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domingo, 3 de octubre de 2010

Relación Entre Tamaño de Poblaciones de Hormigas y Tasa Metabólica
27 de Septiembre de 2010. Foto: James WatersUn estudio reciente sobre las hormigas Pogonomyrmex californicus, en el que se examinó su tasa metabólica en relación con el tamaño de la colonia, podría inspirar investigaciones sobre temas muy diferentes. Los autores del estudio han llegado a la conclusión de que las colonias que forman estas hormigas proporcionan un buen marco teórico para entender a fondo las redes celulares.
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Los investigadores, dirigidos por James Waters de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, efectuaron una serie de experimentos diseñados para medir los componentes del metabolismo de las hormigas, como el oxígeno y el dióxido de carbono, tanto en hormigas individuales como en colonias enteras de hormigas. El equipo estudió 13 colonias de hormigas recogidas de un desierto cercano y reubicadas en un laboratorio de investigación de la universidad. El equipo midió la tasa metabólica estándar (gasto de energía) de las colonias en funcionamiento así como de hormigas individuales.
Los investigadores descubrieron que no se podía predecir la tasa metabólica de las colonias de hormigas por la vía de sumar y dividir los subproductos de los metabolismos de todos los miembros individuales de la colonia. Resultó que la colonia como un todo producía sólo el 75 por ciento de los subproductos que sus miembros individuales producirían de modo individual si cada hormiga viviera sola. Es decir, el metabolismo de las colonias resultó ser menor que la suma de todos los metabolismos de las hormigas individuales.

El equipo también constató que cuanto más grande era la colonia, menor era su tasa metabólica global. Las colonias más grandes consumían menos energía por masa que las colonias más pequeñas.

Parece que el tamaño de la colonia influye sobre patrones de la conducta y la cantidad de energía que gastan las hormigas individuales. En las colonias más pequeñas, una mayor cantidad de hormigas se movía con rapidez. En las colonias más grandes, había una mayor cantidad de hormigas que se movían con lentitud, y una menor cantidad de hormigas moviéndose con rapidez.

Según Waters, dado que cada colonia de hormigas se comporta metabólicamente como un único y gran organismo, estudiar cómo el tamaño de una colonia altera su metabolismo podría ofrecer conocimientos útiles para desarrollar teorías sobre la conducta e interacciones de las células de un organismo multicelular. Las colonias de hormigas podrían servir como un modelo para comprobar la validez de teorías sobre el papel de las redes entre células en el metabolismo humano.

Información adicional en:

domingo, 4 de julio de 2010

Nido de Abeja Solitaria Hecho de Pétalos


Foto:  J. G. RozenSe ha descubierto que las hembras de la especie solitaria Osima (Ozbekosima) avosetta revisten las cámaras para la crianza de su progenie con pétalos de flores de color rosa, amarillo, azul y morado. Las cámaras proporcionan nutrientes a las larvas para crecer y madurar, protegiendo la próxima generación, mientras pasan el invierno.
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El hallazgo lo han hecho, de manera independiente, dos grupos de científicos. Uno es el de Jerome Rozen, conservador de la División de Zoología de Invertebrados en el Museo Americano de Historia Natural. Rozen y sus colegas trabajaban cerca de Antalya, Turquía, mientras otro grupo de investigadores lo hacía en la provincia de Fars, Irán.

Las abejas son los más importantes animales polinizadores de la actualidad, y muchas plantas con flores dependen de ellas para reproducirse. Sin embargo, casi el 75 por ciento de las especies de abejas (y hay aproximadamente 20.000 especies descritas) son solitarias. Esto significa que para la mayoría de las abejas, lo normal es que una hembra construya un nido para sí misma y aprovisione de alimentos cada cámara del nido para la etapa larval de su progenie.

lunes, 3 de mayo de 2010

Las Supercolonias de una Especie Común de Hormiga Prosperan Más en Zonas Urbanas


3 de Mayo de 2010. Foto: Purdue Agricultural Communication/Tom CampbellGrzegorz Buczkowski, entomólogo de la Universidad Purdue, ha comprobado que las colonias de la hormiga Tapinoma sessile se hacen más grandes y complejas a medida que se trasladan del bosque a la ciudad y actúan en algunos aspectos como una especie invasora. En entornos forestales, viven aproximadamente 50 hormigas por colonia con una reina en ella, pero en áreas urbanas cada colonia alberga más de 6 millones de obreras y 50.000 reinas.
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Las hormigas Tapinoma sessile figuran entre las hormigas más comunes.

En áreas seminaturales que son una mezcla entre zonas forestales y urbanas, como por ejemplo los parques, Buczkowski observó colonias de aproximadamente 500 obreras con una sola reina. Es posible que a medida que las hormigas se acerquen más a las áreas urbanas puedan acceder más fácilmente al alimento, a sitios donde refugiarse y a otros recursos.
En el bosque, esas hormigas tienen que competir por la comida y los sitios en los que establecer hormigueros. En las ciudades, no sufren esa competencia.

Se podría esperar que si las hormigas Tapinoma sessile han sido capaces de establecer supercolonias, otras hormigas pueden haber hecho lo mismo. Pero Buczkowski no ha encontrado evidencia alguna de que otras hormigas se hayan adaptado a nuevos entornos tan bien como lo han hecho las hormigas Tapinoma sessile y hayan evolucionado hasta ser capaces de establecer grupos más grandes que los de ellas. Es posible que las Tapinoma sessile estén mejor adaptadas a entornos urbanos que otras especies de hormiga o que tengan algún modo de expulsar o dominar a otras especies.

Entender por qué se forman las supercolonias podría conducir a un mejor control de las plagas en los hogares, así como a impedir que esas hormigas invasoras expulsen a especies autóctonas beneficiosas.

Información adicional en:



jueves, 29 de abril de 2010

Las abejas epigenéticas


Aquí va una primera idea: “La epigenética es a la selección natural de Darwin como la cuántica a la física Newtoniana”.

Como muchas metáforas, es imprecisa y puede despistar más que esclarecer. Pero también ofrece una nueva manera de exponer una imagen, y hace agitar varios conceptos dentro de nuestra cabeza para ver si se autoorganizan en algo interesante.

Con las leyes de la física clásica de Newton podríamos explicar la mayoría de fenómenos que rodean nuestra vida cotidiana, y añadiéndole la teoría de la relatividad alcanzaríamos también a describir objetos de viajen cercanos a la velocidad de la luz u otras situaciones peculiares del mundo macroscópico. Pero ya bien entrado el siglo XX apareció la mecánica cuántica mostrando que el mundo atómico se regía por unas leyes diferentes, y para una comprensión completa de la estructura más íntima de la materia, teníamos que incluirla ante fenómenos bien específicos.

Cuando el pasado martes oí en la John’s Hopkins University a Andrew Feinberg (el científico que a principios de los 80 estableció los primeros vínculos entre epigenética y cáncer), explicar cómo algunas experiencias que teníamos en nuestra vida conducían a metilar genes específicos de nuestro ADN, activándolos o desactivándolos según convenía, y que en ciertas ocasiones esta información genética sobre (epi) la secuencia de bases podía incluso transmitirse a la línea germinal y pasar a nuestra descendencia, pensé en el paralelismo con la física. La selección natural de Darwin ha estado explicando muy bien la evolución de las especies diciéndonos que transmitimos a las siguientes generaciones los genes con que nacimos de manera invariable. Y continúa haciéndolo. Pero ahora estamos descubriendo que a una escala “microscópica” existe un universo “cuántico-epigenético” que necesitamos incluir para entender este componente a veces estocástico de la genética, y tener una visión completa de cómo se regula la información en los genes y –aunque en la gran mayoría de casos será menospreciable- pueda influir en la selección natural. Las metilaciones de ADN podrían ser a la genética convencional como los orbitales atómicos a la física clásica.

Se que resulta injusto dedicar tanto espacio a esta elucubración, sobre todo cuando durante las 6 horas y 12 expertos en epigenética que pasaron por el seminario de la John’s Hopkins se habló escasos 15 minutos de evolución y el resto fue una intensa revisión sobre la influencia de la epigenética en medicina. Pero os debo confesar que las sobrecargadísimas diapositivas de power point hicieron algunas sesiones insufribles y me dieron tiempo para la reflexión anterior. ¡No me estoy quejando! De hecho, es de agradecer: los científicos no se conforman en simplemente darte las conclusiones de sus estudios y esperar que te los creas. Quieren mostrarte todos los experimentos y datos que han acumulado durante meses y meses de laboratorio para demostrar experimentalmente sus hipótesis de partida. Por eso tardan 3 años en publicar un artículo de 3 páginas cuyas conclusiones finales ocupan 3 líneas en el abstract. Pero también por eso esas 3 líneas valen más que 300 otras que no hayan pasado por el filtro de la experimentación científica.

Se les perdona entonces que en sus charlas diluyan dichas 3 líneas entre interminables datos y que encima, al contrario de los políticos o abogados, cuando toque lanzar un mensaje contundente muestren inseguridad y digan comedidos que todavía faltan investigaciones a realizar. Me fío más de sus incertidumbres que de otras certezas incontestables.

Pero aquí, y porque cada uno se va por las ramas que más le apetecen, nos saltaremos los gráficos y tablas que sostienen algo que ya resulta indudable: las marcas específicas en el ADN acumuladas durante nuestra vida en función del ambiente en que nos movamos son sospechosas de participar en un número cada vez mayor de enfermedades y trastornos.

Un ejemplo: La fibrosis quística es la quintaesencia de las enfermedades genéticas. Si tienes una de las decenas de mutaciones que pueden afectar al gen CFTR de tu cromosoma 7, tus pulmones y sistema digestivo se llenaran de mucosidad deteriorando en alto grado tu calidad de vida y causando muerte prematura. Pero… ¿porqué este niño y esta niña, que tienen exactamente la misma mutación y perfil genético, están desarrollando la enfermedad de manera tan diferente? La científica Pamela Zeitlin sospecha que las marcas epigenéticas están condicionando la expresión de ese gen, y aunque ambos niños tengan una secuencia de bases idéntica, en uno está más activo que en el otro debido a metilaciones específicas en las citosinas.

Dicha influencia todavía no está del todo demostrada, pero en lo referente al cáncer las evidencias llegaron hace tantos años que incluso ya se están probando terapias dirigidas específicamente a modificar las metilaciones que en ocasiones lo causan. El médico Malcolm Brock enseñó fotografías (no publicadas en la literatura científica todavía) de la progresiva desaparición mes a mes del tumor pulmonar de uno de los pacientes a quienes está tratando con un fármaco epigenético. El farmacólogo de la John’s Hopkins Philip Cole advirtió que si bien los medicamentos basados en la epigenética pueden ser muy esperanzadores, especialmente en algunos tipos de cáncer, debemos ser cuidadosos con los posibles efectos adversos de indirectmanete desmetilar genes involucrados en otros procesos.

El psiquiatra James Potash está buscando metilaciones concretas acumuladas durante nuestra infancia que afecten a la expresión de genes relacionados en funciones cognitivas. Como consecuencia estos genes transcriben menos ARN, se generan menos proteínas, cambia la actividad neuronal, y al final de la cadena afecta a nuestro comportamiento. Quizás de esta manera tan reduccionista se podría explicar (sólo en parte) que los niños sujetos a estrés tengan más posibilidades de depresión al llegar a adultos. Algunos indicios están siendo explorados con el gen FKBP5, implicado en los mecanismos de regulación del estrés. Sólidas sospechas existen también sobre la esquizofrenia y -aunque sonó más a búsqueda de financiación sobre una línea en que la John’s Hopkins ya tiene grandes expertos-, la influencia en el desarrollo embrionario y autismo.

Un factor clave a nivel de ciencia básica es que estas metilaciones no son aleatorias. La epidemióloga Daniel Fallin está secuenciando fragmentos concretos de ADN y viendo que existen regiones específicas con muchísima más predisposición (y de lejos) a ser metiladas que otras. Los genes pueden condicionar a la enfermedad de manera directa (fibrosis quística), en combinación con el ambiente (predisposición a la obesidad o enfermedad cardíaca), y mediante infecciones. Y en los tres ámbitos han encontrado evidencias de que el factor epigenético puede jugar un rol muy importante.

Pero a mi, lo que de verdad me dejó perplejo es el estudio de Brian Herbs sobre la epigenética de las abejas.

Abejas: El zebra fish de la epigenética

Lo que a Brian Herbs le intriga de las abejas es cómo pueden los individuos de una misma colonia, que son genéticamente idénticos, convertirse en zánganos, reinas, obreras, o en varios subtipos con funciones y apariencia externa tan diferente. E incluso que en ocasiones unas se transformen en las otras dependiendo de las necesidades de la colonia. ¿Cómo puede un mismo genotipo generar fenotipos tan diversos? Sin duda, porque en diferentes individuos se expresan diferentes genes, y esto tiene toda la pinta de estar regulado de manera muy dirigida por la epigenética; no sólo por las señales químicas que rodean a una célula cómo ocurre en muchos casos.

No subestimes la potencial importancia de estudiar la epigenética de las abejas. Quizás –como muchas otras- sea una línea de investigación que quede aparcada con el tiempo, pero el objetivo de Herb y algunos otros científicos es que las abejas se conviertan en un modelo animal para estudiar los mecanismos de la epigenética como para otros campos se utilizan la mosca del vinagre, el gusano c. elegans, o el pez cebra. “¿Podrían las abejas convertirse en el zebra fish de la epigenética?” le pregunté a Herb tras su charla. “Eso esperamos; si llegamos a conocer bien sus características bioquímicas seremos capaces de diseñar experimentos que evidentemente no podemos hacer con humanos, y van mucho más lejos que los estudios con cultivos celulares. Creemos que las abejas pueden ser un modelo animal ideal para investigar los procesos epigenéticos” contestó, añadiendo que dentro de unos meses se publicarán los primeros resultados y no me podía dar muchos más detalles... Hasta aquí puedo leer; porque algo que no gusta nada a los científicos es que airees sus resultados o ideas antes de que ellos los publiquen en sus revistas de referencia. Pero seguro que algún día oiremos hablar en más detalle de la epigenética de las abejas.

martes, 19 de enero de 2010

Disminuye población de abejas

Abejas

La pérdida en la diversidad de plantas podría estar dañando el sistema inmunológico de las abejas.

El declive de las poblaciones de abejas en el mundo podría deberse a la pérdida de la diversidad de plantas silvestres, según un nuevo estudio llevado a cabo por investigadores franceses.

Según los científicos, las abejas producen una mayor cantidad de un compuesto químico clave que les defiende de los microbios cuando se alimentan del polen de plantas de diferentes especies.

Es por eso que los investigadores creen que la pérdida en la diversidad de plantas podría estar dañando el sistema inmunológico de estos insectos.

Ello estaría en línea con los resultados de otras investigaciones que señalan que la enfermedad es la causante fenómeno conocido como Trastorno de Colapso de Colonias (CCD, por sus siglas en inglés), que en los últimos años ha diezmado de manera importante las poblaciones de abejas en Norteamérica, Europa y Asia.

Proyecto piloto

También concuerda con un estudio que asegura que durante más de un siglo en el Reino Unido la disminución de la diversidad de plantas silvestres y de las poblaciones de abejas ha ido a la par.

Un portavoz de la Asociación Británica de Apicultores aseguró que las conclusiones de esta última investigación, publicada en la revista Biology Letters, son "muy interesantes" y sugirió que los agricultores podrían ayudar a frenar el declive en el número de abejas plantando diferentes especies de flores silvestres.

El gobierno francés ha anunciado que pondrá en marcha un proyecto piloto con el que prevé sembrar plantas silvestres en los márgenes de 250 kilometros de carreteras del país para intentar para aumentar las poblaciones de abejas.

miércoles, 23 de diciembre de 2009

LOS INSECTOS QUIZA SON TAN INTELIGENTES COMO LOS ANIMALES DE GRAN TAMAÑO

Según las asombrosas conclusiones de un equipo de científicos, los insectos podrían ser tan inteligentes como los animales de tamaño muy superior al de ellos, a pesar de tener un cerebro tan diminuto como una cabeza de alfiler.

Foto: Queen Mary, UL


Los animales con cerebros más grandes no son necesariamente más inteligentes. Así lo creen Lars Chittka de la Universidad Queen Mary de Londres y Jeremy Niven de la Universidad de Cambridge.

La investigación científica muestra reiteradamente cómo los insectos son capaces de algunos comportamientos inteligentes que los científicos pensaron previamente que eran exclusivos de los animales más grandes. Las abejas, por ejemplo, pueden contar, clasificar objetos similares tales como los rostros de humanos o de perros, entender el concepto de "igual" y "diferente", y distinguir entre formas que son simétricas y asimétricas.

"Sabemos que el tamaño del cuerpo es la forma más sencilla de predecir el tamaño del cerebro de un animal", explica Chittka. "Sin embargo, al contrario de la creencia popular, no podemos decir que el tamaño del cerebro predice su capacidad de comportamiento inteligente".

La diferencia de las dimensiones del cerebro entre animales es notable: El cerebro de una ballena puede pesar hasta 9 kg (con más de 200.000 millones de células nerviosas) y el cerebro humano varía entre 1,25 kilogramos y 1,45 (con una cantidad de células nerviosas estimada en 85.000 millones). El cerebro de una abeja pesa sólo 1 milígramo y contiene menos de un millón de células nerviosas.

A pesar de que algunos incrementos en el tamaño del cerebro sí repercuten en la capacidad de comportamiento inteligente del animal, muchas diferencias en el tamaño sólo existen en una región específica del cerebro. Esto se ve con frecuencia en animales con sentidos altamente desarrollados (como la vista o el oído) o con una habilidad para hacer movimientos muy precisos. El incremento del tamaño permite al cerebro trabajar con mayor nivel de detalle, con mejor resolución, y con sensibilidad o precisión superiores, en otras palabras, no aporta capacidades nuevas sino que tan sólo aumenta el alcance de las existentes.

La investigación sugiere que los animales más grandes podrían necesitar cerebros más grandes simplemente porque hay más maquinaria para controlar. Por ejemplo, necesitan mover músculos más grandes y por consiguiente necesitan más nervios y de mayor tamaño para realizar los movimientos.

Tal como señala Chittka, a menudo en los cerebros más grandes no encontramos más complejidad, sólo una repetición hasta la saciedad de los mismos circuitos neuronales. Esto puede aumentar el grado de detalle de imágenes o de sonidos recordados, pero no incrementa el nivel de inteligencia. Para utilizar un ordenador como analogía, los cerebros más grandes podrían en muchos casos tener discos duros con mayor capacidad de almacenamiento, pero no necesariamente mejores procesadores.

Esto significa que pensar de manera "avanzada" puede probablemente ser realizado con una cantidad pequeña de neuronas. Varias modelaciones por ordenador muestran que incluso la consciencia puede ser generada con circuitos neuronales muy pequeños, los cuales podrían en teoría caber fácilmente dentro del cerebro de un insecto.

De hecho, los modelos sugieren que la capacidad matemática de contar podría lograrse con solo unos cientos de células nerviosas, y que unas miles podrían ser suficientes para generar la consciencia.

Se espera que esta área de investigación conduzca al desarrollo de una mejor capacidad de procesamiento en ordenadores, que les permita, entre otras cosas, reconocer emociones y expresiones faciales humanas con mayor eficiencia que la que hoy poseen.

Scitech News

sábado, 28 de noviembre de 2009

La "Mosca Unicornio" Que Vivió Hace 100 Millones de Años


Foto: George PoinarUn equipo de científicos ha analizado detalladamente lo que se ha dado en llamar la "mosca unicornio". Se trata de una mosca descubierta recientemente que vivió hace unos cien millones de años y que constituye una nueva familia, género y especie de mosca, nunca antes observada.


Un único espécimen increíblemente bien conservado de la diminuta pero impresionante mosca se ha preservado durante todos estos años en ámbar birmano, incluyendo su pequeño pero espectacular cuerno que surge de la cima de su cabeza. Por si fuera poco, la cima de ese cuerno estaba coronada por tres ojos que le debían dar la capacidad de ver venir a los depredadores. Pero a pesar de ese ingenioso mecanismo de defensa, la mosca estaba al parecer en un callejón evolutivo sin salida, y por eso desapareció algún tiempo después.

Tal como señala George Poinar (hijo), profesor de zoología en la Universidad Estatal de Oregón, ningún otro insecto que se haya descubierto hasta el momento tiene un cuerno así, y no existe tampoco animal alguno con un cuerno que tenga ojos en su punta.
Esta mosca vivió en las selvas de Myanmar y fue encontrada atrapada en ámbar de 97 a 110 millones de años de antigüedad.

"Si sólo hubiéramos visto las alas de este insecto, le habríamos juzgado similar a otras moscas de la familia Bibionomorpha", hace notar Poinar.

La mosca también tiene otras características muy inusuales, como una antena de forma extraña, patas inusualmente largas que la habrían ayudado a moverse sobre las flores, y mandíbulas sumamente pequeñas que la habrían obligado a contentarse con mordisquear partículas muy pequeñas de alimento.

Los granos de polen encontrados en las patas de la mosca sugieren que se alimentaba principalmente de flores.

Información adicional en: