martes, 14 de agosto de 2018

Mieles que matan


Rhododendron maximum

Viajando el verano pasado por los Apalaches, un lugareño que vendía productos locales en una tienda que ya era vieja cuando se unieron los Beatles, me habló de una especie de arbusto local, el “rosebay” que tenía la peculiariedad de producir néctar tóxico. Para alabar la calidad de su miel, el buen hombre me dijo que él nunca colocaba sus colmenas cerca de una mancha de rosebay por temor a la llamada "miel loca". Naturalmente, huelga decir que la cosa me intrigó y, tras aplicarle un tercer grado botánico al amable melero, salí en busca del arbusto, que resultó ser una especie de rododendro o azalea (Rhododendron maximum), que, dada su espectacular floración, no le habrá pasado desapercibido a cualquiera que haya pasado en primavera por los Apalaches.
Rhododentron luteum. Foto.

La producción de néctar tóxico no es un fenómeno nuevo. Los seres humanos han sabido del néctar tóxico desde hace miles de años. De hecho, la miel elaborada por las abejas melíferas a partir de especies europeas como Rhododendron luteum y R. ponticum se ha usado más de una vez durante tiempos de guerra. Galos, lombardos, sajones y britanos colocaban colmenas que contenían miel tóxica a lo largo de los caminos por los que pasaban los soldados romanos quienes, después de consumir el dulce y aparentemente inocuo alimento, pasaban a mejor vida un tanto estupefactos por los cólicos repentinos.
Pero vamos a lo que vamos. La presencia de néctar tóxico parece bastante confusa. A fin de cuentas, la función principal del néctar es servir como recompensa para los animales polinizadores. Así las cosas, ¿por qué entonces una planta bombea hasta sus flores sustancias potencialmente dañinas para quienes vienen a hacerle un servicio de primera?

Se ha demostrado que el néctar de Catalpa bignoniodes disuade a algunas hormigas y mariposas, pero no a los abejorros. Foto

Hay que mencionar en este punto que los Rhododendron no están solos. Una multitud de especies de plantas producen néctar tóxico. Los productos químicos que los hacen tóxicos, aunque poco conocidos, varían casi tanto como las plantas que los producen. Aunque ha habido investigaciones repetidas sobre este fenómeno, las razones exactas siguen siendo difíciles de conocer hasta el día de hoy. Aún así, los investigadores han sacado a luz algunos datos interesantes y muchas bonitas hipótesis destinadas a explicar los patrones.
Las primeras investigaciones sobre el néctar tóxico dieron origen a la hipótesis de la fidelidad de los polinizadores. Los investigadores se dieron cuenta de que muchas abejas parecen ser más resistentes o menos sensibles a los alcaloides tóxicos del néctar que algunos lepidópteros. Eso llevó a la especulación de que tal vez algunas plantas introducen compuestos tóxicos en su néctar para disuadir a los polinizadores ineficientes, lo que lleva a una mayor especialización entre los insectos polinizadores que pueden manejar las toxinas.
Se cree que el néctar de Cyrilla racemiflora es tóxico para algunas abejas. Foto.

Otra hipótesis es la del ladrón de néctar. Esta hipótesis es bastante similar a la de fidelidad del polinizador, excepto que se extiende a todos los organismos que podrían robar el néctar de una flor sin proporcionar ningún servicio de polinización. Como tal, es una cuestión defensiva de planta.
Otros piensan que el néctar tóxico puede guardar menos relación con polinizadores o ladrones de néctar y más con la actividad microbiana. El néctar azucarado puede ser un caldo de cultivo para los microbios y es posible que las plantas bombeen compuestos tóxicos en su néctar para mantenerlo "limpio". Si este es el caso, los beneficios antimicrobianos podrían superar el coste para los polinizadores que pueden verse perjudicados o incluso disuadidos por los compuestos tóxicos.
Cuando la africana Spathodea campanulata es invasora, su néctar causa una mayor mortalidad en las colmenas de abejas nativas. Foto.

Finalmente, podría ser que el néctar tóxico no tenga ningún beneficio para la planta en absoluto. Tal vez el néctar tóxico es simplemente el resultado de la selección de compuestos de defensa en otras partes de la planta y, por lo tanto, se expresa en el néctar como resultado de la pleiotropía [1]. Si este es el caso, entonces el néctar tóxico podría no estar bajo presiones de selección tan fuertes como lo es la defensa general contra los herbívoros. Si es así, las plantas pueden no ser capaces de controlar qué compuestos eventualmente terminan en su néctar. Siempre que la defensa contra herbívoros supere los costes impuestos por el néctar tóxico, las plantas pueden no tener la capacidad de evolucionar evitando tales rasgos en todos sus órganos y tejidos.
Entonces, ¿adónde nos lleva la ciencia con estas hipótesis? ¿Los datos apoyan alguna de ellas? Aquí es donde las cosas se nublan. A pesar del gran interés, la evidencia en apoyo de las diversas hipótesis es escasa. Algunos experimentos han demostrado que, de hecho, cuando se les da una opción, algunas abejas prefieren el néctar tóxico al no tóxico. Además, el néctar tóxico parece disuadir a que algunas hormigas visiten las flores; sin embargo, muchos experimentos no han demostrado ningún efecto apreciable sobre las abejas o las hormigas. Además, al menos una investigación descubrió que la cantidad de compuestos tóxicos dentro del néctar de ciertas especies varía significativamente de una población a otra. Lo que esto significa para la polinización es algo por descubrir.
Vale la pena señalar que la mayoría de las hipótesis relacionadas con la polinización y el néctar tóxico se han probado utilizando abejas. Debido a que son polinizadores generalistas, podría decirse algo acerca de que los néctares tóxicos disuaden a los polinizadores generalistas en favor de los polinizadores especializados. Aún así, estos experimentos se han realizado en gran parte en regiones donde las abejas melíferas no son nativas y, por lo tanto, no representan las condiciones naturales.
En pocas palabras, todavía es demasiado pronto para decir si el néctar tóxico es adaptativo o no. Es muy posible que no imponga un efecto negativo suficiente en la aptitud de la planta para evolucionar. Más trabajo es ciertamente necesario. Entonces, si alguna vez buscas un excelente proyecto de tesis, ahí existe una excelente oportunidad. Mientras tanto, hazte un favor y no comas miel loca. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca
Bibliografía recomendada

[1] En biología la pleiotropía (del griego pleíōn, "más", y trópos, "cambio") o polifenia (término menos usado) es el fenómeno por el cual un solo gen es responsable de efectos fenotípicos o caracteres distintos y no relacionados. Ejemplo de ello es la fenilcetonuria, para la cual un único gen varía la producción de una enzima, y esto produce deficiencia intelectual, problemas en la coloración de la piel, etcétera. Otro caso conocido es el de la talasemia, o anemia de células falciformes, en la que la mutación génica de un nucleótido convierte la hemoglobina normal en tipo S, lo que afecta de múltiples formas al organismo (cambio de forma en eritrocitos, fuertes dolores por todo el cuerpo, cierta resistencia a la malaria...). El albinismo de los animales tiene un efecto pleiotrópico en sus emociones, porque los hace más reactivos a su entorno, algo que parece ser consecuencia de la afectación del sistema visual.
Fuente original: Traducida, adaptada y editada a partir de: http://www.indefenseofplants.com/

martes, 31 de julio de 2018

La evidencia más antigua de vida en la Tierra descubierta en Sudáfrica

Representación artística de la Tierra durante el Arqueano. Fuente.

Descubierta una capa microbiana fósil que tiene 3.220 millones de años, la evidencia más antigua de vida en la Tierra.
Hace unos 3.220 millones de años, capas viscosas de microbios recubrían los guijarros en lo que era quizás el lecho de un río. Según un estudio que acaba de publicarse, esos antiguos recubrimientos microbianos, preservados durante eones y descubiertos recientemente en Sudáfrica, pueden ser la evidencia fósil más antigua de la vida en la Tierra. Esta nueva prueba de vida terrestre es aproximadamente quinientos millones de años más antigua que el registro previo de restos fosilizados de microbios encontrados hace décadas en Sudáfrica y Australia, según puede leerse en el estudio publicado el pasado 23 de julio en la revista Nature Geoscience.
Aunque algunas evidencias geológicas que demuestran actividades microbianas han sugerido que la vida existió en los océanos hace 3.800 millones de años, las pruebas de los primeros organismos han sido más raras, posiblemente porque la mayor parte del planeta podría haber estado bajo el agua hasta hace 3.000 millones de años.
Un estudio publicado en agosto de 2016 en Nature anunció que los primeros indicios de vida en los 4.500 millones de historia de la Tierra se encontraban en el interior de una roca de 3.700 millones de años de Groenlandia . Un trabajo previo, de 1996, también afirmó haber encontrado signos de vida en rocas de 3.800 millones de años de la isla de Akilia, en Groenlandia, aunque esos hallazgos siguen siendo objeto de acalorados debates. Un artículo publicado en 2017 puso el listón algo más atrás, cuando encontró pruebas de actividades microbianas en fuentes hidrotermales submarinas, a las que se dató hace 3.770 millones de años (Foto 1).
Foto 1. En 2017, se encontraron evidencias de formas de vida antiguas en rocas de Canadá. Dentro de estos fósiles había pequeños tubos de un mineral llamado hematita, una forma de hierro. Los investigadores creen que estos tubos son reliquias de una antigua forma de vida microbiana que vivía cerca de fuentes hidrotermales. Foto: Matthew Dodd.
La idea de que hubo vida en la Tierra hace más de 3.500 millones de años ha existido durante décadas, pero el problema siempre ha sido la falta de pruebas contundentes, algo que parece haberse solucionado con las evidencias publicado en el citado artículo del último número de Nature Geoscience. Los investigadores, dirigidos por Martin Homann, un sedimentólogo del Instituto Europeo de Estudios Marinos, descubrieron los microbios fosilizados en un acantilado rocoso en las montañas Barberton Makhonjwa en el este de Sudáfrica, que alberga algunas de las características geológicas más antiguas del mundo. Los fósiles son parte de unas muestras de roca llamado Moodies Group, que representa una de las costas más antiguas del mundo (Foto 2).
Los microbios están extremadamente bien conservados cubriendo guijarros, una señal de que los organismos vivían en un antiguo lecho de río, un ambiente terrestre, en lugar de en una playa de arena. Las características onduladas de las capas microbianas sugieren que el agua fluyó en una sola dirección en esta área, una prueba más de que los microbios vivían a lo largo de un río o, quizás, de un abanico aluvial.
Foto 2. Fotografías de campo de areniscas y conglomerados fluviales del Moodies Group, que albergan capas microbianas de hace 3.200 millones de años. a,  Vista de conjunto mostrando las capas microbianas (mm) interpuestas en conglomerados (cgl). b, capas microbianas asociadas a conglomerados fluviales compuestos de piedars y guijarros. c, d,  capas microbianas cubriendo y sobreponiéndose entre areniscas y la parte de alta de los conglomerados (vista aumentada de la zona enmarcada en a). e, estructura de un escape de fluido con un canal central bien definido (flecha) que interrumpe verticalmente la densa capa laminada de la arenisca (detalle de la zona enmarcada en a). Fuente: Nature Geoscience, 2018.
A diferencia de otras pruebas de la vida terrestre, como las estructuras fosilizadas construidas por bacterias, los fósiles recién descubiertos son microbios y no estructuras elaboradas por estos. Los fósiles en capas se formaron cuando una capa de sedimento cubrió una lámina de microbios, y más tarde otra capa de microbios creció en la parte superior. Con el tiempo, las capas de microbios y de sedimentos apilados uno sobre el otro como en un “milhojas” primigenio se preservaron. Debido a que estos son microbios directamente preservados, los fósiles incluso contienen materia orgánica, como átomos de carbono y nitrógeno que alguna vez fueron parte de los organismos.
Un análisis del tipo de átomos de nitrógeno presente en esos fósiles sugiere que los antiguos microbios prosperaron consumiendo nitrato, es decir, a un átomo de nitrógeno unido a tres átomos de oxígeno. Cuando vivieron estos microbios, durante el eón Arqueano (que transcurrió entre hace 4.000 millones y 2.500 millones de años), la atmósfera de la Tierra no era tan rica en oxígeno como lo está ahora. Pero un metabolismo basado en nitrato es el tipo de metabolismo más eficiente desde el punto de vista energético después de uno basado en oxígeno, que es lo que usamos los seres humanos, por ejemplo. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.