Arxiu de la categoria: General

Where do names of species come from?

All known living beings have names that allow us to recognize and classify them. However, only scientific names are valid for scientific purposes. Who does assign these names? Has it been always done the same way? And the most important: is there any rule when assigning a name to an organism?

Previously in All you need is Biology, we talked you about classification and phylogeny of organisms. Now, we bring you the answers to all these questions about nomenclature and taxonomy. Keep reading and you will discover some curiosities!  

The value of scientific names

If someone asks us what a dog or a cat is, of course all of us will know the answer. However, these names are not useful from a scientific point of view (despite biologist use them assiduously), especially when making studies and publishing papers. Common names (such as ‘dog’ or ‘cat’) are not constant: every language, every country, even every region, has their own terms to refer to their organisms. Even sometimes they change through time or are used to appoint different organisms (e.g. the red panda, which is near to mustelids, and the giant panda, a bear, don’t belong to the same family despite being called pandas).

As you see, using only common names in science could put you in trouble. If someone publish that has performed a study about reproduction of macaw populations, we could not know of which species they are talking about; the common name of this bird varies among some countries; moreover, there exist different species of macaws. Thus, the study does not make sense without context.

So, the use of scientific names in science is very important: they are constant worldwide (we avoid translation problems) and refer only to one organism with no ambiguity.

Currently, designation of scientific names follows the binomial nomenclature, that is, a scientific name of a species is composed by two terms: the genus (an upper level of classification than the species) and the specific epithet or name (and not the species, as some people tend to confuse). While the first term has validity by its own, the second one only has it if is preceded by the genus.

Thus, and keeping with the example above, the macaws from this study actually belong to the genus Ara, but there are different related species of macaws belonging this genus (Ara ararauna, Ara glaucogularis, Ara militaris…).

Macaw of the species Ara ararauna. Picture by Ralph Daily, CC.

However, how has the way biologists assign names changed through the time?

Linné, the father of binomial nomenclature

For a long time, biologists have tried to classify and give names to every living being they discover. The science of defining and naming groups of organisms according to their shared features is known as taxonomy.

In the beginning, there was not a clear consensus for naming the species. For the first ‘taxonomists’ it was of a big importance to classify and identify poisonous and medical plants, of which there are ancient documents wrote by Egyptians more than 3000 years ago.

The first person who started to formally classify organisms was Aristotle (384-322 AC). He was the first to differentiate between animals and plants, besides starting the classification of organisms according to their ‘parts’: four legs, warm body, etc.

During the Middle Age and the beginning of the Modern Age, most of scientists followed the Aristotle’s system of classification. Thanks to the improving of observing tools, such as the development of the first optical lenses during XVI and XVII centuries, some biologists started to improve their descriptions, and eventually abandoned this system.

However, among taxonomist still didn’t exist a formal consensus for assigning names. Before the instauration of the binomial system, species were named with a term (the genus) followed by a specific epithet or name composed by one or more words which described the species. This system, known as polynomial system, gave room to really long names such as ‘Plantago foliis ovato-lanceolatus pubescentibus, spica cylindrica, scapo tereti‘. Of course, this was not an optimum system.

During XVI and XVII centuries, Caspar Bauhin made the firt steps to simplify this system, sometimes shortening species names to just two terms. However, it was the Swedish botanical Carl von Linné (or Carolus Linnaeus) who formalized the use of the binomial nomenclature in his publication Species Plantarum (1753). Since then, species were given a name composed only by two terms: the genus and a trivial name designated by its descriptor; e.g., Panthera tigris (tiger).

Carl von Linné. Public domain.

The establishment of this system was favored by three reasons:

  • Its economy: there are needed only two words to identify a species with no error.
  • Its diffusion and general use by scientists, who standardize them and promote their use.
  • Its stability: scientists try to preserve the original name of an organism even if its classification changes through time.

How to name an organism: the nomenclature codes

Taxonomy and nomenclature are two different but inseparable concepts. While taxonomy is the science of describing and classifying organisms, nomenclature is the tool that allows taxonomists to assign names to those organisms.

In 1758, Linné stated the basis for an objective classification of species in the 10th edition of one of his most famous publications, Sistema Naturae:

  • Each species must have an own scientific name, unique and universal.
  • When a species is given more than one name by different scientists, the oldest one must prevail.
  • Scientific names are composed by two Latin or Greek terms: the first one corresponds to the genus and the second one, to the species belonging this genus.
  • The first letter of the genus must be written in upper case, while the specific epithet or names must be written in lower case. Moreover, both terms must be written in italic or underlined.
Cover of the 10th edition of Sistema Naturae. Public Domain.

Nomenclature has been getting more and more complex over the years. Nowadays, there are international codes of nomenclature for every group of organisms, like the ICZN (International Code of Zoological Nomenclature) or the ICN (International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants), amongst others. Taxonomist from each branch must obey their own codes when naming an organism.

Two of the most important rules when giving a name are the validity and the availability of the name. Let’s imagine we discover a new species of wasp of the genus Polistes: in one hand, the name (Polistes x) must be available, that is, it must accomplish the needed requirements to be assigned to our species. These requirements are gathered in the international codes, which are based on the Linné’s criteria. Moreover, a name is available when it is accompanied by a formal (published) description. Availability of a name can change under certain circumstances; e.g., a name considered unavailable can be available again if is republished following the code’s criteria.

In the other hand, a name must be valid, that is, it must have not been used to designate another organism, or considered invalid. For example, two taxonomists one before the other describe the same species and give it different names; in this case, the valid name would be the oldest one, so the second one would become a junior synonym according to the priority principle, thus getting invalid for its use.

When giving names gets out of hand…or not

Usually, when giving name to a species taxonomists get inspired by specific features of the organism (Dosidicus gigas (giant squid)), its native location (Synergus mexicanus (gall wasp from Mexico)) or in honor to relatives or other scientists.

However, nomenclatural world is full of curiosities, from scientists that give extravagant names to their species to the ones that get inspired by their favorite characters or TV shows:

  • There exists a genus of moths called La (by Bleszynski, 1966). Its ambiguity with the feminine article ‘La’ in Spanish (‘the’ in English) makes search engines go crazy. Moreover, some of the species belonging this genus were given names like La cerveza, La cucaracha or La paloma (literally, ‘The beer’, ‘The cockroach’ and ‘The dove’ in Spanish, respectively).
  • While some taxonomists give species short names, others prefer them longer: Gammaracanthuskytodermogammarus, Rhodophthalmokytodermogammarus and Siemienkiewicziechinogammarus are genera of amphipods from the Baikal lake given by the naturalist Dybowski. For sure he had much fun with this!
  • During a long time, it was a common practice to use specific epithets and names to insult other scientists (e.g. stupidus). Fortunately, this is currently prohibited.
  • Abra cadabra, Aha ha, Attenborosaurus (dinosaur genus given after the naturalist David Attenborough), Acledra nazgul, Desmia mordor (in honor to the Lord of the Rings), amongst others.

It is important to note that the international codes try to avoid this kind of names; but it is still funny! If you haven’t had enough, take a look to this list. It will not disappoint you!

.           .           .

Do you still think naming an organism is an easy task?

References

Main picture property of Irene Lobato Vila (author of this post) took at the Smithsonian’s National Museum of Natural History (Washington D.C., EUA).

Anuncis

¿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!

.           .           .

¿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).

D’on venen els noms de les espècies?

Tots els éssers vius del planeta coneguts posseeixen noms que permeten la seva identificació. No obstant això, únicament els noms científics es consideren vàlids en biologia científicament parlant. Qui s’encarrega d’assignar aquests noms? Sempre s’ha fet de la mateixa forma? I el més important: existeixen normes a l’hora de posar un determinat nom?

En un altre post de All you need is Biology, et parlàvem de la classificació i filogènia dels organismes. En aquest, t’expliquem com ho fan els biòlegs per posar-los nom. Descobriràs moltes curiositats!

La importància dels noms científics

Si ens pregunten què és un gos o un gat, tots sabrem de quins animals es tracta. Tanmateix, aquests noms no resulten útils des d’un punt de vista científic (encara que els biòlegs els fem servir tot sovint), especialment quan es duen a terme estudis i publicacions. Els noms comuns (“gos”, “gat”) no són constants; cada idioma, cada país, i fins i tot cada regió, disposa dels seus propis termes per designar els mateixos organismes. Fins i tot de vegades canvien amb el temps o són usats per designar animals diferents (una llagosta pot ser un crustaci marí o un insecte de l’ordre dels ortòpters).

Com veieu, això pot generar confusió. Si algú publica que ha dut a terme un estudi sobre la reproducció en poblacions de guacamais, no sabríem exactament de quina espècie ens estan parlant; el nom comú d’aquesta au varia entre països i hi ha diferents espècies de guacamais, de manera que l’estudi no ens diria gran cosa.

És per això que la correcta classificació i designació de noms científics és tan important: són constants a nivell mundial (s’eviten problemes de traducció) i al·ludeixen a un únic organisme sense ambigüitats.

Actualment, la designació de noms científics segueix la nomenclatura binomial, és a dir, el nom científic de cada espècie està compost per dos termes: el gènere (un nivell de classificació superior a l’espècie) i l’epítet o nom específic (que no l’espècie, com es sol confondre). Mentre que el primer terme té validesa per si mateix, el segon només té valor si va precedit del gènere.

Així, i seguint amb l’exemple anterior, els denominats guacamais en aquest estudi en realitat pertanyen al gènere Ara, però hi ha diverses espècies de guacamais relacionades entre sí dins d’aquest gènere (Ara ararauna, Ara glaucogularis, Ara militaris…).
Guacamai de l’espècie Ara ararauna. Imatge de Ralph Daily, CC.

Ara bé, això sempre ha estat així? Com ha canviat la manera que tenim de denominar les espècies?

Linné, el pare de la nomenclatura binomial

Des de sempre, els biòlegs han tractat de classificar i donar nom als organismes. La branca encarregada de definir i posar nom a grups d’organismes basant-se en les seves característiques compartides rep el nom de taxonomia.

En un principi, no existia un consens clar sobre com s’havia de posar un nom. Pels primers “taxònoms”, era especialment important, per exemple, la diferenciació i identificació de plantes verinoses i medicinals, en relació a les quals ja es té constància d’alguns documents de l’Egipte de fa més de 3000 anys.

El primer en classificar formalment als organismes va ser Aristòtil (384-322 AC), el qual va fer la primera distinció entre animals i plantes, a més d’iniciar les primeres classificacions en base a les “parts” dels organismes: si tenien quatre potes, el cos calent, etc.

Durant l’edat mitjana i inicis de l’edat moderna, la majoria de científics seguien el sistema aristotèlic. Gràcies a les millores en els estris d’observació, com el desenvolupament de les primeres lents òptiques durant el segle XVI i XVII, alguns van començar a millorar les seves descripcions, deixant a poc a poc de banda aquest sistema.

No obstant això, entre els taxònoms seguia sense existir un consens sobre com havien d’assignar els noms. Prèviament al sistema binomial que fem servir actualment, les espècies eren denominades mitjançant un terme (el gènere) i, a continuació, un nom o epítet específic format per una o diverses paraules que descrivien l’espècie. Aquest sistema, conegut com a sistema polinomial, permetia l’existència de noms tan llargs com: Plantago foliis ovato-lanceolatus pubescentibus, spica cylindrica, scapo tereti. Clarament, aquest sistema no era gens òptim.

Entre el segle XVI-XVII, Caspar Bauhin va donar els primers passos per simplificar aquest sistema, reduint en molts casos els noms a tan sols dos termes. Tanmateix, va ser el botànic suec Carl von Linné (o en el seu nom llatinitzat, Carolus Linnaeus) qui va formalitzar l’ús de la nomenclatura binomial en la seva publicació Species Plantarum (1753). A partir d’aquest moment, les espècies rebien un nom amb únicament dos termes: el gènere i un terme trivial designat pel seu descriptor; per exemple, Panthera tigris (tigre).

Carl von Linné. Imatge de Domini Públic.

El fet que es fixés aquest sistema resulta important per tres motius:

  • La seva economia: només calen dues paraules per identificar una espècie de forma inequívoca.
  • La seva difusió i ús generalitzat per la comunitat científica: aquesta regula i fomenta el seu ús.
  • La seva estabilitat: s’intenta conservar el nom original tot i que es facin canvis a posteriori en la classificació de l’organisme.

Com posar nom a un organisme: els codis de nomenclatura

Taxonomia i nomenclatura són dos conceptes inseparables, però diferents. Mentre que la taxonomia és la ciència encarregada de la descripció i classificació de grups d’organismes, la nomenclatura és l’eina que permet als taxònoms establir-ne els noms.

L’any 1758, Linné establí les bases per a la classificació objectiva de totes les espècies en la 10a edició de la seva obra Sistema Naturae:

  • Cada espècie biològica ha de tenir assignat un nom científic, únic i universal.
  • Quan una espècie rebi dos o més noms científics assignats per diferents investigadors, es respectarà el més antic.
  • Els noms científics es componen de dues paraules en llatí (o grec): la primera determina el gènere i la segona, l’espècie dins d’aquest gènere.
  • La inicial del gènere s’ha d’escriure en majúscula, mentre que el nom o epítet específic s’ha d’escriure en minúscula. D’altra banda, tots dos termes s’han d’escriure en cursiva o subratllats.
Portada de la 10a edició de Sistema Naturae. Imatge de Domini Públic.

Si bé aquests punts són senzills, la nomenclatura s’ha tornat més complexa. Actualment, hi ha codis internacionals de nomenclatura per a cada grup d’organismes, com l’ICZN (International Code of Zoological Nomenclature) o l’ICN (International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants), entre altres. Els taxònoms de cada especialitat han d’obeir els seus respectius codis a l’hora de posar nom als seus organismes.

Dos dels criteris més importants a l’hora de posar nom a una espècie són la validesa i la disponibilitat dels noms. Posem, per exemple, que descobrim una nova espècie de vespa del gènere Polistes: per començar, el nom que li assignem (Polistes x) ha d’estar disponible, és a dir, ha de complir els requisits necessaris per poder ser assignat. Aquests requisits estan recollits en els respectius codis, els quals prenen com a referència els criteris del sistema binomial de Linné. A més a més dels citats anteriorment i d’altres, un nom és disponible si va acompanyat d’una descripció. La disponibilitat d’un nom pot canviar envers certes circumstàncies; per exemple, un nom considerat no disponible per absència de descripció, pot tornar a estar disponible si es publica de nou seguint els criteris del codi.

D’altra banda, el nom ha de ser vàlid, és a dir, que no hagi estat usat prèviament per designar un altre organisme o considerat invàlid. Per exemple, dos taxònoms descriuen la mateixa espècie amb noms diferents i un any de diferència; en aquest cas, el nom vàlid serà el més antic i el segon passarà a ser un sinònim aplicant el principi de prioritat, deixant de ser vàlid pel seu ús. És per això que un taxònom hauria de realitzar un estudi previ de les espècies existents, evitant descriure-les per duplicat o fer servir noms ja existents.

Quan posar noms se’ns escapa de les mans…o no

A l’hora de posar nom a una espècie, el més habitual és que es faci en base a alguna característica específica de l’organisme (Dosidicus gigas (calamar gegant)), la seva localitat (Synergus mexicanus (vespa de les gales mexicana)) o en honor a familiars o altres científics. Passa el mateix amb els gèneres o altres grups.

Tanmateix, el món de la nomenclatura està ple de curiositats, des de científics que assignen noms extravagants, passant pels que aprofitaven l’oportunitat per insultar altres científics, a aquells que posen noms dels seus personatges o sèries preferides:

  • Hi ha un gènere d’arnes denominat La (per Bleszynski, 1966). La seva ambigüitat amb l’article “la” torna bojos als motors de recerca d’Internet (a més a més de no saber si s’està parlant d’un gènere…). I per si no en teníem prou, algunes de les seves espècies van rebre noms tan originals com La cerveza, La cucaracha o La paloma.
  • Mentre que alguns es queden curts, altres es passen: Gammaracanthuskytodermogammarus, Rhodophthalmokytodermogammarus i Siemienkiewicziechinogammarus són noms de gèneres que el naturalista Dybowski va assignar a diferents amfípodes (crustacis) del llac Baikal. Segur que va riure molt!
  • Durant un temps, va ser costum usar els epítets com a mitjà per a insultar a altres científics (per ex. stupidus). Per sort, actualment està estrictament prohibit.
  • Abra cadabra, Aha ha, Attenborosaurus (gènere de dinosaure dedicat al naturalista David Attenborough), Acledra nazgul, Desmia mordor (tots dos en honor al Senyor dels Anells), entre d’altres.

Val a dir que els respectius codis tracten d’evitar aquest tipus de noms, tot i que no deixen de ser divertits. I si no n’has tingut prou, fes una ullada a  aquest llistat. No et decebrà!

.           .           .

Encara penses que posar un nom a un organisme és una tasca senzilla?

Referències

Foto de portada realitzada per Irene Lobato Vila (autora de l’article) al Museu Nacional d’Història Natural de l’Smithsonian (Washington D.C., EUA).

Biology and extraterrestrial life

Frequently we can read on the news newly discovered planets that could harbor extraterrestrial life. Often we have new information about Mars, other worlds with water and extremely resistant living beings, like tardigrades. But is life possible outside the Earth? What is life? What is needed to sustain life? Astrobiology tries to answer this questions. Do you want to find out more?

ASTROBIOLOGY AND EXOBIOLOGY

Astrobiology is a set of different scientific disciplines that studies the existence of life in the universe. To achieve this it combines knowledge of biology, physics, chemistry, astronomy, ecology, geography, geology, planetary science and molecular biology. Within astrobiology, exobiology studies the possibilities of life outside our planet. It should not be confused with ufology, a pseudoscience. Astrobiology tries to answer such exciting questions as:
– What is life?
– How did life appear on Earth?
– How does life evolve, and what is its adaptability?
– What is the future of life on Earth and other places?
– Is there life in other worlds?

No, neither is this a Martian nor is it astrobiology. Source: Quo

WHAT IS LIFE?

Although it seems like a banal question, life is not easy to define. Apparently, we can recognize if something is alive or not if it can perform certain functions and has certain features. Living beings have vital functions:

  • Nutrition: they can obtain energy from the environment to grow, survive and reproduce.
  • Reproduction: they can create copies similar to themselves.
  • Interaction: they can perceive what is going on the environment and inside themselves.
  • Organization: living beings are formed by one or more cells
  • Variation: variability between individuals allows species to evolve.

Problems begin when with beings that don’t have all the characteristics. The most classic example would be viruses: they are unable to reproduce on their own and lack cellular structure. Another example would be erythrocytes (red blood cells) of mammals, cells without genetic material or mitochondria.

Microphotography of the Ebola virus under electronic microscope (Public photo of the CDC)

WHAT IS NEEDED FOR LIFE TO EXIST?

We only know one type of life: the terrestrial one. This is why astrobiologists need to take it as a reference to know what to look for elsewhere. Could there be other forms of life different than terrestrial? Maybe, but it would be almost impossible to recognize them. If you do not know what you are looking for, you may find it but do not realize it.

It is considered that in order for life to appear and develop, it is necessary:

  • A liquid where chemical reactions take place: on Earth, it is water.
  • An element with ease to form stable compounds: on Earth, it is carbon.
  • A source of energy: on Earth, it is the Sun.

We are looking for planets or satellites with these characteristics, although other possibilities such as liquid methane (in the case of Titan, a satellite of Saturn), ethane, sulfuric acid, ammonia or acetic acid as solvent are being considered. Life-based on other elements such as silicon, it is a recurring topic in science fiction stories.

Artistic representation of Titan’s methane lakes. Credit: Steven Hobbs

WHAT IS NEEDED TO SUSTAIN LIFE?

The celestial body has to fulfill a series of characteristics so that life can be sustained:

  • An abundance of chemical elements such as carbon, hydrogen, oxygen, and nitrogen to form organic compounds.
  • The planet/satellite has to be within the habitability area of its star (orbiting at a distance that allows a temperature suitable for life).
planet, star, habitable zone
Habitability area (green) according to the temperature of the star. Red: too hot, blue: too cold. Source: NASA / Kepler / D Mission. Berry
  • A source of energy enough to maintain the temperature and allow the formation of complex molecules.
  • An appropriate gravity to keep an atmosphere and not crush the living beings of the planet.
  • A magnetic field to divert the radiation incompatible with life.
The Earth’s magnetic field protects life from the solar wind. Source: ESA

In our Solar System, the candidates that possibly fulfill these characteristics are Mars, Europe and Io (satellites of Jupiter), Enceladus and Titan (satellites of Saturn) and Triton (satellite of Neptune).

WHY CARBON?

Living beings are formed by cells, and if we reduce the scale, by molecules, and atoms (like all matter). Why is life-based on carbon?

In fact, in the constitution of organisms 26 elements are involved, but 95% of living matter consists of carbon (C), hydrogen (H), nitrogen (N), oxygen (O), phosphorus (P) and sulfur (S). We can imagine them as the “bricks of life”: by combining these building blocks, we can obtain complex organisms. These bricks can be joined to others by covalent bonds. Metaphorically, atoms can be imagined as spheres with hands which can be grasped by other hands. For example, the main energy source molecule for all living things is ATP (Adenosine triphosphate, C10H16N5O13P3).

enlaces químcos, moléculas, sulphur, phosphorus, hidrogen, oxigen, carbon, nitrogen, chemical bond
Schematic representation of carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen and phosphorus atoms and their valences (possible bonds). Own production based on figure 6.3 of “Life in space” (see references)

The candidate element to sustain life would have to be an abundant element able to form a great amount of bonds with itself and with other elements. The 5 most abundant elements in the universe:

  • Helium: does not form compounds
  • Hydrogen and oxygen: they have 1 and 2 hands: they can only form very simple compounds
  • Nitrogen: can bind to 3 atoms, but no chains of several nitrogen atoms are known.
  • Carbon: it has 4 hands so it can be strongly bonded to other carbons with single, double, or triple bonds. This allows it to form long chains and three-dimensional structures and can still join to other atoms. This versatility allows constructing molecules chemically active and complex, just the complexity that makes life possible.
DNA chemical structure, double helix
DNA chemical structure where we can see the importance of carbon bonding to form rings and chains. Source

Could there be life in another place based on a different atom?

ALTERNATIVES TO CARBON

SILICON EXTRATERRESTRIALS

Since establishing 4 links is so useful, silicon is the first candidate for biologists and science fiction writers, even if it is not as abundant as carbon. Silicon (Si) can also form 4 bonds and is abundant on rocky planets like Earth, but …

  • The Si-Si bond is quite weak. In an aqueous medium, life based on silicon would not be sustained for a long time as many compounds dissolve in it, although it could be possible in another medium, such as liquid nitrogen (Bains, W.).
  • It is very reactive. Silane, for example (one silicon atom bonded to 4 hydrogens) spontaneously ignites at room temperature.
  • It is solid at most temperatures. Although it can easily form structures with oxygen (silica or silicon dioxide), the result is almost always a mineral (quartz): too simple and only reacts molten at 1000ºC.
  • It does not form chains or networks with itself, due to its greater size compared to carbon. Sometimes it forms long chains with oxygen (silicones), that perhaps could be joined to other groups to form complex molecules. The alien of the movie Alien has silicone tissues. The beings formed by silicones would be more resistant, which leads to speculate what kind of extreme conditions they could withstand.
Horta, a silicon-based form of life featured in the science fiction series Star Trek. Source

NITROGEN AND PHOSPHORUS EXTRATERRESTRIALS

Let’s look at some characteristics of nitrogen and phosphorus:

  • Nitrogen: can only form 3 bonds with other molecules and is poorly reactive.
  • Phosphorus: its bonds are weak and multiple bonds uncommon, although it can form long chains. But it is too reactive.

By combining the two, stable molecules could be obtained, but the beings based on nitrogen and phosphorus would have other problems: the nitrogen compounds, from which they would have to feed, are not abundant in planets and the biological cycle would not be energetically favorable.

BORON, SULFUR AND ARSENIC EXTRATERRESTRIALS

The most unlikely biochemistries could be based on these elements:

  • Boron: can form long chains and bind to other elements such as nitrogen, hydrogen or carbon
  • Sulfur: can form long chains, but because of its size is highly reactive and unstable.
  • Arsenic: is too large to form stable compounds, although its chemical properties are similar to those of phosphorus.

In 2010, the journal Science published a scientific research in which researchers claimed to have discovered a bacterium (GFAJ-1) capable of living only in arsenic, lethal to any living being. It broke the paradigm of biology by not using phosphorus (remember ATP and DNA structure) and opened up new study lines for astrobiology. In 2012, two independent investigations refuted the theory of researcher Felisa Wolfe-Simon and his team. Phosphorus remains essential for organisms to live and develop on Earth.

GFAJ-1 bacterium. Source

At the moment, these hypothetical biochemistries are nothing more than speculations, so astrobiologists are still looking for carbon-based life, although we already know that science never ceases to amaze us. Although we could identify life based on other elements if we ever find extraterrestrial life (or vice versa) the revolution will be so great that it won’t matter if they are carbon-based beings.

REFERENCES

 

MIREIA QUEROL ALL YOU NEED IS BIOLOGY

SaveSaveSaveSaveSaveSave

SaveSaveSaveSave

SaveSave

SaveSave

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 e Ío (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

SaveSaveSaveSaveSaveSave

SaveSaveSaveSave

SaveSave

SaveSave

Biologia i vida extraterrestre

Freqüentment apareixen noves notícies sobre planetes de recent descobriment que podrien albergar vida extraterrestre. L’avenç científic no para de llançar nova informació sobre Mart, altres móns amb aigua i éssers vius extremadament resistents, com els tardígrads. ¿Però podria existir la vida fora de la Terra? Què és la vida? Què es necessita perquè es mantingui? D’això se n’encarrega l’astrobiologia. Coneix-la!

ASTROBIOLOGIA I EXOBIOLOGIA

L’astrobiologia és un conjunt de diferents disciplines científiques que estudia l’existència de la vida a l’univers. Combina coneixements de biologia, física, química, astronomia, ecologia, geografia, geologia, ciència planetària i biologia molecular. Dins de l’astrobiologia, l’exobiologia estudia científicament les possibilitats de vida fora del nostre planeta. Cal no confondre-la amb la ufologia, una pseudociència. L’astrobiologia intenta respondre a preguntes tan apassionants com:
– ¿Què és la vida?
– Com va aparèixer la vida a la Terra?
– Com evoluciona, es desenvolupa la vida i quina és la seva adaptabilitat?
– Quin és el futur de la vida a la Terra i altres llocs?
– Existeix vida en altres móns?

No, ni això és un marcià ni es astrobiologia. Font

QUÈ ÉS LA VIDA?

Encara que sembli una pregunta banal, la vida no és fàcil de definir. Aparentment podem reconèixer si els éssers són vius o no si realitzen certes funcions i posseeixen certes característiques:

  • Nutrició: obtenen energia de l’exterior per mantenir el seu medi intern constant (homeòstasi).
  • Reproducció: poden crear còpies de si mateixos
  • Relació: es relacionen amb el medi i altres éssers vius
  • Organització: els éssers vius estan formats per una o més cèl·lules.
  • Variació: la variabilitat entre individus permet a les espècies evolucionar.

Els problemes comencen quan trobem éssers que no compleixen totes les característiques. L’exemple més clàssic serien els virus: són incapaços de reproduir-se per si mateixos i no tenen estructura cel·lular. Un altre exemple serien els eritròcits (glòbuls vermells) de mamífers, cèl·lules sense material genètic ni mitocondris.

Microfotografia amb microscopi electrònic del virus de l’Èbola (Foto pública de la CDC)

QUÈ ES NECESSITA PER QUE EXISTEIXI VIDA?

Només coneixem un tipus de vida: el terrestre. És per això que els astrobiòlegs necessiten prendre-ho com a referència per saber què buscar en altres llocs. Podrien existir altres formes de vida diferents a les terrestres? Potser, però seria gairebé impossible reconèixer-les. Si no saps què busques, pot ser que ho trobis però no te n’adonis.

Es considera que perquè aparegui i es desenvolupi la vida es necessita:

  • Un líquid on tinguin lloc reaccions químiques: a la Terra, és l’aigua.
  • Un element amb facilitat per formar compostos estables: a la Terra, és el carboni.
  • Una font d’energia: a la Terra, és el Sol.

Partint d’aquesta base, es busquen planetes o satèl·lits amb aquestes característiques, tot i que no es descarten altres possibilitats com metà líquid (és el cas de Tità, satèl·lit de Saturn), età, àcid sulfúric, amoníac o àcid acètic com a solvent, o formes de vida basades en altres elements com el silici, una constant en relats de ciència-ficció.

Representació artística dels llacs de metà de Tità. Crèdit: Steven Hobbs

QUÈ ES NECESSITA PERQUÈ ES MANTINGUI LA VIDA?

El cos celest en qüestió també ha de complir una sèrie de característiques perquè la vida es pugui mantenir:

  • Abundància d’elements químics com el carboni, hidrogen, oxigen i nitrogen per formar compostos orgànics.
  • Que el planeta/satèl·lit es trobi dins de la zona d’habitabilitat de la seva estrella. Resumidament, que orbiti a una distància que permeti unes temperatures ni molt altes ni molt baixes.
Zona d’habitabilitat (verd) segons la temperatura de l’estrella. Vermell: massa calenta, blau: massa fred. Font: NASA / Missió Kepler / D. Berry 
  • Una font d’energia suficient per mantenir la temperatura i permetre la formació de molècules complexes.
  • Una gravetat adequada per mantenir una atmosfera i no aixafar als éssers vius del planeta
  • Que el planeta tingui un camp magnètic per desviar la radiació incompatible amb la vida provinent de la seva estrella.
El camp magnètic terrestre protegeix la vida del vent solar. Font: ESA

 En el nostre Sistema Solar, els candidats que possiblement compleixen aquestes característiques són Mart, Europa i Io  (satèl·lits de Júpiter), Encèlad i Tità (satèl·lits de Saturn) i Tritó (satèl·lit de Neptú).

PER QUÈ EL CARRBONI?

Els éssers vius estem formats per cèl·lules, i aquestaes al seu torn, si anem reduint la escala, de molècules i àtoms (com tota la matèria). Per què la vida està basada en el carboni?

En realitat, en la constitució dels organismes intervenen 26 elements, però el 95% de la matèria viva es compon de carboni (C), hidrogen (H), nitrogen (N), oxigen (O), fòsfor (P) i sofre (S). Podem imaginar-los com els “maons de la vida”: combinant aquestes peces bàsiques, podem obtenir organismes complexos. Aquests maons poden unir-se a altres mitjançant enllaços covalents. Metafòricament, els àtoms els podem imaginar com esferes amb mans els quals es poden agafar a altres mans lliures. Per exemple, la principal molècula de font d’energia per a tots els éssers vius és l’ATP (trifosfat d’adenosina), de fórmula C10H16N5O13P3.

 

enlaces químcos, moléculas, sulphur, phosphorus, hidrogen, oxigen, carbon, nitrogen, chemical bond
Representació esquemàtica dels àtoms de carboni, hidrogen,oxigen, nitrogen, fòsfor i les seves valències (enllaços possibles). Producció pròpia basada en la figura 6.3 de “La vida en el espacio” (veure referències)

 

L’element candidat a sustentar la vida hauria de ser un element abundant, capaç de formar gran quantita td’enllaços am si mateix i amb altres elements. Dels 5 elements més abundants a l’univers:

  • Heli:  no forma compostos.
  • Hidrogen i oxigen: tenen 1 i 2 mans, de manera que només poden formar compostos molt senzills.
  • Nitrogen: pot unir-se a 3 àtoms, però no es coneixen cadenes de diversos àtoms de nitrogen.
  • Carboni: té 4 mans, per la qual cosa pot unir-se fortament amb altres carbonis amb enllaços simples, dobles, o triples. Això li permet formar cadenes llarguíssimes i estructures tridimensionals i encara li poden “sobrar” mans amb les quals unir-se a nitrogen, oxige, sofre, fòsfor i hidrogen. Aquesta versatilitat permet construir molècules químicament actives i complexes, justament la complexitat que fa possible la vida.
estructura química de l'ADN, molècules
Estructura química de l’ADN, on es pot observar la importància de la capacitat del carboni de formar llargues cadenes i anells. Font

Podria haver vida en un altre lloc basada en un àtom diferent?

ALTERNATIVES AL CARBONI

EXTRATERRESTRES DE SILICI

Com establir 4 enllaços és tan útil, el silici és el primer candidat pel qual aposten astrobiòlegs i escriptors de ciència ficció, encara que no sigui tan abundant com el carboni. El silici (Si) també pot formar 4 enllaços i és abundant en planetes rocosos com la Terra, però…

  • L’enllaç Si-Si és bastant feble. En un medi aquós, la vida basada en silici no es mantindria durant molt de temps ja que molts compostos es dissolen en ella, encara que podria ser possible en un altre mitjà, com nitrogen líquid (Bains, W.).
  • És molt reactiu. El silà per exemple (equivalent del metà, però enlloc de carboni amb un àtom de silici) crema espontàniament a temperatura ambient.
  • És sòlid a la majoria de temperatures. Forma molt fàcilment estructures amb l’oxigen (sílice o diòxid de silici), però el resultat gairebé sempre és un mineral (quars): massa simple i només reacciona fos a 1000ºC.
  • No forma cadenes ni xarxes amb si mateix, per la seva major grandària respecte el carboni. De vegades forma cadenes llargues amb oxigen (silicones), a les que potser es podrien unir a altres grups per formar molècules complexes. Justament l’extraterrestre de la pel·lícula Alien, el vuitè passatger posseeix teixits de silicona. Els éssers formats per silicones serien més resistents, la qual cosa porta a especular quin tipus de condicions extremes podrien suportar.
Horta, una forma de vida basada en el silici apareguda a la sèrie de ciència ficció Star Trek. Font

EXTRATERRESTRES DE NITROGEN I FÒSFOR

Vegem algunes característiques del nitrogen i fòsfor per separat:

  • Nitrogen: només pot formar 3 enllaços amb altres molècules i és poc reactiu.
  • Fòsfor:  els seus enllaços són febles i els enllaços múltiples poc comuns, encara que pot formar llargues cadenes. El problema és que és massa reactiu.

Combinant els dos, es podrien obtenir molècules estables, però els éssers basats en nitrogen i fòsfor tindrien altres problemes: els compostos de nitrogen, dels quals haurien d’alimentar-se, no es troben en suficient quantitat en els planetes i el cicle biològic no seria favorable energèticament parlant.

EXTRATERRESTRES DE BOR, SOFRE I ARSÈNIC

Les bioquímiques més improbables podrien basar-se en aquests elements:

  • Bor: pot formar cadenes llargues i unir-se a altres elements com el nitrogen, hidrogen o carboni.
  • Sofre: pot formar cadenes llargues, però per la seva grandària és altament reactiu i inestable.
  • Arsènic: és massa gran pa ra formar compostos estables, tot i que les seves propietats químiques són semblants a les del fòsfor.

El 2010, la revista Science va publicar un estudi en el qual s’afirmava haver descobert un bacteri (GFAJ-1) capaç de viure només d’arsènic, letal per a qualsevol ésser viu. Trencava el paradigma de la biologia en no fer servir el fòsfor (recordeu l’ATP i l’estructura de l’ADN) i obria noves vides d’estudi per a l’astrobiologia. El 2012, dues investigacions independents refutaven la teoria de la investigadora Felisa Wolfe-Simon i el seu equip. El fòsfor segueix sent essencial perquè els organismes puguin viure i desenvolupar-se en la Terra.

El bacteri GFAJ-1. Font

De moment, aquestes bioquímiques hipotètiques no són més que especulacions, de manera que els astrobiòlegs continuen buscant vida basada en el carboni, encara que ja sabem que la ciència mai ens deixa de sorprendre. Encara que poguéssim identificar vida basada en altres elements, si algun dia trobem vida extraterrestre (o viceversa) la revolució serà tan gran que encara que sigui basada en el carboni, donarà molt que parlar.

REFERÈNCIES

SaveSave

SaveSave

SaveSave

SaveSave

SaveSave

Opisthobranchs: what are they and Mediterranean species

The opisthobranchs are one of the marine animal groups that most attract the attention of divers and lovers of underwater life. Do you want to discover what are they, some curiosities and some species of the Mediterranean?

Most photographs are courtesy of the biologist and oceanographer Marc Collell. Visit his Instagram (@mcollell) and enjoy!

OPISTHOBRANCHS: WHAT ARE THEY AND MEDITERRANEAN SPECIES

THE GASTROPODA MOLLUSCS

The opisthobranchs are a group of marine animals included in the gastropod molluscs, along with snails, limpets, slugs and periwinkles, among others.

gasterópodo, pulmonado
Snails and opisthobranchs are included in the same group of molluscs (Picture: Jürgen Schoner, Creative Commons).

The gastropods, which constitute the largest group of molluscs, with about 70,000 living species and 15,000 fossils, are characterised by a torsion process, a process that takes place in the veliger larva stage, whereby the visceral organs rotate up to 180º. As a result of this process, the anus and mantle cavity are located on the anterior side and are opened above the mouth and head.

However, some groups have reversed the process, so that the anus opens on the right or posterior side.

The gastropods have traditionally been classified into three subclasses:

  • Prosobranchia: include most marine snails and some freshwater and terrestrial gastropods. Upon suffering the torsion process, the mantle cavity is anterior and the gill or gills are placed in front of the heart.
  • Opisthobranchs: it is the group that occupies us.
  • Pulmonata: include land snails, freshwater snails and slugs. Instead of gills, they have lungs.

WHAT ARE OPISTHOBRANCHS?

The opisthobranchs include marine slugs, sea hares and marine butterflies, among others. They are popularly known as nudibranchs, but in reality nudibranchs are only a group of opisthobranchs.

The opisthobranchs have totally or partially reversed the torsion process, so that the anus and gill (if any) are on the right or posterior side. They have two pairs of tentacles, and the second is often modified and named rhinophore, so that it presents a set of folds that increases the chemioreceptor surface and that has an appearance of ears. They have shell or not.

Aglaja tricolorata, opistobranquio, nudibranquio
Opisthobranchs have suffered a total or partial process of reversed torsion, so they look as if they had a symmetric body (Picture courtesy of Marc Collell, @mcollell).

The opisthobranchs, at the same time, can be divided into 11 suborders, to emphasise: the nudibranchs, the Sacoglossa and the Anaspidea.

  • Nudibranchs have bare gills and never have shells. Gills may have different morphologies and can be located in different parts of the body. They are carnivorous and feed on other invertebrates and nudibranch eggs.
  • The Sacoglossa have much more distinct forms and may have shell or not. They normally feed on body fluids from seaweed.
  • Anaspidea are popularly called sea hares. They are characterised by having two large lateral expansions in the foot called parapodiums. In addition, they have a very thin inner dorsal shell. Its popular name is due to the fact that rhinophores develop so much that they look like ears.

THE COLOUR OF OPISTHOBRANCHS

If something characterises the opisthobranchia is its variety of colouration, some with very colourful and alarming colours (aposematic coloration) and others with more discrete colouration that are disguised with the substrate (cryptic).

Facelina annulicornis, cripsis, opistobranquio, nudibranquio
Facelina annulicornis is a nudibranch with cryptic colouration (Picture courtesy of Marc Collell, @mcollell)).

SOME CURIOSITIES OF OPISTHOBRANCHS

Some nudibranchs have the ability to incorporate the urticating cells they ingest from anemones and hydrozoa, such as the plumose marine algae (Aeolid). These have elongated papillae on the back, called cerata, in which the nematocytes of the cnidarians, which serve as a defense, accumulate.

Hermissenda crassicornis is a nudibranch with cerata (Picture: Magnus Manske, Creative Commons).

There are photosynthetic sacoglossal opisthobranchs. This is the case of Elysia chlorotica. This mollusc from North America has the capacity to perform photosynthesis because it incorporates the chloroplasts of the algae it consumes.

opistobranquio, sacoglossa, elysia chlorotica
Elysia chlorotica has the ability to perform photosynthesis (Picture: Karen N. Pelletreau et al., Creative Commons)

9 EXAMPLES OF MEDITERRANEAN OPISTHOBRANCHS

Aplysia depilans 

Aplysia depilans, opistobranquio, anaspidea, opistobranquio mediterráneo
Aplysia depilans (Picture courtesy of Marc Collell, @mcollell).

Aplysia depilans is an opisthobranch of the Anaspidea group that is distributed by all the Mediterranean. This sea hare, which is one of the largest in European waters, can reach 30 cm and weigh 1 kg. Its coloration may be brown or greenish, with white or yellowish spots. It lives in shallow seafloor of the coast, where there are abundant algae, from which it feeds.

Cyerce cristallina

Cyerce cristallina, opistobranquio, sacoglossa, opistobranquio mediterráneo
Cyerce cristallina (Picture courtesy of Marc Collell, @mcollell).

Cyerce cristallina is an opisthobranch of the Sacoglossa group that is distributed throughout the Mediterranean, in addition to the Atlantic. It has a maximum length of 3.5 cm. Its cream-coloured body may be white, brown or reddish. It is a herbivorous species, which feeds on algae. It has the ability to release the cerata if it feels threatened, which continue to move to distract the opponent.

Placida verticilata

Placida verticillata, opistobranquio, sacoglossa, opistobranquio mediterráneo
Placida verticilata (Picture courtesy of Marc Collell, @mcollell).

Placida verticilata is an opisthobranch of the Sacoglossa group mentioned in the coasts of English Channel, Canary Islands, Azores, Madeira, the Caribbean and the Iberian Peninsula. It measures between 0.7 and 1 cm in length. It has the body full of chloroplasts, which gives it an olive-green colour, with which it does the photosynthesis. It lives on top of the Codium seaweed, from which it feeds.

Peltodoris atromaculata

peltodoris atromaculata opistobranquio, nudibranquio, opistobranquio mediterraneo
Peltodoris atromaculata (Picture: Anders Finn Jørgensen, Creative Commons)

Peltodoris atromaculata is a nudibranch, being one of the most abundant species of the Mediterranean, although it also lives in other zones. Its colour recalls a cow. It can measure up to 12 cm in length. It usually lives on rocky bottoms with low lighting, at the entrance of caves and in coralline backgrounds. It feeds on the sponge Petrosia fisciformis.

Dondice banylensis

Dondice banyulensis, opistobranquio, nudibranquio, opistobranquio mediterráneo
Dondice banyulensis (Picture courtesy of Marc Collell, @mcollell).

Dondice banylensis is a nudibranch of the Mediterranean, although it has recently been observed in the Atlantic zone of the Strait of Gibraltar. This nudibranch, which can reach 7 cm in length, lives on a wide variety of substrates and habitats. When it feels threatened, it extends its cerata to the sides to defend itself.

Doto floridicola

Doto floridicola, opistobranquio, nudibranquio, opistobranquio mediterráneo
Doto floridicola (Picture courtesy of Marc Collell, @mcollell).

Doto floridicola is a nudibranch of southern Europe, although it has been observed in the British coasts and Ireland recently. With translucent body, can exceed a centimetre in length. It usually lives with colonies of hydrozoans such as Aglaophenia and Synthecium. The lays are shaped like a ribbon and placed on top of the hydrozoans.

Felimare picta

Felimare picta, puesta nudibranquio, opistobranquio, nudibranquio, opistobranquio mediterráneo
Felimare picta (Picture courtesy of Marc Collell, @mcollell).

Felimare picta is a nudibranch that, in addition to other areas, lives on the entire coast of the Iberian Peninsula, both Mediterranean and Atlantic. With a length that can exceed 12 cm, even 20 cm  in some specimens, this nudibranch lives on rocky walls with abundant algae, sponges and other invertebrates, especially dimly lit.

Polycera quadrilineata

Polycera quadrilineata, opistobranquio, nudibranquio, opistobranquio mediterráneo
Polycera qudrilineata (Picture courtesy of Marc Collell, @mcollell).

Polycera quadrilineata is a nudibranch that inhabits the waters between the Atlantic coasts of northern Europe to the Mediterranean. In the Mediterranean they measure about 2 cm, although outside of it they can reach 4 cm. It lives in walls of rocks with little illumination and abundant briozoa, of which it feeds.

Flabellina afinis

Flabellina affinis, puesta nudibranquio, opistobranquio, nudibranquio, opistobranquio mediterráneo
Flabellina affinis (Picture courtesy of Marc Collell, @mcollell).

Flabellina afinis is a very abundant nudibranch in all waters of Europe. It can measure up to 5 cm in length. This colourful nudibranch lives normally above the colonies of hydrozoans of the genus Eudendrium, from which it feeds. The laying, with the shape of an undulating cord, is laid on top of the hydrozoans.

If you have not had enough, watch this video:

Now it is high time you take your snorkel gear or dive and dare to look for opisthobranchs. Of course, you must have patience… What other species, besides those mentioned here, have you seen?

REFERENCES