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miércoles, 22 de julio de 2015

Combates de herbívoros en el Pérmico

Los combates entre machos de especies herbívoras a base de cabezazos y colmillos, como las representadas hoy por los ciervos, aparecieron por primera vez hace unos 270 millones de años.

Esto es lo que investigadores del Instituto de Estudios Evolutivos de la Universidad Witts han concluido, tras actualizar y profundizar un estudio de un ancestro de los mamíferos herbívoros, el Tiarajudens eccentricus, descubierto hace cuatro años.



A través de este estudio, investigadores de Brasil y Sudáfrica pueden ahora presentar una descripción minuciosa del cráneo, esqueleto y sustitución dental de esta especie en Brasil. Y saben ahora que hace 270 millones de años, los combates interespecíficos que hoy vemos entre ciervos machos ya tuvieron su precedente entre estos precursores de los mamíferos. El estudio se publica en Open Science.

Cuando se descubrió Tiarajudens eccentricus produjo algunas sorpresas: a pesar de tener dientes caninos sobresaliente y postcaninos ocluidos era un herbívoro.

El descubrimiento de esta especie brasileña permitió un nuevo análisis de la especie sudafricana Anomocephalus africanus descubierta 10 años antes. Las dos especies tienen varias características similares que indican claramente que estaban relacionadas, pero las especies africanas carecían de los colmillos con dientes de sable de su primo brasileño

En el Pérmico Medio, la época en que estas especies vivieron, hace unos 270 millones de años, las primeras comunidades con abundantes terápodos herbívoros fueron evolucionando.

En la actualidad, los caninos de los ciervos se utilizan en los combates entre machos. Los grandes caninos en el T. eccentricus se interpretan como una indicación de su uso de manera similar, y es la evidencia más antigua de machos herbívoros que usaron sus caninos durante peleas con sus rivales.


En otro grupo de parientes mamíferos fósiles, los dinocefalianos, que vivieron al mismo tiempo que los anomodontes, algunos de los huesos estaban en sus frentes engrosados masivamente.



Esto se puede interpretar como que estaba siendo usado en combates a cabezazos, un comportamiento moderno mostrado por varias especies de ciervos en la actualidad.

martes, 21 de julio de 2015

Zhenyuanlong suni, nuevo raptor emplumado descubierto en China


El hallazgo de una nueva especie de raptor emplumado ha vuelto a dejar en evidencia la caracterización que Jurassic Park hizo de los dinosaurios. Según un estudio de la Universidad de Edimburgo que publica hoy Scientific Reports, el nuevo espécimen, Zhenyuanlong suni, descubierto en la provincia china Liaoning, poseía las alas y las plumas más complejas vistas hasta la fecha en estos dinosaurios. Este tipo de plumas solo se habían documentado en los pequeños dinosaurios que normalmente son considerados protoaves. Desde la era dorada de la paleontología, a finales del siglo XIX, la idea de cómo lucían y se comportaban estos increíbles animales ha cambiado radicalmente. Ahora sabemos que, lejos de ser los lagartos fríos y perezosos que en un primer momento se dijo que eran, los dinosaurios fueron animales activos y ágiles, más cerca efectivamente de las aves que de las iguanas. 


Zhenyuanlong suni era un depredador ágil y voraz de un metro y medio de alto, perteneciente a una exitosa familia de dinosaurios carnívoros que se extendió ampliamente durante el Cretácico Medio, hace alrededor de 125 millones de años. Era incapaz de volar (por lo menos no como los animales que vuelan hoy en día) a pesar de estar completamente cubierto de plumas, algunas de las cuales eran complejas, similares a las de las aves modernas.

Recientemente se han encontrado grandes dinosaurios con lo que los científicos llaman protoplumas, filamentos duros en realidad más parecidos al pelo o al plumón de los polluelos que a las plumas complejas de la actualidad. Quizá el ejemplo más remarcable sea el Yutyrannus, un pariente chino del Tyrannosaurus rex completamente cubierto de protoplumas.

Por otro lado, están los maniraptoriformes, el clado que engloba tanto a las aves modernas como a los raptores, denominados en realidad dromeosáuridos, familia a la que pertenecen Zhenyuanlong, Velociraptor y el inmenso Utharaptor, que sería, de llegarse a demostrar, el mayor dinosaurio con plumas complejas, aunque de momento el récord se queda en China. Maniraptora incluye también a los oviraptores, que además de protoplumas tenían un pico como el de los loros, los Ornithomimus, similares a nuestros avestruces, y otros animales desconcertantes.

En este grupo sí se han documentado plumas complejas, muy similares a las de las aves, además de adaptaciones que apuntan, según las últimas hipótesis, a que estos dinosaurios son en realidad aves que nunca llegaron a volar de verdad. Aunque esta cuestión acerca de dónde “terminan” los dinosaurios y dónde “empiezan” las aves está lejos de ser aclarada. Lo cierto es que animales como Micriraptor, Jinfengopteryx, Rahonavis o Epidendrosaurus poseían ciertas adaptaciones para el vuelo, tanto en sus plumas como en su anatomía y mostraban comportamientos propios de las aves. Los alvarezsáuridos, por su parte, han sido hallados desde Argentina a China, pasando por Rumanía y Australia. Estas evidencias nos sugieren que desde mediados del Jurásico una parte importante de los dinosaurios estaba ya inmersa en el camino evolutivo que nos lleva a las aves modernas.


Lo más relevante de este descubrimiento es que las plumas de la cola y las “alas” de Zhenyuanlong presentan cañones. Plumas grandes y densas muy similares a las de las aves modernas, considerablemente más evolucionadas que el plumón que se ha documentado en otros fósiles y hasta ahora solo vistas en animales más cercanos a las aves. “Esto nos demuestra que los dinosaurios emplumados fueron más numerosos y diversos de lo que se sospechaba”, dice el profesor Junchang Lü, del Instituto de Geología de la Academia China de Ciencias Geológicas.

Steve Brusatte, de la Universidad de Edimburgo, coautor del estudio, cuenta con elocuencia que “es uno de los primos más cercanos del Velociraptor, pero parece un pájaro. Es un dinosaurio con enormes alas conformadas por plumas con quillas bien definidas, igual que un águila o un buitre. Las películas se equivocaban: así es como el Velociraptor se debería haber visto en ellas”.

Referencia



lunes, 20 de julio de 2015

¿Cuánta información almacena la vida en la Tierra?


El virus de la gripe A H1N1 tiene 0,013 Mb de información [genética] almacenado en su genoma. Una típica bacteria intestinal como la E. coli, un poco más de 4,5 Mb. La papa, unos 850 Mb. Y, el ser humano, alrededor de 3.200 Mb. No necesariamente los organismos más complejos almacenan mayor información. Por ejemplo, la ameba (A. dubia) (un organismo bastante simple) tiene un genoma de 670.000 Mb, suficiente como para caber dentro de unas 10 memorias USB de 16 Gb (4 pares de base de ADN [información genética] = 1 byte [información digital]).

Son números realmente grandes y solo hemos tomado algunas especies como ejemplos. Ahora imaginen la cantidad de información almacenada en cada una de las células de todos los organismos que conforman las 8,7 millones de especies que se estima hay en nuestro planeta. Es decir, la cantidad de información que almacena la vida (incluyendo a los virus). ¿Te atreves a dar un número?

Tres investigadores del Centro para la Astrobiología del Reino Unido hicieron este cálculo, cuyo resultado aparece publicado en el último número de la revista PLOS Biology.

El primer paso fue estimar la cantidad de ADN que hay en cada uno de los cinco principales grupos de seres vivos: los procariotas (arqueas y bacterias), las plantas, los animales, los eucariotas unicelulares (protistas) y los hongos; incluyendo también a los virus. La tarea fue titánica porque se debía determinar (de manera aproximada) cuántas células había en cada uno de estos grupos, cuyo valor se obtuvo en función a la biomasa (cantidad total de materia que hay en todos los organismos que viven en un lugar determinado), y el tamaño promedio de sus genomas. Se incorporó además un factor de corrección de acuerdo al número de copias del genoma que hay en cada célula (ploidía) de cada organismo.

Método para calcular la cantidad de ADN por cada subgrupo de seres vivos.
Fuente: Landenmark, et al. 2015.

Como ejemplo calcularemos la cantidad de información almacenada en los procariotas.

Se estima que en nuestro planeta hay cinco quintillones (5×1030) de células procariotas. El tamaño promedio del genoma de las especies [conocidas] que conforman este grupo es 3,2 Mb. Si multiplicamos estos dos valores obtenemos 16 quintillones (1,6×1031) de Mb de información. ¡Aritmética simple!

El trío de investigadores repitió este procedimiento para cada grupo de organismos. Los resultados se resumen en la siguiente tabla:

Cantidad de ADN por cada grupo de organismos. Fuente: Landenmark, et al. 2015.

¡La vida en la Tierra almacena 53 quintillones de Mb de información genética! Esto equivale a 50 mil millones de toneladas de ADN, que si quisiéramos transportarlo de un lugar a otro deberíamos contratar a una empresa logística que tenga unos mil millones de contenedores marítimos. No obstante, lo más sorprendente es que para almacenar toda esta información genética de forma digital se requiere de mil trillones (1021) de Tianhe-2 (la más grande supercomputadora del mundo) cada una valorizada en 390 millones de dólares y que ocupa un área de 720 m2. Esto quiere decir que requeriríamos de 1.400 millones de Tierras o una superficie equivalente al área barrida por la órbita de Marte alrededor del Sol para colocar todas estas computadoras.

Cabe indicar que para este cálculo no se consideró al ADN mitocondrial, ni al ADN plastídico, ni al ADN de la hojarrasca, puesto que su aporte a la sumatoria total de ADN no es significativo.

Referencia:


Estudio de la USACH, refuta la hipótesis sobre la colonización de especies invasoras, planteada por Charles Darwin

Fuente: Fuente: USACH/DICYT

En 1859 Charles Darwin publicó El origen de las especies, donde señaló que una especie invasora que exhibe un alto grado de parentesco evolutivo (relación filogenética) con la comunidad que invade, tendría escasas posibilidades de establecerse, pues la “lucha por la existencia” sería más intensa entre especies emparentadas. No obstante, experimentos actuales del investigador de la Facultad de Química y Biología y del Cedenna, el doctor Sergio A. Castro, en Chile, concluyeron algo diferente.

“Mucha gente ha aceptado, por la posición que alcanzó Darwin en la ciencia, sus hipótesis como hechos incontrovertibles. Sin embargo, muchas de ellas descansan sobre mecanismos no evaluados. Esto es una situación que se da en el desarrollo de las ciencias, ya que usualmente aparecen las observaciones, las que son puestas a prueba posteriormente”, señala el investigador del Laboratorio de Ecología y Biodiversidad de la Universidad de Santiago (USACH), Sergio A. Castro.

Doctor Sergio A. Castro, responsable de la investigación. (Foto: USACH)

Para poner a prueba la hipótesis de Darwin, junto al equipo de investigación que dirige, desarrolló un proyecto Fondecyt que dio origen a la publicación Evaluación de Hipótesis de Naturalización de Darwin en experimento de un conjunto de plantas: Las relaciones filogenéticas no determinan colonización éxito. Este artículo apareció en la prestigiosa revista Plos One, actualmente la revista científica más grande del mundo y con un alto factor de impacto (Q1) en relación a sus citaciones.

“A un territorio se pueden introducir diversas especies y varias pueden terminar por establecerse poblacionalmente como si fueran nativas; es decir, con independencia de la acción humana. Esto es lo que se considera una especie naturalizada. En nuestro experimento observamos la colonización de una planta sobre distintas comunidades vegetales, estas últimas con diferentes niveles de parentesco en relación a la invasora. Si Darwin tenía razón, se hubiese registrado una tendencia de establecimiento de la invasora dependiendo del parentesco evolutivo. Sin embargo, luego de tres años, evaluamos los resultados y no apoyaron la hipótesis de Darwin”, relata el académico.

El experimento se desarrolló en la localidad de Batuco y se seleccionaron 15 especies. Una de estas fue la lechuga silvestre (Lactuca), la que fue escogida como especie colonizadora o invasora y entre las 14 restantes, entre las cuales se encontraban la manzanilla, haba, rúcula, etc. se conformaron comunidades experimentales. Con estas plantas se desarrollaron cinco tratamientos, diferenciados por distancias filogenéticas con Lactuca, los cuales no mostraron dependencia de su colonización en relación al parentesco filogenético.

Lactuca perennis 

“En nuestro estudio todas las plantas pudieron convivir, independiente de sus parentescos. Por esto, los resultados manifiestan que la hipótesis de Darwin no tiene un respaldo tan sólido o por lo menos no es tan general como él lo planteaba”, indica Castro.

El investigador también ha evaluado la hipótesis de naturalización de Darwin analizando la composición de la flora chilena y las plantas exóticas que han sido introducidas. En esta publicación no solo logró concluir que la hipótesis no se cumplía, sino que emergían resultados en el sentido opuesto.

“Detectamos que una especie de otro ambiente puede llegar a Chile central y encontrar parientes que sobreviven muy bien en este clima. Estos mismos parientes le pueden entregar polinizadores y dispersores de semillas, haciendo de su naturalización algo más probable, contrario a lo esperado por la hipótesis de Darwin”, expresa.

A lo largo de las últimas décadas se ha observado un mayor interés de la ciudadanía en saber cómo las diversas actividades de la humanidad afectan al medio ambiente. El foco se ha centrado en el cambio climático, obviando otros aspectos como la introducción de las especies, sea flora o fauna, en territorios donde no son nativos. Estos aspectos son observados como parte del cambio global.

“Chile es una isla biogeográfica. Tiene una cordillera, un desierto y un océano que lo aíslan, por lo que su flora ha evolucionado desde hace más de 180 millones de años aislada del mundo. Sin embargo, en los últimos siglos se han introducido especies que son un riesgo para las especies nativas”, explica Castro.

Tal es la particularidad biogeográfica de Chile central que es considerado uno de los 35 “Hot Spot” (puntos calientes) de biodiversidad del planeta. Estos sitios representan lugares que concentran un alto porcentaje de especies endémicas, pero que al mismo tiempo su conservación se encuentra amenazada producto del impacto humano.


“Una especie introducida puede generar la extinción de otra nativa, erosionando nuestra biodiversidad. En la actualidad, nuestra diversidad de especies de plantas exóticas es alta en comparación a la flora nativa. La pregunta es qué podemos hacer para prevenir esto. Es muy poco lo que podemos hacer en un escenario de globalización, pero sí podemos generar diagnósticos para evitar que algunas especies entren y que además se naturalicen”, sentencia el investigador del Laboratorio de Ecología y Biodiversidad de la Facultad de Química y Biología, y del Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnología (Cedenna).


viernes, 17 de julio de 2015

Propuesta nueva clasificación para las avispas de las agallas

Las avispas de las agallas representan una de las interacciones planta-insecto más interesante de las que se producen en la naturaleza, ya que estos insectos son capaces de manipular la genética y la fisiología de la planta en su propio beneficio. Un equipo de científicos ha descubierto nuevos datos de la historia evolutiva de esta especie.

Agalla de Andricus kollari mostrando en su interior larvas inquilinas de una especie de Synergus, perteneciente al principal  linajes de inquilinos en agallas de cinípidos de los robles.
José Luis Nieves-Aldrey

Un equipo internacional, con participación del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC), ha presentado el primer estudio integral de las relaciones filogenéticas o de parentesco de las avispas de las agallas, es decir, de los insectos himenópteros de la familia Cynipidae. Esta clasificación revisada divide la familia en 12 tribus de las cuales cuatro se proponen como nuevas: Aulacideini, Phanacidini, Diastrophini y Ceroptresini.

Los datos se han obtenido mediante el estudio morfológico y molecular de más de 100 especies de cinípidos de todo el mundo que representan todos los linajes conocidos y la mayoría de los géneros de la familia.

Una avispa de las agallas de los robles en el momento de
depositar sus huevos en una yema de roble. /MNCN

Las avispas de las agallas representan una de las interacciones planta-insecto más interesantes de las que se producen en la naturaleza, ya que estos insectos son capaces de manipular la genética y la fisiología de la planta en su propio beneficio.

Dentro de las agallas viven asociadas microcomunidades de insectos integradas por especies inquilinas parasitoides y sucesores formando redes tróficas complejas. Estas avispas y sus comunidades asociadas pertenecen al orden de los himenópteros, uno de los cuatro grandes grupos hiperdiversos de insectos, que agrupa más de 200.000 especies entre las que se encuentran hormigas, abejorros o abejas entre otros.

Agallas de cinípidos en quejigo (Quercus faginea). Obsérvense las bellotas al lado de las agallas que muchas veces son confundidas con frutos. / MNCN

“Gracias a esta investigación hemos podido confirmar que los cinípidos, o avispas de las agallas, son muy conservadores en la elección de sus plantas hospedadoras y que la expansión de sus linajes asociada a plantas herbáceas   se ha producido de manera repetida sobre diferentes grupos de plantas no relacionadas entre sí”, explica José Luis Nieves-Aldrey, investigador del MNCN.

Algunas especies de avispas de las agallas tienen mucha relevancia agroforestal ya que pueden atacar distintos árboles de la familia de las fagáceas, como las  encinas, los alcornoques y los robles. De hecho, la avispita del castaño, Dryocosmus kuriphilus, una especie invasora de reciente introducción en España, se ha convertido en una importante plaga para la producción del fruto de este árbol.

“Conocer mejor las interacciones de estos insectos con las plantas puede ayudar a mejorar el tratamiento de este tipo de plagas”, comenta Nieves-Aldrey.

Una sorprendente teoría evolutiva

Los resultados del estudio refutan algunas de las hipótesis evolutivas previas, basadas solo en datos morfológicos, que se manejaban respecto a la evolución de este grupo de insectos.

Hasta ahora se asumía que el origen de las avispas de las agallas estaba en el hemisferio norte y que, partiendo de la inducción de agallas en plantas herbáceas, se extendieron rápidamente a plantas leñosas y árboles, fundamentalmente fagáceas del género Quercus.

Agalla de Diastrophus rubi en los tallos de la zarzamora (Rubus spp.). / MNCN

“Nuestros resultados sugieren un escenario diferente, más complejo, en el que las primeras avispas de las agallas estuvieron asociadas con plantas leñosas del hemisferio sur a la vez que se encuentran evidencias de un posible origen múltiple de los cinípidos inductores de agallas”, aclara el investigador.

En cuanto a los grupos de cinípidos inquilinos que viven en las agallas, las teorías previas apuntaban a que se trataba de un grupo monofilético (especies cuyos miembros descienden de una misma especie troncal compartida exclusivamente por ellos) que habrían surgido a partir de los verdaderos inductores de agallas tras perder la facultad de inducirlas por sí mismos. Los resultados del estudio apuntan, por el contrario,  a un origen múltiple, polifilético, de los inquilinos.

“Una interesante hipótesis que se deriva del estudio es que la facultad de inducción de las agallas pudo surgir en los cinípidos a partir de distintos linajes de inquilinos en agallas de otros himenópteros, de lo que encontramos ejemplos actuales en los bosques de Nothofagus del sur de Chile, apunta José Luis Nieves-Aldrey.

“Las relaciones de las diferentes tribus de cinípidos no han quedado completamente resueltas en el análisis, por lo que la cuestión del origen y evolución ancestral de este grupo de insectos inductores de agallas tiene aún muchos puntos oscuros que se irán dilucidando a medida que hagamos análisis más profundos, algunos de los cuales están ya en marcha”, concluye Nieves Aldrey.

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