miércoles, 22 de marzo de 2017

EFECTOS DE LA PRIMAVERA EN LOS SERES VIVOS. La floración, la alergia y la reproducción.



La primavera es la estación intermedia entre invierno y verano, el término prima proviene de «primer» y vera de «verdor»  y, en el hemisferio norte, trás el equinoccio de primavera (entre el 20 y el 21 de mayo), esta se da desde marzo hasta mayo. Esta estación está caracterizada por el aumento progresivo de las temperaturas y el fotoperiodo, cambios en las condiciones ambientales que provocarán una cadena de respuestas en los seres vivos.










Como es de esperar, estos cambios no solo nos afectan a nosotros. Entre los seres más afectados por estas condiciones están los organismos vegetales, su nutrición y prosperidad dependen directamente de la energía que reciben del Sol. Por tanto, las condiciones para la reproducción y el crecimiento de la planta serán óptimas.

¿Cómo detectan estos cambios los organismos vegetales?
Muchas angiospermas utilizan una proteína fotorreceptora que se encuentran en las hojas de estos organismos, unas proteínas llamadas fitocromos y criptocromos. Estas proteínas, para detectar los cambios estacionales, detectan las horas de oscuridad en una respuesta de las plantas conocidas como fotoperiodicidad en la que, mediante hormonas vegetales, reciben la señal para florecer. En una subdivisión más amplia, las plantas fotoperiódicas forzosas requieren una noche lo suficientemente larga o corta antes de florecer, mientras que las fotoperiódicas opcionales es más probable que florezcan bajo las condiciones apropiadas de luz, pero al final lo harán, al margen de la duración de la noche, o del día.
Longitud de onda de la luz captada por distintos fotorreceptores vegetales y humanos.

Los biólogos modernos creen que es la coincidencia de las formas activas de fitocromo o criptocromo, creadas por la luz, junto con los ritmos del reloj circadiano lo que permite a las plantas medir la duración de la noche. Además de para la floración, el fotoperiodismo actúa sobre el crecimiento de tallos o raíces durante ciertas estaciones, o la pérdida de hojas.
Así, de este modo, las plantas que se polinizan por el aire florecerán y producirán el polen necesario para la reproducción de estas plantas, que es esparcido a la atmósfera.
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¿Porqué se produce la alergia al polen?



Usualmente, el polen atmosférico llega al organismo a través de las vías respiratorias. El sistema inmunitario de los alérgicos al polen lo detecta como un elemento extraño, creyendo erróneamente que se encuentra bajo una invasión de parásitos y produciendo IgE (Inmunoglobulina de tipo E). Esta IgE es una proteína que producen las células plasmáticas en un intento de "proteger" el organismo. De esta manera se inicia una cadena de acontecimientos que provocan los síntomas de la alergia. La producción de IgE de antígenos no patogénicos, como los encontrados en fármacos, alimentos, y alérgenos estacionales, puede provocar reacciones alérgicas.
Gran parte de la IgE se puede encontrar unida a la superficie de los mastocitos, eosinófilos y basófilos.  El reconocimiento de un antígeno por la IgE desencadena complejas reacciones inmunitarias, entre las que pueden destacarse, por ejemplo, la desgranulación de los mastocitos, que liberan sustancias vasoactivas como la histamina. Estos mastocito se encuentran en cantidades importantes en la piel, en las mucosas del tracto digestivo y en las vías aéreas. La liberación del contenido de los gránulos de los mastocitos al reconocimiento de antígeno causa síntomas como la hinchazón de las vías aéreas, la rinitis, y la dermatitis.
Además, cuando los eosinofilos la detectan unidas al alérgeno, estas inmunoglobulinas desencadenan la respuesta inflamatoria. La unión entre IgE y los receptores en los eosinófilos activados causa la secreción de toxinas que están destinadas a destruir al supuesto parásito.



Si una persona sufre de asma producida por reacciones alérgicas, esta cadena de acontecimientos también derivará en síntomas de asma.

¿Cómo afectan estos cambios ambientales (temperatura y fotoperiodicidad) al reino animal?
Ciertos cambios en la fisiología y el comportamiento del reino animal dependen de los cambios de temperatura y la fotoperiodicidad como modificaciones en el pelaje y el plumaje, las migraciones, la hibernación, el comportamiento sexual o el tamaño de órganos genitales.
Las condiciones ambientales de la primavera también son las óptimas para la supervivencia de los animales, es por ello que podemos observar a muchos de ellos practicando el cortejo y la reproducción durante esta época.
Imagen relacionada



Pongamos como ejemplo la frecuencia de canto de pájaros como el canario, esta varía en gran medida con el fotoperiodo. Cuando se alargan las horas de luz solar, los testículos de los machos aumentan y secretan más hormonas sexuales que incrementan la frecuencia del canto.



martes, 21 de febrero de 2017

Dormancia, hibernación e hibernantes sociales


Dormancia

La naturaleza ha desarrollado numerosas estrategias destinadas a combatir las inclemencias climáticas.  Una de estas estrategias es la dormancia o dormición, es un período en el ciclo biológico de un organismo, durante el cual se suspenden por un periodo de tiempo el crecimiento, el desarrollo y la actividad física. Íntimamente ligado a condiciones ambientales, el organismo reduce drásticamente la actividad metabólica permitiendo que el organismo conserve energía. 

Se han identificado diferentes tipos de dormancia en organismos animales:

- Diapausa.

La diapausa está predeterminada genéticamente y es común en muchos insectos. Esta permite que suspendan su desarrollo entre el invierno y la primavera. También se ha observado en mamíferos como el ciervo rojo europeo, en el cual la implantación del embrión en el útero se demora un tiempo, así la cría nace en la primavera, cuando las condiciones son más favorables.



- Estivación.

La Estivación se produce en respuesta a condiciones muy cálidas o secas. Es común en los invertebrados, como caracoles del género Helix y las lombrices de tierra, pero también puede ocurrir en otros animales como el pez pulmonado.





- Brumación.


La brumación es un ejemplo de dormancia en los reptiles, similar a la hibernación. Difiere de la hibernación en los procesos metabólicos afectados.



- Hibernación.

La estrategia más popular para combatir el frio en el reino animal es la hibernación. La hibernación es una manera de sobrevivir a la escasez provocada por las bajas temperaturas y las condiciones climatológicas. Es un comportamiento observado organismos endotermos, los cuales gastan energía para mantener su temperatura corporal dentro de unos límites, independientemente de la temperatura ambiental. En este estado se reduce drásticamente la tasa metabólica (1). 




¿Cuál es el mecanismo fisiológico de la hibernación?
Tras la ingestión de alimentos grasos haber acumulado durante un periodo de tiempo grandes cantidades de reservas mediante en forma de triacilgliceridos comienza la hibernación. Durante este periodo de hibernación el organismo conserva su energía mediante el estado de inactividad y ralentización metabólica. Debido a necesitar conservar energía, el organismo reduce la tasa metabólica, por ello necesitará consumir menos cantidad de oxígeno para producir energía. Esto provoca que disminuya enormemente su temperatura corporal, respiración, pulsaciones.

¿Cuánto puede durar la hibernación?
La hibernación puede durar días, semanas o meses dependiendo de la especie, la temperatura ambiente, la época del año y las características de cada animal.

¿Cómo se nutre el animal durante la hibernación?
Para sobrevivir al periodo de hibernación, cuando disminuye el fotoperiodo y la temperatura, el organismo del animal percibe este cambio y activa la enzima lipoproteína lipasa (LPL) que va a degradar las moléculas de triacilgliceridos para aportar energía a las células.




Hibernantes sociales

Casi todas las especies de marmotas que existen hibernan en grupo, se les llama hibernantes sociales. La hibernación en grupo permite que las marmotas no bajen su temperatura por debajo de los 3-4 ⁰C en invierno, al estar pegados aumenta la conductancia térmica(2), por lo que se pierde menos calor. Esto permite que puedan ahorrar energía disminuyendo la tasa metabólica.



- El despertar sincrónico.
Estos hibernantes sociales han desarrollado otras estrategias para disminuir el gasto energético que supone el despertar de la hibernación. Sincronizan el momento del despertar para regular mejor la temperatura. Esta estrategia se denomina despertar sincrónico. 

El despertar sincrónico permite que se retenga el calor mejor que en el despertar individual. De esta forma les es más fácil recuperar su temperatura de estado activo con un menor gasto energético. De esta manera, amortigua el incremento de la tasa metabólica ligada a la finalización de la hibernación.

Por ejemplo, las marmotas alpinas son especialmente sociables entre ellas, hacen grupos de adultos y jóvenes, hasta el punto de formar colonias de centenares de ejemplares sean familia o no, en sus madrigueras que pueden llegar a tener varios metros de profundidad en las que hibernan. Esta forma de hibernar aumenta la probabilidad de sobrevivir en invierno, especialmente para los individuos jóvenes. Las marmotas más cercanos a la adultez y las adultas se despiertan a la vez para dar calor a los más jóvenes, que despiertan más tarde, pueden estar varias horas o incluso días.


Además, un estudio realizado por Ruf y Arnold (2000) demuestra que los individuos de grupos más sincronizados disminuyen su pérdida de volumen durante la hibernación. Los datos revelaron que los individuos de grupos más sincronizados perdieron un 20-25% de su peso corporal frente a los menos sincronizados que perdieron hasta un 45% de su peso.



(1) La tasa metabólica mide la conversión de energía química en calor como energía liberada en forma de calor por unidad de tiempo, esta permite medir los requerimientos energéticos de acuerdo al metabolismo. Por ejemplo, un animal para sobrevivir requiere tanta energía de los alimentos como la energía que almacena y la que disipa. En resumen, usan sus reservas de nutrientes para producir energía. Esto depende del sexo, edad, temperatura.


(2)La conductancia térmica es medida de transferencia de calor a través de los materiales.




BIBLIOGRAFÍA: 

Fisiología Animal, Richard W. Hill,Gordon A. Wyse,Margaret Anderson. Editorial Panamerica. 2006.

viernes, 18 de noviembre de 2016

La bioquímica del sexappeal

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La atracción entre seres humanos se puede explicar por medio de factores de índole inconsciente. Estos factores vienen condicionados por la percepción a través de órganos sensoriales. Entre los elementos más relevantes de la atracción sexual se encuentran la percepción visual, el sentido olfatorio y el auditivo. 

Varios estudios demuestran la relación de estos con la compatibilidad genética, salud y viabilidad de la progenie de los individuos, que ofrece un aumento de la probabilidad de éxito reproductivo y de una mejor progenie. Por tanto, podemos suponer una relación entre la compatibilidad genética  de los individuos y su atracción mutua.


En los estudios realizados para encontrar la causa de la "belleza" se ha hallado relación con el nivel de hormonas sexuales del individuo. En hombres, la hormona sexual por excelencia es la testosterona. Los efectos de la testosterona se pueden clasificar como androgénicos y anabólicos, que promueven el crecimiento de masa ósea y muscular.


Efectos anabólicos: Crecimiento de la masa muscular, el incremento de la densidad ósea  y la fuerza de estas. La estimulación del crecimiento longitudinal y la maduración de los huesos. Esto provoca el ensanchamiento de mandíbula y hombros, así como el alargamiento de la cara.
Efectos androgénicos: Maduración de los órganos sexuales, profundización de la voz, crecimiento de vello facial y corporal.

Como podemos intuir, el efecto de la testosterona ocasiona una virilización del individuo masculino, entrando estas transformaciones en el estándar de belleza masculina. Los niveles de testosterona están relacionados con la fertilidad y salud del hombre, esta puede ser la razón evolutiva de esta preferencia por parte del sexo opuesto.






























En  individuos femeninos, las hormonas sexuales estudiadas que intervienen en el atractivo son el estrógeno y la progesterona. Están relacionadas con el ciclo menstrual de la mujer, fluctuando sus niveles durante las distintas etapas de este. Estas hormonas tienen numerosas funciones, entre ellas desarrollar los caracteres sexuales de la mujer, produciendo un efecto feminizante. Están relacionadas con el tamaño de los senos y el de las caderas. Al igual que la masculina, estas hormonas son indicativas de la fertilidad y salud de la mujer.



Los factores visuales jugarán papel en la atracción, por ejemplo, en la preferencia por la simetría facial. La simetría facial es considerada primordial en la definición de belleza, estudios demuestran relación entre esta y la salud del individuo. Se cree que los individuos con menor índice de asimetría fluctuante tienen mayor probabilidad de aparearse.





Otro de los factores más importantes en la atracción sexual es el olor. El olfato es un sentido muy sensible y poderoso. Es el único que viaja directamente a la corteza cerebral, por lo cual es el sentido más rápido de todos. Éste sentido determinará considerar a alguien agradable o repulsivo; un resultado positivo será fundamental en el proceso de atracción.

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Dentro del sentido del olfato encontramos en algunas especies un órgano auxiliar llamado Órgano Vomeronasal, no ha sido demostrada su funcionalidad en seres humanos pero, de ser funcional, sería el órgano receptor de las feromonas.

Las feromonas son hormonas secretadas al ambiente y afectan a los que son de la misma especie en su comportamiento. Las feromonas llevan muchos años estudiándose, los científicos no se ponen de acuerdo sobre la importancia del papel de estas en la atracción sexual entre seres humanos. Estas son hormonas secretadas al ambiente y afectan a los que son de la misma especie en su comportamiento. Algunas investigaciones han dado resultados positivos en la relación entre el incremento de feromonas y la atracción que ejercen los individuos estudiados.

Otros estudios han demostrado una relación entre la elección basada el olor y el complejo mayor de histocompatibilidad (MHC). El MHC es una familia de genes hallados en todos los vertebrados cuya función es la codificación de moléculas (glicoproteínas) denominadas antígenos leucocitarios humanos o antígenos de histocompatibilidad, que participan en la presentación de antígenos a los linfocitos T permitiendo la activación de procesos críticos en la generación de la respuesta inmunitaria. 

En estudios realizados por el equipo de Wekedin publicados por la Universidad de Chicago, trataron a un grupo de mujeres realizándoles pruebas olfatorias a través de camisetas usadas por diferentes hombres. Las mujeres que estaban ovulando calificaron positivamente los olores de hombres con diferente MHC. Además, se notificó en varias ocasiones que los olores de hombres con diferente MHC les recordaba a algún compañero sentimental actual o pasado. Este sistema podría suponer una barrera para las relaciones endogámicas dado que los parientes tendrían un MHC similar.

A pesar de los múltiples estudios se puede concluir que ningún resultado es completamente concluyente por sí solo. Teniendo en cuenta que múltiples factores toman papel en la atracción, resulta evidente que este fenómeno entre humanos es complejo. Para investigaciones futuras, sería interesante un estudio interdisciplinar de la atracción, teniendo en cuenta todos los factores químicos, genéticos, fisiológicos y psicológicos que intervienen en esta.


miércoles, 22 de julio de 2015

Preferencias en la hematofagia del mosquito

      



Existe un gran número de especies de mosquitos pero no todos ellos pican, principalmente los que se dedican a ello son las hembras de la familia Culicidae o culícidos, estas requieren de un aporte extra de nutrientes para poder iniciar el ciclo gonotrófico y poder realizar la puesta de huevos. Los mosquitos en general reciben su aporte energético en forma de azúcar del nectar de las plantas, con la ingesta de sangre la hembra adquiere un gran suplemento alimenticio de lípidos y, sobretodo, proteínas, las cuales son un importante material para la producción de huevos.




El hecho de que existan numerosas especies de mosquitos implica que algunas tendrán unas preferencias que otras no tienen. Aún así, existen ciertos factores comunes entre sus víctimas, diversos investigadores han determinado que el factor genético; que será determinante en procesos metabólicos, tasas metabólicas, grupo sanguíneo, etc; es el que determina la elección del mosquito en un 85% aproximadamente. Los mosquitos están habilitados para la detección de su presa mediante diferentes sistemas; entre ellos sensores de calor, sensores visuales y sensores químicos; los cuáles están compuestos de unidades sensoriales básicas llamadas sensilias y pueden hallarse en la totalidad de la superficie corporal del insecto de forma agrupada o dispersa.



Mediante estos sensores químicos reciben señales químicas volátiles, procedentes principalmente del sudor, de forma similar al olfato humano. Entre las principales señales se encuentran:

  • El grupo sanguíneo 0, esto puede ser detectado por el mosquito debido a la secreción en nuestros líquidos corporales del anticuerpo correspondiente con el grupo sanguíneo, fenómeno que se estima en un 80% de población aproximadamente.

  • La producción de dióxido de carbono y calor, se ha observado que una respiración pesada tras hacer ejercicio puede ser un atrayente para ellos, también las mujeres embarazadas suelen tener una mayor temperatura corporal y expulsan mas CO2, lo que las convierte en posibles objetivos.






  • Productos del metabolismo, segregados por glándulas apocrinas, ecrinas y sebáceas tales como Amoníaco, ácido láctico y otros ácidos carboxílicos alifáticos, dejándolos presentes en la piel y el sudor humanos. En otros animales pueden ser atraídos por el indol y el octenol.

  • La cantidad y el tipo de microbiota saprofítica, esta se encargará de modificar la estructura de los componentes “inodoros” del sudor en otros con características odoríferas detectables. En humanos las bacterias de los géneros Propionibacterium , Corynebacterium subgrupo A y Staphylococcus descomponen la secreción de las glándulas sebáceas, sebo inodoro que en su mayoría consta de lípidos, en ácidos carboxílicos principalmente.


No se han encontrado datos que apoyen la teoría de la “sangre dulce”, hasta la fecha no podemos catalogar como factor atrayente la presencia de glucosa en sangre.


¿Porqué pican las picaduras de mosquito?
Lo que molesta no es la lesión en sí misma, sino la reacción inmune que tiene lugar a raíz de la picadura. Antes de extraer la sangre, el insecto segrega una líquido a través de su aguijón. Esta sustancia, además de tener una función anticoagulante para facilitar la succión, es altamente inmunógena, por lo que el cuerpo humano sintetiza anticuerpos frente a la saliva del mosquito.
La reacción de hipersensibilidad frente a la saliva, responsable de la inflamación y el picor se deben a una reacción anafiláctica mediada por anticuerpos IgE, es por eso que en las primeras ocasiones en las que un animal es atacado, la reacción inmune será prácticamente inexistente, ya que no existirá sensibilidad, pero según se produzcan más picaduras, la respuesta será más rápida y evidente, llegando a producirse la lesión cutánea y el prurito en minutos.





Bibliografía:

Sweaty skin: ¿an invitation to bite?, Renate C. Smallegange, Niels O. Verhulst and Willem Takken, Laboratory of Entomology, Wageningen University and Research Centre, Cell Press

lunes, 11 de mayo de 2015

Canibalismo sexual


El canibalismo sexual ha sido estudiado de manera científica a partir de las expediciones y teorías de Charles Darwin, hace menos de 200 años. Este inusual comportamiento ha podido ser observado en diferentes especies, sucediendo de forma mas significativa en especies del género Mantis y en la clase Arachnida – como la Latrodectus mactans (viuda negra), Lycosa tarantula (tarántula) o miembros del orden Scorpiones-.




Como podemos intuir, el canibalismo sexual se trata de la muerte e ingesta de uno de lo miembros antes, durante o tras la cópula; siendo principalmente y casi exclusivamente devorado el macho. Este comportamiento no sucede en la totalidad de los individuos de las especies en las que se ha datado, existen ciertas variantes que lo propician o evitan.

Podemos observar similitudes en las especies que realizan canibalismo sexual. Estas son:
  • Pertenecen al Filo Arthropoda.
  • Suelen ser especies agresivas.
  • Presentan dimorfismo sexual, es decir, variaciones en la fisonomía externa entre machos y hembras de una misma especie. En este caso se trata de una variación de tamaño, donde la hembra es mas grande que el macho.


¿Cuál es la ventaja de este comportamiento?

Si pensamos en la supervivencia de la especie como norma en la naturaleza puede no parecer obvio el sentido de esta estrategia. Muchos etólogos han observado y estudiado este comportamiento y han llegado a varias conclusiones basadas en el concepto de selección natural y la supervivencia de una descendencia de mayor tamaño y número.

Maydianne Andrade, de la Universidad de Toronto, presentó en 2003 un estudio en el que afirma que los machos que mueren a manos de su pareja durante el apareamiento engendran proporcionalmente más descendencia que aquellos a los que la araña decide no comerse.
Varios estudios han demostrado que las hembras que han saciado su hambre muestran en menor medida este comportamiento y que además el tamaño y número de su puesta aumenta cuando suplen estas necesidades nutricionales. Podemos deducir de estos hechos que el canibalismo sexual es una práctica que favorece a la descendencia y, por tanto, a la supervivencia de los genes del animal que lo practica.

Cuando el canibalismo sucede antes del coito lógicamente no hay fecundación, este hecho halla su explicación en la selección natural. La hembra elige al macho que le dará una mejor descendencia, el resto de pretendientes que llegan en su época de reproducción buscando la transmisión de sus genes serán devorados para mejorar la progenie con su futura elección.

Larvas de la mantis
Larvas de la araña


Como ya hemos dicho, la muerte del macho no se da en todos los casos. Existen ciertos factores que influyen en su supervivencia.
  • Si la densidad de población masculina es reducida, es decir, hay pocos machos por unidad de superficie. Esa población no puede correr el riesgo de perder mas individuos.
  • Si, como hemos mencionado, la hembra está saciada. Las necesidades nutricionales de esta se verán reducidas y será necesaria la ingesta del macho. Este hecho ha sido datado en experimentos con mantis que habían sido alimentadas, la supervivencia de los machos en ese caso aumentó.
  • En el caso de algunas arañas, si el macho posee las condiciones necesarias para una mejor progenie, es decir, si es el macho elegido para esta disminuirá la posibilidad de ser depredado.
  • Si la hembra es mas “dócil”. Esto puede venir determinado por la misma naturaleza de la especie que tratemos.

Durante su época de reproducción, las hembras segregan feromonas de forma natural para atraer a los machos, estos acuden a esta “llamada” y, según diferentes variables -entre las que cabe destacar la especie con la que tratamos-, puede producirse o no tres tipos de canibalismo.
  • Canibalismo pre-cópula. Con este la hembra está ejerciendo la elección de pareja para su puesta, de no ser la elegida y/o no encontrarse saciada para su reproducción, la hembra devorará al macho antes de ser fecundada.
  • Canibalismo durante la cópula y post-cópula. En el que la hembra devorará al macho y, además, será fecundada por él. De esta forma asegura una puesta de mas número y peso.

El tipo de canibalismo que practican viene determinado por diferentes factores, la especie a la que pertenecen los individuos influye en ello. En la clase Arachnida se ha observado el uso del canibalismo pre-cópula como método de elección sin embargo, en el género Mantis es conocido el canibalismo durante la cópula, en este la hembra consume primero la cabeza evitando dañar las zonas del sistema nervioso encargadas de la reproducción. Estos datos no pueden generalizarse, las especies tratadas no siempre practican este canibalismo y no podemos hablar de un tipo de canibalismo de forma generalizada para cada una.
En el siguiente vídeo podemos observar la práctica del canibalismo durante la cópula en la mantis:




Los machos de estas especies han desarrollado numerosas estrategias para evitar ser comidos. La selección de hembras recién alimentadas y/o de pequeño tamaño disminuirán el riesgo de ser depredados. La elección de hembras de pequeño tamaño le dará la posibilidad de defenderse si la ocasión lo requiere.
Además, en arañas se ha podido observar que los machos tienden a buscar a la hembra durante el día, siendo la noche una mala elección para cortejarla. La explicación es simple: la hembra muestra mayor agresividad por la noche y las posibilidades de ser depredado en ese momento son mucho mayores.
En algunos casos como los machos de viuda negra, estos enredan a su pareja con hilos de seda poco antes de aparearse, de manera que puedan limitar los movimientos de ataque de la hembra.

Debemos tener en cuenta en todo momento que no estamos hablando de seres humanos, las especies tratadas responden a instintos primarios -de depredadores- y a estímulos químicos y físicos, por tanto, no debemos intentar buscar ética o moral en sus actos.

Fuentes
http://www.world-science.net
AAAS SCIENCE