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martes, 9 de junio de 2015

“¿Piedra, Papel o Tijera?”, como estrategia para evolutiva

La tijera corta al papel, el papel cubre a la piedra y la piedra rompe la tijera. Las reglas las conoce casi todo el mundo y el juego se emplea –al menos en la infancia– para resolver innumerables disputas y dirimir competencias.

Y dos matemáticos de la Universidad de Cornell parecen haber confirmado que algunos importantes rompecabezas de la evolución también pueden explicarse a partir de las reglas y estrategias de "Piedra, papel o tijera", reportó recientemente la revista Science.

Un buen recordatorio de que variantes del popular juego también están presentes en la naturaleza.

Casi todo el mundo conoce las reglas del "Piedra, papel o tijera".
Y en la naturaleza también existen diferentes versiones del juego.

Bacterias y lagartijas

Efectivamente, desde hace ya algunos años los científicos han encontrado que diferentes cepas de bacterias, que en principio no podrían convivir entre sí, pueden hacerlo en la práctica gracias a esta competencia "de a tres".

En su versión de "Piedra, papel o tijera" cada cepa se encarga de eliminar al enemigo de la otra, garantizando un equilibro dinámico que permite su coexistencia.

Este es, por ejemplo, el caso de la Escherichia coli, bacteria que produce y es a la vez sensible a las colicinas, un tipo de antibiótico de reducido espectro.

Las cepas de la E.coli que producen colicinas ("piedra"), matan a las cepas sensibles a las mismas ("tijera"), que a su vez son más fuertes que las cepas resistentes ("papel"), que por su parte son capaces de derrotar a las productoras ("piedra").

Diferentes cepas del E.Coli pueden convivir gracias a su eterno juego de "Piedra, papel o tijera"

Y ahí está también el caso de algunas lagartijas, que compiten entre sí eligiendo entre tres estrategias diferentes –agresión, cooperación o engaño– para obtener pareja.

Como ocurre con el juego de "Piedra, papel o tijera", cada una de estas tácticas tiene garantizada la victoria frente a una de las alternativas y la derrota cuando se enfrenta a la otra.

Pero, en el caso de algunas lagartijas, los competidores no necesariamente mantienen una estrategia constante que en caso de éxito es perpetuada por las crías de los vencedores, como se asume en el modelo de las bacterias.

Y el trabajo matemático de Steven Strogatz y Danielle Toupo, del Centro para las Matemáticas Aplicadas de la Universidad de Cornell, ahora ofrece una explicación para ese comportamiento.

En el caso de las lagartijas de costados manchados el juego se podría llamar "Agresión, cooperación o engaño". Y científicos de California han visto como las estrategias más populares han fluctuado a lo largo de los años.

Buscando una ventaja

Strogatz y Toupo modificaron las ecuaciones que gobiernan las fluctuaciones de las estrategias en el tiempo para introducir la posibilidad de "mutantes".

Es decir, jugadores que cambian de estrategia en pleno juego o de crías que no repiten la estrategia vencedora de sus progenitores.

Y encontraron que, en el largo plazo, esto termina provocando un patrón estable en el que cada una de las tres "armas" gana y pierde popularidad de forma cíclica y progresiva; un patrón que se repite incuso en especies que tienen niveles de mutación muy cercanos a cero.

"Nuestra principal conclusión es que el estado de coexistencia, en el que las tres especies existen en equilibrio, puede verse desestabilizada por tasas de mutación arbitrariamente pequeñas", afirman los matemáticos en su estudio "Dinámica no lineal del juego piedra-papel-tijeras con mutaciones", publicado en la edición de mayo de la revista Physical Review E.

Y, como explica Science, esto significa que un poco de mutación evita que el juego derive a una situación en la que todas las estrategias aparezcan en iguales números –lo que no le daría la ventaja a ninguna– o que sus proporciones fluctúen locamente.

Un hallazgo, afirma la revista, que ayuda a entender mejor las estrategias de competencia de los seres vivos en su lucha por la existencia.

Fuente


viernes, 15 de noviembre de 2013

Encuentran el que podría ser el resto de vida más antiguo de la Tierra.

Por Yaiza Martínez.

Investigadores estadounidenses han descubierto los restos bien conservados de un ecosistema microbiano complejo en rocas sedimentarias australianas, de unos 3.500 millones de años de antigüedad. Según ellos, el hallazgo situaría la emergencia de la vida en la Tierra 300 millones de años antes de lo hasta ahora establecido. El descubrimiento tiene una importancia añadida porque, por extraño que parezca, podría ayudar a encontrar vida en otros planetas.


Determinar en qué momento apareció la vida en la Tierra supone todo un reto para la ciencia porque las rocas sedimentarias terrestres más antiguas, en las que podrían hallarse evidencias a este respecto, no sólo son poco comunes, sino que además suelen estar alteradas por los procesos hidrotermales y tectónicos que la Tierra ha sufrido a lo largo de su historia. 

A pesar de esta dificultad, Nora Noffke y Robert Hazen, investigadores de la Carnegie Institution for Science de Estados Unidos, han encontrado una importante pista: los restos bien conservados de un ecosistema microbiano complejo presentes en una serie de rocas sedimentarias de unos 3.500 millones de años de antigüedad. 

El hallazgo, realizado en Australia y detallado en la revista Astrobiology, quizá constituya la evidencia más antigua de vida en la Tierra, publica la Carnegie Institution en un comunicado. 

El lugar del descubrimiento 

En general, las rocas sedimentarias son aquéllas que se forman por acumulación de sedimentos, que a su vez son partículas de diversos tamaños transportadas por el hielo, el agua o el aire y que, tras ser sometidas a procesos físicos y químicos, dan lugar a materiales más o menos consolidados. 

Las rocas sedimentarias del hallazgo se encontraban en el distrito de Pilbara, que es una de las nueve regiones del estado de Australia Occidental. Pilbara, conocida por sus vastos depósitos minerales, está entre las áreas geológicas más analizadas para tratar de comprender la evolución temprana de la vida. 

Los restos encontrados, unas estructuras sedimentarias inducidas por actividad microbiana (ESIAM o MISS, por sus siglas en inglés) estaban más concretamente en una formación rocosa conocida como Formación Dresser, situada al oeste de la ciudad de Pilbara Marble Bar.

En qué consiste el hallazgo 

En un artículo publicado por el medio australiano ABC, los científicos explican que lo que han encontrado son cinco microfósiles de bacterias y estromatolitos (estructuras estratificadas similares a montículos creadas por antiguas bacterias fotosintéticas). El origen biológico de las muestras se determinó a través de análisis químicos avanzados. 

Todos los restos eran algo más antiguos que otros restos de formas de vida primitivas encontrados, y situarían la emergencia de la vida en la Tierra 300 millones de años antes de lo hasta ahora establecido. 

Las rocas sedimentarias que los contenían se habrían mantenido en un entorno muy estable durante una cantidad de tiempo increíblemente larga, por lo que probablemente sean las rocas sedimentarias más antiguas y mejor preservadas del planeta, aseguran los investigadores. 

De hecho, los fósiles de la Formación Dresser se parecen mucho en forma y estado de conservación a otros de varias muestras de rocas de ecosistemas de alrededor de 2.900 millones de años, encontradas por Noffke y sus colaboradores en Sudáfrica. 

Aunque ya se habían hallado rocas sedimentarias más antiguas que las de Pilbara, por ejemplo en Groenlandia, todas están demasiado deformadas como para poder observar su estructura original y determinar si quedan en ellas o no restos de vida. 

Una ciudad bacteriana 

El equipo propone que las estructuras sedimentarias inducidas por actividad microbiana o ESIAM halladas surgieron de las interacciones de colonias bacterianas con sedimentos costeros de la región. 

Cuando esas bacterias vivieron, fueron interactuando con los sedimentos de su entorno y creando pequeñas comunidades en las que podían sobrevivir mejor a un ambiente que debió ser altamente hostil. 

Según explican los investigadores en ABC: las bacterias habrían creado entonces casi una “ciudad microbiana”, en la que se intercomunicaban para ayudarse y en la que trabajaban para hacer más estable su entorno, facilitando así la supervivencia individual y grupal. 

Del pasado de la Tierra al espacio 

El descubrimiento realizado en Australia tiene relevancia, además de para el conocimiento de la historia de la vida en la Tierra, para la astrobiología‎, una rama de las ciencias biológicas que combina astrofísica, biología y geología para el estudio de la existencia, origen o presencia de la vida en el conjunto del Universo. 

Las antiquísimas ESIAM terrestres demuestran que las bacterias pueden sobrevivir en entornos tan extremos como fue el de la Tierra hace miles de millones de años. Por esa razón, formaciones similares están entre los objetivos, por ejemplo, de los robots enviados a Marte para determinar si, en algún momento, el planeta rojo tuvo vida, a pesar de sus condiciones. 

Otros ejemplos terrestres que han indicado direcciones de búsqueda de vida extraterrestre a los astrobiólogos han sido el ambiente helado y sulfuroso del Ártico; el supuestamente inhabitable lago Vostok de Rusia o el desierto de Atacama. En todos ellos, los microorganismos han conseguido sobrevivir contra todo pronóstico.

Referencia: 
  • Nora Noffke, Daniel Christian, David Wacey, Robert M. Hazen. Microbially Induced Sedimentary Structures Recording an Ancient Ecosystem in theca.3.48 Billion-Year-Old Dresser Formation, Pilbara, Western Australia. Astrobiology (2013). DOI:10.1089/ast.2013.1030.


[Fuente]