Ruiseñor. Foto de Daniel Patón

El canto melodioso del ruiseñor ha sido figura poética y ha inspirado a numerosos artistas. Su imagen de sensibilidad e inocencia acompaña los títulos de conocidos escritores como Oscar Wilde o John Keats. Sin embargo, poco se imaginaban estos artistas que el canto del ruiseñor evolucionaría de manera distinta en los parques y jardines de nuestras ciudades. Así lo afirma un estudio publicado por el profesor de Ecología de la Universidad de Extremadura, Daniel Patón, y dos de sus alumnos.

Según este experto, los más de 20 parámetros acústicos estudiados apuntan a que estamos ante dos estirpes de ruiseñor desde un punto de vista fenotípico, el ruiseñor urbano y el ruiseñor silvestre con características de canto diferentes.

En la naturaleza los cantos de los ruiseñores son variables para atraer a las hembras. “Hay más frecuencias de canto y mayor variabilidad debido a la competencia entre machos. Por el contrario, los ruiseñores en las ciudades cantan más agudo, durante más tiempo y con menos llamadas territoriales agresivas. Esto puede tener consecuencias sobre la selección sexual al no establecer territorios tan marcados”, explica el investigador.

 
Daniel Patón avanza que estas diferencias acústicas a largo plazo pueden causar el aislamiento genético posterior de esas poblaciones, de acuerdo con el modelo matemático desarrollado en el estudio. Este comportamiento podría, incluso, desencadenar en el futuro un proceso de especiación del ruiseñor. Término en biología que se aplica cuando una población de una determinada especie da lugar a otra nueva. Algo que viene ocurriendo en la evolución de las especies desde hace millones de años.

El ambiente urbano y, más en concreto, el ruido ambiental es el responsable de que las llamadas territoriales de los ruiseñores en las ciudades sean menos eficaces y poco agresivas. La actividad humana está detrás de muchos cambios en el comportamiento de las aves. Para muchas de estas especies es atractivo colonizar los parques y jardines de las ciudades debido a la abundancia de comida, agua y la poca amenaza de depredadores naturales, a excepción del gato y la urraca. Esto plantea un escenario futuro interesante de la evolución de la ecología urbana, según Patón.

El hábitat de las ciudades es un excelente refugio para las aves, ayuda a preservar especies amenazadas y, seguramente, en un futuro veremos nacer subespecies de aves urbanas. Estamos escribiendo una nueva evolución de las aves, un nuevo canto del ruiseñor para los futuros poetas.

Si quieres escuchar el audio con el microreportaje, este es el enlace.

Referencia:
D. Patón, A. Jiménez and A. Hurtado “Sonometric variability of urban and wild nightingales (Luscinia megarhynchos L.)”. Noise pollution: Sources, effects on workplace productivity and health implications, pp 1-18. Nova Publishers, NY (USA). ISBN: 978-1-63321-110-0On Fri, 14 Nov 2014 10:31:22 +0100 (CET)

Taller de ciencia de los alimentos en la edición de 2013

Hoy es un día especial, celebramos La Noche Europea de los Investigadores. Por tercer año consecutivo, la Universidad de Extremadura organiza, bajo el lema “Científicos para un futuro mejor”, la gran cita de la sociedad con la ciencia y la investigación.  Enmarcada dentro del programa de I+D Horizonte 2020 de la Comisión Europea  con el objetivo de promover y popularizar las carreras científicas, La Noche Europea de los Investigadores es una oportunidad única para  conocer a los científicos y su trabajo. #ERN14 será trending topic gracias a la participación de 300 ciudades europeas, entre ellas Badajoz y Cáceres.

Se trata de una ocasión excelente para disfrutar en familia o con los amigos de la ciencia y la tecnología, gracias a un amplio y entretenido programa de divulgación científica. No habrá otro día igual. Niños, jóvenes o mayores, todos podemos participar y encontrar, sin duda, las actividades que nos interesan dentro del variado y extenso programa de la universidad extremeña que se puede consultar en la web http://culturacientifica.unex.es.

Los espacios universitarios de Badajoz y Cáceres serán el escenario de talleres prácticos de ciencia, experimentos, juegos, visitas a los laboratorios, exposiciones y charlas divulgativas. Constituirán, asimismo, el lugar de encuentro entre el  público y los investigadores, alumnos y personal de la universidad que ese día colaboran para que la fiesta europea de la ciencia y tecnología sea un éxito en Extremadura.

Son 11 los centros de la UEx, a los que se han sumado a Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) en Badajoz y el Centro de Cirugía de Mínima  Invasión Jesús Usón en Cáceres, los que han diseñado las mejores actividades, adaptadas a todas las edades para acercar la ciencia y la tecnología importantes en nuestra vida cotidiana. Talleres que llevarán a cabo, además, los propios investigadores, porque el 26 de septiembre es su noche y la de todos los que tenemos curiosidad, sed de conocimiento y nos cuestionamos las cosas. Aprenderemos y descubriremos ciencia gracias a la pasión y la vocación que, sin duda, los científicos nos “comunican” y transmiten durante el desarrollo de los talleres. Nos llena de satisfacción observar cómo cada año el público que se acerca a la universidad es más numeroso y quién sabe si entre esos niños y jóvenes hay una vocación latente para la ciencia esperando despertar y crecer.

@martafallola

Servicio de Difusión de la Cultura Científica de la UEx

El investigador de la Universidad de Extremadura Alfonso Marzal está llevando a cabo desde hace dos años un programa de formación de investigadores peruanos en el estudio de la malaria aviar en varias regiones de Perú, gracias al apoyo de instituciones como la National Science Foundation (NSF) de Estados Unidos. Aunque el objetivo del programa es investigar cómo afecta la deforestación del bosque amazónico a la prevalencia de la malaria en aves, los resultados de esta colaboración formativa y científica han mostrado un dato inquietante, la aparición de un linaje de malaria aviar nunca antes descrito en América del Sur.

Se trata de la especie invasora Plasmodium relictum SGS1, responsable del 39% de las infecciones de malaria aviar analizadas y que se encuentra en 8 especies de aves hospedadoras de las regiones de Lima y Huanuco en Perú. La introducción de Plasmodium relictum fuera de su hábitat nativo está detrás del declive global e incluso extinción de numerosas especies. Así, según explica Alfonso Marzal, este peligroso linaje está emparentado con el patógeno responsable de la desaparición del 70% de las aves silvestres en Hawái.

La malaria es una enfermedad infecciosa emergente y la creciente expansión del patógeno Plasmodium relictum ha motivado que la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) clasificara a este parásito en la lista de las 100 especies invasoras mundiales más peligrosas. Muy activo en amplias zonas de Europa, África y Asia, el linaje Plamodium relictum SGS1, que se transmite por el mosquito del género Culex, ha sido descrito por primera vez en América del Sur gracias a este estudio, cuyos primeros resultados ya han sido publicados en la revista Biological Invasions. La detección de este parásito en la región de Huanuco apunta, además, a que ha traspasado la barrera natural de la cordillera de los Andes y que está a las puertas de la Amazonia, amenazando la fauna forestal.

Para el investigador de la UEx, estudiar el comportamiento de la malaria en aves es fundamental “porque nos indica de manera fidedigna cómo evoluciona la enfermedad en condiciones naturales, según los cambios que se produzcan en el medio ambiente. Las fluctuaciones socio económicas y las diferencias en la asistencia sanitaria en nuestra sociedad hacen difícil los estudios de prevalencia de la enfermedad en seres humanos, mientras que el análisis del comportamiento de malaria aviar proporciona datos más fiables. Además, estos datos nos pueden dar indicios sobre la evolución de la enfermedad en el hombre”, explica Marzal. Hay que tener en cuenta que uno de los principales problemas globales de la malaria es su creciente resistencia a los fármacos como la cloroquina, primaquina y artemesina. Ante las defensas del hospedador, el parásito ha desarrollado armas cada más virulentas que pueden favorecer la propagación de la enfermedad.

Campañas de sensibilización y formación

Por ello, la principal labor de este investigador es trabajar con las comunidades indígenas y formar, a través de cursos y en el propio campo, a estudiantes en la captura de aves, extracción de sangre, mediciones, etc. Porque “proteger el bosque amazónico es proteger la salud de nuestros hijos y las futuras generaciones con independencia de donde vivamos”, reivindica el investigador.

Una de las estrategias de los cetáceos consiste en mantener bajo el efecto Doppler de sus emisiones acústicas para evitar ser localizados por las orcas. Además,  conocer este efecto puede ayudar a prevenir las colisiones de las  orcas con los barcos

En el mar, todos los días se libra una batalla por la supervivencia. Cetáceos como las ballenas, delfines, marsopas o zifios, utilizan auténticas estrategias para no ser detectados por su más temible depredador, la orca o ballena asesina.

Una de estas tácticas, investigada mediante modelos matemáticos por la Universidad de Extremadura, consiste en mantener muy bajo el efecto Doppler de sus emisiones acústicas en función de su movimiento natatorio. De esta manera, sus depredadores no pueden así localizar su posición exacta ni calcular la distancia que les separa.

Puedes escuchar el reportaje  de 4 minutos sobre esta investigación en el espacio de cultura científica, Tubo de Ensayo . Y, si quieres saber más sobre el efecto Doppler, la serie Big Bang Theory te lo explica en este vídeo

Los resultados del estudio,  apuntan, por tanto, a que existe un efecto Doppler muy bajo en el 85% de las especies de cetáceos de las 69 analizadas, como medida de protección frente a los depredadores.

“El efecto Doppler es el cambio de frecuencia de onda que ocurre cuando un animal se mueve y emite sonido al mismo tiempo. Por delante del animal las ondas se comprimen y el sonido es más agudo, mientras que por detrás, las ondas se alargan y el sonido es más grave”, explica Daniel Patón, profesor en la Universidad de Extremadura y coordinador de la investigación.

En un medio de escasa visibilidad, tridimensional y amplio como el mar, que un depredador localice a su presa es muy difícil. “Pero, las orcas son auténticas centrales de escucha del sonido, ya que su oído detecta un enorme intervalo de frecuencias, y captan desde infrasonidos por debajo de 200 Hz hasta sonidos superiores a los 20.000 Hz”, afirma Daniel Patón.

Cualquier cambio en las múltiples frecuencias de sonido que hay en el mar advierte de la presencia de un animal. Por tanto, los cetáceos intentan minimizar su detección por las orcas y tiburones a base de adaptar su señal a la velocidad que tienen en ese momento.

Así, a partir del análisis matemático de las llamadas de ecolocalización de 69 especies de cetáceos, obtenidas de diversas fuentes internacionales, los investigadores han buscado un patrón común en la gran variabilidad de comunicación de estas especies, que constituyen, sin duda, el grupo animal de mayor complejidad acústica que existe.

El modelo matemático ha sido realizado teniendo en cuenta la temperatura del agua, su salinidad, profundidad, velocidad de natación y frecuencia fundamental de emisión de estos animales. Los investigadores han descubierto que la mayoría mantiene baja la frecuencia de onda de su movimiento y que sólo 15 especies tienen efecto Doppler alto.  

Para Daniel Patón, estas 15 especies no necesitan minimizar su efecto Doppler porque disponen de otros recursos alternativos para escapar a los depredadores.

Este es el caso de las ballenas hocicudas o zifios que permanecen mudas por encima de 200 m de profundidad, principal área de caza de las orcas. Estas ballenas serían detectadas por las orcas fácilmente si emitieran en superficie, ya que su efecto Doppler puede superar los 1.000Hz.

Los delfines del género Lagenorhynchus, para escapar de los depredadores, se desplazan a velocidades muy altas, en grupos muy numerosos y emiten en frecuencias de sonido muy variables.

Por último, las especies del género Cephalorhynchus nadan en grupos pequeños pero su velocidad es superior a la de las orcas. Es el caso de los Cephalorhynchus heavisii que se desplazan a más de 44 km/h por el agua y su efecto Doppler puede superar los 4.000Hz. Su velocidad, pequeño tamaño, maniobrabilidad, agilidad y los hábitats tropicales y costeros que frecuentan dificultan su captura por las orcas.

Según el  científico, los resultados de esta investigación pueden dar lugar a dos aplicaciones importantes para la preservación de estas especies: evitar las colisiones de las orcas y cetáceos con los barcos gracias a una mejor detección de estas especies y, ya desde un punto de vista científico, estudiar cómo va modulando el efecto Doppler a lo largo del día en especies concretas colocándoles un localizador de GPS que al mismo tiempo graba.

@martafallola

Para la realización de este estudio, los datos han sido obtenidos, entre otros, de la Agencia Norteamericana del Océano y la Atmósfera (NOAA) y su web DOSITS (http://www.dosits.org/audio/marinemammals), de Macauly Library de la Universidad de Cornell (http://macaulaylibrary.org/), el Laboratorio Acústico de la Universidad de Oregón y su web Mobysound (http://www.mobysound.org), y la Fundación Oceanográfica Scripps y su web Voices in the Sea  (http://cetus.ucsd.edu/voicesinthesea.org)

Referencia:

Daniel Patón, Roberto Reinosa, María del Carmén Galán, Gloria Lozano, Margarita Manzano (2014). “Maintaining of low Doppler shifts in cetaceans as strategy to avoid predation”. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 455 (2014) 50–55.

Ejercicios acuáticos en la Facultad de Ciencias del Deporte

De acuerdo con los resultados de una investigación de la Universidad de Extremadura, son necesarios 8 meses de ejercicios acuáticos especiales, con una frecuencia de dos días por semana, para rebajar la respuesta inflamatoria y mejorar el bienestar de las pacientes afectadas de fibromialgia.

La Fibromialgia es una enfermedad de origen todavía incierto, a pesar de estar tipificada desde 1992 en el Manual Internacional de Enfermedades de la Organización Mundial de la Salud. No obstante, sus síntomas son bien conocidos: dolor crónico, fatiga intensa, problemas de sueño, dolores de cabeza, depresión, que provocan que 700.000 personas vean mermada su calidad de vida en España, en especial las mujeres. Se estima que por cada hombre hay 21 mujeres afectadas.

La Fibromialgia se caracteriza, en parte, por una respuesta inflamatoria del organismo alterada. Las pacientes presentan mayores niveles de estrés sistémico que induce a las células inmunitarias un estado de activación sin tener que luchar en principio contra nada.  Un estudio realizado en 2009 por el Grupo de Investigación “Inmunofisiología: estrés, ejercicio físico, envejecimiento y salud” de la Universidad de Extremadura, ya identificó cuatro marcadores de los niveles inflamatorios del organismo alterados en personas que padecían fibromialgia.

Estos mismos científicos comprobaron, asimismo, que tras un programa especialmente diseñado de 4 meses de ejercicios acuáticos (con tres sesiones semanales) en pacientes mujeres, dichos marcadores disminuían.

Ahora, una investigación reciente de este grupo, coordinado por Eduardo Ortega Rincón, ha querido valorar no sólo los marcadores de inflamación sistémicos y de estrés, sino también cómo responden en la fibromialgia los neutrófilos, una de las células inflamatorias más importante que circula en nuestra sangre.

Neutrófilos, monocitos, macrófagos en los tejidos, participan en la respuesta inflamatoria a través de la respuesta innata o inespecífica de la célula frente a un antígeno. Si este complejo mecanismo de respuesta inflamatoria no está bien regulado puede dar lugar a patologías de carácter crónico.

Para evaluar el papel de los glóbulos blancos neutrófilos, los investigadores han ampliado el periodo de ejercicios de 4 a 8 meses, con dos sesiones semanales. Los resultados son concluyentes, “el programa de ejercicios rebaja la respuesta inflamatoria, disminuye la sintomatología así como los marcadores de inflamación sistémicos, en este caso de la interleuquina-8, y de estrés. Y muy importante, se observa también una reducción de la respuesta inflamatoria que desarrollan los neutrófilos que no va encaminada a la destrucción de un antígeno, pero no perjudica la capacidad de destrucción de patógenos por parte de la célula. Por tanto, se producen adaptaciones anti-inflamatorias al cabo de 8 meses de ejercicios, 4 meses no es suficiente”, afirma Eduardo Ortega.

Así, son necesarios al menos 8 meses de ejercicios regulares para disminuir el estado inflamatorio y mejorar, de esta manera, el bienestar de las mujeres afectadas por fibromialgia. Pero, no cualquier actividad física, ciertas prácticas pueden ser contraproducentes.

En esta investigación, los ejercicios acuáticos han sido diseñados en colaboración con profesionales en Ciencias del Deporte, supervisados por un fisioterapeuta, y de acuerdo con los protocolos que recomienda el ACR (Colegio Americano de Reumatólogos, por sus siglas en inglés). Las sesiones fueron posibles gracias también a la colaboración de centro Aquarecord en Badajoz.

Mientras que la ciencia contribuye a despejar las claves de las enfermedades inflamatorias y autoinmunes, también nos está ayudando a mejorar nuestra calidad de vida. Esta investigación es un ejemplo de ello.

Referencia:

M.E. Bote, J.J. García, M.D. Hinchado, E. Ortega. “An exploratory study of the effect of regular aquatic exercise on the function of neutrophils from women with fibromyalgia: Role of IL-8 and noradrenaline”. Brain, Behavior, and Immunity. http://dx.doi.org/10.1016/j.bbi.2013.11.009  

Fuente: National Institutes of Health (NIH)

La secuenciación del genoma humano hace 14 años ha sido uno de los grandes hitos científicos de la humanidad. Conocer nuestra identidad genética ofrece valiosas aplicaciones en el campo de la medicina personalizada y regenerativa, pues permite el desarrollo de tratamientos preventivos y curativos basados en la información biológica de las personas. Esto se traduce en nuevas vías de investigación de enfermedades y en la disponibilidad de fármacos más eficaces con menos efectos secundarios, auténticas dianas terapéuticas.

No sólo se ha secuenciado el genoma humano. El tomate, el garbanzo, la remolacha azucarera, el melón, el pino Taedo, la nuez de mar, el pato, el tiburón elefante, el pez cebra, el gorila, el tigre siberiano son sólo algunos ejemplos de seres vivos cuyo mapa genético ha dejado de tener secretos en los dos últimos años.  Su secuenciación ofrece innumerables ventajas, ya sea para diseñar medidas de conservación de la especie, mejorar la calidad y el sabor de la fruta o porque su genoma resulta muy similar al nuestro. Pero volviendo al ser humano, un avance singular ha sido el proyecto microbioma humano que desde 2007 hasta 2012 secuenció los genomas de las bacterias y microbios que viven en nuestro organismo, con la finalidad de caracterizar el microbioma de adultos sanos y el específico asociado con enfermedades.  La comunidad científica persigue con ello conocer la influencia de los microbios en el desarrollo humano y en nuestra salud.

En el programa de radio de divulgación científica Semillas de Ciencia, tuve la oportunidad de entrevistar al profesor de la UEx, Agustín Muñoz Sanz, jefe del Servicio de Patología Infecciosa del Hospital Infanta Cristina de Badajoz, sobre el papel que juega en concreto el microbioma intestinal en nuestra salud. El microbioma es el conjunto de bacterias o microbiotas que nos habitan con sus genomas, es decir, su información genética. Somos más bacterias de lo que pensamos, las cifras así lo demuestran, “el número de bacterias en nuestro cuerpo es 10 veces superior al número de células humanas. Tenemos diez billones de células y nos habitan en torno a cien billones de bacterias en todo el cuerpo”, explica el experto. Muchos de estos microbios han evolucionado a la vez que las personas, colaborando y perfeccionando el funcionamiento de nuestro organismo, pero otros, sin embargo, están relacionados con enfermedades.

Estos organismos viven con nosotros en el tracto digestivo, la piel, la boca, el tracto respiratorio y el tracto genitourinario. “Las personas desde que nacemos hasta que morimos tenemos nuestro propio microbioma intestinal, es como un DNI genético distinto de los demás. Hay variaciones incluso según el origen geográfico de la persona, no es lo mismo el microbioma de un chino que el de un europeo, o incluso en los niños es diferente si el nacimiento es por vía vaginal o por cesárea, según el niño reciba o no las bacterias de la vagina de la madre.”

Según Muñoz Sanz, el microbioma residente en el intestino presenta un gran valor para tomar decisiones terapéuticas, tanto para entender cuestiones de salud como de enfermedad, así por ejemplo, la relación de estas bacterias y sus genes con la arteriosclerosis, con la obesidad y con enfermedades inflamatorias intestinales como la colitis ulcerosa o la enfermedad de Crohn. Estas bacterias ejercen un papel muy importante porque metabolizan los alimentos. “La acción de los alimentos sobre estas bacterias y sus genes, por un lado, y la acción de las bacterias sobre los alimentos “desestructurando” los metabolitos, por otro,  tienen efectos importantes tanto a nivel local como sistémico. De esta manera, participan en funciones inmunitarias de defensa local y reprimen o favorecen la aparición de tumores como el cáncer de colon”, continua el profesor de la UEx y coordinador del grupo “Investigación en Patología Infecciosa“.

Otro aspecto importante del microbioma intestinal tiene que ver con la medicina hospitalaria, debido a la aparición de resistencias bacterianas a los antibióticos en los hospitales. Muñoz Sanz prevé que en un futuro no muy lejano, antes de prescribir un antibiótico, se realice una prueba que permita conocer el microbioma del paciente. “Hay determinados tratamientos antibióticos que causan problemas muy serios en los hospitales por la modificación del microbioma, como en el caso de la colitis pseudomembranosa, donde el antibiótico ha arrasado el microbioma, y puede requerir medidas extraordinarias, pero muy efectivas, como el trasplante de heces de un familiar o una persona cercana, que recarga el intestino con una nueva flora microbiana”.

El microbioma también se puede modificar o manipular para prevenir patologías. En esta dirección se están dirigiendo los ensayos clínicos que buscan la  dieta o el microbioma preciso para que surjan las bacterias que deseamos, específicas contra la obesidad, la producción de la colitis ulcerosa o que eviten el cáncer de colón.

Las bacterias están en el origen de la vida, su conocimiento favorece el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas, que promueven, sin duda, tratamientos más personalizados y eficaces, el camino hacia una medicina que trate el individuo y no sólo a la enfermedad.

Semillas de Ciencia

Este reportaje forma parte del programa sobre medicina personalizada disponible en podcast en la web del espacio. Semillas de Ciencia es proyecto de divulgación de la Ciencia, financiado por FECYT,  coordinado por la Fundación Universidad Sociedad de la Universidad de Extremadura, y llevado a cabo por Onda Campus y el Servicio de Difusión de la Cultura Científica de la UEx, con la colaboración de 22 radios universitarias.

Salmón del Pacífico

En un ambiente no predecible debido a la intervención de factores tan diversos como el clima, el acceso a la comida, los predadores y la actividad humana, entre otros, es posible desarrollar modelos matemáticos de probabilidad que pueden predecir el comportamiento de las poblaciones de animales.  Así, lo han confirmado las conclusiones de un estudio aplicado a los salmones del Pacífico, publicado en la revista Mathematical Biology, y llevado a cabo por investigadores del grupo “Procesos de  ramificación y sus aplicaciones” de la Universidad de Extremadura.

Según explica el catedrático de la UEx y coordinador del grupo, Manuel Molina, los procesos de ramificación son modelos de probabilidad apropiados para la descripción del comportamiento de sistemas cuyos componentes (células, partículas, individuos en general) se reproducen, se transforman o mueren. El propósito de los investigadores es desarrollar modelos matemáticos que hagan posible la descripción del comportamiento de poblaciones de animales  a lo largo del tiempo. Y en particular, estudiar situaciones bajo las cuales se produce la desaparición o la supervivencia de la población, con la finalidad de poder adoptar medidas correctoras.

Estos matemáticos, que ya elaboraron un estudio similar en 2013 relativo al empleo de los procesos de ramificación en las poblaciones de elefante africano, han querido mostrar en este nuevo estudio que este tipo de modelos matemáticos son también aplicables a los salmones del Pacífico (Coho salmon). En este caso, han desarrollado un modelo de ramificación con dos sexos que permite describir la dinámica poblacional del número de hembras, machos y parejas reproductoras, en las sucesivas generaciones, y han determinado las condiciones bajo las cuales se produce la desaparición de la población. Las características de los salmones del Pacífico, hacen que su evolución en el tiempo quede bien descrita a través del modelo desarrollado. “Los estudios simulados llevados a cabo así lo corroboran”, afirma Molina.

Además de en Biología, los procesos de ramificación tienen interesantes aplicaciones en otros campos. “Cabe resaltar sus aplicaciones en Epidemiología para observar la evolución de epidemias, y en otras áreas importantes como Genética, Medicina, Física Nuclear, Demografía y Matemáticas financieras. La generación de conocimiento en una disciplina puede ser de aplicación en otras áreas de la Ciencia”, concluye el investigador.

Referencia:

Manuel Molina, Manuel Mota, Alfonso Ramos. “Mathematical modeling in biological populations through branching processes. Application to salmonid populations”. Journal of Mathematical Biology. DOI 10.1007/s00285-014-0762-2. February 2014

Los cetáceos son muy sensibles a los cambios medioambientales al estar situados en el eslabón superior de la cadena alimentaria del ecosistema marino. Para conocer cómo les afecta el cambio climático es necesario llevar a cabo registros y análisis de las oscilaciones de sus poblaciones.

Ejemplar de delfín listado. EDMAKTUB

Esas bases de datos requieren de una identificación previa y precisa de las diferentes especies de cetáceos.  En este sentido, la identificación acústica es una herramienta poco utilizada pero con muchas posibilidades en cetáceos, si bien su uso en estos animales reviste cierta dificultad. Ello es debido a que los cetáceos son de comportamiento muy esquivo y solo salen a la superficie para respirar. Los hidrófonos del barco oceanográfico, que graban sus emisiones acústicas dentro del agua, permiten una identificación segura siempre que se produzca avistamiento en la superficie. Pero en ocasiones, la falta de visibilidad o las grabaciones nocturnas son un obstáculo para la correcta identificación.

Para resolver esta dificultad, un profesor y varios alumnos de Biología de la Universidad de Extremadura han colaborado con la Asociación EDMAKTUB, dedicada al estudio de los cetáceos en el Mediterráneo, y han propuesto un método de análisis del sonido emitido por estos animales, basado en el análisis de sus espectros acústicos por redes neuronales. “Con grabaciones de identificación seguras hemos elaborado esta red neuronal para identificaciones no seguras”, así resume Daniel Patón los resultados del trabajo. A partir de las grabaciones aportadas por el barco de EDMAKTUB, Patón y su equipo, han construido una red neuronal multinomial que permite identificar de manera eficaz tres especies de delfín objeto de estudio: el Delfín mular (Tursiops truncatus), el Delfín listado (Stenella coeruleoalba) y el calderón gris (Grampus griseus). Los resultados del estudio serán presentados en la Conferencia Anual de la “European Cetacean Society”, que tendrá lugar del 5 al 9 de abril en Lieja, Bélgica. Bajo el título Mamíferos marinos, testigos del cambio medioambiental, la conferencia abordará las consecuencias del cambio global en estas especies, así como, los principales peligros que les acechan en el futuro.

Ventajas de las redes neuronales

Las redes neuronales se inspiran en el funcionamiento de nuestro cerebro y, a diferencia del cálculo estadístico convencional, tienen la habilidad de aprender, por eso a las unidades de cómputo se las llaman neuronas. “Constituyen un sistema de cálculo empleado en resolución de problemas no lineales, como es nuestro caso”, explica el investigador. Cada “neurona” sopesa entre las diferentes entradas hasta que optimiza la salida de datos, imitando las sinapsis neuronales. Estas ventajas convierten a las redes neuronales en herramientas muy apropiadas para resolver diferentes problemas de clasificación o predicción que van desde el  reconocimiento facial, hasta la identificación de la voz y la predicción del clima, entre otros.

Aquí, la aplicación de redes neuronales se ajusta perfectamente para clasificar las especies teniendo en cuenta la variabilidad del comportamiento acústico de los cetáceos y su amplio margen de frecuencias de sonido. Existe una gran variabilidad acústica entre los individuos de estas tres especies; ya que emiten ondas que oscilan entre los 20 y los 200.000 Hz. Por encima del umbral del oído humano que es de 20Khz, se considera ultrasonido. Los delfines usan ultrasonido para ecolocalizar a sus presas, orientarse y en la comunicación social, explica el investigador. El programa recopila la variabilidad de cada especie  y le asigna una probabilidad de identificación. “Después de 5000 repeticiones el modelo de redes neuronales obtuvo un 100% de identificaciones correctas. Hemos validado la red con nuevas grabaciones y funciona perfectamente”, asegura Daniel Patón, que apuesta por el desarrollo de un software en el futuro que pueda ser manejado por los barcos oceanográficos para la identificación en tiempo real de más especies de cetáceos y el seguimiento de sus poblaciones.

Los Investigadores Daniel Patón y Eduard Degollada en el buque de EDMAKTUB

Asociación EDMAKTUB

La asociación EDMAKTUB es una organización sin ánimo de lucro, dedicada al estudio y la  divulgación del medio acuático, especialmente los cetáceos. Fue fundada en 2000 y está presidida por Eduard Degollada. Su equipo científico está formado por destacados especialistas en campos como la veterinaria, la biología y la educación, los cuales tienen interés común en el estudio del mar y su conservación, con especial énfasis en los cetáceos.

Los investigadores han identificado dos linajes de ciervo ibérico con un grado de divergencia genética importante entre ellos, originados en las poblaciones que permanecieron aisladas durante la última era glaciar ocurrida entre 20.000 y 14.500 años atrás. En el estudio han participado los investigadores del  Grupo de Investigación Biología y Etología (Bioeto) de la Universidad de Extremadura  José Luis Fernández-García y Juan Carranza, y ha contado con la colaboración de investigadores de la Universidad de Granada y del Instituto ISPRA de Italia.

Linaje Sur-Oeste (Sierra de San Pedro, Extremadura) Autor: Miguel Ángel Habela Martínez-Estéllez

José Luis Fernández-García señala que este hallazgo contribuirá al conocimiento de la especie y de su diversidad genética dentro de la península ibérica y en Europa, e influirá, asimismo, en el establecimiento de prioridades y ámbitos de aplicación en planes de conservación de la diversidad genética. Además, permitirá estimar el papel que los seres humanos han jugado y juegan en la alteración del patrimonio genético por hibridación con ejemplares foráneos.

La investigación surgió a raíz de la recomendación de la IUCN (International Union for Conservation of Nature) de esclarecer mediante investigación sistemática la historia y la genética de todas las poblaciones de ciervos europeos para establecer Planes de Gestión Europea que protejan su integridad genética. Inicialmente, la investigación tenía como objetivo estudiar el ciervo ibérico como una subespecie de ciervo. Sin embargo, durante la fase de documentación del estudio, los investigadores encontraron referencias que sugerían varios grupos de diferentes de ciervos y, en algunos lugares sin determinar, la presencia de contaminación genética por hibridación con otros ejemplares de ciervos europeos no autóctonos.

Según el investigador de la Facultad de Veterinaria, “los resultados fueron una sorpresa, ya que dese hace unos años se venía hablando de la subespecie ibérica en singular (Cervus elaphus hispanicus), pero estaban muy de acuerdo con los postulados del naturalista Ángel Cabrera quien, a principios del siglo XX, catalogó a partir de sus diferencias fenotípicas todas las especies y subespecies, o razas geográficas, de mamíferos en España y Portugal, entre ellos el ciervo. Sin datos genéticos y sólo unos pocos datos fenotípicos los científicos naturalistas de finales del siglo XIX y principios del XX ya entendían que los ciervos de la península podrían ser agrupados en dos subespecies localizadas en las marismas del Guadalquivir, una de ellas, y en ciertos cotos de Toledo, otra de estas subespecies”.

El ADN mitocondrial clave en la historia del desarrollo evolutivo de las especies

El ADN mitocondrial y su modo de evolución hacen de él una molécula ideal para el análisis de las filogenias y la distribución espacial de los linajes de las especies animales. La reconstrucción de la filogenia del ciervo ibérico a través de las mutaciones en la secuencia del ADN mitocondrial y su comparación con las de otros ciervos europeos ha permitido determinar dos linajes genéticamente divergentes. La magnitud de la diferencia entre ambos grupos es similar o incluso superior a la que existe entre ellos y otros grupos genéticos de Europa del Norte, donde se encuentran las subespecies de ciervo más emparentadas con los ciervos ibéricos. Las características de un linaje han aparecido casi exclusivamente en el  sur-oeste peninsular que incluye buena parte de Extremadura, mientras que la otra familia genética está situada más hacia el nordeste de la península.

En el caso de la península ibérica donde las barreras físicas no son muy importantes, para un ungulado grande como el ciervo, la única justificación plausible es el aislamiento de diferentes grupos genéticos asociados a una fragmentación geográfica sucedida como consecuencia de la última era glaciar hace aproximadamente 20.000 años. Ahora sabemos que a esta glaciación sobrevivieron grupos de  ciervos de la especie Cervus elaphus en algunas zonas de España y también del sur de Francia; en los llamados refugios glaciares. Así, los dos grupos genéticos de ciervos ibéricos debieron originarse en aquellas poblaciones que históricamente permanecieron aisladas en dos de estos refugios; para luego, al desaparecer los hielos, extenderse también hacia el Noroeste de Europa hace unos 10.000 años, esto es, al comienzo del Holoceno, último y actual momento geológico del período cuaternario, aprovechando las nuevas condiciones climáticas de este periodo, por esas fechas ya más templadas, y a las que estaban mejor adaptados.

Los estudios filogenéticos realizados en un buen número de especies nativas de la península ibérica, tanto fauna como flora propia de nuestro clima más templado, confirman las teorías de varios refugios glaciares dentro de la península ibérica. Estudios biogeográficos realizados en la última década en diferentes especies vegetales del género Quercus, en insectos como los saltamontes, en micro-mamíferos como el Desmán de los Pirineos  y macro-mamíferos como los conejos, especie con orígenes casi exclusivos en la Península Ibérica, demuestran la presencia de diferentes linajes habitando en áreas geográficas netamente separadas dentro de la península ibérica.

“Hoy, los expertos internacionales en fauna son muy sensibles a la polución genética de las poblaciones autóctonas, y animan a los países a promover este tipo de estudios muy útiles para establecer las líneas de actuación en los planes de conservación,  que permitan conservar nuestro rico patrimonio faunístico, haciendo compatible cualquier actividad humana con influencia en la fauna con la conservación del legado genético de los diferentes linajes”, ha afirmado  José Luis Fernández.  Estos hallazgos demuestran que no es necesario hibridar nuestros venados para obtener los resultados deseados por los propietarios de cotos. “Nuestros ciervos conservan aún la suficiente variabilidad genética, incluso dentro de los mismos linajes, capaz de garantizar unas características fenotípicas deseables en el ámbito cinegético”.

Referencia:

J. L. Fernández-García, J. Carranza, J. G. Martínez & E. Randi. “Mitochondrial D-loop phylogeny signals two native Iberian red deer (Cervus elaphus) Lineages genetically different to Western and Eastern European red deer and infers human-mediated translocations”. Biodiversity and Conservation DOI 10.1007/s10531-013-0585-2

Desde Laponia hasta el norte de África, una red formada por 37 investigadores europeos  ha recopilado grandes bases de datos para comparar los registros de abundancia y prevalencia de 89 poblaciones de parásitos, obtenidos en 2010, con los mismos parámetros y metodología utilizados en otro estudio anterior llevado a cabo hace diez años.

El propósito es evaluar la influencia del cambio climático, en particular el aumento de la temperatura, en la interacción entre el parásito y el ave hospedadora. De acuerdo conla Convención Intergubernamentalde Expertos sobre el Cambio Climático (IPPC por sus siglas en inglés), la temperatura ha aumentado en promedio aproximadamente, 6°C en el siglo XX y, sólo entre 1970 y 2004, las emisiones de gases de efecto invernadero causantes del calentamiento global crecieron un 70%. Es necesario, por tanto, prever y, en su caso, tratar de mitigar las consecuencias del cambio climático, por las efectos que provoca en el medio ambiente, como sucede en este caso en las aves.

DU Ceba Cochinella

Las conclusiones, que han sido publicadas recientemente en acceso abierto en PLOS ONE, apuntan a que el ascenso de la temperatura conlleva un incremento general de la prevalencia de parásitos, además de que el cambio climático puede afectar a la reproducción y condición corporal de las aves debido a los cambios fenológicos, es decir, a cómo el clima y el tiempo atmosférico afectan a los fenómenos biológicos de los animales.  En un periodo de 10 años los investigadores han podido observar una mayor prevalencia, o lo que es lo mismo, un porcentaje más alto de aparición de los parásitos sanguíneos, clasificados en protozoos, parásitos de las plumas, dípteros, pulgas y ácaros.

Los investigadores Alfonso Marzal y Florentino de Lope. UEx

Florentino de Lope y Alfonso Marzal son dos de los investigadores de la Universidad de Extremadura que han formado parte de este estudio,  y que  han analizado y comparado las muestras de sangre de golondrinas, gorriones y aviones comunes en la ciudad de Badajoz y sus alrededores. Según explica de Lope, el aumento de la abundancia de parásitos afecta de manera negativa al tamaño de la puesta, la cantidad de pollos nacidos y la condición corporal del ave. Así, los parásitos en las plumas  perjudican gravemente el vuelo de las aves. Además, el ascenso de las temperaturas unido a la latitud de la localidad ha adelantado la fecha de puesta de los huevos. “Esto sugiere que los parásitos mediatizan los efectos indirectos de la temperatura afectando así a la condición de sus hospedadores, las aves”, matiza el investigador.

La reducción de la condición corporal y la eficacia biológica del animal ha sido posible constatarla gracias a los registros de datos a largo plazo, partiendo como base paquetes de 10 a15 años, en 24 especies de aves de 26 localidades europeas. Son aves migratorias que invernan en África  y se reproducen en Europa lo que las hace aún más valiosas para este tipo de estudios.

Tanto en el marco de la Unión Europeacomo de las Naciones Unidas, el objetivo es que la temperatura global no supere un incremento de 2°C  en relación con los niveles pre-industriales, porque los científicos advierten que, más allá de este umbral, el impacto sobre el medioambiente será muy adverso y probablemente catastrófico.  Para ello,la Unión Europa ha establecido una hoja de ruta con medidas para reducir los gases de efecto invernadero un 40% en 2030 y un  80% en 2050, respecto de los niveles de 1990.

Referencia:

Anders Pape Moller, Santiago Merino, Juan Jose´ Soler, Anton Antonov, Elisa P. Bada´ s, Miguel A. Calero-Torralbo, Florentino de Lope, Tapio Eeva, Jordi Figuerola, Einar Flensted-Jensen, Laszlo Z. Garamszegi, Sonia González-Braojos, Helga Gwinner, Sveinn Are Hanssen, Dieter Heylen, Petteri Ilmonen, Kurt Klarborg, Erkki Korpima¨ ki, Javier Martínez, Josue Martı´nez-de la Puente, Alfonso Marzal, Erik Matthysen, Piotr Matyjasiak, Mercedes Molina-Morales, Juan Moreno, Timothy A. Mousseau, Jan Tøttrup Nielsen, Peter Laszlo´ Pap, Juan Rivero-de Aguilar, Peter Shurulinkov, Tore Slagsvold, Tibor Sze´p, Eszter Szo llo˝ si, Janos Toro¨ k, Radovan Vaclav, Francisco Valera, Nadia Ziane. “Assessing the Effects of Climate on Host-Parasite Interactions: A Comparative Study of European Birds and Their Parasites”. PLOS ONE. December 2013 | Volume 8 | Issue 12 | e82886