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VIVIR MÁS ¿Y MEJOR?

El aumento de la longevidad

Aunque el aumento de la expectativa de vida no es un fenómeno nuevo, en los últimos años está tomando un protagonismo mayor por varias razones. Una, que ya no es un hecho exclusivo de los países más desarrollados; la otra, el cambio en la estructura demográfica, con las consiguientes repercusiones socioeconómicas. Por eso, resulta habitual ver noticias en las prensa analizando los diferentes aspectos del aumento de la longevidad (1)(2)(3).

La esperanza de vida al nacer refleja el nivel de mortalidad general de una población. Es una forma de resumir el patrón de mortalidad de todos los grupos de edad. Según datos de la Organización Mundial de la Salud (4), en 2012 la esperanza de vida al nacer para ambos sexos a nivel global era de 70 años, con un amplio rango que abarcaba desde los 62 en los países con bajo nivel de ingresos, a los 79 años de los países más ricos. En todo el mundo, las mujeres viven más que los hombres, en concreto 5 años más, una diferencia que no ha cambiado desde 1990. También este aspecto está influido por el nivel económico: la diferencia es sólo de tres años más en los países con menos renta per cápita, mientras que las mujeres de los países más desarrollados viven 6 años más que los hombres.

Desde 1990 la esperanza de vida ha aumentado 6 años en todo el planeta, pero con significativas diferencias entre las distintas regiones. En Europa el aumento se ha ido ralentizando debido a las tendencias negativas de la mortalidad en los antiguos países comunistas. Por su parte, en África incluso ha disminuido debido a la incidencia del virus del SIDA, aunque la creciente disponibilidad de las terapias antirretrovirales han frenado la expansión del virus y ya se ha conseguido invertir la tendencia: se ha pasado de los 50 años de esperanza de vida al nacer en el año 2000 a los 58 años en 2012.

La transición epidemiológica

Este aumento de la esperanza de vida al nacer es consecuencia de los avances realizados en todo el mundo, durante la segunda mitad del siglo XX, en los aspectos relacionados con la salud. En los países más desarrollados se superan ya los 80 años frente a los 48 años de esperanza de vida media al nacer que había en la década de los 50. Un logro increíble, sin duda, y del que muy poca gente es consciente. Este hecho conlleva una serie de cambios en la incidencia de los diferentes tipos de enfermedades y en las causas de la mortalidad, lo que se conoce como transición epidemiológica (5). Dicho fenómeno se caracteriza por la disminución, en un primer momento, de las enfermedades comunicables (transmisibles); seguido por un aumento de la mortalidad como consecuencia de enfermedades no comunicables (cardiovasculares, respiratorias, trastornos neurológicos, diabetes, cáncer, etc.). La OMS distingue un tercer grupo de causas de muerte: las heridas provocadas por accidentes de tráfico, incendios, catástrofes naturales, suicidios, violencia, etc.

Existe una gran disparidad entre las regiones del mundo respecto al punto de la transición epidemiológica en el que se encuentran, pero todos se enfrentarán, más tarde o más temprano, al desafío que las enfermedades no comunicables presentan a medida que aumenta el nivel socioeconómico de las sociedades. Así, actualmente en África la mayor parte de la mortalidad es debida a enfermedades infecciosas como la malaria y la diarrea en la población infantil, y el SIDA en la adulta. Cuando se reduzcan las tasas de mortalidad debido a este tipo de enfermedades a los niveles de los países más desarrollados, la esperanza de vida al nacer aumentará 17 años, llegando a los 72.

 El envejecimiento de la población

Este incremento tan extraordinario de la esperanza de vida, que en otras épocas se hubiese tomado como una bendición, tiene una serie de efectos socioeconómicos que, desde hace ya unos años, se vienen considerando como un carga. La transición epidemiológica es la continuación de otra transición, la demográfica, en la que a la disminución de la mortalidad por la mejora de las condiciones de vida le sucede una disminución de la fertilidad, es decir, la reducción del número de hijos. Así, la fertilidad a nivel global en 1970 era de 5 hijos, de 3 en 1985 y se acerca a 2 en la actualidad (6).

Como consecuencia de todo ello, en los países desarrollados hace tiempo que la famosa pirámide de población dejó de serlo, para tomar la forma de copa o árbol, como vemos en esta gráfica del País Vasco:

Pirámide pob. CAPV 1981-2008

Instituto Vasco de Estadística www.eustat.es.

El aumento de la proporción de población mayor de 65 años, o lo que es igual, el envejecimiento de la población, supone un menor porcentaje de población activa para mantener los servicios públicos, y una mayor demanda de servicios sociales y sanitarios como consecuencia de las necesidades asociadas a la edad. Esta situación suele inquietar a algunos economistas y gobernantes, especialmente en momentos de crisis económica como la actual, aunque no resulta tan alarmante para otros expertos. Estos últimos consideran que lo importante es la estructura demográfica del país, contar con población activa suficiente para sostener el gasto de las generaciones más ancianas, algo que en España sería perfectamente posible si no fuese por los efectos de la crisis (8). Las propuestas realizadas por demógrafos, sociólogos y economistas para afrontar las consecuencias del cambio demográfico ya están siendo recogidas por las diferentes administraciones públicas. Así, podemos ver programas tanto a nivel de la Unión Europea (9) como iniciativas locales (10), que promueven el envejecimiento activo, digno y saludable.

Cambio de mentalidad

La paradoja que supone el enfoque negativo que se suele dar a las implicaciones socioeconómicas del envejecimiento de la población, consecuencia de un hecho positivo como es el alargamiento de la vida, quizás exija una reflexión. Tanto a nivel individual como colectivo, habría que reenfocar los beneficios y los costes del envejecimiento de la población (11). Tras la jubilación, que en España tradicionalmente ha sido a los 65 años, la mayoría de la población cuenta con 15-20 años de vida por delante. En 1970, a las personas con esa edad se les consideraba ya ancianos, “tercera edad”, puesto que la esperanza de vida para los hombres era de 69 años y de 74 para las mujeres. En la actualidad, el retiro llega generalmente a personas en plenas facultades físicas y mentales, y, en muchos casos, la edad cronológica no coincide con la edad física. Por eso, algunos profesionales de la salud se están planteando cambiar la clasificación tradicional por edades de los estudios sociosanitarios (12). Así, se pasaría de considerar vejez a partir de los 65 años a la siguiente división: viejo joven con 65-74 años, viejo con 75-84 años, y viejo viejo a partir de 85 años.

En los últimos años se ha ido incrementado el número de estudios sobre los grupos de población mayores de 65 años, en donde aparecen conceptos nuevos y se redefinen características asociadas a estas edades. Por ejemplo, el síndrome de fragilidad abarca diversos síntomas provocados de forma sinérgica por el envejecimiento: una insuficiente nutrición puede dar lugar a una pérdida de masa muscular, que a su vez reduce la fuerza y la velocidad al andar, y, finalmente, termina reduciendo la actividad general. La interacción de todos esos factores desequilibran los sistemas principales, como el endocrino o el inmune, y da idea de su relevancia el hecho de que la Comisión Europea lo considere un elemento clave que debe ser tratado en conferencias monográficas (13).

Modelo síndrome envejecimiento

Un modelo unificador de envejecimiento, fragilidad y los síndromes geriátricos (14) Luigi, Ferrucci; Studenski, Stephanie. Problemas clínicos del envejecimiento. En: Harrison Principios de medicina interna. Edición 18ª. México, D. F.: McGRAW-HILL INTERAMERICANA EDITORES, S. A., 2012. Parte 5, p. 670.

Sin embargo, existe una carencia, reconocida históricamente, de ensayos clínicos de fármacos en mayores de 65 años. Ya en 1994, la Agencia Médica Europea mostraba la necesidad de incluir a la población de más edad en esos estudios (15). En el caso del cáncer, son varios los artículos que, en los últimos 15 años, han denunciado sucesivamente esta situación (16)(17)(18). El problema perdura, como revela una comunicación reciente de Scher y Hurria, y que lleva un título tan significativo como: “Insuficiente representación de adultos de edad avanzada en los ensayos de registros de cáncer: problema conocido, escaso progreso(19). Esto puede ser debido a varias razones. La primera sería la complejidad intrínseca de diseñar y ejecutar ensayos clínicos en individuos de edad avanzada (20), ya que es necesario, por ejemplo, encontrar pacientes que no tengan otras enfermedades que enmascaren o alteren los efectos del medicamento estudiado. Otra es la mayor susceptibilidad de este grupo de población a la toxicidad de algunos fármacos utilizados en enfermedades graves. Estos factores pueden ser condicionantes suficientes para que las empresas farmacéuticas, que desarrollan los medicamentos y los correspondientes ensayos clínicos, consideren que el balance riesgos-beneficios no sea satisfactorio para sus intereses. Por eso, como proponen los mencionados autores, quizás la solución sea la aprobación de una normativa que obligue a la realización de ensayos en este sector de la población, tal y como en su día se hizo con la población pediátrica.

Envejecimiento y cáncer

Este déficit de conocimiento resulta especialmente preocupante, sobre todo, en lo que al cáncer respecta, por la estrecha relación entre esta enfermedad y el envejecimiento (21)(22). El cáncer es consecuencia de un daño en el material genético, bien como consecuencia de la exposición a sustancias carcinogénicas, bien por errores en el momento de la división celular, y que el organismo no es capaz de reparar. Las posibilidades de que esto ocurra aumentan con el tiempo, por eso los casos de cáncer se incrementan a la par que la esperanza de vida.

Volviendo por un momento a los datos demográficos, se observa que la mortalidad global ha disminuido un 34,2% entre 1970 y 2010 (23), mientras que la mortalidad debida a las causas no comunicables ya mencionadas ha crecido un 30% (24). Entre éstas, es el cáncer la que más aumenta (38%). Y la mayor parte de esos casos, el 65%, se diagnostica en mayores de 65 años (25); incluso, en el caso del cáncer de colon, llega al 70% (26).

Incidencia cáncer 2012

Elaboración propia a partir de datos de GLOBOCAN 2012, IARC – 15.7.2014

Por todo ello, no resulta sorprendente que cada vez aparezcan más estudios que investigan las claves del envejecimiento (27)(28), así como la relación entre cáncer y envejecimiento (29)(30)(31). Estos dos elementos se van a llevar buena parte de los recursos destinados por los países desarrollados a financiar los servicios sociosanitarios en los próximos años. Y estos cambios no sólo van a obligar a las administraciones públicas a adaptarse y a satisfacer las necesidades que vayan apareciendo, sino que también, a nivel individual, va a ser necesario realizar un cambio de mentalidad. Es muy probable que, en mayor o menor medida, nuestra salud o la de nuestros más allegados se vea afectada de la forma descrita, lo que nos hará modificar nuestra forma de vida y nuestras relaciones personales.

Cambio de tendencia

En épocas pasadas, cuando superar los 50 años era un hecho extraordinario, la situación actual se hubiese considerado casi un milagro. Ahora, el reto es que estos años ganados se disfruten con una buena calidad de vida, libres de enfermedades y discapacidades el mayor tiempo posible. Para conseguirlo, algunos servicios públicos de salud ya han puesto en marcha estrategias para concienciar de la importancia de llevar estilos de vida saludable y planes preventivos (32). La aplicación por parte de la ciudadanía de esos consejos, junto con los avances de la biomedicina en los últimos años parece que están dando sus frutos. Por ejemplo, el cáncer ya no es sinónimo de muerte, puesto que, a nivel global, el 60% se curan o cronifican. Como vemos en las siguientes gráficas (33), la mortalidad por cáncer ha disminuido significativamente en Europa en los últimos 20 años:

Tendencias de la mortalidad por cáncer en varios países:                 tasa estandarizada por edades por 100.000 hab.

Hombres

Tend.mort.cáncer hombres 2010

Mujeres

Tend.mort.cáncer mujeres 2010

Y, para terminar, otro dato más que incita al optimismo. En algunos países, ya se ha producido un cambio de tendencia en la incidencia: en los últimos años el número de casos de cáncer ha empezado a disminuir.

Tendencias de la incidencia del cáncer en varios países:                   tasa estandarizada por edades por 100.000 hab. (*Datos regionales)

Hombres

Tend.incid.cáncer hombres 2010

Mujeres

Tend.incid.cáncer mujeres 2010

Perspectivas halagüeñas, sin duda, que permitirán que la longevidad siga aumentando durante los próximos años. Esta coyuntura plantea varios desafíos. Entre ellos, uno ya mencionado, será conseguir hacer sostenible económicamente una sociedad con una estructura demográfica muy diferente, manteniendo los niveles de bienestar. Y otro, desde el punto de vista solidario, ser capaces de extender estos logros a nivel global.

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 “Este post participa en la XXXI Edición del Carnaval de Biología que acoge Retales de Ciencia

“Esta entrada participa en la XI Edición del Carnaval de Humanidades,  cuyo blog anfitrión es SCIENTIA”

Una excursión muy completa: naturaleza, historia, ciencias, literatura…

Para la mayoría de las personas de nuestra sociedad, inmersos en una cultura urbana cada vez más tecnológica, el paisaje natural que les rodea pasa normalmente desapercibido. Los urbanitas casi ni se fijan en los árboles de las aceras que a duras penas sobreviven en un ambiente hostil para ellos; los paseantes habituales por los parques urbanos quizás perciban el diferente efecto del paso de las estaciones en las especies de hoja caduca y perenne; muy pocos serán capaces de nombrar los árboles y arbustos que ven, y mucho menos si es una especie autóctona o foránea. Quizás, a finales de invierno, cuando se celebra el Día del Árbol, les puede surgir la necesidad de hacer algo por la naturaleza, decidan plantar un árbol, se fijen en si es un roble, cerezo o castaño, y sientan que les gustaría volver dentro de 50 o 100 años y ver en qué se ha convertido este palito que ahora tienen entre manos.

Aunque la mano del hombre ha alterado en gran medida la naturaleza, es posible que cerca de nuestras ciudades todavía podamos disfrutar de algún resto del bosque original, e incluso en las áreas que albergan o han albergado alguna actividad humana, podamos observar una gran variedad de especies vegetales y animales. A veces incluso podemos asombrarnos con la capacidad de la naturaleza para recuperar zonas en las que, durante muchos años, la mano humana eliminó su presencia para obtener materias primas, como en el caso de la minería.

Se conoce como vegetación potencial de un lugar la vegetación que existiría en el caso de que el ser humano no hubiese actuado sobre esa parte de la naturaleza. Son muchos los factores que determinan la vegetación: el clima actual y pasado, la altura sobre el nivel del mar, la orografía que lo circunda, la presencia de herbívoros… En este mapa de la Península Ibérica vemos que en la costa del Atlántico-Cantábrico predominarían los bosques de robles, hayas y alisos; en la costa mediterránea los algarrobos, palmitos y pinos carrasco; en la costa portuguesa y adentrándose en la zona sur de la meseta los bosques originales serían de encinas y alcornoques; en la meseta norte las encinas, rebollos y quejigos; en la banda de los Pirineos predominan las especies adaptadas a las alturas como abeto, pino negro y haya; y por último, en el valle del Ebro se forma un mosaico donde se mezclan especies del litoral mediterráneo, de las dos mesetas, junto con especies adaptadas al frío y la aridez, como la retama y la aulaga, y zonas mixtas.

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Vegetación potencial de la Península Ibérica (Wikimedia Commons)

Pero como hemos dicho, esta es la vegetación que existiría si las actividades humanas no la hubiesen alterado. Podemos decir que esta es la distribución de los bosques que se encontraron los romanos cuando invadieron la Península Ibérica, ya que las actividades de las poblaciones humanas autóctonas apenas habían modificado su entorno.

Para hacernos idea del grado de alteración del territorio por el ser humano, y en concreto de la vegetación, vamos a hacer una pequeña excursión por los alrededores de una ciudad. Veremos a pocos kilómetros del centro urbano una gran variedad de especies vegetales, entre las huellas de las actividades humanas de las diferentes épocas históricas.

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Museo Marítimo y Palacio de Congresos y de la Música, en el lugar donde se encontraba el astillero Euskalduna hasta 1985.

La ciudad elegida como punto de partida es Bilbao, una ciudad que empezó a crecer a finales de la Edad Media, gracias al comercio con diferentes puertos de Europa.(1) Se exportaba la lana castellana y el hierro vizcaíno y se importaban manufacturas de Inglaterra y los Países Bajos. También fueron importantes sus astilleros, gracias a la cercanía de los bosques y las minas de donde se obtenía la madera y el hierro necesarios para construir galeones, navíos de guerra, de correo y de mercancías para la ruta con las Indias. Los recursos naturales necesarios tanto para las actividades industriales como para el crecimiento y mantenimiento propios de la ciudad se obtenían del entorno que le rodeaba. Bilbao se encuentra en el fondo de un estrecho valle rodeado por montes de diferentes alturas, y lo atraviesa el río Nervión que se abre en un estuario hasta desembocar en el mar Cantábrico. Por ello, empezaremos nuestra excursión subiendo a uno de estos montes para poder tener una perspectiva más amplia del paisaje.

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La Torre Iberdrola asoma entre los restos de niebla; detrás, las luces de la mañana se reflejan en el Museo Guggenheim y delante, el Palacio Euskalduna y el nuevo estadio de San Mamés en construcción.OLYMPUS DIGITAL CAMERA

 

Desembocadura del río Nervión en el mar Cantábrico

Cuando vemos la ciudad desde aquí empezamos a notar una sensación que no teníamos cuando recorremos sus calles, entre los edificios y las aglomeraciones de gente. Parece como si de repente nos hiciésemos más pequeños al contemplar a otra escala el tamaño de las construcciones humanas comparadas con la orografía del territorio donde se asientan.

File:Panoramica bilbao.jpg

(Wikimedia Commons)

“Muchas veces, contemplando desde el alto de la cordillera de Archanda mi nativa villa de Bilbao, he pensado que ha ido achicándose, a pesar de su ensanche, a medida que he ido creciendo yo. En un tiempo un paseo a Asúa, al otro lado de la cordillera, me parecía expedición de novela de Julio Verne, tiempo en que engaitábamos al que se iba a pasar unos días a Abadiano, y en que al jactarse cualquiera de nosotros de haber visto más pueblos que cualquiera de sus compañeros, citaba a Deusto, Portugalete, Alonsótegui, Galdácano, Derio o Arrigorriaga.” Recuerdos de niñez y de mocedad, Miguel de Unamuno 1908.

En esta mañana de otoño podemos ver con claridad la costa cantábrica, mientras que la niebla se acumula todavía en los valles interiores.

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Ascendemos la fuerte pendiente entre repoblaciones de eucaliptos. El género Eucalyptus lo componen más de 700 especies, la mayoría nativas de Australia y donde predominan sobre el resto de especies arbóreas. Actualmente se cultiva por todas las áreas tropicales y templadas del mundo, ya que la mayoría de las especies no toleran las heladas. En Bizkaia se cultiva el eucalipto colorado (Eucalyptus camaldulensis Dehnh) y el eucalipto azul de Tasmania (Eucalyptus globulus Labill). Su madera tiene varias aplicaciones aunque aquí se utiliza básicamente para la obtención de pasta de papel. Sus hojas son ricas en aceites esenciales, principalmente en la sustancia eucaliptol o cineol, que posee propiedades antisépticas y balsámicas, y se destina a las industrias farmacéutica y confitera (caramelos).

File:Eucalyptol.png

Molécula del eucaliptol (1,8-cineol) (Wikimedia Commons)

En medicina popular con las hojas se preparan infusiones e inhalaciones para combatir los catarros y bronquitis. Recientes estudios han demostrado cierta acción hipoglucemiante debido a unos compuestos, los caliptósidos, por lo que puede tener utilidad en el tratamiento de la diabetes. Los caliptósidos son heterósidos, un conjunto de sustancias orgánicas que poseen uno o varios azúcares combinados con otro compuesto denominado genina.

También es importante para la elaboración de miel por producir abundante néctar y polen incluso en invierno, época crítica para el abastecimiento alimentario de las abejas.

Su rentabilidad se debe al rápido crecimiento y a la capacidad para rebrotar tras talas e incendios. Esa enorme fuerza hace que crezca en densas formaciones que excluyen a cualquier otra especie. Además, la hojarasca que se acumula en el suelo es rica en las sustancias antisépticas ya comentadas y afectan a la flora microbiana del suelo. Como consecuencia de todo ello, una vez establecido es muy difícil que la vegetación natural sea capaz de desplazar al eucalipto. También se han observado efectos nocivos en los invertebrados acuáticos de las corrientes donde se acumula esta hojarasca.

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Por último, sus largas raíces son capaces de absorber grandes cantidades de agua y pueden llegar a hacer desaparecer arroyos y manantiales, con gran impacto en el resto de la flora, la fauna y las actividades humanas que dependen de este recurso. De hecho, se utiliza para desecar zonas pantanosas, siendo especialmente útiles en los países afectados por la malaria ya que permiten eliminar los focos de mosquitos que transmiten esta enfermedad.(*)

Entre los eucaliptos podemos ver, en la ladera de enfrente, el mayor vertedero de residuos urbanos de Bizkaia, en el paraje conocido de Artigas. Dentro todavía del municipio de Bilbao, pero en el valle del río Cadagua que nace en la provincia de Burgos y recorre la comarca vizcaína de Encartaciones.

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Bajo las terrazas formadas por la compactación de las basuras, vemos dos edificios. El situado en la cota más baja corresponde a la planta de tratamiento de lixiviados, que evita que las aguas de escorrentía contaminadas por los residuos vayan a parar al río. También en este edificio hay un centro de interpretación donde el visitante puede conocer como se realiza la gestión de los residuos urbanos. En el edificio construido al pie de las terrazas se encuentra una planta de compostaje. Muy cerca de allí, en la ladera contigua del monte Arraiz y en el hueco abierto por una antigua cantera, podemos ver la planta de valorización energética de residuos de Zabalgarbi, es decir, una incineradora de basuras con producción de electricidad (ver este post); a su derecha asoma una parte del nuevo edificio de tratamiento mecánico-biológico de residuos urbanos. Estas infraestructuras se encargan de dar solución en el territorio de Bizkaia a uno de los principales impactos ambientales generados por las sociedades desarrolladas: la producción de residuos.

OLYMPUS DIGITAL CAMERAAquí podemos ver la ubicación de estas instalaciones con respecto al pueblo de Alonsotegi. A la izquierda de la foto está el núcleo urbano de Bilbao.

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Si dirigimos nuestra mirada hacia el suroeste, aguas arriba del Cadagua, nos llama la atención un fenómeno muy habitual: densos bancos de niebla acumulados en el municipio de Güeñes, que parece que se van desbordar y cubrir también Alonsotegi. Diferentes microclimas a poca distancia, consecuencia de la accidentada orografía. Al fondo, como se suele decir, se alzan majestuosas las estribaciones de la meseta castellana: la Sierra Salvada y la Peña Angulo, en los límites de Bizkaia, Araba y Burgos.

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Abandonamos las plantaciones de eucaliptos y nos encontramos con otra especie foránea, aunque su explotación desde hace más 100 años ha convertido sus bosques en una estampa clásica de la vertiente cantábrica del País Vasco: el pino insignis o pino de Monterrey (Pinus radiata).

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Esta conífera es originaria de la costa pacífica de Norteamérica y fue descrita por primera vez en 1833 por Douglas en Monterrey (California). A finales del siglo XIX se utiliza en varios proyectos de reforestación de zonas degradadas de Inglaterra y Alemania. En el País Vasco se cita por primera vez en 1857, en un jardín de Lekeitio (Bizkaia), propiedad de Mario Adán de Yarza. Los estudios realizados por esta familia sirvieron para que la Diputación Foral de Bizkaia iniciara la repoblación de los montes de este territorio, que en aquel momento se encontraban muy deteriorados como consecuencia de la sobreexplotación histórica de los bosques, especialmente agravada tras las diversas guerras carlistas. Su fácil aclimatación permitió una rápida expansión y sirvió también como complemento a las explotaciones agrarias tradicionales que a finales del XIX sufrían una grave crisis. A mediados del siglo XX llegó a ocupar la mayor parte de la superficie forestal, transformando el monte vasco caducifolio autóctono, con sus funciones productivas y protectoras, en un monótono monocultivo de especies de crecimiento rápido con una única finalidad economicista. En la actualidad en Bizkaia se talan anualmente unas 2.000 Has de esta especie de pino, cuando tienen entre 30 y 40 años y un diámetro entre 30 y 50 cm, y se destina a carpintería, embalajes y madera para construcción.

Adio Mitxelena 1955

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El tronco recto y alto que este pino presenta en la mayoría de las repoblaciones, alcanza menos altura y crece más robusto, inclinado, y a veces hasta retorcido, cuando se ve sometido a los fuertes vientos de las cumbres.

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Este es el caso del pinar del cordal de Sasiburu, que en su cara sur se asoma a un desfiladero de 400 metros de caída, mientras que por la ladera norte, con pendientes más suaves, llegan los vientos cargados de humedad del mar

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Pocos árboles resisten las condiciones de estas cumbres, ya que además los suelos son escasos en profundidad y en nutrientes. Sin embargo, los arbustos y herbáceas son suficientes para alimentar a los herbívoros, y el ganado es habitual por estos parajes. Vistas las fuertes pendientes sería lógico pensar que sólo las cabras podrían acceder a estos recursos, pero de lejos descubrimos unas manchas marrones que parecen colgadas del acantilado.

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A medida que nos acercamos, somos capaces de distinguir un rebaño de reses “escaladoras” que se mueven con facilidad entre los peñascos.

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Esta zona suele ser utilizada habitualmente por grandes bandadas de buitres como mirador sobre el valle, pero es probable que también lo utilicen de muladar de vez en cuando, tras “un mal paso” de algún infortunado animal.

Al otro lado del valle, tenemos una magnífica vista del paraje conocido como Aldanazarra. Un círculo de prados casi perfecto rodeado de repoblaciones de diferentes especies exóticas y algún resto de bosque autóctono. Su curiosa forma corresponde a una ancestral forma de ordenar los usos del territorio, y que algunos sitúan en los inicios del Neolítico, ya que el centro del círculo y los límites en los cuatro puntos cardinales se marcaban con mojones de piedra sobre restos de cal y ceniza, al estilo de los crómlechs. En castellano se denomina sel y en euskera saroi o korta/gorta. Otra bonita historia del pasado al que quizás algún día dedique un post.

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Pero éste no es el único sel de Alonsotegi, hay muchos. De hecho, la mayor cumbre de esta zona es el monte Ganekogorta (998 m), que significa “sel de la cima”. Aquí lo podemos ver desde Sasiburu, y nadie diría que entre ambos puntos hay un profundo valle atravesado por el río Cadagua.

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Continuando por el cordal nos acercamos a una zona kárstica, es decir, formada por roca caliza que durante miles de años el agua de lluvia se ha encargado de disolver, dando lugar a cuevas, simas y galerías. En esta zona también se extrajo mineral de hierro entre 1900 y 1925.

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Además de los pastos, vemos helechos con un color rojizo propio del otoño, y algunos arbustos como espinos (Crataegus monogyna), brezos (Erica sp.) y árgomas, planta conocida en otros sitios como tojo o aulaga (Ulex europaeus). Es la vegetación habitual que predomina tras la desaparición del bosque original.

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Ulex europaeus

A medida que nos acercamos al karst sus formaciones características son cada vez más claras. Las ovejas pastan sobre las dolinas, depresiones cónicas formadas por el agua de lluvia, y que tarde o temprano colapsarán formando la entrada a una sima; al fondo vemos un pequeño afloramiento calcáreo, con las rocas redondeadas y el típico lapiaz, zona con acanaladuras y surcos separados por aristas cortantes, y donde, si no lo cruzas con cuidado, es fácil torcerse un tobillo. Estas rocas se formaron en el Cretácico Inferior hace aproximadamente 100 millones de años, en el fondo de un mar tropical, por lo que es fácil distinguir en ellas impresiones de conchas marinas. En la parte inferior hay otra pequeña depresión colmatada con los restos de un pequeño esfagnal o trampal: pequeñas turberas, donde el agua estancada contiene gran cantidad de materia orgánica en descomposición y poco oxígeno, albergando, por tanto, una fauna y una flora muy características. Su nombre viene del esfagno (Género Sphagnum) una clase de musgo típico de este hábitat.

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Hasta ahora nada especial que no veamos en cualquier terreno calizo. Pero si descendemos por cualquiera de las dos laderas, tanto por la norte que nos lleva a Barakaldo como por la sur hacia Alonsotegi, nos encontraremos entre la vegetación otro tipo de karst, el karst de agujas:

Karst de agujas

En este caso las rocas que afloran a la superficie tienen forma de agujas cónicas, afiladas y separadas unas de otras, con alturas de entre uno y cuatro metros. Este capricho de la naturaleza no deja de tener algo mágico, incluso fantasmagórico, si te acercas un día de niebla y te metes en el laberinto de agujas y arbustos, sintiendo el roce de la vegetación y las espinas del tojo que se enganchan en tu ropa. La diferencia con la forma redondeada de los karsts más comunes se debe al tipo de clima que ha erosionado las rocas. Mientras que a ésos se les denomina “de clima frío”, al karst de agujas se le conoce también como karst tropical porque es este clima cálido y húmedo el que moldea la caliza de esta forma. Tras sufrir este tipo de erosión, el karst se cubrió de óxidos y carbonatos de hierro, y así permaneció hasta que, varios millones de años después, la explotación minera lo volvió a dejar al descubierto.

Karst de agujas PIG-Bizkaia 1990

Proceso de formación de un karst de agujas. Instituto de Estudios Territoriales de la Diputación Foral de Bizkaia, 1990.

Enfrente vemos la ladera del monte Apuko-Ganeroitz, con una repoblación de hayas, entre las que se han plantado pinos para que les proporcionen sombra, ya que las hayas jóvenes no soportan la insolación directa en verano. A mediados de octubre las hojas de haya presentan ya un incipiente color amarillo entre el verde perenne de los pinos.

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Ni siquiera en este entorno aparentemente tranquilo podemos escapar de las huellas de la irracionalidad humana, en forma del vandalismo que refleja el desprecio fruto de la incultura, la ignorancia y la falta de respeto por el patrimonio natural e histórico. Un panel informativo sobre las especiales características de este karst, yace inerte a un lado del camino, arrancado, con las patas quebradas.

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Poco a poco nos hemos adentrado en los restos del bosque original que se ha recuperado en gran medida tras el abandono de las actividades mineras: encina (Quercus ilex), madroño o borto (Arbutus unedo), labiérnago (Phyllirea latifolia), laurel (Laurus nobilis)…

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¡Un momento! Aquí algo falla… Estamos a un paso del mar, con vientos predominantes del noroeste siempre cargados de humedad, el clima se considera del tipo hiperhúmedo y, sin embargo, la vegetación es claramente mediterránea…

Precipitaciones valle del Ebro-Euskadi

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Para buscar la explicación debemos mirar otra vez hacia el suelo. Como hemos dicho, una parte del agua disuelve la roca caliza y se filtra hacia el subsuelo, y el resto escapa rápidamente pendiente abajo por encima de las rocas. Como consecuencia de ello, la profundidad de los suelos es escasa y sin capacidad para retener el agua. Así que en este terreno la disponibilidad de agua para la vegetación es similar a la del clima mediterráneo.

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Que las condiciones para su crecimiento sean las óptimas no es suficiente para explicar la presencia de estas especies en las zonas costeras cantábricas, desde el este de Asturias hasta Gipuzkoa, donde los bosques que forman se conocen como encinares cantábricos. Se cree que tras la última glaciación, en el llamado óptimo climático del periodo Holoceno (hace 8.000-4.000 años) la flora mediterránea pudo haber avanzado por el valle del Ebro hasta alcanzar los puertos más bajos de la divisoria de aguas de los Montes Vasco-Cantábricos. Desde ahí se extendió valles abajo en lo que ha venido a denominarse “Pasillo del Nervión” y “Pasillo del Cadagua”, ya que la gran abundancia de especies mediterráneas en estos valles, especialmente en el Cadagua, hace pensar que pudieron ser la puerta de entrada.

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Frutos del madroño.

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Frutos del labiérnago.

El hecho de que la encina típica de aquí, Q. ilex, aparezca hibridada con la carrasca o encina castellana, Q. rotundifolia, refuerza esta hipótesis. Otras especies que podemos encontrar son el aladierno (Rhamnus alaternus), el endrino (Prunus spinosa), el aligustre (Ligustrum vulgare), el cornejo (Cornus sanguínea), el ya mencionado espino albar (Crataegus monogyna), la coscoja (Quercus coccifera) cuya denominación en euskera, abaritz, da nombre a este blog (ver Sobre mí)

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y el terebinto o cornicabra (Pistacia terebinthus)

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Frutos del terebinto.

Y en la ladera del monte Arraiz, donde se encuentran el vertedero y las plantas de tratamiento de residuos que hemos visto antes, todavía quedan ejemplares de alcornoque (Quercus suber).

En las zonas más sombrías y húmedas encontramos las especies mediterráneas mezcladas con las típicas del bosque húmedo, como avellanos (Corylus avellana), fresnos (Fraxinus excelsior) y robles (Quercus robur, principalmente), formando una tupida cubierta que impide que los rayos de sol lleguen al suelo.

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Entre todas estas especies de árboles y arbustos mediterráneos y también entre los caducifolios encontramos unas cuantas herbáceas trepadoras colgando de las ramas o aferradas a las rocas, como la zarzaparrilla (Smilax aspera), la hiedra (Hedera hélix) y el rosal silvestre (Rosa sempervirens), este último también típico de los bosques mediterráneos.

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Frutos de la zarzaparrila en una rama de espino albar…

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…y en una rama de avellano.

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Frutos del rosal silvestre.

Estas especies forman lianas que, buscando la luz, pueden llegar a cubrir los troncos de árboles mucho más altos que las encinas, como los pinos:

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Junto a los pastos que rodean los caseríos podemos ver frutales como cerezos, avellanos, nogales, ciruelos, manzanos y algún castaño, con las explotaciones de eucaliptos y pinos al fondo.

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Los robles, fresnos, alisos y avellanos crecen en las márgenes de los arroyos y también se utilizan para formar setos que separan las propiedades, por lo que juegan un importante papel en el ecosistema de la campiña, sujetando el terreno en las zonas con fuertes pendientes y sirviendo de cobijo a los vertebrados más pequeños, como pájaros y reptiles.

Para terminar nuestra excursión daremos un repaso a una serie de especies que se encuentran diseminadas por todos estos hábitats. Son plantas que merecen ser destacadas por las razones que ahora veremos:

Especies incluidas en el Catálogo Vasco de Especies Amenazadas

  • Acebo (Ilex aquifolium): Arbusto que crece en los hayedos, robledales, bosques mixtos y encinares. Está catalogada como “de interés especial” porque permite en invierno alimentarse de sus frutos a la fauna.
  • Narcissus bulbocodium: Planta vivaz que crece en suelos húmedos o temporalmente húmedos, en pastos, repisas, prados-juncales y brézales. Catalogada como de “interés especial”.
  • Osmunda regalis: Helecho de gran tamaño y porte esbelto, de distribución atlántica y catalogada como “rara”.
  • Pinguicula lusitánica: Planta carnívora de pequeñas dimensiones y distribución atlántica de países de clima húmedo y templado. Sus hojas tienen infinidad de diminutas papilas que segregan una viscosidad con la que la planta atrapa y digiere pequeños invertebrados. Ocupa turberas incipientes, manantiales y esfagnales de montañas con substratos silíceos. Catalogada como especie “de interés especial”.

File:Pinguicula lusitanica.JPGFile:Pinguicula lusitanica2.jpg

(Wikimedia Commons)

  • Spiranthes aestivalis: Delicada herbácea de la familia de las Orquídeas. En el País Vasco está presente de forma muy escasa. Tiene categoría “rara” y crece en humedales turbosos, prados y juncales con suelo permanentemente húmedo.
  • Woodwardia radicans: Helecho que vive en taludes sombríos y abrigados, en barrancos con humedad constante y temperaturas suaves, catalogada “de interés especial”.

Estas especies deben ser disfrutadas en el campo y nunca recogidas ni sacadas de su medio. Si son tan escasas se debe a que son extremadamente sensibles a las condiciones de suelo, luminosidad, temperatura, humedad, etc. y no sobreviven a un cambio de hábitat. Además, algunas están protegidas y su recolección está prohibida.

Especies singulares no catalogadas

Su función en el entorno es indispensable para el correcto funcionamiento de los ecosistemas.

  • Dactilorhiza elata: Orquídea que aparece en prados con mucha humedad y juncales, de distribución submediterránea.
  • Radiola linoides: habita en pastos anuales, sobre suelos arenosos temporalmente húmedos y su distribución es eurosiberiana.
  • Anacamptys piramidalis: Orquídea con inflorescencia (conjunto de flores) piramidal. Habita sobre suelos calizos, en terrenos relativamente secos y soleados. Común en el Mediterráneo, es poco frecuente en la región eurosiberiana (el caso de Alonsotegi).
  • Ophioglossum lusitanicum: Pequeño helecho que crece en pastos con suelos secos. La población de Alonsotegi es una de las tres que se han localizado en el País Vasco.
  • Thapsia villosa: Herbácea perenne que habita pastos y matorrales secos y soleados. Su área de distribución es la parte occidental de la región mediterránea y su presencia es muy escasa en los valles atlánticos. En Bizkaia, además de Alonsotegi, sólo se conoce en Zalla y Gordexola, también en la cuenca del Cadagua.

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Poco a poco, casi sin darnos cuenta, hemos ido descendiendo hasta llegar al pueblo. Lo que empezó como una excursión para conocer la naturaleza que podemos encontrar cerca de la ciudad se ha convertido en una pequeña aventura donde nos hemos encontrado con galeones del siglo XVI, hemos conocido dos escritores vascos, uno de finales del siglo XIX en castellano y otro del XX en euskera; hemos conocido la doble cara del eucalipto, con su contenido en sustancias químicas que nos pueden curar pero también su fuerte impacto en el medio ambiente; hemos visto cómo se tratan los residuos que generamos habitualmente para evitar su impacto ambiental, aprovechándolos hasta que no tienen más utilidad que como combustible para obtener energía; un viaje en el tiempo hasta el siglo XIX nos ha permitido conocer por qué desapareció la mayor parte del bosque autóctono y fue sustituido por el pino insignis; retrocediendo mucho más, hasta hace 100 millones de años, hemos visto como se formó la roca caliza, y de regreso al futuro, hemos extraído el hierro acumulado sobre ella; marcha atrás otra vez en el tiempo, hasta hace unos 5.000 años para entender por qué existen ecosistemas mediterráneos en la costa cantábrica; y finalmente, hemos conocido unas cuantas plantas singulares que habitualmente pasan desapercibidas, una de ellas carnívora, pero que son de gran importancia para la conservación de la biodiversidad.

Vivas donde vivas estoy seguro que puedes hacer una excursión parecida por tu entorno. Sólo tienes que documentarte un poco, preguntar a familiares y profesores para que te orienten, y disfrutar de una aventura donde encontrarás viajes en el tiempo, poesía, naturaleza, paisajes, ciencias como la biología, la geología y la química, y más de una sorpresa.

(*) Actualización 4/11/2013: Parece ser que estas características les permiten alcanzar grandes profundidades, llegar a depósitos de oro y otros metales, y extraer partículas que acumulan en los tejidos aéreos. Así pueden usarse como indicadores biogeoquímicos por la industria minera.Natural gold particles in Eucalyptus leaves and their relevance to exploration for buried gold deposits“. NATURE COMMUNICATIONS .

(1) Actualización 10/11/2014: “Ferrería del siglo XI hallada en la subida al monte Pagasarri”

Referencias

 BiocarnavalJuniors

Esta entrada participa en el XXVI Carnaval de Biología, Edición Junior, que alberga @RueddaInventos en el blog http://www.laruedadelosinventos.org/

carnaval-quimica-xxviii-28-edicion-niquel-edition-flagellum-3dciencia-2013-octubre

Este post participa en el XXVIII Carnaval de Química, que se aloja en el blog Flagellum @3Dciencia

La despensa de África

En el post anterior El negocio del hambre hablé de las hambrunas periódicas en África, de la hipocresía occidental cuya ayuda alimentaria depende de sus intereses económicos coyunturales y di mi opinión sobre la capacidad de abastecer de alimentos a una creciente población global de una forma sostenible.

Enlazando con este último punto, voy a presentar una experiencia africana como ejemplo del potencial que todavía existe en cuanto a la obtención de nuevos recursos alimentarios, mediante una explotación respetuosa con el medio ambiente y generando beneficios a nivel local. Se trata de la domesticación de especies locales de frutales en varias zonas de África, con un éxito sin precedentes. Pero antes hagamos un poco de historia de la domesticación.

La domesticación en el Neolítico

Hace unos 10.000 años, de forma simultánea en diferentes partes del mundo, tribus de cazadores-recolectores se convirtieron en agricultores y ganaderos, dando lugar a la revolución del Neolítico. La razón por la que esto se produjo en nueve zonas concretas del mundo y no en otras es que en estas regiones habitaban gran número de especies animales y vegetales potencialmente domesticables. Por ejemplo, el Creciente Fértil del suroeste asiático es el lugar de origen del trigo, cebada, guisantes, ovejas, cabras, vacas y cerdos, lo que permitió a sus domesticadores convertirse en los primeros agricultores y ganaderos de la Historia, allá por el 8.500 a.C. El éxito de estas técnicas permitió la expansión de estas especies hacia el este y el oeste por razones climáticas, constituyendo la base de la dieta de las poblaciones de Eurasia hasta el descubrimiento de América. A partir de ese momento, se produjo un intercambio de alimentos entre continentes y en el caso de Eurasia, su dieta se enriqueció con las patatas, judías, tomates, pimientos, etc., manteniéndose así con muy pocas variaciones desde entonces.

File:Centres of origin and spread of agriculture.svg

Mapa de los centros de origen de la agricultura y su expansión: el Creciente Fértil hace 11.000 años, las cuencas del Yangtze y del Río Amarillo hace 9.000 años, las montañas de Nueva Guinea hace 9.000-6.000 años, centro de México, Norte de Sudamérica y África sub-Sahariana (localización exacta desconocida) hace 5.000-4.000 años, y este de Norteamérica hace 4.000-3.000 años. (Joey Roe para Wikimedia Commons).

En el caso del ganado, de los 14 mamíferos domesticados en la actualidad sólo el reno se ha unido a este grupo en el último milenio. Los cinco más valiosos (oveja, cabra, vaca, cerdo y caballo) se domesticaron hacia el 4.000 a.C. Los intentos recientes por domesticar ciervos, cebras o bisontes no han tenido éxito, y los que lo han tenido son de poco interés económico: zorro ártico, hámster, rata de laboratorio y conejo.

Por su parte, algunas plantas se han podido domesticar en tiempos recientes, como los arándanos, nueces de macadamia, nueces pacanas y fresas, pero nada comparable a la importancia del trigo o del arroz.

Macadamia nuts in the coconut "bowl"
photo: Tatters:)
Pecans
photo: Tobyotter

Nueces de Macadamia y nueces pecanas.

Quizás dentro de poco las nuevas técnicas de biotecnología permitan domesticar especies que hasta ahora se resistían. Por ejemplo, en el caso de las almendras, se domesticaron en la Edad de Bronce, 2.000-3.000 a.C. El tipo salvaje es muy amargo y tóxico, debido al glucósido amigdalina que se transforma en cianuro de hidrógeno al metabolizarse. Se cree que quizás por mutación espontánea aparecieron variedades con menos amigdalina, que los agricultores pudieron ir seleccionando hasta conseguir las almendras actuales. Sin embargo, esto mismo no se pudo hacer con las bellotas. Ahora sabemos que eso fue debido a que en las almendras la amargura está controlada por un solo gen, mientras que en las bellotas se debe a varios genes.

File:Amygdalin skeletal.png    →     File:Hydrogen-cyanide-2D.svg

Cuando la amigdalina se descompone da lugar al cianuro de hidrógeno, un ácido débil con ligero olor a almendras, utilizado como veneno ya que interfiere con las enzimas de la cadena respiratoria que contienen hierro.

Domesticando en África

Una silenciosa revolución se ha producido en los últimos años en algunos puntos del continente africano. En la región noroeste de Camerún a finales del siglo XX, se podía palpar la pobreza y ver escenas reales de hambre. Pero todo cambió en el año 2000, cuando se empezaron a ver los frutos (¡y nunca mejor dicho!) de los trabajos de investigación del Centro Agroforestal Mundial, dirigidos por Roger Leakey. A mediados de los 90, investigadores de este centro llevaron a cabo sondeos por el Sahel y el sur y oeste de África, buscando qué árboles autóctonos eran los más valorados por los habitantes de cada área. Los resultados sorprendieron a los investigadores, que esperaban que las maderas de interés comercial fuesen las más citadas en las encuestas, sin embargo, fueron los árboles frutales los más apreciados por las poblaciones locales.

Como respuesta a este sorprendente hecho, el Centro Agroforestal Mundial lanzó en 1998 un programa de domesticación de árboles frutales, empezando por un puñado de especies: el mango arbustivo (Irvingia gabonensis), una especie africana no relacionada con el mango hindú; el safou o ciruela africana (Dacryodes edulis), una sabrosa fruta parecida al aguacate (en inglés también se le conoce como afrocado, juego de palabras afro + avocado); y un árbol productor de nueces conocido como njansan (Ricinodendron heudelotii). Aunque son comunes en los bosques, en las granjas crecían espontáneamente y tradicionalmente formaban parte de la dieta de las poblaciones locales, eran casi desconocidos para la ciencia.

File:OGBONO.JPGFile:Safoutier.jpg

Mango arbustivo africano y safou o ciruela africana (Wikimedia commons).

En las zonas rurales africanas se consume una enorme variedad de alimentos silvestres, frutas y semillas de más de 300 árboles autóctonos, según un estudio de la Universidad de Dschang en Camerún. En Malawi y Zambia hasta el 40% de las poblaciones rurales dependen de las frutas indígenas para mantenerse durante los “meses del hambre”, febrero y marzo, cuando las existencias de los graneros se han acabado y todavía no ha llegado la nueva cosecha.

Según el etnoecólogo Anthony Cunningham de la ONG People and Plants International, algunos de estos “alimentos del hambre” fueron domesticados por accidente. Es el caso de la marula (Sclerocarya birrea), un árbol sudafricano de la familia del anacardo con semillas comestibles dentro de un fruto agrio con olor a trementina. Los cazadores-recolectores elegían los mejores frutos y tiraban las semillas en sus campamentos, de forma que se fueron seleccionando los árboles de frutos más sabrosos. En la actualidad la marula se utiliza para hacer zumos, un licor llamado Amarula Cream y aceites cosméticos.

De la misma forma, generaciones de agricultores del África Occidental han seleccionado las variedades más sabrosas de ciruela africana y mango arbustivo y ahora su cultivo está generalizado. Pero la domesticación planificada comenzó con Leakey y Kate Schreckenberg del Overseas Development Institute de Londres, analizando los caracteres más apreciados por los consumidores. Posteriormente se eligieron los árboles salvajes más adecuados y los agricultores recibieron formación en técnicas tradicionales de horticultura, como el injerto. Aunque al principio se veían con recelo estas técnicas del hombre blanco, como parte de su “brujería”, las cosas cambiaron cuando vieron los resultados de los árboles injertados, que daban los frutos deseados en árboles que originalmente producían frutos mucho menos apetecibles.

Otras técnicas en las que se les ha formado son la clonación de las variedades deseadas mediante esquejes, forma sencilla de conseguir gran número de plantas genéticamente idénticas, y acodos, que acortan el tiempo necesario para que una planta llegue a dar frutos. Esto es importante en casos como el del árbol de la kola, en el que se desconoce cuánto tiempo tarda en la naturaleza en dar frutos, probablemente más de 20 años. Con los acodos el tiempo de espera se reduce a cuatro años y además se consiguen ejemplares enanos, evitando el riesgo de caerse del árbol cuando se recolecta en los árboles silvestres.

File:FA Geisenheim22.jpg

La forma más sencilla de obtener esquejes es cortando fragmentos de tallo e introduciéndolos en la tierra, para producir raíces. Las plantas enraizadas de esta manera serán idénticas a sus progenitoras, es decir, serán un clon de la planta original. En la foto vemos un ejemplar de vid micropropagada en agar mediante una técnica de microesquejado (Wikimedia Commons).

File:Layer (PSF).png

Esquema de la reproducción por acodo. Se introduce en el suelo una parte de una rama baja manteniendo el extremo al aire. Al cabo de un tiempo, la parte subterránea enraizará y se podrá cortar y transplantar como planta independiente pero genéticamente idéntica (clon) a la original (Wikimedia Commons).

Estas técnicas de horticultura son las utilizadas tradicionalmente en la agricultura occidental, en el que las variedades son desarrolladas por grandes empresas, y van dirigidas a su monocultivo en extensas plantaciones.

Sin embargo, el enfoque de este programa va mucho más allá, concentrándose en las necesidades de los pequeños productores, integrando los aspectos sociales, económicos y medioambientales, es decir, con el objetivo de conseguir la sostenibilidad del sistema productivo.

El éxito del programa es innegable: en 1998 apenas había dos viveros de éstos en Camerún, diez años después había varios cientos, dirigidos por, y para suministrar a, pequeños propietarios, con importantes beneficios que se quedan en las comunidades locales. Algunos agricultores han multiplicado sus beneficios por un factor de tres o más, lo que les ha permitido mejorar considerablemente su calidad de vida, e incluso ha animado a los jóvenes a quedarse en sus pueblos en vez de emigrar a las ciudades.

Para hacernos idea del cambio nos podemos centrar en el caso de Christophe Misse, a quien en los 90 su principal cultivo, el cacao, apenas le daba para mantenerse durante tres meses al año; ni con el sueldo extra de profesor a tiempo parcial conseguía muchas veces llegar a fin de mes. Pero tras asistir en 1999 a una sesión de formación montó un vivero con tres vecinos y en 2009 vendían más de 7.000 árboles al año. Sus cultivos de árboles autóctonos resultan mucho más rentables: los ciruelos africanos más fructíferos generan 20$ al año cada uno, cinco veces más que los arbustos del cacao, lo que ha permitido a Christophe construir una nueva casa y que sus dos hijos vayan a un colegio privado. Poco a poco va sustituyendo los arbustos de cacao por frutales, que además sirven de hábitat para la vida salvaje, y resisten mejor las sequías y otros cambios climáticos que los cultivos de maíz y mandioca. Cultivando diferentes especies de frutales se aseguran el futuro, evitando poner todos los huevos en la misma cesta.

Tan es así, que el éxito ha atraído a las grandes multinacionales. El Proyecto Novella es una colaboración de la multinacional Unilever, el Centro Agroforestal Mundial y la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN) entre otros, para promocionar la domesticación de Allanblackia, un grupo de árboles cuyas semillas contienen un aceite perfecto para hacer margarina. Unos 10.000 agricultores cultivaban en 2009 estos árboles en Ghana y Tanzania y se preveía llegar a los 200.000 agricultores y 25 millones de árboles en una década, alcanzando unos beneficios de 2.000 millones de dólares anuales, la mitad que la principal exportación agrícola del África Occidental, el cacao.

File:Allanblackia Seedlings at nursery.jpg

Viveros de Allanblackia en Ghana (Wikimedia Commons).

Frutales domesticables en África

Lo descrito hasta ahora es sólo una pequeña parte de un movimiento que podría cambiar las vidas de millones de africanos. África alberga más de 3.000 especies de frutales salvajes, muchas de las cuales están cerca de su domesticación. Bayas de chocolate, ciruelas de jengibre, naranjas de mono, gumvines, uvas de árbol… pueden jugar un papel importante en asegurar el suministro de alimento en áreas afectadas actualmente por la malnutrición.

Bayas de chocolate (Vitex spp.): Crecen por todo el África tropical, estos árboles producen gran cantidad de bayas negruzcas con aroma de chocolate.

Vitex rufescens A. Juss.
photo: Alex Popovkin, Bahia, Brazil

Aizen (Boscia senegalensis): Un flacucho matorral de las regiones más áridas y calurosas. Los habitantes del desierto comen sus frutos, semillas, raíces y hojas. Sus bayas amarillas del tamaño de una cereza son carnosas y dulces cuando están maduras y cuando se secan se transforman en una sustancia dulce similar al caramelo.

File:Boscia senegalensis - Occurrence in field.JPG

(Wikimedia Commons)

Fruta de ébano (Diospyros spp): Más conocido por su preciosa madera, el ébano también produce un fruto similar al caqui, grande, suculento con un delicado sabor dulce.

Diospyros sandwicensis
photo: D.Eickhoff

Ciruelas de jengibre (varios géneros de la familia Chrysobalanaceae): Distribuido por todo el África Subsahariana, tiene el crujido de una manzana y el sabor de una fresa.

Parinari leontopitheci Prance
photo: Alex Popovkin, Bahia, Brazil

Nísperos (Vangueria spp.): crecen bien terrenos áridos y los frutos cuando se secan huelen y saben como las manzanas secas.

File:Vangueria parvifolia IMG 3152.jpg

(Wikimedia Commons)

Ciruela de azúcar (Uapaca spp.): habitante de los bosques, árboles con frutos jugosos con sabor que recuerda a la miel.

Uapaca kirkiana
photo: tonrulkens

Detar dulce (Detarium senegalensis): Árbol leguminoso de las sabanas, sus vainas contienen una pulpa agridulce que se puede comer fresca o seca.

Detarium senegalense
photo: liesvanrompaey

Otras posibilidades

Creo que las posibilidades de seguir aumentando la producción de recursos alimenticios a nivel global es todavía considerable. Acabamos de ver una experiencia en la que, usando técnicas tradicionales, se beneficia la comunidad directamente, se consigue una explotación medioambientalmente sostenible y que presenta grandes potencialidades. Esperemos que la entrada de las multinacionales no den al traste con la idea y acaben convirtiéndolo, como habitualmente, en la explotación incontrolada de los recursos y de las poblaciones locales, para beneficio de las grandes corporaciones.

Además de la domesticación y de la biotecnología, hay también posibilidad de mejorar la eficiencia de los sistemas productivos agrícolas convencionales. Actualmente estos sistemas se caracterizan por el cultivo de pocas especies, el alto consumo de combustibles fósiles y de fertilizantes, y por un alto impacto negativo en el medio ambiente. Algunos estudios muestran que la diversificación de cultivos mejoraría la calidad de los ecosistemas agrícolas y reduciría las necesidades de insumos (energía, agua, plaguicidas y fertilizantes) para mantener la productividad.

Otra corriente que intenta reformar los sistemas de producción agrícola es la agricultura Darwiniana, que propone mejorar tanto las variedades cultivadas como la combinación de cultivos y los agroecosistemas tomando como base las estrategias utilizadas por la evolución.

En definitiva, técnicas todas ellas complementarias, que permiten seguir aumentando la producción agrícola sin ocupar nuevas tierras ni aumentar el impacto negativo en el medio. Todo es cuestión de voluntad política, de visión a largo plazo y de seguir haciendo ciencia.

Referencias

  • “Evolution, consequences and future of plant and animal domestication”. Jared Diamond, NATURE, VOL 418, 8 August 2002.
  • http://en.wikipedia.org/wiki/Almond
  • http://www.worldagroforestrycentre.org/
  • “Chocolate berries! Gingerbread plums!” Charlie Pye-Smith. 7 November 2009, NewScientist.
  • “Increasing Cropping System Diversity Balances Productivity, Profitability and Environmental”. Davis AS, Hill JD, Chase CA, Johanns AM, Liebman M (2012) Health. PLoS ONE 7(10): e47149. doi:10.1371/journal.pone.0047149.
  •  Darwinian Agriculture: How Understanding Evolution Can Improve Agriculture”. Denison, R. F. (2012) Princeton University Press: Princeton, NJ.

 

 

“Este post participa en la VI Edición del Carnaval de Humanidades, acogido en el blog Cajón Desastre

“Esta entrada participa en el XXIV Carnaval de Biología acogido en  el blog Pero eso es otra historia…

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“Esta entrada participa en el XXVII Carnaval de Química acogido en el blog http://educacionquimica.wordpress.com/

Los mejores navegantes de la historia

Cuando hablamos de pueblos navegantes y exploradores, enseguida pensamos, en vikingos, portugueses, españoles, británicos, franceses, holandeses… Son los que en diferentes periodos de la historia han protagonizado el descubrimiento de nuevas tierras, su exploración, conquista y colonización, y así lo estudiamos en la escuela.

File:Viking Expansion.svg

Asentamientos escandinavos, siglos VIII-XI (Max Naylor para Wikimedia Commons)

Los vikingos llegaron hasta los mares Mediterráneo, Negro y Caspio, se asentaron en Groenlandia y probablemente alcanzaron Norteamérica; los portugueses rodearon África y llegaron hasta Japón; en los imperios español y británico no se ponía el sol… Con unos medios que ahora nos resulta difícil imaginar por rudimentarios, fueron capaces de cruzar miles de kilómetros de océano y mantener rutas comerciales.

Pero hay otro pueblo cuya faceta viajera no es tan conocida, quizás por encontrarse en el otro lado del mundo, y porque su expansión se produjo mil años antes de la Era de los Descubrimientos. Un pueblo que no tiene nada que envidiarles a los europeos en cuanto a distancias recorridas.

El enigma del Pacífico

En sus exploraciones por el Pacífico, el capitán Cook recorrió en el siglo XVIII Tahití, Nueva Zelanda, Australia, la costa noroeste de América, el estrecho de Bering y Hawai. Viendo las similitudes que había entre las poblaciones, tanto de aspecto como de idioma, pensó que podían tener un origen común. También la tradición polinesia hablaba de una tierra ancestral, Havaiiki, sin ubicar. Como en el Pacífico los vientos y corrientes se mueven de este a oeste, lo más probable era que tuvieran su origen en el continente americano. Las fuerzas de la naturaleza les habrían ayudado, como a los navegantes españoles, los primeros europeos en cruzar el Pacífico. Si los españoles querían volver de Filipinas a México, no podían hacerlo en línea recta, sino que tenían que ir hacia el norte, a Japón, y después subir hasta el estrecho de Bering, Alaska y bajar por la costa oeste de Norteamérica. Pensar que los polinesios podrían haber hecho con sus “canoas” lo que no podían los europeos con sus naves, resultaba inverosímil.

File:Pacific Culture Areas.jpg

Polinesia es la mayor de las tres áreas culturales principales del océano Pacífico (Kahuroa para Wikimedia Commons).

Durante mucho tiempo algunos antropólogos occidentales con actitud colonial pensaron que no se necesitaba ninguna prueba del origen americano de los polinesios, ya que, en su opinión, la única forma de que estos pueblos primitivos hubiesen llegado a estas islas era perdiéndose en alta mar mientras pescaban. Pero una cosa es llegar y otra es colonizar las islas, lo que exigiría, según esa teoría, llevarse a la familia y a los animales y plantas domésticas cuando iban a pescar. Y a todo ello añadirle que el registro arqueológico, el idioma, las plantas y los animales domésticos señalan el origen en el sudeste asiático.

El noruego Thor Heyerdahl (1914-2002) fue uno de los antropólogos que más contribuyó a la teoría del origen americano. Para ello se basaba en el cultivo de la batata, de indudable origen en los Andes; similitudes entre idiomas y algo de arqueología, ya que los tocados de la Isla de Pascua se parecen mucho a los de los incas. Para demostrar que esto era posible, en 1947 organizó la expedición Kon-Tiki: construyó una balsa basándose en leyendas incas y se embarcó en Perú con otras cinco personas. Tras 101 días y unos 7.000 km de viaje, las corrientes les llevaron hasta las islas Tuamotu, cerca Tahití. Pero el que se pueda hacer no significa que se hiciera así. Esta teoría del origen de los polinesios nunca fue aceptada por la mayoría de los antropólogos, ya que las pruebas físicas y culturales mostraban que los asentamientos se produjeron de oeste a este, empezando desde el mismo continente asiático.

La prueba definitiva: el ADN mitocondrial

A principios de los 90, con el desarrollo de la genética molecular y las tecnologías de análisis, secuenciación y replicación del ADN, se empezó a utilizar el ADN de las mitocondrias para el análisis genético de poblaciones. Las mitocondrias son las centrales de energía de las células y cuentan con su propio material genético, su propio ADN. A diferencia del ADN de los cromosomas del núcleo celular, que heredamos mitad del padre y mitad de la madre, el ADN de las mitocondrias sólo lo recibimos de nuestra madre. Esto es debido a que, en el momento de la fecundación sólo la cabeza del espermatozoide, con el núcleo y los cromosomas paternos, entra en el óvulo. La cola del espermatozoide queda fuera del óvulo y, con ella, las mitocondrias paternas. Cuando el óvulo empiece a dividirse y formar el feto, se dividirá también el ADN de los núcleos del óvulo y del espermatozoide, pero en el caso de las mitocondrias, sólo se dividirán las de la madre, por lo que el ADN mitocondrial se hereda siempre por vía materna.

File:Mitochondrial DNA en.svg

ADN humano mitocondrial (Mitochondrial_DNA_de.svg: translation by Knopfkind; layout by jhc Wikimedia Commons)

Tanto en el ADN nuclear como en el mitocondrial se producen cambios, mutaciones, a consecuencia de errores en el proceso de copia durante la división celular. Aunque el organismo cuenta con sistemas de reparación de errores, no es perfecto y algunas mutaciones pueden pasar a la descendencia. Mientras que, en el caso del ADN nuclear son pocas las mutaciones que se heredan, en el caso de las mitocondrias ese sistema no es tan eficaz y permiten heredar 20 veces más mutaciones. Como se conoce la frecuencia con las que se producen estas mutaciones (1 cada 10.000 años), podemos calcular cuántos años hace que dos personas tuvieron un ancestro común, en este caso, una tata…tatarabuela, convirtiéndose en un instrumento importante para investigar la evolución humana. Además, en este ADN mitocondrial existe una corta sección donde las mutaciones son especialmente frecuentes, la región de control, lo que simplifica mucho la técnica, ya que no hace falta analizar todo la molécula.

La expansión de los pueblos polinésicos

Con esta técnica genética la colonización de las islas del Pacífico quedó definitivamente esclarecida. Los antepasados de los polinesios habitaban en la costa de China y de Taiwan hace 20.000-30.000 años; hace 3.000-4.000 años empezó una rápida expansión por las islas del sudeste asiático, según indica la cerámica agrícola (estilo Lapita) encontrada por los arqueólogos. Según la información mitocondrial, la expansión por el Pacífico empezó en Borneo y las islas Molucas (Indonesia); después pasó a Hawai por el norte, Rapanui (isla de Pascua) por el este y Nueva Zelanda por el sur. También demostró que la isla de Nueva Guinea estaba habitada desde hace 40.000 años, con las migraciones que poblaron Australia, y que desde allí se habían colonizado la hilera de islas que están a la vista una desde la otra hasta llegar a las Islas Salomón hace 30.000 años.

Hace 3.000 años se produjeron dos adelantos en la tecnología naval de estos pueblos que hicieron posible la expansión por todo el Pacífico: la invención de la canoa de doble casco, tipo catamarán, que permitía alcanzar tamaños de hasta 30 metros sin riesgo de volcar; y el desarrollo de unas técnicas de navegación que les permitían navegar contra el viento y mantener la línea de latitud guiándose por las estrellas. Es una técnica arriesgada, sobre todo en caso de tormentas y, con seguridad, se perderían muchas vidas. Parece ser que utilizaban ciertas señales que revelan la presencia de islas antes de aparecer en el horizonte: nubes sobre las islas altas, la iridiscencia verdeazulada de los atolones se refleja en las nubes en ciertas condiciones, la dirección de vuelo de las aves, restos flotantes, etc. Además cualquier marino experto puede conocer los cambios en las corrientes y en el oleaje cerca de tierra.

File:Priests traveling across kealakekua bay for first contact rituals.jpg

Navegantes polinesios (Hawaianos) en canoa multicasco, ca 1781. Autor: John Webber, artista a bordo del barco de Cook (Wikimedia Commons del libro Grant, Glenn () Hawai`i Looking Back: An illustrated History of the Islands, Mutual Publishing, pp. 454pp.)

De Nueva Guinea pasaron en poco tiempo a Santa Cruz y el archipiélago de las Vanuatu y se detuvieron ante los 750 km que tenían hasta Fiji, Samoa y Tonga. Posteriormente alcanzaron la isla de Pascua hace 1.500 años, y Nueva Zelanda hace 1.200 años. Y probablemente consiguieron llegar hasta Sudamérica como sugiere el cultivo de la batata por toda la Polinesia, aunque no dejaron ninguna huella genética.

Los maoríes de Nueva Zelanda (Aotearoa en su idioma) tienen exactamente el mismo ADN mitocondrial que sus primos de Polinesia, lo que concuerda con la leyenda que cuenta como una flota de grandes canoas partió del centro de Polinesia (quizás Rarotonga, en las islas Cook) y tras recorrer 2.800 km hacía el suroeste, llegó a Aotearoa, una tierra fértil sin humanos y con animales nunca vistos. Estamos hablando, para hacernos idea, de la distancia entre las Islas Británicas y las Canarias sin escalas, lo que significa que cuando emprendieron el viaje debían de tener claro que no volverían a casa. No siguieron la línea de latitud y salieron de la influencia de los vientos alisios, en zonas con vientos poco predecibles. Se cree que llegarían a la costa australiana, aunque no han dejado rastro genético, y que probablemente cruzaron el Índico hasta Madagascar (en estudio), parte de cuya población habla un idioma parecido.

Una gesta digna de ser recordada

Todo esto nos da idea de la magnitud de su exploración marítima y de su pericia marinera. Recomiendo seguir este recorrido de isla en isla con Google Earth, para hacernos idea mejor de los que supuso un viaje de 2.000 años, cruzando un océano de más de 10.000 km en grandes canoas, pero canoas al fin y al cabo, colonizando cientos de islas y llegando a establecer contacto con los incas, de los que aprendieron, entre otras cosas, el cultivo de la batata, aproximadamente cuando los vikingos controlaban los mares y grandes ríos de Europa.

Ruta Nueva Guinea-Tahití-Nueva Zelanda

Rutas Nueva Guinea-Tahití e Islas Cook-Nueva Zelanda, con distancias aproximadas entre islas

En el caso de los europeos, los viajes se realizaban siguiendo la costa, como vikingos y portugueses, o bien buscando nuevas rutas hacia tierras conocidas como los españoles con las Indias, y descubriendo América por casualidad. ¿Qué empujó a los polinesios a embarcarse hacia lo desconocido? ¿El hambre y la falta de recursos? ¿La competencia entre grupos humanos? ¿Fue una huida a la desesperada? Sin duda, para hacer estos viajes tuvieron que pagar un alto precio en vidas durante muchas generaciones, y sin embargo siguieron lanzándose mar adentro, aparentemente sin tener ni idea de adónde iban.

Quizás nunca sepamos su motivación, pero gracias a la arqueología y la genética, ahora conocemos más de los polinesios, de su historia y su cultura, y es justo que europeos y occidentales reconozcamos sus méritos y su derecho a ser protagonistas de una parte de la Historia, la de la Era de los Descubrimientos.

La información de este post procede del libro de Bryan Sykes “Las siete hijas de Eva” , donde este científico explica el desarrollo de la técnica de análisis del ADN mitocondrial y su utilidad para describir la evolución de poblaciones humanas. Además del origen de los polinesios describe la aplicación a investigaciones como la del Hombre de los Hielos encontrado en los Alpes, o para descartar que Anna Anderson era Anastasia, la hija del zar. Finalmente establece 7 mujeres, 7 linajes de los que descendemos todos los europeos, describiendo su lugar de origen, características y evolución. Un libro recomendable para todos los públicos.

 

“Este post participa en el Carnaval de Biología edición especial micro-BioCarnaval, que hospeda @ManoloSanchezA  en su blog Curiosidades de la Microbiología “

“Este post participa en la V Edición del Carnaval de Humanidades acogido en Pero eso es otra historia“.

El psicópata, ¿nace o se hace?

Cuando nos enteramos de sucesos como el de Cleveland, con secuestros que duran años, o asesinatos en masa, en serie o de especial crueldad, sin más motivos aparentes que la propia satisfacción de los autores del crimen, tras la sensación automática de repulsa, a continuación sentimos una intranquilidad, una sensación incluso de miedo porque nos cuesta entender que alguien para ser feliz necesite y sea capaz de generar tanto sufrimiento en sus semejantes, sin sentir un mínimo de empatía. Parece que cuando esa violencia se produce en un conflicto armado, “establecido formalmente”, limitado en el tiempo y en el espacio, y con causas “más o menos justificadas”, ya que son conflictos de intereses entre diferentes grupos humanos, aunque también sintamos repulsa, nos resulta más fácil entenderlos.

Heeere's Johnny!

A diferencia de otras patologías del organismo, las deficiencias mentales y los trastornos psicológicos y del comportamiento siempre han tenido un componente especial, debido a su impacto sociológico en el entorno del afectado. Si a ello añadimos su complejidad, la dificultad de entender sus causas y sus consecuencias, nos encontramos con situaciones de marginación, desprecio, clasismo, racismo…

Esto mismo pasó cuando a mediados del siglo XX, se vio que algunas de estas enfermedades estaban provocadas por anormalidades en el número o en la morfología de los cromosomas. Por ejemplo, en los años 60, algunos estudios relacionaron el genotipo XYY, es decir, con un cromosoma masculino extra, con el comportamiento agresivo. De hecho, en algunos países fue utilizado por las defensas en casos de asesinato, aunque en ninguno llegó a aceptarse. Estudios realizados durante las décadas posteriores demostraron que este genotipo está asociado a alteraciones físicas y mentales pero no a un comportamiento agresivo.

La genética del comportamiento

El desarrollo en los últimos años de la genética molecular y de técnicas de imagen in vivo, han permitido empezar a conocer la relación entre genes y comportamiento. El salto dado en el conocimiento del genoma, con el descubrimiento de los genes implicados en la fisiología del cerebro, y el desarrollo de la imagen por resonancia magnética y por tomografía por emisión de positrones (PET), que permiten comprobar los cambios en la actividad del cerebro, han abierto un amplio abanico de posibilidades.

En este estudio publicado en febrero en The Lancet, se analizaron los datos de polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs, regiones del ADN utilizados para estudiar diferencias entre grupos de población) en 60.000 individuos entre controles y enfermos con cinco desórdenes psiquiátricos: autismo, déficit de atención-hiperactividad, trastorno bipolar, desorden depresivo mayor y esquizofrenia. Los resultados mostraron 4 zonas del ADN (loci) relacionadas con estas patologías, donde se encuentran genes que codifican las proteínas que van a formar los canales de calcio en las membranas celulares. Estos canales de calcio forman parte de las conexiones sinápticas de las neuronas. Hay casos de gemelos en los que uno sufre esquizofrenia mientras que el otro padece trastorno bipolar.

File:Dna-SNP.svg

La molécula de ADN 1 difiere de la 2 en una sola base: polimorfismo C/T (David Hall para Wikimedia Commons).

La misma técnica de análisis de SNPs centrada en los genes que codifican para neurotransmisores, sus receptores y las enzimas que regulan su metabolismo, ha mostrado una relación entre los genes relacionados con la serotonina y el impulso agresivo; una mutación en el gen de la monoaminoxidasa A (MAO-A), la enzima que degrada los neurotransmisores dopamina, norepinefrina y serotonina, y que provoca un nivel anormalmente bajo de este último enzima, causa un síndrome que incluye impulsividad y violencia. A este gen se le ha llamado el “gen guerrero”. Las variantes de estos genes están asociadas a un riesgo elevado de comportamiento violento y delincuencia, pero solamente en individuos que han experimentado episodios violentos en su infancia y adolescencia.

El investigador investigado

James Fallon es neurocientífico y profesor de psiquiatría en la Universidad de California-Irvine. Entre sus áreas de investigación se encuentran las células madre, la neuroanatomía química, la función cerebral y las técnicas de imagen del cerebro. Algunos de sus descubrimientos exceden el campo de la neurología y la psiquiatría. Para los que hemos trabajado en biología celular nos resultan familiares los factores de crecimiento celular TGFα (Transforming Growth Factor α) y EGF (Epidermal Growth Factor), descubiertos por él. En su campo fue el primero en conseguir la estimulación a gran escala de células madre adultas en tejido cerebral dañado usando factores de crecimiento.

Ha hecho aportaciones al esclarecimiento de patologías mentales como la esquizofrenia, la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer; la relación entre hostilidad, género y adicciones a la nicotina y la cocaína; al estudio del metabolismo de la dopamina, norepinefrina, péptidos opiáceos en el cerebro; a la utilización de las técnicas de imagen por resonancia magnética y por tomografía por emisión de positrones.

Una de sus especialidades es encontrar las diferencias entre el cerebro de un asesino y el de una persona “normal”, ya que lleva casi 20 años estudiando cerebros de psicópatas. Pero fue hace unos pocos años cuando su visión de este campo de investigación cambió totalmente. Una típica conversación de las que se suelen tener con una madre de 88 años hizo que el investigador se convirtiera en investigado. Resultó que por línea paterna tenía varios asesinos muy violentos entre sus antepasados. En 1667, a uno de sus antepasados directos le colgaron por matar a su madre. Esa línea familiar dio otros 7 supuestos asesinos, incluida Lizzy Borden, quien en 1882 fue acusada y absuelta de matar a su padre y a su madrastra.

Aprovechando su experiencia estudiando cerebros de psicópatas decidió comprobar si alguien de su familia portaba el típico cerebro de asesino en serie. Dicho de forma sencilla, los individuos con baja actividad en el córtex orbital pueden ser tipos irresponsables o sociópatas. Esta parte del cerebro frena a la amígdala, que está implicada en respuestas emocionales, incluidas las agresivas. Cuando el córtex orbital no funciona bien por daño cerebral o por alteración genética, se alteran todos los comportamientos emocionales: ira, violencia, alimentación, sexualidad, alcoholismo…

File:Constudoverbrain.png

Vista frontal del cerebro (Wikimedia Commons-Original version was uploaded by RobinH at en.wikibooks)

Aunque nadie de su actual familia había tenido problemas de ese tipo, quería asegurarse. Convenció a 10 parientes cercanos para hacerles un PET y que le dieran una muestra de sangre como parte de un proyecto para ver si en su familia había riesgo de padecer enfermedad de Alzheimer. Su esposa, su madre, sus hermanos, sus hijos, todos tenían escáneres normales. Sólo el escáner de su cerebro mostraba un córtex frontal que parecía inactivo, al estilo del de los psicópatas. Hay que ser cautos a la hora de interpretar estos datos, ya que se lleva muy poco tiempo investigando esta zona del cerebro, pero Fallon tiene claro que algunos cerebros predisponen a la violencia y que algunas tendencias psicopátas pueden pasar de una generación a otra.

El siguiente paso de su investigación familiar fue comprobar 12 genes, entre ellos el gen guerrero de la MAO-A. ¿Adivinas quién era el único miembro de la familia que no tenía la variante no agresiva del gen MAO-A? Pues sí, las pruebas genéticas confirmaban que Jim Fallon tenía el patrón de riesgo exacto para convertirse en un asesino. Pero está claro que por alguna razón no ha desarrollado esa conducta, que hace falta algo más que una predisposición genética para que se desencadene ese comportamiento. Ese ingrediente que falta es haber padecido situaciones de extrema violencia en la infancia, algo que, afortunadamente, no pasó en el caso de Fallon. Nadie mejor que él para explicarlo:

A nadie se le escapa las consecuencias que el avance en esta línea de investigación puede llegar a tener el futuro. ¿Hasta qué punto puede llegar a influir en la defensa de un asesino? ¿Explicaría esto el hecho de que algunas zonas del planeta son más violentas que otras?

Para terminar dos recomendaciones:

  • ¿Locura o neurodiversidad? del blog “Neurociencia, neurocultura”, para ponerse al día en la clasificación y definiciones de las patologías mentales, los límites entre comportamiento extremo y patológico, etc., con reflexión incluida.
  • El mal del cerebro: Impresionante y emocionante recorrido por varios ejemplos de trastornos del cerebro, sus causas, terapias y el estado actual de la investigación. Un ejemplo de la importancia de la ciencia y la tecnología para poder entender la complejidad de este órgano y las posibilidades que se abren en el futuro. Un gran documental.

Bibliografía

“Este post participa en el Carnaval de Biología edición especial micro-BioCarnaval, que hospeda @ManoloSanchezA  en su blog Curiosidades de la Microbiología ” 

Este post participa en la V Edición del Carnaval de Humanidades acogido en el blog “Pero eso es otra historia y debe ser contada en otra ocasión“.

photo by: woordenaar

TIM, la enzima perfecta

Los pilares de la vida

Podemos definir la vida como un enorme conjunto de millones de reacciones químicas interconectadas. A primera vista, se observan dos grandes diferencias entre las reacciones químicas de la materia inerte y las que forman parte de los organismos vivos.

Por un lado, las moléculas que intervienen en las reacciones. Algunas coinciden con las que forman parte del sustrato físico de nuestro planeta: agua, minerales, oxígeno, dióxido de carbono… Sin embargo, las moléculas propias de la vida, conocidas como orgánicas, tienen una estructura basada en cadenas de átomos de carbono y pueden llegar a alcanzar una gran complejidad, si las comparamos con las que forman las rocas o la atmósfera: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, son las moléculas que soportan la vida, constituyendo los organismos y permitiéndoles desarrollarse y reproducirse.

Por otro lado, los seres vivos han sido capaces de ejecutar reacciones químicas que, en condiciones normales no se darían, o tardarían mucho en producirse. Y lo han hecho, además, sin necesidad de alterar las condiciones ambientales de temperatura y presión. Casi todas las reacciones químicas de las células vivas están mediadas por las enzimas, unos biocatalizadores eficaces y específicos que transforman unas sustancias en otras, a veces en fracciones de segundo, sin cambiar ellas mismas al hacerlo. En todas las células ocurren cada segundo de forma ordenada miles de reacciones químicas, que permiten el desarrollo de todas las funciones de la vida.

Cada enzima reconoce su(s) sustrato(s) de entre los miles de sustancias que hay en el interior de una célula, y, tras unirlo(s) a una parte de su molécula conocido como centro activo, lo convierte en uno o varios productos determinados.

Casi todas las enzimas son proteínas, aunque también el ácido ribonucleico, ARN, puede actuar como biocatalizador. Se han descrito con detalle más de 3.000 enzimas diferentes, pero se sospecha que puede haber hasta 10.000. La rubisco, ribulosa-1,5-bifosfato carboxilasa oxigenasa, es la enzima encargada de fijar el dióxido de carbono atmosférico en la plantas, permitiendo la síntesis de azúcares como la glucosa. Su abundancia en las hojas de las plantas la convierten en la enzima y la proteína más abundante del planeta.

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La vida no sería posible sin las enzimas, y sin la rubisco las plantas no podrían sintetizar los azúcares que necesitan los seres vivos.

Funcionamiento de las enzimas

Las enzimas pueden acelerar las reacciones químicas en un factor de cientos a un billón de veces (108-1012), lo que significa que una reacción que tarda un segundo en producirse en un organismo vivo, en condiciones normales necesitaría varios miles de años. La vida no puede existir sin las enzimas.

Para que una reacción química se produzca, las sustancias originales deben alcanzar un estado determinado para el que necesitan una cierta cantidad de energía denominada energía de activación. Esto se puede conseguir aumentando la temperatura o la presión, pero dado que esto es imposible en el interior de una célula, lo que hacen las enzimas es disminuir la energía de activación, también conocida como entalpía de activación libre o de Gibbs, Gº’.

 

Carbonic_anhydrase_reaction_in_tissue Enzyme activation energy graphic

Energía de los estados de una reacción química. Los reactantes o sustratos, en este caso dióxido de carbono y agua, necesitan una cantidad de energía para llegar a un estado de transición antes de convertirse en productos. La enzima estabiliza el estado de transición, reduciendo la energía necesaria para formar los productos. (Wikipedia)

Cómo consiguen esto es un proceso complejo. Primero es necesario que la enzima se encuentre con lo(s) sustrato(s), y tras unirse a su centro activo, ciertos grupos de átomos del centro activo reaccionan con lo(s) sustrato(s) transformándolos en sustancias diferentes, los productos. En ese momento, conocido como estado de transición, la enzima puede cambiar su forma para facilitar el contacto de esos grupos de átomos con los de los sustratos. Cuando estas reacciones terminan, la enzima recupera su forma y estado originales. 

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(Imagen Wikimedia)

Como hemos visto, la mayoría de las enzimas son proteínas, y por tanto están compuestas por cadenas de cientos de aminoácidos, siendo la secuencia de estos aminoácidos lo que diferencia a unas proteínas de otras. Pero esta secuencia además determina la configuración tridimensional, la forma que va a tener la proteína, debido a las interacciones entre los átomos de las cadenas laterales de los aminoácidos. Así, dentro de una proteína podemos ver tramos con forma de espiral, hélice α, la más común; hebras con forma de láminas plegadas, hoja β; y uniendo estos dos tipos de conformaciones suele haber cadenas de aminoácidos  dobladas formando giros.

 

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Diferentes formas de representar las estructuras hélice α, hoja β y los giros de la enzima triosa fosfato isomerasa, TIM o TPI. (Wikimedia)

Cinética enzimática

Hay muchos ejemplos de la perfección a la que han llegado las enzimas como catalizadores. Por ejemplo, la reacción espontánea de decarboxilación de la orotidina 5’-monofosfato (ácido orotidílico, componente del metabolismo de los ácidos nucleicos) puede necesitar 78 millones de años. En presencia de la orotidina 5’-fosfato decarboxilasa, el proceso dura 25 milisegundos.

La velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas depende de las condiciones del medio y de la concentración de los sustratos. Un medio adecuado supone disponer de las condiciones de temperatura, pH y concentración salina dentro de un rango determinado, ya que en caso contrario, se puede alterar la composición de los grupos químicos de las cadenas laterales de aminoácidos y pueden perder su configuración tridimensional. Por otra parte, a medida que crece la concentración de los sustratos aumenta la velocidad de la reacción hasta llegar a un punto de saturación. En ese momento, todas las moléculas de enzima se encuentran unidas al sustrato.

En las condiciones normales de las células, la velocidad de las reacciones enzimáticas están dadas por el tipo de unión enzima-sustrato y el número de moléculas de sustrato que se pueden procesar en un centro activo por segundo, y se denomina constante de especificidad. El máximo teórico de esta constante se llama límite de difusión, y es aproximadamente 108- 109 M-1s-1. A las enzimas con esta propiedad se les conoce como catalítica o cinéticamente perfectas.

Triosa Fosfato Isomerasa (TPI o TIM), el secreto está en el barril

La Triosa Fosfato Isomerasa es una enzima ubicua que cataliza uno de los pasos de la glucólisis, la ruta metabólica que descompone los carbohidratos (azúcares) para la obtención de energía. También forma parte de otros procesos metabólicos como la gluconeogénesis y la síntesis de ácidos grasos. La deficiencia de TIM provocada por una enfermedad hereditaria recesiva puede provocar desde anemia hemolítica crónica, incrementando la susceptibilidad a infecciones, hasta disfunción neurológica, incluso la muerte en la infancia. Recientemente también se ha visto que este enzima puede estar alterada en la enfermedad de Alzheimer.

Su perfección catalítica es debido a que la velocidad de la reacción se controla por difusión, es decir, el producto se forma con tanta rapidez como la enzima y el sustrato puedan colisionar en el medio celular. ¿Cómo llega la TIM a esta eficiencia? Pues parece que el secreto está en el barril, o mejor dicho, en la estructura tridimensional con forma de barril de esta enzima.

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Dibujo esquemático del barril β de la TIM (Proteopedia)

Ya hemos visto que la secuencia de aminoácidos de las proteínas hace que determinados tramos adquieran forma de hélice α o de hoja β. Pues la TIM fue la primera proteína en la que se observó la presencia de una estructura formada por ocho hebras α/β, el llamado dominio α/β, y que adquiría la forma de un barril en el centro de la proteína. Hoy en día, gracias a técnicas como la cristalografía de rayos X, se conoce muy bien tanto la geometría del barril como la formación del complejo enzima-sustrato de la TIM, y se sabe qué grupos de átomos se encuentran implicados en el proceso: el carbono terminal de las ocho hebras β paralelas. La estructura del dominio α/β facilita la reacción de los sustratos disminuyendo la energía de activación necesaria para que tenga lugar la reacción.

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TIM (Proteopedia)

El origen del barril y su utilidad

La estructura del barril α/β es la más común y se estima que el 10% de las enzimas tienen este dominio. Estas enzimas catalizan reacciones muy diferentes, por lo que son de gran interés para la ingeniería de proteínas. Por otro lado, resulta intrigante que, a pesar de presentar una estructura tridimensional similar hay muy poca similitud en la secuencia de aminoácidos. El conocimiento de la historia evolutiva de las proteínas con el barril α/β es esencial para el entendimiento de las relaciones entre la secuencia de aminoácidos y la estructura tridimensional, así como para ayudar a diseñar moléculas con nuevas funciones. Aproximadamente el 50% de la secuencia de aminoácidos de la TIM es la misma en las bacterias que en los humanos y la similitud aumenta mucho más si nos fijamos en los aminoácidos que forman el centro activo.

No se conoce con seguridad el origen evolutivo de estas enzimas, si vienen de un ancestro común o, por el contrario, enzimas con estructuras diferentes han evolucionado hasta converger en el barril α/β. Aunque algunos datos sugieren un mismo origen, todavía no se ha podido identificar el ancestro común. Algunas enzimas de este tipo presentan una doble simetría, lo que indica que la proteína ancestral evolucionó con una fusión de dos módulos con forma de medio barril. Y todas estas enzimas están implicadas en el metabolismo energético o molecular, las funciones biológicas más antiguas; además, están presentes en todos los reinos de la vida. Es sorprendente la diversidad de secuencias y de funciones de las enzimas barril como la TIM.

El futuro está en el barril

Asimismo, se ha visto que la especificidad del sustrato y la especificidad catalítica de las enzimas barril se puede cambiar mediante mutaciones en los residuos catalíticos activos del extremo de la estructura del barril sin comprometer su estabilidad. Esto supone que, a pesar de que la predicción de las funciones bioquímicas de un dominio barril α/β es muy complicada, en el futuro, mediante experimentos de evolución dirigida, se podrá disponer de enzimas barril con actividades catalíticas completamente nuevas para usos industriales y médicos.

Las enzimas son muy superiores como catalizadores a cualquiera de los procesos químicos industriales por su alta especificidad, selectividad, mínimos requerimientos energéticos y respeto al medio ambiente. Pero para hacer frente a las necesidades humanas a escala industrial, además se necesita eficiencia catalítica, disponibilidad de grandes cantidades, bajo precio, baja inhibición por el producto, y alta actividad y estabilidad en las condiciones de producción. La estrategia más común para conseguir enzimas con las propiedades deseadas son la evolución dirigida y el diseño racional. La unión de estudios cristalográficos con la enzimología va a permitir a corto plazo crear enzimas nuevas con la estructura de barril útiles para multitud de usos, desde la obtención de bioetanol hasta fármacos antivirales.

Referencias

 

Este post participa en la “XXII edición del Carnaval de Biología”, que hospeda @CEAmbiental en su blog ”Consultoría y Educación Ambiental

XXIII CarnavalQuímica logo

14 años después la historia continúa

El pasado 12 de noviembre el INSTITUTE FOR RESEARCH IN BIOMEDICINE de Barcelona hizo público el descubrimiento de que la capacidad de las células del cáncer de colon para metastatizar, es decir, para invadir otro órgano, depende de las células que rodean el tumor. Este conjunto de células se denomina estroma, y está formado por células endoteliales (recubren el interior de los vasos sanguíneos), fibroblastos (responsables de sintetizar los componentes estructurales de los tejidos), y macrófagos y leucocitos (responsables de la inmunidad y la protección).

Según este estudio, cuando las células tumorales llegan al hígado, una de las dianas preferidas de este tumor para metastatizar, secretan TGF-beta. Esta proteína, el factor de crecimiento transformante beta, controla la proliferación y diferenciación (especialización de una célula en un tipo determinado) de la mayoría de las células. Pertenece a la familia de las citocinas, proteínas que regulan el funcionamiento y la intercomunicación de las células. Su desregulación suele estar relacionado con deficiencias del sistema inmune, cáncer, trastornos cardíacos, diabetes, SIDA, etc.

Según la nota de prensa del IRB, se sospechaba desde hace tiempo que el estroma estaba implicado en este proceso, pero ésta es la primera vez que se observa cómo las células sanas juegan un papel fundamental facilitando la metástasis de un tipo determinado de tumor.

El estudio se ha realizado con 345 pacientes en tres hospitales de Barcelona y los investigadores han encontrado que, como respuesta al TGF-beta, las células del estroma liberan una serie de moléculas. Una de ellas es la interleucina 11 (IL 11), otra citocina, que hace que las células tumorales sufran una serie de cambios que les permitan sobrevivir en otro órgano.

El conocimiento de este proceso permitirá desarrollar nuevas formas de diagnóstico y tratamiento de este tipo de cáncer, y para dentro de 5 años esperan disponer de un test que identifique los pacientes con mayor riesgo de metástasis, permitiendo a los médicos afinar sus tratamientos.

Uno de los colaboradores en este trabajo es el barcelonés Joan Massagué, del Memorial Sloan Kettering Cancer Center de Nueva York, que es además director adjunto del IRB Barcelona. Este investigador está reconocido internacionalmente como una autoridad en TGF-beta, por haber descrito su papel en la enfermedad.

Mi granito de arena

El próximo 30 de noviembre se cumplen 14 de años de la presentación de mi tesis doctoral: “Implicación de las Células Estrelladas Hepáticas en la regulación de la neoangiogénesis, migración y adhesión tumorales durante el proceso metastásico del melanoma B16”. Alguno puede pensar que si el titulo era tan largo, cómo sería el contenido, pero bueno, no era para tanto.

En la facultad de Medicina de la Universidad del País Vasco utilizábamos para nuestras investigaciones un tipo de melanoma de ratón muy agresivo, denominado B16. Son líneas celulares adaptadas al cultivo en el laboratorio para facilitar los experimentos in vitro e in vivo. Estudiábamos las interacciones de las células tumorales con las células del estroma del hígado de ratas y ratones. Aunque el melanoma no es un tipo de tumor que metastatice frecuentemente en el hígado, era un modelo de fácil manejo en el laboratorio, y suficiente para poder conocer las líneas básicas de este proceso.

Mientras otros compañeros se dedicaban a estudiar las interacciones del tumor con las células endoteliales y con las células del sistema inmune, a mí me tocó pelear con las Células Estrelladas Hepáticas, los fibroblastos del hígado que almacenan y metabolizan la vitamina A. Digo pelear, porque en aquel momento era muy difícil aislar estas células de los hígados de ratas, y por lo tanto, de obtener el principal material para realizar los experimentos.

Se sabía que cuando las células tumorales llegaban al hígado y se asentaban produciendo la metástasis, las células estrelladas “se activaban,” iban perdiendo poco a poco su forma triangular y las vesículas de vitamina A, alargándose y transformándose en miofibroblastos, con características similares a los fibroblastos musculares. Una transformación parecida se produce en la cirrosis y la hepatitis. Se veía que los fibroblastos activados estaban infiltrados entre las células tumorales de las metástasis.

Con los resultados de los experimentos pudimos confirmar que en las metástasis los fibroblastos activados aumentaban su número con respecto al tejido sano, y asociado al aumento de la densidad de fibroblastos activados aparecían nuevos vasos sanguíneos (neoangiogénesis) que favorecían el desarrollo del tumor. Por otra parte, también vimos que cuando añadíamos a las células estrelladas en cultivo el medio de cultivo de las células tumorales, se aceleraba el proceso de transformación, lo que sugería que las células tumorales secretaban moléculas que desencadenaban la transformación.

En resumen, todo apuntaba a que las células tumorales desencadenaban la activación de los fibroblastos hepáticos, para que con su transformación secretaran las moléculas necesarias que permitieran a las células tumorales asentarse en el hígado y generar nuevos vasos sanguíneos que permitieran a la metástasis crecer y, posteriormente seguir extendiéndose a otros órganos. Estas moléculas eran citocinas (este melanoma producía mucho TGF-beta), factores de crecimiento, factores angiogénicos, proteasas, proteínas estructurales, etc.

El proceso de metástasis

El mecanismo de la metástasis se suele explicar por la analogía con la semilla y la tierra (“seed and soil”). No todos los tumores, ni todas las células dentro del tumor tienen la misma capacidad de producir metástasis, es decir, de generar tumores en órganos diferentes al original. Sólo las células tumorales que sean capaces de alterar las células del tejido hospedador (fertilizar el suelo) podrán adherirse y convertirse en las semillas de un nuevo tumor. Por eso algunas veces, aunque se elimine el tumor primario, el original, si las células tumorales se han extendido por el torrente sanguíneo, las posibilidades de que surjan tumores en otros órganos son muy altas. De ahí que el conocimiento de todos los factores implicados en este proceso es muy importante para poder encontrar la forma de interrumpirlo y evitar sus consecuencias.

Un gran paso adelante

Visto desde fuera del mundo de la ciencia puede parecer que los dos estudios obtienen resultados parecidos y que no se ha avanzado mucho en estos 14 años. Pero hay una gran diferencia, el estudio de Barcelona está hecho en personas, con casos reales, mientras que mi tesis se basaba en experimentos in vitro con células animales en cultivo e in vivo con animales. No se pueden extrapolar directamente los resultados obtenidos in vitro y con animales al ser humano, puesto que en el primer caso se trabaja con células aisladas, no integradas en un órgano completo; y en el segundo caso, aunque puede ser muy parecida, la fisiología animal no es idéntica a la humana. Los modelos in vitro y con animales simplifican las condiciones reales para ir poco a poco identificando las claves de la enfermedad. La acumulación de conocimientos en estas fases permite finalmente diseñar los estudios en humanos como último paso para desarrollar los tratamientos adecuados.

En definitiva, otro importante paso adelante, y que me hace sentirme orgulloso de haber aportado mi granito de arena.

Célula Estrellada Hepática (Fibroblasto hepático) tras 48 horas en cultivo. Se pueden observar las vesículas de vitamina A alrededor del núcleo celular.

 

 

Célula Estrellada Hepática (Fenotipo miofibroblástico) tras 48 horas en cultivo en presencia del medio de cultivo del melanoma. Se puede observar el cambio de forma. La mayoría de las vesículas de vitamina A han desaparecido.

 

Bibliografía

Actualización 15/3/2013: “Nuestro otro cerebro” (Ver comentarios al post)