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domingo, 18 de diciembre de 2016

El concepto de naturaleza en nuestro pensamiento.

Los historiadores de la Biología coinciden al pensar que las primitivas civilizaciones tenían un fuerte sentido de solidaridad por parte de los humanos cara el resto de seres presentes en el planeta: con las rocas, con los animales, con los vegetales y, en general, con todo aquello que hoy conocemos bajo el calificativo de "entorno".

En aquellas épocas, la expectativa de vida era muy baja, pues la humanidad estaba en sus comienzos y, por tanto, el desarrollo de la medicina se reducía al conocimiento de unas pocas hierbas beneficiosas (como ocurre con cualquier otro mamífero). Nuestros antepasados formaban una especie cazadora sometida a todas las dinámicas biológicas propias de las especies con este tipo de vida. Es posible que, con el desarrollo de la agricultura y el nacimiento de una cierta tecnología agrícola, con su consiguiente paso a la vida sedentaria, la humanidad se fuese distanciando más y más del inicial concepto de unidad con el resto del mundo vivo.

Las religiones también influyeron en la visión que la humanidad tuvo acerca de su entorno. Pero conviene considerar dos tipos de religiones: las orientales, politeístas y las bíblicas, monoteístas. En las orientales, los dioses aparecían como seres bondadosos, aunque fuertes de carácter, hondamente comprensivos con las debilidades de los humanos y que orientaban a sus seguidores en la búsqueda de la paz interior, fin último que convenía perseguir y alcanzar. Según el pensamiento de esas religiones, nada competitivas y, por tanto, primitivas según el criterio del mundo occidental, la humanidad también representaba una comunidad de seres solidaria con el resto del mundo vivo. Este pensamiento se mantiene en las actuales religiones del este asiático y de las montañas del Tibet.

Por su parte, la cultura occidental cristalizó a partir de religiones monoteístas derivadas de diferentes interpretaciones de la Biblia. Independientemente del hecho de que el Dios bíblico se nos presenta como un ser guerrero y justiciero, el hombre aparece en los comienzos del Génesis como el ser principal de la creación, el más perfecto, hecho a imagen y semejanza de Dios y, por tanto, su preferido. Por eso, es el mismo Dios quien le impone, a modo de programa de actuación en este mundo: "Creced y multiplicaos, llenad la tierra: sometedla y dominad sobre los peces del mar, sobre las aves del cielo, sobre los ganados y sobre todo cuanto vive y se mueve sobre la superficie da tierra” (Gen 1:28). El mismo Génesis nos dice cómo Adán da nombre a todos los animales del campo y a todas las aves del cielo (Gen.2:20) Resulta conveniente no olvidar aquí que la potestad de dar nombre, aún hoy representa en nuestras culturas, un fuerte indicativo de propiedad.


REY DE LA CREACION


Durante mucho tiempo, y en el mundo occidental, fue este mandato divino la justificación última de cualquier modo de actuación humana. Siempre que se incidía sobre especies vivientes, siempre que se intentaba dominar o modificar la tierra, fuese como fuese el modo como se hiciese, no se estaba haciendo otra cosa más que cumplir la recomendación del Creador expuesta claramente en el Génesis. Y en este caso, no había que hacer ninguna interpretación: había sido el mismo Dios quien había mandado con toda claridad y de manera inapelable "dominad la tierra".

Fue ésta una arrogancia temeraria que llevó al hombre a autoproclamarse "Rey de la Creación". Rey en el sentido medieval, de indiscutible propiedad sobre la Tierra, basada en el derecho divino expresado en la Biblia. Sabemos perfectamente todo cuanto destrozo se hizo al amparo de esta impunidad que siempre llevó consigo el beneficio de no tener que dar cuenta de nada a nadie, sin otras miras que el beneficio inmediato y sin tener en cuenta para nada la situación en que pudiese quedar el medio natural. En este sentido, conforme la humanidad fue incrementando sus conocimientos y, a cuenta de eso, se fue independizando más y más del medio. Mucho del desarrollo alcanzado, se realizó gracias a una fuerte, e irreversible, agresión al entorno. Esto lo sabemos todos.

HERMANO LOBO

En el siglo XIII, en los albores del Renacimiento, por parte de algunas personas se dio una vuelta al pensamiento inicial de solidaridad con el resto de seres vivos, es decir, con parte del entorno. Por ejemplo, San Francisco de Asís fue un joven que, abandonando todo cuanto tenía, se adentró por los caminos de la religión queriendo iniciar una nueva manera de interpretar el mundo vivo desde una visión alternativa de la Biblia. Su razonamiento se basaba en el hecho de que, al compartir nuestro origen en Dios, éramos hermanos no habiendo, por tanto, diferencias entre unas especies y otras. Esta es la base conceptual de su poema famoso en que apela al hermano lobo, a la hermana luna o al hermano sol. Pero no es mucha la gente que sabe de los problemas que tuvo el Santo de Asís con la Inquisición, de modo que tuvo que callar. Muchos de esos problemas le vinieron de esta idea de la naturaleza, idea que, siendo nueva en la civilización europea, venía de antiguo en las orientales.

En la era de los descubrimientos europeos, allá por el siglo XVI, la idea de la propiedad de la tierra por parte del hombre volvió a tomar fuerza. Nuevamente, la arrogancia del hombre europeo le permitió cometer todo cuanto destrozo se le ocurrió cometer en nombre de una civilización que premiaba y animaba toda esa arrogancia.
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En este tiempo en que estamos ahora, algunas personas del mundo occidental y con grandes preocupaciones espirituales, se acercaron a las religiones tibetanas en búsqueda del sosiego que no encontraban en las religiones nacidas de la Biblia. Fue cuando el hombre occidental volvió a tomar contacto con las ideas de solidaridad con el medio en que vivimos, ideas que difundieron por todas partes al volver a sus países de origen. Eran personas influyentes en los ambientes culturales occidentales de los que procedían. Todo cuanto dijeron a su regreso tuvo gran eco en la gente, de modo que, entre los jóvenes cultos del mundo occidental, apareció un nuevo sentimiento de preocupación por el entorno. Fue entonces cuando, a nivel mundial, florecieron movimientos ecologistas preocupados por la situación del planeta, unas preocupaciones que antes no habían existido con tales magnitudes ni planteamientos.

Por otra parte y desde el mundo científico, en 1969 el investigador británico J. Lovelock presentó al mundo científico una desconcertante hipótesis: La tierra es un ser vivo creador de su propio hábitat. Hablaba de la evolución conjunta de la Tierra como un todo. Su teoría ha dado lugar a un conjunto coherente de teorías, muchas de ellas comprobadas, conocidas bajo el nombre genérico de Hipótesis Gaia.

Ojalá que en adelante no nos separemos de esta idea de unidad biológica de todo el Planeta, ni del concepto de que todos andamos involucrados en la misma dinámica. Nos conviene mucho  tenerlo en mente de manera constante, antes de que nos metamos por vericuetos irreversibles o de los que resulte difícil salir.







viernes, 18 de noviembre de 2016

Órganos por azar

A raíz de lo que digo en otras entradas, a veces se puede suponer que los seres vivos tienen órganos apropiados para realizar funciones concretas. Tienen dispositivos para trepar, ganchos para sujetarse a superficies en movimiento y estructuras para dispersar sus semillas, molares para triturar la carne de sus presas, o coloraciones apropiadas para disimular su presencia en el campo. Nada de esto es cierto. Aunque un enunciado superficial podría ser exacto, lo que queda por explicar es la relación causa-efecto. Es decir, un ave ¿tiene alas para volar o vuela porque tiene alas?



Estamos ante una interpretación importante en evolución y el primero que explicó esto fue Lamarck, que atribuyó la aparición de órganos a la “necesidad de poseerlos”. Ya en la Grecia clásica, Demócrito se había planteado una duda que perduró más de dos mil años en temas evolutivos: la aparición de nuevos órganos, ¿es obra del azar o de la necesidad? La polémica fue recurrente, e incluso esta pregunta dio título a una de las obras de mayor impacto de pensamiento divulgativo a final del siglo XX, concretamente en 1970, cuando Jacques Monod escribió “El azar y la necesidad”. Darwin ya había dado respuesta adecuada a la pregunta, lo mismo que al aforismo “La función hace el órgano”, si bien en éste no se plantea el origen de tal órgano.


ES CARNIVORO Y TIENE
DENTADURA APROPIADA


En evolución se admite que todos (¡todos!) los procesos evolutivos se inician aprovechando estructuras preexistentes, que incluso podían carecer de función por haberla perdido, o no haberla tenido nunca. En un momento apropiado, cualquier estructura sirvió para realizar algo con mayor eficacia y, a partir de ahí, la selección natural pudo haber ido incrementando la adaptación de esa estructura a tal función. Por ejemplo, un diente rudimentario pudo servir para masticar mejor. Cualquier mutación que incrementase la eficacia de esa función, sería favorecida por la selección. Pero la eficacia se pudo aumentar de muchos y diversos modos, como incrementando la intensidad de la implantación dental en las mandíbulas, aumentando la superficie de masticación, variando su perfil u otros modos, que no descartan la actuación sobre los músculos que mueven las mandíbulas. Todo cambio que incrementase la eficacia de la masticación, si era hereditario, podía pasar a ser adaptativo. Pero primero fue el órgano. Este criterio es también válido para la evolución molecular.



SE PROTEGE POR TENER ESPINAS


Estos procesos evolutivos pueden durar millones de años expresados en tiempo real, o en generaciones, dependiendo en este caso de los individuos de los que se trate. No es lo mismo una generación cada treinta años, que cada quince días. Es lógico que en este segundo caso los procesos vayan más rápidos. Si hablamos de vegetales, no es lo mismo el caso de plantas anuales, que árboles longevos que producen semillas todos los años. Como digo, hay muchos y muy diversos casos.


CAZADOR CON GARRAS


Pero también he dicho algo que no quiero que pase desapercibido. Hablando del cambio que podría aparecer, ponía el condicionante de “si era hereditario”. Lo dije con intención. Los cambios hereditarios los conocemos con un nombre muy concreto, el de mutación. Es más, la única manera que tenemos de saber que un cambio es debido a mutación, es que su efecto es hereditario. Una de las características de las mutaciones es la su aparición por azar, lo cual no deja de parecer un contrasentido para algunos si conocemos la frecuencia con la que aparece. La mutación es al azar, con una frecuencia concreta y medible, porque ocurre de modo independiente a su efecto sobre la viabilidad del individuo que la lleva. 



TREPA POR TENER ZARCILLOS


Nadie piense que las mutaciones van a ser buenas, malas o indiferentes. Eso ya será cuestión de la selección natural y ésta depende mucho del ambiente en el que crece un individuo concreto. Hay mutaciones malas y sus efectos son letales, a veces indetectables por producir mortandad en muy tempranas fases del desarrollo de los individuos. (Si decimos de unas semillas que tienen un valor de germinación del 88%, no sabemos a qué se debe ese 12% de mortalidad). Pueden ser mutaciones buenas o indiferentes. ¿Cómo calibramos esa bondad o esa indiferencia? Por la respuesta de sus portadores ante la selección natural. Sólo por eso. Si nos vamos al monte y vemos las características de los vegetales existentes en él, hemos de asumir que han sido favorecidas por la selección. Lo mismo es válido para los animales que viven allí. Las mutaciones perjudiciales, o que disminuyen la eficacia biológica de sus portadores, van siendo eliminadas con una velocidad variable, pero proporcional a la intensidad en que son perjudiciales. Pero pensemos que la bondad mayor o menos de una mutación depende mucho del ambiente. Por ejemplo, un mamífero de coloración albina ¿está adaptado a su ambiente? Debemos indicar cuál es su ambiente. Pueden ser dunas desérticas, donde es visto desde lejos, o nieves perpetuas, donde su camuflaje está asegurado.


GRACIAS A ESTAS RAÍCES ADVENTÍCEAS,
LA HIEDRA PUEDRE TREPAR


No hay duda de que las nuevas mutaciones pueden dar lugar a nuevas estructuras, que pueden permanecer sin función. Normalmente, en un individuo armónicamente constituido, todo está previsto y realizado. Incluso, una nueva estructura, puede ser un estorbo. Pero si esa nueva estructura es capaz de realizar algo que favorece la viabilidad de su portador, no dudemos de que la selección la favorecerá con una intensidad variable, dependiendo de su incidencia en la viabilidad. Es muy posible que, a lo largo de generaciones, esta nueva estructura incremente su frecuencia entre los individuos de de la especie en la que apareció la mutación. 


Cualquier mutación que pueda aparecer intensificando esta nueva función, será asumida por la especie portadora dando justificación al aforismo de que “la función crea el órgano”. Pero la génesis de órganos nuevos no es su necesidad, es el azar. Luego, la utilización de esa estructura en un sentido concreto, la especializará o no. Eso es otra cosa.


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viernes, 7 de octubre de 2016

Estrategias en generaciones

Una historia termina y comienza otra. La planta progenitora ha formado las semillas, les ha dotado de las necesarias estructuras de diseminación y las semillas caen en diversos lugares. Empieza una nueva historia, la de la planta cuyo diseño biológico va cifrado en sus genes, en su genotipo. No digo que comience una nueva vida, pues la semilla va viva. Nunca olvidemos el aforismo de Pasteur, allá por el siglo XIX “La vida no se crea, simplemente se transmite…”

GERMINANDO



No creamos que una semilla que cae en cualquier sitio germinará y dará sus frutos. Falta mucho para eso y la selección natural es dura, en especial con las formas juveniles. En primer lugar, la semilla debe haber llegado a un lugar apropiado, pues muchos suelos no permitirán su germinación. Cuando germine, ha de competir por la luz con otras plantas vecinas, sus raíces han de lograr los nutrientes apropiados y será preciso que los predadores la dejen crecer. Es grande la suma de retos que tienen las semillas, pero los campos repletos de vegetación nos indican que son muchas, y diversas, las que consiguen crecer, fructificar y de este modo salvar la acción de la selección natural.


ESTAS HOJAS QUE HAN BROTADO FORMAN UN CLON
ENTRE ELLAS Y CON LA PLANTA MADRE
Desde un punto de vista genético, me atrevo a decir que en cualquier vegetal, no hay dos semillas con genotipos iguales o, dicho de otro modo, cada semilla es única en su genotipo. Llevando esto al límite, podemos pensar que una semilla puede no tener la dotación genética apropiada para germinar en un sitio concreto, mientras que otra, procedente de la misma planta, en ese mismo lugar es capaz de originar un individuo muy adaptado y, por tanto, productivo para la especie.



A veces, con nuestra mentalidad humana, es difícil asumir lo efímero de estos genotipos tan adaptados. Los genes, los alelos, son muy duraderos a lo largo de las generaciones, mientras que los genotipos, duran lo que duren sus poseedores. Los genotipos, que son combinaciones efímeras de alelos, se descomponen cuando se forman gametos a causa de sus mismos procesos de formación. Es lo que tiene la reproducción sexual y la necesaria génesis de variabilidad gamética.



Existe otro tipo de reproducción, la asexual, en la que los descendientes mantienen el genotipo de los progenitores. En estos casos se genera lo que conocemos con el nombre de clon y que definimos como el conjunto de individuos que descienden de uno solo mediante reproducción asexual. Por tanto, todos ellos tienen el mismo genotipo.

Existen diversos modos de reproducción asexual, y es bonito comprobar que en algunas condiciones, la selección natural favoreció esa estrategia cuando con ella se pudo asegurar, por tiempo indefinido, la presencia de algunos individuos en áreas concretas. La dispersión de semillas es azarosa, así como el hecho de que alguna de ellas llegue a un hábitat determinado, siendo portadora del genotipo apropiado para crecer en él. Si esta semilla, adaptada a este entorno, alcanza el estado de madurez y es capaz de generar descendencia fértil, supongo que la selección natural podría favorecer cualquier mecanismo que prolongase su presencia en ese hábitat a lo largo de generaciones, haciendo que el genotipo apropiado no constituyese una presencia efímera. En estos casos, supongo, la aparición de estrategias formadoras de clones tal vez fuese favorecida por la selección natural, de modo que la planta en cuestión pudiese estar presente durante varias generaciones sin cambiar su genotipo, que estuvo adaptado desde el principio (por eso germinó). El mecanismo biológico para tal situación fue que la planta se reprodujese por vía asexual.

ESTOLONES DE UNA FRESA
OTRO CLON

Consideremos un ejemplo concreto, una fresa. Un ave come el fruto con múltiples semillas, que son pequeñas y con cubierta dura. Son esos granitos que se nos quedan entre los dientes al comer fresas. El ave no digiere las semillas y las expulsa, entre sus deyecciones, en algún lugar. Allí, las semillas podrán germinar o no. Supongamos que algunas lo hacen. Pero, mientras germinan, han de competir con otros elementos presentes en el suelo. Solamente alcanzarán el estado adulto, reproductor, aquellos individuos que posean un genotipo que haga de ellos unos seres adaptados que tendrán descendencia fértil. Sus flores generarán frutos con semillas que serán dispersadas por animales al comerlas. Pero ninguna semilla llevará el genotipo de la planta progenitora, ese genotipo se ha descompuesto en el mismo proceso de formación de gametos.

No obstante, la planta posee otro mecanismo de reproducción asexual, que le permite la formación de un clon todo lo amplio que pueda ser y con individuos poseedores del genotipo de la planta originaria, adaptada al lugar. La planta produce estolones, que son tallos rastreros con nudos y entrenudos que crecen a ras del suelo. Los nudos pueden formar raíces y de este modo la planta se propaga generando individuos, que también formarán flores, frutos y semillas. En conjunto forman un clon, y lo definimos, repito, como el conjunto de individuos que proceden de uno solo mediante reproducción asexual.

UNA PLANTA DOMÉSTICA QUE SE
REPRODUCE POR ESTOLONES


En la naturaleza hay diversos mecanismos que hacen las veces de reproducciones alternativas en las plantas que poseen esta estrategia. Rizomas y estolones son algunos de estos mecanismos. Nosotros mismos, cuando hacemos esquejes a partir de una sola planta, estamos haciendo un clon.

En ese clon hipotético del que hablo, cuando se forman semillas después de la gametogénesis previa, se genera una gran diversidad genotípica en ellas y se prepara la estrategia de colonizar hábitats nuevos. Por eso es necesaria tal diversidad genotípica, porque unas semillas estarán adaptadas a sus nuevos hábitats y otras no. Una vez llegados a esos lugares, las plantas que germinen en ellos, lo harán por poseer el genotipo apropiado, ya no precisan generar variabilidad y sí incrementar en número de individuos con el mismo genotipo. Para lograr este incremento, la estrategia asexual ha sido la favorecida por la selección natural.

Todo esto está comentado como dando intencionalidad a la selección natural, cuando sabemos que es completamente ciega en sus actuaciones. Pero puede ser una interpretación válida si queremos ver la difícil adecuación de los individuos ante situaciones adversas, cuando el tiempo "casi" no cuenta y las mutaciones apropiadas terminan por aparecer. Si no aparecen, se puede producir extinción. Pero como los casos que comento son relativos a especies vivas, podemos decir que esto es una historia de éxitos.


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sábado, 24 de septiembre de 2016

Dispersión de semillas . 1

Podría decir que la naturaleza sigue sus ciclos y que ahora le toca descansar, preparar la hibernación y dejar todo previsto para que dentro de unos meses, al comenzar la primavera, pueda aparecer una nueva generación de seres vivos. Para nosotros, los humanos, es tiempo de cosechas porque entre los vegetales es época de aparición de frutos y por consiguiente, de semillas. 



En otoño me gusta echarme al monte y ver cómo todo ha ocurrido como tiene que ser. Difícilmente encuentro flores, en todo caso tardías, pero sí muchos frutos dispuestos a diseminarse y llevar las semillas a voleo, a donde caigan y contribuir de este modo al intento de expandir el área de distribución de la especie a la que pertenecen.


FRUTOS MADUROS

En esta época y en invierno, las bayas son los frutos más dotados para realizar esta función. Una función extremadamente importante, pues si las plantas produjeron flores, si se realizó la polinización de modo adecuado, si los ovarios y los óvulos fueron fecundados y maduraron, todos esos procesos han llevado a un final de éxito produciendo numerosas semillas. Ahora viene el final, sin el cual nada hubiese tenido razón de ser. Es preciso la diseminación de esas semillas para que lleguen al mayor número posible de lugares y germinen. Si eso ocurre y las plantas nacidas son fértiles, la especie sigue presente en los ecosistemas haciendo su papel biológico.


BAYAS 

Esto de la diseminación de semillas es un tema importante y el modo de hacerlo es muy variado. Se podría preguntar qué modo es el más eficaz, pero no es válida tal pregunta por ingenua. Para cada especie su método de dispersión es el más adecuado.


Muchos de esos modos se sirven de la ayuda que representan algunos agentes ajenos a las mismas plantas, como son los animales comedores de frutos. Vamos a una época, el invierno, en que los recursos alimenticios pueden escasear. La posibilidad de comer frutos ricos en nutrientes es algo altamente interesante para los animales. También para los vegetales es interesante que los coman, si dentro de esos frutos hay semillas que serán dispersadas con los excrementos de esos comedores. Las semillas deben tener una cubierta resistente a los jugos gástricos, pero la tienen. 


BAYA

Hay un tipo de fruto, la baya, que es muy conocida por todos nosotros. Consiste en un cuerpo esférico en cuyo interior hay cantidad de pulpa, nutritiva, y la semilla envuelta por un tejido muy duro. A esas semillas nosotros les llamamos “hueso”, como el hueso de la cereza, de la uva, etc. Bayas son las uvas, los higos, las cerezas y un largo etcétera. Las plantas que tienen ese tipo de fruto, tienen un procedimiento de diseminación que es similar en todos los casos. El animal, ave o mamífero, ingiere el fruto y con sus deyecciones expulsa la semilla, que no ha digerido. Normalmente, esta deposición la suele realizar en lugares alejados de aquel en que realizó su comida y, de este modo, está diseminando la semilla. 

Hay plantas con un porte que ayuda a esta función, como el majuelo y el cotoneaster, por citar algunos. Son arbustos de bajo porte y un enramado denso que es capaz de definir bajo ellos un cierto tipo de microclima con temperatura algo más elevada que fuera de su abrigo. En alta montaña, algunos micromamíferos se cobijan en esos abrigos. Disponen de temperatura más elevada que en el exterior y, además, cuentan con un elevado número de bayas cuyas semillas dispersarán a lo largo del invierno.

COTONEASTER EN EL MONTE

El acebo también tiene el fruto en baya. Muchos de estos frutos están adaptados para ser ingeridos por aminales herbívoros, que no beben agua y en su dieta normal llevan el aporte nutritivo que suple esta aparente falta hídrica en su dieta. Por ejemplo, los mismos vegetales comidos les suplen sus necesidades de agua. Si en Navidad algunos niños comen, como travesura, alguna baya de acebo que haya en su casa, pueden sufrir trastornos digestivos. No es que la baya sea venenosa, es que no es propia para una dieta omnívora, suplida, además, con ingesta de líquidos. Mal que le pese a mucha gente, la biología o la evolución no nos ha preparado para todo.

Hablar de acebo me lleva a pensar en muérdago, y recordar algo que puede parecer insólito y que voy a contar ahora. Hace años, el muérdago se puso de moda como motivo del consumo navideño. Siempre tuvo su aire de misterio por su relación con mitos druídicos, que ahora no vienen al caso, pero no puedo olvidar la hermosa escena de la sacerdotisa Norma cortando muérdago, mientras invoca a la Casta Diva.


ARBOL CON MUÉRDAGO

El muérdago crece como planta semiparásita en ramas de hayas y robles. En pleno invierno se nos muestran como matojos adheridos a las ramas desnudas de los árboles. Su fruto es blanco y pegajoso, de ahí su nombre. Viscum album. Cuando las aves se posan en los árboles, estos frutos se les pegan al plumaje e intentan arrancárselo. Terminan comiéndolo y lo dejan, entre sus excrementos, adherido a alguna rama. Allí germinará.


MUÉRDAGO CON SU FRUTO

Cuando los vendedores de plantas ornamentales conocieron este ciclo, pensaron que les resultaría muy sencillo imitarlo en invernadero, pero nunca les dio resultado. Ponían sobre las ramas, las semillas envueltas en excremento de ave. Ninguna germinó. 


MUÉRDAGO

Ahora saben que solamente germinan las semillas expulsadas por las aves entre sus heces, pues de algún modo, esas semillas para su germinación, necesitan ser estimuladas por los jugos digestivos del ave que ha comido el fruto.

En evolución conocemos casos similares de dependencia.

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domingo, 18 de septiembre de 2016

Aislamiento reproductor incipiente: Introgresión

Mientras los individuos de una especie pueden cruzarse libremente entre ellos, generando descendencia fértil, pueden mezclar sus genes sin barrera de ningún tipo. Es como si los genes de todos ellos formasen un fondo común, y cada uno de los individuos compartiesen ese fondo génico con dos juegos completos de ellos. Gracias a la reproducción, los genes de cada individuo vuelven a formar parte de ese hipotético fondo, en forma de gametos, que se pueden unir a otros gametos y dar lugar, por tanto a nuevos individuos también fértiles.


Hay algo que quiero dejar bien claro. La evolución es un proceso que sigue actuando. Con sus velocidades propias y sus intensidades específicas, hoy ocurren todos los fenómenos evolutivos que conocemos y los que desconocemos, que son más. Hoy se dan procesos de selección natural, hay extinciones, aparecen especies y, también, hay procesos de especiación.





En tales casos, es muy importante la aparición de barreras reproductivas, pues impiden que se produzcan flujos de genes entre las especies incipientes. Digo incipientes para referirme a las especies que están en vías de formación, pero aún no muy sólidamente definidas ni aisladas desde un punto de vista reproductivo Entre ellas, los mecanismos de aislamiento van acotando grupos de genes capaces de generar genotipos armónicos, que  se manifiestan como individuos.

No obstante, en condiciones extremas se pueden romper las barreras reproductivas que pueden haberse establecido entre dos especies, dando lugar a híbridos parcialmente fértiles. Me gusta eso de la fertilidad parcial.


Darwin, dedica enteramente el capítulo IX del “Origen de las especies” a los híbridos y comenta algunas cosas inexplicables entonces, pero explicables hoy. Por ejemplo, podemos pensar en dos especies próximas, A y B, normalmente aisladas, pero que se pueden reproducir en situaciones límite. Es posible inducir la aparición de híbridos si aislamos una población experimental formada por machos A y hembras B, o al revés.

Si hay descendencia, dispondremos de dos tipos de híbridos A/B y B/A, donde la primera letra de cada una de las expresiones representa a la especie materna, y la segunda a la paterna. Los criadores de mulos saben de su diferencia de robustez según sea el sexo de las especies progenitoras. También Darwin lo comenta. Pero, además, aunque en vida silvestre las especies A y B no se crucen, y los híbridos A/B y B/A sean estériles, en esas situaciones límite a las que antes me refería, algunos de ellos pueden ser parcialmente fértiles (digo "algunos"). Es posible que tengan hijos cuando se cruzan con una de las cepas progenitoras, pero no al cruzarse con la otra. Así, híbridos B/A tienen descendencia cruzados con machos B.

Los descendientes de estos cruzamientos sucesivos, y recordemos que guardan en su genoma genes de la especie A, mostrarán mayor fertilidad si se siguen cruzando con individuos B, de modo que en pocas generaciones todo el genoma de los antiguos híbridos será el propio de la especie B, aunque es posible que entre tanto cruzamiento y formación de gametos por parte de los híbridos, se mantengan algunos genes de una de las especies generadoras del híbrido, en este ejemplo, de la A.

Este paso de genes de una especie a otra por medio de la formación de híbridos parcialmente fértiles se conoce como “introgresión”.


Un blog amigo, llamado NUNCAJAMAS COCKER y cuya dirección pongo al final de esta entrada, nos habla de cría familiar de cocker. El autor también trata en su blog de temas relacionados con la conservación en la naturaleza de especies propias de nuestra fauna y, por tanto, del lobo. Hace pocos días ha reseñado una tesis doctoral que me ha gustado mucho y que voy a comentar aquí por venir al caso.

Su autor es el Dr. Óscar Ramírez, quien estudió las poblaciones naturales del lobo en nuestra península. Según su área de distribución, describe tres poblaciones bien definidas. Una de ellas, al norte del río Duero. Otra al sur de ese mismo río, concretamente en Sierra Morena y la otra en los Pirineos, de la que piensa, por sus características genéticas, que es consecuencia de inmigración de individuos procedentes de los Alpes.

Donde, siguiendo al autor, se produjo una mayor situación de estrés, fue en Sierra Morena, estando la población casi al borde de la extinción, que no se   llegó a producir porque los lobos residuales se cruzaron con perros asilvestrados. 

De esos cruzamientos forzados por las condiciones poblacionales, surgieron individuos parcialmente fértiles y hoy en día esa situación parece solucionada, pero al secuenciar el genoma de los lobos de Sierra Morena, aparecen secuencias correspondientes a genes de perros. En algunos casos estudiados, el porcentaje de genoma de perro presente en el del lobo, es muy alto. La vía de entrada de dicho genoma ha sido la introgresión. Los lobos receptores de esos genes de perro no han perdido sus condiciones biológicas de lobos.

Reitero, somos espectadores de procesos evolutivos que siguen teniendo lugar hoy en día. Lo mismo que siguen actuando las fuerzas geológicas, también lo hacen las biológicas. A veces la presenciamos en primera fila.

En este caso, y a partir de estos datos, vemos que lobo y perro doméstico son dos especies incipientes que ya no se cruzan entre ellas en situaciones normales, pero que aún no tienen definidas de modo irreversible sus barreras reproductoras.


Para escribir esta entrada tuve en cuenta los datos aportados en:

NUNCAJAMAS COCKER:La genética de los lobos del sur de España.





lunes, 12 de septiembre de 2016

Hablando de especies (2)

En biología, la especie viene a ser como la unidad que engloba a seres compatibles desde un aspecto reproductivo. Recordemos la definición con su condición ineludible, “tienen hijos fértiles”. De un modo u otro, todos los autores, desde Aristóteles hasta hoy, nos han hablado de especies como unidades funcionales en el mundo de los seres vivos. (Reitero la salvedad que hice en mi entrada anterior sobre individuos partenogenéticos y de autofecundación obligada).




Podemos imaginar a los seres pertenecientes a una misma especie, cruzándose entre ellos a lo largo de generaciones. Si acaso hay cruzamientos con individuos de otras especies y de ellos nacen hijos, serán estériles. Esto quiere decir que los individuos de la especie imaginada, guardan entre todos una amplia serie de genes, todos ellos capaces de generar individuos viables, y que nunca se mezclarán con genes de otras especies. Porque eso que yo llamo mezcla sólo ocurriría en caso de híbridos fértiles en cuyos gametos hubiese genes de ambas especies progenitoras. Casi nunca ocurre. 

Las especies, en su totalidad, están protegidas de estos flujos de genes, improductivos, mediante lo que llamamos mecanismos de aislamiento reproductor. Hay muchos, pero todos ellos tienden a evitar tales cruzamientos infructuosos.

UNA EDICIÓN QUE ME GUSTA

Gracias a esos mecanismos, no existe paso de genes unas especies a otras. ¿O sí? Pues sí, la verdad es que sí. Vamos por partes. La evolución no es un proceso terminado. Aunque lento para nuestro modo de entender el tiempo, sigue funcionando y hoy mismo existen especies incipientes que van adquiriendo sus características propias, entre ellas las reproductivas. Por ejemplo, en este tiempo las orquídeas tienen grandes posibilidades de hibridar entre diferentes especies, generando descendencia parcialmente fértil.

La especie siempre fue considerada como algo muy definido y estable desde el punto de vista biológico. Por eso, autores modernos y prestigiosos, como Buffon, Lamarck y otros, al hablar de evolución, fijaban su atención en el punto clave del proceso. En el origen de la especies. Pero nunca hubo uniformidad de criterios con relación a tal proceso. 

DARWIN CUANDO PUBLICÓ
"EL ORIGEN DE LAS ESPECIES"

Para Buffon, uno de los grandes de la biología del s.XVIII, las especies aparecían como consecuencia de la “degeneración” de los géneros. Nunca llegó más allá, ni definió qué entendía por esa “degeneración”. Pero había hablado de un origen de especies, aunque no pudo describir el proceso. Tampoco Lamarck, grande en su trabajo, pudo explicar el hecho concreto del proceso de formación de especies. Pero, insisto, los personajes importantes de la biología de entonces, ya hablaban de evolución y del origen de las especies. Por cierto, es a Lamarck a quien debemos el nombre de “Biología”.

Si reparamos en la historia de la biología, nos encontramos con que a comienzos del siglo XIX, había científicos evolucionistas para quienes la gran incógnita era cómo se producían las especies. Independientemente de la duda, está claro el concepto acertado que tenían de la especie como unidad fundamental de la biología.

DARWIN: CARICATURA OFENSIVA

Fue Darwin quien, en 1859, quiso dar respuesta a esa duda acerca del origen de las especies. Su libro, “El origen de las especies por medio de la selección natural”, plantea la hipótesis del papel de la selección natural en el proceso clave de la evolución, la aparición de especies nuevas. Si bien aclara que hay otros mecanismos por los cuales pueden formarse especies. Es lo que hoy conocemos como "especiación instantánea".

Dejando de lado muchos comentarios que se me ocurren, muchos de ellos ya planteados aquí mismo, quiero hacer ver que Darwin propone una fuerza aparentemente tenue, dicha selección, como causa de un proceso evolutivo clave. Nunca nadie, hasta entonces, había reparado en la efectividad de la selección como agente evolutivo. Darwin sí lo había comprobado en su visita a granjas durante su época de estudiante. Sabía que una selección drástica era capaz de conseguir efectos sorprendentes. Durante su viaje en el Beagle, y con su exhaustiva toma de muestras, vio que en la naturaleza también existen procesos selectivos, que pueden provocar cambios a largo plazo.

En su libro presenta a la selección natural como fuerza evolutiva y a la diana sobre la que actúa en los seres vivos, la adaptación. Nunca nadie había hablado de ella, Darwin las define y aparecen unos conceptos nuevos en biología. Conceptos evolutivos.

Me gusta que en el mismo siglo en que se destierran las ideas de grandes cataclismos para explicar los procesos geodinámicos, y se substituyen por las causas “actuales” (prefiero llamarlas causas “cotidianas”) como son la erosión, el transporte y la sedimentación, Darwin elimine también la idea de grandes extinciones seguidas de otras, también grandes, creaciones, y la substituya por la idea de una selección natural constantemente actuando, sin prisa, como en silencio. Pero eficaz.

ETIQUETA EN LA BOTELLA DE UN
ANÍS ESPAÑOL
El impacto del “Origen de las especies” fue enorme. El ambiente científico estaba en ebullición con grandes novedades en el campo de la geología, y las teorías evolutivas propuestas por Darwin se sumaron a ellas, causando gran impacto. A Darwin se le atribuyó decir que venimos de los monos. Nunca dijo eso. Dijo que, evolutivamente, somos parientes. Ser parientes no indica más que tener antepasados comunes, también en humanos. Hoy nadie discute eso.

En plena campaña contra Darwin, un conocido anís español puso en la etiqueta de su botella un mono con su cara. Aún permanece.



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martes, 6 de septiembre de 2016

Hablando de especies (1)

En más de una ocasión he comentado aquí que otras ciencias experimentales encierran sus conocimientos en fórmulas inamovibles, pero que la biología los guarda en conceptos, siempre en revisión. Quiero detenerme en esto.
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En mi entrada anterior, me referí al nombre dado a las especies y, hablando de ellas, comenté que: “El concepto de especie es difícil de definir y está en constante revisión. Su última definición comprendió caracteres morfológicos, ecológicos y genéticos. Me gusta que en biología no tengamos casi nada definido por completo y sin estar sujeto a una continua revisión.”
UNA SOLA ESPECIE

Recuerdo a mis amigos lectores que el fin de una ciencia es el de explicar el entorno utilizando para hacerlo los recursos de los que se dispone en cada tiempo. En biología, los conocimientos se formulan como conceptos (Conceptos de gen, evolución, población, nicho ecológico, especie, etc.). Cuando aparecen nuevos recursos de estudio en forma de métodos, aparatos, productos, etc., se aplican a los conceptos previamente disponibles por ver si los refrendan o si, por el contrario, los eliminan. De este modo, los conocimientos se van consolidando, pero nunca los damos por definitivamente formulados, pues siempre habrá nuevos conocimientos que nos obliguen a revisar lo previamente establecido. Por ejemplo, en el pasado siglo XX, los conceptos de gen y de cromosoma han madurado mucho y no por eso creemos que estén plenamente definidos.


UNA SOLA ESPECIE

Algo similar ocurre con la especie, que es un concepto muy intuitivo. Nadie va a decir que un caballo y un gato pertenecen a una misma especie. ¿Por qué los ha diferenciado? Tal vez dijesen que “porque sí”, porque es algo que está muy claro, que no “son lo mismo”. Es cierto, pero “ser lo mismo” en este caso, ¿qué puede significar?” Sí, claro, que no son de la misma especie, pero ¿cómo podemos definir eso?.

La primera definición de especie que conocí fue estudiando segundo curso de carrera. Me la encontré por duplicado en Zoología y en Botánica, (queridos profesores míos…) Más o menos decía que especie “es el conjunto de individuos que se parecen entre sí y tienen descendencia fértil”. Han pasado más de cincuenta años desde entonces y la definición se ha ido completando (y complicando). 


SEMILLAS DE DIFERENTES ESPECIES

En primer lugar, se ha incluido el dimorfismo sexual, y el hecho de que existan estados intermedios en formas juveniles o de larva. En definiciones actuales, los individuos de la misma especie se parecen entre sí “en la misma fase del ciclo biológico” y los parecidos son entre los machos y entre las hembras.·


¿Cómo sabemos que un macho y una hembra pertenecen a la misma especie aunque sean muy diferentes en su morfología? Por un criterio muy simple: porque tienen hijos fértiles. Tener hijos es una condición necesaria, pero no suficiente, pues esos retoños han de ser necesariamente fértiles. De no ser así, el caballo y el burro pertenecerían a la misma especie.

DIMORFISMO SEXUAL
¿Por qué es necesaria la fertilidad en esos hijos? Para mi manera de ver las cosas, por dos razones. Una de ellas es que esa fertilidad asegura el mantenimiento de la especie sin necesidad de recurrir a agentes externos. Esos individuos no precisan ayuda exterior ninguna para mantenerse como grupo natural que genera su propia descendencia y, como esos hijos han de ser fértiles, ese comportamiento sigue asegurado.

Por otra parte, para que esos hijos sean fértiles es preciso una coordinación genética total en los descendientes. Si son fértiles, en ellos los genes están coordinados de modo que favorecen una reproducción armónica y en los desarrollos embrionarios no hay ningún tipo de bloqueo, como ocurre en híbridos de especies diferentes, como es el caso del mulo.

UNA SOLA ESPECIE
Los individuos de una especie comparten nicho ecológico, tienen costumbres coordinadas entre ellos y más datos. Pero… si tan importante es la existencia de una reproducción con descendencia fértil ¿cómo asignamos a especies a individuos partenogenéticos o hermafroditas, que no se reproducen entre sí?

No lo sé. Tal vez uno de nuestros fallos actuales sea buscar una definición de especie válida para la totalidad de seres vivos.


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domingo, 28 de agosto de 2016

Nombres en biología: 8. Más nombres.

Vuelvo a decir que muchos nombres científicos no se dieron a voleo cuando se trató de designar a animales y plantas. Tales nombres pretendían describir, aunque de modo somero, al ser en cuestión así como indicarnos alguna de sus propiedades. 

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Los nombres científicos se rigen por la nomenclatura binaria, establecida a finales del siglo XVIII por el botánico sueco Carlos Linneo. Este nombre está compuesto por otros dos (de ahí, binario), el primero se refiere al Género al que pertenece el ser nominado, por ej. Drosophila. El segundo nombre es el llamado específico y se refiere a peculiaridades de un grupo, de tamaño variable de individuos, que comparten caracteres morfológicos y de comportamiento que los diferencian del resto de individuos pertenecientes al mismo género. Conocemos como especie al conjunto de individuos que reciben este mismo nombre.


Jasione montana


El concepto de especie es dificil de definir y está en constante revisión. Su última definición comprendió caracteres morfológicos, ecológicos y genéticos. Me gusta que en biología no tengamos casi nada definido por completo y sin necesidad de revisión. 

Supongamos varios géneros diversos, pero en ellos hay algunas especies que reciben el nombre de “oficinalis”, ej. Parietaria oficinalis. El nombre de estas especies nos indica que tales vegetales fueron utilizados en farmacia. Recordemos que hoy día los farmacéuticos llaman “oficina” a sus tiendas expendedoras de medicamentos. Hay géneros que con especies llamadas “edulis”, ej, Cerastoderma edulis, (berberecho). Tal nombre de especie indica comestible. Hay nombres de especies que nos hacen referencia al hábitat: Jasione “montana” es del monte, Calendula “arvensis” se refiere a frecuente en los campos, etc, etc. En otras ocasiones, el nombre de la especie hace referencia al origen geográfico: Drosophila “mauriciana”, de las Islas Mauricio, Daboecia “cantábrica”, de nuestra cordillera norteña. Hay veces en que la especie nos habla de cualidades de la planta, como “somnifera”, que es la especie a la que pertenece el opio.Y un largo, e ilustrativo, etcétera.


Osmunda regalis


Hay un helecho cuyo nombre me gusta mucho: Osmunda regalis. Traducido dice “boca limpia de los reyes”. En latín, “os” es boca; “munda”, limpia, y “regalis”, del rey. Este helecho lo utilizaban los emperadores romanos para masticar después de las comidas y, de ese modo, limpiar sus bocas. Vive a orillas de ríos, en aguas remansada. 

Pyrus

El fuego ha inspirado varios nombres de cuerpos naturales y científicos. También en biología ha dejado su impronta. Pensemos en la morfología de una llama. Una sola. En griego se llamaba pyros y tenemos un cuerpo geométrico al que llamamos pirámide. Hay un fruto que cuando cuelga del árbol recuerda mucho a una llama. Le llamamos “peras” y el nombre científico del género al que pertenece es “Pyrus”. Siguiendo con el fuego, en el argot infantil de diversas zonas del país, al pene se le llama “Pirola”. Siempre he visto una clara referencia al Pyrus, fuego, y esta pervivencia del nombre en un reducto cerrado, como el infantil, es un fenómeno que ocurre en otras circunstancias léxicas y evolutivas.
PLATANO
ARCE



En cuanto a árboles hay dos especies diferentes, pero con hojas parecidas. Las características para distinguir árboles son el aspecto del tronco, la morfología de la hoja y del fruto. El arce y el plátano de sombra poseen troncos y frutos muy diferentes, pero algunas especies tienen unas hojas muy similares. Yo los distingo porque las hojas de arce tienen el pecíolo rojo y las del plátano, no. Pero son tan parecidas, que quien les asignó nombre jugueteó con ellos y les puso: Acer seudoplatanus y Platanus acerifolia, es decir, Arce falso plátano y Plátano con hoja de arce.

Capsella bursa-pastoris

Una de las primeras plantas que determiné se llama Capsela bursa-pastoris, es decir, “Fruto en forma de zurrón de pastor” y realmente es acertado tal nombre, por lo descriptivo. 

Este de ahora ha sido un pequeño recorrido por nombres científicos para indicar que no son consecuencia de un capricho. Mas bien es el resultado de un estudio riguroso que pretendió compendiar en dos palabras la máxima información sobre una especie.

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viernes, 29 de julio de 2016

Nombres en biología: 5 Cromosoma X

A veces, de modo inconsciente, se asignan nombres transitorios que,  no obstante, llegan a consolidarse. Uno de ellos es el de Cromosoma X, pues lo que empezó como un juego casi juvenil, terminó definiendo un cromosoma con un elevado significado conceptual y genético.

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Ya en un escrito de 17 de septiembre de 1870, Mendel había sugerido que la proporción sexual de muchas especies equivalía exactamente a la proporción fenotípica que cabría esperar en la descendencia de un heterocigoto Aa cuando es cruzado con un homocigoto aa. 

Hoy sabemos que no existe mucha diferencia entre la estructura del cruzamiento al que se refería Mendel y el que determina el sexo. En un caso se trata de genes y en éste de cromosomas, pero en ambas situaciones tenemos un individuo (o un sexo) formador de un solo tipo de gametos, todos con el mismo carácter genético, que transmitirá a todos sus descendientes y que no será fundamental al determinar diferencias, y otro individuo (o sexo), que genera dos tipos diferentes de gametos en relación a ese mismo carácter, formados los dos con la misma frecuencia y que serán los que determinen las diferencias genéticas que aparezcan en la descendencia.


ESQUEMA DE LA DETERMINACIÓN DEL SEXO
EN HUMANOS
Teóricamente se pensó que el sexo (algo tan complejo con componentes morfológicos y fisiológicos), dependería no de un solo gen, más bien de muchos que podrían residir en un mismo cromosoma concreto. Un sexo tendría dos cromosomas y el otro sólo uno. De este modo se cumpliría lo que, también de manera teórica, había pensado Mendel. Un sexo formaría todos los gametos iguales, portadores de ese cromosoma. A este sexo se llamó homogamético, que quiere decir formador de “gametos iguales”. El otro sexo formaría gametos diferentes, pues la mitad de ellos llevaría ese cromosoma particular, mientras la otra mitad no lo llevaría, llamándosele, por tanto, sexo heterogamético, formador de “gametos diferentes”. Para que esto fuese así, el sexo homogamético tendría dos cromosomas determinantes del sexo, mientras que el heterogamético sólo tendría uno.
Para comprobar la veracidad de la hipótesis, en algunos laboratorios de citología se comenzaron a estudiar cariotipos de machos y de hembras, por si aparecían diferencias en el número de cromosómicas. Miss Nettie Stevens y Wilson buscaban un cromosoma relacionado con uno u otro sexo, al que, por desconocido, y con el desparpajo de la juventud, denominaron cromosoma X. De ser cierta la hipóteis, ese cromosoma y dentro de una misma especie, determinaría diferentes cariotipos, según el sexo del individuo estudiado. Además de jóvenes, eran rigurosos investigadores. 
La Dra. Stevens, al comentar con compañeros la naturaleza de su trabajo, decía que buscaba un cromosoma misterioso, un "cromosoma X". También sus amigos le preguntaban cómo iban sus perquisas acerca del "cromosoma X".

MS. NETTIE STEVENS CON UN ESQUEMA DE LOS
CROMOSOMAS X E Y 

En 1905, estudiando cariotipos de ortópteros, estos investigadores vieron que en algunos casos la hembra posee un numero par de cromosomas, (N pares), mientras el macho posee un número impar. Uno de los cromosomas pares de la hembra sólo tiene un representante en los machos. Miss Stevens indicó que se correspondía con el cromosoma X buscado desde hacía cierto tiempo. Las condiciones teóricas se cumplían, pues cuando la hembra forma óvulos, los miembros de cada pareja de cromosomas se separan uno del otro, entrando a formar parte de cada óvulo, de modo que todos ellos tienen un cromosoma X. Sin embargo, en los espermatozoides, la mitad contendrá un cromosoma X y la otra mitad carecerá de él. Cuando un óvulo es fecundado por un espermatozoide portador de un cromosoma X, el zigoto tendrá dos cromosomas X y determinará una hembra, mientras que cuando es fecundado por un espermatozoide que carece de él, el zigoto tendrá un solo cromosoma X, determinando un macho. El sexo del individuo que se desarrolla a partir del huevo fecundado viene, por tanto, determinado en la fecundación por un hecho casual, por el tipo de espermatozoide que haya intervenido en ella.

EDMUND B. WILSON
En otros insectos, como en el gusano de la harina, Tenebrio molitor, Miss Stevens observó que el macho presentaba un cromosoma que actuaba como pareja del cromosoma X, pero era completamente diferente de él. Puesto que en machos aparecía como pareja de X, era lógico llamarle cromosoma Y, como se llama a la pareja de X en ecuaciones y en trigonometría.  No obstante, el macho seguía teniendo su condición de sexo heterogamético, si bien en este caso la mitad de sus gametos eran portadores del cromosoma X, y la otra mitad del cromosoma Y. El sistema de fecundación determinaba una descendencia de machos y hembras repartidos en una proporción de mitad y mitad.
En pocos años, Miss Stevens, Wilson y otros comprobaron casos similares en muchas especies animales. Lo general era la presencia de un sexo homogamético, no necesariamente el femenino, y otro heterogamético que, en correspondencia con lo anterior, no tiene que ser necesariamente el masculino. Por ejemplo, mamíferos y dípteros, (nosotros y moscas) tenemos este tipo de determinación, pero en aves ocurre que el sexo heterogamético es la hembra. 

Lo que comenzó siendo una denominación casi de argot juvenil, “cromosoma X”, ha terminado por ser de utilización universal para designar a los cromosomas sexuales.


NOTA AL MARGEN. 
Años antes, W.C. Röentgen, también había utilizado el calificativo de "rayos X" para referirse a los rayos descubiertos por él, cuya naturaleza desconocía. Tal denominación tuvo éxito, de modo que aunque posteriormente se propuso llamarles Rayos Rôentgen, en muchos países se siguen denominando Rayos X.

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