martes, 25 de junio de 2013

¿Cómo desafían la gravedad las salamanquesas?


Las salamanquesas parecen desafiar la gravedad al correr por cualquier superficie, aunque sean verticales, incluso pueden caminar por los techos sin ninguna dificultad.

Esta habilidad no se debe a la presencia de ventosas, ni a sustancias adherentes que pudiera segregar a través de las almohadillas de sus patas, entonces ¿Cómo consiguen caminar por estas superficies con tal facilidad?

Cuando nosotros ponemos una mano sobre la pared, la superficie de contacto entre la mano y la pared en realidad no es muy grande, lo que es debido a la gran cantidad de irregularidades que tienen ambas superficies. A nivel molecular, pocas son las moléculas de la pared y de nuestra mano que llegan a estar los suficientemente cerca como para que se generen interacciones entre ambas.

El secreto de la salamanquesa radica en aumentar precisamente la superficie de contacto con la pared. Para ello, en las almohadillas de sus patas cuenta con millones de pelos o cerdas microscópicas, llamadas setas, cada una de ellas 10 veces más fina que un pelo humano. A su vez, cada seta tiene en su extremo un fleco que se ramifica dando entre 100 a 1000 pelos más finos aún, llamados espátulas.

Al aumentar tanto la superficie de contacto entre ambas superficies, se favorecen que se establezcan una gran cantidad de interacciones entre la superficie a escalar y las almohadillas del animal.

¿De qué interacciones estamos hablando? De fuerzas de Van der Waals, atracciones débiles que se establecen entre las cargas positivas y las cargas negativas de distintos átomos o moléculas.

En definitiva, al aumentar la superficie de contacto, este reptil consigue que se den tal cantidad de enlaces débiles, entre las moléculas de la superficie a escalar y las moléculas de la superficie de las almohadillas de sus patas, que la acumulación de todas esas fuerzas es muy superior a la necesaria para compensar su propio peso y quedar adherido a la superficie deseada.

 

lunes, 8 de abril de 2013

Los gusanos de seda


Con la llegada de la primavera, y coincidiendo con los nuevos brotes de la morera, las larvas de los gusanos de seda (Bombyx mori) ya han salido de sus huevos.

Para salir del huevol, las larvas, que no tienen más de un milímetro de tamaño, deben comer parte del interior del huevo. Cuando salen, como sus mandíbulas son muy débiles aún, deben ser alimentadas con las hojas más tiernas de la morera.

En el cuerpo de un gusano de seda podemos distinguir:
  • Cabeza (formada por la fusión de 6 segmentos).
  • Tórax (formado por 3 segmentos).
  • Abdomen (formado por 11 segmentos, de los que solo podrá distinguir 9, pues los últimos 3 están fusionados). 
  
En la cabeza encontramos 6 pares de ocelos; un par de antenas, usadas como organos sensoriales; mandibulas, adaptadas a la masticación; maxilas y labio; maxilares, que le permiten degustar el alimento: el aparato hilador, que le permitirá liberar el hilo de seda.

Una curiosidad a tener en cuenta, es que en el dorso del tórax, en su segundo segmento, encontramos una mancha que simula ser un ojo, pero no lo es, se lo conoce como pseudojo, falso ojo o mancha ocular.

En cada uno de los 3 segmentos del tórax, encontramos un par de patas, terminadas en unas finas uñas que le permiten al gusano sostener las hojas durante la alimentación. Estas patas son conocidas como verdaderas, pues corresponden con las 6 patas que tendrán cuando alcancen su estado adulto.

Por el contrario, en los segmentos del tórax del 3 al 6, y en el último, encontramos otros apéndices membranosos llamadas falsas patas, que le serán útiles en el estado larvario, pero que no estarán presentes en la madurez.

En el dorso del 8º segmento abdominal presenta una protuberancia encorvada que se llama espolón, cuerno, cuerno anal corto, remo caudal… se le conocen muchos nombres, da igual, seguro que en casa terminará llamándolo “el rabito del gusanito”.

Si lo mira de frente seguro que aprecia que no tienen nariz… ¿Cómo respiran? Pues a ambos lados del primer segmento torácico y de los primeros 8 segmentos abdominales, encontramos unos puntos negros, los espiráculos, que son unas aberturas cubiertas por unas pequeñas membranas que permiten la entrada de aire a una serie de canalillos internos llamados tráqueas, los cuales recogen el aire y lo distribuyen por todo el cuerpo. La expulsión del dióxido de carbono, así como de vapor de agua, la realizan por transpiración a través de la piel.

Su digestivo es un tubo interno con esófago, estomago e intestinos. Al intestino delgado vierten los vasos urinarios, tubos de Malpigi, que actúan como riñones recogiendo los productos oxidados de la sangre para eliminarlos por los intestinos.

En cuestión de días, las larvas aumentan rápidamente su tamaño, hasta alcanzar los 4 o 5 cm de largo. Para poder crecer deben realizar 4 mudas. A medida que crecen necesitan cada vez más alimento, las hojas de morera, pudiendo comer tanto de las variedades blanca, Morus alba, como de la negra, Morus nigra. 

Aproximadamente un mes después del nacimiento, las larvas ya están preparadas para encerrarse en su capullo.

A partir del almidón de las hojas de morera consumidas, el animal va a comenzar a producir una secreción viscosa a través de unas glándulas ubicadas bajo el tracto digestivo que se conectan en la hilera, debajo de la boca. Esta secreción líquida, solidifica en contacto con el aire generando el hilo de seda.

Al girar sobre sí misma a la par que libera el hilo de seda, la larva produce una envoltura oval alrededor de su cuerpo, formada por un único hilo que puede llegar a medir hasta los 1500 metros de largo. Este proceso le puede llevar entre 2 y 6 días.

El animal queda cautivo dentro del capullo, lo que supuestamente le va a servir como protección durante la fase de metamorfosis… bueno, este sería al menos su sentido evolutivo en un principio, actualmente, como el gusano de seda es un animal que solo vive en cautividad, no tendría por qué generar este capullo, lo que supone un gasto metabólico, pero vive en cautividad precisamente porque ha sido totalmente domesticado por el hombre, y ha existido una selección artificial por parte del mismo para conseguir que produzcan cada vez mejores capullos de seda.

Puede ser irónico, ese capullo que realizaba en un principio para protegerse de los depredadores, es la razón por la que mueren en las manos de los sericultores. Para que pueda aprovecharse la seda de los capullos, este debe ser hervido intactos en agua, con el animal dentro, pues si esperasen a que saliera la mariposa, esta perforaría el capullo inutilizándolo para la hiladura.

Bueno, ya me he ido... me pasa cuando hablo de evolución y selección... volvamos a lo que pasa dentro del capullo.

Cuando la larva vacia por completo las glándulas de seda, se inicia la pupación, fase en la que su cuerpo va a sufrir un cambio completo, tanto interna como externamente, lo que le supone realizar 2 mudas antes de alcanzar la forma de estado adulto, la de mariposa.


Una vez que alcanza su forma final, produce una secreción ácida que perfora el capullo por uno de sus extremos, generando un orificio por el que escapa del mismo.

La mariposa presenta, situados a cada lado de la cabeza, ojos compuestos y antenas.

El tórax sigue componiéndose de 3 segmentos, cada uno con un par de patas, lo que suman 6 patas (por algo son Hexápodos, que viene a ser el grupo dentro de los artrópodos que incluye a todos los insectos). El segundo y tercer segmento del tórax poseen cada uno un par de alas cubiertas de escamas, alas que son algo más grandes en los machos, y que, debido a la selección artificial llevada a cabo por el hombre, son más bien inútiles tanto en machos como en hembras, no suelen ser capaces de volar.

El abdomen del macho muestra 8 segmentos y es más estilizado, mientras que el de la hembra muestra 7. En los laterales del cuerpo encontramos 6 pares de espiráculos.

Durante su fase adulta, la mariposa no se alimentará. Se dedicará a buscar pareja, copular durante algunas horas (momento en el que queda la parejita enlazada por la punta de sus abdómenes), y seguidamente, mientras la hembra   pone los huevos, el macho buscará otra pareja para continuar reproduciendose.

Y finalmente, tras 3 y 15 días en la fase adulta, mueren. 

P.D.: Si te interesan las mariposas y todo lo que tiene que ver con ellas no te pierdas Bfly Obsession.

viernes, 15 de marzo de 2013

Los ojos rojos en las fotografías


A veces ocurre, le haces una foto con flash a alguien y zas, aparece con los ojos rojos. Como en esta foto que le tomé a Sergio Sánchez Cano, director de cortometrajes malagueño, durante la presentación de uno de sus cortometrajes.

Bueno, tras las presentaciones, centrémonos.

Hace ya algún tiempo escribí contando como las cosas no son de colores, los colores son una interpretación que realiza nuestro cerebro de las longitudes de onda que se reflejan en algún cuerpo y llega a nuestros ojos. Que veamos un cuerpo de un color u otro depende de las longitudes de onda de la luz que absorbe y las que refleja.

Los ojos rojos en fotografía suceden cuando las longitudes de onda que, atravesando la pupila, salen del interior de nuestro ojo son registradas por la cámara.

Como la retina es casi transparente, la luz que sale del ojo básicamente es la que se ha reflejado en los vasos sanguíneos que irrigan la retina, por eso, se ven los ojos rojos, porque la sangre absorbe las distintas longitudes de onda salvo las que nos permiten interpretarla como de color rojo.

Ciertamente, el efecto de los ojos rojos es más exagerado en los ojos claros que en los oscuros, pues los oscuros tienen mayor pigmentación, por lo que absorben más luz, atenuándose la cantidad de luz que va a salir atravesando la pupila. Pero sean unos u otros, el interior del globo ocular se interpreta de color rojo.

Y entonces, ¿por qué en condiciones normales vemos las pupilas negras en vez de rojas?

Lo que ocurre es que debido a la forma del ojo, y sobre todo al efecto refractario (desviación de la luz) de la cornea y del cristalino, la luz que entra en el ojo se concentra en un punto de la retina, y es reflejada de forma que sale del ojo en la misma dirección pero sentido opuesto a como entró, es decir, la luz que sale del ojo lo hace en dirección a la fuente de la que provenía la luz.

Si mira su mano, la luz del ambiente que se refleja en su mano accede a su ojo, se concentra en la retina, lo que desencadena una serie de reacciones que permite que su cerebro interprete la visión de su mano. Esta luz que llega a la retina, sale reflejada de la misma hasta llegar de nuevo a la mano, donde se reflejará hacia donde sea. Si mira a una bombilla, la luz de la bombilla llega a su retina y acto seguido se refleja de nuevo hacia la bombilla.

Pero cuando mira la pupila de alguien, no le puede llegar luz del interior de esa pupila, porque si a esa pupila le está llegando luz de algún lado, la va a reflejar hacia esa misma fuente de luz, no hacia sus pupilas. Y como no nos llega ninguna longitud de onda de las pupilas ajenas, las interpretamos como negras.

Esto nos lleva de nuevo a la fotografía con los ojos rojos. ¿Por qué en ese caso si vemos los ojos rojos? Porque la fuente de luz que ilumina al ojo, el flash, está pegado al objetivo, con lo que consigue captar algo de esa luz que sale reflejada del interior ojo hacia el flash.

Por eso, uno de los métodos para evitar las fotos con ojos rojos es usar un flash separado del objetivo de la cámara. Con separar un poco el sensor de la cámara y la fuente de luz, conseguimos que el sensor no registre luz reflejada por el interior del ojo.

Otra forma de evitar este fenómeno es usar un modo de flash específico para evitar los ojos rojos. Este modo lo que hace es parpadear varias veces, así el iris reacciona reduciendo el diámetro de la pupila (tal y como ya comenté recientemente cuando os hablaba de la adaptación del ojo a la luz y los parches de los piratas), con lo que cuando toma la fotografía, la luz del flash que va a reflejarse saliendo del ojo va a ser menor y más difícilmente podrá ser recogida por el sensor aunque esté situado muy cerca del flash.

Para concluir, puede ser que haya visto alguna vez a simple vista colores distintos al negro en la pupila de algunos animales vertebrados, sobre todo al iluminarlos directamente, por lo que suele fastidiar las fotografías que les hacemos a distintos animales, entre ellos a nuestros perros y gatos. Esto es debido a que algunos animales tienen en el ojo una capa de tejido reflector de la luz, el tapetum lucidum, que puede ser de distintos colores.

Por supuesto, este tejido tiene un sentido evolutivo que no tiene nada que ver con fastidiar las fotos de nuestras mascotas. El tapetum lucidum está situado tras la retina, de modo que la luz que entra al ojo y pasa por la retina, se refleje tras esta, y vuelva a pasar nuevamente por la retina antes de salir del ojo, lo que permite que los fotorreceptores de la retina tengan el doble de posibilidades de ser estimulados, lo que dota a estos animales de una gran visión nocturna.

jueves, 7 de marzo de 2013

El hoyuelo en la barbilla

Mi padre ha aportado muchas cosas en mi vida, entre otras un alelo dominante que determina la presencia de un hoyuelo en la barbilla.

No nacemos con la misma cantidad de huesos que tenemos de adultos. Un bebe nace con alrededor de 300 huesos, mientras que de adultos poseemos 206. ¿Cómo es esto posible? Lógicamente los huesos no desaparecen a medida que maduramos, sino que algunos se sueldan entre sí.

La mandíbula, ese hueso en forma de herradura situado en la parte inferior de nuestra cara, es uno de esos huesos soldados. Durante el desarrollo embrionario, antes del nacimiento, se sueldan una mitad derecha y una izquierda justo por la barbilla.

La presencia o ausencia de un hoyuelo en la barbilla es un carácter hereditario. Existe un gen, del cual existen dos versiones, lo que llamamos alelos. Facilitemos la cosa viéndolo así: una versión de ese gen, el alelo “D”, podemos decir que ordena que los dos huesos de la mandíbula, las mitades izquierda y derecha no terminen de soldarse, dejando una fisura en medio, lo que provoca el hoyuelo, por otro lado, existe otra versión del gen, el alelo “d”, que ordena que se suelden ambos huesos sin dejar fisura, dejando la barbilla sin hoyuelo.

Las personas tenemos una doble dotación cromosómica, lo que implica que para cada cromosoma, vamos a tener una copia que heredamos de nuestro padre, y otra que heredamos de nuestra madre. En los cromosomas están los genes, así, tendremos dos copias del gen, una que heredamos de cada uno de nuestros padres.

Puede ocurrir que estas dos copias que recibimos sean del mismo alelo (DD o dd), lo que se llama homocigosis, o que recibamos una copia de cada uno de los alelos (Dd o dD), lo que se llama heterocigosis.

En casos de heterocigosis, la orden del alelo “D” domina sobre la del alelo “d”. Por lo que se conocen al alelo “D” como dominante, y al “d” como recesivo.

De este modo pueden darse las siguientes combinaciones:
  • DD la persona tiene hoyuelo.
  • dd la persona no tiene hoyuelo.
  • Dd la persona tiene hoyuelo.
  • dD la persona tiene hoyuelo.
Dicho esto, si mi madre no tiene hoyuelo, debe ser homocigótica recesiva para este carácter dd, mientras que si mi padre tiene hoyuelo, puede ser homocigótico dominante o heterocigótico. Sea como fuere, cada uno debe aportar a sus descendientes una única copia de las dos que tienen. Así, el alelo que heredo de mi madre tiene que ser “d”, pues ella carece del otro alelo, por otro lado, mi padre, independientemente de que sea homocigótico dominante o heterocigótico, me ha pasado el alelo “D”, prueba de ello es que tengo hoyuelo. De modo que yo soy heterocigótico para este gen.

Arreglado esto, pasemos a cuestiones que a veces la gente se pregunta sobre la herencia del hoyuelo.

¿Puede una persona no tener hoyuelo si lo tiene uno de sus progenitores? ¿Puede una persona no tener hoyuelo si lo tienen ambos progenitores?

En efecto. Para que no tenga hoyuelo, el hijo debe ser homocigótico recesivo, dd, lo cual se puede conseguir en ambos casos.
  • Caso 1. Solo uno de los dos progenitores tiene hoyuelo.
    Un progenitor es dd, sin hoyuelo, y el otro puede ser homocigótico dominante DD, o heterocigótico Dd o dD. Si el progenitor con hoyuelo es homocigótico dominante siempre pasará el alelo D a su descendiente, los cuales tendrán hoyuelo, pero si es heterocigótico hay un 50% de posibilidades de que pase un alelo u otro. De modo que en ese caso el descendiente tiene un 50% de probabilidad de ser dd y carecer de hoyuelo.

  • Caso 2. Ambos progenitores tienen hoyuelo
    Siempre que ambos sean heterocigóticos, puede ocurrir que los dos pasen a su descendiente el alelo d, dando un hijo dd, sin hoyuelo. Esto es menos probable, porque hay que tener en cuenta que hay un 50% de posibilidades de que cada uno de los progenitores ceda el alelo d, por lo que el hijo dd, sin hoyuelo, solo aparecerá en el 25% de los casos.

El más difícil todavía. ¿Puede una persona tener hoyuelo si este no lo tienen ninguno de sus progenitores?

En un capítulo de la genial serie House, el Dr. Gregory House se daba cuenta de que un niño era adoptado porque tenía hoyuelo, mientras que los que decían ser sus padres no lo tenían. Y si nos basamos en todo lo que hemos visto hasta ahora habría que darle la razón al Dr. House, si ambos padres no tienen hoyuelo los dos deben ser homocigóticos recesivos, dd, por lo que su hijo jamás puede recibir un alelo D y tener hoyuelo.


Pero las cosas no son tan simples. A veces pueden darse casos en los que un alelo dominante no produzca la expresión del carácter que se le asocia, o no con la misma intensidad, esto puede tener dos causas:
  • Interacciones del resto del genoma.
    Existen genes cuya expresión no determina el desarrollo de un carácter en sí mismo, como la presencia o ausencia de hoyuelo, sino que actúan como interruptores o moduladores de otros genes, suprimiendo, activando o modulando la intensidad en la que se va a expresar el gen sobre el que actúan.
     
  • Interacciones del medio ambiente.
    Nuestra “relación” con el medio influye muchísimo en cómo se expresan nuestros genes. La nutrición, la contaminación… y multitud de estímulos del medio pueden afectar a la expresión de nuestros genes. Solo tiene que pensar en cómo los gemelos, los cuales tienen la misma información genética, aunque nazcan idénticos, van volviéndose cada vez más diferentes a medida que pasan los años.

En genética se habla de penetrancia para referirse al porcentaje de individuos que presentan el carácter asociado a su propio genotipo. Una penetrancia del 100% para el alelo D implicaría que siempre que una persona tenga ese alelo va a presentar hoyuelo en su barbilla, pero no hay estudios o yo no los encuentro (tengan en cuenta que estudiar la herencia del hoyuelo no es algo que pueda dar de comer a ningún genetista), que nos indiquen la penetrancia real de este alelo, el cual podría ser de por ejemplo un 95%, y entonces en un 5% de los casos encontraríamos personas con alelo “D” que no presentasen hoyuelo.

También hay que tener en cuenta la expresividad, que es la intensidad con que se expresa un genotipo determinado en un individuo, y se rige por motivos similares a la penetrancia. Así como mi padre tiene un hoyuelo más marcado que el mío, la expresividad de su alelo D resulta mayor que la de mi alelo D.

Respondiendo a la pregunta, debido a la penetrancia y la expresividad, podría darse el caso de que una persona que tuviera uno o dos alelos D, podría no presentar hoyuelo, o ser muy un hoyuelo muy disimulado, casi irreconocible, y que en cambio, pudiera pasar su alelo D a su descendencia los cuales si mostrasen un hoyuelo mucho más pronunciado. Así que la presencia o ausencia de hoyuelo no es una prueba definitiva de paternidad.