NeoFronteras

Libélulas más grandes

Área: Biología — Martes, 2 de Noviembre de 2010

Criar libélulas en altos niveles de oxígeno produce individuos más grandes. Esto explicaría las libélulas gigantes del Carbonífero.

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A algunos nos fascina el pasado primitivo, sobre todo si está libre de personas o incluso de mamíferos. Por eso, en lugar de tener en casa geranios tenemos, por ejemplo, helechos, selaginelas y equisetos. Esos tres casos se pueden considerar representantes de las plantas que poblaron los bosques del Carbonífero, cuasi-descendientes atrofiados de los helechos arbóreos, los lepidodendros o los calamites que una vez cubrieron las tierras emergidas de este planeta. Los bosques que nos proporcionaron, una vez convertidos en carbón, el poder de la máquina de vapor y permitieron la revolución industrial y el advenimiento del mundo tecnificado moderno.
Ahora imaginemos que disponemos de la máquina del tiempo y que con permiso de Ray Bradbury y su “A Sound of Thunder” viajamos hasta el Carbonífero. Así que entramos en el artefacto y ponemos el dial en el año -325.000.000. Una vez terminado el viaje descendemos sobre una plataforma de observación y nos encontramos inmersos en un pantano cenagoso, poblado de árboles que no nos son familiares. No hay flores y por tanto no hay insectos polinizadores. Pero tampoco hay dinosaurios, ni ningún vertebrado verdaderamente terrestre, porque todavía no han evolucionado lo suficiente como para conquistar tierra firme. Y tampoco hay aves cuyos cantos se propaguen a través de la húmeda y neblinosa atmósfera. Sólo los insectos más primitivos imponen su particular sinfonía de ruidos.
Entonces oímos un zumbido. Una criatura se dirige hacia nosotros volando a toda velocidad. Se trata de Meganeura, una libélula de 70 cm de envergadura que nos esquiva en el último momento para atrapar a algo similar a una cucaracha gigante. Por un momento nos parece estar contemplando una escena de una película de fantasía escrita por guionistas muy malos. Los biólogos nos habían dicho que los insectos no pueden ser muy grandes, que su sistema de respiración traqueal no puede aportar el oxígeno necesario a su cuerpo si éste mide un poco más allá de unos pocos milímetros.
Entonces sí que vemos un verdadero monstruo, un ciempiés del tamaño de un hombre parece dirige hacia nosotros y se nos encara. Es una Arthropleura, un invertebrado carnívoro bastante peligroso.
Nos asustamos y salimos corriendo hacia nuestra máquina del tiempo. Al llegar es cuando nos damos cuenta de que la carrera no nos ha costado casi nada y que recuperamos el aliento rápidamente. ¡Eso es! La cantidad de oxígeno es mayor ahora que en el siglo XXI y permite insectos más grandes.
Después de comprobar que no hemos pisado ningún insecto con nuestras botas nos metemos en la máquina del tiempo y volvemos a casa.
De regreso podríamos ir a un museo a admirar algún fósil de libélula gigante como el descubierto en Commentry (Francia) en 1880 o el descubierto en Derbyshire (RU) en 1979. Comprobaríamos así que esas libélulas realmente existieron.
La hipótesis de los altos niveles de oxígeno es la más aceptada dentro de la comunidad científica para explicar los tamaños de algunos insectos del Carbonífero. Aunque es difícil explicar por qué no había incendios que lo arrasasen todo.
Pero un mundo cubierto por bosques, en el que los nuevos compuestos sintetizados por las plantas eran todavía indigestos para las bacterias y los hongos, los árboles producían mucho oxígeno y secuestraban mucho carbono al no descomponerse. Es lógico pensar en un enriquecimiento en oxígeno de la atmósfera de la época.
Pero, ¿y los insectos actuales?, ¿retienen todavía cierta capacidad de crecer a un tamaño mayor que el habitual?
Si viajáramos a Tempe (Arizona) y visitáramos al profesor John VandenBrooks, de Arizona State University, nos diría que sí, que algunos pueden ser más grandes, que basta encerrar a libélulas actuales en un recinto con más oxígeno para que crezcan más ded lo normal.
Sus experimentos confirman que la hiperoxia permite insectos mayores, aunque la genética no sea exactamente la misma que la de sus homólogos del Carbonífero.
Este investigador crió cucarachas, libélulas, saltamontes, escarabajos y otros insectos en atmósferas con distintos niveles de oxígeno para ver cómo les afectaba.
Las libélulas crecían más rápido y producían adultos más grandes. Sin embargo, las cucarachas crecían más despacio y no produjeron adultos mayores. Diez de los doce insectos testados disminuyeron en tamaño en presencia de más oxígeno, aunque los otros dos no.
Recordemos aquí que la libélula es un cazador y que requiere de grandes cantidades de energía para buscar su alimento. Otro tipo de insectos, como las cucarachas, pueden permitirse ser más pasivos.
Confirmar que se pueden conseguir libélulas más grandes en hiperoxia no es fácil, porque criarlas en cautividad es muy complicado. VandenBrooks confiesa que fue todo un desafío. De pequeñas tienen que comer presas vivas y dos estudiantes (Elyse Muñoz y Michael Weed) tuvieron que ingeniárselas para que comieran todos los días. Este grupo de investigadores ha sido de los pocos que ha conseguido crías libélulas en cautividad bajo condiciones de laboratorio.
Las distintas atmósferas de laboratorio escogidas para criar a las libélulas tenían un 12%, un 21% y un 32% de oxígeno.
El caso de las cucarachas fue mucho más sencillo y permitió a los investigadores criar a siete grupos de ellas en distintas concentraciones que iban del 12% al 40% de oxígeno. Pero a las cucarachas les costó el doble de tiempo desarrollarse hasta su tamaño normal que en niveles normales de oxígeno. Este resultado era inesperado por los investigadores y no sabían explicar bien las razones de este retraso. Especulaban que quizás el oxigeno hacía que pasasen más tiempo en estado de larva.
Así que decidieron estudiar el aparato respiratorio de las cucarachas, un sistema traqueal que básicamente consiste en tubos que conectan las células del interior del insecto con la atmósfera.
Llevaron las cucarachas al sincrotrón de Argonne National Lab para observarlas bajo rayos X. La radiación sincrotrón de esa instalación es particularmente buena a la hora de resolver bordes e interfases de objetos pequeños, lo que era ideal para estudiar los tubos traqueales de los insectos.
Vieron que los tubos traqueales de las cucarachas crecidas en hiperoxia eran más pequeños que los de las normales y que por tanto era esto lo que limitaba su crecimiento. Creen que quizás las cucarachas en hiperoxia hacen una mayor inversión en tejidos dedicados a otras funciones vitales como la reproducción o la alimentación en lugar de a tejidos para la respiración, pues con menos de esos tejidos tienen la misma oxigenación.
El próximo paso a dar por VandenBrooks es estudiar los tubos traqueales de insectos fosilizados en ámbar para saber qué se puede decir acerca de los niveles de oxígeno en el pasado.
El resultado se ha obtenido con insectos sin manipulación genética. Si dejáramos a estos insectos evolucionar en una atmósfera enriquecida en oxígeno tal vez podríamos ver otra vez a las libélulas gigantes surcar el aire. Aunque Meganeura no volviera, pues la historia biológica es irrepetible por siempre y para siempre y además no puede ser invertida, sería lo más cerca que estaríamos jamás de un viaje al Carbonífero. Aparte del que podamos realizar con nuestra imaginación, claro.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3287

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Foto: Joaquim Coelho, jcoelho vía Flickr.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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21 Comentarios

  1. Juan Díaz:

    Dejemos ir la imaginación, allá hasta el libro “Cazadores de Microbios” de los primeros biólogos. No era posible poner una foto impresa en el libro. En cambio en los años cincuenta, La Vida del Mundo Animal incluso tenia unas fotos a color.
    Todo ese progreso substancial, hasta los modernos ordenadores son una deriva cutural. También “La Metamorfosis” de Kafka, cuando el protagonista se siente un escarabajo debido a la presión socio religiosa familiar.
    Me refiero a que mi mente (bien digo, no mi cerebro) es una muy buena máquina del tiempo gracias al esfuerzo introspectivo automático de la Mnémesis, esa diosa traviesa y solitaria.
    Por cierto, no puedo hacerla viajar al futuro con la misma certeza, pero imagino grandes insectos oxigenando el planeta, sueño y veo una humanidad capaz de hacer de la politica una ciencia, pero también un arte, veo una tecnologia humana dónde un niño, con su procesador neuro integrado pueda dirigir desde sus sueños, a las mariposas electrónicas de Marte.
    Como dijo el maestro Bradbury, “Nosotros…los marcianos”
    Saludos estelares, mudos, titilares, ingrávidos señores.

  2. NeoFronteras:

    Una apostilla al comentario anterior: las libélulas o el resto de los animales no oxigenan el planeta, son las plantas y seres fotosintéticos los que lo hacen.

  3. Juan Díaz:

    Acepto la apostilla.
    Bacterias que comen ceodós van a ayudar. Nanomoléculas obreras se agitan con circuitos tecnofotosintéticos. Descubrir en breve, una combustion que quema menos oxigeno da más energia y libera menos calor, está en el cuaderno de notas de una científica china. Well, éstas son mis apostillas, no quiero ir demasiado lejos.
    Un saludo.

  4. Juan Díaz:

    Y recuerde…son “prospectivas poéticas” no profesias pseudofilosóficas ni predicciones cientificas.
    GRACIAS.

  5. Nemo:

    Respecto al tema de los incendios, depende de la combustibilidad de los vegetales. Sin árboles leñosos ni plantas con flores que acaban secándose puede entenderse. Parece difícil quemar helechos y similares, por mucho oxígeno que haya en la atmósfera.

  6. JAvier:

    Para Nemo:

    Supongo que es algo que no se puede descartar. Pero hay que tener en cuenta que hablamos de helechos del tamaño de árboles que crecían sin nada en que apoyarse como hacen muchos helechos ahora, para alcanzar ese tamaño es necesario si o si es necesario un tejido de sosten que por regla general en plantas es el xilema (madera). Pero lo cierto es que de helechos antiguos no se mucho.

  7. tomás:

    Estimados Nemo y Javier: Al hilo vuestras especulaciones, encuentro la siguiente situación: La vegetación exuberante se dio en lugares pantanosos, por lo que el xilema podía estar muy húmedo. Por otra parte las especies de plantas que se quemaban no pervivirían, por lo que la selección natural las eliminaría, pudiendo continuar sólo aquellas cuya constitución pudiera evitar el inicio del incendio, o bien que aunque el incendio se diese, somo ahora sucede en algunas especies, su corteza las protegiera de ser consumidas, aunque más bien me inclino por que la vegetación evolucionase hacia evitar el inicio.
    Un saludo cordial.

  8. Juan Díaz:

    Pienso que se puede descartar la hipotesis de grandes incendios, apagados por goterones de agua ardiente (unos 40 grados) y sulfurosa.
    Esto se debe a que fueron fenómenos ocasionales, cada cincuenta o cien años, o lustros, y la evidencia fosil se acumulia en intervalos mil milenarios…
    La oxiginacion del planeta tuvo lugar en los mares, liquenes y algas submarinas, fitoplacton, etc., apoyados por reacciones quimico orgánicas de gigantescas cavernas de agua dulce en las inestables costas continentales; tambien por helechos y grandes árboles exintos, de hojas y tallos gigantescos, capaces, en ciertas épocas, de crecer a ojos vista de un explorador o visitante desprevenido, coadyudaron significativamente a oxigenar una atmósfera apta sólo para ofidios, lagartos saurios y mutantes sacados de una galeria de ciberfantasy.
    Los insectos contribuian al ciclo del oxígeno, al ayudar quimicamente a fijar el carbono primigenio. Y eran el alimento de muchos saurios, incluso de plantas carníboras mas veloces que la garra de un tigre.

  9. NeoFronteras:

    Afirmaciones erróneas de su comentario:

    – “la hipotesis de grandes incendios, apagados por goterones de agua ardiente (unos 40 grados) y sulfurosa.”
    No hay tal hipótesis, no se ha mencionado aquí y mucho menos durante el Carbonífero.

    – “apoyados por reacciones quimico orgánicas de gigantescas cavernas de agua dulce en las inestables costas continentales”
    Tales reacciones no existen en esos lugares, más bien son reacciones de oxidación que merman el oxígeno. Además en las cuevas no hay luz y por tanto no hay fotosíntesis. Añadamos que los sistemas quimiosintéticos tenían un impacto mínimo en esa época.

    – “hojas y tallos gigantescos, capaces, en ciertas épocas, de crecer a ojos vista de un explorador o visitante desprevenido,”
    El registro fósil niega tales plantas gigantescas en esa época. Los árboles selváticos actuales o las secoyas son mucho más grandes. El crecimiento a ojos vista es sólo fruto de la imaginación, pues no hay pruebas de ello, aparte de que la fisiología vegetal niega tal posibilidad.
    ¿Qué explorador o visitante?

    – “ofidios, lagartos saurios y mutantes sacados de una galeria de ciberfantasy.”
    No había tales seres durante el Carbonífero, al menos durante todo el periodo. ¿ciber… qué?

    – “Y eran el alimento de muchos saurios, incluso de plantas carníboras mas veloces que la garra de un tigre.”
    Otro invento suyo. No hay pruebas fósiles. Las plantas carnívoras aparecieron recientemente.

    ¿Escribe por escribir? ¿O simplemente está jugando?

  10. JAvier:

    Asumiendo que no está drogado, creo que intenta una crítica al lenguaje técnico y poco claro para la mayoría que se usa en ciencia.

  11. Juan Díaz:

    Con mis propias palabras, “libélula” ha tenido tanto éxito porque es una palabra que parece mágica, es poética, parece derivarse del latin, “libar”, sacar un néctar con ciero arte instintivo o innato.
    Si. Me agrada escribir, me produce un efecto sedante. ¿Drogas?
    Sólo las prescriptas por el facultativo, nada más.
    El lenguaje de la ciencia no es el del sentido común, algo cultural, que aporta el contexto.
    Mi lenguaje aspira a ser filosófico, pero no creo que lo consiga, filosofar es un arte dialéctico que no es nada sin su
    interlocutor.
    En este caso, por cierto, JAvier tiene más que razón, tiene corazón.

  12. NeoFronteras:

    Pues tendrá que ir a la búsqueda de otro interlocutor.

  13. NeoFronteras:

    Por cierto, la etimología de libélula viene del neolatín libellula, y tiene el mismo significado. Es diminutivo del latín clásico libella, que a su vez es diminutivo de libra, “balanza”. Es decir, etimológicamente contiene cierta idea de equilibrio.

  14. tomás:

    Veo con disgusto cómo, sencillos comentarios con los que pretendemos comprender e intercambiar conocimientos e ideas, acaban transformándose en una discusión absurda. A Juan Díaz no podemos tomarlo científicamente en serio. Su 8 es una catástrofe desde un punto de vista racional, pero es imaginativamente bello. Bajo los efectos de un alucinógeno podemos imaginar un mundo así.
    Pienso que el remedio está en leerlo y, seguramente, alguien intercambie ideas con él desde la razón. Mi preocupación es que Neo se tome el trabajo de desmentir cada uno de sus psicodélicos ensueños. En esta caso lo ha hecho, aunque muy brevemente, JAvier. Sinceramente, Neo, creo que tu misión aquí no puede estar continuamente tropezando en corregir a Juan Díaz. Bastante trabajo tienes escogiendo noticias y confeccionando su presentación. En mi opinión, a la última pregunta de tu 9, sí, Juan está jugando. Si es así no tiene importancia. Pero si no lo fuera -cuestión a la que debería responder pero que no lo hará-, si su intención es degradar esta página, lo que no creo, debería ser vetado sin más. Y digo esto con verdadero pesar.

  15. lluís:

    No creo que deba pesarte.LLega un momento en que te das cuenta de que algo no funciona bien en algúna parte y encima molesta.Un abrazo tomás.

  16. JavierL:

    Hace tiempo se venia diciendo que en el carbonífero los insectos eran mas grandes por la alta concentración de oxigeno. Y este estudio era el siguiente paso lógico, me parece que tardaron mucho en realizarlo.

    Por otro lado es interesante que las cucarachas tardaran mas en crecer. Me pregunto ¿qué sucedería si simuláramos un ecosistema muy oxigenado donde la selección natural se tomara en cuenta? quizás así los resultados serian distintos,

    Quizás observáramos una carrera por ser mas grandes para que no se las coman, y los depredadores creciendo a la par.

    Aunque apreciar esta selección natural llevaría mucho tiempo.

    Un saludo a todos

  17. JAvier:

    De casualidad encontré algo que podría ser interesante por el tema de los incendios: Según la interpretación que se hace de los fósiles de esos “árboles” tenían los haces basculares en un delgado cilindro interior rodeados de una gruesa corteza (si el tronco tenía 30 cm la corteza tenía 20 cm). Mientras que los árboles actuales el tejido vascular funcional está en la periferia.

    Esto me parece importante porque si haces un fuego fuerte al lado de un árbol moderno común matas a las células del floema que estén expuestas al calor y muere buena parte del árbol. En cambio en uno de estos el sistema vascular queda más protegido por lo que (esto es una especulación mía aunque imagino que no debo ser el primero) podrían quemarse las capas superficiales y sobrevivir.

    Esta forma de organizar el tejido vascular ya se daba con las primeras plantas vasculares asi que definitivamente no apareció como respuesta a los incendios. Pero me parece bastante probable que a estos les fuera más fácil sobrevivir a un incendio que a los actuales.

    Saludos

    PD: A corteza se le llama a todo el tejido entre el tejido vascular y que termina el tallo (Epidermis/última capa de la epidermis).
    PD2: Por si a alguien le interesa lo de los helechos lo encontré en el libro “Reino Vegetal” de Scagel.

  18. JAvier:

    Fe de Erratas:

    Me he hecho un lío con los nombres para variar. Los fósiles estos no eran de helechos (monilofitas) sino de Licofitas. Un grupomás o menos emparentado y que en esa época también tenía especies que formaban “árboles”.

  19. tomás:

    Estimado JAvier: Me alegro mucho de cuanto dices en tus 17 y 18, porque resulta que, en cierto modo, no he ido muy lejos con la solución en mi 7, de la “corteza gruesa”; al menos caritativamente interpretada.
    Aunque eso de la humedad y la selección, también tiene su lógica y no se opondría a tu informe.
    Un saludo.

  20. JAvier:

    Me había olvidado completamente de tu 7, pido disculpas.

    Fe de erratas 2

    En el primer PD es “epidermis/ última capa de la Peridermis”. La epidermis es de por si una única capa de células, la peridermis tiene varias.

    Será mejor que no haga comentarios tan tarde.

  21. tomás:

    Estimado JAvier: En el nº de Agosto de Investigación y Ciencia, hay un artículo dedicado al “Fuego y evolución en el Mediterráneo” en el que se dicen cosas como esta: “Tras su aparición en el Silúrico (hace 450 millones de años), las plantas… incrementaron el oxigeno atmosférico y la biomasa inflamable. Según las huellas de incendios (carbones fósiles), estos vienen produciéndose desde el inicio de la vida terrestre. …se observa una acumulación de carbones fósiles, indicativa de incendios masivos, en el Carbonífero (hace 359 millones de años). Durante esa época se alcanzó un máximo … de oxígeno (31 por ciento), que permitía a la vegetación arder incluso en condiciones de humedad elevada.”
    -Pienso al respecto que será así, pero que esa situación de muy alta humedad, necesariamente minoraría el peligro.-
    Continua ya refiriéndose a la a la historia más cercana: “Las plantas que medran en ambientes con incendios frecuentes, han adquirido … características funcionales que les confieren resistencia a los incendios reiterados… valor adaptativo.”
    Luego hace referencia al mayor grueso de las cortezas que protegen los tejidos vitales, a rebrotar partiendo de que lo subterráneo de la planta no muere, de que almacenan en las raíces grandes cantidades de sustancias de reserva para la futura regeneración.
    “…a menudo aumenta el tamaño poblacional respecto a las condiciones previas al incendio.” -Esto parece contradictorio a primera vista, pero queda bien razonado- “Dado que las poblaciones que se queman se ven favorecidas (dejan una mayor descendencia), numerosas especies han adquirido rasgos que les confieren una mayor inflamabilidad. …prácticamente exclusiva de los ecosistemas mediterráneos.” “Existen también especies que carecen de estas estrategias; sus poblaciones desaparecen tras el fuego”
    Habla también de que los árboles se han adaptado a diversas clases de fuego: De copa, de superficie, de subsuelo y de su especialización en cada uno de ellos.
    Pero creo que ya me estoy saliendo del tema.
    Un cordial saludo.

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