectado por los investigadores de Bergen en las cercanías del Castillo de Loki, por lo que los nuevos organismos fueron llamados Lokiarchaeota, o “arqueas de Loki”.

Desde los estudios pioneros de Carl Woese en los años 70s, la mayoría de los especialistas considera que los seres vivos se pueden clasificar en tres grandes grupos denominados dominios: el de las bacterias (Bacteria) , el de las arqueas (Archaea) y el de los eucariontes (Eukarya). Todas las bacterias y arqueas son organismos unicelulares, pero difieren entre sí tanto en la estructura como en el funcionamiento de sus maquinarias celulares. Entre los eucariontes se incluyen organismos de una sola célula, como las amibas y las algas unicelulares, y todos los seres multicelulares, es decir las plantas, hongos y animales que todos conocemos. Lo que distingue a los eucariontes de las bacterias y arqueas es la complejidad de sus células, que contienen estructuras como el núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos que no se encuentran en las pequeñas y simples células bacterianas.

La propuesta de Woese sobre las relaciones evolutivas entre las bacterias, las arqueas y los eucariontes. Imagen de Wikipedia
La propuesta de Woese sobre las relaciones evolutivas entre las bacterias, las arqueas y los eucariontes. Imagen de Wikipedia

Woese propuso que las arqueas están más cercanamente relacionadas con los eucariontes que con las bacterias. Estudios más recientes han confirmado esta observación, e incluso algunos datos sugieren que los eucariontes podrían de hecho ser los descendientes de algún tipo de arquea ancestral que existió hace más de mil millones de años. El genoma de las arqueas de Loki muestra elementos muy similares a los que debió tener este hipotético ancestro de los eucariontes.

Los científicos de Upsala encontraron en el genoma de las Lokiarchaeota algunos genes que hasta ahora se conocían únicamente en células eucariontes. De particular relevancia son fragmentos de DNA que en los eucariontes codifican la producción de estructuras complejas dentro de la célula, como el llamado esqueleto celular o citoesqueleto que permite a las células eucariontes cambiar de forma y tener movilidad. Otros fragmentos del genoma sugieren que las arqueas de Loki son capaces de engullir otras células, lo que además daría apoyo a la hipótesis de que algunas estructuras de las células eucariontes, como por ejemplo las mitocondrias y los cloroplastos, podrían haber surgido a partir de células bacterianas engullidas por algún tipo de célula ancestral.

A partir de los datos del genoma de las arqueas de Loki, los científicos de Upsala proponen una filogenia (un “árbol evolutivo”) en el que existe un ancestro común entre los eucariontes y las Lokiarchaeota. Esto, contrariamente a lo que algunos sitios de internet afirman, no significa que las arqueas de Loki sean los ancestros de todos los eucariontes, incluyendo los seres humanos. Lo que sí demuestra el hallazgo de estas arqueas es el parentesco cercano entre los eucariontes y las arqueas. De hecho, en una interpretación estricta, sería necesario revisar el esquema de clasificación actual y reconocer la existencia de solamente dos grandes dominios de la vida: el de las bacterias y el de las arqueas + los eucariontes.

Árbol filogenético de los seres vivos, de acuerdo con los nuevos datos sobre las arqueas de Loki
Árbol filogenético de los seres vivos, de acuerdo con los nuevos datos sobre las arqueas de Loki

Así como Loki no dejaba de sorprender al resto de los dioses del panteón nórdico con su capacidad de transformación y habilidad para esconder secretos, seguramente las arqueas y el Castillo de Loki contienen aún muchos misterios que en el futuro serán revelados y nos ayudarán a descifrar la historia evolutiva de nosotros mismos.

REFERENCIAS Spang, A. et al. 2015.  Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes. Nature 521:173-179.

Historias del litio: ¿Litio en mis bebidas?

Etiqueta de 7 Up, todavía anunciada como bebida con contenido de litio,
Etiqueta de 7 Up, todavía anunciada como bebida con contenido de litio,

A principios de octubre de 1929, Charles Leiper Grigg introdujo al mercado una nueva bebida refrescante de sabor lima-limón, a la que llamó “Bib-Label Lithiated Lemon-Lime Soda”.  Desde 1920 Grigg había tenido problemas para colocar en el mercado su bebida “Howdy” sabor naranja, pues el “Orange Crush” era desde entonces el gigante del mercado en ese sector. Empeñado en crear un producto nuevo, Grigg descartó el sabor de cola, así como el ginger ale y el agua de quina, todas ellas bebidas ya acaparadas en el mercado. Grigg se inclinó finalmente por crear una bebida sabor lima-limón, pero agregando al producto un toque supuestamente medicinal con la adición de citrato de litio que, según rezaba la publicidad, provenía del “agua de lithia” (agua mineral rica en sales de litio) usada en la elaboración de la bebida.

El refresco tuvo muy buena aceptación, pero el extraño nombre era algo difícil de recordar, de manera que Grigg lo cambió por “7 Up Lithiated Lemon Soda” y posteriormente simplemente a “7 Up”. Para finales de los años 40s, el 7 Up era ya el tercer refresco más vendido en los Estados Unidos, atrás solamente de la Coca Cola y del Orange Crush. Se anunciaba como bebida refrescante con propiedades medicinales, “para uso en hospitales y en el hogar”, sobre todo para “asentar” el estómago, aliviar las molestias de las resacas, neutralizar la acidez y hasta para adelgazar la figura. Sin embargo, en 1948 el Gobierno de los Estados Unidos prohibió la adición de litio a las bebidas, debido a su efecto tóxico en dosis muy altas, de manera que el 7 Up dejó de contenerlo.

El mismo año que se prohibió el litio en las bebidas en Estados Unidos, en el otro lado del mundo el médico australiano John Cade descubría que las sales de litio podían ser de utilidad en el tratamiento del trastorno bipolar (antes conocido como psicosis maniaco-depresiva). Hoy en día, el litio sigue siendo uno de los medicamentos más utilizados en los casos psiquiátricos que requieren estabilización de los estados de ánimo, particularmente en las personas que padecen el trastorno bipolar y otros desórdenes asociados con la depresión. Aunque el mecanismo bioquímico de acción del litio no está del todo claro, se sabe que el efecto de su presencia en el sistema nervioso se refleja en la prevención de estados de manía y en una estabilización del estado de ánimo de los pacientes y una reducción en la probabilidad de suicidio.

El uso del litio en el tratamiento de desórdenes de la mente en realidad antecede a Cade por varias décadas. En los 1870s se empleaba el litio como agente para la desintegración de cristales de urea que provocan la enfermedad de la gota. En aquella época existía la hipótesis de que algunos desórdenes mentales eran causados por altas concentraciones de ácido úrico en la sangre, así que se intentó usar sales de litio como medicamento para controlar los llamados estados alterados. Sin embargo, estos primeros experimentos cayeron pronto en el olvido y el litio no se volvió a usar en psiquiatría hasta la publicación en 1949 de los estudios de Cade.

LithiumEl hecho que el litio actúe como medicamento psiquiátrico es sorprendente por tratarse no de una molécula orgánica compleja sino de un simple elemento químico. El principio activo de esos medicamentos no son siquiera las sales de litio (generalmente se usan citratos o carbonatos de litio) sino el simple ión de litio. El isótopo más común es el Litio-7, cuyo núcleo consiste de tres protones y cuatro neutrones. Es realmente sorprendente que este átomo tan simple pueda tener efectos notables en el funcionamiento del cerebro (incidentalmente, se dice que el nombre 7 Up viene de este isótopo del litio, aunque una hipótesis más plausible es que siete sea el número de ingredientes básicos en la bebida).

La abundancia del litio en la Tierra es bastante poco uniforme  Para propósitos de extracción comercial, los depósitos más importantes de litio se encuentran en los salares de Bolivia y en otras regiones de Sudamérica, además de Australia y China. En los manatiales naturales la concentración de litio en el agua varía geográficamente, de manera que en la mayoría de  los sitios tal concentración va desde cantidades indetectables hasta 0.2 miligramos por litro. Existen, sin embargo, manantiales particulares en los que la concentración del litio puede ser mucho más alta, como los de Lithia Springs en Florida o los de Tehuacán, en México. Durante muchos años, los envases de la marca Peñafiel de agua mineral tuvieron una etiqueta en la que se informaba que, de acuerdo a análisis de la Universidad Nacional, el agua de los manantiales de Tehuacán tenía una concentración de litio de 2.4 miligramos por litro. Aunque este dato probablemente es incorrecto (el análisis se realizó con tecnología disponible en 1951), apunta a la presencia en la zona de Tehuacán de una concentración de litio particularmente alta.

Tehuacan_SanLorenzo

La presencia de litio en el agua para beber parece tener un efecto detectable en la salud de las poblaciones humanas. Por ejemplo, hay datos anecdóticos que sugieren una correlación entre la concentración de litio en el agua y la longevidad de las personas. En estudios más técnicos, se ha demostrado que en los sitios en los que el agua contiene más litio el índice de suicidios es menor. Esta correlación se ha demostrado en poblaciones de lugares tan disímiles como Texas, Japón y Austria, aunque no se encontró en una población de Inglaterra.

Estas observaciones podrían explicarse apelando al efecto estabilizador del estado de ánimo del litio. Cabe señalar que las concentraciones naturales de litio en el agua de pozo son muchísimo más bajas que las que se utilizan en los medicamentos psiquiátricos. Aún así, la evidencia es tan clara que ha habido propuestas serias de adicionar litio al agua potable en todas las localidades para aprovechar sus propiedades. .

La más reciente propuesta en este sentido es un editorial publicado en el New York Times por Anna Fels, psiquiatra del Weill Cornell Medical College. Fels señala la idea de que el litio es probablemente un elemento traza esencial para el funcionamiento del cuerpo humano y que sus efectos sobre la actividad mental son tan importantes como para al menos cuestionarse si sería una buena idea incluir pequeñas dosis de litio en las bebidas refrescantes, en los complementos vitamínicos o incluso en el agua potable de las comunidades humanas.

¿Debería el 7 Up volver a incluir litio en su fórmula? ¿Tendría el agua de Tehuacán un efecto detectable sobre la salud mental de sus consumidores? ¿Realmente bañarse en el agua de los manatiales de Lithia Springs o de Tehuacán contribuye a la salud y la longevidad? Como sugiere Fels, este tipo de preguntas merecen al menos ser examinadas a través de estudios científicos,

Referencias

7 Up The making of a legend. Página oficial de Cadbury Schweppes Americas Beverages. Consultado el 14 de septiembre de 2014.

Cade, J. F. J. 1949. Lithium salts in the treatment of psychotic excitement. Medical Journal of Australia 2 (36): 349–352.

Fels, A. 2014. Should we all take a bit of lithium? The New York Times. 14 de septiembre de 2014.

Helbich, M., Leitner, M., Kapusta, N. D. 2012. Geospatial examination of lithium in drinking
water and suicide mortalityInternational Journal of Health Geographics 2012 11:19.

El gigante de los ríos de Marruecos

Spinosaurus aegypticus en Parque Jurásico III
Spinosaurus aegypticus en Parque Jurásico III

En la tercera entrega de la saga de películas de Parque Jurásico, el tiranosaurio es desbancado de su sitio de honor como el dinosaurio más temible por un extraño contendiente, un enorme animal con unas impresionantes mandíbulas alargadas y una extraña “vela” en el dorso. “Piensa en algo grande”, le dice el paleontólogo Alan Grant a su aprendiz Billy Brennan. “Spinosaurus aegypticus“, concluye con voz sombría luego de sobrevivir al ataque de uno de estos animales.

En la película, el espinosaurio se muestra como un gigantesco depredador, más grande que el tiranosaurio y capaz de correr ágilmente sobre sus patas traseras, aunque con la habilidad de usar las delanteras para mover objetos y aún para doblegar a sus presas. Casi al final de la película se le muestra también nadando sumergido en un río, con la vela dorsal sobresaliendo del agua como si fuera la aleta de un tiburón, momentos antes de asolar a los atribulados protagonistas de la película con un nuevo y terrorífico ataque.

La vela delata la presencia de un espinosaurio nadando en un río en Parque Jurásico III
La “vela” delata la presencia de un espinosaurio nadando en un río en Parque Jurásico III

Spinosaurus aegypticus fue descrito en 1915 por Ernst Stromer, basado en unos pocos huesos fósiles encontrados en Egipto en sedimentos del Cretácico medio (hace

Los huesos fósiles examinados por Stromer en 1915
Los huesos fósiles examinados por Stromer en 1915

alrededor de 100 millones de años). Stromer identificó una serie de extrañas espinas dorsales que interpretó como soportes para una especie de joroba que podría haber servido al espinosaurio para almacenar grasa, como lo hacen por ejemplo los bisontes de la actualidad.  Stromer dedujo que el espinosaurio era un depredador de gran tamaño, pero nunca logró comprender del todo las peculiaridades del animal y solamente pudo concluir que se trataba de una forma “altamente especializada”.

Los fósiles originalmente examinados por Stromer se perdieron cuando el museo de la ciudad de Munich fue destruido en 1945 durante los bombardeos de las fuerzas británicas al final de la Segunda Guerra Mundial. Afortunadamente, las detalladas ilustraciones y las prolijas descripciones de Stromer se conservaron y a través de ellas fue posible durante décadas, a pesar de la ausencia de material nuevo, especular sobre la historia natural del extraño espinosaurio.

Más recientemente, con el descubrimiento de material adicional, se llegó a una especie de consenso respecto al posible aspecto del espinosaurio: Un depredador enorme (de hasta 15 metros de longitud y hasta 20 toneladas de peso), bípedo pero con patas delanteras mucho más robustas que las del tiranosaurio, con un hocico alargado y armado de dientes que, a diferencia de los de otros dinosaurios carnívoros, eran cónicos y puntiagudos. La característica más sobresaliente, sin embargo, era la presencia de la “vela” dorsal (una estructura cubierta posiblemente con piel delgada) y no de una joroba como pensaba Stromer. Se especuló que la vela podría servir para regular la temperatura.

Reconstrucción de Spinosaurus aegypticus
Reconstrucción de Spinosaurus aegypticus

La imagen del espinosaurio como aparece en Parque Jurásico III corresponde con las reconstrucciones que de la especie se habían hecho hasta 2001, cuando se estrenó la película. La idea del espinosarurio nadador posiblemente se basó en las especulaciones de que Baryonyx, un pariente cercano de Spinosaurus, podría haber tenido una dieta basada en los peces, a juzgar por la morfología de las mandíbulas y la estructura de los dientes.

Estas especulaciones parecen ser confirmadas por un estudio publicado esta semana (el 11 de septiembre de 2014) en la revista Science por un grupo encabezado por Nizar Ibrahim y Paul Sereno, de la Universidad de Chicago en el que describen sus hallazgos al examinar un ejemplar particularmente completo hallado en los sedimentos de la región de Kem Kem en Marruecos, correspondientes a una antigüedad de 97 millones de años. En el Cretácico medio, las zonas desérticas del norte de África eran parte de un extenso sistema de caudalosos ríos y grandes lagunas; el sitio de Egipto de donde provino el material de Stromer y los sedimentos de Kem Kem eran los extremos oriental y occidental, respectivamente, de este fabuloso ecosistema acuático habitado por peces pulmonados de tres metros, celacantos de siete metros, gigantescos cocodrilos y tortugas y peces sierra de más de diez metros.

El nuevo material, junto con el análisis de otros fósiles, permitió a Ibrahim y sus colaboradoes llegar a la conclusión de que Spinosaurus era un dinosaurio principalmente acuático, adaptado al ecosistema fluvial y lacustre del Cretácico norafricano. Los espinosaurios tenían los orificios nasales localizados en la parte superior del hocico, de tal manera que el animal podía respirar aún con gran parte del cuerpo sumergido, como lo hacen los cocodrilos actuales. Además, en la parte terminal del hocico tenían estructuras sensibles a cambios en la presión del agua, lo que probablemente les permitía localizar y rastrear sus presas acuáticas. Los investigadores encontraron además que los huesos de espinosaurio son particularmente robustos, lo que probablemente contribuía a la flotación de estos animales. Asimismo, la anatomía de las patas traseras sugiere que los dedos estaban unidos por piel, en forma parecida a lo que sucede en los patos y otras aves acuáticas.

La nueva reconstrucción de Spinosarurus aegypticus. Imagen: National Geographic
La nueva reconstrucción de Spinosarurus aegypticus. Imagen: National Geographic

Respecto al tamaño, una reconstrucción por computadora en la que digitalmente se colocan los huesos fósiles en su posible posición permitió confirmar que Spinosaurus, con una longitud de casi 16 metros, es el dinosaurio depredador más grande que se conoce. Asimismo, un análisis estructural y mecánico mostró un sobrepeso tal en la parte anterior del cuerpo que es poco probable que los espinosaurios hayan podido desplazarse en dos patas, como aparecen en la mayoría de las reconstrucciones y en Parque Jurásico III. En sus andanzas terrestres, los espinosaurios probablemente se apoyaban en las cuatro patas, aunque seguramente eran bastante más torpes en tierra de lo que la película nos ha hecho creer.

Los dinosaurios siguen siendo de las criaturas más fascinantes de la naturaleza. Cada nuevo descubrimiento sobre ellos nos aviva la imaginación y nos permite visualizar mundos extraordinarios que alguna vez existieron en lugares insospechados. Tal es el caso de los ríos cretácicos de Marruecos y sus gigantescos espinosaurios.

Referencias

Ibrahim, N., P. Sereno, C. Dal Sasso et al. 2014. Semiaquatic adaptations in a giant predatory dinosaur. Science: publicado en línea el 11 de septiembre de 2014.

Mueller, T. Mister big. National Geographic, octubre de 2014. Versión en línea consultada el 14 de septiembre de 2014. Ver también el video Spinosaurus River Monster.

¿Son los huracanes femeninos más letales que los masculinos?

“Los huracanes femeninos son más mortales que los huracanes masculinos” reza el provocativo título de un artículo publicado recientemente en los Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos (PNAS por sus siglas en inglés). ¿Qué significa que un huracán sea “masculino” o “femenino”? ¿Cómo los femeninos pueden ser más letales que los masculinos? Los autores del estudio, académicos de la Universidad de Illinois y de la Universidad Estatal de Arizona, proponen que en los últimos 60 años los huracanes con nombre femenino han causado daños más cuantiosos y más muertes en los Estados Unidos que los huracanes con nombre masculino y postulan una explicación basada en las percepciones sobre los nombres y los estereotipos asociados al género.

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Antes de la mitad del siglo XX, los huracanes se nombraban simplemente con la fecha o el lugar de su entrada a tierra o, sobre todo en las islas del Caribe, con el nombre correspondiente del santoral católico. Así se recuerdan “el Gran Huracán de Galveston”, “el Gran Huracán de los Cayos de Florida del Día del Trabajo” y los destructivos huracanes de Santa Ana y de San Felipe en Puerto Rico.

 Los huracanes del Atlántico norte comenzaron a recibir nombres en 1950 en los Estados Unidos. Al principio se utilizaron como nombres las palabras del alfabeto fonético usado por las fuerzas armadas de ese país. Así, los primeros huracanes con nombre fueron Able, Baker, Charlie, Dog, etc. Entre 1953, cuando Alice fue el primer huracán con un nombre propio humano, y 1978, se emplearon únicamente nombres femeninos para bautizar los huracanes. Entre la comunidad de meteorólogos de la época era considerada graciosa la idea de asignar nombres de mujer a un fenómeno tan destructivo y veleidoso como un huracán. A partir de 1979, por acuerdo internacional, se intercalan nombres propios masculinos y femeninos para designar los huracanes de cada temporada.

Los autores del artículo en PNAS, encabezados por Kiju Jung, compilaron una base de datos de 92 huracanes que han afectado las costas del Atlántico de los Estados Unidos desde 1950 y encontraron que en promedio los huracanes con nombre femenino han provocado más muertes que los huracanes con nombre masculino. Los investigadores enfatizan que encontraron esta relación aún cuando excluyeron los dos huracanes que más muertes han causado en la historia de los Estados Unidos, ambos con nombre femenino (Audrey de 1957 y Katrina de 2005).

 Ahora bien, ¿Cómo es posible que un atributo subjetivo como el nombre de un huracán pueda influir en su poder destructivo? Los autores del artículo argumentan que hay un factor psicológico y social que puede explicar el patrón encontrado. La gente, proponen los autores, tiende a percibir un huracán con nombre masculino como un fenómeno más fuerte, violento y destructivo que uno con nombre femenino. Esto llevaría a que las poblaciones se prepararían mejor ante el anuncio de un huracán “masculino” y se verían sorprendidas por los huracanes “femeninos” de alta potencia. La consecuencia final sería un mayor número de muertes causadas por estos últimos.

Los autores pusieron a prueba su hipótesis usando protocolos de investigación de uso frecuente en psicología. Reclutaron voluntarios entre la población de estudiantes de la Universidad de Illinois y les presentaron una serie de reactivos encaminados a establecer la percepción de los sujetos sobre el peligro potencial de un huracán y el grado de masculinidad-feminidad en el nombre del meteoro. Los resultados mostraron en general una tendencia a que los participantes percibieran los huracanes con nombre masculino como potencialmente más destructivos.

Desde el mismo día de su publicación, el estudio ha sido criticado desde varios frentes. Una de las objeciones más repetidas se refiere a los sesgos en la base de datos. Se incorporaron sólo huracanes que llegaron a los Estados Unidos, dejando fuera un gran número de huracanes que causaron enormes daños en México, Centroamérica y las Antillas. Así, no están incluidos en el estudio huracanes tan destructivos como Gilberto, Karl, Mitch y Stan, entre otros. Asimismo, dado que entre 1953 y 1978 se usaron solamente nombres femeninos y dado que en años recientes existe una mayor cultura de prevención, es muy posible que la correlación encontrada sea espuria como consecuencia de que los daños causados por los huracanes han sido menos severos en años recientes. De hecho, los autores no encontraron un patrón significativo para los huracanes de 1979 a la fecha.

 El título del estudio en realidad no refleja su propósito principal, que fue el de mostrar el sesgo que existe ente la gente respecto al potencial destructivo de un huracán dependiendo del género del nombre del meteoro. Por lo menos entre los participantes en el estudio, un nombre masculino genera una imagen de un huracán más violento y destructivo que uno con nombre femenino. La percepción sobre los huracanes podría estar sesgado por prejuicios y estereotipos muy enraizados en la cultura y la educación de las personas. Desafortunadamente, es difícil pensar que la percepción de una pequeña muestra de estudiantes voluntarios de una universidad de los Estados Unidos pueda extrapolarse a otros sectores sociales y mucho menos a otros países.