El Tercer Ojo
Muchos de niños bromeábamos sobre tener un tercer ojo. ¿Pero qué pasaría si realmente lo tuviéramos? Algunos vertebrados poseen un tercer ojo, no funcional para la visión tridimensional, pero sí con otras funciones. Este órgano, llamado ojo parietal, ojo pineal, órgano parietal o tercer ojo, está asociado a la glándula pineal o epífisis. La epífisis, sensible a la luz, regula el ritmo circadiano, como el del sueño y la vigilia, mediante la secreción de melatonina.
La Epífisis y los Ritmos Circadianos
En vertebrados ectotermos (peces, anfibios y reptiles), la epífisis está compuesta por tejido glandular y un órgano sensorial fotorreceptor, relacionados con la pigmentación y los ritmos biológicos dependientes de la luz. Los ritmos circadianos (autogenerados) duran aproximadamente 24 horas y actúan como relojes biológicos para diversos procesos.
Foto de la tuatara (Sphenodon punctatum)
En lampreas, anfibios, lagartos, la tuatara y algunos peces, el órgano fotorreceptor mediano está bien desarrollado, con estructuras análogas al cristalino y la córnea. Aunque a veces se le llama «tercer ojo», está cubierto por piel y no es fácilmente visible. En aves y mamíferos, el complejo pineal ha evolucionado a una estructura glandular, la glándula pineal o epífisis. Esta glándula produce la hormona melatonina, cuya secreción está ligada a la exposición a la luz, siendo baja durante el día y alta en la noche. En mamíferos, la epífisis ha cedido gran parte del control de los ritmos circadianos al núcleo supraquiasmático del hipotálamo, aunque sigue produciendo melatonina para reforzarlos.
En mamíferos con reproducción regulada por el fotoperíodo, la melatonina regula la actividad de las gónadas. En los que se reproducen en días largos, la poca luz otoñal aumenta la melatonina, inhibiendo la reproducción en invierno. El efecto contrario ocurre en primavera. En animales que se reproducen en días cortos, la melatonina estimula la reproducción en otoño.
En humanos, la melatonina se relaciona con trastornos del sueño y apetito (SAD). Personas en zonas con inviernos cortos y alta producción de melatonina pueden sufrir abatimiento, somnolencia y aumento del apetito. La fototerapia puede ayudar a regular la producción de melatonina.
La Evolución Biológica
“Es interesante contemplar un enmarañado ribazo cubierto por numerosas plantas de muchas clases […], y reflexionar que estas formas primorosamente construidas […], han sido producidas por leyes que obran a nuestro alrededor.”
Charles Darwin, El origen de las especies, 1859.
El origen de la biodiversidad ha intrigado a la humanidad durante siglos. Inicialmente, las explicaciones eran mitológicas, pero la evidencia del carácter evolutivo de la vida ha cambiado nuestra comprensión. Dos posturas principales explican la vida: el fijismo y el evolucionismo.
El fijismo propone un universo estático con especies inmutables desde su creación. El evolucionismo, en cambio, demuestra la evolución de los seres vivos. Lamarck propuso la adaptación al medio, y Darwin la revolucionaria selección natural. El debate continúa, refinando la teoría, pero la evolución es un hecho científico.
Como dijo James Hutton en 1788:
El resultado […] de nuestra actual investigación es que no encontramos por parte alguna vestigios de un principio, ni perspectivas de un final.
Semillas de Vida: Carbono y Agua
La Importancia del Carbono
La búsqueda de vida extraterrestre se basa en la premisa de que debe ser similar a la terrestre, fundamentada en el carbono y el agua, elementos abundantes en el universo.
El carbono es esencial para la vida. Su valencia 4 le permite formar enlaces fuertes con otros cuatro átomos, incluyendo consigo mismo, creando cadenas y redes. Esta capacidad permite la complejidad necesaria para la vida.
El silicio, aunque abundante, no forma cadenas largas consigo mismo, limitando su capacidad para la complejidad biológica. Las siliconas, compuestas por silicio, carbono, oxígeno e hidrógeno, podrían existir en seres vivos, pero todos los ejemplos conocidos son artificiales.
La Importancia del Agua
El agua, abundante en el universo, es líquida en un rango de temperatura compatible con la vida (0-100°C), facilitando las reacciones químicas esenciales. Su capacidad para disolver sustancias polares y no polares la convierte en un disolvente excepcional.
El amoníaco, aunque podría ser un sustituto, requiere temperaturas mucho más bajas. En Titán, con lagos de etano y metano, la vida parece improbable debido a las bajas temperaturas y la naturaleza no polar de estos compuestos, aunque el amoníaco líquido podría desempeñar un papel similar al agua.
La Molécula y la Supernova: Ciencia con 10 Años
El Descubrimiento de Clara Lazen
Dos noticias destacan la participación de niñas de 10 años en descubrimientos científicos: una nueva molécula y una supernova. Clara Lazen, jugando con un kit molecular, creó una molécula desconocida para su profesor. Resultó ser el tetranitrotrioxicarburo de carbono, C(CO3N)4, potencialmente útil en explosivos o pirotecnia. El descubrimiento, publicado en Computational and Theoretical Chemistry, despertó el interés de Clara por la ciencia.
Ciencia para niños (Día de la ciencia en la calle 2010).
Las moléculas, formadas por átomos en proporciones fijas, son la base de la química. Millones de moléculas se han sintetizado, pero solo una pequeña fracción tiene un papel importante en nuestra vida.
El Descubrimiento de Kathryn Aurora Gray
Kathryn Aurora Gray, con 10 años, descubrió la supernova 2010lt en la galaxia UGC 3378. Utilizando la técnica de comparar fotografías del cielo en diferentes momentos, Kathryn y su padre identificaron la supernova, confirmada posteriormente por Brian Tieman. El descubrimiento se publicó en el “telegrama astronómico” número 2618.
Astronáutica para niños (Astrogalicia 2009)
Las supernovas son explosiones estelares titánicas que liberan enormes cantidades de energía y elementos químicos al universo. La última supernova observada en nuestra galaxia fue en 1604. El estudio de supernovas en otras galaxias nos ayuda a comprender la evolución estelar.
Astronomía para niños (Xuventude Galicia Net 2009)
Estas historias inspiran a compartir el interés por la ciencia con las nuevas generaciones.
Emilio Castro
Referencias:
Zoellner RW, Lazen CL, & Boehr KM (2012). A computational study of novel nitratoxycarbon, nitricarbonyl, and nitrate compounds and their potential as high energy materials Computational and theoretical chemistry : 10.1016/j.comptc.2011.10.011,
Transporte Axónico
Las neuronas, debido a su alta actividad, transportan sustancias constantemente mediante el transporte axónico. Este proceso, que utiliza cinesina, dineína y microtúbulos, ocurre en dos direcciones: anterógrado (del soma al axón) y retrógrado (de los botones terminales al soma).
Correlación Clínica: La Rabia
El virus de la rabia infecta las terminaciones nerviosas y viaja por transporte retrógrado hasta el sistema nervioso central, causando convulsiones, parálisis, alucinaciones, hidrofobia y finalmente la muerte. El caso de Jeanna Giese, quien sobrevivió a la rabia mediante la inducción de un coma, es un ejemplo notable.
Sinapsis
Las neuronas se comunican entre sí y con otras células a través de las sinapsis, puntos de contacto donde se transmiten impulsos desde una célula presináptica a una postsináptica (neurona, célula muscular o glandular).
Existen dos tipos principales de sinapsis:
- Sinapsis eléctricas: Permiten el flujo libre de iones entre células mediante uniones de tipo nexo, transmitiendo rápidamente la actividad eléctrica. Son poco comunes en mamíferos.
- Sinapsis químicas: Un neurotransmisor se libera desde la célula presináptica y se une a receptores en la célula postsináptica, abriendo o cerrando canales iónicos. Son las más comunes en humanos.
Sinapsis Químicas
Las sinapsis químicas constan de tres componentes: membrana presináptica (libera el neurotransmisor), hendidura sináptica (espacio entre membranas) y membrana postsináptica (contiene receptores).
Según el neurotransmisor, las sinapsis pueden ser excitatorias (generan un potencial de acción) o inhibitorias (impiden el potencial de acción). La suma de estos efectos determina la respuesta neuronal.
Neurotransmisores
Acetilcolina
La acetilcolina, con receptores nicotínicos y muscarínicos, se degrada por la acetilcolinesterasa.
Glutamato
El glutamato, principal neurotransmisor excitatorio del SNC, tiene receptores ionotrópicos y metabotrópicos. Su recaptación limita su acción.
Correlación Clínica: Isquemia Cerebral
En la isquemia cerebral, la acumulación de glutamato por falta de recaptación causa daño neuronal por exceso de Ca2+.
Ácido γ-aminobutírico (GABA)
El GABA, principal neurotransmisor inhibitorio del encéfalo, tiene receptores GABAA, GABAB y GABAC.
Correlación Clínica: Benzodiacepinas
Las benzodiacepinas actúan sobre los receptores GABAA, produciendo efectos ansiolíticos, relajantes musculares, anticonvulsivos y sedantes.
Glicina
La glicina es inhibitoria en la médula espinal y excitatoria en el cerebro.
Noradrenalina
La noradrenalina, una catecolamina, actúa en receptores α y β. Se metaboliza por oxidación y metilación.