Cavernas y palacios - Diego Golombek

“El cerebro fue un órgano prácticamente invisible y hasta anónimo durante la historia de la humanidad. Aristóteles estaba convencido de que su función no era más que la de un refrigerador para que la sangre no se calentara demasiado”. Con estas palabras comienza el libro en el que podemos leer una reflexión,  acerca del órgano humano más importante, el órgano que nos diferencia de los demás animales: el cerebro.

 El estudio del cerebro hasta hace relativamente poco era un tema tabú, nada sabíamos acerca del funcionamiento o estructura del cerebro, y nadie se atrevía a investigar en este campo.

El autor reflexiona acerca de la existencia de la conciencia humana y su relación con el cerebro, y como unas pocas de las millones de neuronas que tenemos son capaces de originar el pensamiento, las emociones, los sueños e incluso las percepciones.

“Dentro de las incontables cuevas y palacios, en los innumerables campos y guaridas y cavernas de mi memoria” estas son algunas de las palabras que San Agustín dedicaba al cerebro, y que el autor ha decidido recuperar para ponerle titulo a este libro.

En los primeros capítulos, Golombek,  trata de dar un breve repaso por la historia de la conciencia, y lo que los grandes pensadores de la época como  Hipócrates, Descartes (entre otros) aportaron al amplio campo de la conciencia. En los posteriores  nos resume los mecanismos básicos que hacen posible el procesamiento de las señales del sistema nervioso, asi como cuales son las vías de entrada de las señales al cerebro, es decir, los sistemas sensoriales.

En los siguientes nos narra, lo que de verdad nos interesa, se enfrenta directamente al tema en cuestión y se plantea la pregunta: “¿Es la conciencia un proceso intrínseco del cerebro?”. También, el lenguaje, y en particular el lenguaje oral, probablemente la característica más distintiva de nuestro cerebro. También hace hincapié en los procesos por los que nuestro cerebro es capaz de almacenar información, su recuperación (me refiero a la evocación, a recordar) e incluso la respuesta que desarrolla el cerebro ante diferentes estímulos provocados por los hechos, objetos… que nos hacen recordar.

Golombek describe al cerebro como una “gran máquina” de almacenamiento y procesamiento, formada por una gran cantidad de células nerviosas (neuronas, células de la glía...), que nos hace destacar respecto a la gran mayoría de los animales, y que por ello, es el órgano humano por excelencia.

En los últimos capítulos trata de explicar cómo ciertos fallos genéticos pueden llegar a predisponer a las personas hacia ciertos tipos de comportamientos, acertados o menos acertados.

Una de las frases con las que me quedo:  “La conciencia es un arma cargada de futuro”. 

Gorka Garcia 

Los efectos de la temperatura en el comportamiento y en la fisiología del asteroideo Phataria unifascialis . Implicaciones para la distribución de la especie en el golfo de California.

¿Es la temperatura un factor decisivo para el desarrollo y distribución de Pharuria unifascialis (asteroideo)? 

 Esta es la pregunta a la que se enfrentaron un grupo de investigadores de la universidad de Atlanta y Loma Linda (California).

Imagen 1: Pharuria unifascialis

Algunos de los aspectos del comportamiento, fisiología y la demografía de Pharuria unifascialis (Imagen 1), una estrella de mar submareal, que habita en aguas poco profundas con  una distribución principalmente tropical y subtropical que va desde el Golfo de California hasta las Islas Galápagos, fueron estudiados por un grupo de científicos

Los investigadores se centraron en dos zonas de estudio: Bahía de los Ángeles (norte del golfo de California) y Loreto (sur) véase imagen 2. Las temperaturas medias de ambos lugares varían, en el norte del golfo las temperaturas oscilan alrededor de los 14ºC en invierno, en cambio en el sur, las temperaturas ascienden hasta los 18ºC en invierno. 77 individuos en Bahía de Los Ángeles y 184 individuos en Loreto fueron recogidos para determinar el rango de tamaño de los individuos. La profundidad de recolección osciló entre el intermareal a 12 m, mayor profundidad en la que se encuentra esta especie. A  simple vista determinaron que el tamaño de las población sureñas era considerablemente menor que la del norte; aunque eran más abundantes en el sur.

Imagen 2: Localizaciones geográficas de las zonas de muestreo

Pero… ¿es realmente la temperatura el factor que limita el tamaño y la distribución?

Después de medir el tamaño y el peso de los ejemplares se estudiaron las válvulas pilóricas y las gónadas, que resultaron ser de tamaño similar en ambas ubicaciones (independientemente de la temperatura de las aguas), por lo que las probabilidades de que la limitación del alimento o la falta de potencial reproductivo, fuese el factor limitante, eran bajas

Otro de los parámetros estudiados fue el de la actividad de las especies, para medir este parámetro se llevaron a cabo una serie de experimentos en los que un brazo se les fue extirpado, y expuesto a diferentes temperaturas, se midió el tiempo (en segundos) que tardaban dichos brazos en enderezarse y después este valor se dividió por 1000 estableciendo así un coeficiente de actividad. La actividad de las especies permaneció relativamente constante a una temperatura de  17 ºC, característica de la superficie del agua en invierno en Loreto, pero dicha actividad cayó bruscamente a los 14 ºC de temperatura que es característica del agua en invierno de la Bahía de Los Ángeles, los resultados pueden observarse en la imagen 3.

Imagen 3: Coeficiente de actividad de las estrellas

Por último Las tasas metabólicas de ambas poblaciones fueron estudiadas y se concluyó que a bajas temperaturas el valor del Q₁₀ (parámetro utilizado para medir la variación de los procesos químicos y físicos respecto a la temperatura) disminuía,  pero menos de lo esperado , lo que sugiere un estrés metabólico, consecuencia directa de la temperatura. 

Con todos estos datos obtenidos se llegó a la conclusión de que a temperaturas bajas la actividad de las estrellas disminuía, aunque su tamaño aumentaba; en cambio a temperaturas más cálidas estos animales mostraban una mayor actividad y un rango de distribución mucho mayor.

Artículo extraído de : Journal of Experimental MarineBiology and Ecology, 208  (1996)  13-27 

Gorka Garcia 

Resumen de “Freshwater paths across the ocean: molecular phylogeny of the frog Ptychadena newtoni gives insights into amphibian colonization of oceanic islands.”

Las barreras fisilógicas no son insuperables

David Perfecto Irigaray

La situación geográfica del Golfo de Guinea, prácticamente en el ecuador, hace que reciba un alto contenido de precipitaciones hídricas y que se reduzca el nivel de salinidad de las aguas superficiales cercanas a las desembocaduras de los ríos, llegando incluso hasta las islas oceánicas a más de 200 km de distancia de la costa. Esto hace posible que ciertas especies intolerantes al agua de mar, como los anfibios, hayan podido llegar y colonizar estas islas.

Existe una gran curiosidad sobre los anfibios, intolerantes al agua de mar, de las islas de Sao Tomé y Príncipe, en el Golfo de Guinea, puesto que son islas oceánicas que nunca han tenido contacto con el continente y sin embargo poseen varias especies, además endémicas. Rechazando el pensamiento de que estas dos islas hayan sufrido vías de colonización diferentes puesto que se hallan a distancias de 220 y 255  km del continente africano y además algunas de esas especies endémicas se encuentran en las dos islas, discutiré un método de colonización basado en el descenso de la salinidad de las aguas superficiales en épocas muy lluviosas y ayudados por los caudales de los ríos.

Mediante la combinación de datos hidrográficos y del estudio de la trayectoria de barcos y boyas a la deriva se han documentado las corrientes superficiales del Golfo de Guinea, existiendo dos corrientes principales perpendiculares entre sí, la corriente de Guinea que va hacia el este y la corriente del Congo, hacia el norte. Ambas convergen en la Bahía de Biafra creando una corriente en dirección oeste paralela al ecuador, bañando las islas de Sao Tomé y Príncipe.

Están documentadas lo que se conoce como aguas superficiales tropicales, aguas cálidas y de baja salinidad provenientes de los ríos que por la diferencia de densidad flotan sobre el agua oceánica salada. Existe una gran diferencia en la extensión de estas aguas en el golfo según la época del año, siendo máxima en la época lluviosa. El golfo recibe las aguas de las cuencas fluviales del Níger y el Congo y por supuesto las precipitaciones que puedan caer en el propio Golfo de Guinea.

Tanto Sao Tomé como Príncipe poseen una enorme biodiversidad, con gran número de endemismos (26 especies de aves, 18 de reptiles y 3 mamíferos, una musaraña y dos especies de murciélagos). En cuanto a los anfibios, especialmente importantes por no poder sobrevivir inmersos en agua de mar durante largos recorridos, se encuentran cinco especies de rana y una Cecilia. Mediante la amplificación por PCR y el posterior análisis de 522 pares de bases del rRNA 16s del gen mitocondrial, se observó que el pariente más cercano de una especie en concreto de rana endémica de Soa Tomé, Ptychadena newtoni, se encontraba bastante lejos de la costa oriental africana. Esta otra especie cercana se denomina Ptychadena aff. Mascareniensis y se encuentra por la zona de Egipto, Kenya y Uganda. Al aparecer la especie más próxima a P. newtoni tan lejos de esta área geográfica, en concreto en el punto más lejano de la cuenca fluvial del río Congo, cabe suponer que el método de colonización de estos anfibios sería a bordo de conglomerados de troncos y tierra  arrastrados por el río hasta su desembocadura y posteriormente a las islas del golfo por la corriente del Congo. Sin embargo, este viaje de 1000 km sobre agua salada tiene el potencial de eliminar toda vida anfibia, aunque ciertos anfibios sean capaces de aguantar durante meses hasta un 65% de agua de mar gracias a que acumulan urea en la sangre. Pero si estas balsas naturales salen al mar coincidiendo con la época lluviosa, la salinidad de las aguas superficiales será baja y puede ayudar a los anfibios a perdurar más tiempo con vida y poder aguantar hasta el final del viaje, en caso de que lleguen a alguna isla.

Referencia bibliográfica.

G. John Measey,  Miguel Vences, Robert C. Drewes, Ylenia Chiari, Martim Melo  and Bernard Bourles (2007) “Freshwater paths across the ocean: molecular phylogeny of the frog Ptychadena newtoni gives insights into amphibian colonization of oceanic islands.”

Resumen de Predicting the impact of ocean acidification on benthic biodiversity: What can animal physiology tell us? by Sthephen Widdicombe, John I. Spicer

Debido a la revolución industrial la concentración de CO₂ en la atmósfera aumentó considerablemente (280ppm-380ppm) y el CO₂ emitido en los últimos 250 años ha sido absorbido por los océanos de mundo.

Gracias al sistema tampón fosfato se mantuvo el pH del océano entre 8-8,3 en los últimos 25 años pero a medida que aumentaba la industria el pH cayó 0,1 unidades (un aumento del 30% en la concentración de iones H⁺) es lo que se conoce como   ``Acidificación de los océano´´.

En la actualidad el aumento de la quema de combustibles fósiles y la fabricación de cemento ha producido una acidificación mucho mayor que en todos los años anteriores y esto ha causado un incremento en la hipercapnia.

Se cree que estas predicciones cambiaran la química del carbono del agua de mar teniendo un impacto enorme sobre la salud y la función de muchos organismos marinos y que la acidificación del océano reducirá la biodiversidad marina.

Ya que el ambiente bentónico tiene una gran importancia debido a su biodiversidad, se ha considerado si la acidificación del océano podría reducir la biodiversidad bentónica ya que una reducción de esta biodiversidad podría cambiar el ciclo del carbono y del nitrógeno.

Actualmente no hay muchos datos que determinen el impacto que podría producir la acidificación en la biodiversidad bentónica pero se cree que podría reducirse de diferentes formas:

·         Perdida de las especies que son sensibles a cambios en el pH.

·         La acidificación puede reducir también la diversidad taxonómica, debido a la mayor sensibilidad que presentan unos organismos frente a otros.

·         La pérdida de especie crítica, o una reducción de su actividad.

Debido a esto, está claro que los niveles altos de CO₂ en el medio marino tienen un impacto en la salud, función y actividad de muchos invertebrados bentónicos.

Hay datos generados por fisiólogos que han utilizado la exposición a valores altos de presión parcial de CO₂ (PCO₂) y han demostrado que el crecimiento y componentes del crecimiento (síntesis de proteínas) puede afectar de forma negativa la exposición a largo plazo a la hipercapnia en por ejemplo moluscos bivalvos y crustáceos.

Si exponemos al copépodo Acartia steueri a la hipercapnia en agua de mar de pH 6,8 se produce una disminución de la producción de huevos; en otros experimentos se realizó la exposición de Acipenser transmontanus a PCO₂= 1kPa y resulto que se produjo una reducción significativa en el pH del semen.

Se podría decir que a un pH de menos 7,5 la mortalidad de los espermatozoides se ve afectada.

Realizando experimentos sobre la acidificación  del océano y el calentamiento progresivo sobre cangrejo comestible Cancer pagurus, se ha descubierto que se producía una hipercapnia relacionada con la reducción de la temperatura en esta especie.

Estudios recientes de los fondos marinos sobre el Cangrejo tanner  mostró una compensación parcial de la acidosis extracelular cuando se exponía a la hipercapnia pero cuando la hipercapnia se agravaba por la hipoxia no se detectó compensación.

Los efectos combinados de la hipercapnia y la hipoxia en la ostra Crassostrea virginica produjo una reducción de los mecanismos de defensa celular, también mostraron una reducción en la respuesta inmune de Mytilus edulis cuando se expone a elevados niveles de CO₂, debido a esto hoy en día se debate si los organismos serán capaces de adaptarse o evolucionar en respuesta a cambios químicos del agua del mar, con la suficiente  rapidez como para mantener el ritmos al que cambia el fondo ambiental.

Otro debate abierto es que tanto los fisiólogos como ecologistas utilizan de forma poco acertada en ocasiones la palabra ``adaptarse´´ ya que hay individuos que para responder a cambios en su entorno lo que realizan es una aclimatación, y hay algunas evidencias de este hecho en organismos que son expuestos a la hipercapnia, como por ejemplo experimentos a corto plazo sobre el efecto de la hipercapnia en la mortalidad de juveniles de Sillago japonica que mostró un aumento  de normocapnia de 7-9% aproximadamente en CO₂ como resultado se produjo la mortalidad total en los primeros  15 minutos, mientras que después de una exposición paso a paso los individuos seguían con vida después de 18 horas; pero por ejemplo en copépodos la exposición gradual a la hipercapnia no produjo ninguna diferencia en los índices de mortalidad.

En concreto nos gustaría saber que ocurriría con la acidificación creciente del océano en un periodo de 10-100 años aunque no se conozca ninguna investigación actualmente. Hay algún estudio de evolución en respuesta al calentamiento climático global como hipótesis de que la sensibilidad térmica de algunas especies les impide adaptarse a temperaturas variables; esto fue probado en Drosophila melanogaster, donde se observaron diferencias evolutivas con relación a la temperatura en menos de 4 años y medio.

Otra cuestión es, si la acidificación del océano puede afectar a la diversidad taxonómica, primero tendríamos que saber qué grado de sensibilidad a la acidificación está relacionado con su filogenia. Los animales acuáticos que poseen branquias regulan el grado en que esas branquias son ventiladas en respuesta a diferencias en ambientes de O₂ y no de CO₂.

Se observaron los picos de CO₂ en la función respiratoria y esto puede permitir que veamos una relación entre la filogenia y la sensibilidad a la acidificación del océano.

La hipercapnia por ejemplo aumenta los latidos de los pleópodos y los movimientos respiratorios del pulpo, sin embargo no influyó en el riego de las branquias de la lapa Balanus balanoides por lo que podemos deducir que no son evidentes las diferencias en la sensibilidad de las especies a la hipercapnia.

El grado al cual un organismo puede alcanzar la compensación de pH ante el aumento de niveles de CO₂ podría ofrecer otro método de diferenciación en la sensibilidad frente a la hipercapnia entre grupos taxonómicos. La hipercapnia relacionada con la disminución en el pH intracelular parece estar casi totalmente compensada a las 24-48 horas en una amplia gama de invertebrados marinos,por el contrario es atípico lo que les ocurre tanto a la sepia Sepia officinalis como el pez que son capaces del mantenimiento de su pH extracelular en condiciones de hipercapnia,y muestran cerca de la compensación completa.

Pero todavía hoy en día no existe alguna prueba fisiología que demuestre que esta sensibilidad podría depender de la filogenia de un organismo. Si hay un elemento filogenético a la sensibilidad, parece más probable que tenga que ver con el equilibrio extracelular acido-base y/o pigmentos respiratorios. Hay una gran diferencia en las respuestas acido-base en relación a las especies de aguas poco profundas, ya que los animales de aguas poco profundas carecen de la capacidad de regulación acido-base para hacer frente a la exposición hipercapnica y por eso el secuestro de CO₂ sería más perjudicial para la fauna de aguas profundas.

Otra división biológica es que los organismos bentónicos también han demostrado ser susceptibles a la hipercapnia. Se sabe muy poco sobre las capacidades de la infauna bentónica pero se conoce que algunos organismos infaunales experimentan de forma natural condiciones de hipoxia e hipercapnia.

Por otro lado las especies calcificantes tiene también mayor riesgo de sufrir los efectos de la acidificación que las no calcificantes ya que las especies calcificantes utilizan CO₂ para crear estructuras o esqueletos carbonados y si se acidifica el medio cambia la concentración de CO₂ presente en el agua y esto les afectaría mas que a las no calcificantes.

Por lo que debemos asumir hoy en día que la perdida de especies será muy probablemente determinada para cada especie y por lo tanto, los impactos sobre la riqueza de especies y las medidas de claridad taxonómica serán muy difíciles de predecir; sin nuevos estudios, no se podrá determinar qué impacto causara la acidificación sobre la fisiología de los organismos marinos.

Astrid Villacorta Hernando -3ºGrado de biologia UPV