Jardines de Alcalá (5): el jardín de los Doctrinos

La plaza de los Doctrinos es uno de los rincones más recoletos y agradables de Alcalá. Mientras que la ermita que le da nombre le sirve de flanco izquierdo, como telón de fondo de la plazoleta aparece la fachada del convento de Carmelitas Descalzas del Corpus Christi o de Afuera, conocido con este nombre porque se levantaba extramuros de la ciudad.

Delante de la fachada barroca del convento en la que, superpuestos al rojo ladrillo dominante, destacan la piedra de la portada y lo grandes escudos del Carmelo y de los Dietrischestein, se levanta una estatua-fuente de San Ignacio de Loyola, erigida en 1957, año en el que, por la talla de los árboles dominantes, debió plantarse también el abigarrado jardín que, junto a bancos y parterres, rodea al fundador de la Compañía de Jesús.

En la plaza hay tres árboles de buen tamaño, dos pinos carrascos (Pinus halepensis) y un cedro del Himalaya (Cedrus deodara). Debajo de los árboles hay diferentes especies de arbustos de sombra todos ellos recortados por la mano del topiario: unos setos de laurel-cerezo (Prunus laurocerasus), tres ejemplares de dos especies de uvas de Oregón (Mahonia aquifolia y Mahonia acanthifolia), otros tres acebos (Ilex aquifolium) y algunos pequeños ejemplares de Euonymus japonicus microphyllus. En la segunda foto aparecen una palmera canaria (Phoenix canariensis) y un ciprés (Cupressus sempervirens) que crecen detrás de la plaza, en el patio "Mataperros" de la ermita de los Doctrinos.

De la descripción de los cedros me he ocupado en un artículo anterior, así que ahora empezaré por ocuparme primero de los pinos y luego de los arbustos.

Pino carrasco

El pino carrasco o pino de Alepo (Alepo, en el Líbano es la localidad donde se describió la especie) es el pino mediterráneo por excelencia y, como tal, el mejor adaptado a la sequía. Como, además, es poco exigente en la calidad de los suelos y puede prosperar en suelos rocosos y pedregosos, ha sido muy utilizado en repoblaciones forestales sobre todo sobre suelos de naturaleza calcárea y arcillosa (las repoblaciones del parque natural de Los Cerros de Alcalá están hechas a base de este pino). Resiste bastante bien la contaminación, por lo que es muy apropiado como árbol urbano. En Alcalá es la conífera ornamental más abundante.

Este pino puede alcanzar 22 m de altura, aunque en general es de poca talla, salvo si las características del suelo y humedad son favorables como ocurre, por ejemplo, con los ejemplares que hay en parque O’Donnell. La copa, clara y con poco follaje, deja ver el cielo a su través. El tronco a veces es tortuoso, aunque con humedad suficiente sus fustes son altos y rectos; la corteza es de color gris plateado, ceniciento o blanquecino, seguramente como defensa frente a las intensas radiaciones solares en los lugares de solana donde suele vivir de natural.

Pinus halepensis.  Foto Luis Monje

Las ramas son delgadas y las ramillas son finas, ásperas y grisáceas, con las hojas finas y aguzadas (acículas) agrupadas como penachos en el extremo superior. Las acículas, de color verde claro, son finas y flexibles, se disponen por pares rodeados de una vaina membranosa y se mantienen sobre el árbol poco más de dos años.

Las piñas son cónicas, están dispuestas sobre un grueso pedúnculo y miden de 6 a 12 cm de longitud por alrededor de 4 cm de anchura, con escamas aplastadas de color marrón brillante, que puede ser canela o chocolate. Aparecen con gran abundancia y suelen permanecer varios años sobre el árbol después de dejar caer las semillas (piñones), de color gris negruzco y dotados de un ala membranosa. Suelen producir semilla fértil a partir de los 20 o 25 años y son tan ligeras que un kilogramo puede contener unas 60.000 semillas.

Las semillas se consumen en el Magreb mezcladas con miel o torrefactas. Dicen que consumidas de este modo tienen propiedades afrodisíacas y favorecen la espermatogénesis. La resina se emplea en Grecia para evitar que el vino blanco se agrie. Para lograrlo se utiliza la resina para embadurnar el interior de las cubas y los corchos de las botellas. El vino tratado así se llama retsina y tiene un sabor muy peculiar.

La madera de este pino es muy dura y nudosa, por lo que ha sido poco apreciada en ebanistería. Solamente se ha usado para cajas de embalaje y traviesas de ferrocarril. En las economías rurales mediterráneas la corteza se ha empleado en el curtido de cueros y pieles. Corteza, piñas y hojas se utilizan por sus propiedades tintóreas con las que se obtienen un bonito color marrón amarillento.

En medicina popular magrebí, la corteza se ha utilizado, por sus propiedades astringentes, para tratar heridas mediante emplastos de corteza pulverizada que favorece la cicatrización. La brea, obtenida mediante destilación seca de la madera, está considerada en medicina popular como antiséptica y se ha empleado para curar heridas y enfermedades de la piel.

Acebo

Hojas y frutos del acebo (Ilex aquifolium). Foto Luis Monje

El acebo (Ilex aquifolium) es un pequeño árbol de 8 a 10 m de altura, con el tronco recto, la corteza lisa y verdosa de joven, pero con el tiempo grisácea, más o menos abigarrada y con pocas grietas verticales. La copa es piramidal cuando joven, muy densa y ramosa, con las ramas erectas, de color verde lustroso, que pasa a grisáceo con la edad. Las ramas se disponen erectas y son de color verde reluciente, aunque las ramillas jóvenes son algo pubescentes y de color verde oscuro.

Las hojas son persistentes, simples, alternas, ovado-oblongas, gruesas, coriáceas, de bordes más o menos ondulados y espinosos y ápice acabado siempre en fuerte espina. Pueden no tener espinas laterales. Miden de 6 a 8 cm de longitud por 3 a 4 cm de anchura, tienen color verde oscuro reluciente por el haz y verde pálido por el envés. El pecíolo es corto y mide de 5 a 16 mm de longitud. Las hojas caen todavía verdes, al cabo de 3 o 4 años. Las hojas, preparadas en infusión, se emplean en medicina popular como diuréticas, expectorantes, febrífugas y antiespasmódicas.

Florece desde marzo hasta finales de junio. Las flores son pequeñas, generalmente unisexuales, pocas veces hermafroditas, olorosas, axilares y de color blanco. Aparecen solitarias o en racimos de corto número y están cortamente pediceladas. Tienen el cáliz de cuatro sépalos y la corola con igual número de pétalos ligeramente soldados por la base.

Los frutos son drupilanios globosos, carnosos, pedunculados, de color rojo coral, del tamaño de y contienen 3 a 5 semillas. Maduran en otoño y suelen permanecer sobre la planta hasta la primavera. Los frutos, muy buscados por los animales, son tóxicos para el hombre. El envenenamiento por su consumo se manifiesta en un malestar general, acompañado de vómitos, gastroenteritis con diarreas y trastornos cardíacos.

Los druidas pensaban que el sol no desaparecía ante el acebo, por lo que le consideraron como una planta sagrada y era la representación del invierno. Para los antiguos las hojas persistentes del acebo simbolizaban eternidad. En los países nórdicos es un símbolo tradicional de Navidad. El acebo, la hiedra y el boj han sido largamente asociados a fiestas religiosas, pero ni la Biblia ni los antiguos griegos hacían mención a este árbol, ya que la palabra ilex la empleaban para designar a la encina.

Es una especie nativa de Europa, norte de África y oeste de Asia, que ha sido muy cultivada desde tiempos remotos. Se dice que el acebo fue muy importante en la decoración para los romanos, que lo dedicaban en honor de Saturno durante las Saturnalias en el solsticio de invierno y de ahí la heredada costumbre cristiana de emplearlo como adorno navideño.

La madera es dura, pesada, compacta y de gran resistencia. Es estimada en tornería, ebanistería y para la elaboración de diferentes utensilios. Sus hojas han sido tradicionalmente muy apreciadas para alimentar al ganado en invierno en zonas de montaña, cuando los pastos carecen de alimento y otros árboles ya han perdido la hoja. De su corteza se extraía la liga para cazar pájaros y contiene entre otros componentes la ilicina, semejante a la quinina. Es una planta muy apreciada como ornamental, de la que existen múltiples cultivares que soportan muy bien la poda topiaria, por lo que se utiliza como seto o para hacer figuras de adorno.

El género Ilex recibe su nombre por la semejanza de sus hojas con las de la encina (Quercus ilex). El nombre específico aquifolium es la denominación latina del acebo, que en latín tardío era acifolium, quizás procedente de la unión de acies, punta o filo, y folium, hoja.

Laurel cerezo

Prunus laurocerasus

Es un arbusto o pequeño árbol que puede alcanzar de 6 a 8 m de altura, con la corteza lisa de color pardo-grisáceo, con pequeños abultamientos y ligeras grietas verticales. La copa es ancha, muy densa, más o menos esférica y muy ramificada, con las ramas rectas, grisáceas, rodeadas de cicatrices marrones y con las ramillas al principio lisas y verdosas, después algo angulosas, con lenticelas.

Las hojas son persistentes, simples, alternas, espiraladas, gruesas, blandas al salir para después hacerse coriáceas, de elípticas a oblongas, apuntadas en el ápice y cuneadas o redondeadas en la base, de borde ondulado algo revuelto, entero o con dientes separados poco aparentes. Miden de 7,5 a 15 cm longitud por 2,5 a 5 cm de anchura, son lampiñas, de color verde oscuro reluciente por el haz y verde más claro en el envés, donde hay de 2 a 6 glándulas a lo largo del nervio medio. Al frotar las hojas exhalan un olor a almendras amargas, debido a la presencia de ácido cianhídrico, por lo que son venenosas. Se desprenden del árbol a los 3 o 4 años.

Las perfumadas flores presentan color blanco y miden 8 mm de diámetro. Están pediceladas, reunidas en vistosos racimos de unas 20 flores pequeñas, más o menos erectos y más cortos que las hojas, de 6 a 12 cm de longitud. Florecen de abril a mayo, aunque a veces vuelven a florecer en otoño.

Los frutos, unas drupas como pequeñas cirueas, son ovoides, apuntados y carnosos. Miden alrededor de 8 mm de longitud, tienen color verdoso, después son rojizos y en la madurez adquieren una tonalidad violácea casi negra y reluciente. Tienen sabor áspero y agrio. Contienen una sola semilla, lisa, con un saliente lateral. Maduran de verano a otoño. Son tóxicos, especialmente los inmaduros.

El laurel cerezo no es nativo de España. Su área natural se extiende por las regiones forestales del sureste de Europa, Cáucaso y Oriente Próximo. Fue introducido en jardinería en Constantinopla alrededor del año 1576 y a partir de entonces ha sido objeto de un intenso cultivo.

La madera es dura y homogénea, poco utilizada por las pequeñas dimensiones de los ejemplares, salvo para leña. Sus hojas secas sirven para la fabricación del Aqua laurocerasi, empleada como medicinal, conocida como esencia de almendras amargas. Las hojas acompañaban a los coleccionistas de mariposas, ya que machacadas y colocadas dentro de un recipiente cerrado matan a los lepidópteros encerrados y los mantiene largo tiempo sin alterar. Es muy utilizada como ornamental, y por eso hay diversas formas de jardinería, con hojas de diferentes características según la variedad. Es uno de los principales arbustos empleados para la formación de macizos, igualmente utilizado para constituir setos, al soportar muy bien un recorte anual.

Prunus es el antiguo nombre en latín del ciruelo. El nombre específico laurocerasus hace referencia a ser considerado como un cerezo con hojas de laurel, de donde se deriva la denominación común.

Uvas de Oregón

Mahonia acanthifolia en flor.

El nombre genérico Mahonia fue dedicado por el botánico estadounidense Thomas Nuttall a un horticultor americano de origen irlandés, Bernard M. Mahon, que vivió en Filadelfia entre 1775 y 1816. El género, nativo del este de Asia, el Himalaya, Norteamérica y Centroamérica, contiene unas setenta especies de arbustos perennes algunos de los cuales son muy apreciados en jardinería por sus grandes hojas lustrosas de 10-50 cm de longitud con 5-15 alas, su brillante floración amarilla y por los lucidos frutos azulados o rojizos.

Mahonia acanthifolia en fruto.

El género comprende arbustos siempreverdes, sin espinas, con hojas alternas, pinnadas, con el foliolo terminal generalmente de mayor tamaño que el resto. Foliolos a menudo con los bordes espinescentes. Flores bisexuales dispuestas en panículas o racimos erectos o colgantes, generalmente en las axilas, pero cerca de los extremos de los tallos. Las flores están rodeadas por quince piezas dispuestas en 2-3 series. Las tres piezas exteriores son a menudo más pequeñas y frecuentemente verdosas o rojizas; el resto son cóncavas y generalmente amarillas. Androceo con seis estambres sensitivos al tacto. Fruto en baya negro-azulada, púrpura o rojiza. Incluye unas 70 especies distribuidas por Asia, desde el Himalaya a Japón e Indonesia, y en Norte y Centroamérica.

Mahonia aquifolium

En la plaza de los Doctrinos hay plantadas dos especies, Mahonia aquifolium y Mahonia acanthifolia. Esta última, nativa del Himalaya, presenta hojas con 17-27 foliolos, con 2-4 dientes espinosos por cada lado y sus flores amarillas nacen agrupadas en espigas colgantes alargadas. Por su parte, M. aquifolium, nativa del oeste de Norteamérica de donde viene el hombre común de “uvas de Oregón” con el que se conoce en jardinería, tiene hojas con 5-11 foliolos ovado-elípticos, de 4-8 cm de longitud y con 5-12 dientes espinosos a cada lado. El haz de la hoja es de color verde brillante, que se vuelve rojizo en el invierno. Las flores amarillas van racimos erectos de 8 cm de longitud. En ambas especies, las bayas de color negro azulado, esféricas, de unos 9 mm de diámetro. Las mahonias, como otros miembros de la familia Berberidáceas, contienen berberina, un alcaloide de probada eficacia frente a diversas patologías médicas.

Evónimo

Euonymus japonicus

Originario del Japón y ampliamente cultivado como ornamental en todo el mundo, Euonymus japonicus, comúnmente llamado evónimo japonés o bonetero japonés, es un arbusto perennifolio provisto de hojas opuestas, de color verde oscuro, limbo obovado o elíptico y márgenes finamente aserrados, excepto cerca de la base. Las flores, que nacen agrupadas en las axilas de las hojas, son hermafroditas y tetrámeras. Corola con pétalos libres. El fruto es una cápsula loculicida. Las semillas llevan una envuelta carnosa rojiza o arilo que atrae poderosamente a las aves. El nombre del género es el nombre griego que se daba a las plantas de este género. En la plaza de los Doctrinos hay un trío de ejemplares de una variedad de hojas pequeñas (var. microphyllum), situados justamente al pie de las jambas de la portada del convento de Afuera. © Manuel Peinado. @mpeinadolorca.

Criptófitas: maravillosamente simples, extraordinariamente complejas

Las criptofitas presentan una cubierta rígida y dos flagelos que salen de una invaginación ventral. Foto al microscopio electrónico de barrido. Fuente.

Gracias a que la evolución las ha dotado de uno pigmentos especiales, estas algas unicelulares microscópicas absorben más luz que cualquier otro vegetal.

Gracias a algunos procesos evolutivos de fusión entre diferentes tipos celulares (endosimbiosis), algunas algas han desarrollado la capacidad de captar un espectro más amplio de energía lumínica para realizar una fotosíntesis más eficaz que la del resto de las plantas.

¿Alguna vez ha pensado de qué están hechas las plantas? Despoje de todo el esplendor y la gloria a las diferentes especies vegetales y mire de cerca cómo crecen y cómo producen más plantas. Es un mundo fascinante en el que todo tiene que ver con la fotosíntesis. Pasar de los fotones emitidos por nuestra estrella más cercana a una planta completamente desarrollada es todo un viaje y, al final de ese viaje, es posible que le sorprenda saber de qué están hechas las plantas.

Todo comienza con los fotones, las partículas mínimas de energía luminosa  que se producen, se transmiten y se absorben. Al salir del sol, viajan por el universo. Algunos chocan con la Tierra y llegan a su superficie. Las plantas colocan sus cuerpos para absorber estos fotones. La energía de los fotones se usa para dividir moléculas de agua dentro de los cloroplastos. En el proceso de dividir el agua, el oxígeno se libera como subproducto (¡gracias plantas!). La división del agua también libera electrones e iones de hidrógeno.

Estos electrones e iones de hidrógeno se utilizan para generar energía en forma de adenosin trifosfato (ATP). Junto con algunos electrones, el ATP se usa en otro ciclo conocido como el ciclo de Calvin, cuyo objetivo es tomar CO₂ y utilizar la energía creada previamente para transformar las moléculas de carbono en cadenas de moléculas orgánicas. La mayor parte del carbono en una planta proviene de la absorción de CO₂ (¡gracias plantas!). A través de una serie de pasos (les ahorraré los detalles) las plantas unen los átomos de carbono en largas cadenas. Algunas de estas cadenas forman glucosa y parte de esa glucosa se une para formar celulosa.

Los cloroplastos son los orgánulos celulares que en los organismos eucariotas fotosintetizadores se ocupan de la fotosíntesis. Están limitados por una envoltura formada por dos membranas concéntricas y contienen vesículas, los tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y demás moléculas que convierten la energía lumínica en energía química, como la clorofila. Fuente.

La celulosa es el principal componente estructural de las células vegetales. Tanto las algas unicelulares como los árboles más grandes están construidos con celulosa que, en el caso de las plantas leñosas se refuerza con lignina, un polímero orgánico más complejo, pero también formado por carbono, hidrógeno y oxígeno.

Pues ya ve, en esencia, toda la vida vegetal que le rodea está literalmente construida desde cero por el carbono que se origina del CO₂. Bastante increíble, ¿no está de acuerdo? Y todo gracias a la fotosíntesis.

Después de más de tres mil millones de años de actividad biológica en la Tierra recién formada, un pigmento llamado clorofila surgió hace unos 2.500 millones de años en algunos organismos unicelulares, lo que les permitió capturar energía en forma de luz para convertirla en azúcares. Este truco bioquímico, la fotosíntesis, transformó la biosfera. Más tarde, la fotosíntesis permitió que las plantas autótrofas dominasen tierras y mares, y constituyeran la base de todos los alimentos que nosotros, los heterótrofos (los organismos que no producimos nuestro propio sustento), consumimos para sobrevivir.

Pero, como diría Billy Wilder, “nadie es perfecto”. La clorofila tampoco.

Aunque la clorofila (en realidad debiera escribir clorofilas, pues son varios pigmentos de estructura molecular parecida) captura muy bien las longitudes de onda cortas (azul) y largas (rojo) del espectro lumínico visible, no absorbe las longitudes de onda medias de manera tan efectiva. Las clorofilas reflejan la parte media del espectro, la más nutrida y correspondiente al color verde (500-600 nm). Esta es la razón por la que las clorofilas tienen color verde y se lo confieren a los microorganismos, o a los tejidos, que tienen cloroplastos activos en sus células, así como a los paisajes que forman. 

Esa falta de aprovechamiento significa que dejan sin explotar un gran potencial energético. En los extremos del espectro lumínico quedan sin aprovechar tanto la luz infrarroja, que no tiene suficiente energía para resultar fotosintéticamente útil, como la luz ultravioleta, que resulta dañina para todos los organismos, incluidas las plantas.

Un grupo poco conocido de algas microscópicas, las criptofitas (Cryptophyta), ha desarrollado pigmentos especiales, las ficobilinas, que, unidas a proteínas para formar ficobiliproteínas, son capaces de capturar las longitudes de onda intermedias a las que las clorofilas no pueden acceder, y eso ha hecho de ellas un grupo ecológicamente extraordinariamente competitivo que ha permitido que sean ubiquistas, es decir, que prosperen en medios muy diferentes, desde océanos hasta arroyos, estanques y lodazales.

En 1967, la revista Journal of Theoretical Biology publicó un artículo, On the Origin of Mitosing Cells, firmado por la bióloga Lynn Margulis (1938-2001) en el que esbozaba por primera vez la teoría de la endosimbiosis seriada. Margulis propuso la endosimbiosis como el mecanismo evolutivo gracias al cual se podrían originar nuevas especies: dos organismos que han evolucionado por separado se asocian en un determinado momento; si su asociación resulta beneficiosa en el medio en el que viven, acabarán siendo un único organismo

En pocas palabras, propuso que la primera célula eucariota de la Tierra, aquella célula de la que provenimos todos los animales y las plantas, se formó mediante la fusión de tres bacterias preexistentes completas. Gracias a su mayor capacidad competitiva, esa célula eucariota primigenia empezó a proliferar, y una de sus descendientes sufrió otra experiencia traumática: fagocitó a una bacteria fotosintética de la que provienen los actuales cloroplastos.

El origen de las ficobiliproteínas está estrechamente relacionado con los orígenes de las algas criptofitas, que son el resultado de una fusión entre dos organismos eucariotas: un alga roja que fue engullida por otro eucariota desconocido. Este tipo de fusión evolutiva entre dos eucariotas se llama endosimbiosis secundaria. La primera endosimbiosis ocurrió cuando un procariota (un organismo unicelular sin núcleo), engulló una bacteria, produciendo la primera célula eucariota hace unos 1.700 millones de años.

Las fusiones secundarias e incluso terciarias han ocurrido varias veces en la historia de la vida, creando nuevos tipos de vida cuando un organismo absorbe y contiene a otro. Estas fusiones son como experimentos en los que se mezclan y combinan proteínas y otras moléculas diferentes, que, de tener éxito, terminan en una especie de organismo híbrido que tiene capacidades que ninguno de los dos socios originales tenía.

Juntos, el alga roja y el eucariota desconocido que la envolvió proporcionaron las estructuras necesarias que podrían ensamblarse para formar ficobiliproteínas. Estas proteínas de captura lumínica están formadas por dos subunidades de proteínas, una de las cuales está codificada en el genoma nuclear del (por ahora) enigmático eucariota hospedante, mientras que la otra está codificada en el genoma de los cloroplastos del alga roja.

Célula de una criptofita: 1-vacuola contráctil, 2-cloroplasto, 3-tilacoide, 4-mancha ocular, 5-nucleomorfo, 6-gránulo de almidón. 7-ribosomas 70S, 8-núcleo, 9-ribosomas 80S, 10-flagelos, 11-invaginación, 12-glóbulo de lípidos, 13-eyectosoma, 14-mitocondria, 15-pirenoide, 16-aparato de Golgi, 17-retículo endoplasmático, 18-retículo endoplasmático cloroplástico. Fuente.

Y así, mediante una secuencia de un organismo que absorbe a otro y luego se transforma en algo completamente nuevo, se formaron estas algas únicas, las criptofitas, que jugaron con las proteínas que tenían a su disposición para aprovechar una nueva oportunidad, cuyo resultado fue la formación de nuevos pigmentos para absorber más luz para realizar la fotosíntesis.

Parte de la molécula de las ficobiliproteínas se deriva del material genético de otro pigmento, la ficoeritrina, presente en las algas rojas ancestrales. Pero la otra subunidad proteica que produce la ficobiliproteína, codificada por un gen del organismo hospedante, es de origen desconocido y no coincide con la secuencia de ningún gen conocido en otros organismos.

Se sabe que cada criptofita tiene solo un tipo de ficobiliproteína, que es exclusivo de cada especie de alga, lo que sugiere que el espectro de absorción de estos pigmentos puede cambiar según el entorno en el que crezcan las algas. Todavía no está claro cómo las criptofitas consiguen hacer esa hazaña fisiológica, pero algunos investigadores piensan que la ficobiliproteína cambia de forma para absorber diferentes longitudes de onda y eso permite a cada especie de criptófita colonizar un medio diferente.

Cuando las células eucariotas absorbieron por primera vez a las cianobacterias que se convirtieron en cloroplastos, el orgánulo celular que absorbe la luz, la fotosíntesis se convirtió en un poderoso impulsor de la vida en la Tierra. Pero puede que la evolución de la fotosíntesis aún no haya culminado, ya que las fusiones secundarias, como la que produjo a las criptofitas, han expandido aún más los pigmentos disponibles para capturar porciones no utilizadas del espectro lumínico.

Si las plantas pueden continuar aprovechando más y más energía lumínica, no podemos saber cómo podría afectar eso al futuro del planeta. ©

Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca

1856: el cambio climático ya estaba allí

Circula por la red un recorte de un periódico neozelandés de 1912 con una noticia que pronosticaba que la quema de carbón puede provocar el calentamiento global. Aunque algunos se muestran escépticos sobre la veracidad de la noticia, el recorte es auténtico y coherente con la historia científica del cambio climático, cuyos orígenes se remontan a algunos experimentos pioneros de 1856.

Buceando en Internet, aparece el origen del asunto. El 11 de octubre de 2016, la página de Facebook Sustainable Business Network NZ publicó una fotografía de un recorte de la edición del 14 de agosto de 1912 de la Rodney and Otamatea Times, Waitemata and Kaipara Gazette que incluía un breve artículo titulado “Coal Consumption Affecting Climate” (El consumo de carbón afecta al clima):

«Los hornos del mundo están quemando actualmente alrededor de 2.000.000.000 [dos mil millones] de toneladas de carbón al año. Cuando se quema y se une al oxígeno, agrega alrededor de 7.000.000.000 [siete mil millones] de toneladas de dióxido de carbono a la atmósfera cada año. Esto tiende a hacer del aire una cubierta más densa para la tierra y a elevar su temperatura. El efecto puede ser considerable en unos pocos siglos».

Que el artículo es auténtico está respaldado porque se puede encontrar en los archivos digitales de la Biblioteca Nacional de Nueva Zelanda. Además, para reforzar la veracidad de la misma, es que una noticia idéntica había aparecido en un periódico australiano un mes antes, en el número del 17 de julio de 1912 de The Braidwood Dispatch and Mining Journal, como puede verse en los archivos digitales de la Biblioteca Nacional de Australia.

Si se continúa buceando en la Red, se encontrará que el breve texto de esta noticia tiene su origen en la edición de marzo de 1912 de Popular Mechanics, donde apareció como un epígrafe de un artículo titulado "Remarkable Weather of 1911: The Effect of the Combustion of Coal on the Climate — What Scientists Predict for the Future” (Lo más notable del tiempo en 1911: El efecto de la combustión del carbón en el clima — Lo que los científicos predicen para el futuro).

Cuando se siguen algunos comentarios en las redes sociales, puede verse que no pocos lectores expresaron su escepticismo sobre la idea de que una comprensión tan clara de los mecanismos relacionados con los gases de efecto invernadero (GEI) existiera en 1912, o que en esos años alguien hubiera sugerido que los humanos podrían desempeñar un papel en la alteración de la composición de la atmósfera. Se equivocan. Esas noticias son consistentes con el registro histórico de los primeros experimentos sobre los GEI. Los primeros experimentos llevan la firma de una mujer.

Eunice Foote: la desconocida pionera

Según se enseña en las facultades de Ciencias de todo el mundo, el físico irlandés John Tyndall, que dio a conocer sus investigaciones en una serie de publicaciones a partir de 1859, fue el primero en descubrir que moléculas de gases como el dióxido de carbono, el metano y el vapor de agua (a los que hoy llamamos GEI) bloquean la radiación infrarroja. Por ello, se le considera como el primero en predecir los impactos que provocarían en el clima pequeños cambios en la composición atmosférica de esos gases.

Sin menoscabo de las investigaciones de Tyndall, ni las posteriores del premio Nobel sueco Steven Arrhenius, los investigadores modernos pasan por alto el trabajo de Eunice Foote, que realizó sus experimentos en 1856, tres años antes de que Tyndall presentara los resultados de su investigación, y cuarenta antes de que Arrhenius presentara los suyos.

La mañana del 23 de agosto de 1856, cientos de científicos, inventores y diletantes se reunieron en Albany, Nueva York, para la Octava Reunión Anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS), que iba a ser la más nutrida en participantes hasta ese momento. Las conferencias anuales de la AAAS reunían a científicos estadounidenses para compartir nuevos descubrimientos, discutir avances en sus respectivos campos y explorar nuevas áreas de investigación. Sin embargo, en aquella reunión no se presentaron informes de calidad, salvo por una notable excepción cuya importancia científica pasó desapercibida hasta que, en 2010, fue reivindicada por Raymond P. Sorenson.

El informe en cuestión llevaba por título Circumstances Affecting the Heat of Sun’s Rays y su autora era, para sorpresa de todos, una mujer, Eunice N. Foote. Como en esos tiempos no se permitía que las mujeres presentaran informes a la AAAS, Joseph Henry, un eminente profesor de la Smithsonian Institution, presentó el trabajo de investigación. En noviembre de 1856 se publicó una breve página y media en la revista de la AAAS American Journal of Art and Science.

El experimento pionero de Foote era ingeniosamente casero. Usando cuatro termómetros, dos cilindros de vidrio y una bomba de vacío, aisló los gases componentes de la atmósfera y los expuso a los rayos del sol, tanto a la luz solar directa como a la sombra. Al medir los cambios de sus temperaturas, descubrió que el CO₂ y el vapor de agua absorbían calor suficiente como para que esta absorción pudiera afectar el clima: «Una atmósfera de [CO₂] le daría a nuestra Tierra una temperatura alta; y si, como algunos suponen, en un período de su historia, el aire se había mezclado con él en una proporción mayor que en la actualidad, […] de ello debió de resultar una temperatura necesariamente mayor». En esos momentos, Foote estaba años por delante de la ciencia de su tiempo. Lo que describió y teorizó fue el calentamiento gradual de la atmósfera de la Tierra, lo que hoy llamamos el efecto invernadero.

John Tyndall

Eunice Foote presentó sus resultados tres años antes de que lo hiciera John Tyndall, cuyos experimentos más sofisticados demostraron de manera concluyente que el efecto invernadero proviene del vapor de agua y otros gases como el CO₂ que absorben y emiten energía infrarroja térmica.

Tyndall presentó los resultados de sus experimentos en un informe a la Royal Society de Londres en 1859. Aunque en ese primer documento no proporcionó resultados cuantitativos ni especificó qué gases habían sido objeto de su investigación, escribió que «los diferentes gases interceptan el calor radiante en diferentes grados». En un esfuerzo por reivindicar la prioridad de su trabajo, Tyndall escribió: «Con la excepción de las célebres memorias de M. Pouillet sobre la radiación solar a través de la atmósfera, hasta donde yo sé nada se ha publicado sobre la transmisión de calor radiante a través de cuerpos gaseosos. Ni siquiera sabemos nada del efecto del aire sobre el calor irradiado de fuentes terrestres».

En un artículo de 1861, Tyndall proporcionó análisis cuantitativos que indicaban que, en comparación con el oxígeno y el nitrógeno, componentes mayoritarios de la atmósfera, otros gases como el CO₂, el vapor de agua y el metano eran unos absorbentes extremadamente eficientes de la energía radiante. También especuló que los cambios en la concentración de esos gases podrían tener impacto en el clima. Fleming (1998) ha estudiado en profundidad las numerosas publicaciones de Tyndall sobre el calor y otros temas relacionados con el cambio climático.

Svante Arrhenius

El primero en usar el término "gases de efecto invernadero" fue el científico sueco Svante Arrhenius (premio Nobel de Química en 1903 por sus trabajos en electrolisis). En un artículo publicado en 1896 en la revista Philosophical magazine and Journal Science presentó un cálculo en el que demostraba que la Tierra era mucho más cálida gracias a que algunos gases atmosféricos atrapan energía calorífica. Calculó el coeficiente de absorción del CO₂ y del agua y el calor total que absorbería la atmósfera terrestre para diferentes concentraciones de CO₂, así como los cambios correspondientes de temperatura.

Tras decenas de miles de cálculos a mano, predijo un aumento de entre 5 y 6 grados centígrados de temperatura para una concentración doble de CO₂. Las estimaciones actuales están entre 1,5 y 4,5 grados centígrados. Por tanto, a finales del XIX, Arrhenius comprendió que los seres humanos tenían el potencial de desempeñar un papel significativo en el cambio de la concentración de al menos uno de esos gases, el CO₂ (llamado ácido carbónico en aquel tiempo):

«La producción actual de carbón en el mundo alcanza en números redondos 500 millones de toneladas al año, o una tonelada por kilómetro de superficie terrestre. Transformada en ácido carbónico, esa cantidad correspondería aproximadamente a una milésima parte del ácido carbónico atmosférico».

Aunque en ese artículo no decía explícitamente que la actividad humana podría calentar el planeta, Arrhenius presentaría ese argumento en trabajos posteriores. Es precio subrayar que aunque Arrhenius no escribió explícitamente que la quema de combustibles fósiles podría causar el calentamiento global, su artículo indica que era consciente del potencial de los combustibles fósiles como fuente importante de CO₂. Arrhenius no pudo prever el aumento enorme en el consumo de combustibles fósiles debido a la invención y el uso generalizado de los automóviles, trenes, barcos, aviones y otros medios de transporte automotriz. Tampoco pudo imaginarse las mejoras sustanciales en el saneamiento y la salud pública que llevaron a la explosión demográfica del siglo XX.

En un homenaje que se ofreció a Arrhenius en 2008, publicado por la Real Academia Sueca de Ciencias de la Ingeniería, puede leerse que sus ideas sobre el carbón y el clima eran muy conocidas en su época, pero cayeron en desgracia después de su muerte en 1927:

«Aunque la predicción [del calentamiento] de Arrhenius recibió un gran interés público, este, como ocurre siempre, disminuyó en el tiempo, pero fue recuperado como un importante mecanismo global por el gran físico atmosférico Carl Gustaf Rossby, que inició mediciones atmosféricas del CO₂ en Suecia en la década de 1950».

Mi búsqueda en Internet me ha llevado a otra publicación de 1882 en Nature que habla del "óxido carbónico" (otro de los nombres que recibía el CO₂) y sus efectos en la atmósfera, en el que se alude a una comunicación anterior sobre el tema que no se especifica, pero en la que se pronosticaba apocalípticamente que, de seguir las cosas como estaban, toda vida animal cesaría en 1900.

Afortunadamente el pronóstico no se cumplió, pero esos textos ponen de manifiesto que el tema del calentamiento global eran ya objeto de atención pública hace más de un siglo. Cada vez que salen a la luz nos recuerdan algo de lo que muchos probablemente no son conscientes: La del cambio climático es una ciencia compleja en constante evolución. 

Mes a mes, semana tras semana, día tras día, los cálculos, los modelos y la comprensión matizada de cómo la atmósfera interactúa con la Tierra y cómo influimos en ella son cada vez más precisos. Sin embargo, los hechos básicos no han cambiado. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

Un extraño alienígena en el zoo de París

El zoológico de París acaba de inaugurar un terrario cálido y húmedo en el que vive un organismo extraordinario, Physarum polycephalum, que no es animal, ni planta ni hongo, aunque en los países anglosajones se le llame slime mold, “moho baboso” o “moho mucilaginoso”. Este extraño organismo carece de cerebro pero es capaz de aprender.

En 1958 Steve Mcqueen debutó en el cine en The blob (La mancha), una película de terror de serie B, en la que una forma de vida alienígena viscosa y amorfa cae sobre una ciudad de Pennsylvania y devora todo a su paso. Blob es precisamente el nombre que le ha dado el personal del zoológico al nuevo organimo, que ha venido a unirse a las más de 180 especies “normales” en un zoo: rinocerontes, cebras, jirafas, pingüinos, tucanes, tortugas y similares.

Physarum polycephalum, una criatura extraña que ha sorprendido y desconcertado a los científicos durante décadas, pertenece a un grupo de organismos, los mixomycetes que, a pesar de su nombre (mycete, viene del griego mycos, hongo), no son hongos. Tampoco son plantas, puesto que carecen de dos de los atributos que caracterizan a estas, a saber, paredes celulares compuestas de celulosa y capacidad fotosintética. Dado que se alimentan por digestión de presas como hacen los animales, algunos expertos los han clasificado como Mycetozoa, es decir, “hongos animales”.

Como otros mixomycetes, P. polycephalum es un enigma biológico y una maravilla. Los mixomycetes adoptan tres formas distintas durante su vida (Figura). Al principio tienen forma de amebas unicelulares (mixamebas) que se mueven mediante seudópodos o flagelos dependiendo principalmente de la cantidad de agua en el medio. Estas formas ameboides hacen que muchos taxónomos los incluyan junto a las verdaderas amebas en el phyllum Amoebozoa. Bajo ciertas condiciones ambientales que varían de una a otra especie, se transforman en plasmodios, grandes masas citoplasmáticas multinucleadas sin separación de membranas celulares, o en seudoplasmodios, constituidos por la agregación de amebas individuales.

Figura: Ciclo de vida de un mixomycete de la clase Myxogastrea. En la parte de arriba (con flechas en color rojo) se muestran las fases haploides. Las esporas dan lugar a mixamebas o bien a mixoflagelados si hay agua en el medio. Las mixamebas se reproducen por mitosis y bajo ciertas condiciones se pueden fusionar, actuando como gametos. En la parte de abajo (con flechas de color azul) se muestran las fases diploides. Una vez formado el zigoto, el núcleo celular se divide repetidamente dando lugar a un plasmodio. A partir de los plasmodios se forman los cuerpos fructíferos, que generan esporas, cerrando el ciclo. Modificada a partir de fuente. 

En la madurez, un plasmodio pequeño contiene varios cientos de núcleos; los plasmodios grandes contienen un número inimaginable de núcleos. Esta es la etapa visible más normal y la que les ha hecho merecedores del nombre de mohos mucilaginosos. En este estado es un organismo unicelular con millones de núcleos que se arrastra a lo largo de los suelos forestales en busca de bacterias, esporas de hongos y otros microbios. Puede detectar y digerir las presas, pero no tiene boca ni estómago. En el zoo de París, después de cultivar el organismo en placas Petri, alimentándolo con papilla de avena, los biólogos lo injertaron en corteza de árboles y lo expusieron en un terrario a temperatura controlada (pueden vivir a temperaturas entre 19 y 25 ºC, y con humedades entre el 80 y el 100%).

P. polycephalum puede adoptar forma de plasmodio ameboide, pero también puede extenderse formando filamentos delgados que parecen venas. Por último, desarrolla esporas en un cuerpo fructífero que es superficialmente similar a los esporocarpos de los verdaderos hongos.

Pero quizás lo más notable de P. polycephalum es que posee un tipo especial de inteligencia, aunque no tenga cerebro. Algunas investigaciones han demostrado, por ejemplo, que puede encontrar el camino más corto a través de un laberinto que tenga comida al principio y al final, lo que ha servido para utilizar su mecanismo de desplazamiento orientado en estudios sobre circuitos electrónicos y computacionales, en el diseño de carreteras y enla ampliación del metro de Tokio. Al dejar un rastro de mucus a su paso, P. polycephalum evita las áreas que ya ha visitado, lo que significa que posee un tipo de "memoria espacial externa”.

Un estudio de 2016 demostró que P. polycephalum podía aprender a evitar la quinina o la cafeína, dos repelentes conocidos para ese organismo. Según los autores de ese estudio «Muchos de los procesos que podríamos considerar características fundamentales del cerebro, como la integración sensorial, la toma de decisiones y el aprendizaje, se presentan en estos organismos no neuronales».

Sin estómago, pero capaz de digerir; sin cerebro, pero capaz de aprender ¿Quién da más? © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.

Equinos con pijama de rayas

Las cebras son animales de piel oscura cuyo pelaje rayado tiene su origen en células especializadas de la epidermis, los melanocitos, que transfieren melanina a algunos de sus pelos: los que contienen melanina son negros y los que no la reciben blancos. Pero ¿por qué las cebras tienen rayas? Ese ha sido hasta ahora uno de los muchos misterios intrigantes de la naturaleza.

La función de las rayas de las cebras ha sido fuente de interés científico durante más de 150 años y ha generado varias hipótesis que han ido descartándose a medida que no podían aportarse pruebas a su favor. Se han presentado cuatro hipótesis principales: a) son un medio para reforzar los lazos sociales, lo que no explica por qué las cebras y solo las cebras presentan un patrón de pelaje tan peculiar entre la variada fauna salvaje de las sabanas africanas, y tampoco por qué los patrones de asociación no son mayores en los equinos rayados que en los equinos sin rayas; b) las rayas son una defensa que funcionaría bien como camuflaje (cripsis) o bien confundiendo a los depredadores, una hipótesis que casa mal con hecho de que las cebras sean unas de las piezas más capturadas por hienas y leones; c) son un mecanismo de regulación térmica que favorece el enfriamiento corporal, una hipótesis que fue descartada gracias a un contundente experimento; y d) son una defensa contra los ectoparásitos, en particular frente a las picaduras de moscas y tábanos.

Existe un consenso cada vez mayor entre los biólogos de que la función principal de contrastar rayas blancas y negras en las tres especies de cebras es frustrar el ataque de tábanos, moscas de establo (Stomoxys calcitrans) y otros dípteros hematófagos. Cualquiera que se haya acercado a animales domésticos como asnos, caballos o vacas habrá observado la carga de dípteros de todo tipo que soportan estos animales. El coste económico para los ganaderos es muy importante. En Estados Unidos, donde se han llevado a cabo minuciosos estudios al respecto, las pérdidas económicas provocadas solo por las mordeduras de las moscas de establo, unos de lo dípteros más comunes en las explotaciones ganaderas de todo el mundo, superan los 2.000 millones de dólares anuales.

Aunque la hipótesis de la defensa frente a los ectoparásitos parece la más acertada, el mecanismo exacto por el cual las rayas evitan que las moscas hematófagas obtengan su ración de sangre no se conoce bien. Sobre este asunto también se han formulado algunas hipótesis, fundamentadas en que, como resultado de una mala interpretación óptica, las moscas pueden no detectar una cebra desde la distancia o de cerca. Esas hipótesis son difíciles de comprobar por tres razones. En primer lugar, porque, como hacen sus parientes los mosquitos, las moscas localizan a sus víctimas más por su olor corporal que por la vista; en segundo lugar, porque las cebras, por la cuenta que les trae, son unos animales muy esquivos que se prestan poco a experimentaciones de campo; esta última razón se complica todavía más si, como parece lógico, los experimentos deben basarse en la comparación con otros equinos no rayados.

Un campo de aterrizaje muy confuso

Para poder realizar un análisis comparado del comportamiento de equinos rayados y no rayados, un grupo internacional de investigadores se instaló en una granja en Gran Bretaña donde se crían caballos domésticos junto a cebras nacidas en cautiverio. Para descubrir cómo interactúan las moscas con los diferentes equinos, utilizando grabaciones de vídeo y tratamiento digital de imágenes, el equipo realizó observaciones de los animales estableciendo dos escenarios experimentales. En el primero de ellos se analizó el comportamiento de las moscas frente a los animales con su pelaje original; en el segundo escenario cubrieron a los caballos con tres tipos de gualdrapas.

Fig. 1. Ejemplos de trayectorias de los vuelos de tábanos alrededor de caballos domésticos (a-c) y de cebras (d-f). La línea roja indica la ruta de vuelo, los puntos rojos la posición a intervalos de una décima de segundo y las flechas rojas la dirección del vuelo. Las estrellas azules muestran puntos de contacto o de aterrizajes en el animal. Las flechas azules muestran la posición final de la aproximación y la posición inicial de las fases de despegue del vuelo. Estos marcadores están asociados con maniobras que muestran cambios tanto en la dirección como en la velocidad. Fuente.

El experimento inicial, cuyas conclusiones fueron publicadas este mismo año, incluyó tres cebras y nueve caballos con pelaje uniformemente blanco, negro, gris o pardo. Los investigadores observaron a los animales y los filmaron, registrando la cantidad de tábanos hematófagos que se cernían cerca de ellos. Comprobaron que las moscas se acercaban a las cebras y a los caballos a la misma velocidad, algo que no es sorprendente considerando que las moscas usan el olor para localizar a sus víctimas desde lejos. Pero una vez que las moscas se acercaban a las cebras, las rayas parecían interferir con su capacidad de afinar el aterrizaje sobre su prevista fuente de alimento (Figura 1).

Las moscas parecen comportarse como los pilotos de aviones, que primero se aproximan a tierra y luego, gracias a las señales aeroportuarias, comprueban si están en la pista adecuada para realizar un aterrizaje controlado. Las moscas se comportan como un piloto cauteloso: vuelan directamente hacia su presa y se acercan a ella, pero inmediatamente se desconciertan por la confusión que les genera un “campo de aterrizaje” listado. Ante la duda, levantan el vuelo.

Fig. 2. Número medio de impactos cada 30 minutos de tábanos: (a) tocando o (b) aterrizando en gualdrapas de diferentes telas, y (c) aterrizando en la cabeza desnuda de siete caballos. Como se puede observar, el número de impactos sobre las gualdrapas rayadas es muy pequeño, mientras que los impactos sobre cuellos y cabezas (desnudos en los tres casos) son idénticos. Modificada a partir de la figura original.

Para confirmar que el listado del pelaje era lo que estaba frustrando la precisión de las moscas, los investigadores cubrieron sucesivamente siete caballos con tres gualdrapas de tela: una blanca, una negra y una listada como las rayas de las cebras. Los resultados los tienen en la Figura 2. Los aterrizajes de las moscas fueron muchos menos en las gualdrapas rayadas en comparación con las blancas y negras. Pero el elegante atuendo listado no impidió que las moscas aterrizaran sin problemas sobre las cabezas descubiertas de los caballos. En otras palabras, para un caballo parece haber enormes beneficios de poseer un pelaje listado.

Y no solo para los equinos, porque otro grupo de investigadores japoneses acaba de demostrar que ponerse un pijama a rayas para evitar las picaduras de los dípteros también funciona en las vacas.

¿Por qué evolucionó el pelaje rayado?

Cualquier causa que reduzca el éxito reproductivo de una población en una proporción significativa ejerce una potencial presión evolutiva o presión selectiva. Si se produce suficiente presión, en una población pueden generalizarse los rasgos hereditarios que mitigan sus efectos, incluso los que podrían ser perjudiciales en otras circunstancias. Esa parece ser la causa del pelaje listado de las cebras africanas. En África, donde deambulan las cebras salvajes, abundan las moscas que pueden resultar letales para ellas. Los tabánidos transmiten enfermedades mortales para las cebras, como la tripanosomiasis, la anemia infecciosa equina, la peste equina africana y la gripe equina, y las cebras son particularmente susceptibles a la infección porque su piel relativamente delgada (mucho más que la de caballos burros y asnos) favorece que los ataques de las moscas la perforen con relativa facilidad.

El “pijama” a rayas es el rasgo hereditario que responde a la presión selectiva ejercida por los dípteros. Darwin y Wallace estarían encantados de haber conocido estos experimentos.