Un caso curioso de selección natural: la mosca ojos de tallo

El amiguito de la foto es un ejemplar de mosca de ojos de tallo (Teleopsis dalmanni) una especie de la familia Diopsidae que vive sobre todo en Malasia. Aunque otras especies presentan estructuras similares, la particularidad de estas moscas es que presentan sus ojos al final de dos pedúnculos extremadamente largos, hasta el punto de que pueden llegar a dificultar la percepción de la profundidad y las distancias.

Pero, si dificulta la visión, ¿por qué se sigue perpetuando este rasgo? Los biólogos atribuyen esta característica a la selección sexual. La prevalencia del rasgo es tal que los machos llegan a competir enfrentándose cara a cara para ver quién tiene los ojos más 'saltones' y han desarrollado la capacidad de alargar los ojos mediante una especie de inflado, aspirando aire por la cavidad bucal y dirigiéndolo a los pedúnculos cuando recién han salido de la pupa y son aún blandos, a la manera de un soplador de vidrio.

¿Cómo se explica la herencia de la característica? Diversos estudios han demostrado que las hembras tienen una marcada preferencia por las moscas con las protuberancias más grandes, que son más fuertes y aparecen a sus ojos como ejemplares más aptos para procrear. Además, las crías de estos machos heredan este rasgo y tienen más posibilidades de ser machos, de modo que el rasgo se perpetúa y se refuerza generación tras generación. Y todo a pesar de la desventaja de tener los ojos tan alejados del cuerpo como para dificultar la visión y llegar al extremo de que la distancia de ojo a ojo sea mayor que la longitud del propio insecto.

Fuente: http://www.fogonazos.es

Las misteriosas "flores de hielo" antárticas

Hay fenómenos naturales que no todos llegamos a ver en persona. Auroras boreales. Lluvias de estrellas. Océanos florecidos. Sí... llenos de flores de hielo.

Foto: Matthias Wietz.

Estas hermosas fotografías, que parecen como de otro mundo, fueron tomadas el año pasado por el estudiante graduado Jeff Bowman y su profesora Jody Deming, de la Universidad de Washington, mientras trabajaban en un estudio oceanográfico y microbiológico en el centro del océano Ártico.

Su objetivo era el análisis de las llamadas “flores de escarcha” (o flores de hielo), un curioso fenómeno por el que el hielo crece a partir de pequeñas imperfecciones de su superficie, a temperaturas bajo cero próximas a – 22Cº. Estas flores se formaron alrededor del barco rompehielos que trasladaba a estos investigadores, pues crecen en las largas grietas abiertas durante su navegación.

Foto: Matthias Wietz.

De pronto, la superficie de este nuevo hielo que se forma en el agua cambia de textura por la congelación. El aire frío y húmedo por encima de las grietas abiertas se satura con vapor de agua (lo que significa que el aire tiene demasiado agua), así que cuando el aire sobresaturado toca a otro cristal de hielo, ese vapor de agua rápidamente se convierte de nuevo en hielo gracias a la sublimación (paso de un estado a otro sin pasar por el intermedio; en este caso deposición o sublimación regresiva).

Este proceso concreto se denomina nucleación, y la escarcha empieza a formarse en las imperfecciones presentes sobre la superficie del nuevo hielo. A partir de estos puntos de nucleación, las estructuras de las flores de hielo crecen verticalmente, aumentando rápidamente centímetros de altura mientras absorben la humedad de la superficie.

Foto: Matthias Wietz.

Este tipo de “flores” pueden crecer en el Ártico, en la Antártida e incluso en un estanque de agua dulce. Y aunque son difíciles de ver en nuestra naturaleza más cercana, las tenemos a la vez muy presentes, pues si miramos en detalle dentro de nuestra nevera es el mismo proceso por el que se forma la famosa escarcha que cubre sus paredes.

Pero en el océano, estas flores tienen una característica muy especial. A diferencia del hielo normal, las “flores de escarcha” son saladas. El mar de hielo poroso en el que se forman las flores exprime el agua salada en un proceso conocido como rechazo de salmuera. Y estas flores recogen esta salmuera sobre los cristales, haciendo que su salinidad alcance casi tres veces la salinidad del agua de mar. ¡Perfecto para las conservas!

Pero, además de la sal, las flores también recogen bacterias marinas y otras sustancias a medida que crecen, convirtiéndose en un ecosistema temporal impagable para el estudio de microorganismos amantes del frío, un escenario helado y salado tan difícil de habitar que sirve para comprender los límites de la vida y cómo se puede resistir condiciones extremas en otras regiones del universo.

Así son las flores de hielo, un fenómeno tan bello como importante para descubrir a dónde vamos o, directamente, de dónde venimos, pues estas flores también producen sustancias químicas (como formaldehídos) que pueden dar pistas sobre el origen de la vida en la Tierra primitiva.

Bajo la superficie

Y lo bello no se encuentra sólo en la superficie.

Burbujas, en el Lago Abraham.

"A la mayoría de los lagos les cae demasiada nieve en el invierno como para que el hielo se vea, pero la combinación de feroces vientos y poca nieve en el área del valle de Kootenay, donde está localizado el Lago Abraham, hacen que sea perfecto para que las burbujas sean visibles", le contó a la BBC el fotógrafo Darwin Wiggett, uno de los dueños de oopoomoo.com y coautor de libros electrónicos como "Kootenay Plains and Abraham Lake Winter Edition"(Edición de invierno del valle de Kootenay y el Lago Abraham).

El lago está a los pies de las Montañas Rocosas en Canadá y las burbujas aparecen cada año, durante los meses de noviembre y marzo, cuando está completamente congelado.

Las plantas en el fondo del lago se descomponen y liberan gas metano, que se congela al acercase a la helada superficie del lago.

A medida que la temperatura va bajando, las burbujas se van apilando una debajo de la otra.

El resultado es este increíble espectáculo que dura hasta que el hielo se derrite.

"Mi recuerdo favorito de Wiggett con las burbujas es del 16 de enero de 2008, cuando logré tomarles unas fotos que me hicieron merecedor del premio de fotografía de viaje de ese año", señala Wiggett.

No tan lejos

Pero no hay que irse hasta los Polos ni a las Montañas Rocosas para asombrarse con el hielo.

Cuando se dan las condiciones apropiadas, la naturaleza deja sorpresas hermosas, heladas y efímeras en los bosques y jardines.

"Hace diez años, estaba caminando en el este de Estados Unidos en diciembre y encontré hielo creciendo en los tallos de las plantas", recordó el profesor emérito de geografía y geología de la Universidad Estado de Illinois James R. Carter. "Le tomé fotos a esas extrañas cintas pero no tenía ni idea de qué eran".

Las primeras cintas de James R. Carter.

Carter se enteró luego de que el fenómeno sólo ocurría en unas pocas especies de plantas y que "este tipo de hielo se produce por medio de un proceso llamado 'segregación de hielo', que ocurre en un medio poroso cuando se encuentra con agua súper fría".

En las plantas, por ejemplo, cuando la savia se congela, se expande y abre unas minúsculas grietas por las que sale agua que se congela al contacto con el helado aire. A medida que sale más agua, va a empujando el hielo que ya se formó, así que van creciendo lo que parecen pétalos de algodón de azúcar.

Flor de escarcha de James R. Carter.

Carter apunta que el mismo proceso produce agujas, cabello y piedras de hielo. "La mayoría de estas formas de hielo no ocurren en el frío extremo; son más probables en la transición de calor a frío. Es por ello que las flores de hielo son comunes en otoño, cuando la temperatura del aire cae bajo cero pero el agua en el suelo todavía está en estado líquido", explica.

"Si usted vive en un lugar así de frío", recomienda el científico, "aproveche la oportunidad de ver la belleza que la naturaleza ofrece. Y recuerde: puede encontrar temperaturas glaciales yendo hacia los Polos, a lugares altos o en su refrigerador".

Fue en este último y en su jardín donde Carter exploró y aprendió sobre estos fenómenos. Y también, en su ordenador.

"Unos pocos científicos escribieron acerca de haber visto flores de escarcha, agujas y cabello de hielo en el siglo XIX. Pero ahora, con las cámaras digitales e internet, gente en todo el mundo encuentra este tipo de fenómenos interesantes y los comparte".

Fuentes: Cooking Ideas.

                      IGERT.

                      BBC.

Helicoprion

Helicoprion es un género extinto de peces cartilaginosos del orden Eugeneodontiformes, que surgió por primera vez en los océanos del Carbonífero Superior (hace unos 280 millones de años) y sobrevivió a la extinción masiva del Pérmico-Triásico, y terminó extinguiéndose en el Triásico Superior hace unos 225 millones de años.


Aunque por la forma parece un tiburón, en realidad es un Helicoprion (del griego, sierra en espiral), un animal del género de los chimaeriformes al que pertenecen 47 especies de peces cartilaginosos. Sus extraños dientes son los únicos huesos que poseían, por lo que es lo único que ha fosilizado mientras que el resto del cartílago del cuerpo se iba degradando.

Basándose en otros fósiles de peces del mismo orden, los paleontólogos fueron capaces de deducir la forma del Helicoprion, estimar que debía medir entre 3 y 4 metros de largo y, lo más importante, colocar en su lugar la espiral que contenía unos 109 dientes: en la mandíbula inferior.

Distribución

Los fósiles de las especies de Helicoprion aparecen por primera vez en los estratos marinos del Carbonífero Superior, proliferando en gran medida durante el Pérmico, y desaparecen del registro durante el Triásico Inferior. Sus fósiles se han encontrado en los Montes Urales , en los Montes Wandagee de Australia Occidental, en China junto con los géneros relacionados Sinohelicoprion y Hunanohelicoprion , y en el oeste de América del Norte, incluyendo el Ártico canadiense, los estados de Nuevo México, Idaho, Nevada, Wyoming, Texas, Utah y California. Dadas las ubicaciones de los fósiles, se especula que las distintas especies de Helicoprion vivían en la costa suroccidental de Gondwana, y más tarde, la de Pangea.

Posición y naturaleza de la espiral de dientes:

La posición anatómica de los dientes ha sido objeto de interpretaciones de lo más curiosas. En la ilustración (b) se puede ver como incluso se lo ha situado en las aletas. 

En una primera aproximación puede parecer aberrante, pero no lo es tanto. Los tiburones primitivos tienen espinas y estructuras extrañas en las aletas. Esta ornamentación tiene la misma composición que los dientes, por esa razón algunos investigadores se atrevían a situarlos en una posición tan bizarra. 

Reconstrucciones posteriores han colocado finalmente la espiral en la parte delantera de la mandíbula inferior. Una reconstrucción de 2008, creado por Mary Parrish bajo la dirección de Robert Purdy, Víctor Springer y Matt Carrano para el Smithsonian, coloca el verticilo más profundo en la garganta, aunque otros estudios no han aceptado esta conclusión.

Otros peces extintos, tales como Onychodontiformes, tienen análogos de conjuntos espirales de dientes en la parte delantera de la mandíbula, lo que sugiere que tales espirales no son tales impedimentos a la natación, como se sugiere en la hipótesis de Purdy. 

Fósil encontrado en Idaho en 1950.

Un estudio de 2013 sobre la base de nuevos datos coloca el diente-verticilo en la parte posterior de la mandíbula, donde el diente-verticilo ocupa todo el arco mandibular.  Como hemos comentado, los tiburones no tienen los huesos mineralizados, por lo que difícilmente suelen fosilizar, pero un ejemplar descubierto en 1950 en Idaho parte de la estructura que envolvía a la mandíbula. 

La reconstrucción tridimensional del fósil demuestra que la espiral de dientes es una singular estructura situada en la sínfisis de la mandíbula inferior. Ocuparía por completo el

arco mandibular (ver imagen inferior).

 

El continuo crecimiento de la espiral situaría a los dientes en una dirección curvada hacia la parte anterior de la mandíbula. Los dientes se formarían en el inicio de la espiral en un proceso continuo y que facilitaría nuevos dientes, cuando al animal se le cayeran o se le rompieran. El proceso de reemplazamiento dental lo poseen todos los tiburones, pero es diferente al de Helicoprion. Esta compleja estructura lleva asociada cambios en las articulaciones mandibulares. Sin duda esto representa una enorme especialización de los tiburones al final del Paleozoico, que corresponde con el aumento de diversidad y abundancia de los ammonites, que posiblemente serían sus presas y a las que, gracias a la naturaleza aserrada de su dentición, conseguiría triturarle los caparazones. Al cerrar los dientes sobre una presa, su mandíbula golpeaba contra el sólido paladar y la propia geometría de las piezas dentales empujaba la presa hacia el interior de la boca. 

¿Podría resurgir la peste negra con la misma virulencia de antaño?

Primero fue la plaga de Justiniano y -siglos más tarde- la peste negra o bubónica. Las dos plagas más devastadoras que el mundo haya conocido. Ahora, científicos han descubierto pistas de las bacterias que causaron estas enfermedades pero, ¿estamos en peligro de volver a sufrir una pandemia de esas dimensiones?

Investigadores en Canadá compararon los genomas de la plaga de Justiniano con la de la peste negra y descubrieron que las dos fueron causadas por distintas cepas de la enterobacteria Yersinia pestis.

Yersinia pestis con tinte fluorescente, 2000x
Fuente: Wikipedia.

Los expertos explicaron en el estudio publicado en The Lancet Infectious Diseases que saber cómo ocurrió esa evolución era crucial para entender las posibles futuras cepas de la plaga.Si bien la cepa de la plaga de Justiniano se extinguió, el patógeno que causó la peste negra evolucionó y mutó en uno que todavía hoy en día causa muertes. Según se estima, la peste bubónica afecta a unas 2000 personas actualmente. Por suerte nuestros conocimientos médicos y microbiológicos permiten una identificación rápida y un tratamiento antimicrobiano excelente. En ocasiones sigue siendo mortal.

En el siglo XIV, la peste negra mató a más de la mitad de la población europea; y unos 800 años antes, otra plaga ocasionaba una devastación similar en el imperio bizantino del emperador Justiniano.

Año 541 d.C.: Plaga de Justiniano. La peste alcanza su clímax y, aunque no podemos confirmarlo, se dice que mata a mas de 10.000 personas al día. Justiniano, el emperador de Bizancio está desesperado, entre bárbaros, hambruna y enfermedades, sus ideas imperiales empiezan a caerse. Es la primera gran pandemia de peste recogida por la historia. Evitó que el imperio bizantino conquistara Europa, diezmó a la población salvajemente y no se salvaron ni nobles ni papas de su virulencia. Estuvo dando vueltas por los puertos del Mediterráneo hasta el 767.

Pieter Brueghel el Viejo
El triunfo de la Muerte, 1562
Museo del Prado

Año 1348 d.C.: Peste negra. Un barco llega a encallar en la laguna de Venecia, cerca del puerto. Se ve incluso desde la “Piazza di San Marcos”. No lleva ningún tripulante vivo. Pero esto no es nuevo, la peste negra ya lleva un tiempo matando a la gente por toda Europa. Acabó con unos 25 millones de personas en occidente y unos 35 en oriente. Estuvo pululando en “oleadas mas suaves” hasta 1490.

Ahora, el equipo se preguntó el motivo por el cual la cepa más antigua había muerto, mientras que su prima, la de la peste negra, había logrado extenderse por todo el mundo y resurgir en el siglo XIX en Asia.

Árbol familiar de la plaga

Para responder a esta pregunta, los científicos secuenciaron el genoma de la plaga de Justiniano a partir de fragmentos del ADN de esta enfermedad que obtuvieron de los dientes de dos de sus víctimas.

El siguiente paso fue comparar esta cepa ancestral con la de la plaga actual para construir un "árbol familiar".

La bacteria que causó la peste negra
fue secuenciada por primera vez en 2011.

El equipo concluyó que la plaga de Justiniano llegó a lo que llaman un "callejón sin salida" pero no están muy seguros de los motivos.

El autor que lideró el trabajo, David Wagner, dijo que era poco probable que volvamos a ver una plaga tan mortífera como las que se vivieron en el pasado.

"Siempre están surgiendo cepas de la peste de reservas de roedores que causan enfermedades a humanos. Pero lo que no vemos son pandemias debido a que ahora la respuesta de salud pública es muy rápida".

Wagner agregó que las cepas de hoy en día son tan mortíferas como las del pasado, salvo que ahora "los humanos son quienes han cambiado".

"Hemos reducido las poblaciones de ratas y ahora tenemos antibióticos que se pueden usar para combatir brotes humanos antes de que empiecen a extenderse a gran escala".

Humanos desafortunados

La peste negra mató a millones de personas en el siglo XIV.

Sin embargo, Hendrick Poinar, de la Universidad McMaster de Canadá, quien además formó parte del equipo de investigación, advirtió que hay que seguir vigilantes.

"Esta enfermedad puede continuar emergiendo y causar terribles epidemias, por lo que uno debe estar constantemente atento a las fuentes".

El experto agregó que la evolución de Y. pestis claramente ha crecido con el tiempo, generando mutaciones nuevas en la medida que los roedores se están haciendo inmunes a ellas.

Según Poinar, a pesar de nuestra medicina moderna y sanidad, los frecuentes viajes globales podrían esparcir con rapidez cepas futuras.

Por su parte, Helen Donoghue, de la University College London, considera que es imposible saber si la peste puede algún día resurgir a gran escala. Aunque concedió que sería poco probable.

"Los humanos son sólo huéspedes accidentales para este organismo. Son los roedores y los animales que se alimentan de ellos (como las pulgas) los que son vulnerables".

"Es sólo cuando las pulgas están hambrientas o cuando se quedan sin ratas ni roedores -debido a fuertes lluvias o cuando no hay cosecha- que las pulgas buscan huéspedes alternativos. Los humanos sencillamente fueron desafortunados".

La especialista agregó que actualmente hay tantos roedores en el mundo que las pulgas no tendrían una presión de selección.

No obstante, Poinar señala que, tras los últimos hallazgos, queda la duda sobre las razones por la cual la peste negra fue mucho más exitosa que la plaga de Justiniano.

Y es ahondando en el ADN ancestral de estos patógenos del pasado que los investigadores pueden empezar a entender su evolución y el porqué fueron tan mortíferos.

Fuente: BBC.

Fulgurita, el mineral creado por un rayo

Se estima que hay 16 millones de tormentas eléctricas anuales, la mayoría con múltiples rayos. Se piensa que estas condiciones han sido idóneas para la formación de fulguritas (del latín fulgur, rayo) o “rayos petrificados”, huellas cristalinas que se quedan en la arena o en las rocas expuestas cuando el rayo golpea el suelo. Tan frágiles como hermosas, las fulguritas son lo más parecido a coger un rayo en la mano.

El fenómeno puede alcanzar una profundidad de hasta 15 metros, pero su anchura es mucho más limitada.

El calor intenso de la caída del rayo (superior a los 1800 ºC) funde la sílice de la arena y hace que los granos se fusionen. Todo el proceso ocurre en menos de un segundo. La temperatura del silicio (dióxido de silicio) alcanza los 50.000 grados convirtiéndose en un tubo hueco alineado, con aspecto de gusano retorcido, lo que esencialmente es un cristal: la fulgurita.

Las fulguritas son abundantes en los desiertos y otras zonas con dunas. El lugar del mundo donde son más frecuentes es en el desierto del Sáhara.

En esta instantánea, tomada por el fotógrafo Ken Smith en Australia, podemos ver los efectos de la caída de un rayo sobre la arena de una playa.

Su color puede ser muy variable dependiendo de la composición de la arena. Existen verdes, negras, translúcidas o del color del bronce.

Actualmente, el brillante y cristalino interior de muchas fulguritas es llamado lechatelierita. En algunos casos, el tubo puede estar completamente relleno de cristal. La gente ha trabajado con lechatelierita desde tiempos prehistóricos y hay ejemplos bastante bellos como se muestra claramente en la foto de la izquierda.

Las fulguritas más fáciles de encontrar y recuperar son aquellas que se han formado recientemente y han perdido la estructura de la sal. La cambiante arena hace que las fulguritas puedan ser fácil de ver y relativamente sencillas de recoger.

Es posible que las sociedades antiguas encontraran un conexión entre el rayo, la arena, y el cristal del interior de las fulguritas; entonces se fundió artificialmente la arena para crear el primer cristal.

Las fulguritas se pueden crear también artificialmente lanzando rayos. Eso es exactamente lo que hizo el artista Allan McCollum, pero no una, sino cientos de veces en el verano de 1997. Los resultados van desde tubos de vidrio delgados no más largo que una pajita hasta la madre de todas las fulguritas, un monstruo de 17 metros de profundidad que figura en el libro Guinness de los récords como el más largo del mundo.

Además de los rayos, hay otro par de maneras de crear cristal de la arena. Ambos métodos implican la aplicación de una fuerza extrema resultado de temperaturas excepcionalmente altas. El primero es el impacto de un meteorito, como el que creó el cráter Kebira en la frontera entre Libia y Egipto hace 30 millones de años. Un gran área fue expuesta a la arena fundida, que al enfriarse tomó un color verde amarillento. El llamado cristal libio del desierto fue apreciado por los antiguos egipcios, y una pieza trabajada y dispuesta en el centro de este peto ornamentado diseñado para el faraón Tut.

El vidrio también puede ser creado por la tierra o al nivel del suelo por las explosiones atómicas. La primera explosión atómica tomó lugar el 16 de Julio de 1945 en la prueba de White Sands cerca de Alamogordo, en Nuevo México. Conocida como “Trinidad”, la prueba de 20 kilotones dejó una gran área en la zona cero cubierta con cristales verdes. Apodado “trinitita”, el cristal era (y aún es) ligeramente radiactivo y es muy codiciado por coleccionistas y cazadores de recuerdos.

Fuentes: Tejiendo el mundo.