Un día en Little Bighorn

Detalle de Call of the Bugle, de J. K. Ralston, un cuadro que cuelga en el Visitor Center de Little Bighorn Battlefield.

La claridad emerge imperceptiblemente. Aquellos ligeros copos que una hora antes parecían una lluvia de algodón han dejado de caer. Un resplandor amarillento se filtra entre los nubarrones pesados, oscuros y amenazantes, bajo cuya sombra resalta la resplandeciente blancura del campo de ajenjos cubiertos con una caperuza de nieve. En esta cresta desarbolada de un salvaje lugar de Montana en la que la cellisca golpea el rostro con cristales de hielo, Edward S. Godfrey, un oficial de caballería que había observado el desastre, contó 42 cuerpos mutilados que habían intentado protegerse detrás de una barricada de caballos muertos. Uno de ellos, con una flecha clavada en el pene, era el del teniente coronel George Amstrong Custer.

Publicado originalmente en Diálogo Atlántico. Sigue leyendo aquí.

Malabarismos nomenclaturales: el patriótico caso de los árboles gigantes de California

Este ejemplar de Sequoiadendron giganteum, conocido como la "cabaña del pionero" fue derribado por las lluvias del invierno de  2017. Fuente.

En 1853 se celebró en el Bryant Park de Nueva York la Exposición Industrial de Todas las Naciones, una Feria Mundial inspirada en la gran Exposición de Londres de 1851, que tuvo mucho éxito. Su objetivo era mostrar los nuevos logros industriales del mundo y, de paso, demostrar el orgullo nacionalista de una nación relativamente joven y todo lo que ella representaba. La feria tuvo más de un millón de visitantes quienes, pese a los objetivos industriales de la muestra, quedaron maravillados por la exhibición de un tronco de doce toneladas de peso procedente de un árbol que había sido descubierto accidentalmente en las faldas de Sierra Nevada, California.

El año siguiente apearon otro ejemplar cuya base tenía una circunferencia de treinta metros, que fue cortado en rodajas de más de dos metros de altura para exhibirlas por todo el mundo con el nombre de “big trees”. A lo largo de los años, innumerables personalidades estadounidenses visitaron los grandes árboles y compartieron sus impresiones en relatos de viajes que se difundieron por todo el país. Horace Greeley, el editor del New York Tribune y uno de los fundadores del Partido Republicano, visitó a fines de la década de 1850 e imaginó, muy acertadamente, que los "mastodontes del bosque" eran "una reliquia de algún mundo antiguo". William Cullen Bryant, el poeta, naturalista y editor del New York Evening Post, los describió en 1872 como "más allá de lo que jamás había visto". Tanto Theodore Roosevelt como William Howard Taft hicieron recorridos por los grandes árboles durante sus respectivas presidencias.

Altura, circunferencia y localización de 
algunos de los árboles más altos del planeta.
Fuente.

Los grandes árboles no solo ofrecían el testimonio del poder de la naturaleza, sino que simbolizaban a América y su grandeza en la mente de muchas personas, fueran o no estadounidenses. Los árboles habían construido la nación, habían sido responsables de su fortaleza, de su poder y de su rápida expansión, lo que hacía que los americanos se sintiesen orgullosos de ellos. Muchos de los nombres que recibieron algunos de eso gigantes honraron a los grandes estadounidenses o los símbolos nacionales, incluidos George Washington, Ulysses S. Grant y el general Sherman, el condecorado oficial de la Guerra Civil, cuyo nombre concedieron al árbol más grande de todos, un coloso de casi 84 metros de alto y 33 de circunferencia a la altura del pecho.

Estos son los diez ejemplares vivos más grandes de S. giganteum. Fuente: United States National Park Service

Claro que una cosa era ponerles motes a los árboles y otra cosa bien distinta ponerles denominaciones científicas. Déjenme explicarles brevemente el protocolo establecido para dar a conocer un nuevo organismo. La primera tarea es presentarlo en público, para lo cual es necesario describirlo en una revista bien difundida entre la comunidad científica interesada (obviamente, si describo un ciprés en una revista dedicada a los cetáceos, pongamos por caso, la comunidad botánica quedará in albis).

La descripción debe incluir un nombre que, si se ajusta a unas reglas, estará ligado por siempre y para siempre a la especie en cuestión. El nombre de todas las especies es doble. Uno de ellos el primero, es el nombre del género en el que se incluye la especie; el segundo, es el llamado epíteto específico. Los nombres son elegidos por quien los describe por primera vez, teniendo siempre en cuenta que ni el género ni la especie hayan sido descritos anteriormente. Tradicionalmente, el privilegio de la denominación botánica se usaba a menudo para rendir homenaje a amigos, colegas o figuras públicas.

Las normas que regulan los nombres de las plantas, contenidas en el Código Internacional de Nomenclatura Botánica, son claras: una planta debe tener un solo nombre válido y no puede haber dos plantas diferentes con el mismo nombre. Hoy en día, cuando el conocimiento se ha internacionalizado, es muy difícil que un organismo recién descubierto reciba dos nombres científicos diferentes, pero hasta hace pocas décadas era relativamente frecuente que una planta o un animal recibiera nombres diferentes, tantos como los naturalistas que los descubrieron, desconociendo involuntariamente el trabajo de sus colegas, les hubieran puesto. Cuando tal cosa ocurre, las reglas del Código son claras: rige el principio de prioridad. El nombre válido es el más antiguo de los publicados y el resto son sinónimos que pasan al baúl de los recuerdos. La fecha de publicación es, pues, determinante.

Cuando los árboles gigantes de California fueron de conocimiento público, estaba claro que algún botánico se apresuraría a bautizarlos científicamente. A mediados de la década de 1850, el orgullo nacional que los estadounidenses sentían por sus gigantescos árboles desencadenó una controversia que enardeció a los científicos a ambos lados del Atlántico. El 24 de diciembre de 1853 un respetable catedrático de Botánica en el University College de Londres, John Lindley, publicó en la revista que él mismo editaba, The Gardeners' Chronicle, la primera descripción de los big trees. Como epíteto específico eligió el poco original pero casi obligado gigantea. El problema surgió con la elección del nuevo género. Lindley los etiquetó con el nombre de Wellingtonia, un homenaje al legendario duque de Wellington, que había derrotado a Napoleón en la batalla de Waterloo y que había fallecido en 1852, cuando Lindley redactaba su trabajo.

Sequoia sempervirens (arriba) y Sequoiadendron giganteum (abajo) guardan entre sí las semejanzas propias de dos plantas de la misma familia, pero insuficientes como para incluirlas en el mismo género.

Pocos nombres podrían haber sido más ofensivos para la comunidad científica de Estados Unidos. El renombrado naturalista estadounidense C. F. Winslow, desechando el consenso sobre la libre elección de los nombres científicos, resumió en 1854 la actitud sus colegas estadounidenses: no estaban dispuestos a aceptar, lo dijera quien lo dijera, que un naturalista británico hubiera elegido el nombre de un general británico, despreciando ni más ni menos que el de otro general americano, George Washington, cuyo nombre debería haber sido elegido para esas joyas botánicas de la nación.

Winslow anunció que jamás los naturalistas americanos aceptarían de facto tal afrenta nomenclatural. Sin otros argumentos que los sentimientos patrios, decidió que los árboles eran en realidad unos cipreses del conocido género americano Taxodium, y deberían llamarse Taxodium washingtonianum. Como era consciente de la debilidad de su propuesta, que carecía de fundamento alguno, y para ir curándose en salud, Winslow escribió que en el caso de que alguien decidiera que eran de un nuevo género, debería denominarlo Washingtonia californica.

Winslow hubiera actuado de otra manera de haber sabido algo que Lindley había pasado por alto: el nombre Wellingtonia ya había sido usado en 1840 por el botánico suizo Carl Daniel Friedrich Meissner para denominar a Wellingtonia arnottiana una planta de la familia Sabiaceae. Como el mismo nombre científico (Wellingtonia en este caso) no podía aplicarse a dos plantas diferentes y la propuesta de Meisner de 1840 tenía prioridad sobre la de Lindley de 1853, esta última decaía en sus derechos.

Sección del tronco de un ejemplar de Sequoiadendron giganteum apodado "Mark Twain" expuesta en el Museo de Historia Natural de Londres. La sección tienen unos 5 metros de diámetro. El árbol fue talado en 1891.

Los botánicos europeos conocían este caso de sinonimia y habían decidido que los gigantes de Sierra Nevada eran del mismo género, Sequoia, que el director del Jardín Botánico de Viena, Stephan Ladislaus Endlicher, había empleado para denominar a sus parientes de la costa del Pacífico, los redwoods (Sequoia sempervirens). En 1854, el botánico francés Joseph Decaisne propuso que los árboles en cuestión deberían llamarse Sequoia gigantea.

Cabe ahora subrayar que ni Winslow, ni mucho menos los botánicos europeos Lindley, Endlicher y Decaisne, que nunca habían puesto un pie en América, habían visto in situ ni a Sequoia sempervirens ni a Sequoia gigantea. De haberlo hecho, se hubieran percatado de que unos y otros tienen unas apetencias ecológicas muy diferentes y de que, pese a que se trata de árboles gigantescos, sus portes son muy distintos. Además, cualquiera que ponga alguna atención en examinar desapasionadamente los rasgos anatómicos y morfológicos de unos y otros, deducirá que puede que sean parientes -como las vacas tigres y los bisontes, pero de géneros diferentes.

Vayamos ahora a la referencia reconocida y obligada en lo que se refiere a las plantas de Estados Unidos y Canadá: Flora of North America, una obra magna todavía por concluir en cuyos 28 volúmenes están registradas todas las especies de plantas reconocidas en ambos países. En el volumen 2 está la denominación reconocida y válida de los árboles de Sierra Nevada: Sequoiadendron giganteum (Lindley) J. Buchholz, American Journal of Botany 26: 536. 1939.

Eso quiere decir que en el número 26 de esa revista americana el botánico estadounidense John Theodore Buchholz había modificado el nombre original de los árboles. Más abajo, y en letras más pequeñas, aparecen las denominaciones anteriores, ahora convertidas en sinónimos: Wellingtonia gigantea Lindley; Sequoia gigantea (Lindley) Decaisne 1854, not Endlicher 1847

El artículo de Buchholz lleva el significativo título de The generic segregation of the Sequoias. Buchholz deshizo el entuerto nomenclatural que acabo de desentrañarles y se apuntó el tanto cuando propuso un nuevo género, Sequoiadendron, el único válido de acuerdo con las normas del Código de Nomenclatura Botánica.

Si algún lector interesado ha seguido el hilo de mis disquisiciones, habrá notado que se me ha quedado en el morral el nombre Washingtonia, que Winslow había propuesto en 1854 a voleo, es decir, sin el necesario fundamento nomenclatural. Buchholz era consciente de que, por muy patriótico que fuera, Washingtonia era el nombre que el botánico alemán Hermann Wendland había publicado válidamente en 1874 para designar a un género de palmáceas americanas.

El honor de Washington estaba a salvo y el avispado Buchholz dejó su apellido unido por siempre y para siempre a uno de los árboles más hermosos del mundo. Doy fe. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

No necesitamos glifosato

Este artículo fue publicado en el último número de la revista Ecologista.

Puedes descargar el pdf aquí.

Economía mundial y fracking

La economía global se mantiene gracias al esquema Ponzi del fracking petrolífero de Estados Unidos [1].

Pocos analistas se dan cuenta de que durante la última década la economía global se mantiene gracias al esquema Ponzi del petróleo estadounidense obtenido mediante fractura hidráulica. Sin el enorme aumento en la producción de petróleo estadounidense de lutitas (shale oil y tight oil), la economía mundial habría alcanzado su punto máximo y habría caído en una grave depresión. En este artículo se puso de relieve que del aumento del aumento total de la producción mundial de petróleo en 2018 con respecto a 2017, los Estados Unidos representaron un impresionante 84%.

Figura 1. Estados Unidos y Canadá representaron el 90% del crecimiento de la producción mundial de petróleo entre 2008 y 2018

De acuerdo con los nuevos datos publicados en la BP Statistical Review de 2019, publicada el pasado 11 de junio, resulta que los Estados Unidos y Canadá representaron el 90% del crecimiento de la producción mundial de petróleo entre 2008 y 2018 (Figura 1).

De los 11,6 millones de barriles diarios (mbd) en los que se incrementó la producción mundial de petróleo desde 2008, los Estados Unidos aportaron 8,5, Canadá 2 y el resto del mundo 1,1 mbd. En la Figura 2 se observa el aumento neto de la producción mundial de petróleo en comparación con la de Estados Unidos y Canadá durante el mismo período.

Figura 2. Aumento neto de la producción mundial de petróleo en comparación con la de Estados Unidos y Canadá durante el mismo período.

En la Figura 3 el gráfico está actualizado con los datos de 2017.

Figura 3. 

En 2018, la producción total de petróleo de Estados Unidos aumentó en 2,2 mbd, mientras que Canadá sumó 0,4, y el resto del mundo decayó en 0,6 mbd (Figura 4). 

Figura 4. En 2018, la producción total de petróleo de Estados Unidos aumentó en 2,2 mbd, mientras que Canadá sumó 0,4, y el resto del mundo decayó en 0,6 mbd.

Si observamos el cambio en la producción global de petróleo restándo la de Estados Unidos y Canadá desde 1997, parece que el resto del mundo está enfrentándose a las consecuencias del pico del petróleo (Figura 5).

Figura 5. Relación entre consumo de petróleo y PIB. 

Desde 1997 a 2007, el crecimiento de la producción mundial de petróleo, exceptuando Estados Unidos y Canadá fue de 11,4 mbd. Sin embargo, desde 2008, el resto del mundo solo ha añadido 1,1 mbd frente a 10,5 mbd aportados por Estados Unidos y Canadá. Por lo tanto, el crecimiento de la producción de petróleo en Norteamérica, especialmente debido a Estados Unidos, ha sido el factor principal para el crecimiento del PIB mundial.

Para quienes que no creen que la producción de petróleo tenga algo que ver con el crecimiento del PIB mundial, debería consultar la siguiente gráfica de Gail Tverberg en OurFiniteWorld.com (Figura 5):

En ella se puede ver que las tasas de consumo de petróleo se corresponden con el cambio en el crecimiento del PIB real. Si consideramos que Estados Unidos representó casi el 75% del crecimiento de la producción mundial de petróleo desde 2008 (ver las cifras en el siguiente recuadro), también cabe atribuirle aproximadamente el 75% del crecimiento del PIB mundial durante el mismo período.

Desglose en el crecimiento de la producción de petróleo de Estados Unidos, Canadá y el resto del mundo. Variación neta de 2008 a 2018.

Crecimiento de la producción de petróleo en Estados Unidos = 8,5 mbd (73%)

Crecimiento de la producción de petróleo canadiense = 2,0 mbd (17%)

Resto del crecimiento de la producción mundial de petróleo = 1,1 mbd (10%)

Aunque Estados Unidos haya incrementado mucho la producción de petróleo desde 2008, no ocurrió lo mismo en la década anterior (Figura 5).

Desde 1997 hasta 2007, la producción de petróleo en Estados Unidos cayó un 17%, pero aumentó un 125% durante la última década. (Figura 6) A pesar de que la BP Statistical Review de 2019 indica una producción de 15,3 mbd de petróleo los Estados Unidos, la cifra también incluye líquidos procedentes de plantas de gas natural (NGLs). Según la Agencia de Información de Energía de Estados Unidos, la producción total de NGLs del país en 2018 fue de 4,3 mbd, es decir, el 28% de la producción total de petróleo (Figura 7)

Figura 6.

Debido al rápido aumento de la producción estadounidense de petróleo y gas de lutitas se produce mucho más NGL. Desgraciadamente, en comparación con un barril de petróleo, uno de NGL solo contiene dos tercios del contenido energético y tiene un precio de mercado que es 60% menos que el petróleo. Por lo tanto, los 15,3 mbd de la producción total de petróleo de Estados Unidos citada en la BP Statistical Review de 2019, son en realidad 11,0 mbd de crudo y condensado más 4,3 mbd de NGL.

Figura 7. La producción total de NGLs de EEUU en 2018 fue de 4,3 mbd, es decir, el 28% de la producción total de petróleo

En cualquier caso, el esquema Ponzi del petróleo obtenido por fracking en Estados Unidos ha permitido que la economía global continúe creciendo en la última década, a pesar de la enorme cantidad de deuda agregada al sistema. Sin embargo, como ha pronosticado Hughes en su último y exhaustivo informe, cuyo resumen ejecutivo que he traducido al castellano pueden obtener en este enlace, es probable que la producción de petróleo de lutitas estadounidense de esquisto alcance un pico mucho antes de lo que los analistas de energía pronostican. En un próximo artículo mostraré que la producción de petróleo de lutitas de Estados Unidos ha declinado durante los primeros meses de 2019. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

[1] Artículo traducido de este post, de donde proceden también las figuras.

La planta que predice la lluvia

Gentianoides algida

Hay organismos, entre los que se cuentan algunas plantas, capaces de predecir con total precisión la llegada de la lluvia.

La predicción del tiempo atmosférico es un problema complejo. Hace tan solo diez años, saber con certeza si iba a llover al día siguiente era como saber si te iba a tocar la lotería. Hoy gastamos centenares de millones de euros y utilizamos sofisticados sistemas de aeronavegación y redes satelitales para saber si va a llover mañana.

La tundra y las zonas alpinas son hábitats extremadamente severos para cualquier organismo. Las condiciones favorables son muy breves y el mal tiempo puede aparecer en un abrir y cerrar de ojos. Mientras que los animales de esos hábitats pueden cobijarse en sus guaridas o protegerse en microhábitats, las plantas no tienen ese privilegio. Una planta permanece anclada allí donde cayó la semilla de la que germinó, y allí tiene que enfrentarse a lo que venga por desfavorable que sea. A pesar de eso, o más bien gracias a eso, según se mire, centenares de especies vegetales se han adaptado a esas duras condiciones extremas y prosperan donde otras plantas mueren. Las intensas presiones de selección de estos hábitats han llevado a algunas adaptaciones evolutivas fascinantes, especialmente cuando se trata de reproducirse.

Tundra alpina a 3.100 metros, Niwot Ridge, Boulder, Colorado

Hace algunos años estuve trabajando en la flora alpina de los neveros (las zonas del terreno donde se acumula la nieve) norteamericanos y tuve la oportunidad de ver la genciana del Ártico (Gentianodes algida), una hermosa planta que crece en los hábitats alpinos y tundrales de América del Norte y Asia. Como la mayoría de las plantas de estos hábitats, la genciana del Ártico crece poco, pegada al suelo, formando un cepellón de hojas carnudas y estrechas en cuyo centro, bien protegidas de los vientos y del frío extremo, se encuentran las yemas que contienen las delicadas células meristemáticas que harán que, año tras año, la planta, aletargada durante el invierno bajo el manto de nieve, rebrote con vigor cada primavera.

La radiación infrarroja influye fundamentalmente en el balance térmico de cualquier planta. Las plantas son fundamentalmente organismos ectotermos o poiquilotermos, lo que significa que son incapaces de producir calor metabólico para regular su propia temperatura y, por tanto, tienden al equilibrio térmico con su ambiente. Pero basta con tocar una planta para darnos cuenta de que su temperatura está muy lejos de ser la del aire que la rodea, porque en los cuerpos que reciben radiación la temperatura resulta de la diferencia entre la radiación recibida y la emitida, y porque en las plantas abundan las formas de amortiguación: la refrigerante transpiración foliar, los movimientos násticos que orientan las hojas hasta disponerlas en la posición con respecto los rayos solares que fisiológicamente les sea más favorable, la presencia de revestimientos tales como cristales de sal, glándulas reflectantes, pelos o escamas canescentes, que aumentan la reflexión y reducen el calentamiento, etc. Cuando las temperaturas son muy bajas existen otros mecanismos de amortiguación o tolerancia que evitan los efectos hipotérmicos letales.

Como puede verse en la figura adjunta, las diferencias de temperatura en los microhábitats que rodean a una planta de alta montaña son extraordinarias. Puede verse también como las máximas temperaturas se alcanzan precisamente en la roseta basal de hojas, donde se sitúan, protegidas en una especie de refugio térmico las yemas de crecimiento.

Diferencias de temperatura en distintas partes de dos plantas de alta montaña a mediodía y en condiciones de plena irradiación. A: Sempervivum tectorum, a 2270 m en los Alpes. B: Espeletia schultzii, a 3670 m en los Andes venezolanos. 

Desde finales de julio hasta principios de septiembre, cuando la corta temporada de crecimiento está a punto de terminar, la planta produce unas maravillosas flores. La abundancia de flores vistosas distingue a los prados alpinos, porque actúan como vistosos reclamos visuales para los animales polinizadores, que las distinguen con facilidad entre las hierbas dominantes. Mientras que estas se polinizan con ayuda del viento (decimos que son anemófilas) las de flores vistosas necesitan la llegada de insectos polinizadores (entomófilas).

Los racimos de flores moteadas blancas y azules de Gentianodes algida van sobre tallos cortos y, a diferencia de otras angiospermas que se autopolinizan fácilmente en condiciones extremas, la genciana ártica requiere cruzarse para producir semillas viables. Eso es un problema. Como se puede imaginar, los polinizadores son escasos en esos hábitats. Además, con las condiciones ambientales cambiando en un santiamén, las flores deben ser capaces de hacer frente de alguna manera a lo que se avecine. La genciana del Ártico tiene una interesante adaptación que implica movimiento.

Se conocen muy pocas plantas capaces de mover sus diversos órganos con relativa rapidez. La genciana forma parte de un grupo de plantas de alta montaña que cierran las flores con el mal tiempo. Eso no es ninguna novedad; lo que hace especial a la genciana ártica es que es capaz de predecir la lluvia. A los pocos minutos de producirse una tormenta con aparato eléctrico, (lo que ocurre a diario en las Rocosas) y antes de que caiga una sola gota, nuestra genciana cierra las flores. Lo hace a cambiando la presión de turgencia dentro de las células. Cuando se avecina la lluvia, disminuye la presión celular y los pétalos se “arrugan” cerrando las flores. Cuando llega el buen tiempo, la presión celular aumenta y los pétalos se despliegan. Pero, ¿cuál es la señal que indica a la genciana que una tormenta se acerca rápidamente?

En la tundra, plantas que son árboles o arbustos en las latitudes bajas, adoptan un porte enano para aprovechar la radiación del suelo y protegerse con la nieve en invierno. en la foto, un ejemplar de sauce enano, Salix reticulata, fotografiado en Denali National Park.

Años después tuve acceso a un artículo de los botánicos Michael R. Bynum, de la universidad de Wyoming en Laramie, y William K. Smith, de la universidad Wake.Forest en Winston-Salem, Carolina del Norte, que habían investigado estímulos múltiples en busca de la respuesta. Las gencianas no responden a los cambios en la luz solar, el viento o la humedad. La temperatura es la única señal capaz de provocar esta respuesta. Cuando las temperaturas bajan repentinamente, las flores comienzan a cerrarse. Cuando la temperatura comienza a subir, las flores vuelven a abrirse. Estos movimientos son bastante rápidos. En cuanto la temperatura baja anormalmente, las flores se cierran completamente en un intervalo de 6 a 10 minutos. Echar el cierre es rápido. Levantarlo es más lento: la mayoría de las flores necesitan de 25-40 minutos para reabrir.

¿Por qué la planta cierra las flores en cuanto vienen mal dadas? Todo tiene que ver con la reproducción sexual en las duras condiciones que soportan las gencianas. Como no son capaces de autopolinizarse, el polen es un tesoro. La planta simplemente no puede permitirse el riesgo de que la lluvia lo arrastre. Las flores herméticamente cerradas impiden que eso suceda. Además, los investigadores demostraron que las flores húmedas desaniman a los polinizadores incluso cuando el clima es favorable. Aparte de lavar el polen, la lluvia también diluye el néctar, reduciendo su contenido energético y disminuyendo así la recompensa obtenida por cualquier abeja que visitara la flor.

Ser capaz de responder rápidamente a los cambios meteorológicos es fundamental en estos hábitats extremadamente cambiantes. Las plantas deben ser capaces de hacerles frente, porque de lo contrario corren el riesgo de extinción. Al cerrar sus flores durante las inclemencias del tiempo, la genciana del Ártico es capaz de proteger unos recursos reproductivos que son vitales. ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

¿Por qué el parto humano es tan doloroso?

¿Por qué el parto humano es tan doloroso? Los primates bípedos capaces de caminar erguidos surgieron hace unos siete millones de años. Para lograr la postura y la marcha erecta tuvieron que aparecer importantes modificaciones anatómicas, una de las cuales, el ensanchamiento de la pelvis, ha dificultado extraordinariamente el parto de los homínidos.

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Hongos con perfume de flor

Frutos del arándano o blueberry, Vaccinium corymbosum

La División de Agricultura y Recursos Naturales (ANR), una red estatal de investigadores y educadores de la Universidad de California (UCA), organiza recorridos para visitar las granjas de todo el estado. Aprovecho una estancia en UCA Davis para hacer un tour por el que quizás sea uno de los valles más feraces del mundo (mientras haya agua), el valle de San Joaquín.

Campos interminables de frutales de todo tipo cubren hasta donde alcanza la vista. Muchos me resultan familiares porque abundan por España, pero uno de ellos llama mi atención precisamente por su escasez en nuestro país: los cultivos de arándano, Vaccinium corymbosum. Las hojas de muchos arbolillos presentan mal aspecto, como momificado. Los investigadores de la UCA se enfrentan a una plaga de hongos que amenaza con devastarlos. Son hongos que han “aprendido” a imitar del olor de las flores para servirse de las abejas polinizadoras en el transporte de sus esporas.

Cultivo de arándanos en Sebastian Road. Southern San Joaquin Valley (Kern County, California)

Algunos hongos usan insectos que visitan las flores para facilitar la reproducción sexual o para dispersar las esporas. Estos hongos han desarrollado técnicas elaboradas, como el mimetismo floral y la invasión de partes de flores existentes, para atraer "polinizadores". Algunas investigaciones recientes muestran que la explotación por parte de los hongos de los polinizadores tiene el potencial de afectar la evolución floral, la ecología de la polinización y la dinámica de la transmisión de la enfermedad.

Los patógenos pueden inducir cambios en sus plantas hospedadoras, lo que influye en la frecuencia y el modo de las interacciones con los vectores animales. La manipulación por parte de los patógenos de los fenotipos de plantas se conoce cada vez más [1, 2], y estamos empezando a comprender la prevalencia de esa manipulación en sistemas de plantas-polinizadores-patógenos. Por ejemplo, de veintiséis especies de hongos, bacterias y virus patógenos de plantas que se sabe que son transportados por visitantes florales, al menos diez manipulan a sus huéspedes para aumentar la probabilidad de transmisión [3, 4].

Algunos hongos parásitos son capaces de inducir la formación de falsas flores (pseudoflores) que engañan a los insectos polinizadores quienes, a la búsqueda de polen o néctar, acaban por esparcir las esporas patógenas en las plantas vecinas. Las bayas blancas momificadas y las hojas marchitas y retorcidas cubiertas de una matriz azucarada constituyen un grave problema para los cultivadores de arándanos (Vaccinium corymbosum), porque son los síntomas de una enfermedad llamada momia de la baya que, de no erradicarse, acaba por destruir toda la cosecha. Un grupo de investigadores ha descubierto el modus operandi del hongo responsable de la momificación, Monilinia vaccinii-corymbosi (Mvc), y su táctica para esparcir esporas.

Racimo floral de V. corymbosum. Foto.

Varios hongos patógenos de plantas inducen pseudoflores en sus hospedantes para facilitar la transmisión de gametos y esporas usando como vectores a los insectos. Pero ¿qué es lo que te hace que los insectos buscadores de polen o néctar acaben por visitar unas flores de pega carentes en muchos casos de ambas recompensas? Un equipo multidisciplinar de investigadores de varias universidades estadounidenses encabezado por Scott H. McArt, de la Universidad de Cornell, Nueva York, partió de la hipótesis de que las pseudoflores deben desarrollar características que imiten a las flores y atraigan a los vectores más eficaces. Para averiguarlo, investigaron la visita de insectos a flores, pseudoflores, hojas sanas y hojas infectadas con Mvc, el agente causante de la enfermedad de momia de la baya momificada del arándano.

Frutos de V. corymbosum. Foto.

En 1985 un matrimonio de biólogos indios, Lehk y Suzanne Batra, que trabajaban para los servicios de control de plagas del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, fueron los primeros en sugerir el mimetismo floral de Mvc, un ascomycete que parasita uno de los cultivos más extendidos en Nueva Inglaterra, el de V. corymbosum. En un artículo publicado en Science, describieron cómo las hojas marchitadas y marrones infectadas con Mvc reflejaban la luz ultravioleta y, por lo tanto, podían proporcionar a ojos de los polinizadores un contraste visual similar al de las flores. También describieron un olor a "té fermentado" que emitían las hojas infectadas, y sugirieron la hipótesis de que el aroma podría resultar atractivo para los vectores. Finalmente, observaron que algunos insectos portaban esporas fúngicas (conidios) mientras que otros no.

Mvc comienza su vida como una espora transportada por la brisa que aterriza en una hoja de una planta de arándanos. Allí, la espora se multiplica y exuda una película pegajosa, azucarada, fragante, cargada de esporas, que retuerce las hojas y las transforma en una pseudoflor capaz de atraer insectos. Los insectos visitantes, que son los habituales polinizadores florales, llevan las esporas pegadas sobre sus cuerpos y los depositan sobre el estigma de una flor sana. Allí, la espora se comporta como si fuera un grano de polen. Después de romperse la pared esporal, surge un delgado tubo que, a semejanza del tubo polínico, atraviesa el estilo hasta alcanzar la cavidad ovárica, donde el núcleo esporal se reproduce para formar hifas que colonizan y se alimentan a expensas de las semillas en formación hasta momificarlas junto con las paredes de ovario.

McArt y su equipo analizaron los compuestos volátiles responsables del olor de la pseudoflor de Mvc y descubrieron una relación extraordinaria; las hojas que formaban las pseudoflores contienen unos compuestos aromáticos idénticos a los de las flores verdaderas de los que carecen (o aparecen en concentraciones insignificantes) las hojas sanas.

Su investigación comenzó colocando cámaras de vídeo en plantaciones infestadas de las que obtuvieron 20.000 horas de grabación que permitieron a los entomólogos identificar las especies que acudían a visitar las plantas, además de comprobar la frecuencia con la que visitaban las distintas partes de la planta que interesaban a su investigación: flores, pseudoflores y hojas sanas. Las abejas y las moscas representaron la mayoría de los contactos con flores, hojas infectadas con Mvc y hojas sanas. Las flores eran visitadas con mayor frecuencia, pero no había diferencia entre las visitas a hojas sanas e infectadas. Mientras que las abejas contactaban las flores con más frecuencia que las moscas, las moscas contactaban las hojas infectadas con más frecuencia que las abejas.

Las hojas de arándano infectadas con Monilinia vaccinii-corymbosi exhiben conidios fúngicos en una matriz azucarada en la superficie del tejido marchito (A y B). Abeja melífera libando en una flor de arándano. Foto.

A continuación, colocaron 360 trampas repartidas por diferentes plantaciones. En las trampas colocaron como señuelos diferentes concentraciones de los volátiles más frecuentes encontrados. Ochenta trampas tenían como señuelo mezclas de los 28 componentes volátiles y fueron utilizadas como testigos para comprobar si los insectos eran atraídos selectivamente por los volátiles más abundantes. En el resto de las trampas lo señuelos eran mezclas de las tres sustancias volátiles exclusivas de flores y pseudoflores. A lo largo de las tres semanas de trampeo se capturaron 6.524 artrópodos, un 64% de los cuales fueron moscas y un 9% abejas.

Tras capturar una muestra de 159 insectos, un análisis genético en el que utilizaron la técnica de la polimerasa (PCR) encontró ADN de Mvc en el 56%de las abejas y avispas, y en un 31% de las moscas capturadas, señal inequívoca de que eran vectores de esporas. La investigación fitoquímica consistió en recolectar muestras de las plantas (flores, pseudoflores y hojas sanas) cuyos jugos fueron analizados mediante cromatografía de gases combinada con espectrometría de masas. En total encontraron 28 compuestos aromáticos volátiles que permitieron trazar perfiles de cada una de las partes analizadas. Las hojas infectadas con Mvc tenían perfiles volátiles distintos de las hojas sanas, pero similares a las flores. La concentración de volátiles fue siempre mayor en las pseudoflores, mientras que las hojas sanas presentaban las más bajas. Además, tres de las sustancias volátiles eran exclusivas de flores y pseudoflores.

Dos volátiles producidos por flores y pseudoflores, el alcohol cinámico y el aldehído cinámico, resultaron atractivos para las abejas, mientras que los volátiles testigos no atrajeron a ningún insecto. Estos resultados sugieren que la infección por Mvc de las hojas induce el mimetismo de los volátiles florales, y que la transmisión se produce principalmente a través de las abejas, que tienen la mayor probabilidad de portar esporas de Mvc y visitan las flores con mayor frecuencia.

Queda mucho camino por recorrer, pero cada vez avanzamos más en el conocimiento de los mecanismos de coevolución que relacionan a individuos de tres reinos diferentes, animales, plantas y hongos, cuyos senderos evolutivos se separaron hace casi dos mil millones de años. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

¿Por qué me eligen los mosquitos?

Llega el verano, llegan los mosquitos. Nada arruina tanto una perfecta noche de verano como el zumbido de un mosquito en busca de comida caliente. Hay más de 3.000 especies de mosquitos en todo el mundo, suficientes como para estropearnos la noche estemos donde estemos.

No es cosa de broma. Estos minúsculos insectos se consideran los animales más mortales del mundo y contribuyen a casi un millón de muertes por año, según un artículo publicado en la revista del Smithsonian. Ninguna otra criatura, incluidos nosotros, es responsable de la pérdida de tantas vidas humanas cada año como los mosquitos. Los humanos asesinan a unos 475.000 congéneres cada año. Las serpientes matan alrededor de 50.000, mientras que los perros (principalmente por transmisión de la rabia) se cobran otras 25.000 vidas. Algunos de los animales más temidos como los tiburones y los lobos matan a menos de 10.

En cuestión de mosquitos, no tengo rival. En cualquier lugar donde me reúna con más gente, si se oye el zumbido de un mosquito, al cabo de un momento el animalito, después de zumbar a mi alrededor, me elegirá como objetivo prioritario de su almuerzo.  Eso me lleva a plantearme un par de cuestiones: ¿por qué zumban los mosquitos en nuestros oídos? ¿Acaso no han aprendido que su molesto ronroneo va seguido inmediatamente de un intento -por lo general fallido- de acabar con él a manotazos? Y, sobre todo, ¿por qué me eligen a mí y no a mi compañero de mesa que se me antoja más apetitoso?

La respuesta a la primera pregunta es esta: los mosquitos no zumban para avisar a sus víctimas, sino para llamar la atención otros mosquitos dispuestos a aparearse. No pueden evitarlo. Lo único que sucede es que cuando dan vueltas alrededor de tu cabeza en busca de un lugar para aterrizar y picar, su zumbido suena más fuerte.

De lo que si puedes estar seguro es de que, aunque los dos sexos zumben, el que te ronda procede de una hembra. Los machos no pican, se alimentan de néctar. Pero unos y otros se necesitan para lo de siempre: para aparearse. El doctor Louis M. Roth, que dedicó su juventud a estudiar para el Ejército de Estados Unidos la fiebre amarilla transmitida por los mosquitos, publicó en 1948 un artículo en el que, entre otras muchas curiosidades sobre el mosquito Aedes aegypti, se dio cuenta de que los machos ignoraban a las hembras siempre que estas estaban descansando en silencio.

Eso sí, en cuanto las chicas levantaban el vuelo y zumbaban, los machos las perseguían frenéticos. Los enjambres de cientos de machos estaban tranquilos hasta que una hembra penetraba en el enjambre. Tan pronto como la hembra es detectada por el sonido de su vuelo, los machos se apresuran a interceptarla guiados por el sonido. Roth, al que le sobraban imaginación y tiempo, descubrió que los fogosos machos querían aparearse con el magnetófono que emitía grabaciones con zumbidos de las hembras e incluso con diapasones que vibraban en la misma frecuencia.

En un artículo publicado en 2017 en la revista Journal of Experimental Biology, dos investigadores rusos ofrecieron pruebas abrumadoras sobre el papel excepcional que juega el sonido en la vida de los mosquitos, que se debe a un órgano que descubrió hace más de siglo y medio un médico de Baltimore, el doctor Dr. Christopher Johnston. Microscopio en mano, Johnston descubrió que tienen un órgano en su antena (conocido desde entonces con el poco original nombre de orgánulo de Johnston), que les permite reconocer el zumbido de otros mosquitos.

La parte del ala del mosquito que se muestra arriba es la que provoca el zumbido. La mitad en forma de peine, mostrada en azul, se raspa contra la parte que se muestra en amarillo, cada vez que el mosquito agita sus alas. Modificada a partir de la publicación original de Shipley y Wilson.

Johnston pasó a mejor vida sin dar con el mecanismo con el que los mosquitos producían el ruido, entre otras cosas porque no lo buscó, convencido como estaba de que el truco residía en cambios en la vibración producidos por modificaciones del batido de las alas. Pasó medio siglo antes de que otros científicos descubrieran exactamente lo que provoca el zumbido. Los entomólogos británicos Arthur E. Shipley y Edwin Wilson publicaron un artículo en 1905 en el que describieron un órgano dentado situado en la base de las alas que hace de carraca y provoca el sonido cuando las alas se mueven.

Bueno, pues sabido qué produce el molesto zumbido, veamos ahora por qué y cómo las hembras de mosquito seleccionan a sus víctimas.

Se trata sobre todo del invisible “paisaje” químico del aire que nos rodea. Los mosquitos interpretan ese paisaje mediante comportamientos especializados y órganos sensoriales capaces de leer los sutiles rastros químicos que exudan nuestros cuerpos. Los mosquitos dependen del dióxido de carbono para encontrar a sus huéspedes. Cuando expulsamos aire de nuestros pulmones, el dióxido de carbono no se mezcla inmediatamente con el aire. Se queda temporalmente en efluvios que los mosquitos siguen como si fueran migas de pan.

Los mosquitos perciben esos efluvios y, como hacen los sabuesos, persiguen el rastro a medida que perciben concentraciones más altas que las que contiene el aire ambiente normal. Usando el dióxido de carbono, los mosquitos pueden localizar objetivos situados hasta 50 metros de distancia. Bien, ahora el mosquito que va a picarme ha localizado el grupo en el que yo, su víctima propiciatoria, me encuentro. Las cosas comienzan a personalizarse cuando el mosquito está aproximadamente a un metro del grupo de objetivos potenciales.

A corta distancia, los mosquitos tienen en cuenta una gran cantidad de factores que varían de persona a persona, incluyendo la temperatura de la piel, la presencia de vapor de agua y el color de la ropa. Los científicos creen que las variables más importantes en las que se basan a la hora de elegir a una persona determinada son los compuestos químicos producidos por las colonias de microbios que viven en nuestra piel. Las bacterias convierten las secreciones de nuestras glándulas sudoríparas en compuestos volátiles que son captadas por el sistema olfativo situado en las antenas de los mosquitos. Esos compuestos químicos son complejos e incluyen más de trescientos compuestos diferentes que varían de persona a persona en función de su genética y del entorno.

Según un artículo publicado en la revista científica PLOSONE, las personas con una mayor diversidad de microbios en la piel tienden a tener menos picaduras de mosquitos que otras con menos diversidad microbiana en la epidermis. Las sutiles diferencias en la composición de los efluvios químicos producidos por las diferentes colonias de bacterias cutáneas pueden explicar las grandes diferencias en la cantidad de picaduras que recibe una persona.

Así que, como no podemos controlar los microbiomas de nuestra piel, poco podemos hacer salvo evitar vestirnos de negro, porque a los mosquitos les encanta ese color. Este verano me vestiré de amarillo. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

Las plantas huelen a sus enemigos

Solidago altissima

Cada vez está más claro que las plantas perciben y responden a señales olfativas. Sin embargo, nuestro conocimiento sobre la especificidad y la sensibilidad de tal percepción sigue siendo muy limitado. Se sabía que la vara de oro (Solidago altissima), una planta de la familia de las margaritas, produce más defensas cuando percibe las emisiones volátiles de un herbívoro específico que vive exclusivamente a sus expensas, la mosca Eurosta solidaginis, cuyo ciclo de vida completo se desarrolla en la planta.

Un artículo en Nature ha demostrado que las señales químicas emitidas que sostienen que la interacción entre la vara de oro y la mosca se deben a un compuesto químico, la E, S-conophthorina (ESC), contenido en la emisión volátil producida por las moscas machos, cuya acción específica de “cebado” de las defensas equivale a la producida por el total de la mezcla volátil. Además, aunque la intensidad de la respuesta de la planta depende de la dosis de la emisión total, las plantas responden incluso a concentraciones muy bajas de ESC. Los resultados ahora publicados establecen las bases para futuros estudios encaminados a dilucidar los mecanismos moleculares subyacentes al olfato de las plantas.

La vara de oro  puede detectar los compuestos químicos que emiten las moscas macho para llamar a las hembras que buscan depositar sus huevos. Foto: Nick Sloff, Penn State

Las plantas responden activamente a los entornos siempre cambiantes y frecuentemente impredecibles en los que viven. Esta capacidad de respuesta se ve facilitada por diversos sistemas perceptivos que les permiten elaborar información sobre las características ecológicamente relevantes de su entorno y responder adaptándose a ellas. Las habilidades perceptivas de las plantas desempeñan papeles particularmente importantes en la mediación de sus interacciones con una amplia gama de otros organismos, incluyendo antagonistas tales como herbívoros y patógenos. En las últimas décadas, la inducción de las defensas de las plantas en respuesta a las señales asociadas con el ataque de herbívoros y patógenos se ha convertido en objeto de una investigación muy extensa. Sin embargo, se sabe relativamente poco acerca de las señales específicas que provocan tales respuestas en las plantas o de los mecanismos por los cuales las perciben.

Las respuestas de defensa inducibles pueden describirse como un modo de plasticidad adaptativa que beneficia a las plantas al evitarles gastos innecesarios en mecanismos de defensa en aquellos ambientes en los que no viven sus antagonistas, y adaptarlas a los antagonistas particulares que se encuentran en el medio. Las ventajas de las defensas inducibles pueden ser mejoradas por el cebado de la defensa, que no mejora directamente la resistencia de las plantas, sino que conduce a una producción más rápida y / o más fuerte de las defensas después de haber percibido el ataque. Los cebados de defensa pueden ser provocados por encuentros previos con antagonistas específicos o por señales ambientales percibidas antes del ataque. En este último caso, la fiabilidad con la que un marcador potencial predice el riesgo.

El cebado defensivo se ha encontrado previamente en respuesta a una variedad de señales ambientales que incluyen indicadores mecánicos y bioquímicos de la presencia de herbívoros o de sus puestas en los tejidos de las plantas. Otras investigaciones han explorado el cebado mediante señales olfativas, centrándose principalmente en las emisiones volátiles de los tejidos vegetales dañados, que han demostrado capacidad de provocar el cebado en varias especies de plantas. En un estudio publicado hace años, el equipo investigador que ha publicado el trabajo en Nature, demostró que las defensas de las plantas también pueden cebarse por exposición a volátiles emitidos directamente por las moscas machos de E. solidaginis.

Las moscas machos emiten una mezcla de productos químicos que resultan atractivos para las hembras. Una vez que estas llegan y se fertilizan los huevos, las hembras los depositan dentro del tallo de la planta. Cuando los huevos eclosionan, las larvas comienzan a alimentarse devorando los tejidos dentro del tallo. Se piensa que los productos químicos de la saliva de las larvas provocan que la planta crezca anormalmente y forme una agalla, envoltura protectora de tejido vegetal alrededor de las mismas. Las moscas reducen notablemente la vitalidad de las plantas atacadas al disminuir el número y el tamaño de las semillas que produce, porque cuando los tejidos vegetales resultan dañados, la planta desvía recursos desde la producción de semillas la elaboración de la envoltura del parásito.

Agalla formada por la picadura de E. solidaginis en los tallos de Solidago altissima. Si se corta en dos mtades, puede observarse en el interior la larva.

En aquel artículo expusieron que las varas de oro expuestas a los productos químicos emitidos por las moscas machos producían mayores cantidades de un químico de defensa, el ácido jasmónico (y otras defensas asociadas), que se produce cuando son atacadas por las larvas. Además, las respuestas defensivas más fuertes de las plantas expuestas a la emisión de los machos tanto en el laboratorio como en el campo redujeron significativamente la herbivoría en relación con las plantas de control no expuestas. También descubrieron que las moscas hembras evitaban plantas previamente expuestas a la emisión masculina cuando buscaban sitios de oviposición. Cuando se publicó ese artículo en 2012, era el único ejemplo documentado de la respuesta de una planta a una señal odorífera producida por insectos, aunque los investigadores aventuraron que probablemente existirían efectos de cebado similares en otros sistemas coevolucionados.

El equipo había descubierto que las varas de oro responden a estímulos volátiles. Pero, ¿cómo son de sensibles? El objetivo principal del estudio cuyos resultados se publicaron el mes pasado fue ampliar la comprensión de las respuestas olfativas de la planta mediante la identificación de las señales específicas responsables del cebado de las defensas de S. altissima después de su exposición a la emisión volátil de E. solidaginis. Para conseguirlo, identificaron los volátiles emitidos por los machos y ensayaron respuestas de defensa de S. altissima a equivalentes sintéticos individuales.

Un abejorro se afana buscando néctar en una vara dorada.

Un objetivo secundario fue investigar la sensibilidad de S. altissima a la emisión de E. solidaginis mediante el examen de las respuestas de las plantas a diferentes niveles de exposición para obtener información sobre la naturaleza y las capacidades del sistema perceptivo de la planta. Por ejemplo, documentar una alta sensibilidad a un determinado compuesto sugeriría una capacidad perceptiva perfectamente afinada, tal vez mediada por un sistema de receptores específico, como se ha documentado en el caso de la percepción por las plantas de la hormona gaseosa etileno.

Lo que encontraron es que las varas de oro son capaces de detectar incluso pequeñas concentraciones de ESC. El análisis de otros componentes de la mezcla produce resultados consistentes con la hipótesis de que la respuesta de la planta se debe exclusivamente a ese compuesto. Esto es importante porque probablemente significa que la planta tiene un mecanismo dedicado exclusivamente a percibir ese compuesto. Los resultados proporcionan pruebas de que la planta puede detectar un solo compuesto de la mosca, lo que apoya la idea de que hay una estrecha relación coevolutiva entre ambas. 

En otras palabras, así como la mosca se ha adaptado para aprovecharse de la planta, esta se ha adaptado para protegerse de la mosca. Este trabajo establece así las bases para futuros estudios encaminados a dilucidar los mecanismos moleculares subyacentes a la percepción de las plantas, así como las implicaciones más amplias del olfato de las plantas en este sistema. En cualquier caso, queda claro que las plantas tienen más sentidos y sensibilidades de las que se les suponen (1, 2, 3). ©Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

Este artículo fue publicado en 2017 en el desaparecido diario digital "Última hora Madrid".