Planeta Axxón

Área: Biología, Neurología — Sábado, 25 de Enero de 2014

La visión de los estomatópodos es distinta de la nuestra para evitar un procesado cerebral excesivo y reconocer rápidamente el entorno visual.

La galera puede distinguir la luz polarizada y sus ojos poseen 12 o más pigmentos fotosensibles diferentes. Foto: Joseph Napolitano.

Hace casi seis años nos asombrábamos en estas páginas de la increíble visión de los estomatópodos, también conocidos por galeras.

Estos animales parecen langostas pequeñas y se los puede encontrar en muchos lugares. En algunos países, como los asiáticos, existe la tradición de consumirlos. Este consumo también está llegando a Europa y se puede encontrar a este crustáceo en los mercados en algunas temporadas.

Son depredadores y pueden cazar sus presas gracias a golpes que propinan a altísima velocidad. Además se comunican entre sí usando códigos de colores polarizados, sobre todo durante el cortejo.

Sus ojos pedunculados poseen un moviendo independiente y rápido. Este rápido movimiento les permite reconstruir su entorno muy bien y ser consciente de los cambios que se producen en él. Pero, además, las líneas de fotorreptores permiten con un barrido ocular recrear una imagen muy compleja y alta resolución.

Este tipo de movimiento ocular está extendido entre muchos animales, incluidos los humanos. Nosotros podemos barrer nuestro entorno a 200-300 grados por segundo, pero los estomatópodos lo pueden hacer dos veces más rápido.

Pero quizás lo más asombroso es que los ojos de estos crustáceos tienen 12 tipos distintos de pigmentos fotosensibles para distinguir colores, en lugar de los 3 que tenemos los humanos. Algunas especies tienen incluso 21. Además, distinguen la luz polarizada y ven el ultravioleta. Esto nos hizo pensar que este animal podría ver el mundo en una cantidad de colores y de un modo al que jamás llegaríamos los humanos.

Es verdad que tienen todos esos pigmentos, pero el sistema nervioso de estos animales es muchos más simple que el de los humanos. ¿Conseguían estos artrópodos computar bien toda esa información?

El asunto de saber cómo siente o lo que ve otro ser es un tema bastante complejo, aunque nos lo cuente él mismo. La percepción ajena es un asunto delicado, pero no imposible de estudiar.

Ahora unos investigadores han conseguido hacerse una idea de qué es lo que ve este animal y llegan a la conclusión de que su visión es más limitada de lo que parecía y no ven mejor que los humanos.

Justin Marshall (University of Queensland en Brisbane, Australia) y sus colaboradores han estudiado la capacidad de distinguir colores de estos animales con experimentos en los que se les condicionaba. A unos ejemplares de Haptosquilla trispinosa se les entrenó para reconocer un color entre 10 posibles entre 400 y 650 nm. Luego, en las pruebas, se les mostraba dos de ellos y la recompensa en forma de comida estaba detrás del color en cuestión.

Descubrieron que podían distinguir un color que estaba a 50-100 nm por encima o por debajo del color al que estaban condicionadas. Pero esto no era posible si estaba a 12-25 nm. Basándose en estos resultados, los investigadores creen que este animal podría distinguir longitudes de onda que se diferencien en 1-5 nm. Es decir, es menos sensible que el ojo humano.

En los seres humanos la información de los canales rojos, verde y azul es combinada y procesada en el cerebro para reconstruir el resto de los colores. Esto nos permite distinguir entre millones de tonos de color. Como la galera no tiene la capacidad de proceso del cerebro humano, consigue distinguir muchos colores gracias al uso de los muchos canales de color que ya parten de sus ojos y que requieren menos procesamiento posterior.

Los investigadores creen que este depredador sacrifica definición en el color a cambio de poder detectar colores rápidamente (al requerir menos procesamiento), lo que le permitiría ver presas más rápidamente o detectar mejor a amigos y enemigos.

Marshall especula que nos podríamos inspirar en los ojos de estos animales a la hora de diseñar las cámaras de los satélites.

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Un experimento demuestra cierto líquenes antárticos pueden sobrevivir, realizar actividad metabólica activa y adaptarse a las condiciones marcianas

Las condiciones en la superficie marciana no son adecuadas para el ser humano. Pese a las imágenes transmitidas por los rovers marcianos, lo mostrado no es el desierto de Arizona, Egipto o Australia, es infinitamente peor.
La presión es tan baja que en la Tierra a eso en general lo llamamos vacío y mataría a un ser humano en unos segundos. La temperatura es decenas de grados bajo cero, no hay agua líquida, la radiación ultravioleta es muy intensa y la radiación cósmica no encuentra el impedimento de una magnetosfera.

Un asentamiento humano en este planeta sin una previa terraformación obligaría a la creación de hábitats artificiales subterráneos y ni así estaría garantizada la seguridad de los ocupantes.
Pero otros seres terrestres sí podrían vivir en esas condiciones, por ejemplo ciertos líquenes antárticos.
En un experimento realizado por un grupo de investigadores alemanes se han reproducido las condiciones marcianas de baja presión, una temperatura de -51 grados centígrados, alto porcentaje de dióxido de carbono y alta radiación UV durante 34 días. Un liquen antártico ha conseguido sobrevivir a estas condiciones, por lo que podría sobrevivir en Marte bajo ciertas restricciones.
Recordemos que los líquenes son asociaciones simbióticas entre algas y hongos y se cree que llevan sobre la superficie terrestre desde hace cientos de millones de años, posiblemente fueran los primeros en colonizar tierra firme.
En la Antártida no hay árboles, ni plantas complejas. La vida animal no se extiende mucho más allá de la costa que unos cientos de metros. En ese desierto a bajo cero, en donde el agua es muy escasa, hay bosquecillos de líquenes. Hay que tratarlos con tanto respeto como tratamos a un bosque de coníferas, pues tardan mucho en crecer y algunos ejemplares pueden tener cientos de años. Las condiciones del lugar son tan duras que sólo pueden crecer durante unos pocos días al año. Viven, sin duda, a una escala temporal muy distinta a la humana. Pero es precisamente la resistencia a estas condiciones lo que los hace candidatos a poder vivir en Marte. Aunque según este experimentos, para poder vivir bien en Marte tendrían que buscar nichos un poco protegidos frente a la radiación, como las grietas entre las rocas.
Según Jean-Pierre de Vera no se habían realizado experimentos de adaptación a las condiciones marcianas anteriormente, pero la adaptación es muy importante porque dice mucho acerca de las interacciones de la vida en relación a su ambiente. En estudios previos sólo se medía la supervivencia del organismo al final del periodo estipulado. Por el contrario, en este experimento se ha medido la actividad del liquen a lo largo de todo el tiempo, pues se deseaba saber si el liquen continuaba su actividad normal o si pasaba a un estado de latencia esperando tiempos más propicios.
Estos investigadores recolectaron muestras de P. chlorophanum en las cumbres Black Ridge de la región norte Victoria de la Antártida, en donde hay condiciones similares a las de Marte.
Una vez de vuelta, además de preparar un grupo de control en el exterior, situaron dos grupos de muestras de líquenes en un simulador de las condiciones marcianas del tamaño de una gran olla de cocina. El simulador permitía controlar presión, humedad, temperatura e irradiación solar. La baja gravedad marciana y la radiación cósmica no se simularon. A uno de los grupos del interior se les sometió a condiciones marcianas plenas y al otro a las condiciones que habría en sitios protegidos sobre Marte.
Los dos grupos superaron la prueba, pero el sometido a las condiciones plenas prácticamente sólo consiguió sobrevivir. El otro logró prosperar y realizar sus funciones metabólicas y fotosíntesis normalmente baja esas condiciones marcianas protegidas una vez se repuso al shock inicial y se adaptó al nuevo ambiente. La fotosíntesis es posible en, por tanto, posible en micronichos marcianos.
Aunque en el experimento tampoco se simularon las tormentas de polvo que pueden cubrir grandes regiones marcianas durante meses, Vera afirma que los líquenes pueden pasar a un estado latente y resistir durante miles de años totalmente cubiertos por polvo, nieve o hielo.
Otros estudios muestran que los líquenes no serían los únicos que podrían sobrevivir en el planeta rojo. Algunas bacterias metanógenas también lo podrían hacer.
Vera afirma que la vida terrestre puede sobrevivir, realizar actividad metabólica activa y adaptarse a las condiciones marcianas.
Estos resultados tienen importancia para la visión tradicional de la exploración marciana. Así por ejemplo, una misión podría buscar vida marciana en los micronichos adecuados. Además, este resultado sugiere que se proteja mejor a Marte de la posible contaminación de muestras de vida terrestre que puedan llevar hasta allí las misiones que se envían
Pero si se piensa fuera de la visión tradicional, es decir, si se piensa, este resultado y otros similares nos dicen que la vida terrestre evolucionada en la Tierra puede vivir tal cual en Marte. ¿Por qué la supuesta vida marciana, que llevaría evolucionando en Marte miles de millones de años, se muestra tan esquiva e incapaz de adaptarse y evolucionar en su propio entorno? La mejor explicación es que tal vida marciana no existe ni ha existido nunca. En la Tierra hay bacterias que resisten la radiación de un reactor nuclear o que viven en cualquier sitio imaginable, porque la vida, una vez que aparece, evoluciona para sobrevivir a cualquier nuevo nicho.
Lo malo es caer enamorados de una idea, como la de la vida marciana, y seguir gastando recursos con la excusa de encontrarla, pero sin buscarla realmente.
Una vez descartada la vida marciana, se puede proponer un experimento a una escala sin precedentes hasta el momento. Se podría ya sembrar Marte con vida terrestre convenientemente modificada. Juntando características de varias especies se podrían crear organismos que proliferasen sobre el planeta rojo sin limitaciones. Fuera de la Tierra no habría impedimentos ecológicos o éticos para liberarlos y crear así una nueva biosfera de organismos que evolucionarían en un nuevo planeta lleno de nichos vacíos. Podría ser incluso un ensayo para hacerlo sobre lunas cercanas o sobre otros planetas mucho más lejanos. Quizás se podría en un futuro no tan distante enviar, a bordo de una vela láser, una pequeña cápsula de cianobacterias a un exoplaneta cercano. Los humanos seríamos entonces los propagadores de la vida por la galaxia. Sería un regalo precioso y una inmensa responsabilidad.

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Fuentes y referencias:
Nota en Astrobio.
Artículo original.
Foto: German Aerospace Center’s Institute of Planetary Research.

No hay pruebas suficientes para afirmar que las especies emparentadas que viven juntas sean forzadas a evolucionar para diferenciarse según afirma la teoría evolutiva convencional.

No hay pruebas suficientes para afirmar que las especies emparentadas que viven juntas sean forzadas a evolucionar para diferenciarse según afirma la teoría evolutiva convencional.

Un estudio realizado por varias universidades e instituciones sobre horneros concluye que no hay pruebas suficientes para afirmar en este caso que las especies que viven juntas son forzadas a evolucionar para diferenciarse y así evitar la competencia entre ellas.
Los horneros son una familia de pájaros muy diversa en especies. En este estudio se comparó los picos, patas y canciones de un 90% de las especies de esta familia (350 linajes). Además se secuenciaron genes. Se grabaron canciones de estas especies en 20 países distintos. Se usaron recursos de distintos museos que durante cientos de años recolectaron especímenes a lo largo de todo el mudo, incluyendo ejemplares recolectados por Alfred Russell Wallace en los años sesenta del XIX.
Encontraron que aunque las especies que viven juntas son consistentemente más diferentes que las especies que viven apartadas, se trata de un simple artefacto, porque las especies ya eran antiguas cuando se juntaron. En un caso incluso las especies que vivían juntas eran más similares que las especies que evolucionaron separadas. Esto contradice la visión de Darwin sobre el asunto.
Según Joe Tobias (Oxford University) no es que Darwin este equivocado, sino que no hay pruebas a favor de que la competitividad produzca divergencia en los linajes. O, al menos, no las han encontrado.
La razón de esto se debe a que generalmente las nuevas especies animales se originan debido a un periodo de separación geográfica. Gracias al uso de las técnicas genéticas para establecer la edad de los linajes, estos investigadores encontraron que la mayoría de las especies de horneros se encuentran con los parientes más cercanos después de varios millones de años de que ambos se hayan separado geográficamente del ancestro común. Esto proporciona tiempo suficiente como para que se desarrollen diferencias entre ellos al haber evolucionado por separado.
Aunque las especies vivan juntas tienen picos o patas que no son muy diferentes de aquellas especies que viven aparte. Pero tenían canciones que eran más similares, lo que es sorprendente.
Esto último desafía lo asumido durante el último siglo de que las distintas especies de pájaros que viven en un mismo territorio tienen que tener cantos diferentes para así evitar confundirse.
Aunque estas especies de pájaros tienen diferencias anatómicas entre sí, estas parecen haber evolucionado cuando vivían aparte. La convivencia incluso parece que tiene el efecto contrario al predicho por la teoría evolutiva si nos fijamos en las canciones, que son más similares.
Las razones de esto son difíciles de explicar y requerirán nuevos estudios la respecto. Quizás haya alguna ventaja en usar el mismo “lenguaje” en términos de señales de agresión para defender el territorio. Las especies que son similares pueden defender mejor sus territorios de otras y así evitar enfrentamientos, no sólo contra rivales de su propia especie, sino además de otras especies que compiten por los mismos recursos.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.
Foto: Joseph A. Tobias.

Por un lado un planeta con un tamaño superior a dos veces el de la Tierra puede ser demasiado grande como para sustentar vida, pero, por otro lado, las supertierras por debajo de ese límite parecen ser parecidas a nuestro mundo según un modelo.

Un planeta con un tamaño superior a dos veces el terrestre puede ser demasiado grande para sustentar vida, pero, por otro lado, los planetas por debajo de ese límite pueden ser parecidos a la Tierra.

En los últimos años se ha conseguido una gran cosecha de exoplanetas, principalmente gracias a la misión Kepler. La gran sorpresa ha sido encontrar toda una gradación de tamaños y masas de exoplanetas. Así por ejemplo, se han encontrado planetas supuestamente rocosos más grandes que la Tierra y más pequeños que planetas como Neptuno. Se les ha llamado supertierras.
Pero los científicos, a falta de datos sobre su naturaleza, no se ponen de acuerdo sobre cómo pueden ser. Si contienen demasiado gas y pocas rocas puede que se trate de minineptunos. El problema es que sólo conocemos de ellos sus parámetros orbitales y poco más. Se ha propuesto que muchas supertierras pueden estar cubiertas totalmente de agua.

Es una suerte que la Tierra no esté totalmente cubierta por el agua. Como dice Geoff Marcy, ¿cómo podríamos construir computadoras y otros elementos tecnológicos?, ¿cómo podríamos montar un violín o cómo Rembrandt habría podido pintar si fuera así? En un mundo de agua se pueden tener microbios, incluso mamíferos marinos o aves submarinas, pero no civilizaciones avanzadas.
Nicolas B. Cowan (Northwestern University) y Dorian Abbot (University of Chicago) han creado un modelo planetario que desafía la visión tradicional de cómo pueden ser las supertierras. Lo han presentado en un congreso reciente. Según sus resultados la probabilidad de que una supertierra tenga continentes es 80 veces superior ahora que antes.
Con este modelo llegan a la conclusión de que las supertierras tienen altas probabilidades de tener un clima como el terrestre y océanos como la Tierra si se sitúan en la zona adecuada. Hasta ahora se había especulado que lo más probable sería que estos planetas estarían totalmente cubiertos por un océano global y que no habría continentes.
Pero según este modelo las supertierras acumularían mucho más agua en su manto debido a su mayor tectónica y esto sería independiente de su tamaño o masa. En esos mundos los mares no serían tan profundos como se pensaba. El resultado sería parecido a una configuración semejante a la Tierra con un clima similar, pero a una escala mayor.
Los planetas de tipo rocoso tienen cantidades significativas de agua en su manto y esto también les pasaría a las supertierras. Peso si hay un ciclo del agua entonces siempre hay un intercambio de este compuesto entre los océanos y el manto gracias a la tectónica. Lo que se ve en este modelo, incluso partiendo de poca cantidad de agua en el manto, es que al final gran parte del agua oceánica va a parar al manto. La cantidad que finalmente se queda a uno y otro lado depende la presión del fondo oceánico que, a su vez, depende de la gravedad. Cuanto mayor grande sea una supertierra más masa tendrá y mayor será su gravedad, por lo que mayor será la presión en el fondo oceánico.
Según Cowan aunque se pusiera 80 veces más agua en una supertierra al final se parecería a la Tierra con océanos y continentes. En esos planetas la presión en el fondo oceánico es inmensa y esto hace que más agua pase al manto.
Independientemente de este ciclo profundo del agua, bastaría que la Tierra tuviera sólo un 1% de su masa en forma de agua para que estuviera cubierta por agua totalmente. Pero la realidad es que la cantidad de agua es un porcentaje mucho más pequeño que eso (0,1%-0,01%) y se asume que es similar en las supertierras.
La cuestión de tener continentes expuestos no es baladí, pues estos son importantes para el clima. Así por ejemplo, el ciclo del carbono depende de la existencia de continentes expuestos y este ciclo de carbono es el que estabiliza el clima añadiendo o quitando dióxido de carbono de la atmósfera si bajan o suben las temperaturas respectivamente. En un mucho cubierto de agua tal cosa no se daría y la zona de habitabilidad sería muy estrecha para ese tipo de planeta.
Para este modelo se ha asumido que las supertierras tienen tectónica y que se acumula agua en el manto como en la Tierra.

Pero la cosa no parece propicia para la vida si se aumenta el tamaño de un planeta a dos veces el tamaño de la Tierra. Según dos estudios independientes presentados recientemente en un congreso, los planteas de un tamaño superior a eso no son planetas rocosos, sino planetas gaseosos más parecidos a Urano o Neptuno que a la Tierra.
La clave está en hallar la densidad de estos mundos. Si se mide una densidad como la Tierra se tiene un planeta rocoso, si es menor entonces será un planeta de tipo gaseoso. La misión Kepler ha recopilado multitud de candidatos a exoplanetas, pero sólo puede hallar su tamaño y sus parámetros orbitales, no su masa. Para determinar la masa y, de terminar por tanto la densidad, hay que usar el método de velocidad radial.
De manera independiente, los equipos de Geoff Marcy (University of California, Berkeley) y de Yoram Lithwick (Northwestern University) han hecho esto mismo para 42 y 60 exoplanetas respectivamente. El resultado ha sido el mismo en ambos casos: la frontera entre supertierras y minineptunos está en un tamaño igual a dos diámetros terrestres. Hasta ahora se creía que era igual a 4 diámetros terrestres el tamaño que tenía que tener un planeta para ser un minineptuno.
Esto significa que tres cuartos de los planetas descubiertos por Kepler caen dentro de la categoría gaseosa, un tipo de planeta que se asume que no es propicio para la vida tal y como la conocemos. Los minineptunos dominan el inventario de 3000 planetas obtenido por Kepler, un tipo de planeta del que no hay ninguna muestra en nuestro Sistema Solar.
Este resultado concuerda con las teorías de formación planetaria, pues cuanto más masa acumule un planeta más susceptible será de acumular gases ligeros que de otra forma se perderían en el espacio. Por encima de una masa rocosa con un tamaño de dos veces la Tierra este fenómeno se dará muchos más fácilmente.
Eso no impide que aparezcan excepciones y que no sea tan fácil trazar una frontera. Así por ejemplo, David Kipping (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Massachusetts) presentó en ese congreso el caso del planeta KOI-314c, que con una tamaño dos veces el terrestre tiene la misma masa que la Tierra, siendo el planeta más ligero del catálogo Kepler hasta ahora. Se especula que sea un planeta rocoso con una atmósfera muy extendida, posiblemente debido a la cercanía a su estrella.
Marcy cree que hay muchos planetas con más agua de la deseada que impide la aparición de civilizaciones tecnológicas, pero quizás cambie ahora de idea a raíz del trabajo de Cowan y Abbot.

Por otro lado, el equipo de Kepler ha informado de la confirmación de 41 exoplanetas y la determinación de la masa de 16 gracias al uso de la técnica Doppler de velocidad radial. Las medidas se hicieron en el observatorio Keck de Hawai. Han conseguido caracterizar algunos como rocosos y otros como gaseosos, pero además algunos otros que parecen ser una mezcla de ambos.
Entre los más interesantes están Kepler-99b y Kepler-406b, con un tamaño un 40% superior al terrestre. Ambos han sido confirmados como de tipo rocoso con una densidad similar a la Tierra. Pero orbitan tan cerca de sus estrellas que no pueden tener vida.

En resumidas cuentas. Tenemos una de cal y otra de arena. Por un lado un planeta con un tamaño superior a dos veces el de la Tierra puede ser demasiado grande para la vida, pero, por otro lado, las supertierras por debajo de ese límite parecen ser parecidas a nuestro mundo según un modelo.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo en ArXiv.
New Scientist.
Nota de prensa.
Ilustración: NASA/Kepler.