21 de junio de 2017

De los cielos a los mares

El pingüino de Magallanes (Spheniscus magellanicus) se reproduce en las tierras más australes del continente Americano. Isla Magdalena (Chile).
El pingüino de Magallanes (Spheniscus magellanicus) se reproduce en las tierras más australes del continente Americano. Isla Magdalena (Chile).



Con un cuerpo más parecido a un botijo que a la típica forma de ave a la que estamos acostumbrados, el pingüino de Magallanes (Spheniscus magellanicus), como el resto de pingüinos, ha dado la espalda a toda adaptación al vuelo adquirida desde que las aves comenzaron su camino de especialización al medio aéreo.
Bueno, vale que no siguen los cánones de belleza en lo que a aves se refiere, pero sería injusto compararlos con un botijo sin explicar las ventajas de este diseño corporal que realmente tiene bastante más similitudes con un barco o un torpedo.
Ya hemos visto algún grupo de aves adaptadas a la caza bajo el agua, pero los pingüinos ganan por goleada en lo que a buceo se refiere.
Han sacrificado toda posibilidad de levantar el vuelo al acortar y comprimir los huesos alares y han soldado sus articulaciones para convertir sus alas en auténticos remos que les sirven para propulsarse bajo el agua.
Al contrario que el resto de aves, con huesos esponjosos y ligeros para facilitar el vuelo; los pingüinos han aumentado la densidad de los suyos para pesar más y flotar menos. De este modo les es más energéticamente económico sumergirse en el océano en busca de alimento.
Todos sabemos lo extremadamente torpes que pueden llegar a ser en sus desplazamientos en tierra. Ocurre exactamente lo mismo cuando nosotros (con un cuerpo adaptado al caminar de forma bípeda y erguida) tratamos de caminar a cuatro patas como el resto de primates. El cuerpo de los pingüinos, como el de muchas aves y la mayoría de animales, es perfecto para desplazarse con la cabeza (donde se concentran por lo general los órganos de los sentidos y la boca) por delante. El único problema es que para este tipo de desplazamiento en tierra las patas deberían situarse, como ocurre en la mayoría de las aves, en la zona ventral, equilibrando así el peso y el centro de gravedad del cuerpo. Por esto, fuera del agua su vida en la colonia parece lenta y apacible, dedicando buena parte de su tiempo a descansar y alimentar a sus crías.

Sin embargo, exactamente igual que ocurre con las focas, que ni siquiera son capaces de tenerse en pie y cuya morfología corporal es tremendamente parecida a la de los pingüinos en un caso flagrante de convergencia evolutiva; las extremidades traseras de los pingüinos se sitúan en el extremo posterior del cuerpo. Allí cumplen perfectamente el papel de timón durante sus inmersiones, exactamente igual que ocurre en cualquier con el timón en cualquier transporte acuático o subacuático inventado por el ser humano.



Las patas de los pingüinos se sitúan en el extremo posterior del cuerpo donde, aunque comprometen seriamente su desplazamiento en tierra son extremadamente útiles para hacer de timón durante las inmersiones.
Las patas de los pingüinos se sitúan en el extremo posterior del cuerpo donde, aunque comprometen seriamente su desplazamiento en tierra, son extremadamente útiles para hacer de timón durante las inmersiones.

Por dentro, su cuerpo también está adaptado a la vida bajo el agua. 

Sus músculos contienen grandes cantidades de mioglobina, una molécula análoga a la hemoglobina pero que actúa reteniendo el oxígeno en el tejido muscular. 
Durante su búsqueda submarina de alimento, el oxígeno se convierte en un bien aún más preciado que fuera del agua. Los pingüinos deben decidir sobre dónde invertir el que tomaron en el momento de la inmersión. Para ello su organismo posee dos técnicas diferentes.
Cuando se sumergen su organismo cuenta con tres almacenes de oxígeno: el aire de los pulmones, la hemoglobina en la sangre y la mioglobina en los músculos. A medida que avanza el tiempo bajo el agua sus niveles de oxígeno van disminuyendo, especialmente en los músculos, que son los que más consumen durante los movimientos natatorios; de modo que éstos comienzan un metabolismo anaerobio, empezando a funcionar sin oxígeno. Este metabolismo tiene un inconveniente, y es que durante la producción anaerobia de energía en los músculos se acumula un subproducto conocido como ácido láctico, que puede resultar tóxico en grandes cantidades.
Es aquí donde los pingüinos deben optar por una de las dos estrategias. Por un lado, pueden seguir suministrando a los músculos oxígeno desde la sangre, disminuyendo el disponible para los órganos vitales (cerebro y corazón entre otros), lo que les permite seguir buceando por un tiempo limitado si no quieren poner en riesgo su vida. Por otro lado, pueden cortar el aporte de oxígeno a los músculos y seguir produciendo ácido láctico, alargando la inmersión pero alargando también el periodo de recuperación que tendrán que pasar fuera del agua hasta la siguiente inmersión mientras esperan a que descienda el ácido láctico acumulado por el metabolismo anaerobio de los músculos.


Cuando, agotado el oxígeno de sus músculos, optan por alargar sus inmersiones; los pingüinos deberán descansar para disminuir sus niveles de ácido láctico producidos por el metabolismo anaerobio antes de la siguiente inmersión.
Cuando, agotado el oxígeno de sus músculos, optan por alargar sus inmersiones; los pingüinos deberán descansar para disminuir sus niveles de ácido láctico producidos por el metabolismo anaerobio antes de la siguiente inmersión.

Estos expertos buceadores evalúan la situación y actúan en consecuencia según si les merece la pena prolongar esa inmersión por estar persiguiendo a un suculento grupo de sardinas que les va a aportar un valioso aporte nutritivo saciando su apetito durante un buen rato (parte del cual tendrán que reposar para disminuir los niveles del lactato generado); o regresar a la superficie a tomar aire y tener sus músculos listos para una nueva inmersión en busca de calamares o sardinas, que suponen el principal alimento del pingüino de Magallanes.

Pero no todas las adaptaciones son al agua y al frío.
Igual que los osos polares son la muestra inequívoca de que nos encontramos en el Polo Norte, la distribución de los pingüinos (salvo el de las Galápagos) se restringe al Hemisferio Sur. Esto es debido a que su aislamiento térmico es tan efectivo y su retención del calor tan eficiente, que las especies que frecuentan las zonas más templadas (como la especie de hoy que llega hasta las costas de Río de Janeiro en Brasil) tienden a sobrecalentarse. Por esto han tenido que incorporar medidas para disipar el calor, como zonas libres de plumas en el rostro que quedan expuestas al frío o una alta vascularización en las patas, que actúan como emisores de calor disminuyendo la temperatura corporal.


A pesar de ser animales enormemente adaptados al medio acuático, los pingüinos de Magallanes crían a sus polluelos en nidos excavados bajo tierra formando enormes colonias en islas y playas de la Sudamérica más austral.
A pesar de ser animales enormemente adaptados al medio acuático, los pingüinos de Magallanes crían a sus polluelos en nidos excavados bajo tierra formando enormes colonias en islas y playas de la Sudamérica más austral.

Y de propina...
En todo el globo, existen nada más y nada menos que 17 especies de pingüinos, todas adaptadas a la vida bajo el agua e incapaces de volar. Sin embargo, existen notables diferencias en cuanto al tamaño. El récord de estatura lo ostenta el pingüino emperador, que habita exclusivamente en la Antártida, con sus 120 centímetros de altura contrastando fuertemente con su pariente más pequeño, el pingüino enano de alas blancas, con tan sólo 30 centímetros de estatura.



Dominio
Reino
Filo
Subfilo
Superorden
Orden
Suborden
Clase
Subclase
Orden
Familia
Gémero
Especie
Eukarya
Metazoa
(Animalia)
Chordata
Vertebrata
Dinosauria
Saurischia
Theropoda
Aves
Neornithes
Sphenisciformes
Spheniscidae
Spheniscus
S.magellanicus

28 de mayo de 2017

La gran estafa sexual

"Se apresuran hacia la Ophrys. A veces dos o tres chocan sobre la misma flor hasta que uno de ellos toma posesión del lugar. [...] La punta del abdomen empieza a agitarse contra estos pelos con movimientos desordenados, casi convulsivos y el insecto se menea de un lado a otro."

Flor de Ophrys scolopax, una especie de orquídea polinizada por abejas del género Eucera. Campodarbe (Huesca).
Flor de Ophrys scolopax, una especie de orquídea polinizada por abejas del género Eucera. Campodarbe (Huesca).



No, no es la descripción de la cópula de ninguna especie, ni un fragmento de algún extraño relato erótico con algún insecto como protagonista. Es la forma en la que Alexandre Pouyanne describía el comportamiento de los machos de la avispa Dasyscolia ciliata alrededor de las flores de Ophrys speculum.
Al contrario que Darwin (que en su libro La Fecundación de las Orquídeas concluía que "Algo parece estar fuera de lugar en la maquinaria de la vida" al referirse a una especie de este grupo), Pouyanne tuvo la suerte de observar en detalle la polinización de estas auténticas estrategas del reino vegetal que son las orquídeas del género Ophrys. Y es que el "padre de la evolución" tuvo más de un dolor de cabeza al tratar de desvelar cómo unas flores que no producen néctar y que, bajo el olfato humano, no presentan ninguna esencia notable conseguían ser polinizadas por insecto alguno.
Por lo general la polinización de la mayoría de las flores consiste en un trueque en el que ambas partes reciben un beneficio (transporte del polen) a cambio de un servicio (néctar, parte del polen...); pero con las Ophrys, como la que protagoniza esta entrada, es diferente. Estas plantas son las responsables de la que es posiblemente la mayor estafa sexual de la naturaleza.

A lo largo de su evolución, las angiospermas han competido entre sí para producir las flores más llamativas y atraer así a un mayor número de polinizadores; lo que se traduce en una mayor facilidad para distribuir su polen hasta otras plantas y aumentar la diversidad genética de la especie. Pero cuando una planta se especializa tanto y confía su polinización a unas pocas especies o directamente a una sola especie de insecto, elimina casi completamente la competencia con otras plantas, pues ese polinizador transportará su polen casi de forma exclusiva. Las demás plantas nunca podrán atraer a esa especie de insecto con tanta eficacia como lo hacen en este caso las Ophrys.
Sin embargo, esta estrategia conlleva ciertos riesgos. Y es que desde el momento que una especie alcanza tal punto de especialización, su futuro queda tan íntimamente ligado a su polinizador  que la desaparición del insecto supondrá la inevitable desaparición de la planta en cuestión.
Es por esto que una vez elegido el sendero de la especialización, ésta tiene que ser lo más sofisiticada e infalible posible de modo que el el riesgo asumido merezca la pena y sea evolutivamente estable.
Las orquídeas del género Ophrys han llevado esta especialización hasta el extremo.

La ciencia tuvo que avanzar un trecho importante y unas cuantas décadas desde Darwin para averiguar qué mecanismos ocultos desencadenan este frenesí entre machos por llegar a "copular" con una flor, más allá de su parecido estético a una rudimentaria hembra de insecto.
Definitivamente, el papel más importante en este engaño lo desempeñan las feromonas que, si bien son indetectables por nuestro olfato, son la guía que marca las pautas de vida de multitud de especies de insectos. Les indican dónde y cuándo acudir para encontrar pareja y conseguir perpetuar sus genes en las siguientes generaciones.

Como advirtiendo en este comportamiento una debilidad, las Ophrys a lo largo de su evolución han desarrollado unos compuestos muy parecidos (en ocasiones idénticos o hasta mejores) a los de las hembras de varias especies de himenópteros (abejas, avispas y abejorros principalmente).
Los machos a menudo emergen en su forma adulta antes que las hembras de su especie, de modo que ante una temporal ausencia de hembras, se ven fuertemente atraídos por las flores de estas plantas. El fin tras este engaño no es otro que el de atraerlos y, mientras dan lo mejor de sí, endosarles los polinios para que los trasladen a la siguiente flor que consiga engañarles.

Pero no sólo las feromonas juegan un papel importante en esta engañifa sexual. La puesta en escena y localización de esta "hembra señuelo" también están seleccionados específicamente.

El color del resto de la flor también se parece al de las flores nutricias de las hembras, haciendo casi infalible la puesta en escena de Ophrys scolopax. Campodarbe (Huesca).
El color del resto de la flor también se parece al de las flores nutricias de las hembras, haciendo casi infalible la puesta en escena de Ophrys scolopax. Campodarbe (Huesca).

Los labelos de las Ophrys han adoptado formas y colores similares a los de las especies en cuestión. Incluso la microestructura de su superficie produce reflejos e iridiscencias similares a los del exoesqueleto de las hembras bajo la luz del sol y que tan atrayentes resultan a los machos.

En cuanto a la situación de la falsa hembra entra en juego la disposición del resto de la flor.
Como buenas monocotiledóneas el perianto de las orquídeas presenta tres pétalos (uno de ellos transformado en labelo) y tres sépalos, y su color tampoco queda fuera del guión. Resulta que el color de este perianto acompañante en algunas especies presenta un color muy parecido al de las flores de las que se alimentan las hembras de los insectos engañados, después de emerger y adoptar su estado adulto. En laO. scolopax como la de las fotografías es un blanco rosáceo. De esta forma, cuando el macho "huele" y ve a una supuesta hembra, la ve posada sobre una flor del mismo color que las que frecuentan las hembras reales para alimentarse. Esto termina de convencerlo para que se lance sobre el labelo e inicie su intento de apareamiento.

Una vez ha aterrizado, las Ophrys deben asegurarse de que el macho va a transportar su polen (contra su voluntad) a otras flores. Ya no es la apariencia visual lo que consigue retener a los machos en su de antemano fallido intento de cópula... La cosa va mucho más allá, pero ante el riesgo de alargar demasiado esta entrada, prefiero detallar la segunda parte de esta gran estafa sexual en una entrada futura.

Continuará...

Y de propina...
Es tal la especialización de algunas especies para atraer a los machos polinizadores que, durante uno de los estudios realizados sobre la composición de las feromonas de Ophrys exaltata y su eficacia para atraer a los machos de la especie Colletes cunicularius, los investigadores (Vereecken & Schiestl, 2008) observaron sorprendidos cómo éstos preferían  aparearse en un número mayor de casos con las flores que con las auténticas hembras de su misma especie. El cóctel de feromonas empleado por la flor ha superado al empleado por las hembras auténticas.



Dominio
Reino
Subreino
Clado
Clado
Clado
Orden
Familia
Subfamilia
Género
Especie
Eukarya
Archaeplastida
(Plantae)
Embryophyta
Spermatopsida
Angiospermae
Monocotyledoneae
(Liliopsida)
Asparagales
Orchidaceae
Orchidoideae
Ophrys
O.scolopax