jueves, 10 de abril de 2014

Las respuestas de las plantas

Todo ser vivo responde a los cambios que se producen en su entorno. Si esta respuesta es efectiva, la especie seguirá existiendo; si no lo es, simplemente se extinguirá.
En los seres vivos existen dos tipos de respuesta frente a estímulos ambientales: respuestas rápidas (mediadas por el sistema nervioso) y respuestas lentas (mediadas por el sistema hormonal). En el caso de las plantas no existe un sistema nervioso y sus respuestas frente a los cambios ambientales son mediadas por hormonas vegetales. A estas respuestas se las conoce como tropismos.
Tropismos son las respuestas específicas que dan las plantas a los cambios o estímulos que se producen en algún factor del ambiente.
Los tropismos son, por lo general, respuestas que consisten en movimientos de crecimiento de algunas partes del vegetal, como los tallos, hojas y raíces.  Se caracterizan por involucrar un aumento de la biomasa, razón por la cual son respuestas irreversibles y lentas.

Tipos de tropismos
Los estímulos que determinan respuestas de los vegetales pueden ser: físicos, químicos o de contacto.
Atendiendo al estímulo que los produce, los tropismos se denominan:
fototropismos, hidrotropismos, tigmotropismos y gravitropismos.
Los tropismos son respuestas que pueden ser de acercamiento o alejamiento del estímulo que los produce.  Llamamos tropismos positivos a aquellos que provocan una respuesta de acercamiento al estímulo, y tropismos negativos a aquellos movimientos de alejamiento.

Fototropismo es la respuesta del vegetal frente al estímulo luminoso. El fototropismo positivo hace referencia al crecimiento de la planta hacia la fuente de luz, mientras el fototropismo negativo implica un crecimiento de la planta en la dirección contraria a la de la fuente lumínica. En el caso del tallo, se observa un fototropismo positivo, porque este crece hacia la fuente luminosa. La raíz, en cambio, no necesita de la luz, por lo tanto presenta un fototropismo negativo.


Hidrotropismo es la respuesta de las plantas frente al estímulo agua. Es positivo cuando el vegetal o una parte de él, frente a este estímulo, realiza un movimiento hacia zonas húmedas, donde se encuentra el agua. Frente a este estímulo la raíz manifiesta una respuesta positiva, por lo cual se habla de un hidrotropismo positivo.
Tigmotropismo es la respuesta direccional, o el movimiento de una planta al tocar o hacer contacto físico con un objeto sólido, aunque ahora también se sabe que hasta las vibraciones causan esta respuesta. Tigmo viene del griego thigma, que significa "tocar".
Es una cualidad que poseen todas las plantas hasta cierto grado; algunas plantas se han especializado en ello, ganando ventaja en la adaptación. Esta habilidad sensitiva llega mas allá que la de animales, ya que algunas plantas son capaces de percibir 0.0008-0.00025mg, mientras que nosotros percibimos pesos de hasta 0.002mg.
En si, el efecto que el "tigmo" que reciba la planta es el alterar su velocidad de crecimiento, cambiar la morfología, evitar barreras, controlar la germinación, apoyarse en estructuras, facilitar la polinización, acelerar el movimiento del polen, esporas o semillas, y capturar presas.
Gravitropismo es un tipo de tropismo, propio de las plantas, que se refleja en un crecimiento en respuesta a la aceleración de la gravedad. Permite el crecimiento basípeto de las raíces, que deben hundirse en el suelo para su correcto funcionamiento, y el crecimiento de los tallos hacia el medio aéreo. Es de especial importancia durante la germinación de las semillas.


Antiguamente, a este último ejemplo se lo denominaba geotropismo, pero los científicos prefirieron cambiarlo, ya que, si se analiza el nombre antiguo, éste sugiere la respuesta de un vegetal al estímulo "tierra" (geo = tierra).
Las plantas responden en forma diferente a un mismo estímulo, dependiendo de la parte del vegetal que está recibiendo el estímulo.  Así, el tallo posee fototropismo positivo, mientras que la raíz posee fototropismo negativo.
Frente a la fuerza de gravedad, el tallo presenta gravitropismo negativo, ya que éste crece hacia arriba, en dirección opuesta a la fuerza de gravedad.  La raíz, en cambio, tiene gravitropismo positivo porque crece en la misma dirección que el estímulo.
Algunas plantas, como las parras, presentan tigmotactismo positivo. Esto significa que se acercan a objetos que estén en su proximidad, de forma que se apoyan sobre ellos para seguir creciendo.

Mecanismos de acción de los tropismos
El conocimiento que actualmente se tiene de los tropismos ha sido producto de las investigaciones realizadas desde hace muchos años.  Un pionero en estas investigaciones fue Charles Darwin, quien, en 1880, junto a su hijo Francis, estudió por qué las plantas crecían siempre hacia la luz.
Como cualquier científico, Darwin identificó este problema y formuló una hipótesis para explicar lo que había observado.  Luego, diseñó un experimento para poner a prueba su hipótesis, donde se sugería básicamente que el curvamiento de las plantas, al acercarse hacia la luz, se debe a la presencia de una sustancia química que es producida en la punta del tallo de las plantas.

a. Hormonas vegetales
Los estudios realizados por Darwin primeramente, y luego por un botánico holandés llamado Fritz Went, han permitido a los actuales científicos comprender que las plantas responden a los estímulos gracias a la producción de ciertas sustancias químicas conocidas como hormonas.
Las hormonas vegetales son producidas por células que se ubican en las zonas apicales de la planta.  Estas células no están agrupadas en estructuras específicas formando glándulas, como se presentan en los animales.
Hormona es una sustancia química producida por células especializadas, que actúan sobre otras células del individuo y que se encuentran lejos del lugar de producción de la hormona.

b. Acción de las hormonas vegetales
Las hormonas determinan una enorme gama de funciones en las plantas. Participan en el crecimiento de los vegetales gracias a que producen el alargamiento de sus células.  También participan en la maduración de los frutos, en la caída de las hojas y cicatrización de las heridas.
La importancia de las hormonas se debe a que las plantas no poseen un sistema nervioso, como los animales; un vegetal que se acerca hacia la luz no lo hace porque "le conviene", ya que no es consciente de ello, sino por el efecto de una hormona que determina que la planta se curve en esa dirección.
Esta respuesta al estímulo es vital para la planta, porque de esta forma obtiene la energía luminosa para realizar fotosíntesis. Pero debe quedar en claro que esta respuesta es involuntaria y se debe a la producción de una sustancia química específica.

Las nastias: otra forma de respuesta vegetal

Una mención especial requiere la respuesta que presentan algunas plantas ante estímulos de contacto.
Nastia es una respuesta que produce un movimiento pasajero en alguna parte del vegetal respondiendo a estímulos táctiles, lumínicos, etc.
Nastias: Son movimientos relacionados con los tropismos; pero se diferencian  de estos en que el estímulo no provoca una dirección determinada en la respuesta de la planta. Las nastias se efectúan de acuerdo con trayectorias predeterminadas por la estructura dorsoventral del órgano correspondiente; son transitorios. Resumiendo, son movimientos independientes de la dirección que tiene el estímulo. Cuando hablamos de nastia, sólo indicamos movimiento. 
Se conocen varias clases de nastias.
Termonastias son movimientos de apertura y cierre, según la variación de la temperatura, de las hojas periánticas de muchas flores, debido a que el óptimo de crecimiento de la cara superior responde a una temperatura diferente de la cara inferior; así sucede con la flor de una planta, tulipan, que si pasa del aire libre a una habitación que esté más caliente, se abre; y si la temperatura desciende, se cierra. Esto se debe a que una elevada temperatura determina el crecimiento de la cara superior, en tanto que un descenso lo provoca en la inferior.
      
Trébol pata de conejo
Fotonastias son variaciones debidas a cambios en la intensidad de luz. La iluminación produce, en general, apertura de las flores; la oscuridad, el cierre. En las plantas de floración nocturna ocurre al revés. Muchos movimientos de las hojas en relación con la intensidad de luz no son debidos a diferencias en el crecimiento, sino a variaciones en la temperatura de las células. Se relacionan con la temperatura y la luminosidad las nastias producidas por la alternancia del día y la noche (nictinastias); son notables estos movimientos en la Falsa acacia (Robinia pseudoacacia) y Trébol pata de conejo(Trifolium arvense). Generalmente, las hojas nictinásticas se disponen por la noche en forma que los foliolos ocultan parte de la superficie superior, que durante el día exponen a la luz en grado máximo; tales movimientos deben responder a variaciones de permeabilidad del plasma. 
Falsa acacia
La respuesta a la intensidad luminosa que provoca la apertura y el cierre de muchas flores ocurre en el dondiego de noche (Mirabilis jalapa), que abre sus flores durante la noche y las cierra durante el día. 
Dondiego de noche

El girasol (Helianthus annuus) presenta fotonastia positiva
Girasol
Sismonastias, movimientos rápidos en los que una parte de la planta adopta posiciones particulares; se deben a la turgencia de las células de determinados tejidos. Los más llamativos se observan en mimosas tropicales, cuyas hojas y peciolos se pliegan rápidamente después de un golpe. Las causas de estos movimientos no están todavía bien aclaradas y se reducen a hipótesis.
Es el caso de una planta cuyo nombre científico es mimosa púdica.  Esta planta, al ser tocada por algún objeto o por el contacto de la mano de una persona, responde plegando sus pequeños folíolos, y si la intensidad del contacto es mayor, puede suceder que la rama completa caiga.
Esta respuesta no corresponde a movimientos de acercamiento o alejamiento ante el estímulo, y tampoco está controlada por la acción de hormonas como ocurre en el caso de los tropismos.

Quimionastia: respuesta de movimiento ante sustancias químicas, como las plantas carnívoras, que atrapan insectos.

Algo más:
La mimosa sensitiva (Mimosa pudica en botánica) es una de aquellas plantas que tanto gusta a los niños y sorprende a los mayores por sus características “mágicas”.
La mimosa sensitiva reacciona al tacto contrayendo sus hojas en dirección a su tallo. Esta característica es producto de la evolución genética de la planta ya que de este modo busca la protección de sus predadores naturales. La planta una vez contraída tiene un aspecto mustio que la hace poco apetitosa para herbívoros, insectos, orugas y caracoles.
Este mecanismo de contracción también se activa para evitar que la planta pierda agua durante las horas de más calor, durante la noche y en días de mucho viento.
Es importante no “jugar” excesivamente con ella, ya que un continuo abrir y cerrar de hojas le supone un exceso gasto de energía que muchas veces la planta no puede asumir.
La mimosa sensitiva es originaria de las zonas tropicales de Sudamérica. En nuestro clima puede vivir perfectamente como planta de interior siempre y cuando la ubiquemos en lugares muy luminosos y que siempre superen los 13ºC de temperatura.
El riego de la planta ha de ser abundante, y es importante mantenerla alejada del humo del tabaco.
En condiciones óptimas de cultivo puede alcanzar, fácilmente, más de 1 metro de altura. Por contra, es difícil que viva más de 5 años tanto en exterior como en interior.

Otro detalle a destacar es su espectacular floración de color rosa que aparece a mediados del verano.

Relación y coordinación en el nivel celular. Respuestas en invertebrados y vertebrados

Las células perciben los cambios del medio y responden a estos cambios de manera adecuada. Las variaciones del medio se llaman estímulos, y las reacciones de las células, respuestas.
Las respuestas de las células a estímulos se manifiestan con cambios de forma, movimientos, cambios metabólicos, secreciones, etc.
Ciertas células responden a algunos estímulos (falta de alimento, excesivo calor…) segregando sustancias que se depositan en su membrana y las aíslan del exterior. La célula así envuelta se llama quiste y puede permanecer mucho tiempo con una vida latente hasta que cambian las condiciones y reanuda su actividad. Es una respuesta típica de las bacterias.
Las respuestas de movimiento se denominan tactismos o taxismos: son positivos si se acercan al estímulo y negativos si se alejan. Según el tipo de estímulo, puede ser fototactismo (si el estímulo es la luz), quimiotactismo (una sustancia química), termotactismo (una variación de temperatura), etc.
Los protozoos y las algas microscópicas se mueven ante la presencia de luz o de sustancias en el medio. El movimiento celular se realiza por seudópodos, flagelos o cilios.
Las bacterias que poseen flagelos tienen movilidad, o sea, el movimiento de traslación de un punto a otro en forma rápida y de zig zag permitiéndoles responder a estímulos por ejemplo: químicos cuando las bacterias son atraídas a determinados compuestos como la glucosa, la galactosa y se denomina quimiotactismo positivo o por el contrario son repelidas de algunos compuestos como los antibióticos, quimiotactismo negativo, luminosos es el caso de las bacterias fotosintéticas que tienen fototactismo positivo a los rayos luminosos.

Las respuestas de los invertebrados a los estímulos

Las respuestas de los invertebrados a los estímulos externos son más complejas que los tropismos, pues estos animales, además de un control hormonal, poseen una regulación de sus respuestas al ambiente dado por un sistema nervioso primitivo.  Esto determina que sus respuestas sean más rápidas y por tanto más eficientes para responder ante los cambios del medio. Taxismos o tactismos son las respuestas que ofrecen los animales inferiores a los diferentes estímulos del medio ambiente. Además, los movimientos que se producen como parte de las respuestas son reversibles, a diferencia de lo que ocurre en los tropismos.

1. Tipos de tactismos

Los tactismos se denominan de acuerdo al tipo de estímulo. Se distinguen: fototactismo, gravitactismo, hidrotactismo y tigmotactismo.
Como en los tropismos, las respuestas o movimientos que experimentan los animales invertebrados pueden ser de acercamiento o de alejamiento hacia el estímulo.  Se habla de tactismo positivo cuando el movimiento del animal se dirige hacia el estímulo, y de tactismo negativo si el movimiento tiende a alejarse del estímulo.

Fototactismo: es la respuesta de los animales a variaciones en la cantidad de luz.
Gravitactismo: es la respuesta a estímulos de origen gravitatorio.
Hidrotactismo: es la respuesta a estímulos cuyo origen es el agua.
Tigmotactismo: es la respuesta a estímulos táctiles.
Heliotactismo: es la influencia que el sol ejerce sobre la orientación de los seres vivos.
Galvanotactismo: es la respuesta a estímulos eléctricos.
Termotactismo: es la respuesta a la variación de la temperatura.
Quimiotactismo: es la respuesta a estímulos químicos.
Cuando encendemos una lámpara las polillas se dirigen hacia esta fuente artificial de luz.  Corresponde a un fototactismo positivo. 

También se puede dar el caso opuesto, como ocurre con las cucarachas, que al acercarse a ellas la luz tienden a escapar. 
Las Orugas cortadoras (insecto cosmopolita con alta capacidad de dispersión)  que a partir del tercer estadio larval manifiestan un fototactismo negativo, escapándole a la luz y permaneciendo durante el día bajo la tierra enroscadas sobre si mismas. 
Las medusas poseen ocelos en el borde umbrelar que son unidades fotorreceptoras, para captar la mayor o menor luminosidad para que suban o bajen debido a que poseen un fototactismo negativo por lo que huyen de la luz, esto constituye un mecanismo de defensa. Estos ejemplos corresponden a un fototactismo negativo.
Las vaquitas de San Antonio son insectos que al tomarlos en tu mano, siempre suben a través de ella. Éste es un claro ejemplo de gravitactismo negativo, ya que la vaquita se mueve siempre en dirección contraria a la fuerza de gravedad.
La lombriz de tierra presenta un hidrotactismo positivo; siempre construye sus galerías subterráneas en dirección a las zonas húmedas.
En las lombrices de tierra existen quimiorreceptores especializados distribuidos por todo el cuerpo, capaces de detectar agua. Estas células llamadas higrorreceptores permiten que la lombriz permanezca en suelos de humedad adecuada.


2. Mecanismos de acción de los tactismos

A diferencia de los tropismos, la causa de las respuestas denominadas tactismos está regulada y controlada por la presencia de un simple pero eficiente sistema nervioso.
Este sistema nervioso está formado por tres grupos de neuronas que equivalen a un cerebro primitivo, ya que posee nervios que se conectan con los ojos, antenas y patas del insecto, permitiéndole detectar y responder ante un estímulo cualquiera, en un movimiento de acercamiento o alejamiento del mismo.
Gracias a este sistema nervioso rudimentario que les permite responder ante los cambios del medio, los insectos han llegado a constituirse en los animales terrestres más numerosos, con más de 900.000 especies diferentes, capaces de habitar los lugares más diferentes del planeta.

Respuestas de los vertebrados

La ciencia ha postulado que los primeros vertebrados aparecieron en nuestro planeta en el medio acuático, hace unos quinientos millones de años. Desde entonces se fueron diversificando a medida que se adaptaban a las diferentes formas de vida.  Así, fueron apareciendo paulatinamente las cinco clases de vertebrados que hoy conocemos: peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos, incluyendo al hombre en esta última clase.
Una de las características principales de un animal vertebrado es que posee un sistema nervioso capaz de captar la información o los estímulos que provienen del medio, manejarlo e integrarlos para que el individuo elabore respuestas o comportamientos adecuados.
Este sistema opera a través de los receptores y órganos sensoriales que se constituyen en vías de entrada para toda información.
En los animales dicha información es procesada en los diferentes centros nerviosos que se integran con la finalidad de que el organismo pueda responder de manera uniforme a los diversos estímulos que recibe.
De acuerdo a la integración de estos centros nerviosos, las respuestas elaboradas por los animales pueden ser más o menos complejas.  Así por ejemplo, el aprendizaje por discernimiento es una respuesta que se da en los animales superiores, sobre todo en los primates y, por supuesto, en el hombre.  Esta respuesta se elabora cuando el individuo percibe y experimenta diferentes estímulos, los relaciona y los maneja para conseguir lo que quiere.  Este tipo de comportamiento se adquiere por medio del contacto permanente del organismo con su entorno y evidencia una capacidad más compleja de elaboración de respuestas, dirigidas por la voluntad (querer hacer algo) y la conciencia de los propios actos (comprender las diferentes posibles respuestas).
El sistema nervioso en los vertebrados necesita además, de la cooperación de otro sistema llamado endocrino, en el cual se producen las hormonas.  La presencia de una hormona es un estímulo que provoca una reacción en un órgano determinado o en un grupo de órganos.
Por ejemplo, la hormona del crecimiento se produce en una parte específica del cerebro y estimula o provoca el crecimiento de tejidos, huesos y demás estructuras de un animal.
La coordinación de los sistemas nervioso y endocrino en los vertebrados controla tanto las respuestas rápidas (sistema nervioso) como las más lentas y generalizadas (sistema endocrino).
Otras características no menos importantes de los vertebrados, son las de poseer un esqueleto interno, un aparato respiratorio y otro circulatorio.
Con todos estos sistemas, en perfecta coordinación, los animales vertebrados son capaces de manifestar los más asombrosos comportamientos, como por ejemplo, la protección de las crías, la defensa de su territorio, la búsqueda de alimento y la notable capacidad para mantener la supervivencia de la especie.

Los distintos tipos de respuestas son:

Respuestas motoras: son las que involucran movimientos, los músculos son los encargados de ejecutar la respuesta.
Respuestas secretoras: son las que implican la acción de las glándulas (endócrinas y exócrinas), órganos que tienen la capacidad de producir secreciones.
Respuesta inmunológica: ante el ingreso de un agente extraño (bacteria, virus) se desencadena una respuesta de defensa ejecutada por diferentes tipos de células (denominadas en conjunto glóbulos blancos) o bien por anticuerpos (proteínas) capaces de destruir a los agentes externos.

¿Por qué las polillas se sienten atraídas por la luz?

Las polillas y otros insectos nocturnos se sienten atraídos por la luz artificial de una manera suicida. Vuelan en círculos alrededor y se golpean una y otra vez contra la fuente luminosa hasta morir achicharradas. ¿Y por qué hacen esto? ¿A qué se debe un comportamiento tan irracional? 
Su comportamiento es totalmente coherente con su naturaleza, lo que ocurre es que la luz artificial las confunde, ¡y de qué manera! 
Hablemos primero de la fototaxis, que es el movimiento automático de un organismo con respecto a la luz. Las cucarachas, por ejemplo, son insectos lucífugos ya que muestran una fototaxis negativa al correr a esconderse en grietas oscuras al percibir la luz. Se trata de un mecanismo que les facilita la supervivencia. En cambio las polillas son insectos lucípetos ya que muestran una fototaxis positiva y se sienten atraídos por la luz. Este mecanismo les facilita la orientación, pues la luz del firmamento estrellado y de la Luna les permite situar el arriba-abajo en la oscuridad y les sirve de guía en sus movimientos migratorios al utilizar nuestro satélite como punto de referencia primario. Es más, al ser atraídas por la luz lunar las polillas vuelan más alto y evitan muchos obstáculos y depredadores y pueden aprovechas las corrientes de aire más efectivamente. Algunos entomólogos sugieren, incluso, que las polillas pueden definir su ruta de migración mientras la Tierra gira por el cambio de posición de la luna. 
Además la intensidad lumínica también influye en el movimiento de sus alas. Así cuando la luz proviene de una fuente distante (léase la Luna) e incide por igual en ambos ojos del insecto, éste vuela en línea recta; pero si la fuente de luz está más cerca, un ojo percibe más cantidad de luz que el otro y el ala de ese lado tiende a moverse más rápido al recibir mayor estímulo. 
Entonces, cuando una luz artificial se cruza en su camino, se sienten atraídas por ella y vuelan hacia la fuente de luz. Hacia una fuente de luz que alcanzan aunque nunca deberían haberlo hecho. Y debido a su cercanía se ven impelidas volar en círculos y en trayectorias espirales. 
Las polillas son más sensibles a unas longitudes de onda del espectro lumínico que a otras. Detectan la luz ultravioleta y prefieren las luces blancas y azuladas a las luces amarillas.

Clasificación de los receptores conforme a los estímulos a los que reaccionan

Clasificación de los receptores conforme a los estímulos a los que reaccionan


Tipo de receptor
Ejemplos
Estímulos efectivos










Mecanorreceptores


Receptores táctiles: Corpúsculos de Pacini
Corpúsculos de Meissner
____________________
Propioceptores
Husos musculares
Órganos tendinosos de Golgi
Receptores articulares
____________________
Órganos de la línea lateral en peces
____________________
Estatocistos en invertebrados
____________________
Laberinto del oído de los vertebrados
Sáculo y utrículo
Conductos semicirculares
Células pilosas en la cóclea


Contacto, presión


_____________________
Movimiento, posición corporal
Contracción muscular
Estiramiento de un tendón
Movimiento en ligamentos
_____________________
Olas, corrientes en el agua

_____________________
Gravedad
_____________________
Gravedad, aceleración lineal


Aceleración angular
Ondas de presión (sonido)

Quimiorreceptores


Papilas gustativas, epitelio olfatorio

Compuestos químicos específicos





Termorreceptores


Receptores de temperatura en insectos en insectos chupadores de sangre y garrapatas; órganos de las fosetas en algunas serpientes; terminaciones y receptores nerviosos en piel y lengua de muchos animales


Calor

Electrorreceptores


Órganos en la piel de algunos peces


Corrientes eléctricas en el agua


Fotorreceptores


Manchas oculares, omatidios de los artrópodos; conos y bastoncillos en la retina de los vertebrados


Energía luminosa

El modelo de estímulo – procesamiento – respuesta

El modelo de estímulo – procesamiento – respuesta

Entre los objetivos de los científicos al realizar sus trabajos de investigación encontramos el de identificar las regularidades de los fenómenos que estudian. De esta forma encontrarán las explicaciones a muchos de estos fenómenos. Por ejemplo, los mosquitos perciben a sus presas por el calor que irradian los seres vivos, que para nosotros es invisible, y que es percibido por ellos como un mapa de colores. Por lo tanto recién pueden localizarnos visualmente cuando se acercan a unos 10 metros, y desde allí pueden detectar nuestro calor corporal con su visión infrarroja, gracias a ella, los mosquitos nos encuentran en la oscuridad de la noche.
Esto guarda similitud con como vemos nosotros, porque si bien el resultado es diferente, existe un mecanismo básico que explica ambos fenómenos.
Cuando los científicos identifican entonces regularidades elaboran un modelo.
Un modelo es una representación de la realidad que permite explicarla.
En el caso de las funciones de relación y control en los seres vivos, si bien existen diferentes maneras de captar estímulos y distintas respuestas posibles, podemos representar cualquier ejemplo con el denominado modelo estímulo – procesamiento – respuesta. La mayor parte de los animales, incluidos los seres humanos, poseemos además centros de procesamiento de la información: el cerebro o los ganglios nerviosos. Es allí donde la información procedente del ambiente externo o interno se interpreta, y donde se elabora otra información. Luego se produce una comunicación entre los centros de procesamiento y los efectores, que responden al estímulo.
Las plantas no cuentan con sistema nervioso y no realizan el mismo tipo de procesamiento de la información que los animales, pero poseen receptores que captan estímulos y efectores que llevan a cabo las respuestas. Lo que sucede en el interior de estos organismos es que los estímulos del ambiente producen cambios fisiológicos que se traducen luego en señales para los órganos efectores. Por lo tanto, el modelo propuesto permite explicar cualquier ejemplo de relación entre los seres vivos y el ambiente.
Estímulo: cualquier cambio, tanto del exterior como del interior del cuerpo, capaz de provocar una respuesta del organismo
Respuesta: realizan acciones en respuesta a esa información
Receptores: la estructura capaz de percibir los estímulos y transmitirlos a los centros nerviosos
Efectores: llevan a cabo las respuestas

domingo, 24 de noviembre de 2013

¿Existen las razas humanas?

Desde los años sesenta, algunos antropólogos y profesores de antropología han reconcebido "raza" como una categoría cultural o construcción social, en otras palabras, como una manera particular que la mayoría de agente tiene al hablar de sí mismos y de los otros. Por eso se afirma que el término "raza" por sí solo debe ser analizado y el cómo y el por qué la gente usa la idea de raza, está más explicado por la historia y las relaciones sociales que por rasgos físicos o biológicos.
Paralelamente se desarrolla la antropología biológica para el estudio humano más profundo aprovechando el desarrollo de la biología molecular y la genética. El resultado de ello ha debilitado el concepto de razas humanas por la complejidad de las conclusiones al momento de cruzar datos con los diferentes métodos usados; de tal manera que la tendencia es de reemplazar raza por etnias (con inclusión de los caracteres culturales) y finalmente por poblaciones o clines. Incluso en un pequeño grupo poblacional se puede encontrar gran complejidad de resultados. Algunos de los métodos usados en el siglo XX son los análisis genéticos a través del estudio de los grupos sanguíneos y más recientemente de los haplogrupos del ADN de mitocondrias y cromosomas de nuestras células, mostrando que lo que denominamos razas tienen en realidad una herencia compleja y dependiente de muchos genes.

Análisis de ADN

Gran importancia para la explicación de la actual diversidad humana recae en nuestro material genético. El ADN o ácido desoxirribonucleico, contiene la información genética usada en el desarrollo y el funcionamiento de todos los seres vivos y es el responsable de la transmisión hereditaria, forma parte de los cromosomas que están en el núcleo de las células y también hay ADN en las mitocondrias pero en pequeña cantidad.
El ADN o genoma mitocondrial, cuya estructura fue descifrada en 1981 por S. Anderson, tiene herencia matrilineal, es decir, que heredamos nuestras mitocondrias solo de nuestras madres. Una característica importante es que no se recombina, ello implica que los únicos cambios que podrían haber ocurrido, se deben exclusivamente a mutaciones a lo largo de multitud de generaciones. En el ser humano se calcula que cada 5000 a 10000 años surge una mutación en una de las bases del ADN mitocondrial; según esto se obtienen dos importantes conclusiones: primera, que se logra demostrar el origen africano de los humanos modernos, calculando que toda la humanidad desciende matrilinealmente de una sola mujer, la Eva mitocondrial, mujer africana que habría vivido hace aproximadamente 190000 años; y en segundo lugar, se demuestra que no existen razas puras, ya que todos los pueblos descienden de la mezcla de un conjunto de linajes diferentes. (Cann, 1987).
Para tener una mejor visión de nuestro árbol genético fue necesario buscar la herencia patrilineal. El cromosoma Y cumple bien esta función, ya que es el cromosoma que determina el sexo masculino y, por lo tanto, se hereda del padre a hijos varones; su potencial para el análisis evolutivo humano fue descubierto en 1985 por 2 trabajos independientes (Casanova 1985 y Lucotte 1985). El cromosoma Y es muy estable por su baja recombinación y nos ha permitido conocer que todos descendemos de un único hombre, a quien se denomina Adán cromosómico, es africano y tiene una antigüedad de unos 140000 años.

Sólo existe una raza: la humana

Rita Levi-Montalcini (1909-2012)
Traducción y presentación de José Luis López Bulla. España, julio del 2008. 

Rita Levi-Montalcini, la importante neurobióloga y Premio Nóbel de Medicina, encabeza un importante manifiesto contra el racismo. A sus noventa y nueve años, ahí está al pie de la idea y en el sendero de la solidaridad. A sus pies, señora. Este blog se honra en reproducir el manifiesto.

I. Las razas humanas no existen. La existencia de las razas humanas es una abstracción que se deriva de una falsa interpretación de pequeñas diferencias físicas, que nuestros sentidos perciben, erróneamente asociadas a diferencias "psicológicas" e interpretadas sobre la base de prejuicios seculares. Estas abstractas subdivisiones, fundadas en la idea de que los humanos constituyen grupos biológica y hereditariamente muy distintos son puras invenciones que siempre se han utilizado para clasificar arbitrariamente hombres y mujeres en "mejores" y "peores" y, de esta manera, discriminar a los últimos (siempre los más débiles), después de haberles achacado que son la clave de todos los males en todos los momentos de crisis.

II. La humanidad no está formada por grandes y pequeñas razas. Es, sin embargo y ante todo, una red de personas vinculadas. Es verdad que los seres humanos se juntan en grupos de individuos, comunidades locales, etnias, naciones y civilizaciones. Pero esto no sucede porque tengan los mismos genes sino porque comparten historias de vida, ideales y religiones, costumbres y comportamientos, formas y estilos de vida, incluso culturales. Las agrupaciones nunca son estables a partir de los DNA idénticos; al contrario, están sujetas a profundos cambios históricos: se forman, se transforman, se mezclan, se fragmentan y se disuelven con una rapidez incompatible con los tiempos exigidos por los procesos de selección genética.

III. El concepto de raza no tiene significado biológico en la especie humana. El análisis de los DNA humanos ha demostrado que la variabilidad genética en nuestra especie --menores que las de nuestros "primos", los chimpancés, gorilas y orangutanes- está representado sobre todo por diferencias entre personas de la misma población, mientras que son menores las diferencias entre poblaciones y continentes diversos. Los genes de dos individuos de la misma población son, como promedio, ligeramente más similares entre ellos que las de aquellas personas que viven en continentes diversos. Precisamente a causa de estas reducidas diferencias entre poblaciones incluso los científicos racistas nunca definieron cuántas razas constituyen la especie humana, estableciendo unas estimaciones que oscilan entre dos y doscientas razas.

IV. Está ya consolidado el carácter falso, construido y pernicioso, del mito racista, de la identificación de la "raza aria" con la imagen de un pueblo belicoso, vencedor, "puro" y "noble" con una buena parte de Europa, India y Asia central como patria y una lengua que en teoría está en la base de las lenguas indo-europeas. Bajo el perfil histórico, resulta extremadamente difícil identificar a los arios, en tanto que pueblo, y la noción de familia lingüística indo-europea que deriva de una clasificación convencional. Por el contrario, los modernos datos arqueológicos indican que Europa fue poblada en el Paleolítico por una población de origen africano y en el Neolítico se sobrepusieron otros inmigrantes provenientes del Próximo Oriente. El origen de los italianos actuales viene de los mismos inmigrantes africanos y meridionales que constituyen hoy el tejido perennemente vivo de Europa. A pesar de ello la dramática originalidad del racismo fascista se debe al aliado nazi la identificación incluso de los italianos con los "arios".

V. Es una leyenda que los sesenta millones de italianos de hoy desciendan de familias que habitaron la Italia de hace un milenio. Los mismos romanos construyeron su imperio acogiendo a personas de diversas procedencias, dándoles el estatus de cives romanos. Los fenómenos de mestizaje cultural y social, que caracterizaron la historia de toda la península -pero también los griegos, judíos, africanos, hispanos y los considerados como "bárbaros"- produjeron la híbrido que llamamos cultura italiana. Durante siglos, los italianos -aunque dispersos en el mundo y viviendo en una Italia de pequeños Estados-continuaron identificándose y fueron identificados con esta cultura global y variada, humanística y científica.

VI. No existe una raza italiana, sólo existe un pueblo italiano. Italia se unificó como Nación sólo en 1860. Hoy varios millones de italianos, en el pasado emigrantes y con frecuencia concentrados en ciudades y barios extranjeros, se consideran y son italianos. Una de nuestras mayores riquezas es la de haberse mezclado con tantos pueblos y haber intercambiado sus culturas, "cruzándose" física y culturalmente. Atribuir a una inexistente "pureza de sangre" la "nobleza" de la "Nación", significa reducir la homogeneidad de una supuesta componente biológica y a los habitantes actuales del territorio italiano un patrimonio milenio y extendido de culturas.

VII. El racismo es simultáneamente homicida y suicida. Los imperios se convirtieron en tales gracias a la convivencia de pueblos y culturas diversas, y se colapsaron cuando se fragmentaron. Así ha ocurrido y sucede en las naciones con las guerras civiles y cuando, para enfrentarse a las crisis, tomaron a las minorías como chivos expiatorios. El racismo es suicida porque no sólo golpea a los que pertenecen a pueblos distintos sino a los mismos que lo practican. La tendencia al odio indiscriminado que lo alimenta se extiende por contagio de ideas a toda alteridad externa o extraña con respecto a una definición cada vez más estrecha de la "normalidad". Agrede a quienes están "fuera de la raya", los "locos", los "pobres de espíritu", los gays y lesbianas, los poetas, los artistas, los escritores alternativos, todos los que no son homologables a tipologías humanas estandard, aunque sean quienes permiten realmente a la humanidad cambiar continuamente y vivir. Todo sistema viviente se mantiene tal si sólo es capaz de cambiar, y nosotros, los seres humanos, cambiamos cada vez menos con los genes y siempre más con los inventos de nuestros "benévolamente desordenados" cerebros.

VIII. El racismo discrimina, niega las relaciones, introduce amenazas en los pensamientos y comportamientos diversos. Para los defensores de la raza italiana, África aparece como una amenaza pavorosa y el Mediterráneo es el mar que, simultáneamente, separa y une. Por esto, los racistas sostienen que no existe una "común raza mediterránea". Para rechazar todavía más a África, los científicos racistas levantan una barrera contra "semitas" y "camitas", que son con los que podemos entrar más fácilmente en contacto. La ciencia a señalado que uno existe una clara distinción genética entre los mediterráneos de Europa (occientales) y los de otra parte, orientales y africanos. Desde el punto de vista paleontológico y genético, están absolutamente demostradas las teorías que sostienen el origen africano de los pueblos de la tierra, comprendidos todos en una única raza.

IX. Los judíos italianos son simultáneamente judíos e italianos. Los judíos, como todos los pueblos migrantes (nadie emigra a partir de una libre opción, sino que muchos lo son por necesidad) se han esparcido por el Mundo y han formado parte de diversas culturas, manteniendo a la vez su propia identidad de pueblo y religión. Así sucedió, por ejemplo, con los armenios, con los mismos italianos emigrantes y así está ocurriendo con los migrantes de ahora: africanos, filipinos, chinos, árabes de diversos países, pueblos pertenecientes al Este europeo o a Sudamérica, etc. Todos estos pueblos tuvieron la dolorosa necesidad de emigrar, pero también la suerte -en los mejores casos- de enriquecerse uniendo su cultura a la de quienes les dieron hospitalidad, enriqueciéndose igualmente, sin anular, cuando fue posible, ni la una ni la otra.

X. La ideología racista está basada en el temor de la "alteración" de la propia raza, aunque ser "bastardos" represente un bien. Es totalmente ciega con respecto al hecho de que muchas sociedades reconozcan que casarse fuera, incluso con los propios enemigos, está bien porque saben que las alianzas son más preciosas que las barreras. Por lo demás, en los humanos los caracteres físicos se alteran mucho más por las condiciones de vida que por la selección, ya que las características psicológicas de los individuos y los pueblos no están escritos en sus genes. El mestizaje cultural es la base fundante de la esperanza de progreso que se deriva de la constitución de la Unión Europea. Una Italia racista que se fragmentase en "etnias" separadas, como ha ocurrido en la ex Yugoeslavia, sería devastada y devastante ahora y en el futuro.

Las consecuencias del racismo son realmente epocales: significan la pérdida de cultura y de plasticidad, homicidio y suicidio, de fragmentación e implosión, incontrolables porque están originadas por la repulsa indiscriminada hacia quienes se consideran los "otros" y no "nosotros".

Firmantes

Rita Levi Montalcini. Neurobióloga. Premio Nobel de Medicina. 
Enrico Alleva, Docente di Etologia, Istituto Superiore di Sanità, Roma Guido Barbujani, Docente di Genetica di popolazioni, Università Ferrara
Marcello Buiatti, Docente di Genetica, Università di Firenze
Laura dalla Ragione, Psichiatra e psicoterapeuta, Perugia
Elena Gagliasso, Docente di Filosofia e Scienze del vivente, Università La Sapienza, Roma
Massimo Livi Bacci, Docente di demografia, Università di Firenze
Alberto Piazza, Docente di Genetica Umana, Università di Torino
Agostino Pirella, Psichiatra, co-fondatore di Psichiatria democratica, Torino
Francesco Remotti, Docente di Antropologia culturale, Università di Torino
Filippo Tempia, Docente di Fisiologia, Università di Torino

Flavia Zucco, Dirigente di Ricerca, Presidente Associazione Donne e Scienza, Istituto di Medicina molecolare, CNR , Roma

sábado, 23 de noviembre de 2013

Genomas

En el curso de la década de los noventa, se  han iniciado y desarrollado varios proyectos de secuenciación completa del genoma de diversas especies, el más publicitado de los cuales ha sido el programa de Genoma Humano.
Estos proyectos se proponen determinar la secuencia completa del genoma de distintas especies, localizando con exactitud la ubicación de los genes y el resto del material hereditario.
La metodología del ADN recombinante y sus técnicas asociadas (vectores de clonación, enzimas de restricción, transformación artificial de células procariotas y eucariotas, bibliotecas de genes, sondas moleculares, secuenciación, genética inversa, PCR, etc.) han alcanzado un desarrollo suficiente como para que se planteara la pertinencia y viabilidad de un proyecto de caracterización detallada (hasta nivel de secuencia de nucleótidos) de genomas de una serie de organismos modelo.
Actualmente se han completado las secuencias de varios virus y bacterias patógenas, así como las de algunos organismos superiores.

domingo, 17 de noviembre de 2013

Mutaciones

Es todo cambio en la información hereditaria. Esto es, será una mutación todo cambio que afecte al material genético: ADN, cromosomas o cariotipo. Las mutaciones pueden producirse tanto en células somáticas como en células germinales, en estas últimas tienen mayor transcendencia. Las mutaciones sólo son heredables cuando afectan a las células germinales. Si afectan a las células somáticas se extinguen por lo general con el individuo, a menos que se trate de un organismo con reproducción asexual. Las mutaciones pueden ser: naturales (espontáneas) o inducidas (provocadas artificialmente con radiaciones, sustancias químicas u otros agentes mutágenos).
Según la extensión del material genético afectado se distinguen los siguientes tipos de mutaciones:
1) Génicas
2) Cromosómicas estructurales
3) Cromosómicas numéricas o genómicas

1) Mutaciones génicas: Son aquellas que producen alteraciones en la secuencia de nucleótidos de un gen. Existen varios tipos:


a) Sustituciones de pares de bases. Éstas pueden ser:

- Transiciones: Es el cambio en un nucleótido de la secuencia del ADN de una base púrica por otra púrica o de una base pirimidínica por otra pirimidínica.
- Transversiones: Es el cambio de una base púrica por una pirimidínica o viceversa.



b) Perdida o inserción de nucleótidos. Este tipo de mutación produce un corrimiento en el orden de lectura. Pueden ser:

- Adiciones génicas: Es la inserción de nucleótidos en la secuencia del gen.
- Deleciones génicas: Es la pérdida de nucleótidos.

Las sustituciones provocan la alteración de un único triplete y, por tanto, salvo que indiquen un triplete de parada, o un aminoácido del centro activo de una enzima, no suelen tener grandes efectos sobre la proteína codificada, pues afectan a un único aminoácido  y la proteína seguirá pudiendo realizar la misma función. Sin embargo, las mutaciones que impliquen un corrimiento en el orden de lectura, adiciones o deleciones, salvo que se compensen entre sí, pueden alterar la secuencia de aminoácidos de la proteína codificada a partir del punto donde se produjo la mutación y sus consecuencias suelen ser graves, pues todos los aminoácidos de la secuencia proteica a partir de dicho punto serán diferentes.
2) Mutaciones cromosómicas estructurales: Son los cambios en la estructura interna de los cromosomas. Se pueden agrupar en dos tipos:
a) Las que suponen pérdida o duplicación de segmentos o partes del cromosoma:

- Deleción cromosómica: Es la pérdida de un segmento de un cromosoma.
- Duplicación cromosómica: Es la repetición de un segmento del cromosoma.


b) Las que suponen variaciones en la distribución de los segmentos de los cromosomas.

- Inversiones: Un segmento cromosómico de un cromosoma se encuentra situado en posición invertida.
- Traslocaciones: Un segmento cromosómico de un cromosoma se encuentra situado en otro cromosoma homólogo o no.
3) Mutaciones cromosómicas numéricas: Son alteraciones en el número de los cromosomas propios de la especie. Pueden ser: Euploidías y Aneuploidías

a) Euploidía: Cuando la mutación afecta al número de juegos completos de cromosomas con relación al número normal de cromosomas de la especie. Las euploidías se pueden clasificar por el número de cromosomas que se tengan en:

- Monoploidía o haploidía: Si las células presentan un solo juego (n) de cromosomas.
- Poliploidía: Si presentan más de dos juegos; pudiendo ser: triploides (3n), tetraploides (4n), etc.

También se pueden clasificar por la procedencia de los cromosomas en:
Autopoliploidía. Si todos los juegos proceden de la misma especie.
Alopoliploidía. Si los juegos proceden de la hibridación de dos especies.


Agentes mutágenos

Un agente mutágeno es todo factor capaz de aumentar la frecuencia de mutación natural. Existen diversos factores, tanto físicos como químicos, capaces de actuar como agentes mutágenos. En realidad, actuarán como agentes mutágenos todos aquellos agentes capaces de alterar el material genético y en particular, aquellos que alteren la secuencia del ADN. Los principales agentes mutágenos son:

1) Agentes físicos:
- Las radiaciones electromagnéticas como los rayos X y los rayos gamma.
- Las radiaciones corpusculares como los rayos á, los rayos ß y los flujos de protones o neutrones que generan los reactores nucleares u otras fuentes de radiactividad natural o artificial.
- Ciertos factores físicos como los ultrasonidos, los choque térmicos, la centrifugación, etc.

2) Agentes químicos:
-Los análogos de las bases nitrogenadas.
-El ácido nitroso (HNO2), porque desamina ciertas bases nitrogenadas.
-Los alcaloides como la cafeína, la nicotina, etc.
-El gas mostaza, el agua oxigenada (H2O2), el ciclamato, etc.