Explican por qué en los ecosistemas complejos, como las selvas amazónicas o los arrecifes de coral, coexisten muchas especies similares entre sí

75244 Científicos de la Universidad de Granada y de la Universidad de Warwick (Reino Unido) ofrecen una posible solución a este enigma de la Ciencia, gracias al cual muchas especies coexisten en un mismo ecosistema complejo, en lugar de que alguna de ellas desplace a las demás 

Científicos de la Universidad de Granada y de la Universidad de Warwick (Reino Unido) han publicado un artículo en la prestigiosa revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences, USA) en el que ofrecen una posible explicación al enigma de la estabilidad de los ecosistemas complejos, como las selvas amazónicas o los arrecifes de coral, en los que coexisten muchas especies muy similares entre sí, en lugar de que unas pocas de ellas desplacen a las demás.

Los investigadores han determinado que las denominadas redes tróficas, que representan de una forma concisa quién se alimenta de quién en un ecosistema, poseen una sencilla propiedad ignorada hasta la fecha, la «coherencia trófica», que puede ayudar a resolver el misterio que desde hace décadas estudian los teóricos de la ecología.

Desde hace años, los científicos se han sentido fascinados por la cantidad y variedad de formas de vida que habitan ciertos ecosistemas muy complejos, como las selvas amazónicas o los arrecifes de coral. ¿Cómo es posible que tal ingente biodiversidad haya aparecido espontáneamente y se mantenga? ¿Cómo es posible que muchas especies coexistan en lugar de que algunas de ellas desplacen a las demás?

Uno de los autores de este artículo, el catedrático de Física Teórica de la UGR Miguel Ángel Muñoz, afirma que el interés en estos interrogantes ha aumentado notablemente en los últimos tiempos, «dado el ritmo sin precedentes en la historia de la humanidad al que se están extinguiendo especies debido al impacto de las actividades humanas. Por esta razón, resulta de vital importancia entender cuáles son los factores y mecanismos que determinan la estabilidad de los ecosistemas, para así protegerlos actuando de la manera más eficaz posible».

Cuando por algún motivo una especie prospera esto puede ir en detrimento de otras, por ejemplo de sus presas o de sus competidores, lo que puede a su vez afectar a terceras especies. En un ecosistema, esto puede dar lugar a grandes cambios que resulten en cascadas o avalanchas de extinciones.

Hasta los años setenta se pensaba que mientras más grande y complejo es un ecosistema, en el sentido de contar con muchas interacciones entre especies, más se amortiguarían estas fluctuaciones, explicando por qué los ecosistemas más estables que vemos son los que tienen gran biodiversidad.

Sin embargo, en 1972 un eminente físico y ecólogo, Sir Robert May, demostró matemáticamente -utilizando modelos muy sencillos- que debería ser al revés: el tamaño y la complejidad deberían tender a desestabilizar cualquier sistema dinámico, como un ecosistema o una red financiera. Este resultado, conocido desde entonces como «paradoja de May», inició un encendido debate sobre los efectos de la diversidad en la estabilidad.

Organización por niveles
En el trabajo publicado en PNAS, los científicos de las universidades de Granada y Warwick han analizado un conjunto de redes tróficas provenientes de muy diversos tipos de ecosistemas. Estas redes han sido pacientemente compiladas por grupos de investigación en todo el mundo.

Los autores de este artículo midieron hasta qué punto las especies se suelen organizar por niveles, de manera que la mayoría de las presas de cualquier depredador estén en el nivel inmediatamente inferior a él. Por ejemplo, en una red perfectamente coherente, los herbívoros en el primer nivel trófico sólo se nutren de plantas (en el nivel cero), los carnívoros primarios en el segundo nivel comen sólo herbívoros, y así sucesivamente.

Aunque esta organización de las redes tróficas en estratos (o «coherencia trófica») no es perfecta en las redes naturales (por ejemplo, existen omnívoros que se nutren de varios niveles) es, sin duda, mucho mayor en las redes reales de lo que consideran o predicen los modelos matemáticos actualmente utilizados en ecología.

Coherencia y estabilidad
Es más, como se demuestra en este trabajo, «esta coherencia está fuertemente correlacionada con la estabilidad de las redes: a más coherencia más estabilidad», apunta Muñoz. En su artículo, los investigadores proponen, además, un nuevo modelo matemático para generar redes artificiales o sintéticas (en el ordenador) que no sólo reproduce más fehacientemente que los modelos existentes hasta la fecha varias propiedades de las redes tróficas, sino que además demuestra de forma inequívoca que la estabilidad puede crecer con el tamaño y la complejidad.

«No es que May se equivocara: como éste ya señaló en su trabajo original, los ecosistemas deben de tener alguna propiedad estructural tal que no se comporten según predice su sencilla teoría basada en estructuras tróficas aleatorias. Es decir, el mismo May sugirió que la respuesta al enigma debía estar en el particular diseño o arquitectura de las redes tróficas», afirma el catedrático de la UGR.

Aunque el debate no queda necesariamente cerrado, porque la estabilidad que se ha medido es una condición necesaria pero no suficiente para que un ecosistema perdure, «este resultado promete cambiar nuestra visión de los ecosistemas, y quizá de otros sistemas con ciertas propiedades similares, como las redes neuronales, genéticas, comerciales o financieras». Además, como alertan los investigadores, saber si un sistema se volverá más o menos estable con la pérdida de algunos de sus elementos (extinciones de especies, quiebras de bancos) es clave si queremos impedir su colapso.

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Retrasar dos minutos el corte del cordón umbilical mejora el desarrollo del recién nacido en sus primeros días de vida

74018 etrasar el corte del cordón umbilical dos minutos produce un mejor desarrollo del bebé durante los primeros días de su vida, según ha mostrado un estudio realizado por científicos de los departamentos de Fisiología y Obstetricia y Ginecología de la Universidad de Granada y del Hospital Clínico San Cecilio de Granada.

En concreto, la investigación, publicada en la revista ‘Pediatrics’, revela que el tiempo de corte del cordón umbilical (también llamado clampaje del cordón) influye en la resistencia al estrés oxidativo de los neonatos.

Para llegar a estos datos, los científicos trabajaron con una muestra formada por 64 mujeres sanas embarazadas que dieron a luz en el Hospital Clínico San Cecilio de Granada. Todas ellas tuvieron un embarazo normal y un parto espontáneo vaginal. A la mitad de los recién nacidos se les cortó el cordón umbilical a los 10 segundos, mientras que en la otra mitad esta operación se realizó de manera retrasada, a los dos minutos.

Los resultados obtenidos sugieren un efecto beneficioso del corte tardío del cordón umbilical, ya que produjo un aumento en la capacidad antioxidante de los recién nacidos a término y la moderación de los efectos inflamatorios en el caso de los partos inducidos.

«El corte del cordón umbilical es una de las intervenciones más practicadas en los humanos y se tiene constancia de esta práctica quirúrgica desde hace siglos. Sin embargo, el tiempo de corte o clampaje del cordón umbilical es un tema controvertido, que presenta diferencias tanto para la madre como para el neonato», ha comentado el autor principal del estudio, Julio José Ochoa Herrera.

Dicho esto, ha insistido en que el estudio demuestra que el corte tardío del cordón umbilical ejerce un efecto beneficioso en la capacidad antioxidante y reduce la señal inflamatoria inducida durante el parto, lo cual podría mejorar el desarrollo postnatal del recién nacido durante los primeros días de vida.

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Curiosity detecta una misteriosa fuente de metano en Marte

75302 El vehículo robótico Curiosity ha detectado «de forma inequívoca» fluctuaciones de metano en la atmósfera de Marte, lo que abre nuevas vías de investigación orientadas a esclarecer cuáles son las fuentes que lo producen, entre las que podría estar algún tipo de actividad biológica.

 

Esta es la principal conclusión de un estudio que publica la revista Science y que también abre una nueva línea para estudiar cuáles son los mecanismos a través de los que este gas se elimina con inexplicable rapidez.

Este trabajo cuenta con la participación de dos investigadores españoles y, según sus autores, resuelve «la prolongada polémica» sobre la presencia de este compuesto en Marte, iniciada hace más de una década con las primeras detecciones desde telescopios terrestres y avivada posteriormente con las medidas obtenidas desde vehículos orbitales.

Las mediciones actuales del incremento episódico de la concentración de metano en la atmósfera marciana las ha hecho el instrumento del Curiosity «SAM», a través del espectrómetro láser sintonizable.

Los resultados señalan que si bien los niveles de metano en la atmósfera de Marte (en concreto en el cráter Gale) son generalmente inferiores a lo que los modelos predecían, éste repunta con frecuencia, lo que implica que el gas es producido periódicamente por una fuente cercana pero desconocida, según Science.

Según ha informado el Grupo de Ciencias Planetarias y Habitabilidad del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (centro mixto de la Universidad de Granada y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas), los resultados se han obtenido a partir de un exhaustivo análisis de datos obtenidos durante 605 soles o días marcianos.

Un día marciano dura 24 horas, 39 minutos y 35,244 segundos, alrededor de un 3 % más que un día terrestre.

Desde que se anunció por primera vez la detección de metano en la atmósfera marciana con el Telescopio del Observatorio Canadá-Francia-Hawái en Mauna Kea, se han sucedido a lo largo de los últimos años varias mediciones del gas mediante diversos instrumentos, tanto de sondeo remoto desde la Tierra como desde naves en órbita (Mars Express y Mars Global Surveyor).

Al ser el metano un producto muy notorio de la actividad biológica (la práctica totalidad del existente en la atmósfera terrestre tiene este origen), se abrieron grandes expectativas ante la posibilidad de que también éste fuera el caso de Marte.

Sin embargo, ante la carencia de un modelo capaz de justificar su generación, localización y rápida desaparición, las detecciones se empezaron a poner en duda y se achacaron a defectos derivados de las mediciones, relata en Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra en una nota.

Ahora, el Curiosity ha sido capaz de obtener medidas precisas: el instrumento «SAM» ha detectado valores basales de concentración de metano de en torno a 0,7 partes por mil millones en volumen y ha confirmado un evento de incremento episódico de hasta 10 veces este valor durante un período de 60 soles (días marcianos).

En cuanto a por qué estos chorros de metano son esporádicos, este trabajo apunta a una correlación con determinadas variables ambientales, como humedad relativa del aire o temperatura ambiente.

Estas medidas son tomadas por el instrumento REMS (una estación meteorológica hecha en España) y el trabajo sugiere que, por ejemplo, a mayor presión podría haber más picos de metano. No obstante, esto aún hay que comprobarlo en posteriores estudios.

Este trabajo, junto a otro que publicará Journal of Geophysical Research sobre la localización de compuestos orgánicos -como clorobenceno- en el suelo del cráter Gale, han sido presentados hoy en el congreso de geofísica (AGU Fall Meeting) en San Francisco.

Por parte española, han participado Javier Martín Torres, del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra, y Paz Zorzano, del Centro de Astrobiología (del INTA y del CSIC).

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Un estudio presentado en Alicante no prohíbe el alcohol en las dietas deportivas

72385 Una investigación que ha estudiado los hábitos de consumo e ingesta de líquidos entre deportistas profesionales, aficionados y una muestra homogénea de personas que no realizan actividad física apreciable concluye que los deportistas pueden incluir bebidas con bajo contenido alcohólico en su dieta habitual.

 

El objetivo del estudio es tratar de determinar a través de diferentes encuestas, la relación que pueda existir entre la práctica deportiva, en sus diferentes grados, con los hábitos de vida saludables y en este caso, con la ingesta de líquidos distintos al agua, como las bebidas fermentadas de bajo contenido alcohólico, (cerveza, vino o sidra) y otras bebidas de contenido alcohólico más elevado.

El estudio, promovido por el Centro de Información Cerveza y Salud (CICS) y presentado este miércoles en Alicante, se ha centrado en la «Comparación de los hábitos de consumo de bebidas con contenido alcohólico de deportistas españoles frente a población control» y ha sido dirigido el doctor Juan Antonio Corbalán, especialista en fisiología del ejercicio y exjugador de baloncesto profesional, del Instituto de Rehabilitación Funcional y Ciencias aplicadas al Deporte de La Salle, junto a los doctores Javier Marco y Cristina Fernández, del Hospital Clínico San Carlos de Madrid

Esta investigación relaciona «por primera vez» los hábitos de consumo e ingesta de líquidos entre deportistas profesionales, aficionados y una muestra homogénea de personas que no realizan actividad física apreciable, según un comunicado de la organización. A pesar de las diferencias de actividad deportiva entre los tres grupos estudiados la cerveza es la bebida con contenido alcohólico consumida de forma moderada por todos los participantes después de la realización del ejercicio físico.

El doctor ha afirmado durante su intervención que el alto contenido en agua y el equilibrio de sus componentes (hidratos de carbono, bajo contenido en sodio y ausencia de grasas) hacen de la cerveza una bebida refrescante con un aporte calórico muy bajo, debido también a que se trata de la bebida alcohólica de menor graduación, en torno a 4º-6º.

«Una caña (200ml.) contiene 90 calorías, lo mismo que un zumo de naranja», según Corbalán que ha subrayado que, además, la cerveza sin alcohol apenas tiene (100 ml./14kcal.), pero conserva las vitaminas y minerales de la cerveza con alcohol. De ahí que la cerveza, tanto si es con alcohol o en su variedad «sin», pueda incluirse en la dieta habitual de los deportistas.

«El simple hecho de poder salir de vez en cuando con tu familia o tus amigos a tomar el aperitivo y compartir unas cañas debe ser la norma, no la excepción ya que no se debe identificar exclusivamente al deportista como una mera fuente de obtener resultados deportivos», ha dicho Corbalán.

Mantener glucosa y atenuar estrés

El catedrático de Fisiología Médica de la Universidad de Granada, Manuel Castillo, ha expuesto que de su investigación sobre la idoneidad de la cerveza en la recuperación del metabolismo de los deportistas tras el ejercicio físico se desprende que el consumo moderado puede contribuir a mantener niveles más altos de glucosa plasmática y atenuar las respuestas hormonales de estrés.

Las maltodextrinas, carbohidratos de gran interés para la nutrición deportiva y presentes en la cerveza, corrigen la posibilidad de hipoglucemia, ya que se metabolizan lentamente liberando unidades de glucosa que pasan progresivamente a la sangre y dan lugar a concentraciones de azúcar en plasma menos elevadas y más extendidas, ha señalado.

Castillo ha asegurado que las necesidades de agua, el elemento más destacado del organismo humano, que representa el 60% del peso corporal, pueden ser variables en cada persona y en función de las diferentes condiciones, como el ejercicio físico o la exposición prolongada al calor, hace necesario que en algunos momentos haya un aporte adicional de líquidos a nuestro organismo.

«Esta ingesta debe ser fundamentalmente de agua, aunque existen otras bebidas como zumos, té o cerveza (siempre que se consuma con moderación por adultos sanos) que pueden contribuir al alcanzar los niveles necesarios de hidratación», ha afirmado.

Además, Corbalán ha indicado que «la acción antioxidante derivada de su contenido en polifenoles la hace especialmente interesante como bebida cardiosaludable, tomada de forma responsable. Por otro lado, es un aporte importante de complejo vitamínico B que, unido a todo lo anterior, puede incidir en un control adecuado de los márgenes de cardiosaludabilidad, a través del control de los factores de riesgo».

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Acusan a la UGR de publicitar actividades del Arzobispado

El colectivo Uni Laica ha acusado hoy a la Universidad de Granada de hacerse eco a través de su web y desde hace varios años de las actividades del «Centro Cultural Nuevo Inicio» del Arzobispado de Granada.

Según «Uni Laica», este centro fue una iniciativa personal del arzobispo de Granada, Javier Martínez, en su afán de conseguir lo que llama una «nueva evangelización» y lleva el mismo nombre que la editorial que editó en España el polémico libro «Cásate y sé sumisa».

El colectivo ha denunciado en un comunicado que la publicidad de las actividades de este centro es una nueva muestra de la «confesionalidad que reverdece» en la Universidad de Granada.

En este sentido, se ha referido también a la creación de una cátedra de Teología controlada por la Iglesia, conferencias y cursos religiosos, misas anunciadas por decanos, asistencia del rector y de decanos a eventos religiosos y símbolos cristianos en espacios públicos.

Desde Uni Laica-Granada han lamentado que las quejas que dirige al rector sobre la «confesionalidad» de la Universidad «rara vez» son respondidas y que habitualmente se ignoran sin siquiera un acuse de recibo.

Como ejemplo, ha aludido a la que le hizo llegar a finales de julio sobre los símbolos religiosos, algunos «aparatosos», que se exhiben en el Hospital Real, sede del rectorado.

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Los ecosistemas sobreviven gracias a una ley matemática

75244 Parece que bajo uno de los mayores misterios de los ecosistemas -cómo estos logran sobrevivir- subyace una propiedad matemática hasta ahora desconocida.

La propiedad, que ha sido bautizada como Trophic Coherence o Coherencia Trófica, es una medida de la interacción de los seres vivos con sus redes tróficas o de alimentación, dentro de cada ecosistema, y ha sido determinada por científicos de la Universidad de Warwick (Reino Unido) y de la Universidad de Granada.

Según explican los científicos británicos en un comunicado de dicha universidad, la medida proporciona la primera explicación matemática de la arquitectura de los ecosistemas y de cómo las cadenas de alimentación crecen al tiempo que se hacen más estables. Asimismo, la Coherencia Trófica demuestra que los ecosistemas son menos aleatorios y están más estructurados de lo que se pensaba.

Una propiedad estructural

Samuel Johnson, uno de los autores de la investigación, explica que los edificios necesitan seguir unas leyes matemáticas y físicas para mantenerse en pie, para adaptarse a las condiciones del medio, etc. Y que lo mismo ocurre con los ecosistemas. Estos, señala, «también necesitan estructura».

«La Coherencia Trófica parece jugar el rol en los ecosistemas de sustento de las estructuras. Es una propiedad estructural que ayuda a los ecosistemas a sobrevivir, y que es común a todos los ecosistemas que hemos analizado», sigue diciendo Johnson (los científicos analizaron un conjunto de redes tróficas provenientes de muy diversos tipos de ecosistemas).

«De no existir esta propiedad matemática, en cualquier ecosistema los animales comerían todo lo que pudieran, fuera esto bueno o no para dicho ecosistema. Sin embargo, por fortuna, la coherencia emerge en estos contextos, del hecho de que las especies tiendan a consumir a otras especies con las que tienen ciertas cosas en común, como la dieta.

«Al observar estas interacciones en la naturaleza, comprendidas dentro de la cadena trófica, nos pueden parecer completamente aleatorias (…) En realidad, bajo esa azarosa fachada subyace una propiedad matemática fundamental», asegura el investigador.

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Potenciales aplicaciones

Poder calcular matemáticamente si un ecosistema dado es propenso a convertirse en más o menos estable si pierde ciertas especies puede resultar importante para los esfuerzos de conservación.

Estos resultados tendrían además importantes aplicaciones en campos como la economía o la ingeniería, en los que comprender la relación entre tamaño o extensión y estabilidad resulta a menudo crucial.

Científicos de la Universidad de Granada explican asimismo en un comunicado de dicha Universidad, que este ofrece además una explicación al hecho de que en contextos complejos como las selvas amazónicas o los arrecifes de coral coexistan muchas especies muy similares entre sí, en lugar de que unas pocas de ellas desplacen a las demás.

Cómo llegaron a la coherencia

Los investigadores midieron hasta qué punto las especies se suelen organizar por niveles, de manera que la mayoría de las presas de cualquier depredador estén en el nivel inmediatamente inferior a él.
Por ejemplo, en una red perfectamente coherente, los herbívoros en el primer nivel trófico sólo se nutren de plantas (en el nivel cero), los carnívoros primarios en el segundo nivel comen sólo herbívoros, y así sucesivamente.

Aunque esta organización de las redes tróficas en estratos (o «coherencia trófica») no es perfecta en las redes naturales (por ejemplo, existen omnívoros que se nutren de varios niveles) es, sin duda, mucho mayor en las redes reales de lo que consideran o predicen los modelos matemáticos actualmente utilizados en ecología. Es más, como se demuestra en este trabajo, «esta coherencia está fuertemente correlacionada con la estabilidad de las redes: a más coherencia más estabilidad».

Desde hace años, los científicos se han sentido fascinados por la cantidad y variedad de formas de vida que habitan ciertos ecosistemas muy complejos. En 1972, un eminente físico y ecólogo, Sir Robert May, demostró matemáticamente -utilizando modelos muy sencillos- que el tamaño y la complejidad deberían tender a desestabilizar cualquier sistema dinámico. Este resultado, conocido desde entonces como «paradoja de May», inició un encendido debate sobre los efectos de la diversidad en la estabilidad.

Según los científicos de la Universidad de Granada, los resultados obtenidos ahora no implican que «May se equivocara». Pues, como él mismo «ya señaló en su trabajo original, los ecosistemas deben de tener alguna propiedad estructural» y sus redes tróficas un «particular diseño o arquitectura».

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El robot Curiosity confirma la presencia de metano en la atmósfera de Marte, lo que puede indicar que existió vida

75302 

El Espectrómetro Láser Sintonizable (TLS) del instrumento SAM (Sample Analysis at Mars), situado en el robot Curiosity, ha detectado de forma inequívoca un incremento episódico de la concentración de metano en la atmósfera de Marte a partir de un exhaustivo análisis de datos obtenidos durante 605 soles o días marcianos.

 

Así se refleja en un artículo suscrito por científicos de la misión MSL (Mars Science Laboratory) que publica la prestigiosa revista Science esta semana. En el artículo participa Francisco Javier Martín-Torres, investigador del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC- UGR).

Se resuelve así la prolongada polémica sobre la presencia de metano en Marte, iniciada hace más de una década con las primeras detecciones desde telescopios terrestres, y avivada posteriormente con las medidas obtenidas desde orbitadores, que resultaban contradictorias en algunos casos. Tras los nuevos datos, ahora fehacientes, se abren nuevas vías de investigación orientadas a esclarecer cuáles son las fuentes que lo producen (entre las que podría estar algún tipo de actividad biológica), y cuáles los mecanismos a través de los que se elimina con inexplicable rapidez.

Desde que se anunció por primera vez la detección de metano en la atmósfera marciana con el Telescopio del Observatorio Canadá-Francia-Hawái en Mauna Kea, se han sucedido a lo largo de los últimos años varias mediciones del gas mediante diversos instrumentos, tanto de sondeo remoto desde la Tierra como desde orbitadores (Mars Express y Mars Global Surveyor).

Al ser el metano un producto muy notorio de la actividad biológica (la práctica totalidad del existente en la atmósfera terrestre tiene este origen), se abrieron grandes expectativas ante la posibilidad de que también éste fuera el caso de Marte.

Metano en Marte

Estas observaciones resultaban aparentemente disconformes, y algunas sugerían un patrón de distribución de metano en el planeta delimitado espacial (con fuente localizada en el hemisferio Norte) y temporalmente (con un pico de concentración durante el verano del hemisferio Norte y su posterior desaparición en cuestión de pocos meses). Ambos hechos resultan inexplicables mediante los modelos de circulación general y fotoquímicos disponibles, que definen la comprensión actual de la atmósfera de Marte.

De acuerdo con ellos, de existir realmente metano allí, su permanencia se prolongaría por término medio unos 300 años, durante los cuales además quedaría homogéneamente repartido por toda la atmósfera. Ante la carencia de un modelo capaz de justificar su generación, localización y rápida desaparición, las detecciones se empezaron a poner en duda y se achacaron a artefactos derivados de las mediciones, obtenidas en el límite de la capacidad de los instrumentos utilizados y teniendo en cuenta además que los valores de concentración del gas que arrojaban eran del orden de ppbv (partes por mil millones en volumen).

«En este contexto y cuando parecía imponerse el convencimiento de que realmente los datos recabados hasta ahora eran cuando menos groseros si no inválidos, las expectativas para dirimir la cuestión se cifraban en la capacidad del instrumento SAM para obtener medidas precisas», destaca el investigador del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra.

A través de su unidad TLS, SAM ha venido detectando valores basales de concentración de metano de en torno a 0,7 ppbv, y ha confirmado un evento de incremento episódico de hasta 10 veces este valor durante un periodo de 60 soles (días marcianos), es decir, de unas 7 ppbv.

Los nuevos datos se basan en la observación a lo largo de casi todo un año marciano (casi dos años terrestres), incluido en la previsión inicial de duración de la misión (misión nominal), durante el que Curiosity ha recorrido unos 8 kilómetros sobre la cuenca del cráter Gale.

Estaciones marcianas

En este periodo, que abarca toda la sucesión de estaciones marcianas, la referencia a los datos ambientales recogidos por la estación meteorológica REMS (Rover Environmental Monitoring Station), ha permitido establecer posibles correlaciones con los parámetros ambientales que este instrumento monitoriza: humedad relativa del aire, temperatura ambiente y opacidad atmosférica, esta última medida tanto a través del sensor UV de REMS como de MastCam (Mast Camera), la cámara de Curiosity que se usa como apoyo para los estudios atmosféricos.

Es de destacar que REMS es un instrumento desarrollado y explotado científicamente por investigadores españoles, algunos de los cuales han formado parte igualmente del equipo que ha realizado este significativo estudio. La posible existencia de una variación estacional de la concentración de metano en correlación con ciertas variables ambientales, en cualquier caso, sólo podrá ser confirmada a través de medidas continuadas en lo sucesivo y específicamente orientadas a dilucidar qué factores pueden ser determinantes para la emisión esporádica y posterior degradación del compuesto. En cuanto a la disposición espacial de las plumas de metano, se ha llegado a la conclusión de que se generan en eventos cortos y débiles muy localizados.

TLS es un espectrómetro láser sintonizable de dos canales que analiza en el tramo infrarrojo, concretamente en la longitud de onda de 2,7 μm a través del primer canal, y 3,27 μm a través del segundo, este último específicamente dispuesto para la detección de metano. Tiene una resolución de 0,0002 cm-1, que permite identificar metano por su huella espectrográfica de tres líneas bien definidas, y el procedimiento que se aplica (absorción de luz láser por una muestra contenida en una célula cerrada) «es simple, no invasivo, y sensible» como se subraya en el artículo.

Poco margen de error

La célula contenedora puede disponerse llena de ambiente marciano o en vacío para efectuar medidas contrastadas, entre las que se incluyen además algunas realizadas a partir de concentraciones aumentadas artificialmente, «de forma que ha quedado muy reducido el margen de error y garantizada la exactitud de los resultados, que ahora se pueden considerar definitivamente conclusivos», señala el investigador.

Como explica Francisco Javier Martín Torres, las incógnitas suscitadas por este trabajo, en cualquier caso, son más que las respuestas que aporta. «Se trata de un hallazgo que cierra la cuestión de la presencia de metano en la atmósfera de Marte, a la vez que abre otras más peliagudas y trascendentes, como son la explicación de su origen, que se cree debe estar en una o varias fuentes adicionales a las contempladas en los citados modelos y entre las que no se descarta la metanogénesis biológica, y de su extraña evolución posterior en la atmósfera marciana. Ambas deberán afrontarse en el futuro con las oportunas investigaciones».

El recién llegado orbitador MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) de la NASA dará continuidad al estudio de este asunto de forma inmediata y, en un futuro próximo, el Trace Gas Orbiter (TGO), desarrollado conjuntamente por la Agencia Espacial Europea (ESA) y la agencia espacial rusa (Roscosmos) y englobado en la misión ExoMars, medirá la concentración de metano a escalas mayores, permitiendo establecer un marco en el que contextualizar los resultados obtenidos y profundizar en el conocimiento de la dinámica del metano de Marte.

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El robot Curiosity confirma la presencia de metano en la atmósfera de Marte, lo que puede indicar que existió vida

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El Espectrómetro Láser Sintonizable (TLS) del instrumento SAM (Sample Analysis at Mars), situado en el robot Curiosity, ha detectado de forma inequívoca un incremento episódico de la concentración de metano en la atmósfera de Marte a partir de un exhaustivo análisis de datos obtenidos durante 605 soles o días marcianos.

 

Así se refleja en un artículo suscrito por científicos de la misión MSL (Mars Science Laboratory) que publica la prestigiosa revista Science esta semana. En el artículo participa Francisco Javier Martín-Torres, investigador del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC- UGR).

Se resuelve así la prolongada polémica sobre la presencia de metano en Marte, iniciada hace más de una década con las primeras detecciones desde telescopios terrestres, y avivada posteriormente con las medidas obtenidas desde orbitadores, que resultaban contradictorias en algunos casos. Tras los nuevos datos, ahora fehacientes, se abren nuevas vías de investigación orientadas a esclarecer cuáles son las fuentes que lo producen (entre las que podría estar algún tipo de actividad biológica), y cuáles los mecanismos a través de los que se elimina con inexplicable rapidez.

Desde que se anunció por primera vez la detección de metano en la atmósfera marciana con el Telescopio del Observatorio Canadá-Francia-Hawái en Mauna Kea, se han sucedido a lo largo de los últimos años varias mediciones del gas mediante diversos instrumentos, tanto de sondeo remoto desde la Tierra como desde orbitadores (Mars Express y Mars Global Surveyor).

Al ser el metano un producto muy notorio de la actividad biológica (la práctica totalidad del existente en la atmósfera terrestre tiene este origen), se abrieron grandes expectativas ante la posibilidad de que también éste fuera el caso de Marte.

Metano en Marte

Estas observaciones resultaban aparentemente disconformes, y algunas sugerían un patrón de distribución de metano en el planeta delimitado espacial (con fuente localizada en el hemisferio Norte) y temporalmente (con un pico de concentración durante el verano del hemisferio Norte y su posterior desaparición en cuestión de pocos meses). Ambos hechos resultan inexplicables mediante los modelos de circulación general y fotoquímicos disponibles, que definen la comprensión actual de la atmósfera de Marte.

De acuerdo con ellos, de existir realmente metano allí, su permanencia se prolongaría por término medio unos 300 años, durante los cuales además quedaría homogéneamente repartido por toda la atmósfera. Ante la carencia de un modelo capaz de justificar su generación, localización y rápida desaparición, las detecciones se empezaron a poner en duda y se achacaron a artefactos derivados de las mediciones, obtenidas en el límite de la capacidad de los instrumentos utilizados y teniendo en cuenta además que los valores de concentración del gas que arrojaban eran del orden de ppbv (partes por mil millones en volumen).

«En este contexto y cuando parecía imponerse el convencimiento de que realmente los datos recabados hasta ahora eran cuando menos groseros si no inválidos, las expectativas para dirimir la cuestión se cifraban en la capacidad del instrumento SAM para obtener medidas precisas», destaca el investigador del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra.

A través de su unidad TLS, SAM ha venido detectando valores basales de concentración de metano de en torno a 0,7 ppbv, y ha confirmado un evento de incremento episódico de hasta 10 veces este valor durante un periodo de 60 soles (días marcianos), es decir, de unas 7 ppbv.

Los nuevos datos se basan en la observación a lo largo de casi todo un año marciano (casi dos años terrestres), incluido en la previsión inicial de duración de la misión (misión nominal), durante el que Curiosity ha recorrido unos 8 kilómetros sobre la cuenca del cráter Gale.

Estaciones marcianas

En este periodo, que abarca toda la sucesión de estaciones marcianas, la referencia a los datos ambientales recogidos por la estación meteorológica REMS (Rover Environmental Monitoring Station), ha permitido establecer posibles correlaciones con los parámetros ambientales que este instrumento monitoriza: humedad relativa del aire, temperatura ambiente y opacidad atmosférica, esta última medida tanto a través del sensor UV de REMS como de MastCam (Mast Camera), la cámara de Curiosity que se usa como apoyo para los estudios atmosféricos.

Es de destacar que REMS es un instrumento desarrollado y explotado científicamente por investigadores españoles, algunos de los cuales han formado parte igualmente del equipo que ha realizado este significativo estudio. La posible existencia de una variación estacional de la concentración de metano en correlación con ciertas variables ambientales, en cualquier caso, sólo podrá ser confirmada a través de medidas continuadas en lo sucesivo y específicamente orientadas a dilucidar qué factores pueden ser determinantes para la emisión esporádica y posterior degradación del compuesto. En cuanto a la disposición espacial de las plumas de metano, se ha llegado a la conclusión de que se generan en eventos cortos y débiles muy localizados.

TLS es un espectrómetro láser sintonizable de dos canales que analiza en el tramo infrarrojo, concretamente en la longitud de onda de 2,7 μm a través del primer canal, y 3,27 μm a través del segundo, este último específicamente dispuesto para la detección de metano. Tiene una resolución de 0,0002 cm-1, que permite identificar metano por su huella espectrográfica de tres líneas bien definidas, y el procedimiento que se aplica (absorción de luz láser por una muestra contenida en una célula cerrada) «es simple, no invasivo, y sensible» como se subraya en el artículo.

Poco margen de error

La célula contenedora puede disponerse llena de ambiente marciano o en vacío para efectuar medidas contrastadas, entre las que se incluyen además algunas realizadas a partir de concentraciones aumentadas artificialmente, «de forma que ha quedado muy reducido el margen de error y garantizada la exactitud de los resultados, que ahora se pueden considerar definitivamente conclusivos», señala el investigador.

Como explica Francisco Javier Martín Torres, las incógnitas suscitadas por este trabajo, en cualquier caso, son más que las respuestas que aporta. «Se trata de un hallazgo que cierra la cuestión de la presencia de metano en la atmósfera de Marte, a la vez que abre otras más peliagudas y trascendentes, como son la explicación de su origen, que se cree debe estar en una o varias fuentes adicionales a las contempladas en los citados modelos y entre las que no se descarta la metanogénesis biológica, y de su extraña evolución posterior en la atmósfera marciana. Ambas deberán afrontarse en el futuro con las oportunas investigaciones».

El recién llegado orbitador MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) de la NASA dará continuidad al estudio de este asunto de forma inmediata y, en un futuro próximo, el Trace Gas Orbiter (TGO), desarrollado conjuntamente por la Agencia Espacial Europea (ESA) y la agencia espacial rusa (Roscosmos) y englobado en la misión ExoMars, medirá la concentración de metano a escalas mayores, permitiendo establecer un marco en el que contextualizar los resultados obtenidos y profundizar en el conocimiento de la dinámica del metano de Marte.

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¿Por qué coexisten muchas especies similares entre sí en las selvas o arrecifes?

75244 Las especies se organizan por niveles y cuanto mayor es la coherencia trófica, más estable resulta el ecosistema, pese a su tamaño y complejidad, según la Universidad de Granada

Un grupo de científicos de la Universidad de Granada y la Universidad de Warwick (Reino Unido) ha ofrecido una posible explicación al enigma de la estabilidad de los ecosistemas complejos, como las selvas amazónicas o los arrecifes de coral, en los que coexisten muchas especies muy similares entre sí, en lugar de que unas pocas de ellas desplacen a las demás. Sus conclusiones se han publicado en un artículo en la prestigiosa revista estadounidense PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Los investigadores han determinado que las denominadas redes tróficas, que representan de una forma concisa quién se alimenta de quién en un ecosistema, poseen una sencilla propiedad ignorada hasta la fecha, la «coherencia trófica», que puede ayudar a resolver el misterio que desde hace décadas estudian los teóricos de la ecología.

Desde hace años, los científicos se han sentido fascinados por la cantidad y variedad de formas de vida que habitan ciertos ecosistemas muy complejos, como las selvas amazónicas o los arrecifes de coral. ¿Cómo es posible que tal ingente biodiversidad haya aparecido espontáneamente y se mantenga? ¿Cómo es posible que muchas especies coexistan en lugar de que algunas de ellas desplacen a las demás?

Uno de los autores del artículo, el catedrático de Física Teórica de la UGR Miguel Ángel Muñoz, afirma que el interés en estos interrogantes ha aumentado notablemente en los últimos tiempos, «dado el ritmo sin precedentes en la historia de la humanidad al que se están extinguiendo especies debido al impacto de las actividades humanas. Por esta razón, resulta de vital importancia entender cuáles son los factores y mecanismos que determinan la estabilidad de los ecosistemas, para así protegerlos actuando de la manera más eficaz posible».

Cuando por algún motivo una especieprospera esto puede ir en detrimento de otras, por ejemplo de sus presas o de sus competidores, lo que puede a su vez afectar a terceras especies. En un ecosistema, esto puede dar lugar a grandes cambios que resulten en cascadas o avalanchas de extinciones.

Hasta los años setenta se pensaba que mientras más grande y complejo es un ecosistema, en el sentido de contar con muchas interacciones entre especies, más se amortiguarían estas fluctuaciones, explicando por qué los ecosistemas más estables que vemos son los que tienen gran biodiversidad.

Sin embargo, en 1972 un eminente físico y ecólogo, Sir Robert May, demostró matemáticamente -utilizando modelos muy sencillos- que debería ser al revés: el tamaño y la complejidad deberían tender a desestabilizar cualquier sistema dinámico, como un ecosistema o una red financiera. Este resultado, conocido desde entonces como «paradoja de May», inició un encendido debate sobre los efectos de la diversidad en la estabilidad.

Organización por estratos

En el trabajo publicado en PNAS, los científicos de las universidades de Granada y Warwick han analizado un conjunto de redes tróficas provenientes de muy diversos tipos de ecosistemas. Estas redes han sido pacientemente compiladas por grupos de investigación en todo el mundo.

Los autores del artículo midieron hasta qué punto las especies se suelen organizar por niveles, de manera que la mayoría de las presas de cualquier depredador estén en el nivel inmediatamente inferior a él. Por ejemplo, en una red perfectamente coherente, los herbívoros en el primer nivel trófico sólo se nutren de plantas (en el nivel cero), los carnívoros primarios en el segundo nivel comen sólo herbívoros, y así sucesivamente.

Aunque tal organización de las redes tróficas en estratos (o «coherencia trófica») no es perfecta en las redes naturales (por ejemplo, existen omnívoros que se nutren de varios niveles) es, sin duda, mucho mayor en las redes reales de lo que consideran o predicen los modelos matemáticos utilizados en la actualidad en ecología.

Impedir el colapso

Es más, como se demuestra en este trabajo, «esta coherencia está fuertemente correlacionada con la estabilidad de las redes: a más coherencia más estabilidad», apunta Muñoz. En su artículo, los investigadores proponen, además, un nuevo modelo matemático para generar redes artificiales o sintéticas (en el ordenador) que no solo reproduce más fehacientemente que los modelos existentes hasta la fecha varias propiedades de las redes tróficas, sino que además demuestra de forma inequívoca que la estabilidad puede crecer con el tamaño y la complejidad.

«No es que May se equivocara: como éste ya señaló en su trabajo original, los ecosistemas deben de tener alguna propiedad estructural tal que no se comporten según predice su sencilla teoría basada en estructuras tróficas aleatorias. Es decir, el mismo May sugirió que la respuesta al enigma debía estar en el particular diseño o arquitectura de las redes tróficas», afirma el catedrático de la UGR.

Aunque el debate no queda necesariamente cerrado, porque la estabilidad que se ha medido es una condición necesaria pero no suficiente para que un ecosistema perdure. «Este resultado promete cambiar nuestra visión de los ecosistemas, y quizá de otros sistemas con ciertas propiedades similares, como las redes neuronales, genéticas, comerciales o financieras», concluye Muñoz. Además, como alertan los investigadores, saber si un sistema se volverá más o menos estable con la pérdida de algunos de sus elementos (extinciones de especies, quiebras de bancos) es clave si queremos impedir su colapso.

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Explican por qué especies similares coexisten en ecosistemas complejos

75244 Científicos de la Universidad de Granada y de la Universidad de Warwick (Reino Unido) han publicado un artículo en la prestigiosa revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences, USA) en el que ofrecen una posible explicación al enigma de la estabilidad de los ecosistemas complejos, como las selvas amazónicas o los arrecifes de coral, en los que coexisten muchas especies muy similares entre sí, en lugar de que unas pocas de ellas desplacen a las demás.

Los investigadores han determinado que las denominadas redes tróficas, que representan de una forma concisa quién se alimenta de quién en un ecosistema, poseen una sencilla propiedad ignorada hasta la fecha, la «coherencia trófica», que puede ayudar a resolver el misterio que desde hace décadas estudian los teóricos de la ecología.

Desde hace años, los científicos se han sentido fascinados por la cantidad y variedad de formas de vida que habitan ciertos ecosistemas muy complejos, como las selvas amazónicas o los arrecifes de coral. ¿Cómo es posible que tal ingente biodiversidad haya aparecido espontáneamente y se mantenga? ¿Cómo es posible que muchas especies coexistan en lugar de que algunas de ellas desplacen a las demás?

Uno de los autores de este artículo, el catedrático de Física Teórica de la UGR Miguel Ángel Muñoz, afirma que el interés en estos interrogantes ha aumentado notablemente en los últimos tiempos, «dado el ritmo sin precedentes en la historia de la humanidad al que se están extinguiendo especies debido al impacto de las actividades humanas. Por esta razón, resulta de vital importancia entender cuáles son los factores y mecanismos que determinan la estabilidad de los ecosistemas, para así protegerlos actuando de la manera más eficaz posible».

Cuando por algún motivo una especie prospera esto puede ir en detrimento de otras, por ejemplo de sus presas o de sus competidores, lo que puede a su vez afectar a terceras especies. En un ecosistema, esto puede dar lugar a grandes cambios que resulten en cascadas o avalanchas de extinciones.

Hasta los años setenta se pensaba que mientras más grande y complejo es un ecosistema, en el sentido de contar con muchas interacciones entre especies, más se amortiguarían estas fluctuaciones, explicando por qué los ecosistemas más estables que vemos son los que tienen gran biodiversidad.

Sin embargo, en 1972 un eminente físico y ecólogo, Sir Robert May, demostró matemáticamente -utilizando modelos muy sencillos- que debería ser al revés: el tamaño y la complejidad deberían tender a desestabilizar cualquier sistema dinámico, como un ecosistema o una red financiera. Este resultado, conocido desde entonces como «paradoja de May», inició un encendido debate sobre los efectos de la diversidad en la estabilidad.

Organización por niveles

En el trabajo publicado en PNAS, los científicos de las universidades de Granada y Warwick han analizado un conjunto de redes tróficas provenientes de muy diversos tipos de ecosistemas. Estas redes han sido pacientemente compiladas por grupos de investigación en todo el mundo.

Los autores de este artículo midieron hasta qué punto las especies se suelen organizar por niveles, de manera que la mayoría de las presas de cualquier depredador estén en el nivel inmediatamente inferior a él. Por ejemplo, en una red perfectamente coherente, los herbívoros en el primer nivel trófico sólo se nutren de plantas (en el nivel cero), los carnívoros primarios en el segundo nivel comen sólo herbívoros, y así sucesivamente.

Aunque esta organización de las redes tróficas en estratos (o «coherencia trófica») no es perfecta en las redes naturales (por ejemplo, existen omnívoros que se nutren de varios niveles) es, sin duda, mucho mayor en las redes reales de lo que consideran o predicen los modelos matemáticos actualmente utilizados en ecología.

Coherencia y estabilidad

Es más, como se demuestra en este trabajo, «esta coherencia está fuertemente correlacionada con la estabilidad de las redes: a más coherencia más estabilidad», apunta Muñoz. En su artículo, los investigadores proponen, además, un nuevo modelo matemático para generar redes artificiales o sintéticas (en el ordenador) que no sólo reproduce más fehacientemente que los modelos existentes hasta la fecha varias propiedades de las redes tróficas, sino que además demuestra de forma inequívoca que la estabilidad puede crecer con el tamaño y la complejidad.

«No es que May se equivocara: como éste ya señaló en su trabajo original, los ecosistemas deben de tener alguna propiedad estructural tal que no se comporten según predice su sencilla teoría basada en estructuras tróficas aleatorias. Es decir, el mismo May sugirió que la respuesta al enigma debía estar en el particular diseño o arquitectura de las redes tróficas», afirma el catedrático de la UGR.

Aunque el debate no queda necesariamente cerrado, porque la estabilidad que se ha medido es una condición necesaria pero no suficiente para que un ecosistema perdure, «este resultado promete cambiar nuestra visión de los ecosistemas, y quizá de otros sistemas con ciertas propiedades similares, como las redes neuronales, genéticas, comerciales o financieras». Además, como alertan los investigadores, saber si un sistema se volverá más o menos estable con la pérdida de algunos de sus elementos (extinciones de especies, quiebras de bancos) es clave si queremos impedir su colapso.

Referencia bibliográfica

S. Johnson, V. Domínguez-García, L. Donetti, and Miguel A. Muñoz, Trophic coherence determines food-web stability. Proceeddings Nat. Acad. of Sciences PNAS 2014. doi:10.1073/pnas.1409077111

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On découvre qu’un oiseau «peint» ses propres œufs avec des bactéries qui protègent l’embryon

Des chercheurs de l’Université de Grenade et du Conseil Supérieur de Recherches Scientifiques (CSIC) ont découvert que les huppes recouvrent leurs œufs avec une graisse qu’elles-mêmes secrètent, chargée de bactéries mutualistes qui les protège d’infections par pathogènes et augmente leur possibilité d’éclosion.

Que l’on sache, ce comportement ne se produit que chez cet oiseau. L’expérimentation a été publiée dans la revue Journal of Animal Ecology.

Des chercheurs de l’Université de Grenade et du CSIC ont découvert que les huppes recouvrent leurs œufs avec une sécrétion qu’elles-mêmes génèrent, chargée de bactéries mutualistes, qui est retenue par une structure spécialisée de la coque et qui augmente leur possibilité d’éclosion. À cette date, ce comportement ne se produit que chez cette espèce d’oiseau. Il s’agit d’un mécanisme pour protéger ses œufs d’infections par pathogènes.

Dans l’expérimentation publiée dans la revue Journal of Animal Ecology, les scientifiques, membres du Groupe de Comportement et d’Écologie Animale de l’UGR, du Groupe de Substances Antagonistes Produites par Microorganismes (UGR) et du Groupe Écologie Évolutive, de la Conduite et Conservation de la Station Expérimentale de Zones Arides (Almeria, CSIC), ont empêché plusieurs femelles de huppes d’imprégner leurs œufs avec cette substance qu’elles cultivent elles-mêmes à l’intérieur d’une glande dénommée uropygienne.

Ils ont ainsi vérifié que la quantité de bactéries pathogènes qui se trouvait à l’intérieur des œufs dont l’éclosion a échoué était majeure dans les nids dans lesquelles ont avait empêché expérimentalement les femelles d’utiliser leur sécrétion que dans ceux où on le leur a permis, ce qui indique clairement que la sécrétion représente une barrière contre l’introduction de pathogènes à l’intérieur de l’œuf.

Présence d’entérocoques

D’autre part, non seulement le sécrétion dans son ensemble, mais particulièrement les bactéries produisant des bactériocines (petites protéines antimicrobiennes) dans cette sécrétion, les entérocoques, s’avèrent bénéfiques pour les embryons en développement, vu que le succès de l’éclosion est directement en rapport avec la quantité d’entérocoques présents dans les coques des œufs et dans les sécrétions des femelles : Plus d’entérocoques elles contenaient et plus grand était le succès de l’éclosion.

Tel que l’explique un des auteurs de cette étude, le professeur de Zoologie de l’UGR Manuel Martín-Vivaldi, ces dernières années on a mis en évidence dans le domaine de l’écologie évolutive « le rôle important que jouent les bactéries, non seulement comme agents infectieux capables de produire des maladies, mais aussi comme alliés des animaux et d’autres êtres vivants dans leur lutte contre les maladies dû à leur extraordinaire capacité de synthétiser des composés possédant des propriétés antimicrobiennes.

Dans le cas de la glande uropygienne de la huppe, les scientifiques ont vérifié que la composition de la sécrétion qu’elle génère est très différente de celle des autres oiseaux et, dans une large mesure, est due à l’action des bactéries qui vivent dans sa glande.

Ce travail a également découvert que les huppes ont développé dans leurs œufs un caractère exceptionnel (encore inconnu chez toutes les autres espèces d’oiseaux) consistant en la présence sur sa superficie d’innombrables petites dépressions qui ne traversent pas complètement la coque et semblent servir spécifiquement à retenir la sécrétion avec des bactéries qui recouvrent l’œuf.

Bactéries dans la coque

«Avec cette expérimentation nous avons vérifié que si les femelles peuvent utiliser leur sécrétion, à la fin de l’incubation ces cratères se retrouvent pleins d’une substance dans laquelle on peut apprécier des bactéries imbues, tandis que si nous empêchons l’utilisation de la sécrétion, les cratères sont vides à la fin de l’incubation », souligne Martín-Vivaldi.

Tous ces résultats montrent que, chez cette espèce d’oiseau, « la stratégie reproductrice a évolué en rapport à l’utilisation de bactéries qui peuvent s’avérer bénéfiques pour la production de substances antimicrobiennes, qu’elles cultivent dans leur glande et appliquent sur leurs œufs spécialement préparés pour les retenir.

Actuellement, les scientifiques grenadins cherchent à déterminer la composition complète de la communauté de bactéries qui vivent dans la glande, le mode d’acquisition de ces symbiotes et les types de composés antimicrobiens qui synthétisent ces bactéries capables de protéger les embryons en développement.

Les avancées dans cette ligne permettront de mieux comprendre comment fonctionnent les interactions mutualistes entre animaux et bactéries bénéfiques, de aussi de détecter de nouvelles substances antimicrobiennes potentiellement utilisables en médecine ou pour la conservation d’aliments.

Cette étude est le résultat des projets « Nids, parasites et bactéries ; une approche multidisciplinaire à l’étude des adaptations à la procréation dans des contextes à risque élevé de parasitisme », financé par le Ministère des Sciences et de l’Innovation, et « Biodiversité et mécanismes d’acquisition de la communauté bactérienne de la glande uropygienne des huppes (Upupa epops) », financé para le Ministère andalou d’Innovation, Science et Entreprise de la Junte Andalouse (Programme d’Incitation à des Projets d’Excellence).

Référence bibliographique :
Special structures of hoopoe eggshells enhance the adhesion of symbiont-carrying uropygial secretion that increase hatching success
Manuel Martín-Vivaldi, Juan J. Soler, Juan M. Peralta-Sánchez, Laura Arco. Antonio M. Martín-Platero, Manuel Martínez-Bueno, Magdalena Ruiz-Rodríguez and Eva Valdivia.
Journal of Animal Ecology 2014
DOI: 10.1111/1365-2656.12243 

NOTE : Voir sur ce site une vidéo illustrative (en anglais) sur cet article élaborée par ses auteurs : http://vimeo.com/99734614 

PIED DE PHOTO:

 

1: Ponte de huppe où on apprécie la différence entre le dernier œuf fraîchement pondu, encore bleuté, et le premier, déjà imprégné de sécrétion. Encadres : détail de l’aspect microscopique de la coque, avec des cratères qui se remplissent de sécrétion chargée de bactéries mutualistes.

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2: Image d’une huppe (Photo: J. C. Ballesteros)

Contact : Manuel Martín-Vivaldi. Groupe de Recherche de Comportement et d’Écologie Animale ; département de Zoologie de l’Université de Grenade. Tél. : 958 249852 ; courriel : mmv@ugr.es


New research reveals that a species of bird ‘paints’ its own eggs with bacteria which protect the embryo

Researchers at the University of Granada and the CSIC have found that hoophoes (Upupa epops) cover their eggs with a certain fat which they produce themselves. This fat contains mutualistic bacteria, which protects them from infection by pathogens and increases their successful eclosion.
 

This sort of behaviour has only been detected in this species of bird. The results have been published in the Journal of Animal Ecology.

Researchers from the University of Granada and the Higher Council of Scientific Research (CSIC) have found that hoophoes cover their eggs with a secretion produced by themselves, loaded with mutualistic bacteria, which is then retained by a specializad structure in the eggshell and which increases successful hatching. So far this sort of behaviour has only been detected in this species of birds, and it is a mechanism to protect their eggs from infections by pathogens.

Through an experiment published in the Journal of Animal Ecology, scientists from several research groups precluded several female hoophoes from impregnating their eggs with this substance, which they produce themselves inside the so-called uropygial gland. The research groups involved in this project were the following: Animal Behaviour and Ecology, Microorganism-Produced Antagonistic Substances, both from the UGR, and Evolutive Ecology and the Behaviour and Conservation groups from the Dry Areas Experimental Station (Almería, CSIC) 

By doing so they confirmed that the amount of pathogen bacteria that could be found inside the eggs which failed to hatch was higher in those nests in which they had experimentally precluded the females from using their secretion than in those where they were allowed to use this substance. They concluded that this secretion provides a barrier for the entry of pathogens towards the interior of the egg.

Presence of enterococci

On the other hand, not just the secretion as a whole, but particularly the bacteria that did produce bacteriocins (small antimicrobial proteins) in that secretion, the enterococci, are beneficial for the developing embryos, since successful hatches were directly related to the amount of these enterococci in the egg shells and in the secretions of the females. The more enterococci they had, the higher the rate in their successful hatching.

As UGR zoology professor, Manuel Martín-Vivaldi, one of the authors of this research underlines, during the last few years the field of evolutive ecology has acknowledged “the important role played by bacteria, not just as infectious agents capable of producing diseases, but also as allies of animals and other living creatures in their struggle against disease, due to their extraordinary capacity to synthesise compounds with antimicrobial properties”

In the case of the hoophoe’s uropygical gland, scientists have confirmed that its components are very different from those of other birds. This is to a large extent due to the action of the bacteria present in this particular gland.

This research has also revealed that hoophoes have developed an exceptional property in their eggs—which has not so far been found in any other species of bird. This consists in the presence in the surface of many small depressions that do not completely penetrate the shell, and whose function appears to be the retention of this bacteria-carrying secretion that covers the egg.

Bacteria in the eggshell

“With this experiment, we have been able to establish that if the females can use their secretion, towards the end of the incubation period, those tiny craters are full of a substance saturated with bacteria. If we preclude the use of this secretion, these tiny craters appear empty towards the end of the hatching process”, said professors Martín-Vivaldi. 

These results prove that in this particular species of bird, “its reproductive strategy has evolved hand in hand with the use of bacteria which may be beneficial for the production of antimicrobial substances, which they cultivate in their gland and then apply upon eggs which are particularly endowed to retain them”

These scientists are currently working to determine the specific composition of the bacterial community within the gland, how these symbionts are acquired, and the types of antimicrobial compounds which synthesize these bacteria, capable of protecting the embryos which are undergoing development.

Further research along these lines will facilitate a better understanding of the way in which mutualistic interactions function between animals and beneficial bacteria, and also to detect new antimicrobial substances with a potential to be used in medicine of for food preservation.

This study is the result of the following two projects: “Nests, parasites and bacteria: a multidisciplinary approach to the study of adaptation for breeding in high parasitism risk environments”, funded by the Ministry of Science and Innovation, and “Biodiversity and acquisition mechanisms in the bacterial community within the uropygial gland of hoophoes (Upupa epops), funded by the Department of Innovation, Science and Business of the Junta de Andalucía (within the Programme of Incentives for Excellence in Research)

Bibliography:
Special structures of hoopoe eggshells enhance the adhesion of symbiont-carrying uropygial secretion that increase hatching success
Manuel Martín-Vivaldi, Juan J. Soler, Juan M. Peralta-Sánchez, Laura Arco. Antonio M. Martín-Platero, Manuel Martínez-Bueno, Magdalena Ruiz-Rodríguez and Eva Valdivia.
Journal of Animal Ecology 2014
DOI: 10.1111/1365-2656.12243

NOTE: The following link shows a video on the results of this research, elaborated by its authors: http://vimeo.com/99734614

 

CAPTIONS:

 

1: Hoophoe nest which shows the difference between the last egg just laid, still blue, and the first one, already impregnated with secretion. Boxes: Detail of the eggshell under the miscroscope, with the tiny craters that fill with secretion saturated with mutualistic bacteria.

 

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2: A hoophoe (PHOTOGRAPH BY: JC BALLESTEROS)

Contact:
Manuel Martín-Vivaldi
Animal Behaviour and Ecology Research Group
Zoology Department, University of Granada
Email: mmv@ugr.es
Phone: 958 249 852