Metamorfosis de anfibios

Cuando hablamos de metamorfosis uno de los ejemplos que primero nos viene a la cabeza en vertebrados es el de la rana. Su paso de renacuajo a rana es fascinante, y muy vistoso. ¿Pero, qué mecanismos regulan este proceso?

 

A nivel fisiológico los procesos son de tipo endocrino, factores genéticos y ambientales influyen en el funcionamiento de varias glándulas metamórficas induciendo al cambio y a la diferenciación. Para que se den esta serie de cambios metamórficos han de coincidir una serie de factores bióticos (disponibilidad de alimento, competición...) y una serie de factores abióticos como la temperatura, el fotoperiodo...

 

Los cambios que se producen son importantes. De una larva sin pulmones, que no tiene extremidades pasamos a un animal que posee patas, es capaz de conquistar el medio terrestre, y que además ha cambiado su herbívora por otra carnívora.

 

La interacción de todos estos factores marca el inicio de la metamorfosis pero el desarrollo del proceso está controlado de forma endocrina por hormonas tiroideas y prolactina. Además podemos dividir la metamorfosis en tres etapas según la concentración de hormonas presentes en dicho momento:

 

Premetamorfósis. Es el periodo de crecimiento de la larva, dura alrededor de los 20 primeros días y endocrinológicamente se caracteriza por una baja secreción de hormonas tiroideas a causa de que el eje hipotálamo-hipofisario es aún inmaduro, por tanto no llega hormona liberadora de tiroides a la adenohipófisis y hay una baja secreción de TSH. No obstante los niveles de prolactina en esta etapa son elevados porque tampoco se produce el inhibidor de la prolactina. Esta prolactina va a inhibir cualquier proceso de de cambio.

Prometamorfosis. Es un periodo de crecimiento reducido con lentos cambios morfológicos. Comienza el crecimiento de la glándula tiroides y se incrementa su actividad secretora. Además empieza a diferenciarse la eminencia media y se va restableciendo el eje hipotálamo-hipofisario que provoca que los niveles de TRH, hormona liberadora de la tiroxina, aumenten progresivamente liberándose hormona estimulante tiroidea. De manera que en esta etapa van a aumentar los niveles de tiroxina, estimulando el desarrollo de la hipófisis y del sistema portal facilitando así la síntesis de la hormona inhibidora de la prolactina. Por tanto se produce una bajada de los niveles de prolactina y un aumento de los de tiroxina. Estos patrones van a iniciar los cambios morfológicos grandes, tejidos larvales que habían crecido con la influencia de prolactina son reabsorbidos y empiezan a diferenciarse los tejidos adultos.

 

Clímax metamórfico. En esta etapa es en donde se van a producir los cambios "explosivos", el eje hipotálamo-hipofisario está ya a pleno rendimiento y se produce una estimulación masiva del tiroides, vía la TRH y la TSH. Durante este último periodo los niveles de tiroxina empiezan a restablecerse por retroacción negativa de los niveles de tiroxina sobre la liberación de la TRH.

 

Este es un ejemplo de la importancia del control hormonal en el desarrollo. Muchos de los pesticidas poseen estructuras químicas muy semejantes que pueden ejercer como hormonas. Imaginad cómo puede afectar al desarrollo de los seres vivos...

¡Mi niño no crece!

¿Cuántas madres en el mundo repetirán al día esta exclamación? Mi niñ@ no crece...porque no es tan alto como los demás...etc.

 

Poca gente conoce las factores de qué depende el crecimiento, y es que en realidad es un proceso muy complejo y que depende de muchos factores.

 

A nivel fisiológico el crecimiento está controlado por hormonas, la más importante la hormona de crecimiento (GH o  somatotropina). Esta hormona es secretada por la adenohipófisis cuando recibe el  la hormona liberadora de la hormona del crecimiento GHRH a través del sistema porta-hipofisario procedente del hipotálamo. Esta hormona tiene diferentes tejidos diana que van a producir sobre todo efectos anabólicos promoviendo la síntesis proteica...etc. Pero no es mi objetivo, al menos en esta entrada, explicar todas la rutas y todo el proceso. Como ya he dicho depende de varios factores, el fisiológico es muy importante, pero no el único.

 

La talla adulta, la estatura, está determinada genéticamente, el que se alcance o no depende de otros factores.

 

Uno de los factores claves en el crecimiento es una correcta alimentación, una dieta adecuada va a facilitar que se alcance la talla potencial determinada genéticamente. Como ya hemos dicho fisiológicamente el crecimiento está controlado por hormonas que promueven reacciones anabólicas, entre ellas la síntesis de proteínas por ejemplo. Y para la síntesis de proteínas deben haber aminoácidos disponibles y muchos de ellos sólo se pueden incorporar a través de la dieta. Este es un ejemplo, pero hay muchos más, como el requerimiento de elevados niveles de Ca, ya que es necesario para la correcta formación del hueso...

 

Otro factor importante que puede influir es el estrés. Cuando el niñ@ está estresado sus glándulas suprarrenales empiezan a secretar cortisol, este cortisol tiene efectos catabólicos, es decir moviliza los azúcares, los ácidos grasos...para utilizarlos de forma inmediata en un estado de máxima alerta. Mientras estos nutrientes están preparados para ser catabolizados no están disponibles para el crecimiento y por tanto el estrés dificulta el crecimiento.

 

Por tanto para optimizar el crecimiento del niñ@ lo mejor es que crezca en un ambiente sano, con una alimentación equilibrada y libre de estrés. Si se cumplen estás pautas los demás factores se regularan por si solos y los ritmos de crecimiento serán correctos. Cuando todos estos factores se cumplen y los ritmos de crecimiento siguen sin ser normales es aconsejable acudir al médico para que nos aporte soluciones.

Control del apetito

En estas fechas tan señaladas abundan los regalos, las felicitaciones, los encuentros, los abrazos...y como no las tradicionales "comilonas de Navidad". Pero, ¿cómo nuestro regula nuestro cuerpo el apetito?

 

Se sabe que el control de alimentos es un proceso complejo y que depende de muchos factores, en gran parte psicológicos y por tanto difíciles de comprender, pero la ingesta del alimento también está controlado de forma fisiológica. El modelo actual se basa en los centros hipotalámicos.

 

El hipotálamo contiene dos centros que regulan la ingestión de alimentos. Son el el centro de la alimentación  y el centro de la saciedad. La señales eferentes que provienen de estos centros provocan cambios en el comportamiento frente a la alimentación y crean las sensación de hambre (que nos induce a la ingesta de alimento) y de plenitud (que nos indica que tenemos que parar de ingerir). El centro de la alimentación emite señales de forma continua, induciendo a la ingestión del alimento, mientras que que el centro de la saciedad inhibe el centro de la alimentación y se detiene la ingesta del alimento. ¿Pero que señales controlan estos centros?

 

Se han creado dos teorías a partir de las reservas energéticas más utilizadas en nuestro cuerpo, glúcidos y lípidos, apareciendo así la teoría glucostática y la teoría lipostática.

 

En la teoría glucostática se afirma que son los niveles de glucosa en sangre los que van a controlar los centros hipotalámicos. Cuando los centros hipotalámicos detectan una disminución en los niveles de glucosa el centro de la saciedad es inhibido y el de la alimentación se torna dominante ya que este funciona de forma continua. Mientras que cuando los niveles de glucosa son elevados se activa el centro de la saciedad, que inhibe el de la alimentación y se mandan señales para detener la ingesta de alimentos.

 

La otra teoría, la lipostática, propone que la señal proviene de las propias reservas de lípidos, directamente de los adipocitos del cuerpo. Si los depósitos de grasa aumentan el deseo de comer disminuye. El descubrimiento de la leptina apoya en parte esta teoría ya que hay un control de retroalimentación negativa en los adipocitos y en el encéfalo. Cuando aumentan los depósitos de grasa en los adipocitos estos producen más leptina y el deseo de comer disminuye. En ratones se demostró que los que carecen del gen ob (obese), que interviene en la síntesis de la leptina, eran obesos. Sin embargo en humanos no se cumple este patrón ya que sólo un pequeño porcentaje de los obesos carece de este gen.

 

Otra señal que interviene es el NPY (Neuropéptido Y), al parecer este neurotransmisor es une estímulo para la ingestión de alimento, la leptina inhibe este neuropéptido. Otro péptido que influye es la grelina. Este es secretado por las células del estómago y provoca la sensación de hambre.

 

Todos estos péptidos y todas estas señales están interrelacionadas entre sí, además estos neuropéptidos afectan a otras muchas más funciones que no son la ingesta de la comida e intervienen en muchas ocasiones factores psicológicos, por las aferencias sensitivas... que no son tan fáciles de medir y controlar, por tanto lo que se conoce del control de la ingesta del alimento tan sólo es la punta del iceberg de una maraña de rutas y de señales.

Efecto Allee

En fin, no lo puedo evitar...ya sé que es 24 de diciembre, y además mi cumpleaños...pero ni un día como hoy, aunque suena triste, descanso...así que os voy a contar en qué consiste este efecto en el campo de la ecología.

 

Cuando se realiza el estudio de las poblaciones normalmente se ve el patrón de que a medida que aumenta la densidad de población disminuye su crecimiento. Esto se debe a que la densidad afecta a la tasa de natalidad o de mortalidad por la competencia por los recursos, el espacio...esto es lo que suele ocurrir a grandes rasgos.

 

Pero no siempre es así, a densidades muy bajas un incremento de la densidad poblacional lleva asociado un incremento en la tasa de crecimiento. ¿Por qué?

 

En el caso de poblaciones con sexo separado es más alta la probabilidad de encuentro que a densidades bajas, además la baja densidad implica una disminución en las relaciones de cooperación social y además un mayor número de individuos puede modificar el ambiente de forma más eficiente para un mejor aprovechamiento de los recursos.

Las agrupaciones sociales entre individuos permiten en algunas especies una mayor protección frente a los depredadores ya que permite la vigilancia, la confusión del depredador a través de ciertos patrones de comportamiento y la defensa física, siempre hay más posibilidad de intimidar al depredador siendo más...Además estas agrupaciones se traducen también en un incremento de la eficacia de la alimentación además de facilitar el "aprendizaje" entre generaciones.

En este ejemplo del jilguero vemos como en la gráfica 1 (hacer clic sobre la gráfica para ampliar) se mide el número de levantadas de cabeza del gorrión por minuto. Esto simboliza el estado de vigilancia o de alerta, y podemos ver como a medida que el tamaño de la población el estado de alerta disminuye. En cambio a medida que aumenta la población aumentan las levantadas de la cabeza en todo el grupo (segunda gráfica), por tanto se puede deducir que hay cooperación en las tareas de vigilancia. En la tercera gráfica se mide la efectividad de explotación de los recursos midiendo el tiempo en que el jilguero tarda en descascarar las semillas, y vemos como se reduce a medida que aumenta la población. Esto se puede deber a un mayor fenómenos de aprendizaje a partir del resto del grupo. Finalmente en la última gráfica se miden los intervalos de vuelo frente al tamaño poblacional, a mayor tamaño poblacional el tiempo que el animal puede estar sin volar es mayor que con menor tamaño poblacional. El no tener que volar tanto le permite dirigir los recursos a otras actividades como la reproducción.

Modelo de gametogénesi femenina de artrópodos

Cuando hablamos de la gametogénesi femenina los que hemos estudiado algo de biología nos viene a la cabeza las células de la granulosa, de la teca...bla bla bla....¿Pero es este un patrón de gametogénesis universal? Pues la verdad es que no...Un ejemplo de ello es la gametogénesi femenina en artrópodos.

 

Partiendo de una célula germinal primordial se divide por mitosis cuya citocinesi es incompleta, de manera que quedan células unidas por puentes citoplasmáticos. Cuando se llega a un conjunto de 16 células tan sólo dos de ellas quedan unidas a cuatro células por puentes citoplasmáticos. Una de esta dos células va a empezar la meiosi mientras que la otra va a degenerar. Al final del proceso vamos a tener un cistocisto con 15 células, 14 que no han comenzado la meiosi más el gameto femenino.

 

Esas 14 células que no han iniciado la meiosi van a quedar como reserva de nutrientes del gameto femenino, estas células nodrizas proliferaran y en una de las regiones se ubica el gameto femenino, quedando de esta manera definido el eje antero-posterior, la parte en que se sitúa el gameto femenino corresponde a la zona caudal del artrópodo. Por tanto el gameto femenino de artrópodos no tiene que desempeñar la conocida como etapa de "gran crecimiento" en que se acumulan sustancias de reserva para nutrir al embrión hasta que pueda nutrirse por el mismo porque ya existen las células nodrizas que van a desempeñar este papel. Por eso la importancia de que el gameto este comunicado por 4 puentes citoplasmáticos con el resto de células nodrizas, para garantir el correcto abastecimiento de nutrientes.

Efecto de la temperatura sobre el crecimiento microbiano

Rodeado de apuntes y con varias asignaturas a la vez...al final acabaré mezclando todas las asignaturas y llegaré a la conclusión de que existen bacterias, lignificadas y capaces de transmitir potenciales de acción...

Bromas aparte uno de los factores más importantes que influyen en los seres vivos, y en este caso al mundo microbiano es la temperatura.

 

La temperatura va a ejercer efectos opuestos sobre los organismos vivos. Por un lado a medida que se eleva la temperatura de la célula las reacciones químicas y enzimáticas son más rápidas (ya sabéis, un incremento de la temperatura produce un aumento de la energía cinética, estas se mueven más y aumenta la probabilidad de que ambas choquen con la orientación correcta y se produzca la reacción). Sin embargo por encima de una temperatura determinada algunas proteínas pueden sufrir daños y perder funcionalidad, Figura 1. Por tanto el incremento de temperatura supone un incremento del crecimiento hasta el punto en que tienen lugar las reacciones de activación. Por eso cuando dejamos alimentos refrigerados fuera de la nevera, es decir aumentamos su temperatura, se inicia la proliferación de colonias bacterianas que acaban por dañar la comida, sin embargo es muy poco probable el crecimiento de bacterias en leche que ha sido previamente hervida y se a mantenido en buenas condiciones.

 

De esta manera para cada microorganismo podemos asignar lo que se conoce como temperaturas cardinales. Es decir, una temperatura mínima por debajo de la cuál no es posible el crecimiento, una temperatura óptima, a la que se produce el crecimiento más rápido, y finalmente una temperatura máxima por encima de la cuál es imposible que se dé el crecimiento. Estas tres temperaturas son características de cada organismo y podemos encontrar una gran variabilidad, desde organismos cuya temperatura óptima son 4ºC hasta microorganismos que crecen óptimamente a 106ºC. Según la temperatura los microorganismos se pueden clasificar en, figura 2:

 

- Psicrófilos: con temperaturas óptimas bajas

- Mesófilos: con temperaturas óptimas moderadas

-Termófilos: con altas temperaturas óptimas

- Hipertermófilos: con temperaturas óptimas muy elevadas

 

 

 

 

 

 

 

 

Fuente: Michael T. Madigan, John M. Martinko. 2004.  Brock Biología de los Microorganismos 10ed.

Feliz Navidad

Tal y como comento con muchos de mis compañeros se acercan tiempos difíciles para los estudiantes universitarios. Un año más los exámenes de Enero-Febrero están ahí, a la vuelta de la esquina para que mientras te estés comiendo felizmente un polvorón o un trozo de turrón te atragantes pensando en el poco tiempo que tienes para estudiar, o lo largos y pesados que son los temas de algunas asignaturas...Pues eso, que ya los arreglan de manera que tengamos una "Feliz Navidad".

 

A pesar de todo me gustaría transmitir a todos mis lectores mis mejores deseos para estas fechas para que puedan pasarlas con sus familiares y amigos.

 

A medida que pasen las largas y largas horas de estudio que me esperan a partir de hoy iré actualizando alguna que otra "cosilla" ya que al fin y al cabo el blog es una forma de relajación pero sin dejar de repasar las asignaturas...En fin...yo a lo mío.

 

 

Feliz Navidad y Próspero Año Nuevo

Transporte del agua en las plantas

Se podría decir que estoy hasta las cejas de estudiar Fisiología Vegetal, y por tanto no puedo hacer una entrada del blog y que no hable acerca de algo relacionado con ella...así por lo menos lo que escriba aquí me puede servir de repaso para el examen y puede ser muy útil para muchos otros compañeros.

La entrada de agua en las plantas, como todos sabéis, se va a producir por los pelos radicales, y básicamente se da mediante dos vías, la apoplástica (entre las paredes celulares) y la simplástica (a través de los simplastos celulares). En el caso que la entrada se produzca vía apoplasto el agua acabará entrando en el simplasto cuando llegue a la altura de la endodermis, ya que ésta posee una banda suberificada llamada banda de Caspary que impide el paso del agua vía apoplástica. La entrada de agua en las raíces se va a dar gracias a la diferencia de potencial hídrico existente entre el interior de la planta y el suelo. El potencial hídrico de la planta es menor que el potencial hídrico del suelo a causa de la incorporación de sales minerales que se da en las raíces. Esta incorporación va a reducir el potencial hídrico de la planta dando lugar a la entrada de agua desde el suelo hacia el interior de ésta. Pero una vez dentro de la planta...¿cómo es capaz de ascender hasta alturas de 50m en algunos árboles?

Como muchos de vosotros sabréis el agua es transportada des de las raíces de la planta hasta los órganos fotosintéticos por las traqueidas y los vasos xilemáticos (células muertas y muy diferenciadas en forma de conductos). El problema principal es explicar cómo el agua puede ascender en contra de gravedad, qué fuerzas permiten este ascenso...Estas mismas preguntas se las planteó Stephen Hales alrededor de 1700 y postuló su teoría del transporte de agua en las plantas y que hoy en día aún se considera válida.

Esta teoría también conocida como Teoría de la tensión-cohesión se basa en que el agua asciende gracias a la diferencia de presión que se produce entre las partes aéreas de la planta y las raíces a causa de la transpiración.

Durante el día, cuando los estomas están abiertos, la transpiración (o evaporación del agua) en las hojas es muy pronunciada. Esta evaporación provoca una presión negativa, o de succión en las partes aéreas. Está tensión negativa se transmite hasta la raíz debido a la cohesión existente entre las moléculas de agua. Si a esto sumamos que en las raíces sigue la entrada de agua se produce un desplazamiento de ésta hacia las partes aéreas de las planta.

Fig1. Diferentes potenciales hídricos en el xilema de la planta (se puede ver a mayor tamaño)

Esta teoría apoya otro fenómeno que se produce en algunas plantas durante la noche. Durante la noche, cuando disminuye la transpiración (los estomas están cerrados y la temperatura también es mucho menor...). Ya no se produce la salida de agua por evaportación, pero la entrada de agua se sigue dando en las raíces. En este momento la presión en el xilema pasa de ser negativa a positiva, y en muchas ocasiones la presión es tan elevada que se produce el famoso fenómeno de gutación, en que el agua sale a través de los hidatodos.

Un ave muy "pájara"

Son épocas de agobio y de clases, prácticas y trabajos continuos. Tanto que me cuesta mucho dedicarle tiempo a este blog, aunque como veis cuando tengo ocasión me detengo a escribir un ratito, también es una forma de despejarme...Pero bueno, dejo de enrollarme y vamos al tema...

 

Siempre se ha tenido como modelo de monogamia a las aves, las parejas inseparables, el perfecto ejemplo de fidelidad en el mundo animal...Es cierto que hay algunas aves que mantienen este tipo de apareamiento pero hay otras que...

 

Un ejemplo es el de Jacana spinosa, esta ave vive en zonas pantanosas. En esta especie el macho se dedica a cuidar del pequeño territorio en donde está el nido, la puesta, mientras que la hembra se dedica a vigilar grandes extensiones de territorio. ¿Pero qué ocurre? Mientras las hembra patrulla vigilando grandes extensiones de territorio pasa por los pequeños territorios vigilados por otros machos. De esta manera la "muy pájara" aprovecha para establecer relaciones con ellos y reproducirse.

Sé que no es un post muy elaborado...pero tampoco tengo tiempo para elaborarlo, así que...