Arxiu de la categoria: CONCEPTOS BÁSICOS DE BIOLOGÍA

¿De dónde vienen los nombres de las especies?

Todos los seres vivos del planeta conocidos poseen nombres que permiten su identificación. Sin embargo, únicamente los nombres científicos se consideran válidos en biología para su clasificación. ¿Quién se encarga de asignar estos nombres? ¿Siempre ha sido así?, y lo más importante, ¿Existen normas a la hora de poner un determinado nombre?

En otro post, desde All you need is Biology os hablamos de la clasificación y la filogenia de los organismos. En este, te explicamos cómo lo hacen los biólogos para ponerles nombre. ¡Descubrirás muchas curiosidades!

La importancia de los nombres científicos

Si nos preguntan qué es un perro o un gato, todos sabremos de qué animales se trata. Sin embargo, estos nombres no resultan útiles desde un punto de vista científico (aunque los biólogos los usemos muchas veces), especialmente cuando se realizan estudios y publicaciones. Los nombres comunes (“perro”, “gato”) no son constantes; cada idioma, cada país, e incluso cada región, dispone de sus propios términos para designar a los mismos organismos. Incluso a veces cambian con el tiempo o son usados para designar a animales distintos (una langosta puede ser un crustáceo marino o un insecto del orden de los ortópteros).

Como veis, esto puede llevar a confusión. Si alguien publica que ha llevado a cabo un estudio sobre la reproducción en poblaciones de guacamayos, no sabríamos exactamente de qué especie nos están hablando; el nombre común de esta ave varía entre países y existen diferentes especies de guacamayos, por lo que el estudio no nos diría gran cosa.

Es por esto que la correcta clasificación y designación de nombres científicos es tan importante: son constantes a nivel mundial (se evitan problemas de traducción) y aluden a un único organismo sin ambigüedades.

Actualmente, la designación de nombres científicos se ciñe a la nomenclatura binomial, o lo que es lo mismo, el nombre científico de cada especie está compuesto por dos términos: el género (un nivel de clasificación superior a la especie) y el epíteto o nombre específico (que no la especie, como muchos suelen confundir). Mientras que el primer término tiene validez por sí solo, el segundo sólo tiene valor si va precedido del género.

Así, y siguiendo con el ejemplo anterior, los denominados guacamayos en este estudio en realidad pertenecen al género Ara, pero existen diversas especies de guacamayos relacionadas entre sí dentro de este género (Ara ararauna, Ara glaucogularis, Ara militaris…).

Guacamayo de la especie Ara ararauna. Imagen de Ralph Daily, CC.

Ahora bien, ¿esto ha sido siempre así? ¿Cómo ha cambiado la forma de denominar a las especies?

Linneo, el padre de la nomenclatura binomial

Desde siempre, los biólogos han tratado de clasificar y dar nombre a los organismos. La rama encargada de definir y dar nombre a grupos de organismos basándose en sus características compartidas recibe el nombre de taxonomía.

En un principio, no existía un consenso claro sobre cómo debían asignarse los nombres. Para los primeros “taxónomos”, era especialmente importante, por ejemplo, la diferenciación e identificación de plantas venenosas y medicinales, en relación a las cuales ya existen algunos documentos del Egipto de hace más de 3000 años.

El primero en clasificar formalmente a los organismos fue Aristóteles (384-322 A.C.), el cual hizo la primera distinción entre animales y plantas, además de iniciar las primeras clasificaciones en base a las “partes” de los organismos: si tenían cuatro patas, el cuerpo caliente, etc.

Durante la edad media y gran parte de la edad moderna temprana, la mayoría de científicos seguían el sistema aristotélico. Gracias a las mejoras en los utensilios de observación, como el desarrollo de las primeras lentes ópticas durante el siglo XVI y XVII, algunos empezaron a mejorar sus descripciones hasta ir dejando poco a poco de lado este sistema. La taxonomía como tal empezaba a florecer.

Sin embargo, a pesar de que las clasificaciones de las especies mejoraban, entre los taxónomos seguía sin existir un consenso sobre cómo debían asignarse sus nombres. Previamente al sistema binomial que usamos actualmente, las especies eran denominadas mediante un término (el género) y, a continuación, un nombre o epíteto específico formado por una o diversas palabras que describían la especie. Este sistema, conocido como sistema polinomial, permitía la existencia de nombres tan largos como: Plantago foliis ovato-lanceolatus pubescentibus, spica cylindrica, scapo tereti. Claramente, este sistema no resultaba nada óptimo.

Entre el siglo XVI-XVII, Caspar Bauhin dio los primeros pasos para simplificar este sistema, reduciendo en muchos casos los nombres a únicamente dos términos. Sin embargo, fue el botánico sueco Carl von Linné o Linneo (o en su nombre latinizado, Carolus Linnaeus) quien formalizó el uso de la nomenclatura binomial en su publicación Species Plantarum (1753). A partir de este momento, las especies recibían un nombre con únicamente dos términos: el género y un término trivial designado por su descriptor; por ejemplo, Panthera tigris (tigre).

Carl von Linné. Imagen de Dominio Público.

El hecho de que se fijara este sistema resulta importante por tres motivos:

  • Su economía: sólo se necesitan dos palabras para identificar a una especie de forma inequívoca.
  • Su difusión y uso generalizado por la comunidad científica: ésta regula y fomenta su uso.
  • Su estabilidad: se trata de conservar los nombres a toda costa a pesar de que se realicen cambios a posteriori en la clasificación del organismo.

Cómo dar nombre a un organismo: los códigos de nomenclatura

Taxonomía y nomenclatura son dos conceptos inseparables, pero diferentes. Mientras que la taxonomía es la ciencia encargada de la descripción y clasificación de grupos de organismos, la nomenclatura es la herramienta que permite a los taxónomos establecer los nombres de los mismos.

En 1758, Linneo estableció las bases para llevar a cabo una clasificación objetiva de todas las especies en la décima edición de su obra Sistema Naturae:

  • Cada especie biológica debe tener asignado un nombre científico, único y universal.
  • Cuando una especie reciba dos o más nombres científicos asignados por diferentes investigadores, se respetará el más antiguo.
  • Los nombres científicos se componen de dos palabras en latín (o griego): la primera determina el género y la segunda, la especie dentro de ese género.
  • La inicial del género debe escribirse en mayúscula, mientras que el nombre específico debe escribirse en minúscula. Por otro lado, ambos términos deben escribirse en cursiva o subrayados.
Portada de la décima edición de Sistema Naturae. Imagen de Dominio Público.

Si bien estos puntos son sencillos, la nomenclatura se ha ido volviendo más compleja. Actualmente, existen códigos internacionales de nomenclatura para cada grupo de organismos, como el ICZN (International Code of Zoological Nomenclature) o el ICN (International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants), entre otros. Los taxónomos de cada especialidad deben obedecer a sus respectivos códigos a la hora de poner nombre a sus organismos.

Dos de los criterios más importantes para la denominación de especies son la validez y la disponibilidad de los nombres. Pongamos por ejemplo que descubrimos una nueva especie de avispa del género Polistes: para empezar, el nombre que le asignemos (Polistes x) debe estar disponible, es decir, debe cumplir los requisitos necesarios para poder asignarse. Estos requisitos están recogidos en los respectivos códigos, los cuales toman como referencia los criterios del sistema binomial de Linneo. Además de los citados anteriormente y de otros tantos, un nombre es disponible si va acompañado de una descripción. La disponibilidad de un nombre puede cambiar ante ciertas circunstancias; por ejemplo, un nombre considerado no disponible por ausencia de descripción, puede volver a estar disponible si vuelve a publicarse siguiendo los criterios del código.

Por otro lado, el nombre debe ser válido, es decir, que no haya sido usado previamente para designar a otro organismo o considerado inválido. Por ejemplo, dos taxónomos describen la misma especie con nombres distintos y un año de diferencia; en este caso, el nombre válido será el más antiguo y el segundo pasará a ser un sinónimo aplicando el principio de prioridad, dejando de ser válido para su uso. Es por esto que un taxónomo debería realizar un estudio previo de las especies existentes, evitando describirlas por duplicado o usando nombres ya existentes.

Cuando poner nombres se nos va de las manos…o no

A la hora de poner nombre a una especie, lo más habitual es que se haga en base a alguna característica específica del organismo (Dosidicus gigas (calamar gigante)), su localidad (Synergus mexicanus (avispa de las agallas mexicana)) o en honor a familiares u otros científicos. Lo mismo ocurre con los géneros u otros grupos.

Sin embargo, el mundo de la nomenclatura está lleno de curiosidades, desde científicos que asignan nombres extravagantes, pasando por los que aprovechaban la oportunidad para insultar a otros científicos, a aquellos que ponen nombres de sus personajes o series favoritas:

  • Existe un género de polillas denominado La (por Bleszynski, 1966). Su ambigüedad con el artículo “la” vuelve locos a los motores de búsqueda en Internet (además de no saber si se está hablando de un género…). Si eso no fuera suficiente, algunas de sus especies recibieron nombres tan originales como La cerveza, La cucaracha o La paloma.
  • Mientras que algunos se quedan cortos, otros se pasan: Gammaracanthuskytodermogammarus, Rhodophthalmokytodermogammarus y Siemienkiewicziechinogammarus son nombres de géneros que el naturalista Dybowski asignó a diferentes anfípodos (crustáceos) del lago Baikal. ¡Debió parecerle muy divertido!
  • Durante un tiempo, fue costumbre usar los epítetos como medio para insultar a otros científicos (por ej. stupidus). Por suerte, actualmente está estrictamente prohibido.
  • Abra cadabra, Aha ha, Attenborosaurus (género de dinosaurio dedicado al naturalista David Attenborough), Acledra nazgul, Desmia mordor (ambos en honor al Señor de los Anillos), entre muchos otros.

Cabe decir que los respectivos códigos tratan de evitar este tipo de nombres, aunque no dejan de ser divertidos. Y si no has tenido suficiente, échale un ojo a este listado. ¡No te defraudará!

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¿Todavía piensas que ponerle un nombre a un organismo es tarea fácil?

Referencias

Foto de portada realizada por Irene Lobato Vila (autora del artículo) en el Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian (Washington D.C., EUA).

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Biología y vida extraterrestre

Frecuentemente aparecen nuevas noticias sobre planetas de reciente descubrimiento que podrían albergar vida extraterrestre. El avance científico no para de arrojar nueva información sobre Marte, otros mundos con agua y seres vivos extremadamente resistentes, como los tardígrados. ¿Pero podría existir la vida fuera de la Tierra? ¿Qué es la vida? ¿Qué se necesita para que se mantenga? De ello se encarga la astrobiología. ¡Conócela!

ASTROBIOLOGÍA Y EXOBIOLOGÍA

La astrobiología es un conjunto de distintas disciplinas científicas que estudia la existencia de la vida en el universo. Para ello combina conocimientos de biología, física, química, astronomía, ecología, geografía, geología, ciencia planetaria y biología molecular. Dentro de la astrobiología, la exobiología estudia científicamente las posibilidades de vida fuera de nuestro planeta. No hay que confundirla con la ufología, una pseudociencia. La astrobiología intenta responder a preguntas tan apasionantes como:
– ¿Qué es la vida?
– ¿Cómo apareció la vida en la Tierra?
– ¿Cómo evoluciona, se desarrolla la vida y cuál es su adaptabilidad?
– ¿Cuál es el futuro de la vida en la Tierra y otros lugares?
– ¿Existe vida en otros mundos?

No, ni esto es un marciano ni es astrobiología. Fuente: Quo

¿QUÉ ES LA VIDA?

Aunque parezca una pregunta banal, la vida no es fácil de definir. Aparentemente podemos reconocer si los seres están vivos o no si realizan ciertas funciones y poseen ciertas características:

  • Nutrición: obtienen energía del exterior para mantener su medio interno constante (homeostasis).
  • Reproducción: pueden crear copias de sí mismos.
  • Relación: se relaciona con el medio y otros seres vivos.
  • Organización: los seres vivos estan formados por una o más células.
  • Variación: la variabilidad entre individuos permite a las especies evolucionar.

Los problemas empiezan cuando encontramos seres que no cumplen todas las características. El ejemplo más clásico serían los virus: son incapaces de reproducirse por sí mismos y carecen de estructura celular. Otro ejemplo serían los eritrocitos (glóbulos rojos) de mamíferos, células sin  material genético ni mitocondrias.

Microfotografía al microscopio electrónico del virus del Ébola (Foto pública de la CDC)

¿QUÉ SE NECESITA PARA QUE EXISTA VIDA?

Sólo conocemos un tipo de vida: el terrestre. Es por ello que los astrobiólogos necesitan tomarlo como referencia para saber qué buscar en otros lugares. ¿Podrían existir otras formas de vida distintas a las terrestres? Quizá, pero sería casi imposible reconocerlas. Si no sabes qué buscas, puede que lo encuentres pero no te des cuenta.

Se considera que para que aparezca y se desarrolle la vida se necesita:

  • Un líquido dónde tengan lugar reacciones químicas: en la Tierra, es el agua.
  • Un elemento con facilidad para formar compuestos estables: en la Tierra, es el carbono.
  • Una fuente de energía: en la Tierra, es el Sol.

Partiendo de esta base, se buscan planetas o satélites con estas características, aunque no se descartan otras posibilidades como metano líquido (es el caso de Titán, satélite de Saturno), etano, ácido sulfúrico, amoníaco o ácido acético como solvente, o formas de vida basadas en otros elementos como el silicio, una constante en relatos de ciencia-ficción.

Representación artística de los lagos de metano de Titán. Crédito: Steven Hobbs

¿QUÉ SE NECESITA PARA QUE SE MANTENGA LA VIDA?

El cuerpo celeste en cuestión también tiene que cumplir una serie de características para que la vida pueda mantenerse:

  • Abundancia de elementos químicos como el carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno para formar compuestos orgánicos.
  • Que el planeta/satélite se encuentre dentro de la zona de habitabilidad de su estrella. Resumidamente, que orbite a una distancia que permita unas temperaturas ni muy altas ni muy bajas.
Zona de habitabilidad (verde) según la temperatura de la estrella. Rojo: demasiado caliente, azul: demasiado frío. Fuente: NASA/Misión Kepler/D. Berry
  • Una fuente de energía suficiente para mantener la temperatura y permitir la formación de moléculas complejas.
  • Una gravedad adecuada para mantener una atmósfera y no aplastar a los seres vivos del planeta.
  • Que el planeta tenga un campo magnético para desviar la radiación incompatible con la vida proveniente de su estrella.
El campo magnético terrestre protege la vida del viento solar. Fuente: ESA

En nuestro Sistema Solar, los candidatos que posiblemente cumplen estas características son Marte, Europa y Ganimedes (satélites de Júpiter), EncéladoTitán (satélites de Saturno) y Tritón (satélite de Neptuno).

¿POR QUÉ EL CARBONO?

Los seres vivos estamos formados por células, y ésta a su vez, si vamos reduciendo la escala, de moléculas y átomos (como toda la materia). ¿Por qué la vida está basada en el carbono?

En realidad, en la constitución de los organismos intervienen 26 elementos, pero el 95% de la materia viva se compone de carbono (C), hidrógeno (H), nitrógeno (N), oxígeno (O), fósforo (P) y azufre (S). Podemos imaginarlos como los “ladrillos de la vida”: combinando estas piezas básicas, podemos obtener organismos complejos. Estos ladrillos pueden unirse a otros mediante enlaces covalentes. Metafóricamente, los átomos los podemos imaginar con esferas con manos los cuales se pueden agarrar a otras manos libres. Por ejemplo, la principal molécula de fuente de energía para todos los seres vivos es el ATP (Adenosín trifosfato, de fórmula C10H16N5O13P3).

enlaces químcos, moléculas, sulphur, phosphorus, hidrogen, oxigen, carbon, nitrogen, chemical bond
Representación esquemática de los átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo y sus valencias (enlaces posibles). Producción propia basada en la figura 6.3 de “La vida en el espacio” (ver referencias)

El elemento candidato a sustentar la vida tendría que ser un elemento abundante capaz de formar gran cantidad de enlaces consigo mismo y con otros elementos. De los 5 elementos más abundantes en el universo:

  • Helio: no forma compuestos
  • Hidrógeno y oxígeno: tienen 1 y 2 manos, por lo que sólo pueden formar compuestos muy sencillos.
  • Nitrógeno: puede unirse a 3 átomos, pero no se conocen cadenas de varios átomos de nitrógeno.
  • Carbono: tendría 4 manos, con lo que puede unirse fuertemente con otros carbonos con enlaces simples, dobles, o triples. Esto le permite formar cadenas larguísimas y estructuras tridimensionales y aún le pueden “sobrar” manos con los que unirse a nitrógeno, oxígeno y azufre, fósforo, hidrógeno. Esta versatilidad permite construir moléculas químicamente activas y complejas, justamente la complejidad que hace posible la vida.
estructura química del adn, moléculas
Estructura química del ADN, donde se puede observar la importancia de la capacidad del carbono de formar largas cadenas y anillos. Fuente

¿Podría haber vida en otro lugar basada en un átomo distinto?

ALTERNATIVAS AL CARBONO

EXTRATERRESTRES DE SILICIO

Como establecer 4 enlaces es tan útil, el silicio es el primer candidato por el que apuestan biólogos y escritores de ciencia ficción, aunque no sea tan abundante como el carbono. El silicio (Si) también puede formar 4 enlaces y es abundante en planetas rocosos como la Tierra, pero…

  • El enlace Si-Si es bastante débil. En un medio acuoso, la vida basada en silicio no se mantendría durante mucho tiempo ya que muchos compuestos se disuelven en ella, aunque podría ser posible en otro medio, como nitrógeno líquido (Bains, W.).
  • Es muy reactivo. El silano por ejemplo (equivalente del metano, pero con un átomo de silicio en lugar de carbono) se enciende espontáneamente a temperatura ambiente.
  • Es sólido a la mayoría de temperaturas. Aunque puede formar estructuras con el oxígeno (sílice o dióxido de silicio), el resultado casi siempre es un mineral (cuarzo): demasiado simple y sólo reacciona fundido a 1000ºC.
  • No forma cadenas ni redes consigo mismo, debido a su mayor tamaño respecto el carbono. En ocasiones forma cadenas largas con oxígeno (siliconas), a las que quizá se podrían unir a otros grupos para formar moléculas complejas. Justamente el extraterrestre de la película Alien, el octavo pasajero posee tejidos de silicona. Los seres formados por siliconas serían más resistentes, lo cual lleva a especular qué tipo de condiciones extremas podrían soportar.
Horta, una forma de vida basada en el silicio aparecida en la serie de ciencia ficción Star Trek. Fuente

EXTRATERRESTRES DE NITRÓGENO Y FÓSFORO

Veamos algunas características del nitrógeno y fósforo por separado:

  • Nitrógeno: sólo puede formar 3 enlaces con otras moléculas y es poco reactivo.
  • Fósforo: sus enlaces son débiles y los enlaces múltiples poco comunes, aunque puede formar largas cadenas. El problema es que es demasiado reactivo.

Combinando los dos, se podrían obtener moléculas estables, pero los seres basados en nitrógeno y fósforo tendrían otros problemas: los compuestos de nitrógeno, de los cuales tendrían que alimentarse, no se encuentran en suficiente cantidad en los planetas y el ciclo biológico no sería favorable energéticamente hablando.

EXTRATERRESTRES DE BORO, AZUFRE Y ARSÉNICO

Las bioquímicas más improbables podrían basarse en estos elementos:

  • Boro: puede formar cadenas largas y unirse a otros elementos como el nitrógeno, hidrógeno o carbono
  • Azufre: puede formar cadenas largas, pero por su tamaño es altamente reactivo e inestable.
  • Arsénico: es demasiado grande para formar compuestos estables, aunque sus propiedades químicas son parecidas a las del fósforo.

En 2010, la revista Science publicó un estudio en el que se afirmaba haber descubierto una bacteria (GFAJ-1) capaz de vivir sólo de arsénico, letal para cualquier ser vivo. Rompía el paradigma de la biología al no usar el fósforo (recordad el ATP y la estructura del ADN) y abría nuevas vidas de estudio para la astrobiología. En 2012, dos investigaciones independientes refutaban la teoría de la investigadora Felisa Wolfe-Simon y su equipo. El fósforo sigue siendo esencial para que los organismos puedan vivir y desarrollarse en la Tierra.

La bacteria GFAJ-1. Fuente

Por el momento, estas bioquímicas hipotéticas no son más que especulaciones, por lo que los astrobiólogos siguen buscando vida basada en el carbono, aunque ya sabemos que la ciencia nunca nos deja de sorprender. Aunque pudiéramos identificar vida basada en otros elementos, si algún día encontramos vida extraterrestre (o viceversa) la revolución será tan grande que aunque sea basada en el carbono, dará mucho que hablar.

REFERENCIAS

Mireia Querol Rovira

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Genitales animales: anfibios, reptiles y mamíferos

Después de la primera entrega sobre los genitales de aves y peces, cerramos capítulo sobre las curiosidades de los penes, vaginas y demás órganos reproductores de anfibios, reptiles y mamíferos.

GENITALES EN ANFIBIOS

Como ya vimos en el artículo anterior, la cloaca es el orificio donde confluyen los aparatos digestivo, reproductor  y excretor. Todos los anfibios poseen cloaca, así como los reptiles, aves y algunos peces (tiburones y rayas) y mamíferos. Las larvas de los anfibios se caracterizan por sufrir una gran transformación conocida como metamorfosis.

No te pierdas el exitoso artículo sobre anfibios ladrones de esperma.

ANUROS

De reproducción externa, el apareamiento de muchos anuros se produce en el agua. En los anuros (anfibios sin cola, como las ranas) el macho, de menor tamaño que la hembra, se agarra a la hembra firmemente. Este abrazo se denomina amplexo. Las contracciones de la hembra al expulsar los huevos estimulan al macho para rociarlos de esperma en el mismo momento que son expulsados. Los huevos quedan unidos por una masa gelatinosa que adquiere diferentes formas según la especie.

Amplexo de Litoria xanthomera. Foto: Rainforest harley

Las ranas macho del género Ascaphus tienen una pseudocola que no es más que una extensión de la cloaca. Esto les ayuda a evitar pérdidas de esperma en las aguas de gran corriente donde viven, al depositar el esperma dentro de la cloaca de la hembra. Son pues los únicos anuros con fertilización interna.

Rana con cola (Ascaphus truei). Foto: Mokele

URODELOS

Casi todos los urodelos (anfibios con cola, como salamandras y tritones) presentan fecundación interna. El macho se sitúa delante la hembra y libera unos sacos (espermatóforos) que contienen los espermatozoides. La hembra camina sobre uno de ellos, lo recoge con los labios de la cloaca y los situa en la espermateca, una cavidad donde los espermatozoides esperan a que los huevos pasen por la cloaca para irlos fecundando. La hembra pone los huevos fecundados uno a uno pegándolos en plantas acuáticas, excepto en algunas especies de salamandra, en las que la hembra los retiene y nacen larvas vivas (ovoviviparismo).

Espermatóforos de salamandra (Ambystoma sp.). Foto: Placeuvm

ÁPODOS

Los ápodos o cecilias son anfibios sin patas con fecundación interna, pero a diferencia de los anuros se produce inseminación interna.  Esto es posible gracias a una pseudo-falo (phallodeum) que tienen los machos, que insertan en la cloaca de la hembra durante dos o tres horas.

Phallodeum de una cecilia. Foto cedida por: Danté Fenolio

En las especies ovíparas (25%), los huevos son custodiados por la madre, el resto de especies son ovovivíparas (75%). En algunas especies ovovivíparas las crías ya nacen metamorfoseadas, en otras como larva. Durante su estancia en el interior de la madre, se alimentan de células del oviducto, que raspan con sus dientes especiales. En el caso de la especie ovípara Boulengerula taitana, las larvas se alimentan de la piel de la madre lo que les permite crecer 10 veces su tamaño en una semana.

GENITALES EN REPTILES

REPTILES ESCAMOSOS

Los reptiles escamosos (orden Squamata), es decir, lagartos, serpientes y anfisbenas (culebrillas ciegas) poseen el pene dividido en dos: es lo que se conoce como hemipene. Se mantiene guardado en el interior de la cola y sale al exterior durante la cópula gracias a los tejidos eréctiles. A pesar de ser doble, durante la cópula sólo introducen en la hembra una de las partes, aunque pueden hacerlo alternativamente. Los extremos pueden ser lisos o presentar púas o estructuras para asegurar el agarre a la cloaca de la hembra.

Lagartija vivípara (Zootoca vivipara) con los hemipenes a la vista. Foto: Charlesjsharp

 

TORTUGAS

En algunas tortugas marinas, la cloaca conserva la capacidad de intercambio gaseoso, en otras palabras, de respirar. El agua pasa lentamente por ella, lo que permite recoger el oxígeno y llevarlo hasta los pulmones.

Las tortugas macho poseen un pene simple que está plegado en dos en la cloaca, dentro de la cola, por lo que la cola de los machos es más gruesa y larga que la de las hembras. Durante la erección, se llena de fluido, se despliega y sale al exterior, alcanzando un tamaño comparativamente bastante grande.

Pene de tortuga mediterránea (Testudo hermanni). Fuente

COCODRILOS

Los cocodrilos tienen un pene rígido (siempre en erección) escondido dentro del cuerpo que, sale disparado como un resorte al exterior en el momento de la cópula y se oculta de nuevo a la misma velocidad. Según este estudio, el tejido fibroso y colágeno del pene permitiría la no existencia de erección y de tumescencia en el aligator americano.

En este vídeo se puede observar cómo emerge el pene de un aligator americano durante su disección, al tocar el nervio pélvico.

 

GENITALES EN MAMÍFEROS

MAMÍFEROS MONOTREMAS

Los monotremas son los mamíferos más primitivos, con algunas características reptilianas, como la puesta de huevos y la presencia de cloaca. Ornitorrincos y equidnas son los representantes más conocidos.

El pene de los monotremas tiene 4 cabezas, aunque no todas pueden funcionar simultáneamente. Se usa sólo la mitad, es decir, dos cabezas cada vez. En el caso del ornitorrinco sólo funciona el lado izquierdo, ya que la hembra sólo tiene funcional el ovario izquierdo.

Pene de equidna. Fuente

MAMÍFEROS MARSUPIALES

Los marsupiales son aquellos mamíferos en los que la cría termina su desarrollo en el marsupio, una especie de bolsa que poseen las hembras donde se encuentran las mamas. Los más conocidos son los canguros, koalas, zarigüeyas y el extinto tilacino.

Generalmente las hembras tienen dos vaginas, que encajan con los penes bifurcados de los machos, que se retraen dentro del cuerpo en forma de S cuando están en reposo. Los penes de los marsupiales, a diferencia de algunos placentarios, no poseen ningún hueso en su interior.

Pene de zarigüeya. Foto: Ellen Rathbone

En el caso de los canguros, las hembras poseen tres vaginas (que se unen en una sola abertura al exterior) y dos úteros. Las dos vaginas laterales conducen el esperma hacia los úteros y la central es por donde desciende la cría durante el parto.

Sistema reproductor de las hembras marsupiales. Foto: National Geographic

MAMÍFEROS PLACENTARIOS

HUESO PENEANO Y ERECCIÓN

En los mamíferos placentarios, como los humanos, la cría se desarrolla en el útero y es nutrido mediante la placenta. Muchos machos de placentarios presentan un hueso peneano o báculo. Este hueso permitiría la cópula aunque no haya erección.

Hueso peneano de perro. La flecha señala la ubicación del surco uretral. Foto: Didier Descouens

Algunos placentarios han perdido el báculo: es el caso de los humanos, hienas, équidos (caballos, cebras…) y lagomorfos (conejos, liebres…). En ellos, la erección es posible gracias al llenado de sangre de los cuerpos cavernosos.

DELFINES

En el caso de los delfines, su pene es prensil y sensorial. La punta es giratoria y no es raro verlos palpar el fondo marino con su pene. Esto ha dado lugar a falsos mitos como que los delfines siempre están excitados e intentan copular con cualquier cosa que se les ponga por delante. Esta capacidad táctil también les permitiría estrechar lazos sociales entre ellos, incluso entre machos. Este comportamiento también lo observamos en las orcas.

La vagina de los delfines está llena de pliegues y recovecos para dificultar el acceso del esperma hasta el óvulo, ya sea de machos rivales o de machos con los que la hembra no deseaba aparearse. Si quieres ver cómo encaja el pene en la intrincada vagina del delfín clica aquí.

HIENAS

A simple vista podríamos confundir una hiena macho con una hembra. Las hienas moteadas (Crocuta crocuta) hembra, tienen una larga vagina que se extiende en un clítoris externo del mismo tamaño que el pene masculino. Las crías pues, tienen que atravesar este largo canal al nacer, que sufre grandes desgarros en los primeros partos y en ocasiones las crías mueren por no poder atravesarlo. Además, los labios vaginales también son grandes y llenos de grasa, lo que podría llegar a recordar a unos testículos.

Genitales de la hiena moteada. Fuente: Quora

REFERENCIAS

Mireia Querol Rovira

 

 

Genitales animales: aves y peces

La función del aparato reproductor es aparentemente simple: transmitir los genes a la siguiente generación. ¿Por qué pues presenta formas tan distintas y curiosas en todo tipo de animales? ¿No sería suficiente con un simple canal emisor de esperma y un simple receptor? Descubre en este artículo las diferentes formas y estrategias reproductivas de aves y peces. Si quieres conocer las de anfibios, reptiles y mamíferos visita este artículo.

LA VIDA SEXUAL DE LOS ANIMALES

Los animales presentan diferentes estrategias de reproducción. En primaria aprendimos que la fecundación (encuentro de los gametos masculinos -espermatozoides- y femeninos -óvulos-) puede ser:

  • Externa (fuera del cuerpo de la hembra)
  • Interna (dentro del cuerpo de la hembra)

Y según donde se desarrolla el embrión las especies son:

  • Ovíparas: en un huevo que eclosiona fuera del cuerpo de la madre (la mayoría de peces, anfibios y reptiles)
  • Ovovivíparas: en un huevo que eclosiona dentro de la madre (tiburones, víboras, boas…)
  • Vivíparas: en un útero dentro del cuerpo de la madre.

En secundaria aprendimos que hay especies estrategas de la:

  • r: no cuidan de la descendencia, que sufre una elevada mortalidad nada más nacer. Para compensar, ponen muchísimos huevos. Suelen ser animales de vida corta que alcanzan rápidamente la madurez sexual (invertebrados en general, peces, anfibios…)
  • K: dedican más energía al cuidado de la cría, por lo que aseguran su supervivencia y por lo tanto el número de crías en cada puesta o parto. Suelen ser animales de vida más larga (perro, elefante, humano…).

    Estratega de la r (ostra, 500.000.000 de huevos por año) VS estratega de la K (gorila, 1 cría cada 5 años). Fuente

Pero si analizamos con detalle la reproducción, no es tan simple como esto. La vida sexual de los invertebrados está llena de estrategias inverosímiles para asegurar la fecundación, pero hablaremos de ellas en otra ocasión y nos centraremos ahora en aves y peces.

LA EVOLUCIÓN DE LOS GENITALES

Los órganos reproductores aparentemente son de los que más han variado y más rápidamente a lo largo de la evolución, dando lugar a estructuras de casi todas las formas y tamaños imaginables. Si creemos que la única función es dar esperma, recibirlo y transportarlo hasta el óvulo nos puede llegar a sorprender tal diversidad. En realidad, el aparato reproductor hace mucho más que eso y es por ello que la anatomía es tan distinta entre diferentes grupos animales.

Algunos insectos por ejemplo, utilizan su pene para el cortejo, en otros lo utilizan para hacer sonido y transmitir las vibraciones  a la hembra durante el apareamiento. Si a la hembra le gusta la música, permitirá al macho cuidar de su prole. Las hembras también tienen adaptaciones para administrarse el esperma, como algunas moscas, que pueden guardar el de diferentes machos en distintos receptáculos de su aparato reproductor.

Pene con púas del escarabajo Acanthoscelides obtectus. Fuente

La utilización del pene en el cortejo y apareamiento por parte del macho y la propia administración del esperma en las hembras serían dos razones que explicarían la complejidad de formas de genitales animales. La competencia para asegurar que el esperma de un macho sea realmente el que fertiliza todos los huevos de la hembra, sería otra, con estrategias tan radicales como taponar los conductos de la hembra una vez inseminada para que ningún otro macho pueda acceder a ella.

Nos centraremos en este artículo en los genitales de peces y aves, no te pierdas el siguiente artículo sobre anfibios, reptiles y mamíferos.

GENITALES EN PECES

A pesar de que en la mayoría de peces la fecundación es externa, algunos poseen estructuras o pseudopenes para dipositar el esperma dentro de la hembra.

TIBURONES Y RAYAS

Tienen las aletas pélvicas modificadas en dos apéndices llamados pterigopodios o claspers, con los que introducen el esperma en la hembra.

Tiburón macho (izquierda) y tiburón hembra (derecha). Fuente

Durante la copulación sólo se utiliza uno, que se llena de agua gracias a una estructura llamada sifón para expulsarla a presión mezclada con el esperma. Según la especie, las crías pueden nacer del cuerpo de la madre o bien de un huevo.

Nacimiento de un tiburón y huevo fertilizado. Fuente

PECES POECÍLIDOS

Los peces  de  la familia Poeciliidae (guppys, mollys, platys, xhipos…), bien conocidos en acuarismo, tienen la aleta anal modificada en una estructura copuladora llamada gonopodio.  No ponen huevos sino que nacen las crías directamente del cuerpo de la madre.

Diferencia entre guppy macho y hembra. Fuente

PECES PRIAPIUM

Se trata de una familia de peces (Phallostethidae) que presentan el órgano copulador debajo de la cabeza. Se aparean cara a cara con la hembra, un caso casi único en animales que viven bajo el agua. Con el priapium se anclan a la hembra y fertilizan los óvulos internamente durante un tiempo más largo que lo habitual en otras especies.

Macho del Phallostethus cuulong, descubierto en Vietnam. Fuente

Otras curiosidades en peces son la posesión de ambos sexos (hermafroditismo) o el cambio de sexo, como en los peces payaso.

PECES LOFIFORMES

El representante más conocido de los Lophiiformes es el rape. En este orden de peces, los machos tienen un tamaño muy inferior a la hembra y se adhieren a ella con los dientes. Dada la dificultad de encontrar pareja en los fondos abisales, con el tiempo el macho queda fusionado físicamente a la hembra. Pierde los ojos y sus órganos internos excepto los testículos. Una hembra puede llevar seis o más machos (pares de testículos) fusionados en su cuerpo.

Lophiiforme con macho fusionado. Fuente

GENITALES EN AVES

La mayoría de las especies de aves (97%) no tienen pene y la fecundación se realiza con el contacto cloaca-cloaca (beso cloacal, u aposición cloacal), conducto que se utiliza tanto como aparato reproductor y excretor.

Izquierda: esquema del aparato urogenital del macho: F) testículo, B) conducto deferente, A) riñón, E) uréter, C) urodeum de la cloaca. Derecha: esquema del aparato urogenital de la hembra: A) ovario con folículo maduro, F) infundíbulo, E) oviducto, B) riñón, C) uréter, D) urodeum de la cloaca. Fuente

Hay diferentes hipótesis por las que se cree que las aves perdieron el pene durante la evolución (ya que sus antepasados reptilianos sí que lo poseían): para aligerar el peso durante el vuelo, para evitar infecciones, por casualidad durante el proceso evolutivo o para que las hembras tuvieran un mejor control sobre quien reproducirse. Parece que ésta última sería la más aceptada, ya que por ejemplo los patos vuelan largas distancias y poseen penes grandes y pesados.

Pero algunas aves sí que tienen pene, que a diferencia de los mamíferos y reptiles, entra en erección al llenarse de linfa, no de sangre.

GENITALES DE LAS AVES ACUÁTICAS

Patos, gansos y cisnes son de las pocas aves que presentan pene. La vagina de los patos tiene forma de espiral en el sentido de las agujas del reloj, de tal manera que cuando el macho penetra la hembra con su pene también espiral en sentido antihorario, si a ella no le interesa flexiona sus músculos vaginales y el pene sale de su cuerpo.

Vagina (izquierda) y pene (derecha) de ánade real o azulón (Anas platyrhynchos). Fuente

El vertebrado con el pene más largo en proporción a su cuerpo es precisamente un pato, el pato zambullidor argentino (Oxyura vittata). Lo guarda enrollado en su interior, pero en erección puede ser el doble de largo (42,5 cm) que su cuerpo (20 cm).

Macho de Oxyura vittata con el pene fuera. Autor desconocido

Los penes de los patos, además de sus diferentes tamaños y curvaturas, pueden ser lisos o tener espinas o surcos. Esta variabilidad es debida a la presión competitiva para superar la vagina de las hembras. Ambos aparatos genitales pues, son un claro ejemplo de coevolución. Si quieres saber más sobre la coevolución visita este artículo.

Vaginas con conductos ciegos, penes con espinas para extraer esperma de cópulas anteriores… la de las ánades es una verdadera “guerra” por el control reproductivo. En especies monógamas como gansos y cisnes, los aparatos reproductores no son tan complejos, pero en especies más promiscuas, como los patos, son más complejos y con penes más largos para que se pueda garantizar que el macho que ha fertilizado los óvulos es quien cuidará también de los polluelos.

GENITALES DEL BUFALERO PIQUIRROJO

Este paseriforme africano (Bubalornis niger) tiene un pseudopene de 1,5 cm. No posee vasos sanguíneos ni espermáticos, por lo que al parecer su función es la de dar placer a la hembra y favorecer la atracción del macho por parte de la hembra. Los machos en colonias tienen pseudopenes más largos que los que viven solos, por lo que la evolución de este apéndice también se podría explicar por competencia macho-macho.

Bufalero piquirrojo. Foto de Reg Tee

GENITALES DE AVESTRUCES Y PARIENTES

Los avestruces africanos (Sthrutio camelus) son de la familia Ratites, que también incluye a los kiwis, ñandúes (avestruces americanos), tinamúes (martinetas o mal llamadas perdices), emúes y casuarios. Todos ellos poseen pene, y excepto los tinamúes, se caracterizan por ser aves  corredoras.

Avestruces a punto de aparearse. Fuente

Los genitales del casuario son realmente muy peculiares. Ya descubrimos en este artículo lo excepcional que es este animal, pero sus genitales merecen un capítulo a parte. Ambos sexos poseen un apéndice de aspecto fálico, pero no está conectado a ningún órgano reproductor. En el caso de los machos, está invaginado hacia dentro en una especie de “cavidad vaginal”. En el momento de la cópula, sale al exterior (como si girásemos el dedo de un guante), pero el esperma sale de la cloaca, es decir, de la base de este pseudopene, no de la punta. En el caso de las hembras, el apéndice fálico (a veces referido como clítoris) es un poco más pequeño que en los machos.

Casuarios apareándose. Mira el vídeo aquí

Estas característícas macho-hembra han dado lugar a rituales y creencias en el folclore de Nueva Guinea. que lo consideran una criatura  andrógina o de géneros mezclados, por lo tanto poderosa por tener los atributos de ambos sexos. La remota tribu Bimin-Kuskusmin (Nueva Guinea Central), celebra rituales donde a las personas intersexuales se las considera representantes de estos animales, por lo que son reverenciadas y poderosas. Por otro lado, la gente Mianmin cuenta historias sobre una mujer humana con un pene que se transformó en un casuario.

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REFERENCIAS

Con los cuernos puestos

Algunos escarabajos, lagartos… presentan estructuras parecidas a cuernos, pero los mamíferos son sin duda quienes tienen cuernos mejor desarrollados y más diversos. ¿Son todos los cuernos iguales? ¿Para qué sirven? ¿Tienen valor económico? Te animamos a descubrirlo en el siguiente artículo. 

¿QUÉ SON LOS CUERNOS?

Toros, ciervos, rinocerontes… todos presentan en la cabeza estructuras que llamamos cuernos, pero en realidad no todos lo son. Estrictamente, los cuernos son dos estructuras óseas que salen de los huesos frontales del cráneo, son permanentes (no se caen nunca) y no ramificados.  En algunas especies crecen durante toda la vida.

El watusi, el bóvido con los cuernos más grandes del mundo. Foto: Marina Calvo
El watusi (Bos taurus watusii), el bóvido con los cuernos más grandes del mundo. Foto: Marina Calvo

Están cubiertos de un núcleo óseo y un recubrimiento exterior de queratina (la misma proteïna que forma nuestros pelos y uñas). Los cuernos presentan diferentes formas y tamaños según la especie: rectos, curvos o en espiral; volteados, ondeados o lisos; cortos o largos. Todos tienen puntas agudas.

Diversidad de cuernos de la familia Bovidae. Fuente
Diversidad de cuernos de la familia Bovidae. Fuente

Todos los machos de bóvidos (toros, cabras, ovejas, antílopes…) tienen cuernos, y también los poseen las hembras en muchas especies. No obstante, en general, las hembras tienen los cuernos más rectos y delgados mientras que en los machos son más anchos y pueden soportar más fuerza.

CRECIMIENTO DE LOS CUERNOS

Cuando los cuernos empiezan a crecer, no lo hacen directamente a partir del hueso, sino a partir de tejido conectivo.  Cuando se completa el crecimiento el núcleo del cuerno se osifica y se fusiona con los huesos frontales del cráneo.

Cráneo de cabra en el que se observa el interior óseo del cuerno y la cubierta queratinosa. Fuente
Cráneo de cabra en el que se observa el interior óseo del cuerno y la cubierta externa queratinosa. Fuente

UN CASO ESPECIAL

El antílope americano o berrendo (Antilocapra americana) posee unos cuernos distintos de los bóvidos: son ramificados y las cubiertas queratinizadas se cambian anualmente, mientras que en los bóvidos son permanentes.

Berrendo (Antilocapra americana). Fuente
Berrendo (Antilocapra americana). Fuente

¿QUÉ SON LAS ASTAS?

Igual que los cuernos, las astas son dos estructuras óseas que salen de los huesos frontales, pero son estacionales (cambian cada año) y ramificadas.

Las astas sólo existen en los machos de los cérvidos, a excepción del caribú o reno (Rangifer tarandus),  que las presentan tanto machos como la mayoría de hembras.

CRECIMIENTO DE LAS ASTAS

A diferencia de los cuernos, las astas sí que crecen a partir de unas estructuras óseas (pedicelos) que se encuentran en el lateral de los huesos frontales. El crecimiento se inicia en primavera (abril o mayo en el Hemisferio Norte), debido a cambios hormonales y al aumento paulatino de las horas de luz. El crecimiento de las astas tiene varias fases:

  • Fase inicial: las astas están recubiertas de piel y terciopelo, por lo que también poseen vasos sanguíneos y nervios.
  • Fase intermedia:  el exterior de hueso esponjoso, se sustituye por hueso compacto. el interior se rellena con hueso laminar esponjoso.
  • Fase final: el terciopelo muere y se elimina. Para ayudar a esto los animales se frotan contra los troncos y vegetación, quedando las astas pulidas y de color marrón.

    A, B, C: 1, 15 y 30 días de crecimiento. D, E: 3 y 5 meses después.F: pérdida del terciopelo. Fotos: A-E, Steve Demarais, F, Dave Hewitt.
    A, B, C: 1, 15 y 30 días de crecimiento. D, E: 3 y 5 meses después, ya completamente crecidas. F: pérdida del terciopelo. Fotos: A-E, Steve Demarais, F, Dave Hewitt

Después de la época reproductiva los niveles hormonales caen, lo que junto a la disminución del fotoperiodo hace que el pedicelo pierda calcio, se debilite la unión entre él y el asta y ésta se caiga. El ciclo se repetirá la siguiente primavera, apareciendo una ramificación más, por lo que a astas más ramificadas, mayor edad tiene el individuo.

Alce pediendo su terciopleo. Fuente
Reno perdiendo su terciopelo. Fuente

¿PARA QUÉ SIRVEN LAS ASTAS Y CUERNOS?

Como ya sabemos, principalmente astas y cuernos son usados por los machos durante la época reproductiva para competir por las hembras, en peleas y exhibiciones. Habitualmente los animales chocan sus astas/cuernos entre sí, para demostrar su fuerza corporal. Los cuernos, a menudo puntiagudos, también se utilizan como defensa ante el ataque de depredadores.

Observa la espectacular disputa entre dos muflones canadienses:

Hay especies con astas pequeñas pero colmillos muy desarrollados, a pesar de ser herbívoros. Esto es debido a que también los utilizan durante las luchas. En cambio, especies con astas más grandes no presentan estos colmillos desarrollados.

Cráneo de ciervo acuático chino (Hydropotes inermis inermis), Muntíaco (Muntiacus sp.) y Berrendo
Ciervo almizclero siberiano (Moschus moschiferus) -no pertence a la familia Cervidae-, Muntíaco (Muntiacus sp.) y corzo (Capreolus capreolus). Fuente

Para el ser humano, estas astas y cuernos no sirven para nada. Desgraciadamente, sus portadores son objeto de cazadores, por la mera consecución de su “trofeo” o para usarlas para fabricar objetos. Sólo en España existen más de un millón de personas con licencia de caza. Según Fecaza, el negocio de la caza genera 3.600 millones de euros al año en España.

Trofeos de caza robados incautados por la Guardia Civil. Su valor pudo ascender a 300.000 euros. Fuente
Trofeos de caza robados incautados por la Guardia Civil. Su valor pudo ascender a 300.000 euros. Fuente

España también es el segundo país importador de trofeos de caza. Se pagan miles de euros (de 2.000 a 80.000) para hacer safaris de caza en África por ejemplo, donde el animal más codiciado es el que tiene los cuernos más grandes. Eso se traduce en la eliminación de los mejores machos reproductores y en la disminución de ejemplares en general.

¿Y EL CUERNO DEL RINOCERONTE?

Paradójicamente, puesto que sus cuernos han llevado y están llevando a la extinción muchas especies, los rinocerontes en realidad no poseen cuernos verdaderos, ya que no tienen un núcleo óseo ni una cubierta. Son una acumulación de fibras córneas, parecidas a un pelo grueso, aunque no son verdaderos pelos. Además, el cuerno se situa encima de los huesos nasales, no frontales como en el caso de astas y cuernos verdaderos. Sólo en las especies con dos cuernos, el segundo se apoya en los huesos frontales.

En las hembras, el cuerno serviría para proteger a las crías, mientra que en los machos para enfrentarse a sus rivales.

Sección de un cuerno de rinoceronte cisto bajo lus ultravioleta. Se observa el cartílago nasal, el hueso, la dermis y cómo el cuerno se asienta encima de la dermis. Fuente
Sección de un cuerno de rinoceronte visto bajo luz ultravioleta. Se observa el cartílago nasal, el hueso, la dermis y cómo el cuerno se asienta encima de la dermis. Fuente

Como hemos comentado, debido a los supuestos poderes mágicos de los cuernos en la medicina tradicional, estamos extinguiendo los rinocerontes igual que con los pangolines… por un puñado de queratina. En el mercado negro, un kilo de cuerno de rinoceronte puede costar entre 60.000 – 100.000 dólares, más que el oro.

Rinoceronte con el cuerno amputado.
Rinoceronte con el cuerno amputado. Foto: A. Steirn

¿TE HAS FIJADO EN QUE LAS JIRAFAS TIENEN CUERNOS?

Como ya deberás suponer a estas alturas, no, las girafas no tienen cuernos verdaderos, pero también tienen unas estructuras pares en la cabeza, tanto machos, como hembras y recién nacidos. Se llaman osiconos. Son permanentes, no ramificados y están cubiertos siempre de pelo y piel. De hecho, ya aparecen en el feto como estructuras cartilaginosas y no se fusionan al cráneo hasta los 4 años, entre el hueso frontal y parietal.

Jirafa (Giraffa camelopardalis) hembra. Fuente
Jirafa (Giraffa camelopardalis) hembra. Fuente

Los osiconos permiten distinguir la edad y sexo de una jirafa: los delgados y acabados en un penacho de pelo son jóvenes o hembras, mientras que los machos no acostumbran a presentar pelo en la parte superior. Los machos además, tienen una protuberancia delante de los cuernos más marcada que las hembras. A más edad, mayor es esta protuberancia, ya que se va depositando calcio con el tiempo.

Los osiconos de las jirafas son utilizados por los machos durante sus enfrentamientos. Seguramente tuvieron un papel más importante en antepasados suyos como  el sivaterio, el jiráfido de mayor tamaño que ha existido. Es posible que también tengan alguna función en la termoregulación, ya que al estar cubiertos de piel, están vascularizados.

REFERENCIAS

Mireia Querol Rovira

El regalo microbiológico de mamá

¿Sabías que para el correcto desarrollo de un bebé las madres le brindan algo más que nutrientes y elementos necesarios para su crecimiento? Exacto, nuestras madres nos entregan los primeros microorganismos necesarios para que nuestro sistema inmune y digestivo se desarrolle correctamente. En este articulo hablamos sobre este precioso micro-regalo. 

¿GESTACIÓN EN CONDICIONES ESTÉRILES?

Durante mucho tiempo se ha creído que el útero y el saco amniótico que contiene al feto es un lugar estéril sin ninguna presencia microbiológica. Es más, la simple presencia de microorganismos estaba asociada a alguna patología o un riesgo para el bebé. Así pues, se creía que el feto se desarrollaba en un ambiente completamente estéril durante las 40 semanas de gestación y entraba en contacto por primera vez con algún tipo de bacteria durante el parto.

Actualmente, gracias a los avances tecnológicos y los estudios genéticos, se ha observado que este dogma no era cierto. Los fetos están en contacto con bacterias durante toda la gestación. Generalmente se trata de bacterias no patógenas que son transmitidas por la madre durante el embarazo y después del parto.

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Ecografía de la placenta. En color rojo se han coloreado las bacterias y en azul las venas. (Imagen de Wolfgang Moroder)

Esta transmisión microbiológica maternal es un fenómeno muy extendido en muchos grupos del reino animal, como por ejemplo poríferos, moluscos, artrópodos y cordados. La presencia de este fenómeno a lo largo del reino animal y la facilidad que tienen estos organismos para llegar al feto, muestran que esta transmisión es un proceso muy antiguo y supone una ventaja evolutiva para los organismos.

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Ejemplos de animales en los que se ha observado la transmisión bacteriana maternal. A) Pulgón del guisante (Acyrothosiphon pisum), b) Gallina doméstica (Gallus gallus domesticus), c) Salmón rojo (Oncorhynchus nerka) y d) Tortuga de río Podocnemis expansa. (Imagen: Lisa Funkhouser).

VÍAS DE TRANSMISIÓN

Existen distintas vías por las que la madre hace llegar las primeras comunidades bacterianas al bebé. Así pues, el contacto del bebé con su futuro microbioma se da por primera vez a través de las bacterias de la placenta. A continuación y durante el parto, se transfieren algunas cepas bacterianas por el canal vaginal, la piel y finalmente, por la leche materna. 

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Diferentes vías de trasmisión microbiológica maternal. (Imagen modificada de Lisa Funkhouser)

BACTERIAS DE LA PLACENTA

Hace relativamente poco que se conoce la presencia de comunidades bacterianas en este órgano. Aún así hay que destacar que se trata de un microbioma pequeño en términos de abundancia. Generalmente, se trata de microorganismos no patógenos, pero su variación podría estar relacionada con alteraciones comunes en el embarazo como por ejemplo los partos prematuros.

En un principio se creía que estas comunidades bacterianas estarían relacionadas con la microbiota vaginal de la progenitora, pero se ha observado que las bacterias de la placenta son más similares a las de la microbiota bucal de la madre. Según las investigaciones,  las bacterias llegarían de la boca de la madre al feto por el torrente sanguíneo. Así pues, una buena salud bucodental es esencial para el correcto desarrollo del bebé.

En el siguiente esquema se representan las principales especies bacterianas identificadas en la placenta humana.

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Principales filos bacterianos que se pueden encontrar en la placenta humana. Imagen de elaboración propia.

TRANSMISIÓN DURANTE EL PARTO

Como bien se sabe, durante el parto, se produce una importante transmisión de bacterias. La mayoría de estas bacterias estan relacionadas con la microbiota vaginal y fecal de las progenitoras. Durante el embarazo, el microbioma vaginal de la madre varía y se hace menos diverso, siendo más predominante la presencia de bacterias como Lactobacillus sp.

Aún así, cabe destacar que esta transmisión variará en función del tipo de parto, es decir, los bebés nacidos por parto vaginal presentaran una microbiota similar a la de la vagina de la madre (muy rica en Lactobacillus sp., Prevotella sp., Bacteroides y Bifidobacterium sp.), mientras que los que nacen por cesárea presentaran una microbiota más parecida a la microbiota de la piel materna, rica en Clostridium sp., Staphylococcus sp., Propionobacterium sp. y Corynebacterium sp.

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Variación de la microbiota neonatal en función del tipo de parto. Imagen de elaboración propia.

CONTACTO PIEL CON PIEL

Como en otros casos, el contacto piel con piel produce una gran transmisión de microorganismos entre los dos humanos. En este caso, puede ser a través del tipo de parto (cesárea), con el contacto con la zona vulvar externa de la madre y por el contacto con la piel exterior de su progenitora.

Algunas de las bacterias que se adquieren nada más nacer y se encuentran de forma común en la piel de los humanos adultos son Staphylococcus sp. Corynebacterium sp. y Propionobacterium sp.

LECHE MATERNA CON BACTERIAS

Otro de los mitos sobre la esterilidad del embarazo era el de la leche materna. Hasta hace relativamente poco se pensaba que la leche materna era estéril y que las bacterias que se encontraban en las muestras se debían a una contaminación cruzada por la piel de la madre y la boca del bebé. Actualmente, y gracias al descubrimiento de ciertas bacterias anaeróbicas, se ha llegado a la conclusión que la madre también aporta determinadas comunidades bacterianas por la leche materna.

Existe una gran variedad de microorganismos en la leche materna y generalmente, varían en función del tipo de alimentación y origen de la progenitora (ver las diferentes abundancias de microorganismos en diferentes madres en la figura siguiente). Aún así, se ha observado que durante los primeros meses de lactancia la leche materna es rica en Staphylococcus sp., Streptococcus sp. y Lactococcus sp.; mientras que a partir de los seis meses de lactancia la leche es rica en microorganismos típicos de la microbiota bucal como Veillonella sp., Leptotrichia sp. y Prevotella sp. 

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Diferencias de abundancia de las especies bacterianas de la leche materna en 16 sujetos. (Imagen: Katherin Hunt)

Así pues, cabe esperar que los bebés alimentados con leche materna presenten una microbiota intestinal y fecal diferente a aquellos que son
alimentados con leche de fórmula. Estas bacterias favorecen al bebé frente a diarreas, enfermedades respiratorias y reducen el riesgo de obesidad. ¡Ojo! Esto no quiere decir que un niño alimentado con leche artificial sea peor que uno alimentado con leche materna, ya que muchas de estas bacterias también se pueden adquirir por las otras vías.

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Todas estas transmisiones bacterianas por parte de la madre permiten al bebé iniciar la maduración de sus sistema inmune y al desarrollo de una buena microbiota intestinal. ¡Si es que como nos cuidan nuestras madres no lo hace nadie!

REFERENCIAS

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Microbiología básica (II): mil y una formas bacterianas

Imagina una bacteria. ¿Que imagen ha venido a tu mente? Posiblemente hayas pensado en una bacteria alargada en forma de bacilo, tipo E.coli o en una pequeña esfera. Durante años, hemos asociado la forma de las bacterias a varias morfologías generales, pero en el ambiente existen una gran multitud de formas. ¡Descúbrelas en el segundo capítulo de Microbiología básica! 

MIL Y UNA FORMAS BACTERIANAS

Los microorganismos representan un grupo de organismos invisibles a simple vista muy variados. En el anterior capitulo de esta colección de artículos hablamos sobre el tamaño de los diferentes microorganismos y en este segundo capítulo de microbiología básica hablaremos sobre las diferentes morfologías o formas que existen del grupo Bacteria y el grupo Arquea (Bacterias extremófilas).

Generalmente, cuando empezamos el viaje en el mundo bacteriano nos presentan una serie de morfologías básicas: el coco (de forma esférica o de baya), el bacilo (en forma de bastón) y el espirilo (en espiral), así como sus agregaciones. Estas últimas, se forman mediante la unión de las células tras la división. Por ejemplo, hay especies que forman parejas de cocos (conocidos como diplococos), otros forman largas cadenas de cocos (como Streptococcus sp.), otros se disponen en agrupaciones cúbicas tridimensionales (como Sarcina sp) y otros forman estructuras como racimos de uvas (Staphylococcus sp).

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Diferentes agrupaciones de cocos. (Imagen: Aula virtual).

En el caso de los bacilos, podemos encontrar también diferentes agrupaciones como los diplobacilos o los estreptobacilos (como por ejemplo Bacillus cereus). Aparte podemos encontrar muchas variaciones de los bacilos: los hay cortos y más redondeados (los cocobacilos, como seria el caso de Yersinia pestis), los hay pleomórficos (que tienen una o más formas dependiendo de la fase del ciclo celular), acabados en punta (como por ejemplo Epulopiscium fishelsoni), curvados o torcidos.

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Diferentes agrupaciones y variaciones de los bacilos (Imagen: Aula Virtual)

Finalmente, aparecen las formas torcidas o espiraladas como seria el caso de los vibrios (en forma de coma, como Vibrio cholerae), los espirilos (como Rhodospirillium rubrum) o las espiroquetas (en forma de sacacorcho, como Spirochaeta stenostrepta).

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Formas torcidas y espiraladas bacterianas (Imagen: Aula Virtual).

¿Pero, por qué se generaliza la morfología a estas formas?

Esto se debe a que la microbiología siempre había sido una disciplina médica y estas formas son las más recurrentes en las bacterias patógenas. Actualmente, con el auge de la microbiología se ha observado que en el ambiente existe una inmensa diversidad de morfologías diferentes, algunas mucho más complejas de las que se conocían hasta el momento. El siguiente gráfico es resultado de un elaborado estudio de David T. Kysela y muestra la verdadera variedad morfológica que existe en el mundo bacteriano.

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Diferentes morfologías del grupo Bacteria (Imagen: David T. Kysela)

EJEMPLOS CURIOSOS

Algunas bacterias individuales presentan estructuras peculiares, como por ejemplo elongaciones estrechas conocidas como prosteca. Este seria el caso de Caulobacter sp. y Hyphomicrobium sp. Estas elongaciones permiten a la bacteria anclarse a un medio sólido. Hay bacterias que también pueden presentar tallos, espinas o puntas.

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Bacteria de la especie Hyphomicrobium sp. con su característica prosteca. (Imagen: Holm Niels)

Otras bacterias presentan formas poco usuales y muy variadas. Por ejemplo, las bacterias halófitas (que soportan elevados niveles de concentración salina) de las especies Stella sp. y Haloquadratum sp. forman agregaciones muy características. La primera tiene forma de estrella y la segunda forma rectangular.

 

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Formas características de Stella vacuolata (a) y Haloquadratum walsbyi (b). (Imagen: Aula virtual).

Haloarcula japonica es una bacteria individual halófita como las anteriores que presenta una morfología muy llamativa. Como podemos ver en la primera sección de la imagen (a), en ciertos estadios de su ciclo celular presenta una forma triangular. Por otro lado, Pyrodictium abyssi (b) presenta una de las morfologías más llamativas, ya que tiene la forma de una i griega.

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a) Haloarcula japonica (Imagen: Nite) b) Pyrodictium abyssi (Imagen: Benjamin Cummings)

También existen agrupaciones bacterianas muy características, como por ejemplo largas cadenas de organismos que dan un aspecto de bacteria filamentosa. Este es el caso del filo bacteriano conocido como Chloroflexi, donde se clasifican bacterias verdes del azufre como Chloroflexus sp. (b). Otra agrupación muy llamativa son las empalizadas. Estas se caracterizan por ser uniones entre bacterias, por ejemplo bacilos, de forma vertical. Un ejemplo muy conocido es el caso de Simonsiella muelleri (b).

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a) Microfotografía de una colonia de Chloroflexus sp. (Imagen: JGI Genome Portal). b) Microfotografía de escáner de Simonsiella sp. (Imagen: J. Pangborn)

En ciertos casos, hay bacterias que no presentan una forma definida o esta puede variar a lo largo de su ciclo celular. En este caso hablamos de bacterias técnicamente conocidas como pleomórficas. Corynebacterium sp. y Rhizobium sp. son genéticamente pleomórficas y buenos ejemplos de este tipo de morfología.

DETERMINADO  POR EL GENOMA

La forma o morfología que presentan las diferentes bacterias viene determinada por su genoma. Este hecho, y la gran diversidad de morfologías en diferentes ambientes, sugieren que esta característica tiene un valor adaptativo y que han sido producidas por fuerzas selectivas.

En general, las características morfológicas se atribuyen a eventos ambientales como por ejemplo la limitación de nutrientes, reproducción, dispersión, evasión de un depredador o detección del huésped. En el caso de las bacterias filamentosas, estas presentan una mejor flotabilidad en medios líquidos y son más difíciles de digerir por protistas. Las bacterias helicoidales se mueven de forma más fácil en medios viscosos, mientras que una bacteria esférica o coco es ideal para la difusión de nutrientes (ya que aumenta la relación superficie/volumen).

Así pues, cabe esperar que una misma morfología pueda aparecer por convergencia en linajes diferentes (que no tienen un antepasado común), es decir, esa forma es una adaptación a un determinado medio. Por ejemplo, las bacterias que presentan prosteca antes se agrupaban en un solo género conocido como Prosthecomicrobium, pero gracias a los estudios genéticos, este género se ha dividido en tres géneros diferentes. La sorpresa llegó cuando observaron que cada uno de estos géneros era más parecido a un género sin prosteca que entre ellos, es decir, no estaban relacionados filogenéticamente. Simplemente estas especies han desarrollado el mismo sistema para anclarse fácilmente.

Sin embargo, también hay que recordar que existen características morfológicas que se heredan de un ancestro común y al ser útiles para la vida del microorganismo se conservan.

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¡No nos engañemos! A medida que aumente el conocimiento en el mundo microbiano y las técnicas genéticas, iremos descubriendo mil y una curiosidades más sobre estos pequeños organismos. 

REFERENCIAS

  • Brock, Biología de los Microorganismos. Madigan. Ed. Pearson.
  • Introducción a la Microbiología. Tortora. Ed. Panamericana. (Disponible en español aquí)
  • David, T. Kysela. Diversity takes shape: understanding the mechanistic and adaptative basis of bacterial morphology. PLOS Biology. (Artículo en inglés).
  • Kevin D. Young. The Selective Value of Bacterial Shape. Microbiology and Molecular Biology Reviews. (Artículo en inglés).
  • Kevin D. Young. Bacterial morphology: why have different shapes? Current Opinion in Microbiology. (Artículo en Inglés).
  • Foto de portada: Escuela y Ciencia.

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