Sobre la necesidad de liberar los datos científicos

Anécdotas sobre los problemas psicológicos de algunos organismos públicos

Resulta que ha decidido usted poner invernaderos de un nuevo tomate transgénico estupendo de color azul. Pero como es una persona cuidadosa y ha decidido no morirse hasta el 2080 quiere hacer un estudio climático previo para ver la viabilidad de la aventura tanto ahora como en el futuro dentro de este siglo.
Para ello necesita datos de precipitaciones y de temperaturas mínimas y máximas mensuales de todas las estaciones de España. También es necesario disponer de proyecciones climáticas de acuerdo con alguno de los modelos de cambio climático global al uso (CGCM, CSIRO, HadCM y PCM).
Luego, una vez conseguidos estos datos ya se encargará usted de procesarlos y decidir dónde va a poner sus atómicos tomates.

En su infinita inocencia se le ocurre que en España el Instituto Nacional de Meteorología dispone de una red de observatorios (pagados con dinero público) que se dedican a eso precisamente, a tomar datos. Además, también existen muchas estaciones que miden diariamente temperaturas y/o precipitaciones, atendidas en esta caso por personal voluntario que le sale gratis al INM. En Asturias, por ejemplo, donde yo hice la tesis de licenciatura hace un tiempo había unas 60 termopluviométricas y otras 100 más pluviométricas.

A partir de aquí le voy a proponer dos caminos para conseguir los datos: el que debería ser normal (INM) y el anormal.

El normal empieza entrando en la web del INM y buscando dichos datos.
Para ahorrarles tiempo les diré que no los van a encontrar. No existe un ftp donde descargarlos, ni un servidor de bases de datos, ni siquiera unas hojas de cálculo o tablas desde donde importarlos. Ni siquiera hay un mapa de estaciones accesible vía WMS o cualquier otro estándar de interoperabilidad.
Eso sí, pinchando en “Climatología” podrá acceder a un sistema algo primitivo donde encontrará datos seleccionando por Comunidades Autónomas. Por ejemplo, elijo “Principado de Asturias” y me preparo a descargar la información. Oops..., me encuentro con la desconcertante sorpresa de que aparece un total de... tres estaciones (sí, 3). Corresponden con las atendidas directamente por personal del INM: el resto, hasta el centenar o más, no está disponible. Aún así, preparándome para un copia/pega interminable, selecciono una de ellas y sí, se despliega una tabla con valores resumen que no puedo importar a mi ordenador, ni siquiera con copiar y pegar en una hoja de cálculo. ¿Pretende el INM que nos pongamos a teclear los valores de nuevo? ¿Pretende que lo hagamos con todas las estaciones de España?

No tire usted la toalla todavía: hay un formulario para pedir datos. Bueno, hay dos, según sea una persona “normal” o vinculada a un organismo de investigación. Estamos en este último caso y, aunque usted empieza a sospechar que en el INM tienen un serio problema de autoestima, supone que los datos a rellenar serán quién es usted, en qué universidad está y qué datos quiere. Pues no. Nos piden, entre otras cosas, las siguientes (pongo en cursiva los datos que violan mi sensibilidad porque creo que al INM le deberían importar un carajo):

Organismo, número de identificación fiscal del mismo, domicilio fiscal, departamento, nombre y apellidos del director del departamento, nombre y apellidos de la persona de contacto, cargo que ocupa en el departamento, teléfono, domicilio, datos de proyecto en el que piensa utilizar los datos climáticos...

Pero no crean que se pide el título del proyecto, no. Piden:

Título del proyecto adjuntando copia de la memoria, descripción del objetivo científico, copia de la resolución de que se ha aprobado dicho proyecto, justificación de la necesidad de los datos climáticos para el proyecto, organismos que financian el proyecto así como la financiación total y por capítulos.

Finalmente se dice que la solicitud debe ir firmada por el Jefe del Departamento y con el sello del organismo.

Sólo algunas reflexiones breves en forma de preguntas: ¿Por qué debe firmar el director de departamento una solicitud mía para un proyecto mío? ¿Sabe el INM que el sello de la universidad no se pone alegremente y que, en todo caso, debería convencer a un vicerrector como mínimo para conseguirlo? ¿Por qué piensan en el INM que son de su incumbencia los detalles económicos de mi proyecto y qué entidades participan? ¿Por qué suponen que tienen derecho a pedirme la memoria científica de mi proyecto? ¿Por qué quieren saber el nombre y apellidos del director del departamento? ¿Por qué debería darles mi domicilio? ¿Por qué me piden copia de la resolución de aprobación del proyecto? ¿Por si miento?

¿Creen que hemos terminado? Todavía no. La hoja tiene un reverso donde se especifican las “obligaciones del usuario”. Las copio poniendo de nuevo en cursiva las partes que más me llaman la atención:

El usuario se compromete a:

1. Custodiar y a usar la información recibida del INM para utilizarla exclusivamente en el proyecto objeto de esta solicitud
2. Que la información suministrada por el INM, en ningún caso, sea entregada ni difundida a terceros.
3. No utilizar la información meteorológica para generar servicios de valor añadido.
4. Que todas las personas asociadas al proyecto estén enteradas de las condiciones estipuladas y, por consiguiente, que serán rigurosamente observadas.
5. Mencionar explícitamente al INM en cualquier publicación o difusión de los resultados obtenidos, como proveedor de dicha información meteorológica/climatológica, en los siguientes términos: a) Cuando los resultados de la investigación se hayan obtenido a partir de las prestaciones suministradas por el INM, se deberá incluir el siguiente texto: "Resultados obtenidos a partir de la información cedida por el Instituto Nacional de Meteorología. Ministerio de Medio Ambiente", b) En el caso de que se incluya la información facilitada por el INM, sin haberse alterado su contenido meteorológico / climatológico, deberá aparecer el texto: "Información elaborada por el Instituto Nacional de Meteorología. Ministerio de Medio Ambiente".
6. Someter a una publicación (tesis, tesinas, informes, publicación en libros o revistas científicas, etc.) de libre uso, sujeta exclusivamente a los gastos de entrega (costes de los medios de distribución, transmisión, etc.) sin ninguna demora relacionada con objetivos comerciales, los resultados obtenidos de la investigación.
7. Entregar al INM dos (2) ejemplares de las publicaciones.
8. Reconocer como contribución del INM al proyecto y, en consecuencia, otorgar al INM idénticos derechos que los concedidos a otros contribuyentes del mismo por un importe equivalente al valor que la información meteorológica facilitada tiene.
9. Que si de forma imprevista, el proyecto de investigación desemboca en el desarrollo de un software, el depósito de patentes, la elaboración de medios o material didáctico, o cualquier otro, que puedan usarse con fines comerciales: a) Otorgar al INM todas las licencias libres para uso de estos "software" o patentes en el marco de su responsabilidad oficial. Por consiguiente, el beneficiario acepta la reciprocidad de su propia política a favor de una actividad no comercial del INM, b) No autorizar el uso comercial antes de haber llegado a un acuerdo específico con el INM, c) Si se comprobara la imposibilidad de tal acuerdo, se abonará al INM el valor real de las prestaciones meteorológicas, d) Indemnizar al INM por cualquier pérdida que sufra debido al incumplimiento de estas obligaciones.
   

Lo cual me lleva de nuevo a algunas reflexiones:
El punto 1 supone que no puedo integrar los datos en mi servidor y reutilizarlos en otros proyectos ¿debo borrarlos al final de éste?
El punto 2 implica que si otra persona de mi departamento o de mi universidad, por ejemplo, quiere trabajar con esos datos debe iniciar un procedimiento independiente con la pérdida de tiempo y eficacia que eso supone.
El punto 3 condena a los datos a no salir de la investigación pura o el divertimento.
El punto 4 me obliga a ejercer misiones de policía sobre mi equipo, no vaya a ser que le pasen la temperatura media anual de Almendralejo al departamento de al lado.
El punto 5 obliga a una redacción cerrada ¿dejarán traducirla al inglés en su caso?
El punto 6 me obliga a publicar los resultados ¿y si el proyecto no llega a nada publicable? ¿No será decisión mía, como investigador responsable, decidir si se publica o no?
El punto 7 es interesante ¿les bastará con un PDF? ¿Tendré acceso yo a otros trabajos ya entregados?
En el punto 8 se habla del “valor que la información meteorológica tiene”; aparte de la discusión sobre la tasación (¿qué vale la precipitación de Montijo de enero del 2004?) ¿No estará ya pagado ese valor con dinero público? ¿O es que el personal del INM pone dinero de su bolsillo? Finalmente, el punto 9 me niego a comentarlo para no caer en la grosería.

Para cerrar este comentario, más largo de lo habitua (disculpas), les referiré una cláusula especial que aparece en la hoja del usuario "de la calle" que, según el INM, debe comprometerse a:

“No formular declaraciones en relación con la información recibida del INM que puedan comprometer a éste o a su imagen pública”

Como yo estoy en una universidad puedo ejercer la crítica y sugiero a este organismo y a sus responsables que se vaya a hacer puñetas.

¡Ah! Se me olvidaba. Si quieren ustedes optar por el Plan B el camino es algo más corto: accedan a la Climate Research Unit, o a WorldClim, o al Tyndall Centre for Climate Change Research y podrán descargar gratuitamente por internet coberturas climáticas del mundo entero con una resolución de 1 km.

Estadística y causalidad

Que no, que no está demostrado que la reducción de la piratería tenga que ver con el calentamiento global

Primer caso: supongan que el señor X pide que le hagamos unas pruebas sobre la clarividencia mediante cartas Zener. La prueba se desarrolla barajando las cartas, pidiendo a X que diga de qué palo o tipo es cada carta, mirando cuál es realmente, etc.
El porcentaje esperado de aciertos es del 20% pero resulta que el sujeto acierta un 75%. Aquí el señor X se levanta y dice: “Señores ¿qué más prueba quieren? Acabo de demostrar mis poderes de clarividencia.”
La respuesta es no, no aún.
Un ejemplo menos conflictivo: todos los 26 de octubre, día de mi cumple, me tomo una copa de coñac Mascaró. Y resulta que ningún invierno pillo la gripe. Como en el caso anterior afirmo que mi adicción al coñac de esa marca supone una protección eficaz ante los virus griposos.
En ambos casos existe una trampa en el planteamiento, una trampa que a veces ni siquiera es deliberada. En el primer caso, lo que muestra la prueba es que el sujeto X tiene un porcentaje de aciertos muy superior a lo esperable por azar. Es atractivo suponer clarividencia, y de hecho muchas personas tenderán a aceptarlo porque el planteamiento de la prueba fue precisamente ese: “vamos a ver si tengo clarividencia”.
Lo que ocurre es que el experimento no demuestra que la causa del acierto sea el poder de clarividencia de X. De hecho, no demuestra nada sobre la causalidad del fenómeno.
Lo mismo ocurre con el licor de mis amores: existe una coincidencia perfecta entre el hecho verificable de tomar coñac y el igualmente comprobable de no pasar la gripe. Pero esa coincidencia no significa causalidad. De modo similar, en el caso del señor X, lo que se ha visto es que hay resultados que, comparados con los esperables por puro azar, son muy improbables pero el porqué de esos resultados, la causa subyacente, está tan indeterminada ahora como antes de la prueba.

Es frecuente la tendencia a interpretar la existencia de correlaciones significativas como equivalentes a relaciones causales. Pero no debe ser así, el encontrar correlaciones es frecuentemente una pista pero debe ser seguida de una etapa experimental especificamente diseñada para descubrir y confirmar los mecanismos de la relación causal. Sin esta etapa, frecuentemente de difícil diseño y compleja ejecución, nuestra comprensión del fenómeno sigue tan reducida como antes.

En el caso del clarividente señor X sólo cabe la opción de determinar con exactitud cuales son los mecanismos que actuan en esa presunta clarividencia. Si descubrimos que X emite o recibe ondas psiripitifláuticas que le permiten la adivinación, estas ondas deberán ser comprendidas, medidas, localizado el órgano emisor y receptor, la forma de transmisión, etc. Tal vez sea el señor X el único especimen que es capaz de emitirlas o recibirlas pero hay que descubrir cómo.
Lo mismo en el caso del coñac: hay de descubrir cuales son las rutas metabólicas o las relaciones entre la ingesta de tan preciado producto y la inmunidad al virus.
En resumen: ni lo improbable ni la correlación hacen causalidad, sólo son una primera etapa en un estudio completo de los hechos.

Hay un pequeño detalle más que quiero comentar, mínimamente técnico. Y es que cuando diseñamos una prueba estadística tendemos a caer en una trampa similar a la anterior, aunque algo más sutil. Por ejemplo, en el caso del señor X podemos calcular un valor para la probabilidad de obtener el resultado de 75% de aciertos sólo por azar.
Es obvio que podría obtener este porcentaje o incluso mayor dando valores al azar pero está igualmente claro que la probabilidad de que eso pase será muy pequeña. Para representar esa probabilidad se usa la letra P. Una expresión típica sería por ejemplo P=0.00015. La interpretación es que es posible obtener ese resultado de aciertos por puro azar con una probabilidad de 15 por cien mil. O dicho de otra forma, si repiera la prueba un millón de veces esperaría obtener el 80% de aciertos o más en unas 150 ocasiones.
Normalmente, cuando en una prueba encontramos que P es pequeño nos ponemos muy contentos porque tendemos a creer que ratifica la hipótesis inicial. Pero eso es falso, P sólo nos dice lo improbable que es obtener el resultado pero no dice nada de la verdad de la hipótesis que sirve de base al experimento. P sólo responde de los datos que se han usado, no sabe nada de verdades o falsedades en las hipótesis iniciales ni, por supuesto, en los datos que hemos utilizado.

Una broma (¿) para terminar: como todo el mundo sabe, el descenso del número de piratas es la causa del calentamiento global, tal como se demuestra en el gráfico siguiente.


Este es uno de los contraargumentos usados por Bobby Henderson profeta de la Primera Iglesia Unida del Monstruo Volador de Espagueti que aglutina al más conocido pastafarismo para parodiar la confusión entre correlación y causalidad.

El sueño de Arquímedes

Ya comenté y recomendé en una entrada anterior un programa de divulgación científica llamado La Vanguardia de la Ciencia, emitido en Radio Exterior de España. En un rapto de locura de alguien, a Ángel Rodríguez Lozano le han asignado otro programa similar llamado El sueño de Arquímedes pero a una hora civilizada: domingos, de 15:10 a 16 h en RNE1. Como en el caso anterior los programas pueden escucharse a deshora en la propia web o descargarse en formato mp3. En una época donde los programas de ciencia simplemente no existen, creo que es una buena noticia. Velita a velita, tal vez se logre iluminar algo más el oscuro paisaje que nos rodea.

Modelos matemáticos y realidad

En física se elaboran teorías que intentan explicar la estructura del universo, desde lo más grande a lo más pequeño. Es un caso donde la teoría va por delante de los datos por lo que es habitual el diseño de experimentos para comprobar si las consecuencias que se predicen se cumplen o no. Un caso clásico es el de la desviación de la luz por la gravedad. Si la teoría de don Alberto era correcta, debía cumplirse esa desviación con una magnitud determinada. Si no se cumplía, la teoría o una parte significativa de ella, quedaba refutada. Si se cumplía, se añadía evidencia a favor aunque la "demostración completa" quedaba aún lejos, suponiendo que fuera posible.
En estos años se ha desarrollado la "teoría de supercuerdas" como intento de unificación de las fuerzas básicas y de explicación de las familias de partículas subatómicas que se conocen actualmente. La idea básica es que las partículas serían la expresión visible de diferentes modos de vibración de esas "cuerdas" y de sus interacciones. Una de las exigencias de la teoría es que para que sus propuestas funcionen es necesario todo se desarrolle en un espacio de 11 dimensiones (o 9, o 21, según variantes). Este número es necesario para eliminar molestas cantidades, como probabilidades negativas, que surgen cuando se trabaja en un espacio menos complejo. Para el que le interese este tema en concreto hay una web estupenda con videos, The elegant universe (en inglés).

Yo soy de otra guerra y todo esto me queda muy grande pero me sugiere una reflexión sobre la posible mala comprensión de los modelos matemáticos. Parto de la base de que la realidad tiene una existencia independiente de nosotros; es decir, que cuando me duermo ustedes no desaparecen sino que siguen existiendo ignorando olímpicamente que sólo son creaciones de mi mente (hay gente que defiende esto pero creo que ninguno se atreve a tirarse desde un acantilado).
Y la segunda premisa es que la matemática es una construcción, esa sí, de nuestro cerebro. La matemática ha mostrado ser una poderosa herramienta de descripción de la realidad y de su funcionamiento. Para ello se han desarrollado técnicas muy diversas que contribuyen a solucionar problemas pero no necesariamente a comprenderlos.
La teoría de supercuerdas sólo es coherente describiendo la realidad en un espacio de 11 dimensiones pero de su posible éxito en la descripción de la realidad y de la posibilidad de que pueda en el futuro hacer predicciones contrastables no se deduce que estemos en un universo de 11 dimensiones. También hay teorías que son coherentes con la existencia de infinitos universos paralelos. Eso significa que, en el contexto del modelo desarrollado, esa existencia no es contradictoria pero no significa, en absoluto, que esos universos existan, ni siquiera que la teoría propuesta haga más probable su existencia.

Hay propensión entre los aficionados a las pseudociencias a dar este salto del modelo a la existencia real. Eso no es sorprendente porque tiene apariencia de solidez: 1) un premio Nobel o un físico de bandera propone la posibilidad de existencia de universos alternativos, o la de agujeros de gusano espacio-temporales, 2) ergo podemos podemos proponer que existe comunicación lateral entre ellos lo cual 3) explicaría fenómenos paranormales dándoles, de paso, mayor credibilidad. Y no, de una cosa no se deduce la otra ni la siguiente. El paso de 1 a 2 es confundir el ámbito de validez de las proposiciones pasando de la posibilidad de existencia en un escenario matemático a la existencia en la realidad. Y el paso de 2 a 3 es una propuesta despreciable porque no sólo la existencia real no se ha demostrado sino que no existe evidencia alguna de ella.

Lo que me parece sorprendente es que haya profesionales de la ciencia que no separen con claridad una construcción capaz de describir una parte de la realidad de la realidad misma.
El error se produce cuando se cree que cualquier secuela de un modelo matemático tiene una réplica o contrapartida en la realidad o, dicho de otro modo, que las derivaciones de esos modelos se corresponden con propiedades ocultas de la realidad.
En suma, una confusión de ámbitos de aplicación que tiene consecuencias importantes en la ciencia y alimenta las elucubraciones de otros colectivos que esperan ansiosos que un Nobel hable de nuevo de alguna chocante repercusión de su teoría.

Uso terapéutico del cannabis: un resultado no muy bien expuesto

Si, llevo un par de semanitas algo espesas que me han impedido escribir nada que merezca la pena. Hoy no será una excepción pero mantengo la esperanza de sacar un par de entradas este fin de semana, veremos. Por el momento quédense con un resultado interesante difundido hoy en la web del Departamento de Salud de Gobierno Autonómico de Cataluña, Generalitat para los amigos. El resumen es algo así:

El Programa pilot d'utilització terapèutica del cànnabis ha donat bons resultats en el 65% dels pacients.
El Programa pilot […] es limita exclusivament a l'ús terapèutic de cànnabis i l'única finalitat d'aquestes actuacions és oferir una alternativa terapèutica als pacients que no han respost adequadament als tractaments habituals.
En aquest estudi, hi participen coordinadament metges, farmacèutics i infermeria de 6 hospitals de l'àrea de Barcelona [...] i farmacèutics de més de 80 farmàcies. Així, hi ha un total de 133 investigadors de diferents centres sanitaris que treballen amb un protocol comú [...].
Fins a principis d'octubre de 2006, s'han inclòs 123 pacients en l'estudi […] D'aquests 123 pacients, 43 (un 35%) han abandonat el tractament. Un 25% el va deixar per haver presentat efectes indesitjats lleus (principalment sequedat de boca, somnolència i mareig) i l'altre 10% ho va fer per altres motius.
Per tant, els resultats de la resta dels 80 pacients, és a dir un 65% del total, indiquen que l'extret de cànnabis aporta algun benefici a les persones que n'han iniciat el tractament.

El texto completo está aquí. Sin duda que esta noticia será destacada estos días por tocar un tema que en nuestra sociedad, llena de contradicciones absurdas, se considera políticamente incorrecto. Desde mi punto de vista quisiera comentarla dejando claro que no tengo excesivas dudas de que el uso terapéutico del cannabis puede ser tan recomendable como el de muchos otros alcaloides de otras plantas. Dicho esto les diré también que la nota anterior está redactada de una forma que ha que se me encienda la lucecita de precaución. ¿Por qué? Posiblemente por mi falta de familiaridad con el catalán porque la frase “Per tant, els resultats de la resta dels 80 pacients, és a dir un 65% del total, indiquen que l'extret de cànnabis aporta algun benefici a les persones que n'han iniciat el tractament” no me gusta. No me gusta el “per tant” porque lo que sigue no se deduce de lo expuesto en el párrafo que le precede. Tampoco entiendo bien el abandono del 35% de los enfermos porque si la sequedad de boca o la somnolencia hacen que personas afectadas por dolor crónico persistente dejen el tratamiento, no sé muy bien de qué grado de dolor estamos hablando. Tampoco entiendo como se ha pasado de los 600 enfermos previstos inicialmente (ver esta nota) a los 80 actuales. No queda claro tampoco el grado de "beneficio" ni, sobre todo, cómo se ha medido...
No sé… es una nota de prensa solamente, esperemos que el estudio salga a la luz con cifras y más claridad que en esta primera redacción.
Por cierto, aquí el Departamento de Salud sí habla de ensayos clínicos, no como en las “medicinas alternativas”. ¿Qué tendrá el cannabis que no tienen los preparados homeopáticos?

P.S. Más confusión: La Vanguardia.es dice en el titular que "el 65% de los enfermos tratados con cannabis sufren menos dolor". Luego dicen que ese 65% se refiere a los que no han abandonado el tratamiento luego el titular es incorrecto ¿o no? Si todos los que han seguido el tratamiento han visto reducido su dolor, el porcentaje es del 100%, no del 65%, pues los que han abandonado no pueden incluirse en la categoría de "tratados". Pasa exactamente lo mismo en El Periódico.com.

¿Machos? ¿Para qué dice que los quiere?

Una buena amiga, licenciada en Física, vive en Cali, Colombia. Ya es abuela aunque con muchos menos años que los que aquí puedan suponerse. Y nunca ha tenido hombres en su casa, donde viven tres generaciones de mujeres. Ella dice que no les hacen falta para nada salvo para lo evidente y creo no le falta razón. Resume su situación con una frase lapidaria: “cuando una mujer elije pareja se equivoca”. Por ese motivo en su familia no ha habido machos porque no dan más que problemas y no solucionan gran cosa.

Los pececitos que ven ustedes abajo representan una situación ante la cual mi amiga sonreiría con la suavidad que la caracteriza. Ambos pertenecen a una especie llamada Kryptolebias marmoratus cuya mayor peculiaridad es que es androdioica. La palabreja implica que en la especie hay dos tipos de individuos: machos y hermafroditas. El hermafroditismo no es raro en la naturaleza (el caracol común lo es, por ejemplo) pero la androdioecia es excepcional.

Arriba, ejemplar macho. Abajo, ejemplar hermafrodita.

Los individuos hermafroditas producen tanto óvulos como esperma y se autofecundan internamente sin que exista fecundación cruzada entre ellos. A pesar de esta autosuficiencia, existen ejemplares que son exclusivamente machos, eso sí, unos pocos, muchos menos que los otros.
Dado que cada ejemplar hermafrodita se autofecunda, puede esperarse que la diversidad genética sea muy baja en cualquier población o, más exactamente, que esté llena de clones ya que las líneas parentales se continuan sin intercambio genético.
En efecto, analizando diversos fragmentos de ADN se encontró que muchos individuos presentaban secuencias prácticamente idénticas, pero también aparecieron otros cuyas diferencias eran grandes. Esto se intentó explicar suponiendo altas tasas de mutación o la inmigración de ejemplares de otras poblaciones (incidentalmente, comentaré que estas explicaciones ad hoc lanzadas sin evidencia real me ponen de los nervios y no son nada infrecuente en biología).
En el análisis real de diversas poblaciones de peces se han descubierto posteriormente cosas muy interesantes. Por ejemplo, que la proporción de machos es muy variable entre poblaciones. Hay muy pocos en Bahamas o Florida pero llegan al 10-20% en Belize. Esto se correlaciona estrechamente con la diversidad genética, muy escasa en los dos primeros lugares y grande en el último.
Lo que parece pasar es que los machos se cruzan con los hermafroditas ocasionalmente lo que tiene el beneficio objetivo de incrementar drásticamente la diversidad genética poblacional. Esta fertilidad macho-hermafrodita se ha demostrado en el laboratorio lo que hace suponer que en condiciones naturales se produce también, lo que explicaría las variaciones de diversidad.
Pero quedan un par de cosas por explicar. Por ejemplo, cómo se “deciden” los sexos.
A este respecto sólo se sabe que en condiciones controladas pueden producirse ejemplares machos manteniendo los huevos autofertilizados a temperaturas frescas o, al contrario, manteniendo los alevines hermafroditas a temperaturas cálidas (paradojas, ya ven). Pero nada se sabe sobre este asunto en condiciones naturales.
Ya que parece razonable suponer que la diversidad genética es esencialmente beneficiosa para la especie ¿por qué se ha mantenido la autofecundación a lo largo del tiempo? Se habla de mucho tiempo, entre 25 y 180 millones de años según estudios filogenéticos, lo que supone una estrategia reproductiva viable y “buena” para el mantenimiento de la especie.
Y aquí empiezan las elucubraciones. Una de ellas es que en el habitat de este pez, los manglares, es frecuente el aislamiento de individuos en pozos o charcas. Si esto es general, la posibilidad de reproducirse sin pareja sería evolutivamente beneficiosa. Sin embargo, a la larga la diversidad genética caería lo que sería otro argumento evolutivo para mantener machos con posibilidad de cruzarse con el resto hermafrodita de la población. Al día de hoy se desconocen los mecanismos que regulan la proporción de sexos pero también se propone, por ahora sin evidencia, que el decaimiento de la diversidad genética podría desencadenar una mayor proporción de machos.

La androdioecia está escasamente presente en grupos muy diferentes. Se han descrito unas 50 especies de plantas y 36 de animales, estos últimos mayoritariamente crustáceos (camarones y percebes) y nemátodos. Esto significa que la estrategia reproductiva ha surgido independientemente en ocasiones diversas.
Los hechos no tienen moraleja pero quédense con el subtítulo del tercer artículo citado abajo.

Males seem to be superfluous in one fish species but may come in handy when genetic diversity is needed.

Ejem, material ocasionalmente aprovechable... Mi amiga diría que la naturaleza tiene momentos de sabiduría.

Fuentes principales:

• Stephen C. Weeks, Chiara Benvenuto and Sadie K. Reed, 2006, When males and hermaphrodites coexist: a review of androdioecy in animals, Integrative and Comparative Biology, 46(4): 449-464.
• Mark Mackiewicz, Andrey Tatarenkov, D. Scott Taylor, Bruce J. Turner and John C. Avise, 2006, Extensive outcrossing and androdioecy in a vertebrate species that otherwise reproduces as a self-fertilizing hermaphrodite, PNAS-Proceedings of the National Academy of Sciences, 103(26): 9924-9928.
• Elizabeth Pennisi, 2006, Sex and the Single Killifish, Science, 313: 1381.
• Más datos en Bruce J. Turner, The biology of Rivulus marmoratus.

Nada nuevo bajo el Sol

Donde vemos paisajes lejanos pero no tan exóticos como pudiera parecer

Ya saben todos que hemos recibido imágenes bastante excitantes desde Marte, mostrando casi en directo paisajes y colores nuevos, nunca vistos aquí, en esta otra pelotita intoxicada que da vueltas alrededor del Sol. Al ver el cráter y demás imágenes me acordé de otras bastante más antiguas que ilustran aún mi primera página web, elaborada hace ya unos cuantos años. Al menos en mí, esas imágenes hacen que el tiempo vaya algo más despacio, cosa deseable de vez en cuando, no me digan que no. Aquí van algunas de ellas.

[Arriba] Sahara, Norte del Chad, Tierra: el impacto de un meteorito o cometa hace algunos millones de años ha dejado su huella, visible ante los sensores radar. Las zonas oscuras son depósitos de arena transportada por el viento, que ha erosionado el terreno durante milenios.

[Abajo] Navka Planitia, Venus: domo de lava de unos 17 km con depósitos de ladera claramente visibles al NE y NO. Los depósitos se extienden unos 10 km sobre la llanura circundante. El domo tiene unos 1860 m de altitud y una pendiente de más de 20º.




[Arriba] Yemen del Sur, Tierra: en el borde de uno de los grandes desiertos de arena del mundo, el Rubh-al-Khali aparece la inconfundible huella de los ríos y corrientes de agua. El sistema de bifurcaciones que se ve en la imagen ha sido producido por agua en movimiento de naturaleza estacional.

[Abajo] Red dendrítica, Marte: como en la Tierra, la red muestra la evidencia de corrientes de agua en la superficie marciana. Estas señales indican la presencia en tiempos pasados de un clima más cálido y húmedo que el actual. La redes de drenaje sólo se presentan en las zonas más viejas de Marte lo cual indica que esta fase debió ser muy temprana.





[Arriba] Namibia, Tierra: el desierto costero de Namibia se extiende sobre más de 800 km a lo largo de la costa del SO de África. El patrón geométrico que forman las dunas (de hasta 300 m de altura) se ha formado por la acción de los vientos secos del Oeste. Desde la esquina superior derecha corre una lengua de grava aluvial libre de dunas conocida por Sossusvlei, formada por riadas ocasionales procedentes de las colinas rocosas de la derecha de la imagen.

[Abajo] Campo de dunas, Marte: el Polo Norte marciano está rodeado por un enorme campo de dunas. En la imagen se aprecian dunas transversales a la izquierda, que se orientan perpendicularmente al viento, y dunas barjan a la derecha. Este tipo de dunas, en forma de media luna, están en constante movimiento mientras que las transversales son relativamente estables.

Los comentarios corresponden aproximadamente con los de las imágenes originales, descargadas hace tiempo de las páginas de la NASA; no conservo los enlaces, cosas del tiempo trascurrido.

Creo que he visto un lindo pajarito

Una de criptornitología estándar

Science dedicó la portada del número 5727 al Campephilus principalis, un pájaro carpintero que se suponía extinto en Norteamérica desde hace décadas ya que el último avistamiento fiable fue en los EE.UU. en 1940 (noten el adjetivo “fiable”). La portada se debió a que un grupo de ornitólogos dijo haber visto y filmado un ejemplar en los bosques de Arkansas. El Cornell Laboratory of Ornithology mantiene una página web donde puede encontrarse información sobre el bicho en cuestión, entre ellas un video antiguo, de 1935, y el video de 2004 que sirvió de base para la identificación.


Lamentablemente, entre los documentos antiguos y los modernos hay un abismo de calidad y de enfoque: los de los años 30 muestran claramente al pájaro mientras que en el video actual apenas es identificable. Asimismo, las fotos viejas son claras mientras que las nuevas parecen un álbum de viaje donde el piolín no aparece por ningún lado.
Aún así, el artículo comienza con fuerza:

The ivory-billed woodpecker (Campephilus principalis), long suspected to be extinct, has been rediscovered in the Big Woods region of eastern Arkansas. Visual encounters during 2004 and 2005, and analysis of a video clip from April 2004, confirm the existence of at least one male.

El artículo completo está disponible aquí.

Los comentarios críticos no tardaron en aparecer, especialmente porque hay otro pájaro carpintero de nombre Dryocopus pileatus presente en la zona y que potencialmente podría ser confundido con el anterior. La navaja de Occam entró acción y un comentario remitido a la revista unas semanas después comienza también con cierta rotundidad:

We reanalyzed the video presented as confirmation that an ivory-billed woodpecker (Campephilus principalis) persists in Arkansas. None of the features described as diagnostic of the ivory billed woodpecker eliminate a normal pileated woodpecker (Dryocopus pileatus).

A continuación los autores analizan las imágenes, proponen alternativas creíbles e, incluso, dicen que algunos fotogramas están mucho más cercanos al segundo pájaro que al “redescubierto”.
La réplica fue a su vez contestada por los autores que tienen siempre derecho a ello y cuya síntesis fue:

Claims that the bird in the Luneau video is a normal pileated woodpecker are based on misrepresentations of a pileated’s underwing pattern, interpretation of video artifacts as plumage pattern, and inaccurate models of takeoff and flight behavior.
These claims are contradicted by experimental data and fail to explain evidence in the Luneau video of white dorsal plumage, distinctive flight behavior, and a perched woodpecker with white upper parts.

Desde que se publicó esta historia se han comunicado varios posibles avistamientos pero todos ellos sin prueba objetiva alguna, ni una foto, ni una pluma, nada. Y no será porque los oteadores no vayan con cámaras y teleobjetivos ya que el primero que haga una foto nítida a un ejemplar puede contar con una fama notable en un país donde la ornitología es una afición masiva.
Menciono este asunto no porque tenga gran importancia desde el punto de vista biológico sino porque es una de esas cosas que no deberían llegar a una revista como Science sin tener un soporte mayor que el aportado. Y debo reconocer que cuando lo leí me recordó vagamente algunos “documentos” criptozoológicos sembrados de malas fotos o de huellas irreconocibles.¿Se entusiasmaron los editores de Science, revista de EE.UU., con excesiva facilidad?
Y el lado positivo: se ha discutido con argumentos más o menos sólidos (los disponibles) los pros y contras del presunto redescubrimiento, nada de opiniones, ideología ni desafueros.

Nota final: no puedo dejar de recordar que uno de los premios Ig Nobel ha sido por un estudio sobre los dolores de cabeza de los pájaros carpinteros y, en concreto ¿lo adivinan? Del Dryocopus pileatus. Texto completo aquí.

Sólo un caso de oportunismo

Donde una bacteria acepta una invitación irresistible

Vimos en una entrada anterior que el desarrollo en la medicina lleva a situaciones paradójicas porque es precisamente en los hospitales donde surgen las amenazas más graves contra la salud.
La comodidad también ha “creado” enfermedades que no existirían en condiciones de más moderado desarrollo. Una de ellas es interesante porque sirve de ejemplo de que un medio cambiante puede hacer que organismos inicialmente inofensivos acaben por convertirse en algo bastante molesto.
Se trata de la legionelosis. Todo el mundo sabe que esta enfermedad apareció conspicuamente saltó a la fama en 1976 afectando a 221 asistentes a una convención de la American Legion en EE.UU., de los cuales murieron 34. Este fue el origen del nombre no sólo de la enfermedad sino de la bacteria causante: Legionella pneumophilia. Este bautizo supone que antes era una perfecta desconocida aunque análisis posteriores encontraron que había precedentes [actualización, ver comentarios].
En ese periodo de discreción, Legionella vivía en el interior de protozoos, sobre todo amebas, que servían de huésped. Y es que Legionella es una bacteria lábil, que vive en medio acuoso pero muere con cierta rapidez si no infecta un protozoo. La estrategia es que la ameba fagocita la bacteria pero se encuentra con que no es capaz de digerirla. Al contrario, Legionella se reproduce en el interior de la ameba y cuando ésta muere de “indigestión” y se rompe busca otras para continuar el ciclo: el cazador cazado.

Una ameba (en rojo) trincando una Legionella (verde). Imagen tomada de http://www.actglobal.net/legionai.htm

Legionella está presente por todos lados, charcos, ríos, lagos… pero nunca pasó de vivir como un discreto parásito de protozoos. Nunca hasta que nosotros le dimos la oportunidad.
Resulta que la bacteria puede sobrevivir un tiempo fuera de los protozoos (aunque depende de ellos para reproducirse) pero sólo en condiciones de calor, humedad y roña. Y aún así, Legionella debe ser respirada para infectar.

Nuestro progreso económico y nuestras crecientes necesidades espurias mostraron el peligro en toda su crudeza en la convención de legionarios. El motivo, razón y medio de dispersión fue el aire acondicionado. En efecto, Legionella puede prosperar en torres de refrigeración, instalaciones de calefacción y similares. El aire caliente y húmedo se expulsa al exterior en forma de aerosol cuyas minúsculas gotitas son respirables, es decir, penetran hasta el interior de nuestros pulmones sin ser repetenidos al 100% por nuestros “sistemas de filtración” naturales que son la mucosa respiratoria y el sistema ciliar. Legionella llega a los alveolos pulmonares y allí realiza lo único que sabe hacer, dejarse comer. Nosotros no tenemos amebas ahí pero tenemos macrófagos, unas células especializadas en comerse a los invasores. Esa estrategia funciona bien salvo en los casos raros de las bacterias intracelulares.
Legionella aprovecha la ocasión y utiliza los macrófagos como si fueran amebas. El proceso puede avanzar hasta una fase catastrófica, en función del estado de salud inmunitaria del individuo y de lo temprano del tratamiento.

Legionella es un ejemplo del oportunismo de los seres vivos ante cambios ambientales. En España no es un gran problema de salud, aunque ha habido 6980 casos en el periodo 1997-2004 muchos de ellos originados por torres de refrigeración de edificios públicos (incluidos hospitales). Pero también es un ejemplo poco evidente de los riesgos de avanzar en la tecnología como un elefante en una cacharrería.

Casos de legionelosis en España, gráfico elaborado con datos del CNE

Continentes a la deriva y GPS

Donde vamos dando saltos por puentes continentales desde Gondwana hasta los satélites GPS viendo curiosas relaciones

1. Antecedentes

Ya hace unos 100 años había un registro de fósiles que mostraba extrañas pero claras similitudes entre lugares tan distantes como las costas de Namibia y las patagónicas, o entre el sur de Australia y la Antártida.
La explicación que se daba a esta chocante realidad suena ahora tan pintoresca como la historia de la Atlántida: en tiempos lejanos habían existido puentes entre los actuales continentes. Esta hipótesis permitía el libre tránsito entre lugares lejanos de flora y fauna y la similitud paleontológica entre ellos.
La idea parecía buena pero las similitudes eran tantas que el Hemisferio Sur se convirtió en un nudo de autopistas. En la figura inferior podemos ver el esquema utilizado por Alnold Edward Ortmann, un paleontólogo de primeros del siglo pasado, en una de sus obras.

A. E. Ortmann (1902) Tertiary Invertebrates. Reports of the Princeton University Expedition to Patagonia, 1896-1899. Vol. IV. Palaeontology [pulsar encima para ampliar]

El problema es que estos puentes no eran visibles por lo que se hacía necesario proponer que, por motivos desconocidos, se habían hundido en el océano. Y de eso había tanta evidencia como de la Atlántida.
Al meteorológo Alfred Lothar Wegener no le gustaba el panorama y agrupando evidencias paleontológicas y geológicas propuso entre 1912 y 1915 que los continentes se habían movido. Esta hipótesis se convirtió en una teoría bien fundamentada llamada de la deriva continental.


Pero la propuesta era excesivamente rompedora para la época y la carcajada fue general. También hay que comprender que en ese momento se pensaba (no había motivo para pensar otra cosa) que los continentes eran la parte emergida de un sólido que era la Tierra. Un documento en español sobre esta historia puede descargarse aquí y otro aquí.
Actualmente se ha confirmado lo esencial de la teoría de Wegener aunque se sabe que lo que se mueve son placas de corteza terrestre “flotantes” sobre el manto. Su dinámicase conoce como tectónica de placas. Pueden encontrar reconstrucciones de los movimientos en los últimos cientos de millones de años en esta web.

2. La medida de la posición

GPS es el acrónimo de Global Positioning System, un sistema que permite localizar la posición de un receptor de señales en cualquier lugar de la Tierra. La idea es muy simple: si soy capaz de medir la distancia a tres puntos de posición conocida, seré capaz de conocer la mía. Es un método que en topografía se conoce como trilateración. Los puntos son satélites de la “constelación GPS” que emiten señales que incorporan datos de tiempo extremadamente precisos. Las técnicas de localización no sólo se utilizan en la Tierra sino también en los satélites y en los aviones ya que la constelación GPS orbita a más de 20000 km de la Tierra (la mayoría de los satélites de observación terrestre lo hace a apenas 800 km).

3. El sistema de referencia

Cuando miramos la pantalla de un receptor GPS vemos tres datos de posición: latitud, longitud y altura. Pero para dar estos datos es necesario tener un sistema de referencia: decir 40º de latitud Norte supone conocer dónde está el origen de latitudes (el Ecuador), decir 10º de longitud Oeste supone conocer dónde está el origen de longitudes (el meridiano origen).
¿Cómo se hace eso? En principio la respuesta es que el GPS utiliza un sistema de referencia llamado WGS84 (World Geodetic System 1984). WGS84 es una construcción artificial formada por tres ejes de coordenadas y una superficie de revolución llamada elipsoide.


Los tres ejes permite dar una posición en el espacio y el elipsoide se utiliza como superficie de referencia para las alturas. La definición exacta de estos elementos es imprescindible para saber a qué se refieren las coordenadas geográficas o cualesquiera otras que podamos usar. Como era inevitable, han existido docenas de sistemas de referencia diferentes pero el WGS84 está siendo adoptado de forma general aunque sólo sea para poder manejarse en el GPS. Las principales características de este sistema son:

• los tres ejes cartesianos y el elipsoide son geocéntricos: tienen su origen en el centro de masas de la Tierra (incluyendo mares y atmósfera).
• el eje Z coincide con el eje de rotación de la Tierra ya que apunta al International Reference Pole.
• el eje X apunta al meridiano de longitud 0º también conocido como meridiano de Greenwich o
• el eje Y es ortogonal con los anteriores y con el X define el plano ecuatorial.

¿Y esto qué tiene que ver con Wegener? se preguntarán ustedes. ¿Qué es eso del International Reference Pole y Meridian? Pues resulta que Greenwich y el meridiano que define están sobre una placa continental que se mueve, luego su posición respecto al resto del mundo varía continuamente. También sabemos que el eje de rotación de la Tierra no es fijo sino que oscila en el tiempo, luego este eje cambia y arrastra con él al Polo Norte. Es más, el centro de masas de la Tierra tampoco está en el mismo punto sino que varía según se mueve todo en la superficie. Las consecuencias son las que pueden suponer: los polos, paralelos y meridianos no son estacionarios respecto a ningún país o punto en concreto de la Tierra.

En efecto, debido a la deriva continental, las diferentes partes del mundo se mueven y cambian de posición relativa varios centímetros al año. El Meridiano y el Polo Internacional de Referencia se hacen estacionarios por convenio respecto a la media de dichos movimientos y su posición debe recalcularse y redefinirse de forma continua. Un auténtico rollo para la navegación de precisión.

Deshagamos, por tanto, un mito: las coordenadas de un punto sobre la Tierra no son fijas, cambian continuamente porque la superficie de la Tierra es dinámica, no estática. La deriva continental no sólo hace que dos puntos en dos placas distintas puedan tener movimientos relativos de varios centímetros al año sino que obligan a actualizar los parámetros de los sistemas de referencia de forma continua.
La magnitud del movimiento no es espectacular pero sí importante para muchas aplicaciones: en Inglaterra las latitudes y longitudes WGS84 cambian a una tasa constante de unos 2.5 cm al año en dirección NE. Otras partes del mundo, como Hawai o Australia, se mueven alrededor de 10 cm al año.
Asi que cuando vean ustedes un vértice geodésico acuérdense de que sus coordenadas fueron buenas un día pero que si no se han revisado no van a ser exactas en este momento. Estamos montados y viajando en una lenta pero perseverante placa continental.

Un titular excesivo y una realidad muy discreta

Sobre las publicaciones científicas en España y su situación relativa

Hace un mes don Francisco J. Marcellán, Secretario General de Política Científica y Tecnológica fue entrevistado para Crónica Universia. El titular de dicha entrevista fue

"En España, los resultados de investigación se han incrementado de una manera espectacular"

Mi primera impresión fue que don Francisco exageraba algo. Es obvio que en un país como España la investigación debe ir creciendo, como todo. Lo contrario sólo puede justificarse por guerras o meteoritos inoportunos. Pero me preguntaba yo ¿qué es eso de “espectacular”? ¿Cómo la inflación? No, esa es moderada, dicen. ¿Cómo los precios de los pisos? Bueno, tal vez sí. En ese caso la tendencia en los últimos años en este país ha sido entre un 10 y un 15% anual.

La verdad es que, en este caso, el Secretario General fue mucho más discreto de lo que el titular sugiere (por cierto, que don Francisco sí tiene un curriculum investigador con mayúsculas, no como otros). Sus palabras fueron exactamente las siguientes:

En líneas generales, en los últimos veinte años la participación española a nivel de resultados de investigación se ha incrementado de una manera espectacular.

Por lo visto, el/la periodista no juzgó relevante la cuestión temporal y dejó la interpretación de la cosa a discreción de los lectores. Hay que reconocer que en España han pasado muchas cosas en los últimos 20 y lo que se dice en la declaración es algo lógico, faltaría más. Pero bueno, ya puestos ¿tenemos cifras sobre este asunto? Alguna hay aunque es trabajoso elaborarlas. Yo he calculado un par acudiendo a los datos del ISI y refiriéndome a la Unión Europea. Disculpen que no haya hecho más análisis pero realmente no tengo el tiempo necesario para ello.

No he querido contar las publicaciones así, sin más, porque calidad y cantidad son conceptos distintos. Por eso he recopilado un par de datos no frecuentes: 1) cuántos científicos están en los listados del ISI HighlyCited y 2) cuántas citas por publicación reciben los “papers” de cada país. En ambos indicadores interviene un concepto importante que es el número de citas recibido. En efecto, uno puede publicar mucho pero no ser citado nunca por irrelevante. Pero el que un trabajo sea citado con frecuencia supone una garantía razonable de su importancia en su campo. En la figura de abajo tenemos los resultados para los países de la UE (excepto Luxemburgo); en el caso de los investigadores se ha dividido su número por la población de cada país para hacer comparables las cifras.


Vemos que la situación de España no da para optimismos: estamos en la mitad de la tabla pero claro, de la UE ampliada, donde aparecen los países que estaban antes en la órbita soviética y cuyo PIB es más bien catastrófico. Corrigiendo las citas medias por publicación respecto al PIB nos encontraríamos con la desagradable circunstancia de que España está en el puesto 18 del total de 23 (no he incluido a Luxemburgo).

Pero el que no se consuela es porque no quiere: por otro lado nos enteramos de que España está a la cabeza de la investigación teniendo en cuenta sólo países Iberoamericanos. Yo creo que un titular así es demasiado simple y habría que comparar teniendo en cuenta algún indicador de riqueza de cada país porque creo no es lo mismo investigar teniendo 1000 que teniendo 10.

¿Y qué pasa con el “espectacular” crecimiento que manejaba el periodista? Los datos podemos encontrarlos en la sección de Essential Science Indicators del ya mencionado ISI. Ahí vemos el total de publicaciones y los valores medios de citas por publicación a lo largo del tiempo en los últimos 10 años. Aquí tengo que reconocer que la tendencia es muy buena, tanto en cantidad como en calidad: el incremento interanual medio es del 5.4% en número de publicaciones y del 5.0% en citas por publicación.

¿Cómo mejorar esto? Hay varias medidas que podrían tomarse. La primera es invertir más en I+D ya que según los datos del OECD FactBook 2006, España está a la cola de la inversión en relación al PIB: la media de inversión en el periodo 2000-2003 (últimos datos disponibles) es del 0.97% del PIB, ante una media de la UE15 del 1.90. Aquí destacan Suecia (4.14%), Finlandia (3.42%) y Dinamarca (2.51%). Probablemente en los últimos años la inversión en España haya subido bastante pero no he encontrado datos fiables.
La segunda medida es bastante diferente y consistiría en separar las carreras investigadora y docente en las universidades. No se trataría de una separación al 100% pero sí facilitar que los buenos docentes se centren en sus clases y los buenos investigadores en sus investigaciones. Pero eso no se va a hacer mañana.
Me despido con una figura del informe anterior, donde se muestra el porcentaje del PIB dedicado a investigación y desarrollo en una serie de países.

Gross domestic expenditure on R&D as a percentage of GDP, 2004 or latest available year.
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Formas de vida

No hay muchas opciones ante un ambiente hostil, o resistes más o menos airoso o te escondes discretamente. Una adaptación frecuente a lugares fríos y ventosos es acurrucarse para reducir la superficie expuesta. Esta planta, cuyo nombre desconozco, adopta la forma de almohadilla y florece con discreción, apenas asomando unos centímetros los tallos florales. El resto es duro como una piedra lo que le ha permitido mantenerse muchos años en una pequeña isla en medio del Canal Beagle.

Canal Beagle, Tierra del Fuego, Argentina
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¿Es un pájaro? ¿Es un avión?

¿Qué es eso de las especies? Parte 1: los organismos “fáciles”

A ver: va con mallas azules, vuela con una capa roja y se peina con raya. Está claro: es Supermán. Acabamos de hacer una clasificación. Clasificar un individuo consiste en asignarle a una clase, que debe estar definida por un conjunto de características diagnósticas. Dentro de la clase todos los individuos serán esencialmente iguales, es decir, cumplirán esas características.
Por ejemplo, vemos un piolín por el campo y observamos que mide un par de palmos, que tiene pinta de urraca con la mitad de la cabeza negra y la cola y alas azules. Pues con eso se acabó el problema: es un rabilargo (Cyanopica cyanus). Asumimos que la clase “rabilargo” define individuos que, sin excepciones, poseen las características mencionadas y que ese conjunto de características no se repite en otras clases.
En el problema que nos ocupa, las clases serán las especies (en biología hay una categoría taxonómica que se llama Clase, pero no me refiero a eso). Como he comentado, cada especie debe definirse mediante unas características que permitirán separarla de las demás. Pero antes de eso debemos definir qué es una especie, o dicho de otra forma, que significado tiene la clase “especie”.
La definición clásica (BSD, Biological Species Definition) es la propuesta por Ernst Mayr en el libro Systematics and the Origin of Species publicado en 1942:

“groups of actually or potentially interbreeding natural populations, which are reproductively isolated from other such groups”.

Interpretado libérrimamente, un individuo pertenece a una especie si puede reproducirse con los demás individuos de esa especie generando a su vez descendientes que pueden seguir el proceso por ser también fértiles. Y podremos decir que una especie se diferencia de otra especie si los organismos de cada una no pueden fecundarse o, al menos, si los descendientes son estériles.
La definición se apoya en la diferenciación genética: dos individuos que comparten esencialmente el mismo genotipo pertenecen a la misma especie; la similitud genotípica se refleja en la capacidad de fecundación y de tener descendencia. La distancia genotípica hace que la fecundación sea imposible por causas diversas: etológicas o propiamente genéticas (por ejemplo, por tener diferente número de cromosomas).
El ejemplo que comentábamos en las entradas anteriores del perro y del lobo estaría claro: son una misma especie a pesar de que existen diferencias externas ya que la distancia genética entre ambos no es aún suficiente como para evitar la fertilización y los descendientes fértiles. En cambio, los humanos y los chimpancés no somos la misma especie a pesar de que nuestros genotipos son bastante similares: nosotros tenemos 46 cromosomas y nuestros primos 48.
Tenemos por tanto una herramienta para separar especies que, además, tiene sentido evolutivo. Abajo vemos un gráfico que reflejaría el proceso estándar.

Comenzamos con una especie, A, formada por un conjunto de poblaciones (grupos de individuos conectados genéticamente de forma real, no sólo potencial, por vivir en la misma área). En cierto momento, una o más de esas poblaciones se separa genéticamente del grupo principal (normalmente por separación física). La ausencia de intercambio genético hace que esos dos grupos evolucionen independientemente a partir de entonces. La línea horizontal representa el punto de no retorno, cuando esa divergencia evolutiva ya es tan grande que las dos ramas no son interfértiles: ha surgido la especie B.

De este esquema deducimos un par de cosas interesantes.
La primera es que las especies son entidades no permanentes. El catálogo de especies en la Tierra varía según donde pongamos la línea horizontal de la figura. Esa línea representa un corte en un continuo árbol filogenético cuyas ramas varían con el tiempo, algunas surgen, otras desaparecen, incluso la especie A deberá llamarse de forma distinta dentro de un tiempo porque habrá variado sustancialmente respecto a sus ancestros.
La segunda es que la prueba de interfertilidad no puede hacerse en la práctica. La definición de Mayr es más una construcción lógica razonable que una herramienta de diagnóstico. Y como veremos en otra entrada, hay muchos organismos que se resisten a someterse a ella porque la BSD sólo es aplicable a organismos con reproducción sexual y en este mundo hay cosas mucho más raras.

Para facilitarnos la vida, la solución ha sido asumir que las diferencias genotípicas van a tener un reflejo en los caracteres observables del bicho o planta con lo que bastaría con dar unos buenos criterios morfológicos para resolver el problema (eso hemos hecho con Supermán y con el rabilargo). En la realidad, casi siempre se trabaja así con animales y vegetales “superiores”: la morfoespecie se asimila a la especie biológica. En paleontología no cabe otra opción.
El uso de caracteres morfológicos funciona razonablemente bien en muchos casos como, por ejemplo, en vertebrados. Aún así, hay casos que pueden llevar a confusión, como especies polimorfas, diformismo sexual… Pero funciona sólo regular en muchos grupos y no funciona en absoluto en otros que comentaremos en otro momento.

Por tanto, el concepto de especie es ante todo utilitario y adaptado a la escala temporal humana, donde la evolución apenas es perceptible. La definición básica es razonable pero no deberíamos tomarnos al pie de la letra que sea aplicable a todos los organismos porque, de hecho, no lo es. Su mayor problema es que la aplicación de la BSD de Mayr necesita criterios que son mecanismos potenciales o aluden a relaciones no comprobables por lo que, aunque aclara el concepto, lleva el problema práctico a un punto muerto del que sólo puede salirse con soluciones de compromiso donde se sacrifica la coherencia en aras de la utilidad.

Nota: este tema entra plenamente en mi campo de incompetencia, agravado por la necesaria brevedad del post. Hay libros enteros sobre el asunto de la especiación, resumir lo esencial de la cuestión en dos folios es un atrevimiento que espero disculpen y corrijan en los comentarios.

Cuando la evolución es un mal rollo

De la gripe española a la XDR TB o la curiosidad mató al gato

Que la evolución no es una hipótesis por demostrar lo sabemos casi todos. Los que no se lo creen deberían asomarse a campos de batalla evolutivos donde el proceso se desarrolla como en una película acelerada, donde los milenios se convierten en minutos.
En uno de esos campos compiten dos tipos de evolución muy diferentes: la biológica y la científica. La primera está representada por unos cientos de especies de bacterias patógenas que insisten de sobrevivir aunque eso suponga un problema serio para sus hospedadores. La otra se empeña en impedir que alguna de las bacterias nos lleve a unos cuantos por delante en una pandemia galopante.
Lógicamente, bacterias y virus van siempre en vanguardia. Ganamos escaramuzas, a veces importantes, pero no la guerra. El motivo es que la vida es persistente y se empeña en seguir viva: échense todos los antibióticos conocidos encima de unas colonias de bacterias surtidas y, más temprano que tarde, tendremos una cepa resistente, Y es que no hay como la presión ambiental para estimular la selección natural (bueno, esto no es estrictamente cierto aunque el efecto lo parezca). Este escenario se produce diariamente, en un experimento mil veces repetido, en los hospitales.

La batalla de los antibióticos empezó, como todos sabemos, con Fleming y la penicilina. Posteriormente se encontraron otras familias nuevas hasta llegar a varios cientos de productos, algo necesario no sólo para controlar más enfermedades sino para seguir manteniendo a raya nuevas variantes resistentes a los anteriores productos.
Lo malo de las bacterias es que tienen sistemas de intercambio de material genético absolutamente promiscuos lo que facilita una rápida adaptación a nuevos escenarios. Como esto es conocido, el continuo surgir de variantes de bacterias resistentes a los viejos antibióticos es una de las mayores preocupaciones que tiene la gente sensata.
A este respecto les comento dos noticias. Una no sé si es buena o mala y se relaciona con un virus; la otra es malísima y tiene que ver con una bacteria.

La primera es la reciente recreación en laboratorio del virus de la “gripe española”, que en dos años (1918-1919) mató entre 20 y 50 millones de personas en el mundo. El código genético ha sido reconstruido recientemente en un laboratorio y el virus recreado para llevar a cabo una investigación sobre las características de la enfermedad (Tumpey et al., Science, 310: 77, 2005). Parte de las secuencias clave del código genético fueron publicadas (Taubenberger et al., Nature, 437:889, 2005).
Este trabajo levantó una fuerte polémica en dos sentidos: la posibilidad del “doble uso” de la información por terroristas y la relacionada con el obvio riesgo biológico que conlleva el experimento y el posterior almacenamiento de la cepa de virus. En una de esas reacciones usaron la frase “the curiosity that died the cat” que no sabía existía en inglés pero que sigue siendo muy expresiva.
El virus se manejó con un protocolo llamado BSL-3 (Biosafety Level, ver foto abajo). BSL define un conjunto de prácticas y material de protección destinados a reducir el riesgo de daño por agentes infecciosos. El máximo nivel es 4.

“Manéjese con cuidado", BSL-4

La pésima noticia surgió hace unas semanas en Sudáfrica, donde ha aparecido una tuberculosis de la que se dice literalmente “The new strain, called extreme drug-resistant tuberculosis (XDR TB), is virtually untreatable”. La tuberculosis es producida por una bacteria, Mycobacterium tuberculosis, y ya durante la década de los 90 aparecieron cepas multirresistentes (MDR) que obligan a usar medicamentos menos efectivos, mucho más caros y más tóxicos para el paciente llamados SLD (second-line drugs). Los casos de XDR TB son inmunes también a los SLD. El informe “Emergence of XDR-TB” de la OMS señala su presencia en todo el mundo aunque el caso sudafricano es más alarmante por la enorme mortalidad.

Estas noticias son poco tratadas en los medios de comunicación, tal vez porque no alimentan las paranoias de moda del primer mundo, pero son una amenaza auténtica que debería impulsar dos cosas:

• Una mayor inversión en investigación.
• Una mayor prudencia a la hora de prescribir antibióticos innecesarios.

Lo primero es caro pero lo segundo, un uso responsable de la medicina, es muy barato, sólo hace falta formación y voluntad. ¿Qué también hace falta un acicate? Echen un vistazo al gráfico siguiente, publicado en The Wall Street Journal...

Y en esto llegó Linneo

Carl Linné, Carolus Linnaeus, Carlitos Linneo, son expresiones binomiales, es decir, están formadas por dos términos que juntos identifican a un sujeto. Han visto ustedes que en las entradas anteriores he escrito sobre especies animales y vegetales usando nombres como Vanessa atalanta, Podranea ricasoliana, Claviceps purpurea, Homo neanderthalensis, Thermus aquaticus, etc. Fíjense en que el primer término está escrito con mayúscula inicial, que el segundo no, que siempre son dos términos y que ambos están escritos en letra cursiva.
Los que no estén en esta historia de la biología o paleontología, pensarán que es una forma de complicar las cosas o tal vez de darles seriedad acudiendo al latín para hacerse deliberadamente oscuro. Pero esta vez, sin que sirva de precedente, se equivocan.

El problema básico no existiría si nadie saliera de su pueblo. Pero si lo hace empiezan las confusiones. Uno va a Argentina, pide “bifé de chorizo” y le sueltan un filete de lomo de medio palmo de grueso (ahí conocí el cielo según Kijas). Un argentino viene a España, pide chorizo y recibe un embutido. Bueno, pues con bichos y plantas pasa lo mismo.

Los estudiosos fueron conscientes del problema y ensayaron soluciones diversas, algunas chocantes para nuestra forma de ver las cosas hoy, pero ninguna llegó a imponerse con claridad. A principios del siglo XVIII se había avanzado pero el panorama era complicado y no muy prometedor: los botánicos daban nombre a las especies mediante frases que enumeraban características diagnósticas. Como además eran gente muy seria, las descripciones estaban en latín; un ejemplo estupendo para un musgo: Hypnum palustre erectum trichodes, ramulis crebris, luteo & rufo-virentibus glabris.
Podrán suponer que la cosa se ponía intratable con cierta facilidad añadiendo el problema, además, de que los nombres podían ser cambiados parcialmente porque no había ningún “registro” que recogiese denominaciones unificadas.

Aquí entró Linneo con la aspiradora y una idea simple: las especies se definirían con dos nombres que, además, tendrían valor jerárquico. El primero sería el género y el segundo la especie . La migración no debió ser especialmente traumática y fue aceptada más pronto que tarde en toda Europa:

A.C. (antes de Carolus): Eupatorium cannabinum, foliis in caule ad genicula ternis, floribus parvis, umbellatim in summis caulibus dispositis, Marilandicum.
D.C. (después de Carolus): Eupatorium purpureum.

¿Un avance, no? El nombre genérico es una especie de apellido, que puede englobar a varias especies siempre que estén suficientemente emparentadas. Canis es un género de animales como el lobo, el coyote o el chacal común cuyos nombres específicos son, respectivamente, lupus, latrans y mesomelas.

Actualmente todas las especies animales y vegetales se denominan con este esquema, que ha sido estrictamente regulado para que funcione, porque problemas no faltan. Uno de ellos es la cantidad: un millón de especies vegetales más uno y medio de animales más un número mal desconocido pero enorme de otros grupos menos populares…
Las normas son prolijas. En el caso de la Botánica, están recogidas en el International Code of Botanical Nomenclature (ICBN) cuyo articulado respecto a la corrección de las denominaciones merece la pena ser ojeado si tienen insomnio. La zoología también tiene su correspondiente ICZN. Curiosamente ninguno de ellos define explícitamente qué es una especie.

En resumen, Linneo no propuso la primera clasificación científica, ni la primera forma de poner nombres pero su tuvo éxito por dos razones: su simplicidad y el enorme trabajo que hubo detrás. Su obra más conocida es Systema naturae que en sus últimas ediciones formaba tres tomos dedicados a los “tres reinos”: Regnum animale, Regnum vegetabile y Regnum lapideum. Esta obra, junto con muchos otros clásicos, puede descargarse completa en formato PDF en un sitio realmente sorprendente por su contenido y que se llama Gallica.
Valga esta entrada como conmemoración de don Carolus aprovechando que este año celebramos el bicentésimo nonagésimo noveno aniversario de su nacimiento.

Una página que cambió la biología

Acabo de leer el libro de James Dewey Watson "La doble hélice". Es uno de esos clásicos que todo biólogo aborda con un poco de reverencia. A fin de cuentas es un libro escrito por una figura importante, galardonada con un tercio de premio Nobel 1962 junto con Francis Harry Compton Crick y Maurice Hugh Frederick Wilkins. Todos ellos y alguna más contribuyeron a un avance decisivo de la biología. A pesar del tema, apasionante, el libro no me ha gustado demasiado. Por un lado, la contraportada del libro dice algo así como que es una exposición de la investigación vista desde dentro y tal… Bueno, pues no. La peripecia que nos cuenta don Jaime D. Watson tiene mucho más de crónica social que de investigadora, de hecho apenas se puede entrever el flujo de pensamientos o el razonamiento que llevó a la propuesta final. Eso no quita mérito al trabajo, obviamente, pero no lo hace representativo de la investigación en general ni contribuye demasiado a su comprensión.
Un par de detalles más a comentar, aunque son sólo opiniones personales: el primero es que el subtítulo está algo desenfocado: "el descubrimiento de la estructura del ADN". El trabajo fue más de comprensión que de descubrimiento porque disponían prácticamente de todas las piezas. La estructura helicoidal básica ya había sido propuesta (entre otros por Linus Pauling, una figura monumental en la época), se sabía también que el ADN estaba formado por un grupo fosfato, por un azúcar, por los nucleótidos adenina, timina, citosina y guanina, existían imágenes de difracción de rayos X de buena calidad... (por esto último, un tercio del premio se lo llevó Wilkins). Lo que pasaba es que nadie había sido capaz de unirlo todo en una estructura molecular coherente donde los átomos encajaran en su sitio y se dispusieran a las distancias compatibles con sus propiedades. Fue, literalmente, un mecano para el cual se llegaron a construir modelos de las moléculas para luego “jugar” a unirlos en múltiples configuraciones, a ver si había fortuna.
Por decir cosas positivas, lo más curioso de la historia fue cómo se publicó la conjetura: una sola página en la revista Nature en 1953, una página que revolucionó la biología (también aquí). No fue una revolución que cambiara paradigmas o pusiera todo patas arriba sino una aportación fundamental que supuso un enorme paso adelante en la bioquímica y la genética. Por cierto, aquí tienen una traducción (al gallego).


Aparte de los protas, la estructura del ADN es un ejemplo de elegancia absoluta, de auténtico diseño inteligente: sería difícil pensar en una alternativa que, con la máxima simplicidad, estuviera tan adaptada a cumplir con eficacia sus funciones. Una cremallera helicoidal de dos largas cadenas de nucleótidos que, al estar unidas por enlaces débiles (puentes de hidrógeno) pueden separarse a la hora de hacer nuevas copias en la duplicación celular. Los ácidos nucleicos probablemente son la única característica común de todos los seres vivos en este planeta. Incluso de algunos no tan vivos, como los virus.
Como curiosidad, la triple hélice propuesta en la infame serie Operación Threshold fue una de las hipótesis manejadas en los años de trabajo de Watson y Crick.

Coincidencias

La mariposa se llama Vanessa atalanta, aunque ella no lo sepa. La planta corrió peor suerte y fue bautizada como Podranea ricasoliana. Otro día les cuento la razón de esta nomenclatura, idea de un genio llamado Carolus Linnaeus, Linneo para los amigos. Hoy sólo la disculpa por los nombrecitos pero les aseguro que es la única forma de entenderse cuando uno sale de su pueblo.Tengo esta planta en una esquina de mi casa, a unos metros de la puerta de la cocina. Cuando llegan las heladas se seca porque no soporta el frío. Pero en la primavera nunca me falla, retoña, alcanza los cuatro metros y, ahora, cuando el calor afloja, nos regala con racimos de flores rosas.

Formas de viajar: del Camino de Santiago a la psicodelia

Donde los viajes toman diferentes sentidos acordes con los tiempos

En la Edad Media europea estaba comprobado que peregrinar a Santiago de Compostela (o un poco más allá, a Finisterre, decían algunos menos piadosos) era remedio seguro para curarse de una enfermedad extremadamente desagradable. Los casos, a veces aislados, a veces epidemias que diezmaban pueblos enteros, asolaron la Europa Central en los siglos X y siguientes, tal vez antes, aunque no hay registros fiables. Parece que había dos tipos de enfermedad. El primero, más benigno se manifestaba por diarreas, vómitos y cefaleas acompañados a veces de alucinaciones y convulsiones. En la otra, mucho más grave, los dedos se ennegrecían, se necrosaban y se perdían.
A esta última variante se la llamó “fuego de San Antonio”, por San Antón Abad, tal vez porque un caso grave bien documentado surgió en Dauphiné (Francia) donde estaba enterrado. Este santo contaba con conventos a los largo del Camino, regidos por los Antonianos, que asumieron un papel importante en la cura de la enfermedad:

"Los ciudadanos nórdicos y centroeuropeos, atacados de forma endémica por del fuego de San Antón, acuden en peregrinación a Compostela. A lo largo de la andadura piden a los clérigos Antonianos que mitiguen el daño de sus extremidades gangrenadas tocándolas con el báculo en forma de Tau. Así las extremidades iban mejorando poco apoco encontrándose sanos al llegar a Santiago."

El toque de báculo antoniano funcionaba: los peregrinos mejoraban y su enfermedad desaparecía progresivamente al adentrarse en España.

La explicación se descubrió mucho más tarde. El centeno era el cereal base de la alimentación en Centroeuropa en la Edad Media (digresión: hasta que empezaron a venir las plantas de América aquí comíamos peor que los ingleses actuales). Como en aquellos momentos no se conocían los fungicidas, las plantaciones eran invadidas por un hongo llamado actualmente Claviceps purpurea o, en nombre común, cornezuelo del centeno. Estas plagas se producían ocasionalmente cuando las condiciones climáticas de la primavera eran propicias: años húmedos y no muy fríos. A pesar que que el hongo era claramente visible, el centeno no se limpiaba e iba todo junto y revuelto a los molinos. La biología, siempre sorprendente, hizo que este hongo contuviera cantidades significativas de ergolinas, unos alcaloides con un poderoso efecto vasoconstrictor. Ingiriendo cantidades significativas de centeno (o harina de centeno) contaminada se desarrolla la enfermedad llamada ahora ergotismo que es, obviamente, la que tenían los europeos medievales.

¿Por qué los peregrinos mejoraban al hacer el Camino? Pues porque al hacerse el clima más benigno, los campos de centeno eran progresivamente sustituidos por los de trigo, cereal poco o nada afectado por el cornezuelo. La dieta cambiaba, la intoxicación desaparecía progresivamente y con ella sus tremendos efectos ya que era la vasoconstricción la que hacía que el riego de las extremidades se redujera y acabaran necrosándose.

El hongo siguió estudiándose con intensidad en el siglo pasado, buscando la composición química de los diversos alcaloides que contenía y sus usos medicinales. Se llegó a descubrir casi simultáneamente por varios laboratorios la ergobasina, un alcaloide relativamente simple con un fuerte poder hemostático y potenciador de las contracciones del útero, un descubrimiento relevante para la medicina.

El siguiente paso en la peculiar biografía de este hongo se produjo hacia 1940, cuando un tal Albert Hoffman estaba trabajando en la síntesis artificial de la ergobasina para la empresa Sandoz. Hoffman contaba después el ambiente en los laboratorios: 6 personas (3 químicos y sus ayudantes) trabajando en la misma sala en cuestiones diferentes, con pésima ventilación y ningún lujo ni comodidad. En 1938 generó combinaciones diversas de alcaloides que fueron mayoritariamente descartadas por su escaso interés médico y que fueron almacenadas y condenadas al olvido. Sin embargo, Hoffman volvió a sintetizar en 1943 unos centigramos de una de esas sustancias, etiquetada con el número 25. Durante la purificación y cristalización tuvo que parar el trabajo tal como refleja en un informe de aquel momento:

Last Friday, April 16, 1943, I was forced to interrupt my work in the laboratory in the middle of the afternoon and proceed home, being affected by a remarkable restlessness, combined with a slight dizziness. At home I lay down and sank into a not unpleasant intoxicated-like condition, characterized by an extremely stimulated imagination. In a dreamlike state, with eyes closed (I found the daylight to be unpleasantly glaring), I perceived an uninterrupted stream of fantastic pictures, extraordinary shapes with intense, kaleidoscopic play of colors. After some two hours this condition faded away.

Los efectos que notó le llevaron a probar cantidades mínimas de la sustancia. El 19 de abril de 1943, a las 16:20 h, diluyó en agua unos 250 microgramos. A las 17:00 h descubrió el enorme poder psicoactivo de la sustancia, dietilamida del ácido lisérgico, más conocida como LSD. Hoffman se había tomado una dosis que casi triplicaba la considerada posteriormente “normal”.

La LSD es probablemente el alucinógeno más potente que existe: su dosis activa mínima es de menos de 1 microgramo por kg, entre cinco mil y diez mil veces la actividad de la mescalina. El producto fue utilizado en psiquiatría durante años, vendido normalmente bajo el nombre de Delysid, y se difundió ampliamente a partir de los años 60 en los EE.UU. coincidiendo con el movimiento hippie. Posteriormente fue prohibida a pesar de no ser adictiva y de no tener los efectos colaterales devastadores de la heroína, la droga que acabó siendo el verdugo de una generación que pudo ser mágica.

De nosotros y los neandertales

De donde se deduce que los humanos actuales y los neandertales fuimos más primos que hermanos.

De habernos enterado podríamos haber celebrado hace un mes el centésimo quincuagésimo aniversario del descubrimiento del primer resto fósil de hombre de Neandertal. Estos restos fueron encontrados en el valle de Neander, en Alemania, en 1856, tres años antes de la publicación de “El origen de las especies” de Darwin.
El simpático tipo que ven debajo es una recreación de un hombre de Neandertal. Recordemos que los neandertales vivieron en Europa desde hace unos 400000 años hasta apenas hace 30000.

Imagen tomada de Science, vol. 313, p. 279

Ahora que la peña discute sobre las escuálidas modelos que se desmadejan sobre las pasarelas con cara de mala leche, digamos que los neandertales eran chicos y chicas robustos, con brazos algo más largos cortos que nosotros, cráneos alargados, arcos superciliares engrosados… y un cerebro igualito que el nuestro [actualización, en realidad mayor, ver comentarios]. Respecto a su genoma, recordemos que el humano actual y el chimpancé compartimos aproximadamente el 99% del genoma. Del otro 1% se estima que el neandertal compartía con nosotros el 96%. A mí esta comparación me parece algo más propia de titular de dominical pero da una idea de lo cerca que estuvimos.

Aparte del aniversario, hay datos recientes interesantes sobre este asunto. Por ejemplo, que un señor llamado Svante Pääbo que trabaja en el alemán Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology ha anunciado que han obtenido la secuencia genómica completa de un neandertal a partir de unos restos encontrados en Croacia. La secuencia se ha realizado en colaboración con una empresa privada estadounidense llamada 454 Life Sciences. La cosa no es tan simple como el método PCR estándar que comenté en la entrada anterior porque en estos casos el ADN original está muy contaminado por ADN bacteriano. La empresa en cuestión ha desarrollado métodos para trabajar en estas condiciones y rescatar las secuencias de nucleótidos que aún resisten en los restos fósiles de 45000 años de antigüedad.

Rebuscando información encuentro algunos trabajos neandertales publicados sobre un ADN algo especial: el ADN mitocondrial o mtDNA. Este tipo de ADN está también en todas nuestras células pero no en el núcleo sino en las mitocondrias, unos orgánulos celulares cuya función es generar energía. El mtDNA posee varias propiedades interesantes como a) que su multiplicación es independiente del ciclo celular normal, b) que no se recombina como el ADN normal por lo que las diferencias entre un mtDNA actual y otro antiguo se deben exclusivamente a mutaciones y c) que proviene sólo del óvulo, es decir, de la aportación genética materna. El mtDNA es, por tanto, algo único a la hora de seguir cambios genéticos y evolutivos, eso sí, en una estricta disciplina matriarcal. En los humanos, el mtDNA está formado por 16569 pares de nucleótidos que ya han sido secuenciados por lo que sus diferencias pueden ser usadas como hilo de Ariadna a la hora de definir parentescos y divergencias. La tasa de mutación del ADN mitocondrial es unas 10 veces mayor que la del ADN normal por lo que el seguimiento de parentescos se realiza con cierta precisión incluso dentro de nuestra misma especie: se ha estimado que dos humanos actuales elegidos al azar tendrán una variación de entre 50 y 70 pares de nucleótidos, aproximadamente un 0.36% del total.

Pues bien, hay trabajos de comparación entre neandertales y humanos. La conclusión principal es drástica: no hay ADN mitocondrial neandertal en los humanos actuales. O dicho de otra forma: a) los neandertales no son nuestros antepasados sino una especie diferente que coexistió con el hombre moderno durante unos 12000 años y b) si hubo intercambio genético entre ambos no se reflejó en una hibridación viable lo que sugiere que cromañones y neandertales eran realmente especies diferentes (Homo sapiens y Homo neanderthaliensis), no interfértiles.

La historia de los neandertales en Europa comenzó hace unos 350000 años y duró hasta hace relativamente poco, unos 30000 años. La llegada de nuestros antepasados humanos a Europa supuso el comienzo del fin de la era neandertal, que logró coexistir durante unos 15000 años pero acabó desapareciendo por causas que no conocemos aunque podemos intuir dada la enorme capacidad destructiva del autodenominado Homo sapiens.

Los últimos neandertales tal vez vivieron en la cueva de Gorham, en Gibraltar. No es un lugar inverosímil si pensamos que el Homo sapiens recorrió Europa de Este a Oeste; tal vez esta esquina de Europa fue el último refugio. No se han encontrado fósiles aún pero sí herramientas musterienses, características de los neandertales, con dataciones entre 23000 y 33000 años atrás. Aunque son los más recientes encontrados hasta ahora persisten dudas sobre la posible contaminación de las muestras.

Notas: ya hace una temporada les recomendé que escucharan las grabaciones de La vanguardia de la Ciencia de Radio Exterior de España, un magnífico programa dirigido por Ángel Rodríguez Lozano. El del sábado pasado trataba precisamente este asunto: el último Neandertal (mp3, 21 Mb). Otro lugar imprescindible en este tema es el blog Mundo Neandertal.

Secuencias poco probables: del oso Yogui a CSI

Grissom y su equipo se benefician de los charcos hirvientes de Yellowstone

Bueno, no fue el oso Yogui pero sí ocurrió en Yellowstone. Thomas D. Brock era bacteriólogo y profesor de la Universidad de Wisconsin-Madison y en un paseo en 1967 se le ocurrió recoger una muestra de un lodo amarillento de un charco hirviente llamado Mushroom Pool, uno más de los que abundan en el parque .
Mushroom Pool era una charca no apta para el baño: 80 ºC, ácida y llena de azufre, justo nuestra idea de un infierno ortodoxo. A pesar de ello bullía de vida: una bacteria que bautizaron después Thermus aquaticus se encontraba muy a gusto en semejante caldo. Como curiosidad, esta bacteria no lo era. Era un organismo tan diferente que se acuñó un nuevo Dominio en el árbol de la vida para ella y algunas colegas: Archaea. Posteriormente se han añadido a este grupo un buen número de especies, todas ellas diferentes de las bacterias convencionales y de los organismos eucarióticos.

Hasta entonces se suponía que la vida tenía un límite térmico de unos 50-55 ºC pero aquí superaban ampliamente el supuesto umbral. ¿Por qué la vida no soporta esas temperaturas? La causa básica es la desnaturalización de las proteínas y, en concreto de las enzimas, catalizadores de reacciones orgánicas: la pérdida de la estructura tridimensional (el “plegado”) hace que dejen de funcionar y el organismo muere. Cuando cocemos un huevo podemos observar este efecto, aunque sólo sea visualmente: la albúmina de la clara pierde su aspecto coloidal y se transforma en una sustancia sólida, de un blanco opaco que pide a gritos un toque de sal y pimentón, pero de donde ya no saldrá nunca un pollo. ¿Y cómo aguantan estos organismos el calor? En una referencia que he localizado sobre este asunto, la resistencia se debe a cambios menores en unos pocos aminoácidos de la superficie de la proteína; sólo eso hace cambiar drásticamente los umbrales en los que la vida puede mantenerse.

Estos organismos especialistas en medios más bien cálidos se denominaron muy apropiadamente “termófilos”. Actualmente hay bastantes más ejemplos, como el que lleva el bonito nombre de Sulfolobus acidocaldarius que, además, soporta valores de pH de 1, o los aún más espectaculares Pyrococcus furiosus, que vive a 105 ºC, y Pyrolobus fumarii, que crece a 113 ºC pero no a menos de los 90 ºC (demasiado frío). El libro de Brock titulado Thermophilic microorganisms and life at high temperatures está disponible en internet por si les interesa saber más.

El interés de todos estos organismos es, lógicamente, que contienen enzimas termorresistentes que podrían potencialmente ser utilizadas en reacciones a altas temperaturas donde las normales se desnaturalizarían. En el caso que nos ocupa, el de Thermus aquaticus, se descubrieron varias enzimas de este tipo entre las cuales figura la llamada TAQ ADN-polimerasa. Las polimerasas son enzimas que tienen como función principal catalizar la producción de nuevo ADN (o ARN) usando una “plantilla” de ADN/ARN preexistente.

La TAQ ADN-polimerasa lanzó a la fama la técnica llamada PCR (Polymerase Chain Reaction) cuyo objetivo es replicar mínimas cantidades de ADN generando copias en cantidades ingentes lo que permite un análisis efectivo a partir de los minúsculos restos originales. En la PCR se llega a temperaturas de más de 90 ºC con lo que inicialmente las polimerasas se desnaturalizaban y había que reponerlas continuamente. La disponibilidad de la TAQ ADN polimerasa, termoestable, fue decisiva para la mejora de la técnica que actualmente es completamente automática.

O sea, que cuando vemos a Greg Sanders usar la pipeta para introducir un líquido sobre una muestra de sangre ya sabemos lo que está comenzando: una PCR automatizada en un aparato llamado termociclador y que usa una enzima aislada a partir de una arqueobacteria encontrada en este charco de Yellowstone (no se dejen engañar por su aspecto inocente).

Mushroom Pool

La barbarie

Siempre dejo pasar un tiempo antes de escribir una entrada sobre las cosas realmente importantes que pasan. Esta ocurrió a finales de julio, hace apenas un mes y medio. ¿Se acuerdan de Qana? Es un pueblo de unos 10000 habitantes que está unos 10 km al Sur de Tiro, en Líbano. Un bombardeo de la aviación israelí mató a una treintena de niños. Para este post tenía dos fotos pero se las voy a ahorrar para no estropearles el día. Una era de mi hija durmiendo, la otra de una niña de Qana que parece dormir. Cuando vi esta última me llamó la atención que las posturas eran casi iguales. La diferencia es que Ruth despertará en unos minutos sonriendo, como siempre, mientras que la niña de Qana ya no lo hará. Sus amigos la echarán de menos en la calle y luego, con el tiempo, tal vez la olviden. O tal vez estén también muertos. Yo intentaré no olvidarla. Con el tiempo he guardado una docena de imágenes así en un rincón bien iluminado de mis recuerdos, lo que me ayuda a separar lo importante de lo banal. A veces también me señalan el Norte.
Hay gente que no sabe que las guerras no terminan cuando el bombardeo acaba. Qana volverá a una extraña quietud dentro de semanas o meses. Pero matar niños deja secuelas y será difícil que el padre que lleva el pequeño cadáver de su hija en brazos se quede inmóvil (portada de El País de 31 del julio). Tampoco sus hermanos si han sobrevivido. A lo mejor han matado a una mente brillante, a una escritora lúcida que no tuvo tiempo de saberlo. O tal vez sólo a una niña que pudo ser feliz.

P.S.: para ver la foto de portada de El País del 31 de julio entrar por la Hemeroteca y seleccionar la fecha.