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La Biografía de la Vida 12. La reproducción sexuada

En la entrada anterior de esta serie sobre la Biografía de la Vida comentábamos como las eucariotas se originaron muy atrás en el mundo precámbrico al desgajarse su rama de la rama de las Archaea. El árbol filogenético de las eucariotas fija dos líneas principales: la Unikonta -un sólo flagelo-, por aquello de que muchos disponen solamente de uno de estos apéndices, y la Bikonta con dos. Entre los primeros se encuentran las amebas, hongos y animales, mientras que en los segundos están las plantas y otros grupos.

A su ancestro común se le denomina el LECA: Last Eukaryotic Common Ancestor por similitud al LUCA, común ancestro de todos los seres vivos. Gracias al análisis[1] de proteínas que las más antiguas arqueas han transmitido a las eucariotas, se ha determinado que el LECA tendría que ser más parecido a un Bikonta que a un Unikonta. Es decir, sería un ser unicelular con núcleo y dos flagelos. En 2015 se descubrió en el fondo del océano Ártico un nuevo tipo de arqueas cuyo genoma procariota, por lo que se sabe hoy en día, es el más parecido al eucariota. Se trataría de las Lockiarchaeota que podrían ser por tanto la imagen actual del LECA.

Es difícil de valorar cuándo debió aparecer LECA, ya que las células son blandas y tienen muy pocos elementos que puedan dejar un resto fósil. Muchas arqueas de la actualidad no disponen de paredes celulares (sólo membrana citoplasmática) y hay que suponer que así eran las más primitivas, de forma que estos organismos raramente han dejado fósiles reconocibles. Esto no quiere decir que el registro fósil del Precámbrico no pueda dar pistas sobre la evolución de las eucariotas. Y como anunciamos al acabar la entrada anterior vamos a ver cómo nos lleva mucho más adentro en la profundidad de la edad del planeta.

Acritarco (crédito de la imagen: Virginia Tech, astroseti.org, licencia Creative Commons) y Grypania spiralis (Wikipedia, GNU FDL 1.2)

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  1. Aparece en esta publicación de la revista PNAS de octubre de 2014. [↩]
2013 09 04 jreguart Biología
Evolución
Genética
jreguart Comentarios (10) Permalink

Historia de un ignorante, ma non troppo… La Sonata “Arpeggione”, de Franz Schubert

Hoy toca, en esta serie sobre música clásica, hablar por fin de una obra de uno de los grandes compositores de siempre que, por fas o por nefas, no había aparecido aún en este sitio: Franz Schubert. Y lo haremos con una obra en cierto modo curiosa, porque está compuesta para un instrumento determinado, un instrumento recién diseñado en la época, el arpeggione… que no sobrevivió.[1]  En efecto, se trata de la “Sonata en La menor para Arpeggione y Piano, D. 821” de Franz Schubert, conocida universalmente como “Sonata Arpeggione”.

Efectivamente, el dichoso arpeggione no tuvo éxito, poquísimos compositores se interesaron por él, aún menos intérpretes… y como consecuencia no sobrevivió. Tanto es así que no queda de él ni una sola muestra más allá de alguna pieza en algún museo; sabemos con bastante aproximación cómo era por las descripciones de la época, dibujos, papeles y documentos varios, pero no sabemos muy bien cómo sonaba. De hecho, basándose en las descripciones existentes, el luthier e intérprete Nicolas Deletaille ha construido hace unos años uno… para poder ejecutar esta sonata como se supone que debería sonar; aunque ha animado a compositores actuales para que escriban nuevas obras para arpeggione, me temo que va a tener aproximadamente tanto éxito como el que tuvo su inventor original.

Así que os preguntaréis sin duda, avispados lectores: “Y si no sabemos cómo sonaba el arpeggione, ni queda ni uno solo en el mundo mundial, aparte de éste de Deletaille, como para poder escucharlo… ¿qué demonios pinta una obra compuesta para tal extinto instrumento en tan selecta serie…?”

“¡Ajá!”, contestaría yo entonces, con una sonrisa de oreja a oreja, porque “no sólo esta sonata para arpeggione y piano ha sobrevivido, sino que además se ha convertido en una de las obras cumbre, una de las máximas obras de referencia para… para otro instrumento.

Vale, vale, en seguida resuelvo el acertijo.

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  1. Algo parecido a lo que ocurrió con Beethoven y el Panármonico en su Batalla de Vitoria, que hace no mucho apareció también por estas páginas. [↩]
2013 08 31 Macluskey Macluskey
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Computador mágico XXI – Ordenador C16A I: arquitectura de von Neumann

La serie “El computador mágico” está disponible también en forma de libro.

En los últimos capítulos hemos visto cómo hacer lógica combinacional, y hemos llegado al caso concreto de la unidad aritmético-lógica. Luego vimos la lógica secuencial y vimos que no nos gustaba tener que refabricar completamente el circuito cada vez que había que cambiar algo en el algoritmo. Hoy vamos a introducirnos en el mundo del software, mediante la arquitectura de von Neumann, uniendo algunos componentes que ya hemos visto también: los registros, la memoria de acceso aleatorio y una pantalla y un teclado sencillitos.

No obstante, abordar la arquitectura de von Neumann en abstracto es un poco complicado, así que vamos a mostrarlo con un ejemplo, inventándonos un ordenador que siga dicha arquitectura. Me vais a perdonar la pedantería de ponerle nombre a este ordenador: vamos a llamarlo C16A. C de Cedazo, 16 porque es de 16 bits y A porque habrá sucesivas versiones: B y C. El darle nombre no será importante ahora, pero cuando luego veamos las versiones B y C podremos diferenciarlos por su nombre.

Adelanto que este bloque dentro de la serie será duro, probablemente el más duro si no tienes experiencia en programación. Trataremos de hacer un viaje guiado, pero hay cosas que son intrínsecamente complicadas, y esta es una de ellas. Eso no quiere decir que sea imposible, obviamente: vamos a verlo de forma muy simplificada, para que pueda ser entendido, con un poco de esfuerzo, por cualquiera con un mínimo de ganas.

 

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2013 08 24 J Electrónica
Informática
Ingeniería
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La Biografía de la Vida 11. Aparecen las células eucariotas

A estas alturas de esta serie sobre La Biografía de la Vida nos encontramos en pleno Proterozoico, un largo periodo que fue desde hace 2.500 a 542 millones de años. En la entrada anterior dejamos listo el escenario y un avance de la vida privada de sus habitantes, las bacterias procariotas. Hoy vamos a progresar estudiando cómo evolucionó su morfología hasta la célula eucariota, con núcleo interno, para en otras entradas posteriores profundizar en las habilidades que permitieron tal avance.

De célula procariota a eucariota

La revolución se produjo más o menos en el entorno de hace unos…

Realmente no hay una opinión común sobre cuándo se originaron las células eucariotas. Si atendemos a las posibles evidencias fósiles nos deberíamos remontar a hace más de 2.000 millones de años, aunque hay algunos investigadores -Cavalier-Smith con su revolución neomura de la que hablamos en una entrada anterior-[1], que lo atrasan hasta hace sólo 900 millones de años.

Sea cuando fuera, se produjo una revolución al producirse un nuevo cambio en la química de las envolturas exteriores celulares. Lo que supuso un trascendental avance: algunas bacterias flexibilizaron sus membranas exteriores añadiendo en ellas glicoproteínas. Con ello ganaban elasticidad, circunstancia que supieron aprovechar sus descendientes las eucariotas adoptándola para sus necesidades de alimentación y movimiento.

No obstante, la pérdida de rigidez de su membrana externa podía representar una desventaja, ya que suponía un punto de fragilidad como consecuencia de la disminución de resistencia frente a la presión hidrostática de su interior. Pero lo compensaron creando un citoesqueleto interno que les proporcionó no sólo resistencia estática sino también versatilidad dinámica  al poderse deformar, lo que suponían unas novedades bastantes ventajosas para su subsistencia. El citoesqueleto, o al menos sus bases iniciales, no debió ser un invento original de las eucariotas, ya que también las procariotas disponían de las dos principales proteínas que forman su estructura, la actina y la tubulina. Esta circunstancia deja la duda de si el citoesqueleto pudo ser desarrollado directamente por la propia eucariota o quizás haber evolucionado en una célula procariota ancestral, que con posterioridad habría entrado en el interior del citoplasma de la eucariota, manteniendo ambas una  relación de simbiosis.

Resulta significativo el hecho de que la actina es una de las dos proteínas directamente implicadas en la motilidad de los músculos. Una prueba más que refuerza la idea de la existencia de antepasados comunes entre animales y procariotas.

Una sencilla comparación entre la célula procariota y la eucariota, esta última con la complejidad de sus múltiples orgánulos (Wikimedia, GNU FDL 1.2)

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  1. Se trata de la entrada 09 “La vida en el Arcaico” que podéis enlazar aquí. [↩]
2013 08 18 jreguart Biología
Bioquímica
Evolución
jreguart Comentarios (8) Permalink

Música y ciencia – 15 De lo efímero a lo permanente.

El artículo anterior de esta serie sobre Música y Ciencia dejaba abierto un camino absolutamente vacío: el de una música que aún no habría nacido. Hoy, en este artículo que será el que cierre la serie, intentaremos suponer algo yendo hasta las raíces de la inspiración.

 

La inspiración: un misterio por resolver.

El nombre “música” proviene de adjudicarle a las Musas, diosas inspiradoras en la antigua mitología, el poder de atrapar a los humanos embelesándolos con mágicos sonidos llegados desde mundos ocultos y misteriosos. Quienes tenían el privilegio de ser tocados por las Musas sentían la fuerza irresistible de hacer que el resto de los mortales escuchase aquellos sonidos, ya fuese cantando o usando instrumentos.

La psicología nos explica que las deidades imaginarias son construcciones mentales donde se proyectan fantasías y anhelos humanos. En la antigüedad la fantasía creadora, unida al anhelo de belleza, era atribuida a entidades poseedoras de capacidades sobrenaturales, y así se explicaba fácilmente el misterio. El arte tenía, entonces, algo de sagrado. Creer que una deidad tenía motivos para instar a un humano a la creación artística era razón más que suficiente para obedecer el impulso. Y al artista se le veía como una especie de sacerdote rindiendo culto a la deidad al expresar sus dictados.

Pero, más allá de aquella fantasía, cualquier artista creador, y no sólo el músico, sabe lo que es la fuerza de una idea que aparece en la mente, sin saber de dónde viene y que habrá de anotar apresuradamente en el primer papel a mano, o retener en la memoria, porque así como la idea llega… se va… Y trabajar con las ideas que la inspiración trae tampoco es menos subyugante. Parece un torrente, y si una distracción cualquiera hace perder el hilo o si, en vez de aprovechar el momento, se le deja para después… todo estará perdido. Por eso a los artistas se les ve muchas veces como personas abstraídas en su propio mundo inescrutable. Están bajo el hechizo de las Musas… aunque las Musas no existan.

Hoy el artista está solo frente a su propia inspiración. Entonces las explicaciones se vuelcan hacia el mundo circundante. ¿Existe en lo cotidiano algo que justifique una motivación para crear arte?

 

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2013 08 10 Gustavo Ciencia
Gustavo
Música Comentarios (24) Permalink

La Biografía de la Vida 10. Abrimos las puertas del Proteorozoico

En la entrada anterior  de la serie sobre la Biografía de la Vida dejábamos a las bacterias atravesando la procelosa frontera entre los eones Arcaico y Proterozoico. No por ello lo hacía con paso titubeante ¡todo lo contrario! ¡Unos seres que llevan sobre el planeta unos 4.000 millones de años no tendrían nada de débiles ni de indecisos!

Y aquí los tenemos en el nuevo eón, el Proterozoico. Duró desde hace 2.500 millones de años hasta hace 542, un 45% de la vida de la Tierra. Su nombre viene del radical griego protero-, que da significado de anterior o antiguo, y de la palabra griega zoicos, vida.

Hasta el nacimiento de este eón, la Tierra se había ido preparando meticulosamente para llevar a cabo una larga y exitosa travesía. Se había apaciguado el torbellino energético de sus inicios y los abundantes cratones se encontraban preparados para comenzar su aventura continental. El oxígeno estaba iniciando su expansión en la atmósfera y la vida bullía en busca de nuevas formas y oportunidades. Todo llevaba un ritmo de crucero para comenzar el gran laboratorio del Proterozoico.

Por eso tocará hablar de cómo las humildes eubacterias recorrieron un camino de adquisición de habilidades, que a la postre les conducirían a formar organismos complejos multicelulares. Estas habilidades entran de lleno dentro del mundo de la Biología y para comprenderlas se va a hacer necesario el profundizar en algunas materias claramente teóricas, como la genética, la división celular o la herencia. No obstante me atrevo a asegurar el que es harto entretenido adentrarse en los vericuetos de estos temas por lo que siempre tienen de sorprendente. Lo veremos en esta entrada y sucesivas.

Hoy conoceremos el escenario, como hemos hecho al presentar a los eones anteriores, para finalizar introduciendo el gran avance de diseño en las formas de los organismos vivos: la célula procariota se transforma en la célula eucariota.

El oxígeno consigue aparecer en escena

Como ya se ha comentado con anterioridad, uno de los eventos más importantes del Proterozoico fue el aumento de la concentración de oxígeno en la atmósfera de la Tierra. Las cianobacterias lo iban generando, y como ya no estaba sometido a las trampas de los minerales ferrosos, como sucedía durante el Arcaico,[1] y puesto que los mares habían disuelto un porcentaje elevado de este gas, pasaba directamente a la atmósfera incrementando su población a lo largo de toda la era, de forma que a finales del Proterozoico -hace 540 millones de años- llegó a porcentajes semejantes a los actuales.

El incremento del oxígeno atmosférico fue determinante en los cambios climáticos subsiguientes.

Por su trascendencia y para una mejor comprensión de la evolución del O2 en la atmósfera, se intercala la figura siguiente, en donde podemos apreciar cómo ha variado su contribución desde inicios del Arcaico hasta el día de hoy. La curva se da en unidades de presión parcial del mismo gas en el conjunto de la atmósfera, mientras que la escala temporal está en miles de millones de años.

Evolución del contenido atmosférico de oxígeno a lo largo de los últimos 3.800 millones de años (Wikimedia, CC  BY-SA 3.0)

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  1. Lo explicábamos en la entrada 06 de esta serie “Entramos en el eón Arcaico”. [↩]
2013 08 03 jreguart Biología
Evolución
jreguart Comentarios (8) Permalink

Computador mágico XX – Teclado sencillo

La serie “El computador mágico” está disponible también en forma de libro.

En el último artículo de esta serie vimos una pantalla que, efectivamente, no era muy realista, pero a cambio era muy sencilla, y nos servirá en el futuro para ver los resultados del ordenador. En este artículo vamos a ver un teclado. Si la pantalla era poco realista, prepárate, porque el teclado lo será aún menos. Pero no importa, porque solo queremos mostrar el concepto; en el futuro veremos un teclado un poco más parecido a la realidad.

Cuando hemos estudiado la representación del texto, hemos visto el código ISO-8859-15, o el más simple US-ASCII. Así que lo que vamos a hacer es un teclado con 256 teclas, y que cada una de ellas tenga serigrafiado un carácter de la tabla ASCII. Bueno… en realidad tendrá bastantes menos. Sabemos que el código ASCII contiene un montón de caracteres que son de control… bueno, no importa, esas las ponemos también. El serigrafiado será un poco peculiar, porque no se puede poner una letra, pero no importa.

Es decir, no es como nuestro teclado habitual, en que tenemos una tecla de MAYÚSCULAS para poner las letras mayúsculas o los símbolos raros. Ni tendremos tampoco las teclas de las tildes para poner las vocales tildadas, por ejemplo. En cambio, tendremos una tecla para la A, otra para la a, otra para la á, otra para la à, otra para la ä… y así sucesivamente. ¿Entendido?

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2013 07 28 J Electrónica
Informática
Ingeniería
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Historia de un ignorante, ma non troppo… La victoria de Wellington en Vitoria, de Beethoven

Hoy vuelvo a hablar, en esta impertinente serie musical, de una obra del gran Ludwig van Beethoven, que ya ha aparecido tres veces por aquí con tres de sus grandísimas obras: Su monumental Novena Sinfonía, Coral, su Sonata para Piano “Waldstein” y su Concierto número 5 para piano y orquesta, “Emperador”, tres de las más grandes obras de la historia de la música, cada una en su género.

Sin embargo, la obra de hoy es una obra menor, relativamente poco conocida y de un género bastante poco esperable en un genio como nuestro inmortal Ludwig van: música militar. Y además, una música militar bastante “extraña”, si se me permite la expresión, puesto que conmemora un hecho bélico concreto: la victoria de Sir Arthur Wellesley, Duque de Wellington, sobre los ejércitos napoleónicos dirigidos por el propio hermano de Napoleón: José Bonaparte, nombrado Rey de España por su hermano el Emperador francés tras el exilio forzoso de Carlos IV y su familia a Francia…

Y si el motivo que el genio de Bonn eligió para esta composición es ya de por sí un poco raro, lo es aún más conocer para qué composición orquestal lo escribió inicialmente… En fin, es evidente que no son los mejores quince minutos que compuso Beethoven en su vida, pero estoy seguro de que os van a llamar muchísimo la atención y, por qué no, os van a gustar mucho, como a mí me gustan. Sigue leyendo ›

2013 07 25 Macluskey Macluskey
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La Biografía de la Vida 09. La vida en el Arcaico

A lo largo de esta serie sobre la Biografía de la Vida hemos estado viendo cómo se iba conformando la Tierra y cómo sobre ella se modelaba una nueva química que dio oportunidad a la emergencia de algo tan asombroso como la Vida. Habíamos llegado en las dos últimas entradas[1] a entender las estrategias metabólicas de los organismos elementales de aquel momento: las bacterias. Ésta fue la gran aventura del metabolismo que conquistó el periodo Arcaico. Hoy dejamos los aspectos que pueden parecer más teóricos para continuar con la cronología de los hechos tal como pudieron ocurrir a lo largo del eón Arcaico que llegará a su fin con esta entrada. Seguimos en las profundidades de la edad del planeta, de 3.800 a 2.500 millones de año antes de hoy.

Mientras, la vida seguía su curso

La Vida estuvo presente durante todo el eón Arcaico, desde su inicio, pero es probable que estuviera limitada a bacterias y archaeas, organismos procariotas (células sin núcleo) con doble membrana celular.  Intentemos hacer ahora su historia cronológica.

Por lo que hemos aprendido en las entradas anteriores ya podemos imaginamos a los primeros organismos vivos, a los que aún no me atrevo a definir como bacterias, viviendo en las porosidades de estructuras submarinas, de la materia que surgía gracias a la energía redox de las paredes de pirita y de la especial química del entorno, la cual había sintetizado, entre otras, moléculas orgánicas que permanecían disueltas en las aguas de las surgencias termales. Las aprovechaban para su desarrollo unos organismos que vivían de la caridad de la química practicando una obligada e incipiente heterotrofía y usando un sencillo metabolismo, posiblemente próximo a una fermentación.

Alvinella pompejana un gusano de hoy en día que vive en las fuentes hidrotermales del océano Pacífico y que es capaz de soportar temperaturas de hasta 80ºC. Su espalda está recubierta de bacterias quimioautótrofas (Wikimedia, dominio público)

Lograron escapar de la cárcel de piedra. Las más ancestrales y elementales bacterias que habían salido de los venteos submarinos empezaron a colonizar los mares protegidas por sus membranas. Allí habían estado cuidadas por el entorno abrigado de los poros de las rocas, alejadas de los muy temibles rayos ultravioletas, y ahora, libres, debían obtener sus necesidades en un mundo sin oxígeno a partir de las moléculas de tipo orgánico que se habían ido formado a lo largo de millones de años de evolución química.

Con posterioridad, y a medida que disminuía la cantidad de compuestos orgánicos disponibles, gracias a alguna mutación aprendieron a ser autónomas. Su mundo era el submarino según unas teorías, o próximo a la superficie del océano, viviendo en el caldo primordial, según otras, en un momento en que la atmósfera era densa, lo que dificultaba el paso de la luz solar y su energía asociada. Debieron conseguir sus garbanzos a partir de reacciones químicas exotérmicas y fijando el carbono a través del CO2 disuelto en las aguas. Las pioneras debieron ser por tanto protobacterias autótrofas quimiosintéticas y anoxigénicas, que obtendrían la energía vital a partir de variados procesos químicos catabólicos en los que participaban iones metálicos o derivados del azufre, y que aún no generaban oxígeno como subproducto ¿Algo así debió ser nuestro LUCA?

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  1. Las podéis encontrar en los siguientes enlaces, aquí y aquí [↩]
2013 07 21 jreguart Biología
Evolución
jreguart Comentarios (13) Permalink

Computador mágico XIX – Pantalla sencilla

La serie “El computador mágico” está disponible también en forma de libro.

En el último artículo de esta serie mostramos el funcionamiento de una memoria RAM, y después Macluskey nos contó cómo eran las memorias de ferrita que se usaron en los 60 y 70. Hoy vamos a ampliarlo para hacer una especie de memoria un poco especial: una pantalla.

Vamos a hacer una pantalla muy muy sencillita, parecida a esas que hay habitualmente en muchos cacharros electrónicos.

 

 

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2013 07 18 J Electrónica
Informática
Ingeniería
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