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viernes, 28 de agosto de 2020

Noticias de mi costilla de Adán



En la foto que encabeza este artículo les presento una planta que crece en la terraza de mi vivienda familiar en Dènia (Alicante). Para un botánico es Monstera deliciosa, pero para la mayoría de la gente es la “costilla de Adán”. Es una liana que crece de forma exuberante en las selvas tropicales húmedas de América. Como podrán ver en el ejemplar de mi terraza, de exuberancia nada, aunque la planta, constreñida en un tiesto, muestra la potencia de su tallo trepador y unas enormes hojas de casi un metro cuadrado de superficie, que ponen de relieve que, en su ambiente natural, es una planta de sombra que trepa en busca de la luz.

Este año, la planta, que nunca había visto florecer hasta que lo hizo en 2017, ha vuelto a producir flores en sus características agrupaciones cilíndricas. La mayor de ellas, que ha abierto esta noche, comenzó a despuntar a mediados de julio. Dos de las cuatro restantes (marcadas como 2 y 3 en la fotografía, lo harán a lo largo de septiembre, mientras que una muy pequeña y que apenas despunta entre las bases de las hojas (4) supongo que lo hará a lo largo del otoño si el tiempo es suficientemente cálido.

Monstera deliciosa, llamada costilla de Adán por la forma de sus hojas (A), es una especie trepadora de la familia Araceae endémica de selvas tropicales americanas. En países extratropicales como España se cultiva en macetas como planta de interior si hay riesgo de heladas. En zonas cálidas, como la costa levantina, prospera bien y florece en el exterior.

Las flores (B), poco vistosas y diminutas, van agrupadas en inflorescencias cilíndricas rodeadas de una hoja verde-amarillenta (espata). El fruto (C, D), que técnicamente es una infrutescencia porque proviene de la unión de muchas flores minúsculas, tiene unos 30 cm de largo por 3-5 cm de diámetro y la forma y el tamaño de una mazorca de maíz con toda la superficie cubierta de escamas hexagonales, cada una de las cuales corresponde a una flor.

Cuando están verdes (C), los frutos contienen tanto ácido oxálico que resultan tóxicos, causando inmediato dolor, ampollas, irritación, picazón y pérdida de la voz. Tras un año de maduración resulta seguro ingerirlos.  El punto de consumo se alcanza dejándolos madurar y cortándolos cuando las primeras escamas comienzan a resaltar y a exudar un olor acre (D). En ese momento se envuelve en una bolsa de papel. Las pepitas después se deshacen solas, y muestran su pulpa comestible, que se corta del resto del fruto y se consume. Tiene el mismo delicioso sabor de la piña (Ananas comosus). ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

martes, 18 de agosto de 2020

Un extraño caso de polinización por hormigas en Australia

Una hormiga se afana buscando néctar en las flores de Conospermum undulatum. Fuente.
Los más de 2.600.000 km2 del estado de Australia Occidental ocupan un tercio de todo el país. En el estado hay censadas más de 12.500 plantas con flores, de las cuales un 60 % son endémicas. Una de las más curiosas es una especie de proteácea a la que los nativos llaman “smokebush” (Conospermum undulatum), un arbusto erecto que apenas supera el metro y medio de altura que tuve ocasión de ver en las colinas Darling Range cerca de Perth, donde crecía en suelos arenosos.
Cuando lo vi por primera vez me llamaron la atención tres cosas: un corto vello la tapiza por completo y le otorga un aspecto lanudo blanquecino (smokebush significa arbusto humeante, en alusión a ese aspecto), sus flores minúsculas y la abundancia de hormigas que correteaban por sus ramas y se afanaban entre las flores.
Un artículo publicado esta primavera cuya lectura he recuperado en la tensa placidez de este verano, me ha ilustrado sobre la curiosa biología floral del arbusto y el papel que juegan las hormigas en su polinización.
Las interacciones mutuas entre plantas y animales son un proceso ecológico tan común que casi el 90% de las especies de plantas silvestres con flores son zoófilas, es decir, dependen de los animales para la dispersión del polen y, en última instancia, para la producción de frutos y semillas. 
La mayoría de los animales implicados en esas interacciones forjadas a través de millones de años de coevolución son insectos (plantas entomófilas), responsables de la polinización de un 88% de todas las plantas zoófilas. Entre las plantas entomófilas, la polinización por hormigas, es decir, la mirmecofilia, está poco extendida, mientras que las abejas y otros himenópteros (salvo las hormigas) son los polinizadores más importantes en todo el mundo. 
Generalmente se supone que las interacciones entre hormigas y flores son antagónicas, lo que se atribuye a características propias de aquellas, como su pequeño tamaño (que es generalmente de menor tamaño que las estructuras reproductivas de las flores), su comportamiento agresivo que puede disuadir a otros visitantes florales dificultando así la polinización, su comportamiento de autolimpieza, que implica que eliminen cualquier partícula (incluidos los granos de polen) que recaiga sobre su cuerpo, y la producción de una secreción antimicrobiana de su glándula metapleural, que tiene un efecto negativo sobre la viabilidad del polen
Zona de unión entre el tórax y el abdomen de una hormiga. En la metapleura se encuentra la glándula metapleural, que segrega sustancias antibióticas y fungicidas. Fuente.
En las hormigas, el mesosoma es la unión resultante de fusionar el tórax con el primer segmento abdominal. Allí se encuentra la glándula metapleural, que en muchas especies segrega sustancias antibióticas y fungicidas. Debido a que las hormigas tienden a vivir muy juntas en espacios reducidos, este líquido antimicrobiano además de mantener sus cuerpos limpios de cualquier patógeno que pueda amenazar su existencia, cumple una función antiséptica, ya que las hormigas lo utilizan esparciéndolo por sus nidos y hormigueros para prevenir el crecimiento de hongos y otros potenciales organismo infecciosos. 
Pero por muy buenos que sean esos fluidos para ellas, destruyen los granos de polen inutilizándolos para la polinización. Esta última circunstancia es el fundamento de la llamada "hipótesis de los antibióticos" que explicaría las diferencias en la eficacia de la polinización entre los principales linajes de himenópteros. 
Pese a esas limitaciones, la polinización por hormigas podría ser un mecanismo ventajoso con un bajo coste energético que podría verse favorecido en hábitats donde la frecuencia de hormigas es alta y las plantas producen flores pequeñas y abiertas con bajas cantidades de polen, es decir, las que presentan el “síndrome de mirmecofilia”.
Se sabe que, en climas áridos, algunas especies de hormigas han evolucionado para producir considerablemente menos fluidos antimicrobianos. La hipótesis es que los climas más secos tienden a albergar menos patógenos microbianos y, por lo tanto, las hormigas no necesitan desperdiciar tanta energía para protegerse de esas amenazas. 
Sospechando que esa podía ser la razón de que las hormigas no dañaran al smokebush, los investigadores que suscriben el artículo de marras se dispusieron a comprobarlo mediante experimentos de campo.
(A) Flores blancas de Conospermum undulatum.  (B) Detalles florales.  (C–H) Insectos que visitan las flores de C. undulatum: (C) Leioproctus conospermi;  (D) Camponotus molossus;  (E) Camponotus terebrans;  (F) Iridomyrmex purpureus;  (G) Myrmecia infima; (H) Apis melliferaFuente.
Las hormigas no son los únicos insectos que visitan las flores de los arbustos humeantes. Lo hacen también asiduamente las abejas de la miel (Apis mellifera), una especie invasora en Australia, y una pequeña abeja nativa, Leioproctus conospermi. Teniendo en cuenta que no todos los visitantes consuman la polinización, los investigadores basaron sus experimentos en el recuento de semillas de las flores visitadas por unos u otros para saber cuál de esos tres grupos de visitantes tenía más éxito como polinizador. 
Al observar las diferencias en el conjunto de semillas entre las flores visitadas por hormigas y abejas, descubrieron una imagen fascinante de la ecología de la polinización del extraño arbusto humeante. 
Su morfología floral se ajusta extraordinariamente bien a la anatomía de las hormigas. Las diminutas flores producen una pequeña cantidad de néctar en la base. Cuando las hormigas hunden la cabeza en la flor para libar, se activa un mecanismo explosivo que hace que el estilo golpee el dorso del insecto. Al hacerlo, el estigma limpia el polen que transporta la hormiga en su dorso. Al mismo tiempo, las anteras realizan una dehiscencia explosiva, que cubre al visitante con una capa de polen. 
Realizado el recuento seminal, las hormigas resultaron ser unos excelentes polinizadores, como demuestra que el conjunto de semillas producidas por las plantas que visitaban era muy similar al conseguido por la pequeña abeja nativa Leioproctus conospermi, la cual, como su propio nombre indica, es un especialista en polinizar a Conospermum undulatum.
En cambio, las abejas invasoras apenas funcionaron como polinizadores. Sus cabezas eran demasiado grandes para activar eficazmente el mecanismo floral de polinización, aunque podían acceder al néctar que contenían. Dicho de otra forma, las abejas melíferas actúan como ladrones de néctar que no ayudan en nada a la polinización del arbusto.
Sorprendentemente, la eficacia de las hormigas como polinizadoras no se debe a que produzcan menos fluidos antimicrobianos. De hecho, estas hormigas son perfectamente capaces de producir grandes cantidades de estas sustancias destructoras de polen. En cambio, es la planta la que parece haber evolucionado para tolerar a las hormigas visitantes. El polen de Conospermum undulatum es resistente a los efectos tóxicos de los fluidos de las glándulas metapleurales de las distintas especies de hormigas que visitan sus flores. 
Con muchas hormigas que no cesan de buscar de comida, el arbusto humeante ha logrado aprovechar un vector abundante, seguro y eficaz para la polinización. Por su parte, las hormigas se han asegurado con el néctar un nutritivo y energético alimento durante todas las estaciones: en las cálidas tierra de los alrededores de Perth, los arbustos humeantes florecen durante todo el año. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

viernes, 14 de agosto de 2020

La planta más picante del mundo

Tallos de Euphorbia resinifera en vista  cenital. 
En una entrada anterior en la que me ocupé de las guindillas, prometí escribir acerca de la planta más picante del mundo. Ha llegado el momento. 
El picante es la respuesta de nuestro sistema nervioso a la presencia de una molécula llamada capsaicina que los pimientos almacenan para que los mamíferos evitemos comerlos. La capsaicina interactúa químicamente con una molécula llamada TPRV-1 que está en la membrana de ciertas neuronas, cuya consecuencia es que la neurona envía una señal al cerebro, donde genera una sensación de dolor. 
En la boca, las moléculas de la familia TPRV son receptores de temperatura y de daño por abrasión, y diferentes receptores (TPRV-1, 2, etc.) se activan en distintos rangos de temperatura. De ahí procede la sensación de ardor al comer pimientos que contienen capsaicina y otras moléculas afines: el cerebro cree que la boca arde. Y como esta sensación es independiente del sistema de sabor se combina de múltiples formas con los sabores clásicos (ácido, amargo, dulce, etc) dando gran variedad de sabores picantes. 
Como dije en aquella entrada, la intensidad de picor se suele medir en la escala Scoville, que evalúa la concentración de capsaicina en una escala entre cero y 16 millones de unidades Scoville (SHUs), que corresponde a la molécula químicamente pura. 
Ocurre, sin embargo, que existen niveles de picor tóxicos y peligrosos literalmente inimaginables, que van mucho más allá de lo que puede medir la escala Scoville. Uno de ellos, el más potente, es la Resiniferatoxinao RTX, una sustancia émula de la capsaicina que alcanza los 15 000 millones de SHUs: si el infierno existe, sus piscinas rebosarán de ella. 
Euphorbia resinifera en flor. Jardín Botánico de Barcelona.
La RTX es producida por dos plantas de la familia de las Euforbiáceas, el cardón resinoso (Euphorbia resinifera) que vive en zonas del norte (montañas del Atlas, en Marruecos), y Euphorbia poissonii, del norte de Nigeria, que también producen otra molécula, la tiniatoxina, que "solo" alcanza los 5 500  millones de SHUS.  
Euphorbia resinifera, una planta suculenta que cualquiera confundiría con un cactus,  era usada desde muy antiguo en medicina popular; de ella se extrae una resina llamada Euphorbium que se utilizaba como purgativo y vomitivo y que se sigue usando en veterinaria (y en preparaciones homeopáticas contra la rinitis). El euphorbium está en los textos médicos desde la era de Augusto (siglo I) y dio nombre a la familia botánica de las Euforbiáceas en honor a Euforbo, médico griego del rey Juba II de Mauritania. 

Ejemplar de Euphorbia resinifera en un jardín botánico. Foto
La molécula RTX es tan potente que hoy se investiga como posible analgésico para ciertos dolores de origen neuropático y se utiliza para desentrañar los mecanismos del dolor. Como comparación, el pimiento que actualmente tiene el récord de más picante del mundo es el Carolina Reaper, que llega como máximo a 2,2 millones de SHUs; antes fue el Bhut Jolokia, con poco más de un millón de SHUs; los esprays de pimienta que se usan como arma defensiva no superan los 5,5 millones de SHUs. 
Si un curry indio de grado Vindaloo (puede que entre 75 000 y 100 000 SHUs) o un simple pimiento de Padrón de los que pican mucho (unos 500 SHUs) supera su capacidad de tolerancia, intente imaginar lo que puede ser notar en la lengua 15 000 millones de SHUs. 
Si se encuentra alguna vez un cardón resinoso recuerde no morderlo, porque ni el mismísimo Pedro Botero podría con la resiniferatoxina. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

¿Por qué nos encantan las guindillas?

Cuando comemos guindillas, nuestro cuerpo segrega endorfinas en el torrente sanguíneo. Las endorfinas son las mismas hormonas estrechamente emparentadas con los opiáceos que se liberan cuando mantenemos relaciones sexuales y eso nos proporciona una sensación de placer.
En nuestra boca hay miles de receptores para el dolor y otras sensaciones. De ellos unos 10 000 son receptores gustativos. Dado que esos receptores están situados unos junto a otros en la lengua, a veces mezclamos sensaciones. Por ejemplo, cuando describimos el sabor de una guindilla (un chile en México) diciendo que nos «quema» la lengua, estamos diciendo la verdad, porque en nuestro cerebro las guindillas inervan las mismas neuronas que se activan cuando tocas un cuerpo a 335 grados. Básicamente, nuestro cerebro nos dice que tenemos la lengua metida en una estufa. 
El ingrediente activo de todas las guindillas es la capsaicina, un compuesto químico que irrita y provoca el ardor de boca en los mamíferos, pero que no afecta a otros animales, sobre todo a las aves, que, completamente insensibles a la ardiente molécula, son las encargadas en la naturaleza de esparcir las semillas. 
La capsaicina está en concentraciones más altas en la médula blanca que rodea a las semillas y de ahí que, para evitar sorpresas, muchos cocineros las eliminan cuando preparan pimentadas. Solo existe en el género Capsicum, que incluye los pimientos en general, pero no en todas las especies y variedades de cultivo, y es a una defensa de la planta para protegerse de ser consumida por los mamíferos.
La cantidad de picor o pungencia de las guindillas se mide mediante la denominada escala Scoville, llamada así en honor a Wilbur Scoville (1865-1942), un farmacéutico estadounidense que pasó buena parte de su carrera trabajando en una gran compañía farmacéutica de Detroit. 
Una de sus tareas en la empresa era supervisar la producción de un popular linimento llamado Heet. El calor que proporcionaba el Heet procedía de las mismas guindillas que se emplean en alimentación, pero este variaba enormemente de un lote de guindillas a otro, y, dado que el picor es una sensación completamente subjetiva, no había una forma fiable de calibrar cuántas guindillas había que emplear en cada lote. 
En 1912 a Scoville se le ocurrió lo que pasaría a conocerse como «examen organoléptico Scoville»: un método científico (relativamente) para medir el picor de cualquier pimiento. Por su sencillez, todavía hoy sigue siendo el estándar utilizado, aunque los químicos orgánicos son capaces de ser mucho más precisos utilizando instrumentos muy sofisticados. 
Scoville realizó un examen organoléptico de diversos tipos de pimientos y decidió que cada unidad de picante se llamaría SHU o Scoville Heat Units. Tal y como escribió en la revista científica en la que dio a conocer sus resultados, la escala va desde el cero hasta quince millones de SHU. Como curiosidad, el cero lo ostentan los pimientos dulces, la cayena alcanza los 50 000, los chiles jalapeños suelen situarse en el rango de 2 500 a 5 000, y el chile habanero llega a los 300 000. En el caso de los pimientos de Padrón, de picar, pueden rondar los 500 SHU.
Hoy en día, mucha gente cultiva pimientos con el propósito de que resulten lo más picantes posible. El récord lo ostenta la variedad conocida como segador (reper) de Carolina, con 2,2 millones de SHUs. Si les parece mucho, adelanto que existe una especie marroquí de euforbiácea —pariente de las inocentes euforbias comunes que adornan de flores nuestros jardines— cuyo látex alcanza los 15 000 millones de SHUs: si el infierno existe, no faltará en su despensa. Lo contaré otro día.
Obviamente, los pimientos hiperpicantes que superan cualquier umbral de tolerancia no tienen ninguna utilidad en alimentación, pero resultan de gran interés para los fabricantes de aerosoles de gas pimienta, que también utilizan capsaicina.
Como ocurre con la popular escala Richter para evaluar la magnitud de los terremotos, la escala Scoville es subjetiva, inexacta e imprecisa. Scoville suministraba un extracto de chile diluido en agua azucarada a cinco catadores y estos determinaban cuándo dejaban de notar el picor. Así, si un tipo de guindilla tiene un valor de 100 HSUs significa que ha sido diluido 100 veces, hasta que no picaba. 
Pero, como bien saben quienes saborean guindillas, a todo el mundo no le afecta el picor por igual, por lo que bastaba con que tres de los catadores dejaran de notarlo, para que nuestro amigo diera por evaluado ese tipo de pimiento y le asignara el valor de la dilución.
Pero pongamos las cosas en su sitio. Hace algo más de un siglo, la química no contaba con los avances de hoy en día. Hoy, el procedimiento de cuantificación del número de moléculas de capsaicina en un alimento se realiza mediante cromatografía. Usando este método, la cantidad de capsaicina se mide en unidades ASTA, que equivalen aproximadamente a 15 unidades Scoville.
Al margen de pasar un rato desagradable si ingerimos más cantidad de picante del que podemos tolerar, la capsaicina puede resultar peligrosa e incluso mortal. De hecho, si la ingerimos en estado puro podemos morir por paro respiratorio. En general, los mamíferos sufren el picante en zonas mucosas como los ojos, la nariz o la lengua. Por ello, cuando cogemos una guindilla no notamos nada, pero si a continuación nos frotamos los ojos, el escozor será inmediato y terrible.
Al contrario de lo que sugiere el experimento de Scoville, el agua no es el mejor remedio para el picante. La capsaicina es hidrófoba, por lo que no se mezcla con ella y el agua pasa por nuestra boca sin llevarse cantidades significativas de la molécula picante. Por ello, si nuestra boca arde por comer guindillas, es más recomendable tomar alimentos grasos como embutidos, aceite, queso o leche.
¿Por qué seguimos tomando picante?
Al margen de las propiedades organolépticas del picante aplicadas a la gastronomía, no debe extrañarnos nos guste más un plato de patatas aderezado con unas gotas de tabasco porque el picante nos hace felices.
Cuando ingerimos capsaicina, la hipófisis segrega endorfinas en el torrente sanguíneo. Las endorfinas son las mismas hormonas estrechamente emparentadas con los opiáceos que se liberan cuando comemos o mantenemos relaciones sexuales y eso nos proporciona una sensación de placer. Sin embargo, como ocurre con cualquier tipo de calor, este puede hacerse rápidamente incómodo y luego insoportable.
Existen informes que indican que la capsaicina reduce la presión arterial, combate la inflamación y disminuye la susceptibilidad al cáncer, entre muchos otros beneficios para el ser humano. Un estudio realizado con adultos chinos llegaba a la conclusión de que los que consumían una gran cantidad de capsaicina tenían un 14 % menos de probabilidades de morir por cualquier causa durante el periodo del estudio que los consumidores menos atrevidos.
Pero no corran a comprar guindillas. Como ocurre siempre con este tipo de cosas, es posible que el hecho de que los sujetos ingirieran mucha comida picante y fueran un 14 % más capaces de sobrevivir sea solo una simple coincidencia. Mucho más exacto es decir que la capsaicina encuentra numerosas aplicaciones en la industria farmacéutica gracias a sus propiedades analgésicas, antioxidantes y anticoagulantes.
Pero aún hay más. Según un estudio elaborado en 2007 por la Universidad de Nottingham y publicado por la revista científica Biochemical and Biophysical Research Communications, la capsaicina es anticancerígena y puede emplearse en tratamientos contra el cáncer. 
Los investigadores usaron capsaicina en cultivos de células cancerosas de pulmón y páncreas humanos. El estudio demostró (hasta donde se puede demostrar en estos casos) que las vaniloides, la familia de moléculas a la que pertenece la capsaicina, se unen a las proteínas en las mitocondrias de la célula cancerosa y genera la apoptosis, o muerte celular, sin dañar a las células sanas circundantes. 
Toda una maravilla. ¿Hace una ronda de pimientos de Padrón?

lunes, 10 de agosto de 2020

Escarabajos indigestos y batracios insatisfechos


A los coleópteros, vulgo escarabajos, no les ha ido nada mal. Aparecieron sobre la faz de la Tierra hace 280 millones de años y se expandieron por todo el mundo siguiendo la explosión evolutiva de las plantas con semillas a partir del Cretácico. Hoy, este orden de insectos acorazados contiene más especies que cualquier otro en todo el reino animal, unas 375 000, lo que significa que tiene tantas especies como las plantas vasculares o los hongos y 66 veces más especies que los mamíferos.
Entre otros factores, si un grupo presenta un expediente con tanto éxito evolutivo es porque su estrategia vital lo ha dotado de una gran capacidad de resistencia y de resiliencia, es decir, de resistir a la adversidad y de recuperarse después de haber sufrido algún tipo de daño. Hoy voy a contar el caso de dos escarabajos que demuestran una extraordinaria resiliencia.
A los anfibios les encantan los pequeños escarabajos, que representan una parte esencial de su dieta. Las ranas y los sapos son unos excelentes cazadores de insectos cuyos ataques sorprenden a la práctica totalidad de insectos tanto si se mueven como si permanecen inmóviles. Dos especies de coleópteros hacen todo lo que pueden para evitar esos ataques, pero si se producen y resultan atrapados, no les importa demasiado.
En un video tomado por el ecólogo Shinji Sugiura, el pequeño escarabajo acuático Regimbartia attenuata realiza una hazaña que desafía a la muerte con una estrategia escapista que envidiaría el gran Houdini. El video es la demostración visual de una investigación de Sugiura en la que detalla cómo este escarabajo de agua japonés viaja a través de las entrañas de su depredador, una rana de la especie Pelophylax nigromaculatus, con la que convive en los arrozales de Japón, para emerger por el otro extremo, vivo e ileso.
A, Regimbartia attenuata. B, Pelophylax nigromaculatus. C, Capturas de cámara del vídeo de Shinji Sugiura mostrando la salida del escarabajo por la abertura cloacal de la rana. Fuente.
Aunque el video está montado con una serie de capturas de pantalla, reproduce un episodio de 115 minutos. Primero, una rana agarra al escarabajo y se lo traga entero. Durante esos minutos tensos, no pasa nada. Luego, la gran revelación: el mismo insecto brillante sale tan campante por el ano del anfibio, dejando a la rana y al escarabajo vivos y aparentemente ilesos.
Los más rápidos de esos pequeños escarabajos —unos bonitos insectos negros iridiscentes de unos cuatro o cinco milímetros de diámetro— pudieron hacer el viaje en un tiempo mínimo de seis minutos, mientras que el viaje más largo duró alrededor de cuatro horas. Los escarabajos emergieron por el ano cubiertos de heces, pero por lo demás activos y aparentemente sanos.
Dado que algunos escarabajos particularmente ágiles lograron completar ese viaje alucinante en seis minutos, Sugiura concluyó que el escarabajo no se limitaba a ser transportado pasivamente, sino que movía activamente por el interior de la rana. Probó esa hipótesis inmovilizando con una cera pegajosa algunas de las patas que los escarabajos utilizan para nadar. Una buena prueba para el ecólogo y un resultado fatal para los escarabajos: ninguno de los inmovilizados sobrevivió; todos fueron digeridos y excretados de la manera habitual.
Un diagrama con la ruta de escape hipotética del escarabajo de agua, que se muestra viajando a través de los órganos internos de la rana. Dibujo de Shinji Sugiura, Universidad de Kobe.
El ecólogo japonés probó por primera vez las técnicas de escape de R. attenuata con esa especie de rana y descubrió que el 93,3% de los escarabajos podían escapar a través del ano de la rana, convertido en una orgánica gatera. Luego ensayó con otras ranas y descubrió que los escarabajos tenían tasas de éxito igualmente notables con otras cuatro especies de anuros.
Sugiura sospecha que los escarabajos también usan sus patas para estimular el esfínter cloacal de las ranas provocando que defequen. Sin embargo, necesitará realizar más pruebas para demostrar esa hipótesis.
Las relaciones depredadoras de coleópteros y anfibios son la especialidad de Sugiura. En 2018, grabó a unos escarabajos bombarderos (Pheropsophus jessoensis) rociando un cóctel químico tóxico mientras estaban dentro de unos sapos (Bufo japonicus y B. torrenticola), que obligaba a los anfibios a vomitarlos sanos y salvos.

Imágenes secuenciales del comportamiento emético en un ejemplar juvenil de Bufo japonicus. El escarabajo bombardero Pheropsophus jessoensis (longitud corporal 18,7 mm) escapó por la boca del sapo (longitud hocico-ventral 89,4 mm) 88 minutos después de haber sido ingerido. Las flechas negras y blancas indican el P. jessoensis vomitado y el estómago evaginado de B. japonicus, respectivamente. Fuente.


Para crear su repelente vomitivo, los escarabajos mezclan peróxido de hidrógeno con hidroquinonas, que se combinan para formar un aerosol irritante de benzoquinona. Los escarabajos usan ese repelente como arma defensiva frente a otros insectos depredadores a los que consigue matar. Dado el mayor peso de los sapos, su efecto en ellos es simplemente emético, haciendo que el sapo regurgite su presa evaginando su estómago.
En ambos casos, los experimentos fueron realizados en condiciones de laboratorio, por lo que sería interesante comprobar si las ranas y los sapos evitan comerse a estos escarabajos en la naturaleza, o bien si continúan consumiéndolos para aprovechar los escasos ejemplares que no son expulsados logrando que, pese a todo, la experiencia merezca la pena.
Ahora bien, si yo fuera un batracio no quisiera estar tan desesperado como para zamparme uno de esos animalitos acorazados. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

La increíble elasticidad de los zarcillos

Los zarcillos son órganos que reaccionan al contacto (técnicamente se dice que son tigmotrópicos) enrollándose para ayudar como soporte mecánico a las plantas trepadoras. Están presentes en varias familias de plantas filogenéticamente muy diferentes y provienen de modificaciones de distintas partes vegetales. Por lo tanto, lo más probable es que hayan surgido muchas veces a lo largo de la evolución y constituyen buenos ejemplos de evolución convergente, como las alas de los murciélagos y las de las aves.


En algunos casos es relativamente fácil deducir el órgano del que se originó el zarcillo (véase la siguiente composición fotográfica). Por ejemplo, los zarcillos de los guisantes son modificaciones de los foliolos (un foliolo es una de las hojitas que conforman una hoja compuesta como las de los tréboles, formadas por tres foliolos), mientras que los zarcillos de las viñas se desarrollan a partir de una yema indiferenciada que puede ser el origen de una inflorescencia o de un zarcillo. Sin embargo, en otros grupos de plantas con semillas como las Cucurbitáceas el origen del zarcillo es más complejo y forma parte de un complejo de órganos nodales.
Zarcillos de (A) la vid (Vitis vinifera), (B) del guisante (Pisum sativum), (C) de la calabaza (Cucurbita pepo) y (D) del pepino (Cucumis sativus).
Las cucurbitáceas (Cucurbitaceae) son una familia de plantas típicamente trepadoras por zarcillos, en general herbáceas, muchas de las cuales poseen gran importancia hortícola como las calabazas y calabacines (Cucurbita pepo, C. maxima), el melón (Cucumis melo), el pepino (Cucumis sativus), la sandía (Citrullus lanatus), la calabaza vinatera (Lagenaria siceraria), la sicana o calabaza melona o curuguay (Sicana odorifera), y el estropajo o esponja vegetal (género Luffa), entre otras muchas comestibles que se comercializan en África y Asia.

A medida que trepan, las cucurbitáceas emiten zarcillos largos y delgados (que en realidad son tallos modificados) que se agarran y se enrollan alrededor de cualquier superficie que tocan. La rapidez con que lo hacen es sorprendente. A los pocos minutos de tocar una superficie, los zarcillos comienzan a enrollarse alrededor de ella. Este fenómeno ha fascinado a la gente durante siglos, incluyendo a Charles Darwin. Haz una búsqueda en la web de zarcillos de pepino y encontrarás innumerables imágenes y blogs que muestran este maravilloso hábito anatómico.
Organografía de la cucurbitácea silvestre americana Echinocystis lobata . (A) Punta del brote, que muestra la disposición en espiral de las hojas y la presencia extraaxilar del zarcillo ramificado y las flores estaminadas y pistiladas. (B) Inflorescencia estaminada racemosa. (C) Fruto mostrando dos lóculos, cada uno con dos semillas y una región distal a través de la cual se dispersan las semillas. (D) Planta madura con cada nodo mostrando una hoja, un zarcillo ramificado, una inflorescencia estaminada y el fruto.. F, flor; Fr, fruto; L, hoja; MI, inflorescencia estaminada; Se, semilla; ST, punta del brote; T, zarcillo. Barra de escala = 1 cm. Fuente


A pesar de toda la atención que se les ha prestado, los mecanismos que subyacen en el comportamiento trepador han sido un misterio hasta hace muy poco. Sabemos que el inicio del proceso de rizado del zarcillo es inducido por el tacto. Tan pronto como las células del zarcillo sienten el contacto con una superficie, se envía la señal para comenzar a enrollarse. Pero, ¿cómo lo hacen tan rápido?
La clave de este comportamiento radica en una banda de dos capas de células especializadas que se extienden a lo largo del zarcillo (véase la siguiente figura). Una vez que se recibe la señal de que el zarcillo ha tocado un objeto, estas bandas empiezan a actuar. Una capa de células comienza a expulsar agua inmediatamente, lo que hará que se contraiga. Mientras, la otra capa de células se vuelve cada vez más rígida y lignificada. Eso crea tensión a lo largo del zarcillo, lo que hace que se curve.
Enrollamiento de zarcillos mediante contracción asimétrica. Durante el enrollado, una franja de células estructurales especializadas que forman fibras gelatinosas (cinta de fibra) se lignifica y se contrae asimétrica y longitudinalmente. (A a C): Un zarcillo recto que nunca se ha enrollado (A) carece de células fibrosas-g lignificadas. En la sección transversal del zarcillo, el campo oscuro (B) y la autofluorescencia UV (C) no muestran señales de lignina. (D a H): En los zarcillos enrollados (D), la cinta de fibra completamente desarrollada consta de 2 capas de células muy lignificadas que se extienden a lo largo del zarcillo. En la sección transversal del zarcillo, el campo oscuro (E) y la autofluorescencia UV (F) muestran una fuerte lignificación en la cinta de fibra. En (G) y (H), el gran aumento revela que las células ventrales (arriba a la izquierda) están más lignificadas que las células dorsales. (I): La cinta de fibra extraída conserva la morfología helicoidal del zarcillo enrollado. Recuadro: Un aumento mayor muestra la orientación de las células de fibra G a lo largo de la cinta de fibra. Barras de escala (B) y (C) 0,5 mm, (E) y (F) 100 mm, (G) y (H) 10 mm, (I) 1 mm. Fuente.

Curiosamente, hay cambios de dirección. Fíjate bien en los zarcillos de una enredadera de pepino o calabaza y notarás que cada zarcillo se enrolla en dos direcciones diferentes, separadas por una torcedura. Esto se debe a que la capa de células de la banda que se contrae es diferente si estás cerca de la punta o cerca de la base del zarcillo.

Como es bien sabido, los zarcillos ayudan a asegurar las plantas mientras trepan. Sin embargo, la cosa va mucho más allá de un simple anclaje. El rizado de los zarcillos es extremadamente importante como soporte estructural. Si los zarcillos no se rizaran, la planta quedaría anclada en un lugar con muy poco margen de maniobra. Dado que las ráfagas de viento hacen que la planta que lo sostiene se mueva de un lado a otro o que una rama pesada se caiga, si el zarcillo fuera recto sería mucho más probable que se rompiera bajo la tensión. Al hacer giros opuestos, los zarcillos pueden flexionarse mucho, proporcionando el movimiento necesario para evitar que se rompan bajo la tensión.
Si se observa cómo se desarrollan los zarcillos con el tiempo, su increíble comportamiento es aún más admirable. Cuando se estira, un muelle metálico pierde gran parte de su elasticidad. Eso no ocurre con los zarcillos de las cucurbitáceas. Cuando se estiran, no solo vuelven a su forma original, sino que se rizan aún más. De esta manera, la planta puede asegurarse con diferentes intensidades, lo que permite ajustes finos sobre su soporte estructural. 
La cantidad de rizos también cambia con la edad. Los zarcillos más viejos tienden a curvarse con más fuerza que los zarcillos más jóvenes, especialmente bajo tensión. A medida que la planta crece, las porciones más viejas del tallo se aseguran con mucha más fuerza gracias a sus zarcillos. En cambio, las porciones más jóvenes del tallo deben ser un poco más flexibles ya que se anclan a medida que trepan.
Los zarcillos rizados y estéticamente bellos de las cucurbitáceas cumplen una función muy importante para el crecimiento de la planta. Sin ellos, estas plantas no solo tendrían dificultades para trepar, sino que también resultarían derribadas por cualquier pequeña perturbación. La clave de su éxito como trepadoras radica en sus tallos altamente modificados con una banda de células especializadas que les proporcionan un sólido mecanismo de anclaje. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.
Si quieres más información mira este video (en inglés):

sábado, 8 de agosto de 2020

Breve historia del aguacate


Si está comiendo un aguacate, seguro que es un Hass.
Si está comiendo un aguacate, seguro que es un Hass.

En un libro publicado este mes de julio [Avocato: a global history (El aguacate: una historia global)], el divulgador científico Jeffrey Miller explica cómo los aguacateros (los árboles que producen aguacates, Persea gratissima) sobrevivieron a una serie de acontecimientos paleontológicos, ecológicos y culturales que podrían haberlos conducido fácilmente a la extinción. No fue así: el aguacate aguantó, prosperó y se convirtió en uno de los alimentos más apreciados del mundo.
El aguacate es sin duda una de las frutas que más éxito han tenido desde la segunda mitad del siglo XX. Durante esos años ha pasado de ser un fruto de consumo regional hasta convertirse en un postre o en un complemento fundamental en todo tipo de creaciones culinarias a escala global. Es todo un éxito para una fruta que no es dulce, que se vuelve amarga cuando se cocina y que quizás tiene una textura grasa extraña cuando se compara con cualquier otra fruta.
Durante el Pleistoceno, los animales más grandes de la Tierra eran mamíferos megaherbívoros (nada que ver con los dinosaurios, que se habían extinguido sesenta millones de años antes), unos animales gigantescos que subsistían a base de una dieta vegetariana.
La mayoría de esos animales habrían convertido en enano al megaherbívoro más grande de la actualidad, el elefante africano. Los herbívoros gigantes del Pleistoceno mesoamericano como el perezoso gigante o megaterio, que alcanzaba cinco toneladas de peso, los gomfoterios, antecesores de mamuts y mastodontes, el armadillo gigante o el toxodonte, una especie de hipopótamo terrestre, necesitaban cientos de kilos de comida al día para sobrevivir. Dado que las hojas y las hierbas de las que se alimentaban son muy bajas en calorías y grasas, los animales necesitaban aportes alimentarios grasos y energéticos. Ahí es donde entraban en juego los aguacates
Esqueleto de Gomphoterium productum.
Las gargantas y los tractos digestivos de esos animales eran tan grandes que se tragaban los aguacates enteros y excretaban el hueso (la semilla) sin digerir. En un proceso conocido como endozoocoria, el montón de estiércol en el que se depositaban los huesos servía como el mejor de los fertilizantes para la germinación de las semillas y el crecimiento de las nuevas generaciones de aguacateros. Mientras los animales deambulaban, pastaban y engullían aguacates, esparcían la fruta por lo que ahora es el centro de México.
Pero una vez que los megaherbívoros se extinguieron, los aguacateros tuvieron un serio problema. Los herbívoros que sobrevivieron tenían gargantas demasiado estrechas para ingerir una semilla de aguacate entera, de manera que la única oportunidad de dispersarlas era aprovechar la gravedad, pero dejarlas caer a la sombra y sobre sus propias raíces es una pésima estrategia de supervivencia para cualquier planta: para prosperar, necesitan una dispersión más amplia.
Los aguacates se convirtieron en un “fantasma de la evolución", una especie que debería haberse extinguido pero que de alguna manera logró sobrevivir. Contaban con una ventaja: viven mucho más que la mayoría de los árboles frutales. Hay árboles de 100 años que todavía producen frutos en California y otros de 400 años lo hacen en el centro de México. Al vivir tanto tiempo y estar tan bien adaptados a su nicho ecológico, los aguacates pudieron aguantar hasta que llegaron sus próximos dispersores: los humanos.
Los primeros humanos que llegaron a Mesoamérica apreciaron rápidamente las virtudes del aguacate. Los olmecas y los mayas fueron los primeros en plantar huertos de aguacate y en comenzar a cultivar los especímenes que sabían mejor y tenían las frutas más carnosas, un proceso de selección que condujo hasta los tipos de aguacates que consumimos hoy.
Hacia el 500 AC ya se cultivaban en Mesoamérica los ahuacatl, la palabra náhuatl que significa "testículo", en alusión a la forma del aguacate y un guiño a sus supuestas propiedades afrodisíacas. Los aguacates eran tan importantes para los mayas que el decimocuarto mes de su calendario llevaba su nombre.
En la década de 1830, el médico Floridian Henry Perrine, cónsul estadounidense en Campeche, México, se enamoró de los aguacates y pensó que serían un excelente añadido a la producción frutícola de Florida. Envió algunas semillas a un amigo que las plantó en Indian Key. Cuando Perrine regresó a Florida estalló la Segunda Guerra Seminola. Él y su familia se refugiaron en Indian Key, pero una de las facciones en guerra lo mató durante una redada en la isla. La isla fue abandonada y los aguacates se olvidaron.
La cálida y húmeda Florida era un lugar excelente para el aguacate. Otro podía ser California y los primeros colonos estadounidenses intentaron plantarlos en el valle del San Joaquín. No lo consiguieron. California tiene unos meses de invierno lo suficientemente fríos para impedir o dificultar que la mayoría de las variedades de aguacate prosperen. Se necesitaba una variedad tolerante al frío para que California tuviera una producción rentable. Sin esa variedad, el aguacate podría haber seguido siendo un manjar local en México y los países vecinos.
Después de algunos intentos fallidos en las décadas de 1850 y 1860, un agricultor consiguió algunos especímenes resistentes al frío en el centro de México, a la que bautizaron con el nombre de Fuerte, un nombre que le venía como anillo al dedo, porque fue una de las pocas que sobrevivió a las famosas "heladas del 13”, un período de clima particularmente frío que casi arruinó las nacientes y prometedoras plantaciones frutícolas del sur de California durante el invierno de 1913.
Hasta la década de 1940, el aguacate Fuerte era la variedad más popular en América y representaba alrededor del 75% de los aguacates vendidos. A partir de esa década, el Fuerte perdió el favor de los consumidores hasta el punto de que hoy sólo representa alrededor del 2% del mercado californiano. Hoy, la mayor parte de los aguacates vendidos son de la variedad Hass.
El aguacate Hass lleva el nombre de Rudolph Hass, un cartero que vivía en La Habra, California. Originario de Milwaukee, Hass fue uno de los miles de estadounidenses que se dirigieron al oeste de California en las décadas de 1920 y 1930.
Después de leer un folleto sobre el dinero que podría ganar cultivando aguacates, pidió un préstamo para comprar una pequeña parcela de tierra con aguacateros de la variedad Fuerte. A finales de la década de 1920, Hass compró algunas semillas de aguacate para injertarlas en sus árboles. De una de esas semillas brotó un árbol travieso que rechazó las ramas del Fuerte en las que Hass quería injertarles. Estaba a punto de cortar el árbol cuando sus hijos le dijeron que los pequeños aguacates que daba ese árbol eran exquisitos, así que cedió y lo mantuvo. Después de probarlos, pensó que podían comercializarse y comenzó a venderlos en un mercado de la ciudad.
Al principio la gente no los compraba. Estaban acostumbrados a la piel suave y fina de un atractivo tono verde de la variedad Fuerte, muy diferente la variedad de Hass, que tenía una apariencia relativamente poco apetitosa, con una piel gruesa, rugosa, negra y correosa. Pero Hass insistía en que lo que contaba estaba dentro, una decisión que cambiaría la historia del aguacate.
Resultó que el Hass tenía otras grandes ventajas sobre el Fuerte. Los árboles crecían fuertes como robles, eran fáciles de propagar y producían una cantidad impresionante de frutos el segundo o tercer año. Tenían una temporada de cosecha más prolongada que otros aguacates y, quizás lo más importante, la piel más gruesa del Hass tenía una gran ventaja cuando se trataba de empacar y enviar la fruta a largas distancias.
Patente del aguacate Hass
Imagen de la patente presentada por Hass en 1935
Poco a poco, los aguacates Hass fueron ganando mercado y en 1935 Hass patentó el árbol, la primera patente otorgada para un árbol en Estados Unidos. En lugar de comprar sus árboles, la mayoría de los productores pasaron por alto la patente, burlaron la ley, e hicieron sus propios injertos.

Hass falleció en 1952, pero su primer árbol vivió cincuenta años más. El árbol madre de los millones de aguacateros que hoy se cultivan en todo el mundo, todos ellos descendientes genéticamente de ese árbol, sobrevivió en el antiguo huerto de Hass hasta que la enfermedad de la pudrición de la raíz acabó con él en 2002.

Un coche de competición patrocinado por los aguacates Hass corre en Daytona 
El último domingo en el que se jugó la Super Bowl, los estadounidenses consumieron 50 millones de kilos de aguacates. Si no se hubiera violado su patente, Hass y sus descendientes deberían haber sido muy ricos. Pero Hass nunca ganó lo suficiente para dejar de trabajar como cartero y se estima que gracias a la patente sólo ganó unos 4.800 dólares en toda su vida. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.