08 febrero, 2012

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Tracto reproductor femenino guía la evolución de la forma de los espermatozoides

El estudio realizado en escarabajos acuáticos da claves sobre la importancia de la selección sexual poscopulatoria en la diversificación morfológica de los espermatozoides.

espermatozoide

Por lo general, en la mayoría de especies de animales, son las hembras quienes tienen la tarea de elegir al afortunado con quien deseen aparearse. Como respuesta, el macho desarrolla ciertas características y comportamientos llamativos, por ejemplo: vistosos colores, cantos cautivadores, danzas eróticas, cuernos, colmillos o pinzas enormes, etc., que le permiten vencer a sus competidores en la lucha por el apareamiento, y que son la base de la teoría de la selección sexual que propuso Darwin al publicar su obra “El origen de las especies”.

Sin embargo, no son sólo estas características las que influyen en la selección de la pareja. Hay otras mucho más difíciles de ver pero más fáciles de cuantificar que también juegan un rol importante en el apareamiento. Estamos hablando de la forma de los espermatozoides.

Los espermatozoides exhiben una gran variedad morfológica —incluso entre individuos de la misma especie. Esto lo podemos apreciar principalmente en aquellos organismos cuyas hembras se aparean con una gran cantidad de machos al mismo tiempo. En ellas se observa que la arquitectura de su tracto reproductor puede influir en la competitividad por la fecundación, favoreciendo a una determinada característica del espermatozoide. No obstante, los estudios realizados sobre este tema sólo se han enfocado en encontrar una relación entre el tamaño de los espermatozoides y la longitud del ducto reproductor de la hembra.

Un reciente estudio publicado el 7 de Febrero en PNAS revela una asombrosa diversidad de formas en los espermatozoides de escarabajos acuáticos (Dytiscidae). Los investigadores liderados por la Dra. Dawn Higginson de la Universidad de Syracuse, reportaron que la forma, tamaño y ubicación de los órganos que componen el tracto reproductor femenino guían la evolución morfológica de los espermatozoides, una característica importante para la selección sexual poscopulatoria.

Para el estudio, Higginson y sus colaboradores tomaron 42 especies de escarabajos acuáticos, tanto machos como hembras, a quienes les colectaron sus espermatozoides y les diseccionaron sus tractos reproductivos con el fin de estudiar sus morfologías. En algunos grupos de especies se observó que el tamaño del espermatozoide variaba de acuerdo a las dimensiones de la espermateca y el ducto de fertilización de la hembra.

Los espermatozoides de estos escarabajos también mostraron un fenómeno conocido como conjugación, el cual se caracteriza por la unión de dos o más de ellos [Figura de portada] para moverse como si fueran uno solo. La longitud de los espermatozoides conjugados fue mayor cuando más corto era el tracto reproductor de la hembra y menos esférico era su espermateca. Además, se volvían a separar una vez se posicionaban para la fertilización.

Todos estos resultados apuntan a que la forma del tracto reproductor femenino guió la evolución morfológica de los espermatozoides de los escarabajos acuáticos porque al calcular la tasa de transición evolutiva (en otras palabras, la velocidad a la que se dan los cambios evolutivos) el de las hembras fue mayor.

En vista que la reproducción es una tarea que demanda gran cantidad de energía, esta debe ser lo más eficiente posible. Para garantizarlo, se requiere de algo más que depositar el esperma en el tracto reproductivo de la hembra, los espermatozoides deben tener la capacidad de llegar hasta el óvulo. Este estudio nos da una nueva perspectiva de la selección sexual por características menos aparentes que los ornamentos o las habilidades para el canto o el baile de ciertos animales.


Referencia:

ResearchBlogging.orgHigginson, D., Miller, K., Segraves, K., & Pitnick, S. (2012). Female reproductive tract form drives the evolution of complex sperm morphology Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1111474109

07 febrero, 2012

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¿Los Polinesios y Amerindios se mezclaron antes de la colonización de América?

Reciente estudio basado en el análisis de antígenos leucocitarios humanos sugiere que sí.

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En medio del Océano Pacífico, a más de 3,500Km de las costas chilenas y 4,200Km de Tahití, se encuentra uno de los lugares más remotos y enigmáticos del planeta, la Isla de Pascua. Sus habitantes, unos 5,000 en promedio, descienden de la cultura ancestral Rapa Nui cuyo origen sigue siendo un misterio.

La hipótesis más aceptada sugiere que los Rapa Nui son descendientes de los Polinesios, quienes colonizaron por primera vez la isla hace más de 800 años; mientras que otros sugieren que este episodio se dio mucho antes de los pensado. Incluso hay algunos investigadores que piensan que fueron los Amerindios los primeros habitantes de la isla, aunque esta idea es la menos aceptada porque las evidencias genéticas son inconsistentes con ella. Sin embargo, se han encontrado pruebas muy sólidas de un contacto ancestral entre estas dos poblaciones.

En 1974, el etnobotánico Douglas Yen, actualmente profesor emérito de la Universidad Nacional de Australia, publicó un ensayo titulado “The Sweet Potato and Oceania”, el cual resumía los 20 años de investigación que hizo sobre la presencia del camote en ese continente. En la monografía concluía que la introducción del camote en Oceanía se dio en tres ocasiones, siendo la primera hace más de 1,000 años desde Sudamérica a través de la Isla de Pascua. Esta es una prueba muy sólida de un contacto temprano entre estos dos mundos, mucho antes de la llegada de Cristóbal Colón a América en 1492.

Cabe resaltar que el centro de origen del camote (Ipomoea batatas) es el Perú hace más de 10,000 años.

También se encontraron evidencias arqueológicas de la presencia de la calabaza de botella o poroto (Lagenaria siceraria) en el este de la Polinesia, las cuales datan de hace 1,000 años. En el 2005, investigadores neozelandeses hicieron un estudio genético de esta planta encontrando marcadores tanto de origen asiático como americano en las muestras obtenidas de la Polinesia.

Eso no es todo, en el 2007 un grupo de investigadores neozelandeses, australianos y chilenos hallaron restos de pollos (Gallus gallus) en un centro arqueológico precolombino ubicado en la Península de Arauco (Chile). Usando la datación por radiocarbono y el análisis genético del ADN ancestral obtenido de los huesos encontrados, los investigadores determinaron que son de origen Polinesio, incuestionablemente, lo que sugiere que fueron ellos los primeros navegantes en llegar al continente americano.

Ahora, un nuevo estudio publicado el 6 de Febrero en Philosophical Transactions of the Royal Society B por el inmunólogo Erik Thorsby de la Universidad de Oslo, respalda la hipótesis de un contacto ancestral entre los habitantes de la Isla de Pascua con los nativos americanos.

Para su análisis, Thorsby colectó muestras de sangre de pobladores de la Isla de Pascua. Esto lo hizo en 1971 y en el 2008 con el fin de analizar marcadores específicos en el ADN nuclear (el antígeno leucocitario humano), el ADN mitocondrial y el cromosoma Y.

Como era de esperarse, la mayoría de los marcadores analizados eran de origen Polinesio, incluso hubo algunos de origen europeo. Sin embargo, cuando analizó los antígenos leucocitarios se dio con la sorpresa que unos pocos individuos portaban alelos que previamente habían sido encontrados sólo en Amerindios.

Pero esto no queda ahí. Al estimar el tiempo en que estos alelos fueron introducidos en los pobladores de la Isla de Pascua, Thorsby calculó que fue algunos siglos antes de que fueran deportados al Perú durante el tráfico de esclavos de los años 1860’s. “Los resultados sugieren que los Polinesios visitaron América del Sur entre los años 1400 y 1500, llevándose a algunos Amerindios de vuelta a la Isla de Pascua”, comenta Thorsby. Sin embargo es consciente que esta conclusión es todavía algo especulativa.

Estos resultados en vez de esclarecer si hubo o no contacto entre los Polinesios y Amerindios antes de la colonización europea de América, generan mucho más controversia. Las evidencias arqueológicas son muy escasas, la desaparición de la cultura Rapa Nui sigue siendo un completo misterio, y la falta de restos óseos de donde se pueda extraer ADN ancestral con el cual elaborar un buen reloj molecular no ha permitido corroborar estos resultados.


Referencias:

ResearchBlogging.orgThorsby, E. (2012). The Polynesian gene pool: an early contribution by Amerindians to Easter Island Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 367 (1590), 812-819 DOI: 10.1098/rstb.2011.0319

Thorsby, E., Flåm, S., Woldseth, B., Dupuy, B., Sanchez-Mazas, A., & Fernandez-Vina, M. (2009). Further evidence of an Amerindian contribution to the Polynesian gene pool on Easter Island Tissue Antigens, 73 (6), 582-585 DOI: 10.1111/j.1399-0039.2009.01233.x

Vía | ScienceNOW.

06 febrero, 2012

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Científicos rusos excavan 3,800 metros de hielo y alcanzan el lago Vostok

Después de 22 años de arduo trabajo, científicos alcanzaron la superficie de un lago sub-glacial antártico sellado por más de 14 millones de años.

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En 1990, un grupo de investigadores rusos empezaron a excavar una capa de hielo de cuatro kilómetros de profundidad con el fin de alcanzar un lago sub-glacial prehistórico llamado Vostok, ubicado cerca al Polo Sur. Según el anuncio publicado hoy en el portal RIA Novosti, los científicos tuvieron que perforar 3,768m de hielo para llegar a la superficie del lago que ha permanecido aislado por alrededor de 14 millones de años.

El lago Vostok es la red de lagos sub-glaciales más grande del mundo. Está compuesto por al menos 200 pequeñas lagunas que se formaron cuando la Antártida era un continente mucho más cálido de lo que es en la actualidad, ya que aún permanecía unida a Australia.

Las estimaciones sugieren que los niveles de oxígeno son 50 veces superiores al encontrado en un típico lago de nuestros días. Todas estas características lo convierten en un ambiente único para encontrar extrañas formas de vida —especialmente extremófilos— que pueden haber evolucionado de manera diferente a las especies que hoy conocemos.

La expectativa generada en los astrobiólogos también es importante ya que las condiciones del Lago Vostok serían bastante similares a las encontradas en los polos marcianos o en ciertas lunas de Júpiter (Europa) y Saturno (Encélado), donde la sonda espacial Cassini de la NASA encontró sólidas evidencias de la presencia de un océano de agua salada bajo su superficie helada.

Si se logra encontrar vida en lugares tan inhóspitos como en el lago Vostok —un lugar profundo, oscuro, frío y sometido a una gran presión— abriría las posibilidades para encontrarla en otros lugares dentro y fuera de nuestro sistema solar que cumplan con las mismas condiciones.

Recordemos que el año pasado el trabajo fue cancelado a escasos 29 metros de alcanzar el objetivo debido a las duras condiciones del Polo Sur. Los científicos trabajan contra reloj ya que el verano antártico dura muy pocas semanas y está muy próximo a terminar. Si no logran culminar con el trabajo a tiempo, deberán esperar hasta el próximo año para hacerlo.

La tarea es sumamente complicada porque se debe evitar a toda costa contaminar un ambiente único en el mundo. Para esto, los investigadores están desarrollando pequeños robots nadadores que tomará muestras del agua y los sedimentos del lago Vostok. Esta etapa se desarrollará el próximo año después de que las evaluaciones de impacto ambiental sean aprobadas en una reunión de los miembros consultivos del Tratado del Antártico en Mayo del presente año.

Vía | Rianovosti & WiredSience

03 febrero, 2012

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Científicos usan novedosa técnica de microscopía para observar el funcionamiento cerebral

Neuronas de ratones vivos fueron capturados en video con una resolución de 70 nanómetros.

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Uno de los grandes retos de las neurociencias es estudiar el funcionamiento del cerebro a nivel neuronal y en tiempo real. Novedosas técnicas han aparecido en el mercado, por ejemplo: la microscopía confocal y multifotón. Estas técnicas son muy parecidas ya que en ambas se usa una luz puntual (láser) para excitar la muestra marcada con moléculas fluorescentes.

En el microscopio confocal, el láser es continuo, y la luz emitida por la muestra es recibida a través de colimadores especiales (‘pinhole’) para eliminar la luz desenfocada y los destellos, generándose imágenes en tres dimensiones y con un alto nivel de contraste. En el microscopio multifotón, el láser es pulsante y sólo escanea un plano focal a la vez, evitando así la necesidad de usar el pinhole; además usa un detector externo para aumentar la sensibilidad.

El problema con estas técnicas es que al láser le toma un buen tiempo escanear toda la muestra y, durante el proceso, se generan radicales libres que podrían dañar las células. Por otro lado, la resolución de estos dos microscopios está limitada por la longitud de onda de la luz empleada en el análisis (400nm a 700nm). Esto quiere decir que estructuras celulares del orden de los 200nm para abajo no podrían ser observadas.

Aquí más información.

Con el fin de superar estos inconvenientes, científicos del Instituto Max Planck (Alemania) liderados por el Dr. Sebastian Berning, han desarrollado una técnica basada en la microscopía de depleción por emisión estimulada (STED, stimulated emission depletion microscopy), una técnica que permite alcanzar una resolución del orden de los 60nm, para estudiar el funcionamiento neuronal en tiempo real. El estudio fue publicado el 3 de Febrero en Science. 

En 1873, el físico y uno de los pioneros en la óptica moderna, Ernst Abbe, descubrió un paradigma dentro de la microscopía: la incapacidad de los microscopios basados en lentes ópticas de discernir detalles que sean menores a la mitad de la longitud de onda de la luz (que va de los 400 a 700nm), un límite de resolución impuesto por la difracción.

La microscopía STED permite superar este inconveniente usando dos láser: El primer láser excita las moléculas fluorescentes de la muestra tal como lo hace un microscopio confocal [En la figura: Exc PSF]. El segundo láser (compuesto por fotones de menor energía) sale un instante después del primero y es el encargado de atenuar la emisión de la fluorescencia periférica al punto de excitación del primer láser [En la figura: STED PSF]. De esta manera se genera una especie de rosquilla, donde el punto central será el único que emita fluorescencia [En la figura: Eff PSF], aumentando así la resolución de la microscopía.

STED

Lo primero que hicieron Berning y sus colegas fue modificar genéticamente a un ratón para que produzca la proteína fluorescente amarilla (EYFP: Enhanced Yellow Fluorescent Protein) dentro del citoplasma de sus neuronas. Luego, anestesiaron al ratón y le hicieron un pequeño agujero de 2mm de diámetro en el cráneo (trepanación), justo sobre la corteza somatosensorial, el cual cubrieron con una pequeña lámina de vidrio. Finalmente, ubicaron el microscopio STED sobre la lámina y empezaron a tomar imágenes del cerebro en funcionamiento cada 10 segundos para crear el siguiente video:

2012 ©Science DOI:10.1126/science.1215369 [Supporting Online Material]

En el video podemos ver que las conexiones neuronales a través de las dendritas presentan un comportamiento muy dinámico, moviéndose y cambiando de forma a cada minuto. Según los autores, esta técnica permitirá investigar a fondo cómo se da el desarrollo cerebral in situ, determinar las conexiones defectuosas presentes en cerebros de ratones diseñados para expresar enfermedades neurológicas humanas y observar el efecto de ciertas sustancias psicoactivas y compuestos destinados a aliviar el dolor, quitar el insomnio, aliviar la depresión, etc., en la sinapsis.


Referencia:

ResearchBlogging.orgBerning, S., Willig, K., Steffens, H., Dibaj, P., & Hell, S. (2012). Nanoscopy in a Living Mouse Brain Science, 335 (6068), 551-551 DOI: 10.1126/science.1215369


Esta entrada participa en el VII Carnaval de Tecnología albergado este mes en el blog Zemiorka.

02 febrero, 2012

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Estudio revela las propiedades mecánicas de la telaraña

Comportamiento elástico no-lineal es la clave de su resistencia y estabilidad.

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Las propiedades de la seda de las arañas son espectaculares. Con un grosor menor al de un cabello humano puede llegar a ser más resistente que una fibra de acero del mismo espesor, a parte de ser cientos de veces más elástico. Por esta razón, muchos científicos en el mundo está buscando la forma de sintetizarla en el laboratorio; una tarea sumamente complicada por ahora. Esta vez no hablaremos de ella (ya lo hicimos en un post anterior), sino que nos enfocaremos en la maravilla que con ella construyen: la telaraña.

Pese a todos estudios realizados sobre la seda de las arañas, hasta ahora se desconoce en que medida contribuye sus propiedades mecánicas a la integridad y desempeño de las telarañas aéreas.

Para dar una respuesta a esta interrogante, científicos estadounidenses liderados por el ingeniero Steven Cranford del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), han desarrollado modelos en computadora de las telarañas aéreas para entender su funcionamiento cuando son sometidos a diferentes tipos de estrés mecánico. Los resultados publicados el 2 de Febrero en Nature revelan que es el comportamiento elástico no lineal de las fibras las responsables de su resistencia y estabilidad.

Los tejidos y fibras naturales se caracterizan por tener un comportamiento elástico no lineal. Esto quiere decir que a presiones ligeras, la deformación es proporcional a la fuerza ejercida. Pero, una vez superada una determinada presión (umbral de deformación), la estructura no se deforma más y adquiere un comportamiento rígido.

El comportamiento no lineal de la seda de las arañas es debido a su composición química: estructuras beta plegadas cristalizadas (que da la rigidez) embebido en fase proteica semi-amorfa (que da la elasticidad).

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Para sus simulaciones, Cranford y sus colaboradores usaron las propiedades mecánicas de la seda de una araña muy común, la Nephila clavipes (o araña de seda dorada). Diseñaron una telaraña típica en espiral apoyado sobre ocho hilos radiales [Figura inferior b] y las sometieron a diferentes situaciones de estrés.

spider_web_1Tal vez muchos de ustedes se habrán dado cuenta que las telarañas no son regulares, sino que tienen ciertas imperfecciones o huecos dentro de sus estructuras. ¿Tendrá esto alguna finalidad? Para responder la pregunta se incluyeron estas imperfecciones en sus simulaciones [figura superior c]. En las pruebas d1, d2 y d3, se quitaron secciones espirales; y en la prueba d4, se quitó una sección radial. Los investigadores observaron que se podía remover hasta el 10% de los hilos sin afectar la respuesta mecánica de la seda, es más, la capacidad de carga aumentó entre un 3 y 10% cuando se incluían estas imperfecciones.

Como siguiente experimento, Cranford y su equipo estudiaron la deformación de la telaraña al someterla a distintos tipos de estrés mecánico. Los resultados fueron elocuentes. Cuando se aplicaba la fuerza a los hilos espirales, la deformación fue muy localizada [Figura inferior e]. Sin embargo, cuando se aplicó la misma fuerza a los hilos radiales, la deformación fue más extendida [Figura inferior f]. Gracias a esto la energía era disipada eficientemente y, en ambos casos, los hilos se rompían sólo en el punto de estrés. Los resultados fueron confirmados experimentalmente.

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La pregunta que quedaba ahora era si el comportamiento de la telaraña se debía a las propiedades mecánicas de la seda o a la estructura de su diseño. Para ello hicieron dos modificaciones a la simulación original. Cambiaron el comportamiento elástico no lineal de la seda original, por uno elástico lineal (la deformación es proporcional a la fuerza todo el tiempo) y por otro elástico-perfectamente plástico (la deformación primero es elástica y luego perfectamente plástica donde pequeñas tensiones provocan deformaciones irreversibles, por ejemplo: la plastilina).

Los resultados mostraron que la deformación y resistencia fue similar en los tres modelos. Sin embargo, la diferencia sustancial se observó cuando los hilos se rompieron. Las telarañas hechas con hilos con comportamientos lineal y elástico-plástico, sufrieron un daño más generalizado —el segundo más que el primero [Figura inferior]— aunque la ventaja era que había una mejor distribución de la tensión y un incremento del 34% en la resistencia de la telaraña.

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Pero, en la naturaleza, los hilos radiales y los espirales tienen distintas propiedades mecánicas. Los radiales son más gruesos y rígidos (hilo Dragline) y son los encargados de aumentar la capacidad de carga y dar soporte a la red, mientras que los espirales son más elásticos y viscosos y se encargan de la captura. Para ver el efecto de los diferentes tipos de hilos, los investigadores añadieron estas modificaciones a su simulación y los probaron con los tres  comportamientos del experimento anterior. Los resultados fueron similares.

Finalmente, el último experimento consistía en aplicar una fuerza global (ya no puntual como en las pruebas anteriores). Para ello simularon la respuesta de la telaraña a vientos de diferentes velocidades. El efecto también fue probado en los tres tipos de comportamiento elástico.

A bajas velocidades de viento (10m/s), los tres comportamientos respondieron de la misma manera. Sin embargo, a mayores velocidades, la deformación de la telaraña fue mayor en el modelo original (no lineal) que en los modelos lineal y elástico-plástico.

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Con estos datos los investigadores generalizaron las propiedades de la telaraña usando la mecánica de fractura cuantizada, teoría que explica el mecanismo de fallo de estructuras discretas, tal como lo es la telaraña. Esta teoría dice que el área dañada cerca al punto de estrés se reduce cuando el material es más rígido, el cual fue demostrado con las simulaciones.

Gracias al comportamiento no lineal de la seda de la araña, la red es resistente, elástica y los daños debido al estrés mecánico son muy localizados. Esto sin dudas ha sido una ventaja evolutiva. Las arañas demandan grandes cantidades de energía para producir sus hilos y construir sus redes. Esta propiedad de las telarañas permite que la cantidad de energía requerida para su reparación sea la mínima posible.


Referencia:

ResearchBlogging.orgCranford, S., Tarakanova, A., Pugno, N., & Buehler, M. (2012). Nonlinear material behaviour of spider silk yields robust webs Nature, 482 (7383), 72-76 DOI: 10.1038/nature10739


Esta entrada participa en la XXVIII edición del Carnaval de la Física que alberga el blog Física, Arroz y Frijoles

01 febrero, 2012

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Pérdida de vuelo promueve la diversificación de los escarabajos

Facilita el aislamiento geográfico de las poblaciones.

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Los insectos cuentan con alrededor de 930,000 especies conocidas (aunque las estimaciones sugieren que al menos son 5 millones) que pueden ser encontrados en todos los rincones de la superficie del planeta. Su amplia distribución se debe a que hace unos 400 millones de años adquirieron la capacidad de volar, permitiéndoles diseminarse con facilidad y llegando a colonizar distintos nichos ecológicos.

Los coleópteros (escarabajos), por su parte, son los más diversos ya que constituyen al menos el 40% de todas las especies de insectos conocidas, a pesar de su pronta evolución hace unos 270 millones de años. Dentro de éste orden, el 10% han perdido su capacidad de volar. Sin embargo, esto no ha sido una desventaja evolutiva.

Un grupo de investigadores japoneses, liderados por Hiroshi Ikeda del Forestry and Forest Products Research Institute (Tsukuba, Japón), han observado que la pérdida del vuelo ha acelerado la diversificación de una familia de escarabajos, los sílfidos, y se cree que el mismo efecto podría ocurrir en otros grupos de insectos no-voladores según un artículo publicado el 31 de Enero en Nature Communications.

La pérdida del vuelo es una ventaja evolutiva porque reduce el gasto energético que demanda mantener un sistema de alas. No obstante, la capacidad de diseminación y colonización de nuevos hábitats se ve muy afectado. La principal consecuencia de esto es que el flujo genético entre poblaciones separadas por grandes distancias, o por accidentes geográficos, se reduce. Pero, si lo tomamos desde el punto de vista de la especiación, esto es una ventaja porque garantiza el aislamiento geográfico de las poblaciones que es una de las principales fuerzas en la diversificación de especies (especiación alopátrica).

Ikeda y sus colegas estudiaron la familia de los sílfidos porque presentan tanto especies voladoras como no voladoras y están distribuidas por todo el archipiélago japonés. Si la hipótesis es correcta, aquellos géneros de escarabajos incapaces de volar serán mucho más diversos que su contraparte voladora.

Para determinar esto, los investigadores tomaron muestras de ADN de diferentes poblaciones correspondientes a ocho especies de sílfidos. Al comparar las secuencias genéticas observaron que en las especies no-voladoras había una gran variabilidad genética entre distintas poblaciones, pero no dentro de ellas. Todo lo contrario fue observado en las poblaciones de especies voladoras. Esto confirmaba que la incapacidad de volar reducía el flujo genético entre distintas poblaciones de escarabajos.

Usando herramientas estadísticas, Ikeda y sus colaboradores calcularon que la tasa de especiación en los sílfidos no-voladores es el doble comparado con su contraparte voladora. Un resultado similar se obtuvo cuando repitieron el análisis en otras 51 especies de escarabajos pertenecientes a 15 familias diferentes.

Un factor más que promueve una especiación alopátrica es la persistencia de un hábitat a lo largo del tiempo. Una especie se adapta y especializa para vivir bajo las condiciones del ambiente donde vive, y si este no varía durante el tiempo, el efecto es más significativo. En este caso, los investigadores no encontraron relación alguna entre la especiación y la persistencia del hábitat en los sílfidos después de hacer una reconstrucción de la distribución de las poblaciones durante el último máximo glaciar, lo que indicaría que el único factor que promovió la diversificación de estos escarabajos fue la pérdida de vuelo.

De esto podemos concluir que, en el caso de los insectos, principalmente los escarabajos, la pérdida de la capacidad de vuelo promueve la diversificación de especies a través del aislamiento geográfico (especiación alopátrica). Sin embargo, no podemos dejar de mencionar que fue la capacidad de volar adquirida mucho antes, la que permitió a los insectos colonizar toda la superficie del planeta, y evolucionar en la gran cantidad de especies que hoy conocemos.


Referencia:

ResearchBlogging.orgIkeda, H., Nishikawa, M., & Sota, T. (2012). Loss of flight promotes beetle diversification Nature Communications, 3 DOI: 10.1038/ncomms1659

31 enero, 2012

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El presupuesto energético de la Tierra

Navegando por NewScientist, encontré esta bonita infografía [Dale click para ampliar]:

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La humanidad usa 16 Teravatios (TW) de energía un momento dado, que no es nada comparado con los 120,000TW de energía solar absorbida por la Tierra en ese mismo instante. Sin embargo, lo que importa es el balance entre la cantidad de calor que entra y la cantidad que sale.

Si la cantidad de calor que sale por la superficie de la atmósfera es igual a la que entra, entonces la temperatura del planeta será prácticamente la misma, estaremos en equilibrio. Si la Tierra libera menos cantidad de calor —o genera más calor interno (producción de energía de la humanidad más otras fuentes geotérmicas)— entonces se calentará.

Durante miles de años, la Tierra ha estado en equilibrio energético por lo que el clima ha cambiado muy poco. No obstante, durante los últimos años, se ha calculado que el planeta pierde 380TW menos energía de lo esperado debido a que los gases de efecto invernadero retienen ese calor en la atmósfera. Esto ha conducido a un aumento en la temperatura de equilibrio de la Tierra.

Toda la energía que usamos termina como calor residual. Esto quiere decir que a medida que la humanidad requiere más energía para sus actividades diarias, la cantidad de calor generado en el planeta será mayor. Si bien los 16TW actuales son algo relativamente insignificante, la demanda energética aumenta cada año, y si esta alcanza los 5,000TW (aprox. en el año 2300), se calcula que el planeta se calentará en 3°C.

Entonces, la única fuente de energía que no aumentará calor a la Tierra es el que proviene directamente del sol. En otras palabras, cualquier fuente de energía que no derive de los 120,000TW absorbidos de la energía solar, por más “verdes” y “limpios” que sean, terminarán por añadir más calor al planeta.

Vía | NewScientist.