Descubren un paraíso perdido con 60 nuevas especies en la selva de Surinam

El equipo internacional de biólogos encontró en ese área remota, sin influencia humana, ranas, peces e insectos jamás catalogados antes

La rana cocoa

Una expedición científica ha descubiertosesenta nuevas especies hasta ahora desconocidas, entre ellas seis tipos de ranas, una serpiente, once pecesdiferentes e infinidad de insectos,en la zona selvática menos accesible del sureste de Surinam. Según la organización ambientalista Conservación Internacional, un equipo de biólogos de varios países exploró áreas remotas sin influencia humana y se topó con decenas de especies endémicas de ese área del país que jamás antes habían sido catalogadas.

La expedición se llevó a cabo durante 2012 en ese pequeño país suramericano al norte de Brasil y cercado por Guyana, la Guyana Francesa y el Atlántico, y estuvo a cargo de un equipo de dieciséis científicos participantes en un programa de Conservación Internacional.

Llamativo insecto saltador

Los descubrimientos se efectuaron en la cuenca alta del río Palumeu, donde, por ejemplo, se notificó la existencia de la «rana cocoa», una especie de color chocolate que vive en los árboles y que se ayuda de la forma redondeada de sus dedos para adherirse a la cima de los árboles. «Como otros anfibios, su piel casi permeable le hace ser muy sensible a cambios medioambientales, especialmente del agua», dijo el director del proyecto de exploración, Trond Larsen, de Conservación Internacional, al presentar estos resultados.

El científico subrayó que haber encontrado esta nueva especie tiene una particular importancia si se tiene en cuenta que sólo en las tres últimas décadas cien especies de ranas han desaparecido en territorios de todo el mundo.

Escarabajo liliputiense

Escarabajo liliputiense

Otro de los hallazgos más llamativos de la expedición fue un diminuto «escarabajo liliputiense» de tan sólo 2,3 milímetros considerado, probablemente, el segundo más pequeño de Sudamérica y que está provisto de una antena que le permite captar olores a grandes distancias.

«Los escarabajos juegan un papel fundamental en la cadena ecológica y ayudan a mantener los ecosistemas», señaló el científico en un comunicado, tras recordar que esos insectos regulan la presencia de parásitos y enfermedades, dispersan semillas y reciclan nutrientes que favorecen el crecimiento de la vegetación. La lista de hallazgos incluye igualmente a un pez que el estudio denomina de tipo tetra, muy colorido y de pequeño tamaño que los científicos piensan que nunca antes había sido catalogado.

Un territorio único

Los responsables del estudio inciden en que los hallazgos son una muestra de que se debe prestar especial atención a la conservación de la naturaleza en Surinam, considerado un territorio de importancia clave por los ecosistemas naturales que alberga.

El director ejecutivo de Conservación Internacional, John Goedschalk, apuntó que la riqueza de la vegetación y animal de los bosques de Surinam son una muestra de la importancia de mantener un desarrollo sostenible. Además, dijo que un territorio como Surinam puede ser un proveedor de agua en un mundo con sequías y graves carencias en el suministro de ese bien de primera necesidad.

Surinam es un territorio que contiene el 25 % de toda la superficie mundial de bosque pluvial y es selva en un 95 % de su terreno, según datos de Conservación Internacional. Por ello, esta organización ha trabajado durante más de veinte años con el Gobierno local para proteger su más importante activo.

El estudio científico se llevó a cabo en el cauce alto del Río Palumeu, donde se verificó la buena calidad del agua, aunque con cierta presencia de mercurio que los científicos achacan a actividad minera en países vecinos.

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Las defensas de las plantas ante los virus abren la puerta a nuevas vacunas

Investigadores de la Universidad de California, en Estados Unidos, han descubierto que, como las plantas y los animales invertebrados, los mamíferos utilizan el proceso de ARN de interferencia (RNAi, en sus siglas en inglés) para destruir los virus dentro de sus propias células, según el trabajo que se publica Science. Este hallazgo podría ayudar a crear vacunas contra infecciones mortales, como el síndrome respiratorio agudo severo (SRAS), el virus del Nilo Occidental, el dengue, la hepatitis C y la gripe.

Hasta ahora, los científicos no habían sido capaces de demostrar que los mamíferos utilizan RNAi para matar los virus, pero una investigación anterior del microbiólogo Shou-Ding Wei, director de un laboratorio en el Institute for Integrative Genome Biology de la Universidad de California en Riverside, en plantas, nematodos y moscas de la fruta le ayudó a encontrar la clave: los virus han podido burlar esa protección innata en nuestras células mediante el uso de proteínas para suprimir el mecanismo que mata el virus.

El equipo dirigido por Ding descubrió que al quitar el supresor de la proteína del virus, se elimina rápidamente el virus utilizando el proceso de ARNi, que envía pequeños ARN de interferencia (siRNAs) para matar a la enfermedad. En su investigación en ratones jóvenes, por ejemplo, todos los sujetos murieron cuando fueron infectados con el virus Nodamura, pero cuando se retiró la proteína supresora llamada B2 del virus, los roedores infectados comenzaron a producir enormes ejércitos de siRNAs atacan el virus y vivieron sin la infección letal. «Muchos han tratado de hacer esto, es decir, encontrar los siRNAs virales en los mamíferos, pero no podían encontrar la clave», resaltó Ding.

La clave fue el conocimiento previo de la proteína B2 en el virus Nodamura, un virus que pocas personas conocen. De hecho, otros científicos me preguntaron: «¿qué es el virus Nodamura? Ellos han estado estudiando los virus humanos más conocidos, pero la infección del virus Nodamura en ratones resulta ser el mejor modelo».

Corazonada

¿Cómo supo Ding dónde buscar? Nativo de China, este investigador actuó en parte por una corazonada que comenzó cuando era estudiante graduado en la Universidad Nacional de Australia a finales de 1980, durante una conferencia en la que se enteró de que los genomas de los virus que infectan a las plantas y los animales son en realidad muy similares, a pesar de que ambos son muy diferentes. Tras debatir con su mentor, Adrian Gibbs, experto en evolución molecular de los virus y miembro de la Academia Australiana de Ciencias, pensó que debía haber un mecanismo antiviral común en las plantas y los animales.

Ding obtuvo la primera evidencia de esta hipótesis mientras trabajaba con Bob Symons en el Instituto Waite en Australia del Sur estudiando el virus del mosaico del pepino, una devastadora enfermedad, que infecta a más de 1.000 especies de plantas, incluidos muchos cultivos importantes. Con análisis computacionales, Ding descubrió un pequeño gen en el virus que otros científicos habían pasado por alto, al que llamó gen 2b y mostró que juega un papel esencial para ayudar a la propagación del virus dentro de la planta huésped.

Proteínas

Sobre la base de sus resultados, Ding propuso en un documento de 1995 que las proteínas 2b y B2 actúan suprimiendo la defensa antiviral del huésped. Impulsado por esta idea, este experto se trasladó a Singapur en 1996 para establecer su propio laboratorio en el Instituto de Agrobiología Molecular y, en colaboración con un grupo británico dirigido por el experto en RNAi David Baulcombe, el equipo de Ding descubrió que la proteína 2b, efectivamente, suprime las propiedades RNAi que combaten los virus en las plantas. Además, el grupo encontró que las proteínas 2b de los virus relacionados tienen todas la actividad supresora a pesar de que comparten limitadas similitudes de secuencia.

Ding se unió a la Facultad de la UCR en diciembre de 2000 para poner a prueba la otra mitad de su hipótesis: si la proteína B2 del virus casa Flock suprime RNAi en su huésped animal. Aunque RNAi se conocía como un mecanismo antiviral importante en las plantas en ese momento, pocos creían que también existía en el reino animal para combatir las infecciones virales por muchos otros mecanismos bien definidos. Durante los siguientes cinco años, Ding utilizó virus casa Flock para descubrir que en las moscas de la fruta y los nematodos ‘C. elegans’ RNAi tiene las mismas propiedades de matar el virus como en las plantas, pero que el B2 en el virus no permite trabajar a sus defensas RNAi. Al retirar B2, los anfitriones producen grandes cantidades de siRNAs y destruyen rápidamente el virus.

Las conclusiones, que se presentaron en un artículo de portada en Science en 2002 , mostraron que el RNAi es una defensa antiviral común en plantas, insectos y nematodos, y explica por qué los virus tienen que mantener una proteína para suprimir esa defensa. «Si RNAi se mantiene como una defensa antiviral eficaz en plantas, insectos y nematodos después de su evolución independiente de cien millones de años, ¿por qué no en los mamíferos?», se preguntó.

Virus Nodamura

Para responder a esta pregunta, Ding se decantó por un virus de la familia del de la casa Flock, el virus Nodamura, que es letal para los ratones jóvenes. En colaboración con este experto, el laboratorio de Olivier Voinnet, en el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich, también informó en un documento sobre la detección de siRNAs virales en las células madre embrionarias de ratón en cultivo infectadas por el virus de la encefalomiocarditis.

Estos hallazgos han abierto la puerta a nuevas formas de combatir los virus humanos peligrosos. El próximo objetivo de Ding es recaudar financiación para estudiar durante los próximos cinco años nuevas vacunas para patógenos humanos, como la fiebre del dengue. «Tal vez esto es lo que nos faltaba por conocer, cómo los seres humanos luchan contra las infecciones virales -subrayó-. Hay muchos diferentes mecanismos antivirales en nuestros cuerpos, pero tal vez la función de RNAi son el mecanismo más importante de defensa antiviral. Tal vez es la que realmente importa».

Las defensas de las plantas ante los virus abren la puerta a nuevas vacunas – Noticias de Salud | abc.es.

Se abre la flor más grande y apestosa del mundo – BBC Mundo

En el Jardín Botánico Nacional de Bélgica tuvo lugar un raro evento este lunes: la floración de la «flor más grande del mundo», la Amorphophallus titanum, que literalmente significa «falo amórfo titánico».

El evento es sumamente extraordinario, sólo ha ocurrido tres veces en cinco años, por eso atrajo a muchos visitantes al centro ubicado en los suburbios de Bruselas. Y además de su tamaño la flor gigante tiene otra característica peculiar: desprende un olor fétido a carne podrida, por eso se le conoce también como «flor cadáver».

Vea las imágenes en este video de BBC Mundo: Se abre la flor más grande y apestosa del mundo – BBC Mundo –  Video y Fotos.

Las especies más viejas del planeta, amenazadas de extinción

Un tercio de los tipos de coníferas está en peligro, seis de ellas en España – Un inventario internacional cataloga 1.117 nuevos animales y plantas en riesgo

Las coníferas son las plantas más antiguas del planeta, un pino longevo puede vivir casi 5.000 años, y las más altas, la secuoya roja llega hasta los 100 metros de altura, pero no están exentas de peligros. Lo mismo le pasa a otros seres vivos de presencia más discreta, como el pececito de Santa Cruz, los caracoles cónicos o la marsopa sin aleta del Yangtsé (China). La última lista roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN), ha declarado amenazadas 20.934 de las 70.294 especies evaluadas por todo el mundo, 1.117 más que en 2012. La amenaza de extinción de las coníferas, que aparecieron cientos de millones de años antes que los árboles de hoja ancha, avanza en el planeta. 205 de las 604 especies de coníferas del mundo corren peligro, un 4% más que en 1998.

La venta para acuarios mina la supervivencia de la gamba de agua dulce

El listado de la UICN, elaborado desde 1963, ha reevaluado este año la situación mundial de las coníferas, algo que no se hacía desde 1998. Las más afectadas se encuentran en el oeste de Norteamérica (EE UU, California, México), el sureste Asiático (China e Indonesia), y Nueva Caledonia-Fiji, detalla Craig Hilton-Taylor, responsable de este informe en el que participan 11.000 científicos de 160 países. Las causas más comunes de su desaparición son los efectos de la agricultura, su uso para madera, la minería a cielo abierto o enfermedades.

El documento también advierte de disminuciones en otras especies como los camarones de agua dulce, los caracoles cónicos y la marsopa sin aleta del Yangtsé (China). El eslizón gigante de Cabo Verde —un lagarto que fue visto por última vez en 1912— el pececito de Santa Cruz y una especie de camarón de agua dulce se han declarado en peligro de extinción. Un 10% de estas gambas, como el langostino gigante de río, se utiliza para consumo humano, aunque también es una parte importante de la red alimentaria de este medio. La contaminación, la alteración de su hábitat y su venta para acuarios son algunas de sus principales amenazas.

“Son indicadores de la contaminación ambiental”, dice el botánico Güemes

El pino de Monterrey (Pinus radiata) uno de los más plantados del mundo, ha pasado de estar catalogado como preocupación menor —cuando existe un riesgo de extinción bajo— a considerarse en peligro. Sus amenazas más importantes, según la UICN, son las de cabras salvajes y ataques de patógenos invasivos.

“En España, el pino de Monterrey se encuentra en la cornisa cantábrica, pero no es endémica, se utiliza para la fabricación de pasta de papel y tableros”, explica Elena Domínguez, responsable del programa de bosques de la organización ecologista WWF. “No nos preocupamos tanto por su estado de conservación, sino de los efectos que generan estas plantaciones intensivas”, añade.

El Jardín Botánico de la Universidad de Valencia ha colaborado con este estudio aportando información sobre los endemismos españoles más amenazados. Jaime Güemes, uno de sus conservadores, precisa que hay al menos seis especies de coníferas en riesgo de extinción, pero también otras muchas plantas con flores amenazadas, casi 1.300, como consecuencia de la actividad humana. Los datos provienen de la última edición de la lista roja de la flora española, elaborada en 2010 (se hace cada cinco años) por la Sociedad Española de Biología de la Conservación de Plantas, y que también sigue los criterios de la UICN.

En esta lista está el pinsapo, refugiado en las sierras de Grazalema (Cádiz) y las Nieves (Málaga), el pino de Sierra Nevada, la sabina y el enebro marítimos; el araar que se encuentra en Cartagena, y el cedro de Canarias. “Se está produciendo una situación contradictoria, por un lado aumenta la superficie de ocupación de las coníferas que vuelven a ocupar tierras de labor abandonadas y al mismo tiempo hay grandes zonas en España, incluidas las Islas Canarias, en las que son los primeros indicadores de la contaminación”, relata Güemes.

La lista roja de 2013  

• Ocho categorías de amenaza. La lista roja de especies amenazadas de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) establece ocho categorías de amenaza con respecto a una serie de criterios: extinta o extinta en estado silvestre; en peligro crítico, en peligro y vulnerable (estas tres se describen como amenazadas); de preocupación menor (con riesgo de extinción bajo) y con datos insuficientes (no evaluadas por falta de datos).

• 4.807 especies nuevas. En la última edición de la lista roja se han añadido 4.807 especies de forma que el total de especies evaluadas ha subido a 70.294. De ellas, 20.934 están amenazadas por la extinción, 1.117 más que en 2012. Entre las nuevas especies que se han registrado figuran plantas como el Linum Katiae —hallada en el sur de Italia, en la zona de Calabria—, que se ha catalogado como vulnerable.

• Desaparición misteriosa. El Pecari de Labios Blanco (Tayassu pecari), de la familia de los cerdos y que habita en América Central y Sudamérica, ha reducido su población en un 89% en Costa Rica y en un 84% en México y Guatemala. Su estado se considera vulnerable. La caza y la pérdida de hábitat explican su declive. En muchos casos, su desaparición misteriosa se atribuye a enfermedades.

• Caracoles cónicos. En esta edición se han evaluado por primera vez los caracoles cónicos, de entornos marinos tropicales, con un 8% de su población amenazada por la extinción. Son muy apreciados por sus toxinas letales, utilizadas en el desarrollo de nuevos fármacos para paliar el dolor en condiciones incurables. Además, tienen preciosas conchas. Algunas, las de especies más raras, se intercambian por miles de dólares.

• Marsopa sin aleta. Entre las especies analizadas está la marsopa sin aleta del Yangtsé, uno de los pocos cetáceos de agua dulce restantes en el mundo. Habita en el río Yangtsé y dos lados adyacentes, Poyang y Dongting (China). En 2006 se calculó que había 1.800 ejemplares y se ha reducido un 5% cada año desde los ochenta. Está clasificada como en peligro crítico de extinción. Sus peores amenazas son la pesca ilegal, el tráfico marítimo intenso, la extracción de arena y la contaminación.

 Las especies más viejas del planeta, amenazadas de extinción | Sociedad | EL PAÍS.

En fotos: la belleza de las flores microscópicas – BBC

 

 

 

En fotos: la belleza de las flores microscópicas – BBC Mundo – Video y Fotos.

El mapa de la vegetación en la superficie terrestre | Ciencia

Mapa de la vegetación de la Tierra elaborado por el satélite Suomi NPP. | NASA

La NASA ha presentado una detallada cartografía de la vegetación de nuestro planeta gracias a imágenes elaboradas con los datos recogidos por el satélite Suomi NPP durante un año. Suomi NPP(acrónimo de ‘National Polar-orbiting Partnership’) es una misión combinada entre la NASA y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) de Estados Unidos.

Las imágenes muestran la diferencia entre las áreas verdes y áridas de la Tierra como se ve en los datos del radiómetro para imágenes visible-infrarrojo VIIRS, instrumento a bordo del satélite. VIIRS detecta cambios en la reflexión de la luz, produciendo imágenes que miden cambios en la vegetación a través del tiempo.

Los datos de vegetación de Suomi NPP se incorporarán a muchos productos y servicios, incluida la vigilancia del medio ambiente y del impacto de las sequías.

Estas medidas de índice de vegetación monitorizan el crecimiento de las plantas, la cubierta vegetal y la producción de biomasa a partir de información obtenida vía satélite. Se calcula a partir de la luz visible e infrarroja cercana reflejada por la vegetación. Los valores altos representan una vegetación densa y verde. Los valores bajos representan vegetación escasa bajo condiciones de estrés tales como la sequía.

Las mediciones de VIIRS siguen algunos de los registros de datos recogidos por varios satélites de la NASA, como Terra y Aqua, en órbita desde diciembre de 1999 y febrero de 2002, respectivamente.

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Resucitan unas plantas sepultadas bajo el hielo de un glaciar durante 400 años – ABC.es

El hallazgo muestra la resistencia de los musgos y su capacidad para revivir en el laboratorio

¿Puede un organismo vivo permanecer sepultado bajo el hielo durante 400 años y sobrevivir? Un grupo de investigadores de la Universidad de Alberta (Canadá) lo ha logrado con unas plantas enterradas en el glaciar Lágrima de la isla de Ellesmer, en el ártico canadiense. Los científicos despertaron de un sueño casi eterno a un tipo de plantas no vasculares llamadas briofitos, un grupo en el que están incluidos los musgos. Los briofitos son las plantas terrestes más sencillas, carecen de hojas, tronco y raíces .

Desde que los glaciares empezaron a retroceder, varios grupos de investigación han mostrado especies vegetales que han surgido del hielo, pero al exhumar el material biológico se veía que estaba muerto. Salvo esta vez.

Los briofitos también salieron de su hibernación tras el retroceso del glaciar. Pero en esta ocasión, los científicos de la Universidad de Alberta descubrieron que estás plantas estaban bien conservadas. La estructura estaba en buen estado e incluso algunas de las plantas mostraba brotes verdes, signos de nuevo crecimiento. Fueron sepultadas por el hielo durante lo que se llamó la pequeña Edad del Hielo, entre 1550 y 1850 , según demostraron con las técnicas de datación por radiocarbono.

Después tomaron fragmentos de las plantas, las cultivaron en el laboratorio y comprobaron su capacidad para volver a crecer. Consiguieron en el laboratorio, once cultivos de siete tipos diferentes de plantas. Estos resultados, que se publican en la revista «Proceedings», sugieren que las briofitas son más resistentes de lo que previamente se había sospechado y podrían contribuir al desarrollo y colonización de ecosistemas polares, según sugieren los autores de este estudio.

Resucitan unas plantas sepultadas bajo el hielo de un glaciar durante 400 años – ABC.es.

Arte, ciencia y naturaleza se fusionan en la exposición ‘Botanyca’ | Ciencia | elmundo.es

La artista Almudena Armenta junto a sus bonsáis en la exposición. | MEH

Ramas, hojas, flores y frutos pueden ser también materiales para la creación artística. Bien lo saben en el Museo de la Evolución Humana(MEH) en Burgos, que desde el 26 de marzo hasta el 28 de julio alberga una exposición en la que miembros de la Facultad de Bellas Artes de la Universidad Complutense de Madrid fusionan arte, ciencia y naturaleza.

En BOTANyCA se exhiben medio centenar de obras (esculturas, fotografías, pinturas, técnicas mixtas e instalaciones) que pretendenconcienciar sobre los bosques y el conocimiento de las especies. Para ello han recreado ramas, hojas o flores que servirán para reflexionar sobre conceptos como la ciencia y la naturaleza.

Según destaca el MEH, la botánica y su estudio son tarea también del artista. Su labor es ser capaz de sorprender con lo que creemos ya conocido. Es ayudar a ver, abrir ventanas perceptivas a realidades nunca agotadas. Para ello, este grupo multidisciplinar ha desplegado sus variados y polifacéticos lenguajes, ofreciendo algo personal que al mostrarlo en conjunto añade un nuevo matiz al concepto de la obra: su aspecto coral.

La exposición, que se enmarca dentro de la línea de reflexión sobre el bosque y las especies que lleva a cabo el MEH, supone un nuevo punto de vista de las especies botánicas como fuente de inspiración para los artistas actuales y sus diversas formas de representación plástica.  Asimismo, profundiza en la colaboración entre el complejo museístico y la UCM, con la que ya colaboró en la muestra ‘Darwin según Darwin’, de la mano del catedrático y codirector del Sistema Atapuerca, Juan Luis Arsuaga.

El Museo de la Evolución Humana tiene entre sus objetivos la divulgación de los conocimientos científicos sobre la evolución humana en todos sus aspectos y vertientes y es en esa línea en la que se enmarca esta nueva muestra itinerante, en la que se profundiza sobre la importancia de los ecosistemas y su futuro

Arte, ciencia y naturaleza se fusionan en la exposición ‘Botanyca’ | Ciencia | elmundo.es.

Tejidos vegetales – Atlas de Histología Vegetal y Animal

Del Atlas de Histología Vegetal y Animal cuyo link colgué en el blog hace algunos días os pongo algunas microfotografías para que veáis que NO TODAS se parecen a las de vuestros textos.

Acostumbraos a ver características de cada tejido y comprobad si se repiten, para empezar. Suerte, no es difícil!

Las vacuolas vegetales y la regulación de la apertura de estomas (I) | Scitable

Figura 1: Las vacuolas de las células vegetales. Proteínas vacuolares se sintetizan y se procesan en el retículo endoplásmico (ER), y se transfieren a vacuolas a través de diversas rutas, por ejemplo, directamente, a través de aparato de Golgi (G), o por medio de un compartimento prevacuolar (PVC). Delgadas provacuolas se forman por brotes y fusión de vesículas procedentes de la red trans del Golgi. Con la progresión de la expansión celular, provacuolas gradualmente se fusionan unas con otras y forman una vacuola prominente más grande. © 2004 Nature Publishing Group Brandizzi, F. & Hawes, C. Un largo y sinuoso camino. EMBO reports 5, 245-249 (2004)

Por: Zhong Ma, Ph.D. (Biología Dept., Truman State University) © 2010 Nature Education  Cita:  Ma, Z.  (2010). Vacuolas vegetales y Regulación de apertura de los estomas,  Nature

¿Cómo respiran las plantas a través de los estomas? Unos elementos reguladores clave de estomas son las vacuolas de las plantas, orgánulos llenos de líquido unidos por una sola membrana llamada tonoplasto.

Abstract

Las vacuolas de las plantas son orgánulos ubicuos que son esenciales para múltiples aspectos de crecimiento de las plantas, su mantenimiento y el desarrollo. Su papel clave en los movimientos de los estomas resalta su importancia en el intercambio de gases para las plantas. Los científicos están desarrollando activamente los mecanismos exactos que controlan la fusión vacuolar, que soporta los movimientos de los estomas, así como otras funciones celulares de las plantas. Además de su papel en el control del intercambio gaseoso fotosintético, las vacuolas también albergan compuestos que pueden ayudar a proteger fotosistemas en los cloroplastos de los daños causados ​​por el exceso de luz. Las vacuolas son compartimentos importantes en el metabolismo de las células vegetales.

Una vacuola intacta es necesaria para las funciones de muchas plantas. Los científicos están trabajando para identificar y caracterizar un grupo grande y diverso de los transportadores de membrana en el tonoplasto. Se preguntan: ¿Cuál es su estructura molecular? ¿Qué es lo que hacen?¿Cómo podrían estar relacionados? Entender las respuestas a estas preguntas es importante, ya que muestran cómo las vacuolas son un componente integral de las complejas redes celulares. Con los datos mencionados, las vacuolas son cruciales para las células vegetales, ya que permiten los mecanismos de intercambio de gases que optimizan las condiciones metabólicas en el citosol, y permiten que una planta para reaccionar a las condiciones ambientales cambiantes.

Artículo (I)

Al igual que los animales, las plantas respiran. El intercambio de gases dentro y fuera de una hoja de la planta se produce en el envés de las hojas, y el proceso se regula con precisión. ¿Cuáles son los gases que se intercambian en la superficie de las hojas? El proceso bioquímico para la producción de energía principal en las plantas es la fotosíntesis, un proceso que, iniciado por la energía del sol, convierte CO ₂ y el agua en moléculas de energía (carbohidratos) para la planta y evacúa O ₂ a la atmósfera. En este proceso, las hojas toman CO ₂ de la atmósfera y liberan O ₂ de nuevo al aire. ¿Cómo realizan las plantas estas actividades de intercambio de gases entre las células de las hojas y el medio ambiente al aire libre? Los científicos descubrieron que un orgánulo singular, la vacuola, juega un papel crítico en la regulación de la entrega de CO ₂ para la realización de fotosíntesis en los cloroplastos.

Las vacuolas de plantas son orgánulos llenos de líquido rodeados por una membrana única llamada tonoplasto, y contienen una amplia gama de iones inorgánicos y moléculas. Los científicos han identificado al menos dos tipos de vacuolas en las plantas. Los dos tipos principales son las vacuolas de almacenamiento de proteínas de pH neutro, y las vacuolas líticas de pH ácido, que son equivalentes en su función a los lisosomas en las células de los mamíferos (Figura 1).

Los cambios en el tamaño de las vacuolas están correlacionados con los movimientos estomáticos

Durante la fotosíntesis, las hojas toman en la atmósfera CO ₂ y la liberan de O ₂ a través de los estomas, poros microscópicos  de la epidermis foliar (singular = stoma). Un par de células de guarda u oclusivas rodea cada estoma, y estas células controlan la apertura y el cierre del poro estomático entre ellas. Las células oclusivas o guarda regulan esta apertura y cierre en respuesta a una amplia variedad de señales ambientales, tales como ritmos día /noche, disponibilidad de CO ₂ y la temperatura. ¿Por qué las plantas gastan energía en la apertura y cierre de estos estomas, cuando podrían dejarlos permanentemente abiertos, y dejan que el CO ₂ fluya libremente? La razón principal es que los estomas también regulan el paso de moléculas de agua. Si los estomas estuvieran constantemente abiertos, las plantas perderían demasiada agua por la evaporación de la superficie de la hoja, un proceso llamado transpiración.

Una característica especial de células de guarda es que pueden aumentar o disminuir su volumen, cambiando así su forma. Esta es la base para la apertura y cierre de un estoma, conocido como movimiento estomático, que controla el intercambio de gases necesario para la fotosíntesis y limita la pérdida de agua. ¿Cómo las células guardianas cambian su volumen para controlar la apertura y el cierre? Lo hacen mediante el cambio de la presión osmótica de las vacuolas, que pueden ganar o perder agua, y por lo tanto aumentar o disminuir su tamaño. Tales cambios en el volumen vacuolar son bastante rápidos y espectaculares. Esto puede ser problemático, ya que, a diferencia de un globo en rápida expansión, las membranas biológicas son más limitadas en su elasticidad y no permiten un estiramiento excesivo. ¿Cómo entonces el tonoplasto aumenta su superficie de modo que la vacuola se pueda expandir rápidamente (Fig. 2)? Los científicos todavía saben muy poco acerca de este proceso dinámico, y están buscando activamente un mecanismo que posiblemente ofrece repuestos (almacenes) de membrana para la tonoplasto para dar cabida a un cambio de volumen rápido.

Figura 2: La expresión de la proteína verde fluorescente (GFP) fusionada con una proteína tonoplasto AtCLCa, que muestra el límite de tonoplasto.El límite de tonoplasto en protoplastos se etiqueta en verde. Izquierda, con sistemas de escaneo Imagen de microscopía confocal de fluorescencia de GFP, centro, imagen transmitida microscopía de luz, imagen derecha, resultante de la fusión de imágenes de la izquierda y el centro. Las barras de escala = 16 micras.

Leer el artículo originar de Nature Planta vacuola, estomas | aprender ciencias en Scitable.

Venus atrapamoscas – Dionaea muscipula – ARKive

La Venus atrapamoscas es quizás una de las plantas más conocidas y más impresionante. Sus hojas están modificadas de manera extraordinaria con el fin de alimentarse de los insectos, a pesar de que no obtienen energía del sol. La planta es una roseta inócua, pero las láminas de las hojas terminan en distintivas trampas bivalvas con bordes muy dentados. El exterior de las trampas es generalmente de color verde, mientras que los interiores tienen pigmento rojos que varían en color dependiendo de la edad de la trampa; sobre el borde de cada lóbulo hay 14-20 dientes que apuntan radialmente desde la trampa.

El tallo de la flor está desprovisto de hojas y puede alcanzar hasta 30 cm de alto. En su temporada, pequeñas flores blancas nacen con tenues venas verdes, las cápsulas de las semillas son planas y contienen una sola semilla, de color negro brillante

El origen de los Cloroplastos | Aprender ciencias en Scitable

Los plástidos son componentes esenciales de la fotosíntesis en las plantas y las algas. Los científicos están debatiendo los acontecimientos que condujeron a la aparición de los plastidios en las células eucariotas.

Los orgánulos llamados plastos son los principales sitios de la fotosíntesis en células eucariotas. Los cloroplastos, así como cualquier otro orgánulo citoplasmático que contiene pigmentos que permita la recolección y la conversión de la luz y dióxido de carbono en alimentos y energía, son plástidos. Se encuentran principalmente en las células eucariotas. Los plastidios pueden agruparse en dos tipos distintos, dependiendo de su estructura de membranas: plástidos primarios y secundarios. Los cloroplastos primarios se encuentran en la mayoría de las algas y plantas, y las secundarios, más complejos, normalmente se encuentran en parte del plancton, como diatomeas y dinoflagelados. Explorar el origen de los plastidios es un apasionante campo de investigación, ya que mejora nuestra comprensión de la base de la fotosíntesis en las plantas verdes, nuestra fuente principal de alimento en el planeta Tierra.

Cloroplasto en una célula eucariótica actual

Plastidios primarios y endosimbiosis 

¿De dónde proceden los plástidos? Su origen se explica por endosimbiosis, el acto de un protista heterótrofo unicelular que envuelve una cianobacteria fotosintética de vida libre y la mantiene, en lugar de formar parte del aparato digerido en una vacuola (Margulis 1970; McFadden 2001; Kutschera y Niklas 2005). La célula capturada (la endosimbionte) se redujo entonces a un organelo funcional limitado por dos membranas, y se transmitió verticalmente a las siguientes generaciones. Este conjunto improbable de eventos estableció los linajes ancestrales del supergrupo eukaryota «Plantae» (Cavalier-Smith 1998; Rodriguez-Expeleta et al. 2005; Weber, Linka, y Bhattacharya 2006), que incluye muchas algas fotosintéticas y las plantas terrestres.

La idea de la endosimbiosis fue propuesta por primera vez por Konstantin Mereschkowski, un prominente biólogo ruso, en 1905. Él acuñó el término «simbiogénesis» cuando observó la relación simbiótica entre los hongos y las algas (Mereschkowski 1905). El término «endosimbiosis» es de origen griego (endo, que significa «dentro»; síndrome, que significa «con», y biosis, que significa «vida»), y se refiere al fenómeno de un organismo vivo dentro de otro organismo. En 1923, el biólogo estadounidense Ivan Wallin amplió esta teoría al explicar el origen de las mitocondrias en las células eucariotas (Wallin 1923). Sin embargo, no fue hasta la década de 1960 cuando Lynn Margulis, como un joven miembro de la facultad en la Universidad de Boston, avaló la hipótesis endosimbiótica. Basándose en evidencias citológicas, bioquímicas y paleontológicas, propuso que la endosimbiosis fue el medio por el cual las mitocondrias y los plastos se integraron los en eucariotas (Sagan, 1967; Margulis 1970). En aquellos días, la comunidad investigadora vió su idea como poco convencional y la recibió con mucho escepticismo, pero su trabajo fue publicado finalmente en 1967 (Sagan 1967) después de haber sido rechazado por quince revistas científicas! Hoy en día, la endosimbiosis es una hipótesis ampliamente aceptada para explicar el origen de los orgánulos intracelulares.

Además de estas ideas originales y audaces, ¿qué más hemos aprendido? Desde 1990 hemos visto un rápido avance en las técnicas de la biología molecular y la bioinformática. Utilizando enfoques filogenéticos moleculares, numerosos estudios comparativos han señalado la cianobacteria como el origen de los genes codificados en los plástidos de Plantae y proporcionado pruebas de la transferencia de genes del genoma del endosimbionte al núcleo del huésped (Bhattacharya y Medlin 1995; Delwiche 1999; Moreira, Le Guyader, y Phillippe 2000; McFadden 2001; Palmer 2003; Bhattacharya, Yoon, y Hackett 2004; Rodríguez-Ezpeleta et al. 2005; Reyes-Prieto, Weber, y Bhattacharya 2007).Estos estudios se complementan en varias líneas independientes de evidencia basadas ​​en las proteínas de transporte y la bioquímica de los plastidios (McFadden 2001; Matsuzaki 2004; Weber, Linka, y Bhattacharya 2006; Reyes-Prieto & Bhattacharya 2007). El establecimiento de plastos primarios en eucariotas se estima que se ha producido 1,5 mil millones años atrás (Hedges 2004; Yoon et al. 2004; Blair, Shah, & Hedges 2005), pero datar tal acontecimiento basándose en datos moleculares sigue siendo polémico debido a la apoyo limitado proporcionado por los registros fósiles (Douzer et al. 2004).

Considerando que la endosimbiosis que implica una cianobacteria explica la creación de plastos primarios en Plantae, la historia es más complicada en otros eucariotas fotosintéticos, que albergan plastos secundarios con estructuras más complejas. Los plastos que se encuentran en Paulinella chromatophora (una ameba filosa) son una excepción a la regla. Estos organismos se deriva de endosimbiosis primaria con cianobacterias mucho más recientes y que se produjo aproximadamente hace 60 millones de años (Bhattacharya, Helmchen, y Melkonian 1995; Marin, Nowack, y Meklonian 2005; Yoon . et al 2006). Estas trazas de plastidios señalan en su origen a un donante del tipo cianobacterias Prochlorococcus/Synechococcus (Yoon et al. 2006).  El origen de las Plastidos | aprender ciencias en Scitable.

Fotosíntesis, cloroplastos | Scitable

Las células fotosintéticas

Las células obtienen los nutrientes de su entorno, pero ¿de dónde vienen esos nutrientes? Prácticamente todo el material orgánico en la Tierra ha sido producido por las células que convierten la energía del Sol en energía que contienen las macromoléculas. Este proceso, llamado fotosíntesis, es esencial para el ciclo global del carbono y de los organismos que realizan la fotosíntesis representan el nivel más bajo en la mayoría de las cadenas de alimentos.

¿Qué es la fotosíntesis? ¿Por qué es importante?

La mayoría de los seres vivos dependen de las células fotosintéticas para la fabricación de las moléculas orgánicas complejas que requieren como fuente de energía. Las células fotosintéticas son muy diversas e incluyen células que se encuentran en las plantas verdes, fitoplancton y cianobacterias. Durante el proceso de la fotosíntesis, las células utilizan el dióxido de carbono y la energía del Sol para formar moléculas de azúcar y oxígeno. Estas moléculas de azúcar son la base para las moléculas más complejas hechas por la célula fotosintética, tales como glucosa. Entonces, a través de los procesos de respiración, las células utilizan oxígeno y glucosa para sintetizar moléculas ricas en energía moléculas tales como ATP, y el dióxido de carbono se produce como un producto de desecho. Por lo tanto, la síntesis de la glucosa y su descomposición por las células son procesos opuestos.

El edificio y la rotura de los materiales a base de carbono – a partir de dióxido de carbono en moléculas orgánicas complejas (fotosíntesis), y vuelta a dióxido de carbono (respiración) – es parte de lo que comúnmente se llama el ciclo global del carbono . En efecto, los combustibles fósiles que utilizamos en nuestro mundo de hoy son los restos antiguos que una vez hicieron los organismos de la vida, y proporcionan un ejemplo dramático de este ciclo en el trabajo. El ciclo del carbono no sería posible sin la fotosíntesis, porque este proceso representa la «construcción» como porción base del ciclo.

Sin embargo, la fotosíntesis no se limita a conducir el ciclo del carbono, también crea el oxígeno necesario para que los organismos respiren. Curiosamente, a pesar de que las plantas verdes contribuyen con una gran parte al oxígeno del aire que respiramos, el fitoplancton y las cianobacterias de los océanos del mundo se cree que producen entre un tercio y la mitad del oxígeno de la atmósfera de la Tierra.

¿Qué células y orgánulos están implicados en la fotosíntesis?

Las células fotosintéticas contienen pigmentos especiales que absorben la energía luminosa. Diferentes pigmentos diferentes responden a diferentes longitudes de onda de la luz visible. La clorofila , el pigmento primario utilizado en la fotosíntesis, refleja la luz verde y absorbe la luz roja y azul con más fuerza. En las plantas, se realiza la fotosíntesis en los cloroplastos, que contienen la clorofila. Los cloroplastos están rodeados por una doble membrana y contienen una tercera membrana interna, denominada membrana de los tilacoides , que forma pliegues largos en el organelo. En micrografías electrónicas, las membranas de los tilacoides parecen pilas de monedas, a pesar de los compartimentos están conectados y forman un laberinto de cámaras. El pigmento de la clorofila verde se encuentra dentro de la membrana tilacoide, y el espacio entre los tilacoides y las membranas de los cloroplastos se denomina estroma (Figura 3, Figura 4).

La clorofila A es el principal pigmento utilizado en la fotosíntesis, pero hay varios tipos de clorofila y otros pigmentos numerosos que responden a la luz, incluyendo rojo, marrón, y pigmentos azules. Estos otros pigmentos pueden ayudar a canalizar la energía de luz a la clorofila A o proteger a la célula del daño luminoso. Por ejemplo, los protistas fotosintéticos llamados dinoflagelados, que son responsables de las «mareas rojas» que rápidamente advierten de no comer mariscos, contienen una variedad de pigmentos sensibles a la luz, como la clorofila y los pigmentos rojos responsables de su coloración dramática.

vía Fotosíntesis, cloroplasto | aprender ciencias en Scitable.

XVII Carnaval Biología « Francis thE mule Sciences News

De uno de mis blogs favoritos, este post no es para asustar, sino para que os animéis y veáis cuántas formas diferentes de participar y de contribuir en la comunicación científica hay en la red. Otra vez el Blog de la Mula Francis está en la punta de la tecnología química y os rebloguea un post muy interesante, a un nivel superior al que estamos dando en SEGUNDO pero que os servirá para entrever cómo es una publicación científica corta de verdad.

Lo primero, te recomiendo ver el Discurshow “Protón” de Xurxo Mariño y Vicente de Souza, aunque no mencionen la fotosíntesis, en la que el protón tiene un papel fundamental. La fotosíntesis transforma la luz del Sol en energía química a partir de dos moléculas de agua, que se descomponen en una molécula de oxígeno O₂, junto a cuatro protones (núcleos de hidrógeno o iones H⁺) y cuatro electrones. La fotosíntesis en cianobacterias, algas y plantas se denomina fotosíntesis oxigénica y se basa en el llamado sistema fotosintético tipo-II, o fotosistema II (PSII); la secuencia de pasos de esta reacción bioquímica se llama ciclo de Kok (1970) y está catalizada por un complejo Mn₄Ca, formado por cuatro átomos de manganeso y uno de calcio. Gracias a las técnicas de espectroscopia se conoce bastante bien su funcionamiento en las escalas de picosegundos, con algunos detalles incluso en la escala de femtosegundos.

La reacción química global es 4 Y_Z^(ox) + 2 H₂O → 4 Y_Z^(red) + 4 H⁺ + O₂, donde la absorción de fotones con una longitud de onda alrededor de 680 nm oxida cuatro moléculas de tirosina, Y_Z^(ox), que actúan a su vez como oxidantes de cuatro moléculas de agua; en este proceso 4 electrones del complejo Mn₄Ca se transfieren a las cuatro tirosinas, resultando cuatro Y_Z^(red), mientras que cuatro protones H⁺ son eliminados del complejo MMn₄Ca mediante un proceso de desprotonización (la figura de arriba, parte derecha, muestra los pasos del ciclo de Kok y sus escalas de tiempo). Un nuevo artículo publicado en PNAS ha estudiado en detalle el proceso de transferencia de electrones y protones, rellenando algunos huecos en nuestro conocimiento de esta interesante reacción bioquímica. Hace poco un lector de este blog me pedía que le describiera los detalles cuánticos de la fotosíntesis. Viendo las figuras de esta entrada se puede ver que para entenderlos hay que ser un experto en biofísicoquímica cuántica y yo no lo soy. Aún así, los expertos disfrutarán el artículo de André Klauss, Michael Haumann, Holger Dau, “Alternating electron and proton transfer steps in photosynthetic water oxidation,” PNAS 109: 16035-16040, October 2, 2012.

Entrar en detalles técnicos sería meterme en camisa en once varas, pero quizás conviene poner un ejemplo del nivel de detalle con el que conocemos estas reacciones químicas. Por ello, incluyo aquí esta figura que muestra uno de los pasos del ciclo clásico de Kok de oxidación fotosintética del agua, el paso S₂ → S₃. Se muestra el complejo Mn₄CaO₅, la tirosina con actividad redox (Tyr₁₆₁) y los grupos más importantes que rodean a los enlaces de hidrógeno en esta reacción. Los aminoácidos que se destacan forman parte de la subunidad D1 del PSII, con la excepción e CP43–Arg₃₅₇.

Las moléculas de agua se indican con esferas rojas, los enlaces de hidrógeno con línea a trazos y los protones son esferas grises. La retícula tridimensional en gris representa el complejo de moléculas de agua que incluye 4 H_xO en la primera esfera de coordinación del manganeso (Mn4), así como el calcio (Ca) y las tres moléculas de agua de la segunda esfera de coordinación. El primer paso en esta reacción (“1^st” en la figura) ocurre cuando han pasado menos de 100 ns tras la absorción del fotón y la oxidación de la clorofila primaria del PSII (P680); en este paso Tyr₁₆₁ (Y_Z)  es oxidada por P680⁺. La formación de Y_Z^(ox) produce un reordenamiento de la red de enlaces de hidrógeno (que se completa en menos de 1 µs), conduciendo a la transferencia de un protón a His₁₉₀, desprotonizando una molécula de agua en el complejo mostrado en la retícula tridimensional gris.

En el segundo paso de esta reacción (“2^nd” en la figura), el complejo Mn/Y_Z pierde un protón en alrededor de 30 µs y se produce la vacante de un protón en el complejo de agua. En el tercer y último paso (“3^rd” en la figura), en alrededor de 300 µs, la oxidación del manganeso se acopla al paso de transferencia de un protón que ha creado una vacante en el complejo del agua.

Los mecanismos moleculares de las reacciones (foto)químicas del fotosistema II (PSII) se ha estudiado desde los años setenta y se conocen con bastante detalle. La estructura del PSII se determinó por difracción de rayos-X en el año 2004 y contiene unas 20 subunidades proteicas, conocidas como PsbA-Z, en función del nombre de los genes que las codifican, además de un conjunto de cofactores como son las clorofilas (Chl), feofitinas (Phe), carotenoides, hierro, plastoquinonas, complejo de iones Mn (Mn4) y los iones Ca, Cl y HCO.

La masa molecular aproximada del PSII es de 320 kDa. Los interesados en más detalles técnicos (en español) pueden recurrir, por ejemplo, al capítulo 2 de la tesis doctoral de Mónica Balsera Diéguez, “Análisis estructural de la proteína extrínseca PsbQ del fotosistema II de plantas superiores,” Universidad de Salamanca, 2004.

Esta entrada participa en el XVII Carnaval de Biología, organizado este mes por el blog “Pero esa es otra historia y debe ser contada en otra ocasión,” cuyo autor @Ununcuadio es buen seguidor de Francis thE mule Sciences News.

XVII Carnaval Biología: Nuevo avance en la biofísicoquímica de la fotosíntesis en las plantas « Francis thE mule Sciences News.

Científicos valencianos logran producir geranios sin polen

VALENCIA (Europa Press) Científicos del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), han conseguido producir geranios más longevos y que no producen polen. Los resultados de la investigación aparecen publicados en la revista ‘BMC Plant Biology’, han informado los responsables del trabajo.

El geranio, con más de 200 especies, es una de las plantas de jardín más populares del mundo, tiene una gran importancia dentro del mercado de plantas ornamentales y son muy empleados por la industria del perfume. Hasta ahora, las técnicas de cruce de especies convencionales habían permitido obtener plantas con unas características excelentes.

Sin embargo, la técnica de transferencia de genes mediante la bacteria llamada Agrobacterium tumefaciens podría resultar también una herramienta útil para mejorar aún más la planta del geranio al permitir introducir nuevos genes o rasgos.

El investigador del CSIC Luis Antonio Cañas explica, en un comunicado, que lso estudiosos han empleado la bacteria Agrobacterium tumefaciens como medio para insertar en el ADN de la planta del geranio dos genes foráneos, el pSAG12::ipt y el PsEND1:barnasse. Las plantas inoculadas con pSAG12::ipt mostraron retraso en el proceso de envejecimiento de las hojas y un aumento de la ramificación con menor espacio entre los nodos. Las hojas y flores redujeron su tamaño y mostraron un color más intenso. Por su parte, las plantas con PsEND1:barnasse perdieron las anteras, que es la parte terminal del estambre donde se produce el polen.

Muchas plantas ornamentales pertenecientes a las familias de las Asteraceae, Ranunculaceae, Liliaceae, Scrophulariaceae y Gentianaceae, entre otras, provocan reacciones alérgicas tanto a la población en general como entre los cultivadores de flores.

ELIMINACIÓN DE LOS ALÉRGENOS

La esterilidad masculina en las plantas ornamentales podría tener muchas aplicaciones además de la eliminación de los alérgenos del polen, como la extensión del periodo de floración y el aumento del crecimiento vegetativo y de la longevidad de las flores.

Leer más: http://www.lavanguardia.com/local/valencia/20120912/54350086083/cientificos-valencianos-logran-producir-geranios-sin-polen.html#ixzz26QgPzuEv