La invasión de las lombrices

Gusanos provenientes de Europa y Asia han invadido casi todo el planeta: se apoderan de tierras que no son suyas, desalojan sin piedad a los gusanos nativos del lugar y modifican el ecosistema a su favor. 

Nunca antes las habían visto, se decía que por las noches unas criaturas de cuerpo alargado y sin patas ni ojos, se abrían camino sigilosamente entre la tierra hasta la superficie. Cuando se disponían a ingerir todo tipo de materia muerta: frutos podridos, hojas secas y restos de cualquier animal su tejido blando las hacía parecer repulsivas. Desde que llegaron, los fríos bosques de Norteamérica dejaron de ser los mismos, las capas de hojarasca fueron desapareciendo a través de los años y sin ellas, las plantas recién nacidas carecían de protección frente a los cambios de temperatura y las pisadas de los grandes animales oriundos. Además, el suelo ha cambiado su composición química y física, poco a poco ha ido perdiendo su capacidad de absorber carbono y proveer nutrientes, ya que ahora estas criaturas conocidas como “lombrices de tierra”, cumplen con ese trabajo. 

Mientras tanto, en otras partes del mundo, las lombrices de tierra son consideradas como las mejores amigas de los agricultores y jardineros, pues al convertir materia descompuesta en materia orgánica a través de la digestión, proporcionan a las plantas un abono rico en nutrientes. La construcción de sus túneles profundos en la tierra ayuda también a que el suelo esté más abierto y mejor ventilado. Las miles de especies de lombrices terrestres son obreras que trabajan día y noche y todas las estaciones del año. Generación tras generación aprenden el oficio labriego; sin embargo, los humanos ignoran que las lombrices muestran su lado obscuro en tierras donde no se les necesita.

El comienzo

Hace cientos de años, cuando el continente americano no tenía edificios ni ciudades, los hombres europeos colocaron lombrices en las macetas de sus plantas para transportarlas en el camino rumbo al territorio recién descubierto: Norteamérica. La lombrices de la refinada familia Lumbricidae conocieron también el nuevo terreno y, tal como lo hicieron sus compatriotas humanos, se dispusieron a conquistarlo. Tuvieron ventaja porque los únicos parientes que habían habitado el lugar, murieron hace miles de años en la última era glacial. A pesar de que el ecosistema era totalmente diferente a las granjas que ellos acostumbraban, se adaptaron fácilmente. Desde entonces la presencia de estos invertebrados se ha expandido notablemente, tanto que se comienza a dudar sobre el beneficio de su existencia en el norte de Wisconsin, Minnesota, Nueva York y algunos lugares de Canadá.

Caravana de colonos caminando entre los bosques de América del Norte.

Peleas por la colonia

Pero las lombrices europeas no son las únicas con espíritu imperialista, especies asiáticas del género Amynthas también han hecho lo suyo. La lombriz A. Hilgendorfi, por ejemplo, crece más rápido en su nuevo ambiente y desplaza a lombrices nativas de otros lugares en el mundo para convertirse en una raza dominante. Pero la disputa más agresiva se da entre las lombrices y los milípedos nativos, gusanos que a diferencia de las lombrices, tienen pies. Ambos compiten por el mismo tipo de materia vegetal en descomposición, así que comienzan una carrera para apropiarse de la mayor cantidad de alimentos. Las lombrices normalmente ganan la competencia porque pueden cavar túneles en la tierra cuando las hojas escasean. En cambio, los milípedos sufren de una mortal hambruna, pues son incapaces de construir hoyos como su enemigo; ellos sólo pueden desplazarse por la superficie. Pero los milípedos no se resignan fácilmente, de inmediato preparan una venganza –actualmente estudiada por la ciencia– para frenar el progreso de las lombrices invasoras. Aparentemente la cantidad de huevos de lombriz disminuye con la presencia de milípedos, aún se desconoce cuál es exactamente la artimaña que utilizan, pero lo que sí se sabe es que las lombrices no son bienvenidas en cualquier lugar.

El dilema

Algunos biólogos expertos en ecología de insectos no se atreven a afirmar que las lombrices de tierra son una amenaza total para la biodiversidad de los bosques y otros ecosistemas. Estos animales han demostrado una excelente adaptación y un impacto favorable en tierras erosionadas. Pero surge una disyuntiva en todo el mundo, si ellas derrocan las especies nativas, éstas ya no podrán recuperarse y la pérdida es grave si se comienzan a eliminar especies que ni siquiera han sido descritas por la ciencia.

Para saber más: "Naturaleza salvaje: Lombrices de tierra" www.bbc.co.uk/natural/life/Lumbricidae

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Agente secreto "robolombriz"

El movimiento de un sencillo e inofensivo animal ha inspirado a un grupo de científicos en Estados Unidos para fabricar un robot espía.

Gusanos que se arrastran en el suelo hay muchos, pero entre los más conocidos se encuentran las lombrices de tierra (Lumbricus terrestris). Estos animales rosados con forma de espagueti y textura babosa, habitan prácticamente en cualquier superficie húmeda o pantanosa del mundo. Su alimento favorito es la materia orgánica en descomposición, ya sea de plantas o animales muertos. A pesar de que no tienen dientes, la succionan vorazmente, pues llegan a comer el equivalente a un tercio de su peso por día. Los desechos fecales de estos invertebrados constituyen un nutriente efectivo para el suelo, porque contienen minerales que son transportados a la superficie o a los túneles excavados. Las lombrices abren camino entre la tierra deslizándose de una manera peculiar: se anclan en un punto y contraen sus músculos a lo largo de su cuerpo para impulsarse, por medio de unas fibras circulares y longitudinales que determinan los segmentos o porciones con las que aparentemente están constituidas.

Súperlombriz

Inspirados en este movimiento, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), de la Universidad de Harvard y de la Universidad Nacional de Seúl, crearon un robot con forma de lombriz, hecho de materiales suaves pero lo suficientemente resistentes como para soportar un martillazo. En un tubo de malla enrollaron alambre de níquel y titanio para simular los tejidos musculares circulares. Y pusieron otro tanto de alambres a lo largo del cuerpo para imitar las fibras longitudinales. Colocaron un circuito y una batería dentro del tubo para generar corrientes eléctricas que calentaran partes específicas del gusano. De manera que cuando se alcanza cierta temperatura, los alambres calentados se contraen e impulsan al robot hacia delante.

El momento más desafiante del experimento fue poner a prueba la dureza de la lombriz. La pisaron, le dieron golpes con materiales pesados, la impactaron contra la pared y la lanzaron al aire para dejarla caer varias veces. Pero a pesar de los violentos maltratos, “Meshworm”, como la han llamado, salió ilesa. Sangbae Kim, profesora del MIT, dice que “la mayoría de las piezas mecánicas [en otros robots] son rígidas y frágiles en pequeña escala, pero todas las partes en Meshworm son fibrosas y flexibles. Los músculos son suaves, y el cuerpo es suave... estamos empezando a demostrar cierta capacidad de transformación en el cuerpo ".

Servicios especiales

La misión del gusano es explorar terrenos reducidos o difíciles de alcanzar por el humano: derrumbes causados por terremotos, túneles profundos, pasadizos estrechos de algún inmueble, etcétera. Incluso, la Agencia de Investigación de Proyectos Avanzados de Defensa (o DARPA en inglés), en Estados Unidos, apoyó este proyecto en espera de usar a la lombriz artificial como un espía.

Además, otros científicos auguran aplicaciones médicas como la fabricación de prótesis o una nueva generación de endoscopios, aparatos que sirven para explorar la cavidad de un organismo.

Sin embargo, ni los únicos, fuertes y suaves tejidos del robot se igualan a la anatomía de una lombriz de tierra real. Las Lumbricus terrestris tienen más de 100 segmentos en su larguirucho cuerpo, lo que les permite moverse con mayor eficacia y velocidad. Su piel consta de una cutícula de epidermis, dermis y capas musculares de tejido reforzado. Aunque no tienen esqueleto, mantiene su estructura con compartimentos llenos de líquido.  Cuando se hace adulta puede medir entre nueve y 30 centímetros. Y si algún ave o animal llega a quitarle una proporción de su cuerpo, puede regenerarse con el tiempo.

Fuente: web.mit.edu

“Zoología: Invertebtrados”, volumen 1, A.j. Marshall, editorial Reverté.

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Nueva familia arácnida

Criaturas con letales garras al final de sus ocho patas han sido descubiertas en las oscuras cuevas de Oregón, en el noroeste de Estados Unidos. Por sus novedosas características, los entomólogos las han clasificado como una nueva familia de arácnidos.

Fuente: California Academy of Science.

Los primeros ejemplares de Trogloraptor marchingtoni, como han nombrado a esta nueva familia de arañas, fueron encontrados suspendidos en sus telarañas, sujetadas en los techos de las cavernas. La primera característica que llamó la atención al grupo de entomólogos y espeleólogos –científicos que exploran cuevas subterráneas– fueron las largas garras afiladas en la punta de cada una de sus patas, lo que les sugería un comportamiento feroz, propio de depredadores especializados. Aunque hasta ahora se desconoce su estrategia de cacería, se ha intentado identificar el tipo de presas de las cuales se alimenta. Se les ofreció una variedad de insectos como abejas o moscas, pero ninguno fue aceptado. Estos resultados indican que se alimenta de una presa muy específica.

El tamaño de las Trogloraptor (con sus patas extendidas) puede ser de hasta siete centímetros. Su cuerpo entero es de color cobre y está cubierto por diminutas cerdas. En muchas formas esta nueva especie representa una colección de rasgos primitivos. Se considera que esta especie se separó de una familia arácnida hace 130 millones de años y que, desde entonces, se ha preservado bajo condiciones climáticas muy características. Por sus seis ojos, se les asocia con la familia primitiva Dysderoidea, arañas con la misma cantidad de órganos ópticos, o con las Oonopidae, un familia de arañas que por su semejanza en las piezas bucales, podrían ser los parientes vivos más cercanos.

Mientras tanto, investigadores de la Western Cave Conservancy y de la Academia de Ciencias de California, encontraron el mismo tipo de araña en los bosques de secuoyas, que son uno de los géneros de plantas con los árboles más voluminosos y viejos del mundo. Con esto, la Academia de Ciencias en California, afirma que si esa araña tan grande y bizarra permaneció escondida tanto tiempo, posiblemente hayan más como ellas sin ser descubiertas en muchas partes del mundo. 

Su nombre Trogloraptor significa ”ladrona de cuevas”, mientras que  marchingtoni fue asignado en honor a Neil Marchington, biólogo de cuevas, miembro del Conservatorio Este de Cuevas, que ofreció su ayuda y asesoría durante la investigación.  Algunos la han llamado araña ‘pie grande’ o ‘yeti’, por habitar en los mismos lugares recónditos en los que se sospecha que vive tal criatura mitológica. 

Debido a que hacían ya 140 años que no se hacía un descubrimiento como tal en América del Norte, los científicos aseguran que haber descubierto a una araña con características tan notables significa un momento histórico. Falta todavía dilucidar información sobre muchos de sus comportamientos: cortejo, apareamiento y otras características que la hacen una especie sorprendente.

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Bichos que brillan en la obscuridad

Aunque el 80% de las criaturas bioluminiscentes habitan en el mar, algunos insectos y gusanos también exhiben esta habilidad, en función de conseguir pareja, atraer a sus presas o defenderse de sus enemigos.

Los atardeceres veraniegos de Japón en el sigo XVII, solían ser un momento de asombro para niños y adultos que salían de sus hogares para presenciar un espectáculo luminoso sobre los ríos y arroyos: el revoloteo de las "hotaru" o luciérnagas (Lampyris noctiluca). Se dice que los hombres de esa época y región –atraídos por la luz de los insectos– acostumbraban cazarlos, guardarlos en frascos y usarlos como linterna. Actualmente, el tratamiento de esta especie es otro, pues se tiene mayor conciencia sobre su papel en el ambiente y en vez de atraparla, se organizan festividades en honor a ella. Al igual que esta tradición, existen muchas otras que han inspirado el estudio de la producción de luz en los bichos; el enigma principal es el cómo y para qué la producen.

Exclusividad Bioluminiscente 

No todos los animales tienen la habilidad de emitir luz, ya que existen características físicas, fisiológicas y ecológicas que permiten desarrollarla. Al fenómeno biológico que produce un resplandor luminoso se le llama ‘bioluminiscencia’, existen dos tipos: la intracelular y la extracelular. El caso de los insectos corresponde a la segunda, que se caracteriza por ser  una reacción química entre varios elementos: Las proteínas luciferina y luciferasa, oxígeno y ATP, la molécula energética por excelencia. Todos esos componentes interactúan dentro de órganos especiales, que por estar recubiertos por una cutícula semitransparente, permiten pasar la luz emitida hacia el exterior. Tanto hembras como machos pueden poseer estos órganos y aunque depende de la especie, se ubican en la cabeza, tórax o el abdomen de la criatura.

Las variaciones de bichos bioluminiscentes son abundantes, dependen de su entorno y características químicas. Los machos del escarabajo brillante (Pyrophorus luminosus), por ejemplo, gozan de dos pares de órganos de luz, mientras que las hembras tienen sólo uno. Otros insectos sorprenden por su alta capacidad luminosa, como el llamado ‘gusano ferroviario’ (Phrixothrix
p
hengodidae), quien tiene 24 órganos de luz en total: 11 pares en los lados laterales del tórax y abdomen, que exponen luz verde-naranja, y otro par en la cabeza, que emite luz roja. La diversidad de estos artrópodos también radica en el arte y estrategia de su habilidad.

Destrezas radiantes

Lampyris noctiluca. Luciérnaga. (Wikimedia).

Bichos como las luciérnagas, utilizan su bioluminiscencia para cautivar al sexo opuesto; en algunas especies, las hembras al no tener alas, generan luz para atraer la atención de los machos voladores. Durante el cortejo luminoso, se despliegan patrones de destello, algunos esperan cinco segundos para después emitir un único chispeo corto y otros, recurren a la equidad temporal: esperan un segundo de tiempo para entonces resplandecer durante otro segundo completo. Los insectos tropicales trabajan mejor en equipo, se congregan en grandes cantidades y centellean al unísono cual serie de luces de Navidad.

El gusano luminoso (Arachnocampa luminosa) encontrado exclusivamente en Nueva Zelanda, es el único que utiliza su bioluminiscencia como estrategia para atraer a sus presas. Elabora delgados filamentos verticales de seda con una mucosa pegajosa, después espera pacientemente a lo alto de su trampa mortal y finalmente, cuando su botín es atraído por el brillo de su atacante, queda atrapado entre los hilos y entonces el gusano, como un pescador que va subiendo el hilo de la caña de pescar, sube el filamento con su presa para después de ingerirlo. 

Una última estrategia es la aplicada por los gusanos ferroviarios, quienes resplandecen simultáneamente para alejar o intimidar a posibles depredadores mientras se deslizan por cualquier superficie.

La ciencia se ilumina

Las aplicaciones de la bioluminiscencia observada en insectos han sido explotadas en el estudio del espacio exterior, la biotecnología, investigación médica y detección de plagas de insectos. En misiones espaciales, se utilizan  para identificar vida en otros planetas. Se insertan partículas luminosas en un dispositivo especial que recoge muestras de planetas o meteoritos, si el brillo aparece después de un tiempo, se infiere la detección de vida microscópica. El mismo método se utiliza en la investigación médica, sólo que no se identifican nuevos tipos de vida extraterrestre, sino células cancerígenas.

Por otro lado, investigadores de la Universidad de Siracusa, en Estados Unidos, recurrieron a la nanotecnología para imitar la habilidad resplandeciente de las luciérnagas, al insertar las proteínas bioluminiscentes en una nanobarra de metal. Con esto, se pueden fabricar pequeñas luces de colores sin necesidad de usar la electricidad, por lo que en un futuro se espera aplicar esa técnica en la vida diaria.

Debido a que los cultivos de siembra de diversos países sufren de plagas de insectos en ciertas temporadas del año, científicos estadounidenses en 2011, modificaron los genes de un gusano de campo para provocar la emisión de luz en su cuerpo. De tal forma, el gusano al brillar por la noche, permitió a los granjeros identificar su lugar de origen y poder así, evitar una plaga masiva.

Los insectos bioluminiscentes han fomentado la creatividad del humano tanto para conseguir un valor ecológico, como para el desarrollo de tecnologías. Así que si decides atrapar luciérnagas, se recomienda tomar en cuenta la sugerencia de varios entomólogos: guardarla en un recipiente amplio y lleno de hierba para que el insecto pueda seguir generando luz mediante el oxígeno liberado por las plantas.

Otras familias de especies bioluminiscentes: Collembola, Díptera, Coleoptera y Homoptera.

Para saber más:

Luciérnagas y gusanos luminosos

http://www.firefliesandglow-worms.co.uk/index.html

Proyecto "¿Has visto una luciérnaga?"

http://www.gusanosdeluz.es/

La luz misteriosa que emana de la naturaleza. 

http://www.bbc.co.uk/mundo/video_fotos/2012/03/120328_galeria_fotos_bioluminiscencia_museo_historia_wbm.shtml

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Bichos en el Ártico

Foto: Guidesinalaska.com

¿Alguna vez has imaginado un insecto en el hielo? En las regiones norte de Alaska, pertenecientes al Círculo Polar Ártico, se han encontrado fascinantes métodos de supervivencia de los bichos en la tundra, sus formas son tan asombrosas que podrían aportar a la práctica de la ciencia médica o conocer la vida en otros planetas.

Hábitat Extremo

Quien visita o vive en el Ártico, está advertido sobre las consecuencias que causa una prolongada exposición en el frío extremo. Expuestas a los -18ºC promedio del invierno en esta zona, las membranas de las células de un humano se quiebran, los músculos se tornan oscuros causando gangrena, se pierde la conciencia e incluso, la circulación de la sangre se detiene hasta morir. El paisaje de Alaska se compone en su mayor parte por glaciares de hielo y nieve, los árboles escasean y los hombres y animales que viven en él, han adaptado su vida a condiciones naturales extremas. Pero entonces ¿cómo le hacen los insectos para sobrevivir a bajas temperaturas?

El calor de verano en el Ártico dura únicamente ochos semanas, pero esa energía emitida no tiene la misma temperatura que la experimentada por los habitantes cercanos al Ecuador durante la misma estación del año. Algunos insectos aprovechan el poco calor para permanecer vivos en el ambiente el resto de las temporadas, pero otros simplemente no necesitan del calor.

Bichos Resucitados

Hace cuatrocientos años, la armada estadounidense realizó una investigación en  túneles de permafrost (capa de hielo permanentemente congelada en el exterior del suelo), ubicadas a unos treinta metros bajo tierra en las zonas profundas del norte de Alaska. En ellas, los soldados encontraron todo tipo de vestigios del pasado, tales como los restos congelados de la superficie de un lago perteneciente a los tiempos de las cavernas. Los científicos de hoy, descubrieron en el mismo lugar fósiles de animales, entre ellos, insectos que resistieron la era del hielo por más de cuarenta mil años. Pero lo más asombroso viene después: cuando los científicos extrajeron a los insectos del sedimento, éstos volvieron a la vida de inmediato. ¿Cómo se habrán preservado tanto tiempo? La estrategia del siguiente insecto puede proporcionar una idea.

Pentatimoidea. Insecto maloliente Foto: Liz Andersen. Projectnoah.org

 Pentatimoidea. Insecto maloliente Foto: Liz Andersen. Projectnoah.org

Un Héroe Apestoso

El regreso del invierno en el polo norte provoca la muerte de varios bichos, pero no en el “Insecto Maloliente” o “Insecto Anticongelante”. Miembro de la súperfamilia de los Pentatomoidea, este insecto no sólo es popular por el olor que penetra en la nariz de quien lo huele, sino por su método ingenioso de supervivencia en el hielo: reducir la temperatura de congelación a través de una proteína contenida en su sangre.  

Todd Stoformo, biólogo de la Universidad de Alaska-Fairbanks, fue uno de los primeros que investigó el secreto de la proteína de este apestoso escarabajo. Stoformo ha observado que en temporada de invierno, los insectos malolientes producen mayor cantidad de la proteína anticongelante en sus cuerpos, de forma que al tener contacto con el hielo, les permite controlar la temperatura de su sangre y evitar algún daño en su interior. En comparación con la sangre de los humanos, que no tienen la misma composición química que la de los escarabajos de Alaska, los animales pueden sobrevivir a temperaturas cercanas a los 15.5º bajo cero.

La capacidad de impedir la formación de cristales en los fluidos del organismo podría ofrecer beneficios en la Medicina, en especial el trasplante de órganos. Actualmente la transportación de órganos donados se realiza a contra reloj para evitar el efecto de congelación en la pieza. Con la aplicación de las propiedades de la inusual proteína, la preservación de los órganos sería más duradera y el tiempo de la transportación para llegar al cuerpo receptor se ampliaría.

Y para los amantes de la repostería, a Stoformo se le ocurrió la idea de que los beneficios de la proteína también ayudarían a preparar helados más cremosos y con mayor tiempo de enfriamiento. 

Mesenchytraeus. Gusano de Hielo Foto: Alaska-in-pictures.com

Gusanos Congelados

Estos animales fueron descubiertos en 1887, también en Alaska. En algún momento se dudó de su existencia porque los pobladores no creían que un gusano fuera capaz de existir en temperaturas que podrían matar a muchas criaturas. Estos gusanos pasan su vida entera en el hielo, se alimentan de alga roja de la nieve y su principal enemigo es el calor, pues si son expuestos a temperaturas arriba de los 5ºC, se desintegran. Hasta ahora no se sabe cómo es que los gusanos de hielo pueden cavar a través de las placas de hielo. Algunos científicos creen que poseen propiedades anticongelantes similares a la de los insectos malolientes y otros piensan que se trasladan a través de poros que componen la superficie congelada.

La supervivencia de estos insectos en condiciones extremas son una muestra de la gran biodiversidad de nuestra Tierra. La existencia de este tipo de especies ha comprobado que no sólo sobreviven sino perfeccionan su adaptación al ambiente. Además, su estudio podría arrojar grandiosos hallazgos de la vida del espacio exterior.

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