Adaptación de vegetales al medio acuático

¿QUÉ ES UNA PLANTA ACUÁTICA?
Las plantas acuáticas son organismos vegetales que viven en un medio diferente a las terrestres.
Son seres vivos sensibles a los cambios bruscos de temperatura o de condiciones del agua. Es más, siendo seres inferiores en lo que hace a su biología, son más sensibles a dichos cambios que organismos más evolucionados. Por lo tanto también padecen enfermedades y sufren deshidratación si son mantenidas largo tiempo fuera del agua.
Producen oxígeno durante su proceso metabólico, son fuente de alimento para algunos peces y otros seres de la escala zoológica. Su alimentación forma parte del ciclo vital, ya que utilizan los desechos producidos por las bacterias y por su sistema respiratorio producen oxígeno.

FACTORES QUE AFECTAN A LAS PLANTAS ACUATICAS

1. Adaptación a la escasez de luz. La distribución de las plantas en relación a la disponibilidad de radiación luminosa se ve sensiblemente afectada por la transparencia del agua, que deja pasar mayor o menor cantidad de luz en diferentes niveles. Las modificaciones estacionales y la latitud en la que se encuentran mares, lagos y océanos tienen mucho que ver con la capacidad de penetración de la luz.
Las plantas han desarrollado algunos mecanismos de defensa contra las radiaciones ultravioleta que penetran la atmósfera. La barrera más importante que utilizan es la capa de células epidérmicas que contienen algunos pigmentos que absorben las radiaciones UV-B dejando pasar la RFA
· El fitoplancton (plantas microscópicas fotosintéticas) está adaptado a las mayores condiciones de iluminación.

· Las plantas de los fondos utilizan menor cantidad de luz.
· Las plantas rojas se encuentran a mayor profundidad que las verdes, y las verde-azuladas se localizan a mayor profundidad.
· Las algas pardas que contienen clorofilas y otro pigmento fotosintético: la fucoxantina, se encuentran en profundidades intermedias.

2. Temperatura. Determina la densidad, viscosidad y movimiento del agua. La temperatura juega un papel importante en la distribución, periodicidad y reproducción de los organismos. Esto se debe a que el agua presenta ciertas propiedades térmicas que son:
· Calor específico.
· Calor latente de fusión.
· Conductividad térmica.
· El calor latente de evaporación.
· Densidad del agua.

3. Gases disueltos. El oxígeno y el anhídrido carbónico disueltos en el agua son los dos gases de mayor importancia. Tanto la concentración de oxígeno como la del anhídrido carbónico constituyen con frecuencia factores limitantes.
El oxígeno disuelto en el agua proviene de la fotosíntesis que realizan los vegetales con clorofila situados en las zonas superficiales.
El anhídrido carbónico es un gas que se combina con el agua para formar ácido carbónico. Proviene de la atmósfera y de la actividad respiratoria de los organismos. Su concentración en el agua es variable.

4. Sales minerales. En las aguas dulces las sales minerales más abundantes son los carbonatos, los sulfatos y los cloruros. Los cationes de mayor importancia son el calcio (64%), el magnesio (17%), el sodio (16%) y el potasio (3%).
El calcio juega un papel fundamental, ya que determina dos diferentes tipos de agua:
· Aguas duras, cuando la concentración de calcio es inferior a 25 mg por litro.
· Aguas blandas, cuando la concentración de calcio es inferior a 9 mg por litro.
La concentración de sales minerales en las aguas dulces, tienen relación con los procesos de osmorregulación de los seres vivos. Estos, presentan en muchos casos mecanismos de regulación de la presión osmótica, lo cual les permite subsistir en medio de diferente concentración a la del medio interno.

PRINCIPALES ADAPTACIONES FISIOLÓGICAS Y MORFOLÓGICAS DE VEGETALES AL MEDIO ACUÁTICO

1- Epidermis muy delgada y permeable. Precisan una epidermis delgada para absorber el oxígeno y eliminar el dióxido de carbono al agua a través del proceso de Respiración. Absorben dióxido de carbono para eliminar el oxígeno mediante la Fotosíntesis. Además de esto, su poco grosor superficial se debe a que carecen de cutícula protectora, al estar en el agua no la necesitan porque no sufren el riesgo de desecación o de deshidratación. La cutícula empieza a aparecer en las hojas aéreas de las plantas acuáticas. La epidermis es muy permeable porque no tiene problemas para dejar entrar y salir sustancias.

2- Abundante cantidad de clorofila. Este tipo de plantas necesitan mucha cantidad de Clorofila, especialmente las plantas que se localizan en zonas oceánicas profundas, ya que al no tener contacto directo con el Sol, que les suministra energía luminosa para realizar la Fotosíntesis, tienen más dificultad para obtener esta energía, compensan este factor en contra con la abundancia de sustancia clorofílica. Debido a esto, se puede observar que las plantas acuáticas tienen un color más verdoso que el de las plantas terrestres.

3- Falta de estomas. Los Estomas son pequeños orificios que existen en la Epidermis de todas las plantas terrestres que sirven para efectuar el intercambio gaseoso de la respiración y la fotosíntesis. En las plantas acuáticas sumergidas no existen. Son muy escasos en las plantas flotantes y abundantes en las plantas aéreas.

4- Ausencia o escasez de raíz. En este tipo de plantas la raíz es totalmente innecesaria, ya que su función la cumple la epidermis (Absorber). En las plantas Flotantes la Raíz es muy reducida y en las plantas anfibias, la raíz es similar a las plantas terrestres, ya que fijan a la planta.

5- Falta de vasos de conducción. Son finos conductos que cumplen la función de transportar el agua desde la raíz hasta las hojas de las plantas terrestres. Los vasos de conducción faltan por completo en las plantas acuáticas inferiores (algas) y tienen muy escaso desarrollo en las plantas acuáticas superiores.

6- Falta de tejidos de sostén. Estas plantas carecen de tejidos de sostén (Colénquima y Esclerénquima), ya que son innecesarios. La función de estos tejidos es brindar apoyo y sostener a la planta. Su ausencia trae como consecuencia la fragilidad de las plantas acuáticas.

7- Carencia de flores. Las flores son prácticamente innecesarias debido a que aseguran su reproducción mediante multiplicación vegetativa.

8- Cámaras de aire o aerénquimas. Las plantas flotantes presentan cámaras de aire o aerénquimas en sus tallos, presentan espacios huecos llenos de aire que los utilizan para poder estar suspendidas en el agua.

9- Hojas finalmente divididas. Pueden presentan diferentes tipos de hojas en una misma planta. Suelen presentar 3 tipos de hojas:

a) Las hojas sumergidas tienen forma de largas cintas y están rodeadas de agua.
b) Las hojas flotantes tienen forma circular, donde les llega mayor cantidad de luz solar.
c) Las hojas aéreas tienen forma de punta de flecha en donde les llega mayor cantidad de luz solar y no son tan verdes como las sumergidas.

10- Multiplicación o reproducción vegetativa. Están adaptadas para poder reproducirse asexualmente. Al estar en contacto directo y continuo con el agua, las plantas sumergidas son batidas constantemente por el agua, lo que produce la fragmentación de un trozo de planta. Ese pedazo que se desprende y cae al fondo del lugar, no muere, sino que se reproduce en forma vegetativa naciendo una nueva planta.




Lucía Yepes, Irene Martín y Emma Gómez.

Adaptaciones de los animales al medio hipogeo

MEDIO HIPOGEO

1 - Características del medio

Existen varios factores que influyen en el medio subterráneo terrestre y condicionan fuertemente tanto el tipo de animales que pueblan este medio como las adaptaciones que sufren las especies para adaptarse al mismo:

- Oscuridad: total en las zonas profundas del dominio subterráneo, y que impide la fotosíntesis de las plantas verdes y que condicionan cadena trófica, tratándose de seres carnívoros y (saprófagos) con alguna excepción en algunos fitófagos descubiertos recientemente, que se alimentan de raíces de arboles.

- Ausencia de fotoperiodo: ligado a la ausencia de luz con el resultado de la perdida del “reloj biológico”, que controla en los seres vivos su ritmo de actividad.

- Temperatura constante: como regla general las temperaturas de las cavernas es aproximadamente la media anual de la temperatura exterior de la región aunque esto puede variar en pequeña medida debido a la existencia de ríos subterráneos y a otros factores locales.

- Humedad relativa próxima a la saturación.

- Existencia de zonas localizadas atmosfericas o acuaticas con bajos niveles de O que permiten vivir en ellas exclusivamente a seres con una tasa metabólica muy baja.

- Valores de CO2 cercanos a los del aire exterior o un poco más elevadas, que alcanzan valores que llegan a ser muy elevados en algunas cavidades con una fauna troglobia rica.

Los recursos alimenticios en los karst se basan habitualmente en materias orgánicas, restos vegetales, cadáveres en descomposición, que las aguas de infiltración arrastran hasta el interior de las cavidades. Sin embargo estas fuentes no son constantes y no están repartidas de modo homogéneo espacial ni temporalmente.

2 - Animales

- Origen de la fauna cavernícola.

En este punto se hace necesario comentar que existen numerosos grupos zoológicos en estos hábitats, sin embargo no todos ellos tienen representación cavernícola, lo que viene a indicar que ciertas líneas están biológicamente preadaptadas a la vida cavernícola mientras que otras no. Así el origen de la fauna cavernícola bien podría darse en los siguientes hábitats:

• Musícola: (animales despigmentados y sin trazas de ojos)
• Endógeno: (invertebrados que excavan el terreno, a veces despigmentados.)
• Humícola.
• Nivícola.

Hay quien ha visto una única causa en los grandes cambios geológicos y climáticos que forzaron a determinados grupos a realizar una emigración vertical hacia ambientes más favorables a fin de evitar su desaparición.

Animales del medio subterráneo:

- Troglobios: se denominan de este modo a los verdaderos “cavernícolas”, cuyo ciclo vital se desarrolla exclusivamente en este medio, son los que
representan un mayor grado de adaptación y modificaciones anatómicas,fisiológicas y de comportamiento.

- Troglofilos: habitan constantemente el dominio subterráneo y desarrollan su ciclo vital dentro de las cavidades, aunque también pueden ser encontrados en el exterior. Sus modificaciones son mucho menos notorias que las de los troglobios.

- Trogloxenos: aquellos animales que se encuentran accidentalmente o de modo regular en las cuevas, habitualmente en las entradas atraídos por la humedad o por la alimentación pero que no son capaces de reproducirse en él. No presentan ningún tipo de carácter o modificación adaptativa.

3 - Adaptaciones al medio subterráneo (sobre todo en troglobios)

a) Anatómicas:

- Reducción o atrofia ocular: la mayor parte de los troglobios poseen ojos en regresión o los han perdido completamente; sin embargo se encuentran todos los grados posibles en los extremos, desde animales sin trazas de ojos hasta aquellos que, siendo estrictamente cavernícolas tienes ojos funcionales como los lucícolas. Por otra parte esta características cavernícolas, entre los invertebrados se encuentran muchos ejemplos de especies sin ojos.

- Despigmentación: en la ausencia de pigmentos en los troglobios intervienen varios factores: la formación de pigmentos es controlada bioquímicamente por enzimas y hormonas, y en parte su síntesis se ve influida por ausencia de luz, a su vez la despigmentación esta asociada a la reducción de cutícula y a la perdida de estructuras tegumentarias. Los artrópodos terrestres que viven en medios muy húmedos incrementan la permeabilidad de los tegumentos, con la consiguiente perdida de pigmentación.

- Alargamiento de los apéndices: que se asocia a una mayor capacidad de desplazamiento y eficacia en la búsqueda de alimentos o presas.

- Gigantismo: examinando series evolutivas homogéneas, es decir grupos de especies cavernícolas, que manifiestamente tengan el mismo origen, es fácil constatar que las más evolucionadas con su forma general más modificada son siempre las de talla mayor.

b) Fisiológicas:

- Tegumentos permeables al agua: la mayoría de los troglobios requieren una elevada humedad para vivir; una de sus modificaciones es la pérdida de la epicutícula, capa exterior formada por una película monomolecular de cera, y que hace impermeables al agua los tegumentos de los artrópodos terrestres.

- Falta de ciclo reproductivo en una estación determinada, aunque si puede existir en algunas especies un ciclo reproductivo en correspondencia con los ciclos hídricos.

- Ausencia de letargo estacional: la temperatura estable de las cavidades durante todo el año hace innecesario el letargo,estival o invernal al que se ven sometidas las especias epigeas.

c) Etológicas:

- Ritmo de actividad no ligado a un fotoperiodo por la falta de luz.

- Comportamiento cíclico ligado a las variaciones de la actividad hídrica, por el incremento de los caudales subterráneos como resultado de la fusión de las nieves en primavera.

- Fuerte aplicación de los recursos energéticos en la actividad locomotriz., al menos en algunos grupos, ligada a la búsqueda de alimento o de presas.

d) Adaptatividad:

No se ha podido comprobar cuanta convergencia es debida a la herencia y cuanta se debe a una adaptación real al medio, ya que en muchos casos las lineas de origen han desaparecido.

- Fototropismo negativo: los troglobios rehuyen la luz en vez de sentirse atraídos por ella. Se trata de una reacción adaptativa destinada a alejar al animal de estímulos desagradables, que en este caso podrían llegar a causarles la muerte debido a la falta de pigmentos tegumentarios protectores.

- Compensación sensorial: el sentido del tacto en muchos de estos animales se encuentra extremadamente desarrollado: a ello se debe el alargamiento de los apéndices y las setas táctiles, mas largas y sensibles, que les permiten detectar el mínimo cambio en las corrientes de aire y les informan sobre posibles crecidas subterráneas así como los quimiorreceptores, que les permiten detectar el alimento a gran distancia, sin embargo no se ha podido demostrar de manera definitiva que, en efecto, se trate de compensaciones por la falta de visión, ya que no todos los troglobios las poseen.

- Economía metabólica: el metabolismo de los troglobios es mucho mas bajo que el de sus congéneres del exterior. Esto implica una reducción del consumo de energía para el funcionamiento celular, con una tasa respiratoria muy baja y la ralentización de todos los procesos de desarrollo, lo que conlleva una longevidad mucho mayor; también presentan mayores periodos de descanso. Este ahorro energético se hace latente asimismo a la hora de la reproducción: los troglobios tienen mucha menos descendencia, dándose casos extremos, en algunos coleópteros del genero Quaestus.

- Fuerte acumulación de lípidos: lo que les permite afrontar periodos estacionales con bajos niveles de aporte energético y sobrevivir durante largos periodos sin alimentarse.

- Adaptaciones a la humedad elevada: la reducción cuticular con aumento de la permeabilidad, para evitar la desecación por evaporación de sus líquidos internos, indispensables para la vida es la característica que en mayor grado condiciona el confinamiento subterráneo de los troglobios.

- Neotenia: retención de caracteres juveniles.

La presión de selección del medio da a las especies de los hábitats subterráneos, al término de sus adaptaciones y de la regresión de sus ojos, el mismo aspecto morfológico, metabólico y fisiológico, sean terrestres o acuáticos, aunque ellos conservan los mismos aspectos filogenéticos y de adaptación a microhábitats o hábitats que habían sido adquiridos por las lineas epigeas de las que derivan.

Animales adaptados al clima frío

El factor limitante primordial es la temperatura; hay animales ectotermos y endotermos.

Los endotermos se adaptan al clima frío mediante la hibernación y otros procesos:
Las temperaturas bajas suponen una disminución de la velocidad de las reacciones químicas y una ralentización del metabolismo. También conllevan la congelación del agua y eso imposibilita la vida activa. Los pingüinos presentan un ejemplo de las adaptaciones evolutivas múltiples, son homeotérmicos, es decir, mantienen una temperatura corporal relativamente estable entre 35º y 41º C en temperaturas extremas de hasta -60°C. Para mantener su temperatura interna y evitar la pérdida de calor están aislados por una gruesa capa de grasa, debajo de la piel, similar a las ballenas, focas y otros grandes animales de aguas frías. Además, los cuerpos de los pingüinos están cubiertos de una capa de plumas más densa que en cualquier otro pájaro. La base de sus plumas también es felpuda para atrapar aire y tener un mejor aislamiento. Las arterias y las venas de sus extremidades están situadas muy cerca, de tal manera que pueden intercambiar calor. Tiemblan para aumentar la producción de calor metabólico, jadean y exponen sus patas para deshacerse del exceso de calor.

La hibernación es un mecanismo protector mediante el cual ciertos animales que parecen dormir durante el invierno. En los animales de sangre caliente se produce una preparación interna, como la formación de un depósito graso, varias semanas antes de iniciarse la hibernación. Después, el individuo se duerme, la frecuencia cardiaca baja

a unos cuantos latidos por minuto, el número de respiraciones disminuye de modo similar y la temperatura orgánica cae de forma excesiva, hasta el punto de que la piel resulta fría al tacto. En esta situación parece que está muerto, y en algunos casos se le puede manejar, incluso con brusquedad, sin que se despierte.

Los ectotermos como por ejemplo los reptiles para aguantar las temperaturas extremas realizan un proceso llamado heliotermia que consiste en buscar una zona adecuada para ponerse al sol, expandir su vientre y así recibir la mayor radiación posible hasta alcanzar los 37ª C aproximadamente.

Los cocodrilos entran en el agua al anochecer, y a que ésta mantiene más la temperatura y se encuentra más caliente que el exterior, y cuando amanece

salen con los primeros rayos de sol y se quedan quietos, con la boca abierta, para tener más superficie en contacto directo con los rayos solares.

Los gusanos, por ejemplo, escarban bajo la tierra y salen de ella cuando comienza de nuevo el calor ya que bajo tierra guardan el calor.

Algunos anfibios se emergen bajo el agua ya que de esa manera debido al hielo también se guardan del calor es un proceso complicado ya que cogen el oxígeno a partir de su piel.

Unos animales peculiares son los tardígrados llamados comúnmente osos de agua que habitan en el agua y tienen ocho patas.

La cualidad más fascinante de estos invertebrados es la criptobiosis típica de las situaciones medioambientales extremas para poder soportar temperaturas extremadamente bajas.

Se realiza mediante un proceso de deshidratación en el que pueden pasar de tener el habitual 85% de agua corporal a quedarse con tan solo un 3%. En este estado el crecimiento, la reproducción y el metabolismo se reducen o cesan temporalmente y así pueden pasar cientos, quizás miles, de años.

Este trabajo ha sido realizado por Lorena Mediavilla , Maite Rodríguez y José Conrado Cordero

Manipulación de células vegetales con nanotecnología

Se ha estudiado el uso de los nanotubos de carbono (CNT) como portadores de fármacos en células de mamíferos. En comparación con las nanopartículas, los CNT tienen un mayor volumen interior, pudiendo albergar más moléculas del fármaco; y este volumen es más accesible, debido a que se pueden retirar fácilmente las tapas de los extremos.

Además, la investigación en ciencias vegetales centrada en el estudio del genoma vegetal y la función génica, así como en la mejora de las especias de cultivo se ha convertido en una de las fronteras de la nanotecnología.

Hasta qué punto se pueden utilizar los nanomateriales para liberar una carga útil en el interior de las células vegetales es un tema que todavía no ha sido muy estudiado. Las células vegetales difieren de las animales en varios aspectos; unos de los principales, es que además de la membrana celular, tienen una pared a su alrededor que les proporciona soporte estructural y mecánico. La pared de las células vegetales está hecha generalmente de polisacáridos y celulosa, lo que proporciona a la célula un entorno fuerte y rígido en el que vivir, pero también constituye una barrera adicional que las moléculas que transportan la carga deben superar para acceder al interior de las células. Así, por ejemplo, muchos reactivos para la formación de imágenes intracelulares (como el tinte de calcio), cuyo uso está muy extendido en las células de mamíferos, no se pueden aplicar a las células vegetales intactas.

En una nueva investigación, científicos chinos han investigado la capacidad de los nanotubos de carbono de pared única (SWCNT) para penetrar a través de la pared de la célula y la membrana celular de células vegetales intactas, con el fin de averiguar si se pueden utilizar como transportadores moleculares.

En comparación con los métodos de entrega existentes para las células vegetales con pared –como la pistola génica, la electroporación y la microinyección–, una estrategia de entrega basada en nanopartículas tiene sus ventajas debido a la facilidad de intervención y a su amplia aplicabilidad.

El estudio del equipo de Fang abre un nuevo enfoque de entrega de cargas en células vegetales con pared, Por ejemplo, se podrían enviar moléculas de ADN/ARN para la manipulación o transformación genética de las células vegetales. Por otra parte, la entrega de agentes de formación de imágenes intracelulares u otros reguladores podría permitir la obtención de imágenes o el estudio en tiempo real de procesos celulares, lo que conduciría a un mejor entendimiento de la biología de las células vegetales.

Producción de sangre con células madre

Científicos de la empresa Advanced Cell Technology de Worcester, Massachusetts, la Universidad de Illinois en Chicago y la Clínica Mayo de Rochester, Minnesota, dicen haber descubierto una forma de producir grandes cantidades de sangre en el laboratorio utilizando células humanas embrionarias, lo que podría convertir a las donaciones de sangre en una reliquia del pasado.

El equipo investigador esbozó un proceso de cuatro pasos para convertir las células-madre embrionarias en glóbulos rojos capaces de transportar la misma cantidad de oxígeno que la sangre normal. Tras permitir que las células embrionarias empezaran las etapas tempranas del desarrollo embrionario, los investigadores hicieron que algunas de ellas se convirtieran en glóbulos rojos exponiéndolas a una variedad de proteínas. Fueron capaces de hacer hasta 100 millones de glóbulos rojos (lo suficiente para llenar dos o tres colecciones de tubos de laboratorio) de un sólo plato de células madre embrionarias.

La capacidad de hacer sangre en el laboratorio garantizaría que los hospitales y los bancos de sangre tuvieran acceso a amplios suministros de todos los tipos de sangre, incluyendo el raro AB-negativo y el O-negativo, el donante universal. También aseguraría que los pacientes no corran el riesgo de contraer enfermedades como la hepatitis C o el VIH, que pueden adquirirse de donaciones de sangre, dijo el Dr. Dan Kaufman, director adjunto del Instituto de Células Matrices de la Universidad de Minnesota.

Investigadores comunitarios descubren una nueva célula inmunitaria

Investigadores financiados con fondos comunitarios han descubierto un nuevo tipo de célula inmunitaria que influye en enfermedades inflamatorias crónicas como la psoriasis y el asma. El equipo confía en que su descubrimiento contribuya al desarrollo de nuevos fármacos contra estas enfermedades.

Los científicos, de Alemania, Italia y Reino Unido, descubrieron las nuevas células al estudiar muestras cutáneas tomadas de personas con psoriasis, eccema atópico y dermatitis alérgica de contacto. La nueva célula, bautizada como Th22, pertenece a un tipo de células inmunitarias denominadas células T cooperadoras: glóbulos blancos que activan otras células inmunitarias cuando el organismo se ve atacado por ejemplo por un virus o una bacteria. Además, las células T cooperadoras controlan ciertos procesos inflamatorios del organismo para ayudar a combatir infecciones.

En concreto, es probable que las Th22 vigilen y coordinen las células inmunitarias que provocan inflamación. Las investigaciones llevadas a cabo por el equipo científico desvelaron que las células Th22 producen una molécula señaladora denominada interleucina-22 (IL-22). Esta molécula avisa a los tejidos de que va a producirse una inflamación o infección, dándoles así cierto margen de tiempo para que se preparen para atacar el patógeno invasor o para protegerse contra la inflamación. Cabe pues afirmar que las células Th22 cumplen una función de protección en las personas sanas. Sin embargo, en las personas que padecen enfermedades inflamatorias crónicas en la piel, las células Th22 no funcionan adecuadamente y provocan que las células cutáneas crezcan demasiado rápido y formen una piel sensible y escamosa. «Estas enfermedades pueden llegar a afectar en gran medida la rutina de los que las padecen, que viven una "batalla" continua para mantener sus síntomas a raya. Estamos muy satisfechos con el descubrimiento de este nuevo subgrupo de células T cooperadoras, pues estimamos que pueden llegar a convertirse en objetivo del tratamiento contra las enfermedades inflamatorias crónicas.»

Los investigadores estudian ahora las células Th22 con más profundidad para clarificar su función en las enfermedades inflamatorias y tratar de averiguar dónde se producen estas células y si existe una forma de controlarlas antes de que empiecen a causar problemas.Según los socios, «si el proyecto obtiene resultados satisfactorios, contribuirá a reducir el número de animales necesarios para las pruebas de seguridad y el establecimiento de instrumentos más exactos para el desarrollo de productos. Así, el proyecto resultará sustancialmente beneficioso para todos los ciudadanos europeos e impulsará la competitividad de la industria europea».

Repaso de tejidos vegetales

Para el examen del miércoles, 9 de junio, os vendría bien repasar los distintos tejidos vegetales, así como su situación en los diferentes órganos, estudiando la siguiente presentación que sirve de complemento a la vista en clase:

Tejidos Vegetales

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Trabajo sobre las adaptaciones de los seres vivos

La última actividad de trabajo en el blog consiste en publicar un artículo sobre las adaptaciones de los seres vivos en distintos medios y enfrentados a diferentes factores limitantes. El artículo irá acompañado de material gráfico y audiovisual pertinente con el contenido.
Para ayudaros en el trabajo, previamente podéis ver dos vídeos sobre la adaptación climática, una al clima frío (tundra ártica) y otro al clima árido:

Los temas de trabajo, que se repartirán a los distintos grupos, serán los siguientes:

• Adaptaciones de los vegetales al medio acuático.
• Adaptaciones de los vegetales a la falta de luz.
• Adaptaciones de los vegetales al clima árido.
• Adaptaciones de los vegetales al clima frío.
• Adaptaciones de los animales al medio acuático.
• Adaptaciones de los animales al medio aéreo.
• Adaptaciones de los animales al medio hipogeo (subterráneo).
• Adaptaciones de los animales al clima árido.
• Adaptaciones de los animales al clima frío.
  

Y, por último, descargaros un cuadro-resumen (obtenido de un documento en la web del IES Ginés Pérez Chirinos) sobre las principales adaptaciones de los vegetales y animales al medio terrestre y al medio acuático.

La sangre

La sangre es un tejido líquido que recorre el organismo (capilares, venas y arterias) transportando células y demás elementos necesarios para realizar las funciones vitales y otro tipo de funciones más complejas pero importantes para la vida.
Es de color rojo, debido a la presencia del pigmento hemoglobínico contenido en los eritrocitos (glóbulos rojos). Tiene una matriz coloidal líquida y una constitución compleja. Se compone de una fase sólida (elementos formes, es decir, glóbulos blancos, glóbulos rojos y plaquetas) y una fase líquida (plasma sanguíneo).

La función principal de este tejido es la distribución e integración sistémica del fluido, cuya contención en los vasos sanguíneos admite su distribución hacia casi todo el cuerpo (circulación sanguínea).

La cantidad de sangre de una persona está relacionada con la edad, peso, sexo y altura. Una persona adulta se puede considerar que tiene entre 4,5 y 6 litros de sangre.

Todos los órganos del cuerpo humano funcionan gracias a la sangre que llega hacia ellos mediante arterias.

Elementos formes de la sangre

- Glóbulos rojos: Los glóbulos rojos, hematíes o eritrocitos constituyen aproximadamente el 96% de los elementos formes de este tejido. Tienen forma de disco aplanado y ligeramente dentado.

La mujer posee aproximadamente alrededor de 4.800.000 hematíes por mm³; y el varón, 5.400.000.

Estos corpúsculos carecen de núcleo (porque lo expulsan en la médula ósea antes de entrar en el flujo sanguíneo) y orgánulos (en mamíferos), por lo cual, no pueden ser considerados estrictamente células. Contienen algunas vías enzimáticas y su citoplasma está ocupado, prácticamente en su totalidad, por hemoglobina, una proteína encargada de transportar oxígeno. El dióxido de carbono es transportado en la sangre. En la membrana plasmática de los eritrocitos están las glucoproteínas que definen a los distintos grupos sanguíneos.

- Glóbulos blancos: Los glóbulos blancos, también denominados leucocitos, son una pieza fundamental del sistema de defensa del cuerpo contra las infecciones. Pueden entrar y salir del torrente sanguíneo para llegar a los tejidos infectados. La sangre contiene entre 4.500 y 11.500 glóbulos blancos por mm³, pero el organismo aumenta la producción de glóbulos blancos cuando detecta una infección. Hay diversos tipos de glóbulos blancos y pueden vivir de solo unos pocos días a varios años. En la médula ósea se forman constantemente nuevas células.

En la lucha contra las infecciones participan diversas células sanguíneas. Por los vasos sanguíneos circulan dos tipos de glóbulos blancos: los granulocitos y los linfocitos. Ambos luchan contra bacterias y los virus e intentan destruir aquellas células que se han infectado o que han mutado transformándose en células cancerígenas.

Ciertos tipos de glóbulos blancos producen anticuerpos, proteínas especiales que reconocen los materiales o microorganismos extraños que entran en el cuerpo y ayudan a destruirlos o neutralizarlos. Cuando una persona tiene una infección, su concentración de glóbulos blancos en sangre suele ser más elevada que cuando está sana porque su cuerpo produce una mayor cantidad de células de este tipo para combatir la infección. Una vez que el cuerpo de una persona se enfrenta a determinado tipo de agente infeccioso, sus linfocitos “recuerdan” cómo fabricar los anticuerpos específicos que permitirán atacar rápida y directamente a ese tipo de germen en cuanto vuelva a entrar en organismo.

- Plaquetas: Las plaquetas, también denominadas trombocitos, son fragmentos celulares de forma ovalada que se fabrican en la médula ósea. Participan en el proceso de coagulación. Cuando se rompe un vaso sanguíneo, las plaquetas se concentran en la zona afectada y ayudan a frenar el sangrado. Las plaquetas solamente sobreviven unos 9 días en el torrente sanguíneo y son sustituidas constantemente por nuevas células.

La sangre también contiene unas proteínas denominadas factores de coagulación, que son cruciales en dicho proceso. A pesar de que las plaquetas bastan para taponar pequeñas roturas de vasos sanguíneos y frenar temporalmente el sangrado, para que se forme un coágulo sólido y estable, es necesaria la participación de los otros factores de coagulación.

Aparte de células sanguíneas y los factores de coagulación, la sangre contiene otras sustancias importantes, como los nutrientes procedentes de los alimentos que han sido procesados por el sistema digestivo. La sangre también transporta las hormonas liberadas por las glándulas endocrinas hasta las partes del cuerpo donde son necesarias.

Un rasgo interesante de la sangre es que las células sanguíneas y algunas de las proteínas especiales que contiene pueden ser reemplazadas mediante transfusiones de sangre, proceso que consiste en que un individuo recibe sangre de otro distinto con el mismo grupo sanguíneo u otro compatible. Aparte de transfusiones de sangre entera, una persona también puede recibir transfusiones de un componente sanguíneo concreto que necesite específicamente.

Grupos sanguíneos

Hemos visto y estudiado, en las últimas clases de la semana pasada, los antígenos y los anticuerpos de los distintos grupos sanguíneos. Aquí dejo un poco más de información sobre dichos grupos comentados y estudiados en este artículo y en clase.

Un grupo sanguíneo es una clasificación de la sangre de acuerdo con las características presentes o no en la superficie de los glóbulos rojos y en el suero de la sangre. Las dos clasificaciones más importantes para describir grupos sanguíneos en humanos son los antígenos (el sistema ABO) y el factor RH.

Los grupos sanguíneos A, B, AB y O, fueron descubiertos por Landsteiner en el año 1900. En realidad se trata de tener o no en la membrana de los glóbulos rojos ciertas moléculas llamadas antígenos.

Las transfusiones de sangre entre grupos incompatibles pueden provocar una reacción inmunológica que puede desembocar en hemólisis, anemia, fallo renal, shock, o muerte.

Se piensa que algunos antígenos bacterianos son lo bastante similares a estos antígenos A y B que los anticuerpos creados contra la bacteria reaccionan con los glóbulos rojos AB0-incompatibles.

Existen los siguientes tipos de sangre: A, B, AB y 0 (cero). Si a una persona con un tipo de sangre se le transfunde sangre de otro tipo, puede enfermar gravemente e incluso morir ya que los grupos sanguíneos se clasifican según una franja llamada aglutinógeno que existe alrededor de los eritrocitos en su capa citoplasmatica, que si capta un grupo extraño de sangre se puede destruir, lo que produce la destrucción del eritrocito generando una reacción en cadena.

Es preciso destacar que entre los grupos sanguíneos de menos compatibilidad se encuentra el grupo "AB" por el contrario el grupo "0-" tiene compatibilidad con todos los tipos de sangre, (negativos y positivos) mientras que el "0+" tiene compatibilidad con los tipos de sangre positiva.

Los cuatro grupos sanguíneos básicos son:

1. Grupo A. Con antígenos A en las glóbulos rojos y anticuerpos anti-B en el plasma.

2. Grupo B. Con antígenos B en las glóbulos rojos y anticuerpos anti-A en el plasma.

3. Grupo AB. Con antígenos A y B en las glóbulos rojos y sin anticuerpos anti-A ni anti-B en el plasma. Este grupo se conoce como "receptor universal de sangre", ya que puede recibir sangre de cualquier grupo pero no puede donar mas que a los de su propio tipo.

4. Grupo 0. Sin antígenos A ni B en las glóbulos rojos y con anticuerpos anti-A y anti-B en el plasma. Este grupo se conoce como "donador universal de sangre", ya que puede donar sangre a cualquier grupo pero no puede recibir mas que de su propio tipo.

Esquematización de los grupos sanguíneos y posibilidades de transfusiones entre ellos:

Los cromosomas y los genes se localizan por parejas, ya que proceden uno del padre y el otro de la madre. Así, los diferentes genotipos para los distintos grupos sanguíneos son :

-IAIA es la dotación génica responsable del grupo A;

-IAi es la dotación génica híbrida del grupo A;

-IBIB es la dotación génica responsable del grupo B;

-IBi es la dotación génica híbrida del grupo B;

-IAIB es la dotación génica responsable del grupo AB;

-i i es la dotación génica responsable del grupo O.

PEÑALARA

Mejores trabajos sobre la biodiversidad en España

Según mi opinión, el mejor artículo, o el que mejor ha captado la esencia del trabajo ha sido el de Rubén y Francisco.

Y las cuatro mejores presentaciones realizadas con la webquest sobre la biodiversidad española han sido las siguientes:

Biodiversidad Edu y Pablo

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Biodiversidad Joan y Javier

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Biodiversidad Irene y Emma

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Biodiversidad Rubén y_Fran

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Fotos de Peñalara

Llevamos genes de los neandertales

Hace años ya se postulaba que pudo haber hibridación y, por tanto, intercambio genético entre neandertales y cromañones hace miles de años, por lo que se consideraba que eran subespecies de una misma especie biológica: Homo sapiens neanderthalensis y Homo sapiens sapiens. Posteriormente, esta idea se desechó y los antepasados cromañones pertenecían a nuestra especie, mientras que los neandertales constituían una especie distinta.

La idea de la hibridación se encontraba también en obras muy conocidas de divulgación, como "El Clan del Oso Cavernario" (1980), primera novela de la saga "Los Hijos de la Tierra", de la autora norteamericana Jean M. Auel, ambientada en la época paleolítica (resumen crítico de la obra)

Hace unos días, se ha revivido la idea del intercambio genético entre nenadertales y cromañones al publicarse el primer borrador del genoma de este primo de los humanos actuales, que demuestra que los habitantes de Europa y Asia lleva hasta un 4% de ADN neandertal. El trabajo es una confirmación casi definitiva de que ambas poblaciones se cruzaron y tuvieron hijos fértiles.

El estudio también aporta la primera lista de genes candidatos a definir qué diferencia a los humanos modernos de sus parientes extintos, como el neandertal. Algunos son claves para el desarrollo del cráneo y otros están relacionados con el autismo o la esquizofrenia, que podría ser una dolencia exclusiva de los sapiens. Son los primeros resultados de un trabajo en el que han participado decenas de investigadores europeos y estadounidenses durante cinco años.

Los investigadores han taladrado los huesos de neandertales que vivieron en Croacia, España y Rusia hace entre 70.000 y 38.000 años para extraer su ADN. Tres hembras de Croacia han servido de referencia para componer un borrador del genoma neandertal que abarca un 60% del total. Las secuencias se compararon con los genomas de cinco personas actuales: un yoruba y un san del oeste y el sur de África, un chino en representación de Asia, un papuano por Oceanía y un francés por Europa.

Los resultados han permitido intuir el lugar de la mítica hibridación. Desvelaron que tanto los asiáticos como los europeos han heredado de los neandertales una serie de secuencias genéticas que equivalen a una fracción de entre el 1% y el 4% del total de sus genomas. Los africanos, emparentados con poblaciones de sapiens más antiguas, no llevaban esas secuencias. Eso implica que el encuentro entre neandertales y humanos sucedió después de que los ancestros de los sapiens dejasen el continente negro.

Esto pone patas arriba la teoría de la Eva africana. Esta teoría propone que todos los humanos actuales descienden de una población primigenia que salió de ese continente y reemplazó a todos sus parientes: Homo erectus, H. heidelbergensis y neandertales.

Tampoco faltan los peros. "Es difícil de imaginar cómo los neandertales convivieron en Europa con los sapiens durante unos 15.000 años y que los europeos de hoy no muestren mayor cercanía a ellos que los asiáticos", opina Laurent Excoffier, investigador de la Universidad de Berna y valedor de la teoría de la no hibridación.

Lee el artículo completo en publico.es y el especial sobre el genoma del Neandertal (revista Science, en inglés)

Niveles de organización de los seres vivos

Os daré en clase el guión de la unidad 5 que empezamos a partir de la semana próxima. Al ser un tema de introducción a los niveles molecular, celular y orgánico se necesita repasar una serie de conceptos ya tratados en cursos anteriores y estructurados de la siguiente manera:

• Características generales de los seres vivos: cuestiones termodinámicas y funciones vitales.


• Composición química de la materia viva: concepto, tipos y principales ejemplos de bioelementos y biomoléculas (muy resumido el contenido del libro de texto: pág. 12 a 19)


• Niveles de organización de los seres vivos.


• Nivel celular: muy resumido (repaso), véase los tipos de células y la siguiente presentación sobre la célula eucarionte.
  


• Los tejidos vegetales: véanse anteriores entradas de este blog, como la siguiente.


• Organografía vegetal: hay que descargarse la práctica (en pdf) incluida en la web de nuestro Departamento. Veremos preparaciones microscópicas en el laboratorio.
  


• Tejidos animales. Para este apartado utilizaremos un atlas histológico interactivo de la Universidad de Oviedo, que previamente hay que descargarse de su web e instalarlo en el ordenador. La siguiente presentación está hecha utilizando el atlas anteriormente citado.
  
• Organografía animal: Hay que descargarse la siguiente presentación y completarla con fotografías de los distintos órganos y sistemas. También veremos preparaciones microscópicas en el laboratorio.

Por último, os vendría muy bien realizar las actividades contenidas en el Proyecto Biosfera para comprobar vuestro grado de aprendizaje.

¿Una especie humana nueva?

Hace unos días, antes de las vacaciones de Semana Santa, hemos hablado en clase del concepto (tan polémico) de especie, el mecanismo clásico de especiación y los criterios naturales de clasificación, incluidos los genómicos, basados en la búsqueda de relaciones de parentesco evolutivo entre las especies. Al hilo de estas explicaciones nos viene muy bien leer el artículo del diario Público sobre nuevas pruebas genéticas de anteriores homínidos. Según el citado artículo:

"Un fósil del tamaño de un botón puso en el mapa una especie humana desconocida que vivió hace 40.000 años, muy cerca de humanos modernos y neandertales. Los datos se desprenden de su ADN mitocondrial, el que legan las madres a los hijos. El análisis hubiera sido impensable hace un par de décadas y se trata sólo del prólogo de esta nueva historia de la evolución humana, pues este año se publicará el genoma completo del neandertal y también el de la nueva y misteriosa especie, apodada Mujer X".

Los nuevos genomas podrán dar respuesta a las grandes preguntas que obsesionan a los científicos. ¿Se cruzaron las diferentes especies humanas? ¿Tuvieron descendencia? ¿Hay aún rastros genéticos de neandertales o humanos más arcaicos en los genes de poblaciones actuales? Milford H. Wolpoff, un paleontólogo de la Universidad de Michigan (EEUU), cree que hubo mezcla y que, por lo tanto, neandertales, humanos y el nuevo linaje de la Mujer X forman parte, en realidad, de la misma gran especie.

Los últimos rastros de Homo antecessor en Atapuerca son de hace unos 900.000 años, 100.000 después de que el linaje de la Mujer X se separase del de los humanos modernos. Sus descendientes podrían haber sobrevivido hasta hace 40.000 años, cuando los investigadores calculan que compartió los montes Altai del sur de Siberia con sapiens y neandertales.

El estudio sobre la ‘Mujer X’ ha sido el primero que sugiere una nueva especie humana con datos genéticos y no morfológicos, es decir, la forma y tamaño de un fósil. Los expertos en el campo no se ponen de acuerdo de si esto es posible. En realidad, el concepto de especie se creó para cosas vivas. Cuando dos seres no pueden procrear y tener descendencia fértil, son especies diferentes. Ni siquiera esto es satisfactorio, señala Johannes Krause, uno de los investigadores del Instituto Max Planck de Alemania que ha analizado el ADN de la supuesta nueva especie. “Un chimpancé y un bonobo pueden tener hijos fértiles y les separan dos millones de años de evolución”, señala. Para algunos, los nuevos genomas de neandertales y de la ‘Mujer X’ demostrarán que son en realidad la misma especie. “Hace 100 años se miraba a las diferentes razas como si fueran especies diferentes”, comenta Milford Wolpoff. “No deberíamos cometer el mismo error con los fósiles”, añade.

Vídeos sobre el origen de la vida

Como ya comenté en clase, el origen atmosférico de la vida es muy polémico y la atmósfera prebiológica de la Tierra no era tan reductora, ni con la composición que suponía la teoría de Oparin (vídeo con subtítulos en portugués), a pesar del experimento de Miller que "demostraba" la posible validez de dicha teoría. Como habéis pedido hacer la experiencia en el laboratorio y ya sabéis que el cometido es imposible con nuestros medios (¡Lo siento, Lucía y demás compañeros!), os pongo como consuelo el vídeo en Youtube:



En este segundo vídeo (aunque le sobren varios minutos de introducción) se puede ver mejor toda la parafernalia que hay que montar para recrear el experimento de Miller, espero que se entienda fácilmente porque no lo hacemos en el instituto.

Del medio acuático al terrestre

La evolución biológica de los grandes grupos de vertebrados está más o menos clara: Los primeros en surgir fueron los Peces (¿durante el Cámbrico?), posteriormente surgieron los primeros Anfibios (hace unos 400 Ma) y hace 300 Ma un grupo de anfibios coloniza el medio terrestre y da lugar a los Reptiles. De éstos surgirían después (durante el Triásico) por un lado los Mamíferos y, por otro lado, a partir de antepasados saurisquios, las Aves durante el Jurásico.


Hace unos días, se ha presentado un fósil nuevo de anfibio terrestre de hace 300 Ma, el Fedexia striegeli, que "era como una salamandra gigante de más de medio metro", explica David S. Berman, uno de los expertos que han analizado el fósil. Es el tercer fósil anfibio de estas características que se halla en el mundo. Lo encontró el profesor de instituto Adam Striegel en un terreno perteneciente a la empresa de paquetería FedEx, de ahí el nombre del fósil.

Tenía grandes dientes capaces de desmembrar a los insectos gigantes que componían su dieta junto a otros anfibios más pequeños, explica Berman. La forma de su cráneo y la posición de sus ojos se parece al de otros depredadores terrestres y le separa de anfibios parecidos a los cocodrilos que vivían en el agua. Aunque los ancestros del Fedexia originaron los anfibios actuales, su linaje se extinguió. Fue uno de los primeros en abandonar el agua, a la que sólo entraba para aparearse y poner sus huevos. Unos 20 millones de años después, el clima de la Tierra se volvió más cálido y seco y los océanos se retiraron. Esto empujó a muchas más especies de anfibios a seguir el camino abierto por el Fedexia.

El árbol de la vida

Interesante animación sobre el origen y evolución de los seres vivos, así como de las relaciones filogenéticas entre los cinco reinos de la Naturaleza.

Se reafirma la hipótesis del impacto meteorítico

Uno de los contenidos del tema que estamos estudiando (concretamente, el apartado 4.8) es el de las grandes extinciones biológicas que han ocurrido a lo largo de la historia de la Tierra.

Quizá la extinción más conocida es la finicretácica (también llamada límite K/T), que acabó con la mitad de todas las especies de la Tierra incluyendo a los dinosaurios hace aproximadamente 65 millones de años. Hasta ahora se siguen manejando dos hipótesis sobre su origen, la llamada hipótesis del Impacto (choque de un asteroide con la superficie del planeta) y, por otra parte, la producida por la actividad volcánica registrada en la región india del Decán antes del suceso, lo que provocó un enfriamiento de la atmósfera y la consecuente lluvia ácida a escala global, que habría acabado con la mayoría de las especies animales de aquel momento.

Los registros geológicos demuestran que el evento que generó la extinción destrozó el ecosistema marino y terrestre rápidamente, lo que supone que el impacto del asteroide es la única explicación plausible de la pérdida zoológica. Es la conclusión que publica hoy en Science un panel de 41 expertos de todo el mundo, incluyendo a tres españoles del Instituto Universitario de Investigación de Ciencias Ambientales de Aragón (IUCA).

La investigación de Science aporta, además, datos sobre la colisión del asteroide, que chocó contra la Tierra en Chicxulub, Yucatán (México). El asteroide, de alrededor de 15 kilómetros de ancho, impactó a la Tierra con una fuerza 1.000 millones de veces más potente que la bomba atómica que se lanzó sobre Hiroshima (Japón) en 1945. La colisión del asteroide introdujo material a gran velocidad en la atmósfera, lo que desencadenó una serie de eventos que implicaron que en todo el mundo se hiciera invierno, lo que supuso la aniquilación de muchísimas especies animales en cuestión de días.

Leído en publico.es