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Boletín de la Sociedad Botánica de México | ![]() |
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Sociedad Botánica de México, A.C. | |||||||||||||
La Sociedad Botánica de México es una asociación civil
que reúne a todas aquellas personas cuyas actividades científicas, profesionales, técnicas o educativas están enmarcadas por la botánica. La Sociedad estimula la investigación, la docencia, la tecnología y la divulgación de la botánica de México en todas sus ramas.
El boletín de investigación de la Sociedad aparece desde 1944, y durante los más de cincuenta años de edición del mismo, esta publicación ha dado a conocer diversos trabajos, muchos de los cuales se han convertido en “clásicos de la botánica”, que constituyen un acervo invaluable para toda persona interesada en temas relacionados con esta área de la ciencia. Los artículos incluidos en el boletín presentan tanto información general, accesible para aquellos que no tienen un conocimiento previo sobre botánica, como información relevante para los que tienen una relación directa, ya sea profesional o académica, con este campo de la ciencia.
Con motivo del cincuenta aniversario de la publicación del boletín, el Consejo Directivo de la Sociedad Botánica de México decidió publicar un número especial con el tema: “Perspectivas de las ciencias vegetales” (núm. 55). El objetivo fue analizar la situación de la investigación botánica con la intención de plantear las perspectivas de desarrollo de las diferentes áreas. Para ello, investigadores con una reconocida trayectoria realizaron diversas aportaciones sobre este tema.
Es interesante advertir, a partir de los resultados obtenidos que se presentan en los artículos publicados en el número 55, las transformaciones que ha sufrido en años recientes el desenvolvimiento de la investigación en las ciencias vegetales. Fundamentalmente, estos cambios se desarrollan en dos vertientes. Por un lado, todo lo correspondiente a la conservación de la biodiversidad y el manejo de los recursos naturales, y por el otro, el desarrollo de la investigación en biología molecular y sus aplicaciones a problemas de taxonomía, ecología o genética.
Con el número especial de diciembre de 1994 el boletín inició una serie de cambios tendientes a actualizar y mejorar este órgano de difusión científica. El proceso se inició al realizar modificaciones a su formato; el siguiente paso ha sido la ampliación del contenido al que se incorporan artículos de revisión de temas botánicos, textos que informan sobre investigaciones y reuniones académicas, notas botánicas, ensayos, comentarios y reseñas de libros. Con estos cambios los miembros de la Sociedad Botánica de México y, en general, los miembros de la comunidad botánica mexicana e internacional, encuentran en este boletín un foro adecuado para publicar los resultados de sus investigaciones y una referencia cotidiana en su quehacer científico.
El número 56 de junio de 1995, dedicado a los agaves, incluye por primera vez una sección especial que contiene seis trabajos presentados en el Simposio Internacional sobre Agaváceas celebrado en 1994. Estos artículos resumen, en buena medida, la situación taxonómica y filogenética de este grupo de plantas. Con la publicación de estos artículos se inicia una sección en la que se intenta presentar información actualizada sobre temas botánicos específicos que sean de interés general.
La segunda parte de las ponencias del Simposio Internacional sobre Agaváceas se publicó en el número más reciente (57). Además de estos textos, se presentan trabajos originales de investigación que han sido sometidos a una revisión cuidadosa por especialistas, lo que ha permitido mantener la calidad de dicha publicación. El Boletín de la Sociedad Botánica de México es un claro ejemplo de lo que se puede lograr con una revista de investigación. La presentación, la calidad de impresión y la actualidad y pertinencia de los artículos presentados en esta publicación la convierte en un medio fundamental para la difusión del conocimiento científico en México.
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Sociedad Botánica de México, A.C.
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Sociedad Botánica de México, A. C. 1996. Boletín de la Sociedad Botánica de México. Ciencias, núm. 42, abril-junio, pp. 62-63. [En línea].
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Publicaciones científicas en América Latina
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Ana María Cetto y Kai-Inge Hillerud
ICSU, UNESCO, UNAM, AIC y FCE,1995.
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Las naciones que conforman nuestro complejo y diverso
subcontinente latinoamericano comparten lenguas, raíces y tradiciones en las que han basado su desarrollo económico y social, y también su desarrollo científico. Desde el momento que alcanzaron su condición de estados independientes, emprendieron esfuerzos por consolidarse como tales. Empero, dice Ana María Cetto: “En buena medida estos países tienen una historia común, en la que la ciencia ha desempeñado un papel a todas luces secundario. Escasa fue nuestra aportación a la ciencia y escasas fueron también nuestras publicaciones científicas hasta entrado el siglo XX.”
Cabe preguntarnos entonces: ¿la ciencia no nos ha interesado a los latinoamericanos?; ¿qué sucede con los científicos de nuestra región?; ¿por qué nuestra ciencia no alcanza dimensiones internacionales?; ¿cuál es el impacto de nuestras publicaciones científicas?
Publicaciones científicas en América Latina reúne las experiencias y reflexiones de un grupo de editores y especialistas que participaron en el taller internacional del mismo nombre, realizado en noviembre de 1994 en Guadalajara, México, en el marco de la VIII Feria Internacional del Libro. En este encuentro participaron 34 científicos, editores y especialistas en publicaciones científicas, procedentes de diez países de América Latina y el Caribe, además de Canadá, España, Estados Unidos y Suecia.
La idea de organizar una reunión de este tipo se originó de la discusión contenida en un artículo aparecido en la revista, del International Council of Scientific Unions, Science International, sobre los beneficios que para el desarrollo regional se derivan del fortalecimiento de las publicaciones científicas propias. Dicha idea fue recogida por dos comités del ICSU, los cuales, inspirados por la experiencia de un taller similar realizado en Harare, Zimbawe, en 1993, resolvieron convocar a un grupo selecto e interdisciplinario de especialistas, para hacer un primer análisis colectivo de los principales problemas que enfrentan las publicaciones científicas en América Latina y sus posibles vías de solución.
Los objetivos generales del taller fueron: 1) promover y facilitar una colaboración más activa entre los editores científicos de la región; 2) aumentar la visibilidad de la ciencia latinoamericana por medio de sus publicaciones; 3) intensificar la cooperación científica regional e internacional. Al cabo de dos días y medio de fructíferas deliberaciones, los participantes formularon un conjunto de conclusiones y recomendaciones dirigidas a las instituciones científicas y los organismos para la ciencia y tecnología de la región.
Publicaciones científicas en América Latina contiene los textos inaugurales, los trabajos que se derivaron de las ponencias presentadas a discusión, y las conclusiones y recomendaciones. El orden de los textos corresponde a la organización temática del taller, a saber:
1) Naturaleza, objetivos y estado de las publicaciones existentes. 2) Calidad y evaluación de las publicaciones científicas. 3) Proceso técnico de producción y uso de nuevas tecnologías. 4) Sustentabilidad de las publicaciones: financiamiento, promoción y distribución.
Los trabajos abordan en su mayoría cuestiones relacionadas con los temas 1 y 2, lo cual refleja las preocupaciones centrales de los participantes. Hubo en la reunión un predominio de científicos involucrados en la edición de revistas de investigación, como se desprende claramente de las contribuciones escritas y de las conclusiones. Uno de los resultados quizás más significativos fue la propuesta de crear una red regional permanente de editores científicos, una de cuyas primeras tareas sería el seguimiento de las recomendaciones emanadas del propio taller, en particular la creación de un banco de datos de revistas científicas de la región. Hubo también, sin embargo, un claro consenso sobre la urgente necesidad de fomentar la producción de otros géneros de literatura científica, específicamente de revistas y libros para la enseñanza y para la comunicación a un público más amplio, y se elaboran varias propuestas específicas al respecto.
La reunión fue auspiciada por el ICSU, la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO), la Universidad de Guadalajara, la Academia de Ciencias de Tercer Mundo (TVVAS), la Academia de la Investigación Científica de México y la VIII Feria Internacional del Libro.
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Ana María Cetto y Kai-Inge Hillerud
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Cetto, Ana María y Hillerud, Kai-Inge. 1996. Publicaciones científicas en América Latina. Ciencias, núm. 42, abril-junio, pp. 60-62. [En línea].
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El Pedregal de San Ángel
César Carrillo Trueba
Editorial UNAM
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Jacinto Barrera
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“Dice Italo Calvino que un lector es aquel que se bebe
las palabras una a una y sólo busca que al hilarse éstas contengan una historia. Este libro está hecho para lectores así”, con esta frase, César Carrillo pone fin a los párrafos que, a modo de advertencia, nos ofrece antes de introducirnos en la historia que ha de relatarnos, historia que él mismo nos resume así: “...desde un principio, el propósito fue volver a trazar la secuencia en que fueron llegando, al derrame volcánico que dejó la erupción del Xitle, cada uno de los organismos que aún viven ahí o que lo hicieron en algún momento, y mostrar con esto la compleja trama que encierra el funcionamiento de un ecosistema”.
Desde esta perspectiva, desde la perspectiva del propósito que le anima, El Pedregal de San Ángel cumple su cometido. En efecto, a partir del conocimiento generado en torno a esa región por paisajistas y naturalistas, por geólogos y biólogos; por historiadores y arqueólogos, César Carrillo nos conduce por los derroteros de su historia, evadiendo además, y para fortuna del lector al que está dirigido, el intrincado metalenguaje en que se expresa a sí mismo el saber científico. Si lo que en El Pedregal de San Ángel se encuentra asentado resiste o no la mirada de los especialistas de las distintas disciplinas que ofrecieron su caudal para hacerlo posible, corresponde a aquéllos reflexionarlo.
Pero el libro que comentamos no sólo fue escrito persiguiendo el propósito ya señalado. Lo alienta además una pretensión, en el sentido original de la palabra, en el de impulso hacia adelante. “Este libro —nos dice el autor— pretende ser una historia, aunque —agrega de inmediato— quizá resulten varias”. Y es que César Carrillo busca fundir en una sola las llamadas historia natural y humana, al incorporar a la historia del ecosistema del Pedregal de San Ángel los efectos, no pocas veces involuntarios, que diversas acciones humanas han provocado en dicho ecosistema; con lo que se aleja, y para nuestro gusto, con acierto, de una perspectiva exclusivamente “conservacionista”. De ahí que entre sus mejores páginas se encuentren aquellas que dan cuenta de los efectos producidos por la introducción conciente e inconciente de flora y fauna europea por parte de los conquistadores españoles en ese territorio, al igual que las reunidas bajo el título de “Los estragos de la modernidad”, que narran el avasallador crecimiento de la ciudad sobre aquella zona pedregosa a lo largo de casi un siglo.
El hecho de que sea esa expansión urbana, un elemento por demás externo a la propia historia del ecosistema del Pedregal de San Ángel, lo que define su agonía —suspendida tan sólo por la creación de la reserva ecológica en una pequeña parte de su extensión original—, nos confirma que toda historia se alimenta de otras tantas.
Cada libro tiene su contraimagen en otro libro: al menos en un sentido, El Pedregal de San Ángel la tiene en La Tierra permanece de Teodoro Sturgeon. Aquella vieja y maravillosa novela de ciencia ficción que narra el repoblamiento de una ciudad tras un imaginado holocausto biológico. Y si en el texto de Sturgeon la ciencia se pone al servicio de la ficción, en El Pedregal de San Ángel, sucede lo contrario. La ficción esta subordinada, sin detrimento de la misma, a la divulgación del conocimiento científico. Además, al igual que todo buen texto que cuenta una historia, el de César Carrillo contiene múltiples paradojas. La más evidente es que, a lo largo de sólo dos milenios y sobre el yermo paisaje de lava que formó la erupción del Xitle, se constituyó el ecosistema más complejo del, en algún momento, feraz valle de México; entre sus piedras estuvo y aún está la mayor biodiversidad, o sea, la mayor cantidad de seres vivos de toda la región del Anáhuac, y que, como tantas otras cosas, fuera considerado por los conquistadores, y por extensión hasta nuestros días, tan sólo como un “malpaís”, como un erial.
Una segunda paradoja, no menos fuerte, que encierra El Pedregal de San Ángel, es que, si bien esa zona tuvo su origen en una erupción, que es la demostración de fuerza natural más violenta de aquellas a la que se enfrenta al hombre, su destrucción la provocó otra fuerza aún más poderosa y no la menos violenta de cuentas ha creado el hombre, la urbanización. En otras palabras, en esta historia el cemento resultó aún más poderoso y por lo menos tan destructor como la lava. Otra paradoja que encontré atañe no a la historia que nos narra César Carrillo, sino a la historia del libro como tal. Esta última paradoja reside en que siendo un libro que, por múltiples razones, es tan universitario, (entre estas razones vale la pena destacar el que la reserva ecológica del pedregal fue constituida gracias aun movimiento organizado por profesores y alumnos de su Facultad de Ciencias y que está bajo la custodia de la UNAM; que los más de los estudiosos de esa región pertenecen a esa casa de estudios y que el libro está editado por su Coordinación de la Investigación); la paradoja, repito, reside en que un libro de la Universidad Autónoma de México como éste no haya surgido de su imprenta, o sea, de la tercera imprenta universitaria que surgió en el mundo.
Lo único que espero respecto a esta última paradoja es que la misma no se vea reflejada en el precio del libro, por el bien de los lectores. Lectores que el libro de César Carrillo, por cierto, bien se merece, pues es un libro en el que, además de lo ya señalado, resaltan los efectos, los efectos a la región de la que se escribe, por los hombres que la visitaron, por los escritores que la narraron y, sobre todo, por los hombres y mujeres que la han habitado desde hace ya muchas centenas de años.
Y si en las palabras de advertencia y por boca de ítalo Calvino el autor nos hace el retrato hablado de su lector imaginario, hay que señalar, en su descargo, que con esa misma exigencia y afecto cuidó de su trabajo para entregárnoslo a todos nosotros.
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Jacinto Barrera
INAH
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Barrera, Jacinto. 1996. El Pedregal de San Ángel. Ciencias, núm. 42, abril-junio, pp. 59-60. [En línea].
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cuento | ![]() |
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Biografía | ![]() |
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Ricardo Mansilla | ||||||||||||||
Una nueva contracción me estremeció. Sentí como un
anillo muy cerrado se deslizaba desde lo alto de la cabeza, apretando primero el rostro y después deteniéndose sobre los hombros, ciñendo el cuello. Otra contracción echó un hombro fuera del orificio, desde donde unas manos firmes comenzaron a jalar, extrayendo finalmente de aquella bolsa cálida al cuerpo que me envolvía. Acto seguido alguien golpeó con fuerza en algún lugar de aquella criatura. Sin duda se trataba de una costumbre de esta especie. Sus gritos se oyeron largo rato, hasta que un ser mayor lo acogió en su seno. Después supe que era Hanna.
Ella tenía un compañero. Le llamaban Isaac. Casi un ciclo estelar antes, aprovechando un descuido de ambos, había logrado introducirme en el interior de Hanna. Desde allí presencié la extraña formación del Elegido. No fue difícil detectar el órgano que los ha hecho superiores como tampoco encontrar dentro de él la región adecuada para alojarme.
Sus primeros tiempos fueron difíciles; era excepcionalmente frágil, más que sus semejantes en el mismo estadio. Andando el tiempo oí historias acerca de esta notable debilidad. La cabeza no se sostenía sobre los hombros y su salud en general era precaria. En más de una ocasión mi misión estuvo a punto de verse frustrada.
Habían pasado muchos ciclos estelares, cuando liberado de la tutela de Hanna e Isaac, dejó el poblado de Wolsthorpe para marcharse a Cambridge. Si bien ellos abrigaban la idea de convertirlo en un brillante abogado, logré inducirlo al estudio de su entorno. Sin quererlo, por primera vez concordábamos. No cabían dudas de que Cambridge era el lugar ideal para recibir la instrucción necesaria para su futuro y en medio de sus estudios, le entregué la información que lo distinguiría de sus semejantes. No obstante la parte esencial del plan estaba por realizarse. La oportunidad no tardó en llegar. Una fuerte epidemia lo hizo refugiarse en Wolsthorpe en espera de tiempos mejores. Allí, en menos de un ciclo estelar, concluí la parte principal del plan, transmitiéndole las ideas que habrían de cambiar en forma drástica y definitiva el curso de la evolución de su especie.
De regreso a Cambridge no fue fácil que comentara los resultados de su trabajo. Era marcadamente introvertido y cuando comenzaba a creer que mi misión sería un fracaso, casi por azar, un amigo lo indujo a hablar al plantearle un problema irresoluble para sus contemporáneos. La solución que dio deslumbró a todos. Pero aún así, se resistió a hacerla pública. Ante la insistencia de sus amigos y mi oculta influencia finalmente accedió. Una avalancha indetenible de sucesos lo llevaron a una fama inusitada: recibió aparejados honores y agravios. El resto de su vida se balanceó entre el descrédito y la admiración.
Pero ahora está a punto de morir y mi misión a punto de terminar. He puesto en conocimiento de los habitantes de este planeta información que cambiará irreversiblemente su historia. Sólo me resta autodestruirme, disolviendo mis componentes entre los restos de este hombre. En el futuro nadie debe conocer mi existencia, pues perturbaría el desarrollo de esta civilización. Sólo deben conocer al que me albergó. Sólo deben conocer a Isaac, a Isaac Newton.
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Ricardo Mansilla
La Habana, Cuba.
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Mansilla, Ricardo. 1996. Biografía. Ciencias, núm. 42, abril-junio, pp. 56. [En línea].
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del herbario | ![]() |
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Calabazas de México | ![]() |
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Rafael Lira Saade | ||||||||||||||
La calabaza —perteneciente al género Cucúrbita—
es uno de los vegetales de mayor importancia en México. Primor-dialmente se utiliza como alimento, tanto en Latinoamérica como en muchas otras regiones del mundo en las que ha sido introducida. El género consta de un total de 20 especies o subespecies, cinco de las cuales son cultivadas. Como ejemplo de ello está el más famoso de los grupos de cultivos de Cucurbita pepo, es decir el llamado "zucchini", mejor conocido como "calabacita" o "calabacín" y que corresponde a uno de los tipos cultivados más ampliamente distribuidos en todo el mundo en la actualidad. México es un importante centro de diversidad del género Cucurbita pues, por una parte, se cultivan ampliamente numerosas variedades de cuatro de las cinco especies domesticadas y, por otra, once taxa (especies y subespecies) prosperan en estado silvestre; dos son los antecesores de algunos de los cuatro cultivos y las otras están relacionadas con ellas.
Origen y diversidad de las calabazas mexicanas
No obstante que algunas de las especies cultivadas de Cucurbita reciben nombres como "calabaza de Castilla", de acuerdo con evidencias de diversos tipos, se sabe que se trata de plantas de origen americano. Las más importantes que apoyan esta aseveración son los restos arqueológicos más antiguos de las especies cultivadas del género registrados en América, particularmente en México, además de que estas plantas están representadas en objetos y códices prehispánicos. Las plantas silvestres del género sólo se conocen de nuestro continente, y vale la pena destacar que la mayoría de ellas crecen en México y algunas son endémicas de pequeñas regiones de nuestro país.
De acuerdo con las evidencias arqueológicas, Cucurbita pepo L. fue una de las primeras especies domesticadas en América. La distribución de dichos restos, así como otro tipo de evidencias (morfológicas, moleculares, etc.) sugieren que la diversidad de este cultivo pudo haberse originado mediante dos diferentes eventos de domesticación a partir de poblaciones silvestres originalmente emparentadas y coexistentes, separadas geográficamente en la actualidad. El acervo genético de C. pepo incluye numerosas razas locales de México, con características diversas y que se cultivan en zonas ecológicas sumamente contrastantes, como la llamada tsool (maya) o mensejo, que se cultiva en bajas altitudes y en los suelos calizos y delgados de Chiapas y de la Península de Yucatán, o bien la que se cultiva en varias zonas con altitudes mayores a los 2 000 m y en suelos sumamente erosionados de la llamada Mixteca Alta en el estado de Oaxaca y a la que se conoce comúnmente como güiche o güicha (aparentemente zapoteco).
No obstante la temprana y amplia difusión y aceptación de todas las variedades de C. pepo en el Viejo Mundo, actualmente su producción y consumo tienden a reducirse, pues al parecer existe interés sólo por la explotación de unos cuantos tipos de cultivos comerciales.
Cucurbita moschata (Duch. ex Lam.) Duch. ex Poir. es una especie tan diversa e importante como la anterior pero cuyo antecesor silvestre aún es un misterio. Al igual que C. pepo, este cultivo fue introducido muy tempranamente al Viejo Mundo. Está presente en ilustraciones herbalistas europeas de los siglos XVI y XVII, y fue descrita a partir de materiales cultivados en Europa.
Actualmente, C. moschata se cultiva en prácticamente todo el continente americano y en varios países del Viejo Mundo, donde curiosamente se han desarrollado algunas variedades de gran interés agronómico. Dada la relativamente gran capacidad de C. moschata para hibridizar con las otras especies cultivadas y silvestres del género, es considerada como una especie de gran importancia por los fitomejoradores encargados de incorporar genes de resistencia a patógenos al acervo genético de las especies cultivadas del género.
Las observaciones de campo, colectas y revisiones de materiales herborizados de varias regiones de Latinoamérica demuestran que, al igual que las variedades de C. pepo, las de C. moschata son cultivadas tanto en sitios muy cerca del nivel del mar como en otros que alcanzan altitudes mayores a los 2 000 msnm.
Es interesante mencionar que en la Península de Yucatán existen cultivos derivados directamente de una de las varias formas o razas locales de esta especie, que es comercializada como verdura en toda el área, y que ha logrado desplazar a la variedad de C. pepo zucchini.
Cucurbita argyrosperma Huber es muy apreciada en muchas partes de México y Centroamérica en donde recibe el nombre de pipián, cuyas semillas son la base de la salsa del mismo nombre que acompaña o forma parte de diferentes platillos tradicionales.
A diferencia de lo que ocurre con el resto de las especies cultivadas de Cucúrbita, la información acerca de la difusión de Cucurbita argyrosperma fuera del continente americano es muy escasa. De hecho, los únicos datos que se tienen de su presencia en el Viejo Mundo son de tipo botánico estrictamente, ya que fueron dados a conocer a la ciencia en la segunda mitad del siglo pasado en un catálogo de semillas publicado en Alemania; muy recientemente se ha documentado su cultivo en China.
La última especie es Cucurbita fícifolia Bouché, conocida en todo México y muchas otras regiones del continente americano con el nombre náhuatl de chilacayote o variaciones del mismo, como lacayote, o bien con nombres totalmente diferentes como victoria y mexicana, ambos usados en Colombia. Desde el punto de vista morfológico, con seguridad esta especie es la menos diversa de todas las cultivadas.
Aunque todavía a finales del siglo pasado y a principios del actual algunos botánicos sugirieron el origen asiático de Cucurbita fícifolia, desde cerca de la mitad del presente siglo existe consenso respecto a que se trata de un cultivo de origen americano. No obstante, el conocimiento preciso (o al menos aproximado) de su centro de origen y domesticación aún representa un enigma por resolver.
El cultivo tradicional de Cucurbita ficiíolia se practica entre los 1 000 y 3 000 msnm y abarca un área del continente americano que va desde el norte de México hasta Argentina y Chile.
Usos de las especies cultivadas de Cucurbita
Los frutos tiernos y maduros y las semillas son las partes más comúnmente empleadas con fines alimentarios, mientras que las flores (generalmente las estaminadas o masculinas) y las partes tiernas de los tallos, conocidas generalmente como "puntas de las guías", se utilizan en menor escala como verdura.
En el caso de los frutos inmaduros, y cuando menos en las zonas rurales, se puede decir que no existen preferencias muy marcadas respecto a las especies más apreciadas. Sin embargo, en mercados de zonas más urbanizadas o de las grandes ciudades es muy común encontrar a la venta frutos inmaduros de cultivos comerciales de C. pepo. En cuanto a los tallos y las flores, se ha encontrado que existe una gran diversidad en cuanto a preferencias respecto a las especies consumidas. Por ejemplo, mientras que en algunas zonas zapotecas de Oaxaca no se han encontrado datos que indiquen algún tipo de predilección al respecto, en la Península de Yucatán muchos campesinos mayas consumen más frecuentemente las flores de C. argyrosperma y C. pepo que las de C. moschata, pues dicen que la pubescencia de las flores de esta última les da un sabor desagradable, además de que hacen su digestión más difícil.
La pulpa de los frutos maduros se asa o se hierve para prepararse como dulce. En algunas ocasiones, es posible observar que la preparación de estos dulces también está relacionada con ciertos rasgos de los frutos. Por ejemplo, hay dulces tradicionales, al menos de C. pepo y C. moschata, que se pueden elaborar con los frutos completos de algunas variantes cuya cascara rígida y durable permite que se le hornee sin dañar la forma del fruto. Las especies más apreciadas para este tipo de uso en muchas regiones son C. moschata, y en menor grado C. pepo y C. ficifolia; esta última es empleada especialmente en la elaboración de un dulce muy conocido en México llamado "cabellos de ángel". Las semillas, por su parte, son consumidas preferentemente asadas o tostadas, ya sea enteras y simplemente aderezadas con sal, o más frecuentemente molidas y como parte de numerosos guisados. En muchas partes de México y Centroamérica algunas razas o variedades locales de especies como C. argyrosperma, C. pepo o C. moschata son las favoritas para este tipo de uso, por el tamaño y la cantidad de semillas que producen, mientras que cuando menos en algunas partes de Chiapas, como San Cristóbal de las Casas, las semillas de C. fícifolia son usadas como sustitutos del cacahuate en la elaboración de dulces como las palanquetas.
El valor nutricional más importante de los productos obtenidos de las especies cultivadas se encuentra principalmente en las semillas, cuyo consumo representa una importante aportación de proteínas y aceites, mientras que las flores y los frutos tiernos y maduros contienen nutrientes también esenciales como el calcio, el fósforo, la tiamina, la riboflavina, la niacina y el ácido ascórbico. La comparación del contenido alimenticio de las semillas y frutos con el de la leche y los huevos permite observar que, en general, su contenido alimenticio es similar y en algunos casos mayor al de estos alimentos de gran reputación, principalmente en zonas urbanas.
Sin embargo, su uso como alimento para el hombre no es el único que se le da a las especies cultivadas de Cucurbitaen nuestro país. Por ejemplo, los frutos maduros de prácticamente todas las especies se emplean también como forraje de animales domésticos en muchas regiones, siendo este uso, además, el más comúnmente registrado en los países del Viejo Mundo a los que han sido introducidas estas especies. En algunos casos, también se aprovecha la cascara de los frutos empleándola como vasija o recipiente, lo cual es posible sólo en aquellas variedades que tienen frutos de cascara rígida. Por otra parte, investigaciones recientes realizadas en Chile han demostrado que algunas enzimas proteolíticas extraídas de la pulpa de los frutos de C. fícifolia son útiles en el tratamiento de aguas residuales resultantes de los procesos de elaboración industrial de alimentos derivados del pescado. Este descubrimiento es de gran importancia, por la notable reducción de costos que estas industrias lograrían de instituirse el uso de dichas enzimas y substituir a las que actualmente se tienen que importar a costos elevados para estos fines.
También se ha encontrado que a las especies cultivadas se les dan algunos usos medicinales. Por ejemplo, en la Península de Yucatán, los campesinos mayas usan el jugo de las hojas y de los tallos de todas las especies cultivadas, así como la resina de la cascara de los frutos y su pulpa para la curación de llagas y quemaduras, mientras que el aceite obtenido de las semillas es también empleado para la curación de las hemorroides. Se dice que las semillas preparadas como refresco tienen propiedades antihelmínticas y que provocan la menstruación. La efectividad de estas propiedades medicinales se puede inferir por la similitud de usos encontrada en varios países del continente y del Viejo Mundo.
Un aspecto que hace evidente la importancia de las plantas para el hombre es sin duda alguna su empleo en ritos y ceremonias de trascendencia cultural. Un ejemplo es el de C. moschata en la Península de Yucatán, cuyas semillas molidas o sikil se usan para elaborar y decorar una especie de tamal ceremonial hecho de varias capas de masa de maíz, frijol colado y sikil de calabaza, los tres principales elementos de la milpa maya, y los cuales representan la ofrenda principal en ceremonias tan importantes en la agricultura de roza, tumba y quema de la región, como el llamado ChaChaak o rogación de la lluvia.
Evidentemente estos datos son sólo una parte de la información que se tiene sobre las especies cultivadas del género Cucúrbita. Sin embargo, espero que el lector se haya podido percatar de la importancia de este grupo de plantas, cuya presencia en el acervo alimentario original de nuestro país, y actualmente de todo el mundo, debería ser motivo de orgullo para todos.
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Referencias Bibliográficas
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Rafael Lira Saade
Instituto de Biología,
Universidad Nacional Autónoma de México.
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cómo citar este artículo →
Lira Saade, Rafael. 1996. Calabazas de México. Ciencias, núm. 42, abril-junio, pp. 52-55. [En línea].
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del bestiario | ![]() |
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El pez que llegó
de Las Comores
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Héctor T. Arita | ||||||||||||||
El pez se desplazaba lentamente, moviendo con elegante
pereza sus extrañas aletas. El sorprendente animal, robusto y de un color azul grisáceo, cambió repentinamente su rumbo y se dirigió a su refugio: una cueva submarina formada por las rocas volcánicas del fondo del océano índico. La escena que observaba Margaret Smith en la pantalla había sucedido miles de millones de veces desde que los ancestros del estrambótico pez aparecieron en los mares del Devónico, hace unos 400 millones de años. La señora Smith era, sin embargo, de las primeras personas que tenían la oportunidad de contemplar el fascinante espectáculo de aquel exótico pez nadando en su ambiente natural.
Smith se encontraba internada en un hospital de Sudáfrica, en donde los médicos intentaban sin éxito controlar el cáncer que consumía el cuerpo de la anciana. Corría el año de 1987 y la señora había accedido a recibir la visita de Hans Fricke, un naturalista y fotógrafo de la naturaleza que le mostraba en esos momentos las primeras filmaciones de un animal que Smith conocía muy bien. Mientras los azulados reflejos de la pantalla se proyectaban en el rostro de la señora, sus labios esbozaron una leve sonrisa al recordar la primera vez que había visto un celacanto, casi 35 años atrás.
Margaret evocó con emoción la víspera de la Navidad de 1952, o más precisamente el momento en que su esposo, el profesor J. L. B. Smith, irrumpió en la casa vociferando con excitación que acababa de recibir un telegrama urgente proveniente de las islas Comores. Recordó con alegría la forma torpe y excitada con la que su marido rasgó el sobre y su azorada expresión cuando leyó el mensaje: "TENGO CELACANTO EN ISLAS COMORES. VENGA POR ÉL. ERIC HUNT." Su demacrado cuerpo se estremeció al recordar cómo su esposo y ella se dieron cuenta de que la larga búsqueda parecía por fin llegar a su fin.
La historia de la búsqueda de los Smith, recordó Margaret, había comenzado de manera fortuita 14 años atrás. El 22 de diciembre de 1938 los habitantes de East London, pequeña población en la costa sudoriental de Sudáfrica, recibían con alegría el comienzo del verano austral y hacían los preparativos para festejar la Navidad. Mientras tanto, Marjorie Courtenay-Latimer, la joven y curiosa curadora del museo local, se encontraba en el puerto examinándolos peces que se estaban descargando de un barco proveniente del océano índico. De pronto, le llamó la atención un ejemplar de apariencia insólita: de más de metro y medio de longitud y cerca de 60 kilos de peso, el extraño animal destacaba además por su cuerpo fornido, su color gris con tintes azulados, sus escamas gruesas y rasposas y, sobretodo, por sus musculosas aletas.
Tratando de ocultar su emoción, la señorita Courtenay-Latimer hizo los arreglos necesarios para trasladar aquel" pesado, sucio y aceitoso pez" al museo. Mientras la mayoría de los habitantes del lugar se ocupaba de realizar sus compras navideñas, la diligente naturalista se encerró en su laboratorio a examinar el extraño espécimen, tratando de ubicarlo en algún lugar de la clasificación zoológica. Después de largas horas de cuidadosas comparaciones y búsquedas en las claves de identificación de peces, la afanosa curadora tuvo que darse por vencida, percatándose de que se encontraba frente a una forma totalmente nueva que desafiaba sus conocimientos taxonómicos.
Frustrada, dibujó un boceto del animal y lo envió a un conocido suyo, el profesor J. L. B. Smith, experto ictiólogo de la Universidad Rhodes en Grahamstown, Cuando el avezado científico examinó el dibujo pensó que se le estaba jugando una broma. Los trazos de Courtenay-Latimer, simples pero definidos, mostraban un pez cuya forma del cuerpo, las aletas y el extraño apéndice al final de la cola (llamado lóbulo epicaudal) correspondían con exactitud a las ilustraciones que Smith conocía de un tipo de peces llamados celacantos. Sólo había una inconsistencia: los celacantos se conocían únicamente de material fósil, y se consideraba que el grupo se había extinguido a finales del Cretácico, hace 60 millones de años. Encontrar vivo un pez como éste, pensó Smith, sería equivalente a toparse con un dinosaurio a la vuelta de la esquina.
Los celacantos, recordó Smith, pertenecen a un grupo de peces primitivos, los crosopterigios, que se caracterizan, entre otros atributos, por sus aletas lobadas, dotadas de músculo y hueso. Se cree que este grupo de peces dio origen al anfibio hipotético que sería el ancestro de todos los vertebrados terrestres. Smith, aún incrédulo, llegó a la conclusión de que el pez rescatado por Courtenay-Latimer era no sólo de una especie nueva para la ciencia, sino que se trataba de un auténtico fósil viviente. Bautizó el pez con el nombre Latimeria chalumnae, en honor de la joven naturalista y en recuerdo del río Chalumna, en cuya desembocadura se había capturado el extraño animal.
Desafortunadamente, para cuando Smith tuvo oportunidad de visitar el museo de East London, las partes blandas del celacanto ya se habían descompuesto y habían sido desechadas. Smith, obsesionado desde entonces por obtener un ejemplar intacto del celacanto, comenzó una campaña extraordinaria que duró varios años. El ictiólogo repartió entre los pescadores del océano índico volantes en los que se ofrecía una jugosa recompensa a cualquier persona que proporcionara información que llevara a la obtención de un segundo ejemplar del celacanto. Durante catorce largos años, contando la interrupción causada por la Segunda guerra mundial, el profesor y su esposa repartieron miles de volantes en todos los puertos del África oriental, pero no habían encontrado respuesta.
Cuando las esperanzas casi se habían desvanecido, Margaret aprovechó un viaje a Zanzíbar para repartir volantes entre los pescadores del lugar. Uno de los impresos llegó a manos de Eric Hunt, un inglés que capitaneaba un esquife mercante atracado ese día en Zanzíbar para ser reaprovisionado. Meses más tarde, Hunt tuvo noticia de un pez, muy parecido al que se ilustraba en los volantes, que había sido llevado a un mercado por un pescador de la isla Anjouan, llamada ahora Ndzuwani en el idioma local de las Comores. Sabiendo de la importancia del ejemplar, y seguramente también pensando en su recompensa, Hunt lo saló y le inyectó conservadores y envió el telegrama a Smith.
Margaret regresó a la realidad cuando Fricke le hizo un comentario sobre lo difícil que había sido filmar la escena que en esos momentos aparecía en la pantalla. La señora asintió levemente y regresó a su evocaciones del pasado. Recordó cómo su marido se encontraba frente a un problema al parecer sin solución: había un celacanto en las Comores, a casi 3 000 kilómetros de Grahamstown, era la víspera de la Navidad y el profesor carecía de los medios económicos para ir a recogerlo. Sin embargo, Smith era un hombre de variados recursos y rápidamente encontró una solución: se comunicó con el primer ministro sudafricano y consiguió en pocas horas un avión militar para ir a recoger el celacanto.
Las peripecias del viaje de Smith a las Comores aparecieron en la primera plana de varios periódicos de la época. El profesor sudafricano estaba tan obsesionado por su descubrimiento que en el viaje de regreso insistió en permanecer en todo momento junto al celacanto. Existe una fotografía famosa que muestra al profesor dormido y, a unos pocos centímetros de su cama, la caja que contenía los restos del tan buscado animal. La llegada del celacanto a Cape Town constituyó todo un acontecimiento que culminó cuando Smith abrió la caja para mostrarle al primer ministro el ejemplar que con tanta tenacidad había buscado durante14 años. Era un momento de gloria para Smith y una fecha memorable para la ciencia.
Margaret, que había sido testigo del momento en que su esposo mostró orgulloso el cuerpo del segundo celacanto que se conocía, observaba ahora las escenas que Fricke y su equipo habían logrado en las cercanías de la isla Ngazidja (conocida también como la Gran Comore). Fricke explicó que habían usado un sumergible de dos plazas para explorar las profundidades del océano índico para finalmente capturar en celuloide al elusivo celacanto.
La señora Smith evocó la euforia que causó la obtención del primer ejemplar intacto de celacanto. Rememoró todas aquellas primeras planas de los periódicos y las reseñas en las revistas más populares de los años 50. Recordó también que no todo mundo estaba tan contento con el fantástico descubrimiento de su esposo. El gobierno francés sintió que la incursión de un grupo de extranjeros a las Comores, que en aquella época eran colonia francesa, a robar lo que catalogaron como un tesoro científico constituía una afrenta a su soberanía. En respuesta, Francia emprendió un programa de búsqueda de celacantos encabezado por el profesor Jacques Millot, del Museo de Historia Natural de París. Se encomendó al Instituto de Investigaciones Científicas de Madagascar la coordinación del programa, que incluía el reparto de muchos miles de volantes que ofrecían una recompensa superior a la que otorgaba Smith y el establecimiento de puestos de embalsamamiento de ejemplares en varios puertos del océano Indico. El programa dio frutos rápidamente, y en menos de dos años habían llegado a Tananarive, la capital de Madagascar hoy llamada Antananarivo, seis ejemplares adicionales del celacanto.
A lo largo de los años, más y más ejemplares del celacanto fueron agregándose a las colecciones científicas. A pesar de ello, nadie había observado nunca un celacanto vivo y se ignoraba prácticamente todo acerca de su historia natural. No fue sino hasta mediados de los 80 que Fricke y sus colaboradores comenzaron la búsqueda del celacanto en su medio natural. Por los registros que se tenían de ejemplares capturados por pescadores, Fricke sabía que las cercanías de las islas Comores eran el lugar ideal para emprender su aventura. Por las características físicas del pez (sobretodo por sus robustas aletas y por sus ásperas escamas), Fricke infirió que su habitat natural podría ser el fondo rocoso que se encuentra a unos 200 metros de profundidad cerca de la Gran Comore. Sorprendentemente, Fricke y su equipo coronaron con éxito su aventura en poco tiempo y lograron la filmación del fósil viviente.
Como un homenaje a la tenacidad e impulso de los Smith, Fricke decidió visitar a Margaret, ya viuda y desahuciada, para mostrarle las sorprendentes imágenes que había logrado producir. Al terminar de ver el material fílmico de Fricke, la anciana agradeció el gesto del fotógrafo y acertó a decir: "Ahora el ciclo de mi vida se ha cerrado". La valerosa señora Smith falleció unos cuantos meses después.
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Referencias Bibliográficas
Fricke, H. 1988. Coelacanlhs: the fish that lime forgot. National Geographic 173(61:824-838 (junio de 1988). Historia de las primeras observaciones de los celacantos en su ambiente natural.
Fricke, H. y K. Hissmann. 1990. Natural habitat of the coelacanths. Nature 346:323-324. Descripción técnica del habitat de Latimeria chalumnae. |
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Héctor T. Arita
Centro de Ecología,
Universidad Nacional Autónoma de México.
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cómo citar este artículo →
Arita, Héctor T. 1996. El pez que llegó de las Comores. Ciencias, núm. 42, abril-junio, pp. 48-50. [En línea].
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de lo soluble y lo insoluble | ![]() |
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Bruno Estañol
y el método anatomoclínico
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Antonio R. Cabral |
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El camino que siguen los hombres de ciencia —Galileo,
Bernard y Einstein, entre los más famosos— al hacer investigación científica ha sido motivo de muchas reflexiones1: los sicólogos han ido dicho camino como el modelo prototípico de los procesos mentales creativos;2 los filósofos de la ciencia lo han abordado, también conocido como el método científico, desde varios y controvertidos puntos de vista, como el de proponer que no hay uno, sino varios, o que incluso no existe ninguno.3
En su libro La invención del método anatomoclínico,4 el doctor Bruno Estañol (Frontera, Tabasco, 1945) analiza la historia de dicho método, que no es sino otra variación del método científico, y cuyo objetivo es "llegar a un diagnóstico anatómico en vida del enfermo mediante un examen clínico sistemático". En sólo 69 páginas, Estañol lleva de la mano al lector a través de la historia del método anatomoclínico con la reseña de las biografías de sus principales artífices: desde Galileo, mensajero de las estrellas y creador del método científico, hasta Pavlov, pasando por Harvey, el primer fisiólogo moderno, Sydenham, el Hipócrates inglés, Morgagni, el primer anatomoclínico, Laennec, el inventor del estetoscopio, Sherrington y otros. De la misma manera, Estañol atrae la atención del lector con el subterfugio de narrar algunas anécdotas detrás de los descubrimientos. Por ejemplo, el médico tabasqueño nos cuenta que Bichat (1771-1802) vivía y dormía en el anfiteatro de disección en donde hacía cerca de siete autopsias dianas, incluyendo los sábados y domingos. Quizás por eso nunca se casó, aunque si fué asiduo visitante de las del oficio más antiguo del mundo. Gracias a su obsesión por el estudio post mortem, a los 31 años de edad Bichat propuso la clasificación de las enfermedades basada no en los síntomas sino en los hallazgos anatomopatológicos. Su talento propició un brinco inmenso desde Galeno e Hipócrates, quienes las habían clasificado de acuerdo con los síntomas. Es decir, Marie Francois Xavier Bichat, heredero de Morgagni (1682-1771), hace que el método clínico encuentre su momento más creativo y fértil; no en balde se le conoce como el padre de la llamada revolución copernicana de la medicina.
Con el nacimiento del método anatomoclínico, o clínicoanatómico como prefiere Estañol, se sentaron las bases para el crecimiento y desarrollo de la medicina; sin embargo, el impulso que la ciencia médica necesitaba para que entrara en la era de la experimentación, como quería Galileo, llegó un día de 1865 con la genialidad de Claude Bernard (1813-1878). Obligado por una enfermedad y cuando ya había cumplido 50 años de edad y más de 25 como investigador, Bernard abandonó sus cursos e investigaciones, su cátedra y su bisturí, y pasó una larga convalecencia en Saint-Julien, lugar en donde había nacido. Alejado de la práctica experimental, puso en orden sus ideas, y con el lenguaje claro y puntual que lo caracterizó, escribió la teoría del razonamiento experimental aplicado a las ciencias de la vida; es decir, compone su ínclito y revolucionario libro Introducción al estudio de la medicina experimental. Por su importancia, transcribo aquí la parte del prólogo en donde Bernard define el meollo de su libro: "El método experimental no es otra cosa que un razonamiento mediante el cual sometemos metódicamente nuestras ideas a la experiencia de los hechos". Casi al final escribe: "Las ideas que vamos a exponer aquí no son nada nuevo ciertamente; el método experimental y la experimentación se han introducido en las ciencias fisicoquímicas hace mucho tiempo, y deben al mismo su esplendor. Nuestra única finalidad es y ha sido siempre la de contribuir a que los principios bien conocidos del método experimental penetren en las ciencias médicas".5 Tales principios son, según Estañol (op cit. p. 48): 1) El investigador concibe una idea a priori de la realidad que observa; 2) construye una elaboración de esa realidad, es decir, una hipótesis; 3) confirma o desecha esa hipótesis mediante la experimentación. Nótese que los dos últimos principios son nada menos que los desarrollados por Sir Karl R. Popper,6 sólo que por lo menos 40 años después del brote creativo de Claudio Bernard.
Un aspecto atractivo de La invención vinculado con el párrafo anterior es el que trata en el penúltimo capítulo: la relación entre el método científico y el anatomoclínico. El método clínico, dice Estañol, "...no es, en cierto sentido, un método experimental. Es decir, no plantea un problema, una hipótesis y realiza un experimento para verificar o descartar esa hipótesis..."; más adelante escribe: "El elemento científico de la medicina del siglo XVIII se encuentra en el elemento activo de búsqueda y en el modelo teórico predictivo, que en mucho semeja al método experimental y es muy diferente de los métodos puramente observacionales utilizados por Linneo, Darwin y aun el mismo Newton. Cada paciente es una oportunidad para hacer una hipótesis diagnóstica..." En estas reflexiones y en las anotadas en el prólogo, aunque con cierta dubitación, Estañol atinadamente declara científico el método anatomoclínico; creo que atinadamente, pues este punto está en estrecha cercanía con el espíritu de la ciencia y con el de sus trabajadores: hombres que se dedican a buscar la verdad, a hacer que crezca nuestro conocimiento.6 Los científicos procuran investigar si sus ideas están en lo correcto, pero antes que nada intentan averiguar si son erróneas. De acuerdo con este tren de pensamiento, que no es otra cosa que el famoso criterio de demarcación dePopper,6 es claro que desde sus inicios el método anatomoclínico y sus "inventores" tenían ese espíritu de búsqueda de la verdad y el de hacer crecer el conocimiento, a pesar de que carecían de los caminos para corroborarlo refutar sus hipótesis antes de la muerte de sus enfermos. La tecnología, concurro con Estañol, sólo trajo consigo diagnósticos más precisos de la mayoría de las enfermedades, felizmente ahora en vida de los pacientes. Lo más importante sigue siendo la relación médico paciente: La invención nos lo recuerda en cada página.
Desde antes del surgimiento del método anatomoclínico, el médico utilizaba sus oídos, ojos, tacto ¡y hasta el gusto! para examinar a sus pacientes. La auscultación, percusión, inspección y palpación sistematizaron su quehacer cotidiano. Los avances tecnológicos brindan al galeno la maravillosa oportunidad de extender y refinar los órganos de sus sentidos; en particular el de la vista: las cada día más nítidas imágenes microscópicas, endoscópicas y de resonancia magnética nuclear permiten crear verdaderos mapas humanos vivientes. No es fortuito que la palabra estetoscopio signifique "sentir con la mirada". De ella, dice Estañol, surge el lenguaje preciso de la clínica, al que yo agregaría el sonido de las palabras, las de los enfermos y las que la ciencia médica ha inventado. Sonidos convertidos en instrumentos diagnósticos, amorfos y deshumanizados para algunos, pero que mueven al galeno, calan su imaginación y desafían sus destrezas: apendicitis, afasia motora, sinovitis poliarticular, neumotorax...
Además de su puntual información, La invención del método anatomoclínico está claramente escrito. Tal atributo no sorprende, pues Bruno Estañol es prolífico escritor científico y divulgador de la medicina y de su especialidad: la neurología; lector empedernido de Faulkner, Poe, Hemingway y autor de una novela (Fata Morgana, Joaquín Mortiz, 1989) y de varios libros de cuentos, uno delos cuales, Ni el reino de otro mundo (Joaquín Mortiz, 1991), ganó el premio de cuento San Luis Potosí en 1988 otorgado por el Instituto Nacional de Bellas Artes y por el gobierno de San Luis Potosí.
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Referencias Bibliográficas
1. Rosenblueth, A. 1970. Mente y cerebro. Una filosofía de la ciencia. Siglo XXI, México.
2. Cabral, A.R. 1995. La creatividad en ciencia. Ciencias 38:10-11. 3. Pérez Tamayo, Ruy. 1990. ¿Existe el método científico? Historia y realidad. El Colegio de México, Fondo de Cultura Económica, México. 4. Estañol Vidal, B. 1996. La invención del método anatomoclínico. Universidad Nacional Autónoma de México, Coordinación de Humanidades, Facultad de Medicina, México. 5. Bernard, Claude. 1994. Introducción al estudio de la medicina experimental y otras páginas filosóficas. Colofón, México. 6. Popper, Karl R. 1963. Conjectures and Refutations. The Crowthof Scientific Knowledge. Routledege & Kegan Paul, Nueva York. |
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Antonio R. Cabral
Instituto Nacional de la Nutrición "Salvador Zubirán".
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cómo citar este artículo →
Cabral R., Antonio. 1996. Bruno Estañol y el método anatomoclínico. Ciencias, núm. 42, abril-junio, pp. 10-11. [En línea].
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Juan Francisco Ornelas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Los colibríes o chupamirtos forman un grupo monofilético,
esto es, que posee un origen común, de aproximadamente 340 especies que varían en forma, tamaño corporal y conducta. Agrupadas en la familia Trochilidae, por lo que también se les conoce como troquílidos, este conjunto de aves es, después del de los mosqueros (familia Tyrannidae), el grupo monofilético de pájaros más diverso del continente americano (Tabla 1). Las relaciones filogenéticas de los colibríes con otros grupos de pájaros no son muy claras y debido a los avances en la sistemática molecular, quizás ya sean caducas. Hay pruebas al menos de que aparecen al mismo tiempo que los vencejos, con los que han sido clasificados tradicionalmente por compartir algunas características morfológicas. Por otro lado, se acepta que los colibríes se ordenen en dos grupos, los ermitaños en la subfamilia Phaethorninae (ca. 30 especies), y los demás colibríes en la Trochilinae (ca. 310 especies). Aunque hay cierta variación en tamaño corporal, aproximadamente 80% delas especies son de tamaño medio (en promedio pesan 4 gramos y tienen una cuerda alar de 50-60 mm). El tamaño del pico varía entre 10 y 120 mm, pero en promedio la mayoría de las especies tienen un pico de aproximadamente 20 mm, aunque se puede observar en la figura 1 que no hay una distribución normal en tamaño de picos.
Los colibríes se pueden encontrar en una gran variedad de hábitats, desde las selvas húmedas y secas en los trópicos —donde proliferan con una gran variedad de formas— hasta los bosques de coníferas en las zonas templadas, desde los desiertos cálidos hasta las montañas cubiertas de nieve en donde sobreviven sólo los que pueden entrar en torpor. Geográficamente, se distribuyen desde Alaska hasta la Patagonia, pero su área de mayor diversidad se ubica a lo largo de la línea del ecuador (Figura 2). En cuanto a su distribución altitudinal, los colibríes se encuentran desde el nivel del mar hasta a más de 4 000 msnm (Figura 3).
Los colibríes poseen ciertas características únicas. Con su peculiar manera de volar, al revolotear pueden maniobrar en todas las direcciones y a una velocidad sorprendente. Los cambios en el esqueleto, como el gran tamaño del esternón y la reducción de los huesos en el brazo, así como la musculatura asociada al esternón son interpretados como adaptaciones para su forma de vuelo. Otra peculiaridad es que se alimentan esencialmente del néctar de las flores. Aunque llegan a consumir grandes cantidades de artrópodos, los colibríes, junto con los murciélagos, son los nectarívoros vertebrados más importantes en el Nuevo Mundo. Colectan por capilaridad el néctar floral con la lengua, que es un tubo largo que se bifurca hacia la punta y que se puede extender hacia afuera hasta la misma distancia del tamaño del pico.
Sin duda, una de las características que convierte a los colibríes en un grupo único es su plumaje. Debido a la variedad de sus ornamentos—crestas, gargantas y colas largas de varios colores y formas—, los colibríes forman un grupo que se presta a la formulación de preguntas sobre selección sexual y evolución de formas y caracteres. Quizás lo más interesante sea que la mayoría de los colores en sus plumas no son producidos exclusivamente por pigmentos como sucede en casi todas las aves, sino mediante la refracción de la luz que incide en ellas, lo que se conoce como iridiscencia. Sin embargo, a diferencia de otros pájaros con plumas iridiscentes como los quetzales, la iridiscencia de las plumas de los colibríes es producto de la modificación de la estructura de las plumas y del número y grosor de capas de aire y pigmentos (dos tipos de melaninas). Aunque la física de la producción de colores es bien entendida, la variación y los patrones de la distribución de colores entre las especies no se ha estudiado aún. Por ejemplo, no se sabe si el color magenta se produce de la misma manera en todas las especies que lo presentan y si el color se observa siempre en una misma región corporal.
Las interacciones sexuales de los colibríes también son interesantes. Mucho se ha hablado de la promiscuidad de su sistema de apareamiento (un caso extremo de la poligamia), en donde las hembras se encargan de la construcción del nido, del cuidado de los huevos y las crías. Sin embargo, aún no existen suficientes datos de historia natural para asegurar que éste sea el patrón más extendido en el grupo. Otra generalización que se ha hecho acerca de los colibríes es que los plumajes vistosos son exclusivos de los machos, argumentando que esto incrementa la probabilidad de su diversificación morfológica y especiación. De hecho se han utilizado argumentos clásicos de selección sexual para explicar el porqué de la evolución del dimorfismo sexual en colibríes. Sin embargo, es posible refutar este convencionalismo, ya que sólo 54% de todas las especies presentan plumajes dimórficos. En la figura 4 se muestran los patrones generales. Por un lado, el dimorfismo sexual en donde sólo los machos poseen plumajes iridiscente su ornamentaciones sin iridiscencia; en seguida el monomorfismo sexual en donde machos y hembras comparten un plumaje iridiscente u opaco, y por último, un patrón ontogenético único documentado sólo para algunas especies, en donde las hembras pierden la iridiscencia al madurar sexualmente (polimorfismo). Se piensa que las hembras "pierden" la iridiscencia para reducir posibles agresiones entre sexos, es decir, que la función de estos plumajes no estaría ligada necesariamente a un contexto sexual, sino a otro tipo de interacciones agonísticas entre individuos y entre especies. La reciente documentación de estos polimorfismos abre nuevas posibilidades de interpretación y estudio sobre la función y evolución del plumaje iridiscente de los colibríes. Asimismo, para explicar la presencia de todos estos patrones de coloración es necesario recurrir a explicaciones múltiples.
¿Por qué hay tantas especies de colibríes?
Poco se sabe acerca de los mecanismos que determinan el origen y el mantenimiento de la diversidad biológica, sobretodo en grupos ricos en especies. La diversificación biológica y la descripción de patrones de diversidad a distintas escalas son problemas fascinantes en la biología evolutiva, sin embargo, por lo general estos patrones de diversidad se definen en países con mega diversidad como el nuestro, por medio de inventarios que, si bien pueden ayudar a describir ciertas áreas geográficas ricas en especies y endemismos para luego poder proponer estrategias de conservación, poseen un valor predictivo limitado, ya que muchas de las hipótesis que formulan son poco realistas. Por ejemplo, ya que resulta casi imposible financiar la obtención de datos de cada uno de los puntos de interés y escalas, los valores de diversidad que se obtengan para ciertas localidades se tienen que extrapolara otras escalas mayores para entender los patrones geográficos de diversidad de otras áreas geográficas menos conocidas. Es por ello que la observación empírica a distintas escalas de grupos biológicos muy ricos en especies, punto medular de este ensayo, puede ser de gran ayuda para entender el origen y mantenimiento de la diversidad biológica.
En el caso de los colibríes, se ha propuesto en la literatura que su diversificación está asociada a una gran capacidad de dispersión y de explotación de recursos nuevos. Un ejemplo de ello serían los grupos de colibríes que llevan acabo movimientos locales pronunciados, migraciones altitudinales y latitudinales de gran extensión geográfica, lo que, se ha dicho, potencialmente puede favorecer un incremento en las tasas de especiación en una región topográficamente compleja. También se ha sugerido que la diversificación de los colibríes está asociada a la variación de los caracteres sexuales secundarios entre machos. Se piensa que los colores brillantes y las plumas elaboradas, mismas que los machos presentan a las hembras en sesiones de cortejo, caracterizan a esta familia de pájaros, y pueden facilitar un aislamiento reproductivo. Sin embargo, no se ha demostrado que la aparición de plumas y colores iridiscentes en los colibríes haya sido la causa de una radiación adaptativa. Ciertamente, la estructura de las plumas de los colibríes es única, los colores iridiscentes en otros grupos de pájaros se producen de manera distinta y la estructura de las plumas no se modifica como en los primeros. No obstante, en mi trabajo de investigación he encontrado que la radiación adaptativa de los colibríes no se debe sólo a estos fenómenos, sino que ésta se puede explicar también por la forma en que usan los recursos florales.
Es conocido que los caracteres novedosos que pueden ser seleccionados sexualmente son capaces de incrementar la probabilidad de diversificación morfológica y la especiación. Es por ello que la evolución del dimorfismo sexual de los colibríes se ha explicado sólo recurriendo a argumentos de selección sexual. Sin embargo, los patrones de dimorfismo sexual observados en los colibríes pueden ser el resultado de diversos procesos que operan en distintos taxa, así como a la existencia de diferencias interespecíficas en ecología, fisiología e historia evolutiva. Asimismo, la creencia convencional de que el dimorfismo sexual caracteriza a la familia no es totalmente cierta, ya que se ha observado que el monomorfismo y algunos polimorfismos son más comunes de lo que se pensaba. Se ha generalizado también la idea de que la coloración iridiscente caracteriza a toda la familia, pero aunque ésta se presenta en buena parte de las especies (74% de ellas), en sólo 73% de éstas los machos poseen plumajes iridiscentes. Asimismo, en 20% de todas las especies de colibríes, machos y hembras comparten un plumaje iridiscente, y en 18% de éstas un plumaje opaco.
Si se utiliza una aproximación heurística y filogenética, es posible evaluar algunas de las hipótesis propuestas para explicar ciertos patrones de variación en tamaño y plumaje observados en los colibríes, y luego identificar las posibles tendencias evolutivas en las diferencias sexuales. En mi trabajo de investigación encontré que el grado de dimorfismo sexual de los colibríes depende no sólo de algunos aspectos de su sistema de apareamiento (poligamia), sino de ciertos caracteres, como la iridiscencia de los plumajes y los asociados a la aerodinámica del vuelo, como la forma de la cola.
Con base en estudios detallados de la historia natural de algunas especies de colibríes, se ha generalizado la idea de que la poliginia (los machos se aparean con varias hembras en la misma temporada reproductiva) caracteriza a esta familia. En el caso de aproximadamente 40 especies, incluso se ha sugerido que los machos forman leks, que son agrupaciones en donde los machos se exhiben (mostrando sus plumajes vistosos, haciendo acrobacias y/o vocalizando) para atraer a las hembras. Los leks funcionan como cualquier otra estructura social, como si fuera un mariachi, con una compleja organización y establecimiento de relaciones entre miembros en donde los machos dominantes obtienen la mayoría de las cópulas. Sin embargo, no hay consenso sobre cuál es la verdadera función de estas agrupaciones de colibríes; incluso he propuesto que la función de dichos leks debería ser evaluada de nuevo para saber si esta estructura social no tiene una función alternativa (por ejemplo, un sistema social de comunicación para la detección de intrusos y la transferencia de información).
Tradicionalmente, el dimorfismo sexual en aves (plumaje y tamaño) se ha correlacionado con los sistemas de apareamiento; esto debido a que se ha observado que los organismos con sistemas poligínicos presentan dimorfismo sexual. Entre los colibríes se esperaría que aquellas especies de plumaje monomórfico (muchas de las cuales forman leks o arenas) fueran de tamaño dimórfico debido a las fuertes presiones que su sistema de apareamiento impone. Sin embargo, no existe la asociación esperada aun cuando se considere la historia evolutiva del grupo. La conducta de formar agrupaciones (lekking) no implica la evolución de dimorfismo en tamaño más de lo que se esperaría al azar. Una interpretación alternativa es que ciertas diferencias morfológicas entre sexos evolucionaron como una consecuencia indirecta de la selección sexual (correlaciones genéticas).
La asociación que he encontrado entre la tendencia a formar agrupaciones y la coloración iridiscente es interesante, puesto que la brillantez del plumaje debería esperarse no sólo en los machos como resultado de la selección sexual, sino también como resultado de cambios entre las hembras si los caracteres están genéticamente correlacionados. Los resultados de este estudio y la asociación entre el dimorfismo sexual en tamaño y otros factores ambientales son un indicativo de que varios mecanismos están operando simultáneamente. Es necesario, en futuras investigaciones, buscar múltiples explicaciones para los patrones de tamaño corporal y plumajes observados en los colibríes.
Innovaciones evolutivas y radiaciones adaptativas
Se entiende por "radiación adaptativa" la diversificación evolutiva de líneas filogenéticas y la diversificación asociada a la manera en que los organismos usan los recursos y sus habitáis. Se trata de un término usado por lo general para describir la diversificación de especies con un antepasado común en nichos ecológicos diferentes. La radiación adaptativa explica la diversificación de ciertos taxa, ejemplos clásicos de esto son los pájaros drepanídidos de Hawai y los peces cíclidos de los lagos africanos. Más recientemente, varios investigadores han propuesto otros ejemplos, en donde los cambios morfológicos asociados a la ecología de los organismos han evolucionado varias veces bajo las mismas condiciones, incluyendo los pinzones de las islas Galápagos, los mosqueros del Nuevo Mundo, los pericos y tucanes del Amazonas y sus afluentes, las lagartijas del género Anolis de las islas del Caribe, los peces de tres espinas de los lagos postglaciales de Norteamérica, la fauna de gasterópodos del lago Tangañica y las arañas saltarinas del género Habronattos. Sin embargo, en todos estos casos hay aún muchas lagunas en la comprensión de la totalidad del proceso que lleva a la diversificación.
La idea de radiación adaptativa como la diversificación evolutiva de una línea mediante una variedad de recursos es invocar la explicación de las historias de vida y caracteres de ciertos grupos, pero la aplicación del concepto no siempre está bien justificada. Para probar esta hipótesis (radiación adaptativa), es necesario averiguar si los cambios adaptativos en cuestión se repiten de manera independiente en varios grupos y si son seguidos por una diversificación acelerada. Es decir, debemos tener pruebas de la influencia de tal o cual característica en la diversificación y demostrar que distintas líneas evolutivas han invadido zonas adaptativas diferentes. Un caso bien documentado en la literatura es el de varios grupos de insectos y el hábito de la fitofagia. En cada grupo de insectos fitófagos, Mitter y sus colaboradores demostraron que el hábito de la fitofagia era seguido por una diversificación acelerada en distintos grupos de insectos; con lo que demostraron que las innovaciones evolutivas, en este caso la fitofagia, y los caracteres asociados a ésta, son capaces de disparar una radiación adaptativa.
El concepto de "innovaciones clave" como se aplica en la actualidad, combina al menos tres mecanismos ecológicos distintos por los cuales organismos con caracteres novedosos, evolutivamente hablando, permiten a los individuos explotar nuevos recursos y hábitats, y luego iniciar una radiación adaptativa. Y como no toda innovación evolutiva es una innovación clave, la adquisición de caracteres novedosos no es suficiente para que los organismos de un linaje puedan invadir zonas adaptativas nuevas y luego diversificarse.
Picos y néctar
La diversidad morfológica y conductual de los colibríes, excepto los caracteres seleccionados sexualmente, se puede relacionar con las distintas maneras en que éstos explotan los recursos florales. La manera en que los colibríes usan sus recursos florales, y cómo se reparten las flores entre las especies en una determinada comunidad puede tener consecuencias evolutivas. Para entender los patrones macro evolutivos de diversidad de los colibríes es necesario apuntar que éstos obtienen diariamente sus requerimientos energéticos de diversas maneras. Aunque se ha reconocido que la mayoría de los colibríes obtienen el néctar floral revoloteando, también lo hacen de otras maneras menos costosas energéticamente. Por ejemplo, los colibríes se perchan o se cuelgan cuando las plantas ofrecen una percha bien definida hacia la cual las flores están orientadas (8% de las especies se especializan en usar esta técnica). Otros colibríes encuentran acceso al néctar floral al perforar la base de las corolas de tubo largo, al visitar flores perforadas por otros robadores, o en flores que son visitadas por una clase diferente de polinizadores (25% de todas las especies) sin tocar las estructuras reproductivas de las flores.
Los picos de los colibríes varían en tamaño, desde muy cortos a muy largos como mencioné anteriormente, pero también en forma; por ejemplo, hay especies que tienen picos curvados hacia arriba o hacia abajo. La forma (y tamaño) de los picos de los colibríes se ha interpretado como perfectamente diseñada para explotar el néctar de las flores con formas similares, pero se ha ignorado que la forma no es la única manera de predecir la interacción entre los colibríes y sus flores. He descrito cómo los picos de 28 géneros de colibríes tienen pequeñas sierras (y algunas veces ganchos) en la punta del pico (25% de todas las especies). Una hipótesis de trabajo es que estas estructuras anidan en el robo de néctar de corolas de tubo largo. El acceso a estos recursos es importante, ya que son las flores de tubos largos las que contienen grandes volúmenes de néctar y a las que colibríes con picos cortos generalmente no tienen acceso.
Valiéndome para ello del método comparativo, he sugerido que la asociación entre los picos aserrados y el robo de néctar es real; las aserraciones han evolucionado muchas veces en circunstancias similares. Se podría argumentar que se trata de una innovación clave. La evolución de los picos aserrados de los colibríes produjo un cambio en la manera en que éstos usan los recursos florales. Sin embargo, para que una innovación clave se acepte como tal debe incluirse en la discusión una prueba comparativa y una argumentación bien apoyada para un posible mecanismo ecológico. Por un lado, la prueba comparativa debe contrastar clados que independientemente adquirieron las aserraciones con clados que carecen de éstas. Por el otro lado, el argumento ecológico o funcional, un grupo de hipótesis que unifica la innovación clave en cuestión con un incremento en las tasas de especiación y una disminución en las tasas de extinción, podría ser que las especies con bordes aserrados en el pico utilizan los recursos florales de manera distinta. Esta condición reduce la competencia por los recursos y confiere cierta resistencia a la extinción. Hasta aquí suena como una buena historia para ser contada, sin embargo, ¿qué evidencia existe que apoye la argumentación anteriormente descrita?
El efecto de los colibríes ladrones de néctar en la interacción mutualista entre las plantas y sus polinizadores legítimos ha sido investigado como una cadena de interacciones interdependientes, es decir, sólo considerando la perspectiva de uno de los componentes del mutualismo. Esta manera de aproximarse al problema ha impedido conocer de manera concluyente el efecto de los ladrones de néctar sobre interacciones múltiples. Una aproximación alternativa es averiguar si al cambiar la densidad del ladrón de néctar la naturaleza de la interacción entre la planta y su polinizador legítimo se altera. El costo que el robo de néctar impone tanto en las plantas como en sus polinizadores legítimos es grande, pero los colibríes, que se comportan como "aprovechados", obtienen beneficios obvios.
En teoría, la competencia interespecífica por los recursos florales puede favorecer la evolución de una divergencia, de manera que los colibríes obtengan el néctar de varios modos. Existe evidencia que apoya la idea de que las especies responden a la competencia interespecífica mediante el desplazamiento de caracteres, pero son pocos los casos en donde se ha demostrado. El efecto del robo de néctar en el polinizador legítimo es comúnmente reportado, pero no se ha cuantificado rigurosamente. Para demostrar si la divergencia en la morfología y el uso de recursos en especies nuevas es causada por la competencia por el alimento, se debe probar que la dirección de la evolución de una especie en su forma de obtener el alimento es afectada por la especie con la que compite.
En un análisis filogenético sugiero que varios clados de colibríes han adquirido las sierras de manera independiente. La adquisición de picos aserrados en el tiempo evolutivo puede estar ligado a la diversificación de los colibríes, esto si se comparan líneas de colibríes con picos aserrados con sus grupos hermanos que carecen de ellos. Sin embargo, ni la prueba comparativa sugerida ni la argumentación ecológica presentada son totalmente convincentes. La prueba filogenética establece una correlación entre los picos aserrados y la diversidad de los colibríes, pero la relación no es causal; la diversificación de los colibríes podría estar caracterizada por múltiples innovaciones; caracteres morfológicos o conductuales compartidos por el grupo. De no ser tan estrictos, sin embargo, el robo de néctar es al menos una manera innovadora de explotar los recursos florales y una posible ruta en la creación de diversidad. Este escenario supone que los colibríes con picos aserrados se han liberado de tener picos largos, del retoque representa especializarse en ciertas flores, (ya que puede haber una subsecuente extinción) de la manipulación de las plantas y de un ambiente muy competitivo compuesto por colibríes territorialistas de picos cortos. Esta morfopotencialidad, sugerida en particular en el caso de los cíclidos, permite a los organismos subdividir los recursos y especializarse al forrajear.
Los reduccionistas, quienes usan la morfología como único argumento, definen la mayoría de los colibríes como generalistas por la manera en que usan los recursos florales. Sin embargo, no deben hacerse generalizaciones ecológicas como éstas simplemente valiéndose de la morfología de los picos, ya que los individuos son marcadamente plásticos en su conducta de forrajeo, algunos incluso se pueden comportar como oportunistas, lo que significa que pueden cambiar sus estrategias de forrajeo de acuerdo con la fluctuación en la disponibilidad de los recursos en un ambiente que cambia constantemente. La conexión entre especialización ecológica y diversificación ha sido sugerida en la literatura, pero nunca probada. Bleiweiss propone que la especiación puede ser promovida por niveles intermedios de movilidad. El argumento básico utilizado por Bleiweiss para explicar la disparidad en el número de especies entre el grupo de los ermitaños especialistas, Phaethorninae, depauperado en número de especies (30 especies)y el más diverso compuesto sobre todo por generalistas, Trochilinae (310 especies), es la diferencia entre los grupos en movilidad y la especialización ecológica. La correlación se facilitaría, de acuerdo con Bleiweiss, si hubiera una extrema heterogeneidad ambiental y un atopografía compleja. Los clados que contengan especies generalistas tenderán a diversificarse al tomar ventaja de esa complejidad ambiental. Por otro lado, los clados, compuestos en su mayoría por individuos especializados, se diversificarán en ambientes homogéneos al existir una tendencia hacia la formación de poblaciones restringidas. Sin embargo, esta dicotomía no considera que una posible consecuencia en la proliferación de formas, particularmente cuando la especialización es ecológica, no es sólo la producción de nuevas especies que sean capaces de explotar nuevos recursos, sino también un incremento en la tasa de extinción; la posibilidad de que los especialistas tengan una tasa mayor de extinción hace que los argumentos presentados por Bleiweiss sean una interpretación débil de los patrones macroevolutivos de la diversidad de los colibríes.
La diversificación de un clado puede acelerarse con la especialización, pero también puede causar su extinción. Por ejemplo, los colibríes y las flores de las que se alimentan entran en un proceso irreversible de especialización que los condena a la extinción; tanto los colibríes con picos muy largos como las plantas con corolas largas que son polinizadas por éstos son atrapados en una competencia de "alargamiento". En este escenario, las líneas evolutivas de extremistas especializados, en un continuum de morfologías y conductas, son grupos más sensibles a la extinción y depauperados en especies que los que logran escapar de la extinción. Para entender los patrones macroevolutivos de los colibríes hay que empezar por abandonar esta perspectiva reduccionista y buscar múltiples explicaciones. La diversificación de los colibríes seguramente se ha manifestado mediante varias etapas en la producción de especies causadas por la aparición de múltiples innovaciones asociadas a la explotación del néctar floral y las interacciones resultantes. El primero, quizás, al ganar el hábito de la nectarivoría y al procesar de una manera novedosa la síntesis y los tipos de azúcares, y luego, con la alternativa de varias formas de explotación. Para probar esta hipótesis el siguiente paso sería investigar si, como en el caso de los insectos fitófagos, el hábito de la nectarivoría ha causado la proliferación de formas en los grupos de aves que se alimentan de néctar de manera independiente y repetida.
Grupos de organismos con éxito evolutivo
Se ha considerado tradicionalmente que los grupos de organismos ricos en especies son más exitosos, ecológica o evolutivamente, que sus grupos hermanos con menor número de especies; es decir, de alguna manera las tasas de especiación son más altas (o las de extinción más bajas) en ciertos grupos de organismos denominados "exitosos". Organismos como las orquídeas, las higueras y sus avispas polinizadoras, las moscas Drosophila de las islas de Hawai, las aves del paraíso y los faisanes han sido el centro de atención de estudios evolutivos precisamente porque su diversidad es extremadamente alta. Sin embargo, poco se ha avanzado en el entendimiento de los mecanismos y procesos que mantienen la riqueza de las especies. Los investigadores han interpretado la diversificación evolutiva de estos grupos como resultado de una especiación por divergencia. Sin embargo, raramente han ligado la diversificación de un grupo de organismos en particular con la manera de obtener su alimento. Una regla empírica de la macroevolución dice que las tasas de especiación y de extinción están correlacionadas. La correlación general entre las dos tasas se da en una misma dirección. Por ejemplo, aquellos taxa que gozan de tasas de especiación relativamente altas también sufren una extinción relativamente alta. ¿Por qué? Esto parece contradictorio, ya que podría pensarse que en los grupos ricos en especies no se presentan tasas altas de extinción. Antes de que la argumentación se torne circular, es necesario aclarar que la idea de los "super taxa" se aplica sólo a aquellos que se diferencian por sus tasas extremadamente altas en relación con los grupos más próximos; son super taxa porque parecen "controlar" la correlación que existe entre la tasa de especiación y la de extinción, es decir, son super organismos que parecen "manipular" su propio rumbo evolutivo. Esta idea es interesante, pues implica que los organismos no son entes pasivos, a merced de la selección natural. La pregunta es, entonces, cómo es que estos super organismos logran, sin que esto se interprete de manera antropocéntrica, "moldear su futuro". Se han identificado a la fecha cinco factores, extrínsecos e intrínsecos, que parecen influir en la correlación entre la especiación y la extinción, que probablemente operan de manera simultánea. El efecto de los factores extrínsecos en la aceleración (o la detención) de la especiación y extinción dependerá de las cualidades intrínsecas de los organismos.
Complejidad conductual. Se piensa, por un lado, que las conductas estereotipadas (y con cierta complejidad) de los organismos, mismas que se pueden entender como una forma de especialización ecológica, tienden a reducir ciertas dimensiones del espacio de un nicho; es decir, esta especialización hace que ciertas especies sean vulnerables a cambios ambientales, con lo que se aceleran en promedio sus tasas de extinción. Por otro lado, también se puede predecir qué conductas estereotipadas pueden acelerar las tasas de especiación. Imagine, por ejemplo, que una planta al cambiar de polinizador pueda generar mecanismos de aislamiento para diferenciarse de otras plantas (la tasa de especiación se acelera), pero si se especializa de tal manera con respecto a su polinizador, es claro que ante la extinción del polinizador exclusivo, la tasa de extinción de la planta hospedera se puede acelerar. Este escenario es difícil de imaginar entre plantas que utilizan varios polinizadores o son polinizadas por el viento; de hecho, la utilización de varios polinizadores se podría interpretar como un mecanismo de defensa que regula la correlación existente entre la tasa de especiación y la de extinción.
Amplitud del nicho. En este caso, la correlación entre las tasas de especiación y de extinción y la amplitud del nicho es negativa. Entiéndase aquí que a mayor amplitud de nicho (aunque la idea de nicho se entienda hoy día como una abstracción) las posibilidades de especiación y extinción son mínimas, y viceversa. Sin embargo, la especiación se podría promover entre especies estereotípicas por la tendencia a que sus poblaciones se fraccionen. Tal inestabilidad les hace estar a merced de las fluctuaciones ambientales. La diferenciación subsecuente de poblaciones fragmentadas dependerá de las cualidades intrínsecas de los individuos para invadir nuevos nichos.
Estabilidad y tamaño de la población. Mediante simples consideraciones numéricas es posible predecir que una especie con una población total pequeña, puede ser relativamente más vulnerable a la extinción que una con una población total grande. Lo mismo podría pasar con aquellas especies que tienen poblaciones muy inestables, mismas que experimentan fluctuaciones que frecuentemente las llevan aniveles numéricos muy bajos. Otro factor que puede influir en poblaciones inestables y pequeñas es la variabilidad de la disponibilidad de alimento en tiempo y espacio. La capacidad de respuesta de especies con poblaciones de estas características dependerá, de nuevo, de sus cualidades intrínsecas.
Habilidad de dispersión. La habilidad de los individuos para dispersarse geográficamente está inversamente relacionada con las tasas de especiación y extinción. La dispersión efectiva de los individuos favorece la sobrevivencia de una especie pero reduce la probabilidad de especiación. Sin embargo, esta relación es más compleja de lo que se había pensado. Por ejemplo, entre especies que se caracterizan por tener una distribución geográfica estable y relativamente continua, la dispersión efectiva retardará la tasa de especiación al evitarse la formación de poblaciones aisladas. La tasa de extinción será también baja porque la población total es grande, ampliamente distribuida y estable. Por otro lado, la dispersión efectiva de especies caracterizadas por tener poblaciones inestables y distribuidas en parches promoverá la especiación al generarse poblaciones aisladas, pero la extinción será mayor debido a la inestabilidad de estas poblaciones.
Fragmentación de hábitats. Este factor es más que obvio. Por ejemplo, el creciente deterioro de un habitat en particular puede potencialmente influir la correlación existente entre la especiación y la extinción. Un ejemplo bien documentado sobre el efecto de este factor es el de los pericos y tucanes, que se diferenciaron a raíz de la fragmentación de los bosques de Sudamérica en las últimas glaciaciones.
Agradecimientos
A Judith Bronstein, quien pacientemente me ayudó a darle forma y sentido a este ensayo, y a los otros miembros de mi comité, William A. Calder, Stephen M. Russell, Wayne Maddison y Daniel Papaj por aportar comentarios a la versión del manuscrito en inglés. María de Lourdes Navarijo y César Carrillo aportaron comentarios valiosos. El Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (beca56254), el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Arizona, y el Instituto de Ecología A.C. me apoyaron durante la concepción y realización de esta investigación. Dedico este texto a William A. Calder, F. Gary Stiles y Peter Feinsinger por la inspiración de su trabajo.
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Referencias Bibliográficas
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Juan Francisco Órnelas
Instituto de Ecología, A. C.
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cómo citar este artículo →
Ornelas, Juan Francisco. 1996. Origen y evolución de los colibríes. Ciencias, núm. 42, abril-junio, pp. 38-47. [En línea].
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André Leroi-Gourhan |
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El antagonismo entre la mano versátil del ser humano y
la mano exclusivamente locomotora de los cuadrúpedos has ido objeto de reflexión para filósofos, anatomistas y paleontólogos, desde las más diversas perspectivas. Patrimonio del Homo faber e instrumento del cerebro más complejo del reino animal, la mano libre de su sujeción pedestre es símbolo de la evolución del hombre. Aun los trabajos más remotos de la metafísica se subordinan involuntariamente al antropocentrismo al aislar al técnico del pensador cuando las manos se convierten en sirvientes. En una perspectiva más cercana al movimiento que impulsa a los seres a través del tiempo, la capacidad técnica, el pensamiento, la locomoción y la mano son parte de un solo fenómeno en el que el ser humano manifiesta su singularidad, en un conjunto que no excluye a ningún miembro del reino animal.
En el nivel en que mundo animal y mundo vegetal se separan de manera todavía imprecisa, en el grupo del erizo y del pepino de mar (Equinodermos), los seres optan por dos formas de relacionarse con su entorno: unos inmóviles, observando gravitar alrededor de ellos el universo comestible, en espera de que el azar ponga una partícula en la entrada de sus orificios bucales: su organización permanece como una rueda o una maleza, otros se comportan activamente frente a sus alimentos, buscando, cazando, rastreando sus organizaciones están construidas sobre un eje longitudinal. Aunque presente en los grupos inferiores de los invertebrados, la simetría axial permanece como el carácter estructural exclusivo de los vertebrados. Reunidos en la parte anterior, la mandíbula, los órganos de visión y olfato y los comandos centrales del sistema nervioso constituían el centro de un campo de relaciones que los músculos de la parte posterior del cuerpo desplazaban a través del medio. La cabeza, centro del campo de relaciones, y las extremidades, órganos de locomoción, se asocian mediante la transición de los miembros anteriores. De suerte que ya en los peces las funciones del brazo son repartidas alternadamente entre la relación y la propulsión pura. La aleta pectoral de un tiburón es un timón, la de un salmonete un órgano táctil y gustativo. Constatar la ambigüedad de la situación de los miembros anteriores implica el acceso a uno de los niveles profundos de la historia de las especies.
El dispositivo de relaciones, en principio, está constituido por la bóveda craneana que aloja órganos frágiles e inmóviles, y por dos elementos resistentes y móviles: la mandíbula y los brazos; el conjunto está inclinado al extremo del eje vertebral que asume la doble función de esqueleto de elementos motores y de funda protectora del sistema nervioso espinal. El paso de la vida acuática a la vida terrestre no modifica en nada este conjunto: los primeros anfibios terrestres parecían anguilas cortas provistas de patas débiles, pero sus esqueletos, en particular los de sus miembros anteriores, son extrañamente semejantes, en su composición, a los de reptiles y mamíferos que aparecerán en el transcurso del tiempo. Ese paso a la vida terrestre que significa el movimiento ascendente de los órganos de relaciones, ya era rápidamente esbozado, pues al final de la era primaria no restan más que dos etapas por cruzar: la de los monos y la del hombre.
En la primera etapa es en la que se rezagan los actuales lagartos: la cabeza se volvió móvil mucho antes de que el cuerpo hubiera dejado de arrastrarse por el suelo. Esta liberación de la cabeza, que amplía considerablemente los campos de las relaciones anteriores, corresponde a un proceso importante: el dispositivo de relaciones de una parte de la columna vertebral se modifica a medida que la cintura endocondal se despega del cráneo, dejando entre la cabeza y los brazos lugar para el tronco cervical. Para medir la importancia de estas transformaciones, es necesario cruzar una etapa más.
Varios millones de años antes de que aparecieran los primeros mamíferos, el cuerpo se emancipa del contacto con el suelo y los reptiles se alzan sobre sus cuatro miembros. La liberación del hábito de reptar marca el punto decisivo, el centro de gravedad alrededor del cual el mundo viviente se guía rápidamente para comenzar una etapa nueva. Mientras se establece un nuevo modo de respiración, con la caja toráxica cerrada por un diafragma y accionada por la musculatura del tronco, el dispositivo de relación ofrece los primeros ejemplos de su clara diferenciación respecto a sus medios técnicos: los dientes, que hasta entonces eran simples asas para retener a las presas durante la alimentación, se diferencian en incisivos, caninos y molares; la mano, que no era más que un soporte o un ramillete de ganchos, se dispone a evolucionar hacia funciones diferenciadas: el mayor problema de la evolución es el paso de la prensión alimentaria a la capacidad técnica manifiesta, del hocico propulsor a los órganos herramientas de la boca y los miembros anteriores.
Cada grupo zoológico es un mundo cerrado y abierto a la vez, pues conocemos sobre peces o reptiles muy antiguos, sobre dientes y manos técnicamente diferenciados, pero siempre dentro de un margen de posibilidades muy estrecho ya que, desde que es asegurada la locomoción cuadrúpeda, en el caso de los reptiles de la era secundaria, el abanico de posibilidades se abre del consumidor exclusivo de hierbas al carnívoro, del miembro soporte del diplodoco a la herramienta manual para agarrar y desgarrar del tiranosaurio. A partir de este punto el campo de relaciones anteriores encierra un doble espacio técnico, el del hocico y el de las manos. A lo largo de la historia, los mamíferos que comienzan a desarrollarse al final de la era secundaria participan de un verdadero equilibrio proporcional entre el campo técnico facial y el campo técnico manual, como si la relación entre las necesidades y los medios técnicos indispensables para satisfacerse se equilibrara en cada especie entre los dos polos del campo anterior.1
De todas las fórmulas, es en los mamíferos donde se dibujaba una repartición neta en el curso de la era terciaria. Los mamíferos marinos, focas y ballenas, iniciaban una adaptación regresiva que los conduciría al punto de partida: gradas de dientes idénticos y aletas. Algunos consumidores de vegetales tomaron otra vía: el brazo flexible y la mano de cinco dedos heredados de los anfibios y de los reptiles, en lugar de orientarse hacia la capacidad técnica manual, se organizaron para la locomoción. Las articulaciones perdieron sus movimientos laterales y la mano dejó progresivamente el campo de relaciones al disminuir paulatinamente el número de dedos (cuatro en los puercos, tres en los rinocerontes, dos en las reses, uno solo en el caballo) para conducir al organismo entero hacia un aumento de velocidad. En el caso del caballo la disposición hacia la locomoción perfeccionada es completa. En contraparte, el campo facial se organiza, los dientes se convierten en herramientas mejor adaptadas a la prensión alimentaria, los labios reúnen todas las posibilidades de percepción táctil y de prensión frágil (suave), la faz se equipa de apéndices técnicos, trompas, cuernos, colmillos y hocicos.
La evolución, en otro eje, alinea en orden progresivo a los mamíferos que liberan sus manos (parcial o totalmente) de sujeciones locomotoras. Carnívoros y consumidores de cosas suaves y carnosas: los carnívoros, los roedores, los primates marcan las principales etapas. Como en las etapas precedentes, cada grupo zoológico retoma por su cuenta las grandes perspectivas del camino a recorrer: entre el perro de mano locomotora y el mapache de mano grandemente adaptada a operaciones técnicas, entre el cobayo (conejillo de Indias) y la rata, entre el lemúrido y el chimpancé se dibuja en síntesis todo el movimiento, pero cada serie progresiva desplaza las precedentes.
Los carnívoros inauguraron un tipo de postura que ignoraban los herbívoros: la posición sentada. A la rigidez vertebral y articulatoria de los herbívoros se opone la flexibilidad de los mamíferos superiores: sentado, el león puede liberar una de sus manos para asir o agarrar, la osa es capaz de liberarlas ambas y el mapache puede coordinar sus movimientos en acciones bastantes complejas. El comportamiento del mapache sea próxima al de los roedores más evolucionados (rata, hámster, marmota, ardilla, castor) que pasan un buen tiempo de sus vidas en posición sentada, ocupados en la manipulación de sus alimentos, cuidados corporales como el rascado y el peinado manual, y operaciones técnicas complicadas como la construcción o acondicionamiento de sus habítats. En los roedores evolucionados los dos campos técnicos, manual y facial, están casi en equilibrio, pero los dientes incisivos, instrumento a la vez alimentario y técnico, desempeñan un papel tan constante que la actividad se encuentra todavía polarizada en el hocico: hace falta llegar a los primates para asistir a la transferencia de las proporciones.
Los primates no constituían un grupo funcional más homogéneo que los otros ya que, si bien no se han encontrado cuadrúpedos puros, la distancia que separa las formas extremas es considerable. Todos los grupos de lemúridos y de monos están marcados por la vida arbórea; manos y pies presentan un carácter que comparten con cierto número de reptiles y de pájaros trepadores: la oponibilidad de ciertos dedos (en este caso el pulgar) al resto de la mano. Esta adaptación es un carácter funcional locomotor, el pulgar oponible es una de las soluciones al problema de la locomoción arbórea, pero es una solución privilegiada pues la mano, órgano locomotor, se convierte, cuando es liberada por la posición sentada, en instrumento de prensión extremadamente flexible y preciso. Hay entonces coincidencias, en los mamíferos, entre las necesidades de locomoción y las solicitudes técnicas, lo que genera, de las formas primitivas a las formas superiores, una polarización creciente del campo técnico en la mano.
En respuesta a la importancia que toma la prensión manual vemos producirse el fenómeno inverso al que fue definido en el caso de los herbívoros: el aparato dental cede progresivamente su lugar. La regresión de los caninos y el encogimiento de la cara están en relación directa con la evolución de las extremidades anteriores, dada la forma y el uso de la mano humana.
La regresión del dispositivo dental es un fenómeno de extrema importancia. Está demostrado que los apremios mecánicos impuestos por los bípedos tienen una relación directa con las posibilidades de expansión de la bóveda craneana y con el equilibrio del cráneo sóbrela columna vertebral. Los primates se hallan, por consiguiente, encaminados en una dirección evolutiva en la que el enderezamiento del cuerpo en posición sentada, el uso técnico de la mano, la regresión de la masa facial y el desarrollo del cerebro se encuentran en estado de interacción favorable. En el límite se alcanzan las condiciones prehumanas.
El paso del cuadrúpedo más evolucionado al bípedo más tosco no ha sido aún esclarecido: los pies de los grandes monos no se acomodan al andar bípedo, pero ciertas especies como el gibón o el cinocéfalo permiten plantear sin ambigüedad la existencia en la era terciara de formas menos especializadas que los antropoides actuales. Éstas estaban más orientadas hacia la vida entre las piedras y el monte que entre los árboles, y utilizaban en el suelo sus manos tanto en posición erecta como en posición sentada para las operaciones alimentarias, y sin recurrir, salvo accidentalmente, a la locomoción cuadrúpeda. Estas formas son aún desconocidas y los descubrimientos más recientes en África del Sur, con los australopitécidos, están después de dicha transición. En efecto, los australopitécidos son bípedos, aún están cerca de los monos por el volumen de sus cerebros, pero su enderezamiento es completo, sus manos son libres y la reducción considerable de sus dientes anteriores permite pensar que la polarización técnica, en el campo manual, es de un grado comparable al que encontramos en los hombres fósiles y actuales. La idea de la existencia de un hombre fósil, ceñido por el peso de su cara y por sus largos brazos, ha decaído bastante en los últimos años. Nos damos cuenta de que la organización cerebral del hombre actual es un carácter adquirido relativamente tarde, en cambio, el enderezamiento de la posición y la liberación de la mano son las primeras características de humanización visibles: los australopitécidos son humanos por su postura y sus manos, sin tomar en cuenta el principio de "humanidad" fundado en criterios intelectuales o morales.
A partir de este punto ya no se puede esperar que ocurran grandes transformaciones de la mano, el instrumento existe y los acontecimientos tendrán su papel en la reestructuración de los centros nerviosos que la comandan. Al estar polarizada la actividad técnica en la mano la cara continúa su regresión, lo que conlleva a una liberación creciente de la bóveda craneana. Esta liberación mecánica inicia en la región parietal (en monos superiores), luego gana la occipital (en australopitécidos, pitecántropos y Neanderthal), el "desmontaje o desbloqueo" del frontal interviene tardíamente (hombres de "CroMagnon").La liberación del segmento parietal se traduce en una expansión progresiva de territorios cerebrales de una y otra parte de la sutura de Rolando, es decir, en el desarrollo de las áreas corticales de integración y de asociación motriz. La integración motriz, en relación inmediata con la capacidad técnica, y la topografía cortical muestran en los monos la importancia primordial y equivalente sensiblemente de fibras relativas a los miembros interiores (en particular el pulgar) y las fibras de la cara (en particular los labios y la lengua).
Cuando pasamos del mono al hombre, las áreas corticales motrices se extienden y se completan en territorios de asociación que ganan en la región frontal. A pesar de la considerable regresión de la cara, la importancia cortical del campo manual y del campo facial permanecen sensiblemente equivalentes. Este importante hecho revela un rasgo último de la evolución humana, imposible de poner en evidencia por la paleontología; en tanto se desarrolla de forma casi exclusiva la capacidad técnica manual, una nueva forma de actividad toma posesión progresivamente del campo facial: la mímica y el lenguaje. Ningún corte se produce cuando los movimientos de los labios y la lengua se deslizan de operaciones alimentarias a la elaboración de sonidos, los mismos órganos y las mismas áreas motrices intervienen en las dos formas de actividad.
Esta relación entre la capacidad técnica manual y el lenguaje, involucrados de alguna forma durante una evolución que podemos seguir desde los primeros vertebrados, es ciertamente uno de los aspectos más satisfactorios de la paleontología y de la psicología, ya que en ella se restituyen los lazos profundos entre el gesto y la palabra, entre el pensamiento expresable y la actividad creativa de la mano.
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Notas
1. Los animales poseedores de un campo posterior complementario, como los mamíferos de cola prensil, constituyen excepciones que hacen, por otro lado, resaltar la subordinación del campo caudal al campo anterior.
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Referencias Bibliográficas
Apéndice del libro Mécanique vivante. Le crâne des vertébrés du poisson à l'homme. Fayard, París,1983.
Traducción de Didier Héctor.
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André Leroi-Gourhan
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cómo citar este artículo →
Leroi-Gourhan, André. (Traducción Héctor, Didier). 1996. La liberación de la mano. Una perspectiva biomecánica. Ciencias, núm. 42, abril-junio, pp. 34-37. [En línea].
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Horacio de la Cueva | |||||||||||
¿Alguna vez te has preguntado por qué son tan chicas
las pulgas y tan grandes los elefantes? ¿Por qué hay hierbas suaves y árboles firmes? ¿Por qué no existen los pegasos o por qué no hay cucarachas del tamaño de un gato? Las preguntas no son ni sorprendentes ni vacías dado el rango de tamaño de organismos que existen y existieron. La forma y las estructuras de los organismos varían no sólo entre plantas, animales y otros seres vivos, sino también a medida que cambia el tamaño de un mismo individuo. Contestar preguntas sobre el tamaño y la forma de los seres vivos tal vez parezca redundante, necio y hasta rayando en lo obvio y trivial. Sin embargo, quiero demostrar aquí que el uso de conceptos básicos de biología y física puede resultar en una explicación válida e ilustrativa sobre el papel de las fuerzas físicas que determinan la estructura y el tamaño de los organismos e influyen en el proceso de evolución de las especies.
Es la biomecánica, también conocida como ingeniería natural, la que integra dichos conceptos (de biología, ecología, física e ingeniería) para explicar las adaptaciones de los organismos al medio ambiente y a las limitantes físicas que éste impone. Al contrario de la ingeniería a secas, donde se dan especificaciones precisas sobre las características de una estructura, tales como el peso máximo que debe sostener un puente, la velocidad óptima de crucero de un avión o la altura de una bóveda, la biomecánica debe descubrir las especificaciones a las que la selección natural y la física han sometido a un organismo y sus estructuras para darle la forma con que cumple una función, muchas veces desconocida por nosotros. Así, quienes estudiamos a los organismos por medio de la biomecánica buscamos descubrir, entre otras cosas, las causas físicas de la función y forma de los organismos.
Los elefantes y las ballenas azules son los animales más grandes existentes en el planeta y ambas especies se encuentran muy cerca de los límites de tamaño posibles en la Tierra. La capacidad de sus músculos para generar suficiente fuerza mecánica para mover su peso sin sobrecalentarse y la resistencia a fuerzas de compresión por los huesos y otros tejidos, son los factores más importantes en el límite del tamaño que pueden alcanzar. Entre otras razones, la ballena es más grande que el elefante porque el agua no sólo sostiene gran parte de su peso sino que también tiene más capacidad que el aire para absorber calor, con lo que se evita el sobrecalentamiento. De igual forma, las fuerzas viscosas ponen un límite inferior al tamaño de los organismos, los cuales deben tener la capacidad suficiente para generar la fuerza que les permita desplazarse en este me dio. Es posible que exista un límite mínimo al tamaño y capacidad de un motor biológico, el cual muy probablemente esté dado en el motor rotatorio de cilios y flagelos de bacterias y espermas.
Problemas de locomoción animal en el agua y el aire
Los organismos que se desplazan en fluidos (aire y agua) tienen que igualar dos tipos de fuerzas: las viscosas y las inerciales. Las fuerzas viscosas se dan por la interacción del fluido y la superficie del cuerpo, y su influencia depende principalmente de la densidad del fluido y el tamaño del cuerpo; mientras que las fuerzas inerciales son proporcionales al tamaño y velocidad del organismo. Los seres que caminan, corren o trotan encuentran fuerzas de arrastre que son, en general, despreciables.
La influencia relativa de fuerzas viscosas e inerciales en un cuerpo en movimiento se mide con un índice o número no dimensional (sin unidades), conocido como el "número de Reynolds", que toma en cuenta el tamaño del cuerpo paralelo al flujo y la densidad y viscosidad del fluido. Si las fuerzas viscosas e inerciales tienen la misma importancia entonces el número de Reynolds es 1 (uno). Si las fuerzas viscosas son más importantes que las inerciales el número de Reynolds es menor que 1, éste es el caso para organismos pequeños como las algas microscópicas, las larvas de peces o los insectos voladores menores a unos cuantos milímetros. Si las fuerzas inerciales son más importantes el número de Reynolds es mayor que 1. En este espectro encontramos entre otros las semillas de diente de león, las mariposas, los murciélagos, las águilas, las barracudas, los tiburones, las ballenas, los aviones, los helicópteros, las canoas y los buques.
Convencionalmente se considera a un cuerpo inmerso en un fluido como fijo y al fluido en movimiento, independientemente de que esto corresponda a la realidad. Existe un gradiente de velocidad del fluido en la superficie de un cuerpo que va desde una velocidad de cero con respecto al cuerpo (las moléculas del fluido están adheridas al cuerpo) hasta la velocidad de flujo lejos del cuerpo; este gradiente de velocidad del fluido se conoce como la "capa limítrofe".
Un cuerpo en movimiento en un fluido da origen a dos arrastres. La diferencia de presiones sobre la parte del cuerpo de cara al flujo y la parte posterior crea el "arrastre de forma" del cuerpo. El "arrastre de superficie" que el cuerpo genera al desplazarse es directamente proporcional a su área expuesta al fluido. La forma que minimiza el arrastre de superficie es la esfera, pero esta forma tiene el mayor arrastre de forma. Por otro lado un cuerpo delgado y largo tiene poco arrastre de forma pero mucho arrastre de superficie. De este manera, la función de la forma de los cuerpos de aves, aviones, peces, delfines y buques es minimizar la suma de ambos arrastres.
Aves, murciélagos, mamíferos marinos, tiburones, peces sin vejiga natatoria y la mayoría de los insectos, entre otros, también tienen que contrarrestar la fuerza de gravedad cuando se desplazan. La fuerza de levante que mantiene a un cuerpo en flotación "neutral" en el aire o en el agua (es decir, sin sumergir se o elevarse) debe ser igual al peso, que a su vez es función de la fuerza de gravedad. El levante se genera por una diferencia de presiones y velocidades entre la parte superior (presión baja, velocidad alta) y la parte inferior (presión alta, velocidad baja) del ala, aleta u otra estructura que sirva para generar levante en el organismo. La diferencia de presiones no sólo mantiene al organismo suspendido sino que también crea vórtices detrás del ala o aletas generadoras del levante. Este arrastre es conocido como el "arrastre inducido o de vórtice". Cabe subrayar que si este arrastre desaparece no hay levante. Los vórtices, consecuencia de la generación de levante, pueden ser observados en la estela de vapor que deja un jet.
Ya que un organismo o un objeto pierde energía a causa de los diferentes arrastres al desplazarse a través de un fluido, nada puede mantenerse flotando o volando si no existe un aporte energético para mantener el levante. Es por esto que las aves aletean y los tiburones deben mantenerse nadando para no desplomarse o hundirse.
¿Cuánto cuesta volar?
En el transcurso de la evolución, la capacidad para volar de algunos animales ha aparecido en varias ocasiones; aquí me concretaré exclusivamente al vuelo activo en vertebrados (vuelo de aleteo), sin tomar en cuenta gran parte de los animales planeadores y los insectos voladores. También, para evitar la discusión de la evolución de las aves no trataré la muy interesante y controversial historia de la evolución del vuelo: ¿fue Archaeopteryx lühographica un animal arbóreo que voló al suelo o un animal terrestre que voló a las ramas?
Para volar es necesaria alguna estructura que genere empuje y una estructura que mantenga el levante. En el caso de los aviones hemos separado la estructura que genera levante, el ala, de la que genera empuje, el motor. Tanto en los reptiles voladores prehistóricos como en las aves y en los murciélagos el ala es la que genera levante y empuje, dando lugar a un movimiento complicado y, hasta hace unos 45 años, difícil de analizar. El ala es una estructura derivada de las extremidades anteriores que ha surgido cuando menos cuatro veces en la evolución de los vertebrados: una vez en los reptiles voladores, una vez en las aves y de acuerdo con los resultados de un estudio inmunológico del suero sanguíneo, dos veces en los mamíferos, en dos grupos de murciélagos: los megaquirópteros (principalmente frugívoros) y los microquirópteros (principalmente insectívoros).
Para entender mejor el vuelo animal es necesario hacer predicciones sobre esta actividad. Una combinación de teorías aerodinámicas y ecológicas permite hacer una serie de predicciones sobre velocidades óptimas1 de vuelo bajo condiciones específicas. La suma del arrastre parásito (generado por la forma y superficie del cuerpo), de forma del ala y de vórtice, más el arrastre inercial (aceleración de las alas), el costo metabólico y de ejercicio, nos dan una curva en forma de U que describe el costo mecánico de vuelo en vatios2 contra la velocidad (en m/s). A partir de esta curva podemos calcular una serie de velocidades óptimas.
La velocidad de energía mínima (Vmp) es aquella en la cual un ave, un murciélago o un avión pueden mantenerse en el aire por más tiempo dada una cantidad fija de combustible (principalmente grasa en el caso de los animales). Esta velocidad es de esperarse en los vencejos (v.g. Apus apus) durante sus periodos de descanso en el aire3. La velocidad de rango máximo (Vmr) es la que permite viajar la mayor distancia por cantidad de combustible. Ésta es la velocidad a la que esperamos encontrar volando a las aves y a los murciélagos durante su migración y a un avión a velocidad de crucero.
Existen además otras velocidades que podemos predecir con base en la ecología de la especie. De estas velocidades posiblemente la más interesante y fácil de calcular y medir en una situación natural es la velocidad de crecimiento máximo (Vnido). Esta velocidad optimiza la entrega de energía (alimento) de un ave que alimenta polluelos durante su crecimiento en el nido, y es posible calcularla al agregar el costo de crecimiento (en vatios) de los polluelos. Es decir, cuánto alimento (energía) tiene que entregar un ave para maximizar la tasa de crecimiento de los pollos. Si el ave vuela a velocidad muy por debajo de esta velocidad, los polluelos estarán recibiendo alimento demasiado despacio como para maximizar su crecimiento, si la velocidad de vuelo está muy por encima de la velocidad de crecimiento máximo, el ave estará gastando más energía de la requerida para alimentar a los pollos en proporción a las necesidades de crecimiento.
Con predicciones de estas tres velocidades de vuelo es posible tratar de discernir si las aves "optimizan" su vuelo, o tal vez sería mejor decir que podemos averiguar si nuestro entendimiento sobre la biología de las aves se acerca a la realidad. Hasta el momento hemos podido medir y evaluar la velocidad de vuelo de dos especies de ave durante la época reproductiva: la golondrina (Hirundo rustica) y la garza azul (Árdea herodias). En ambos casos las velocidades medias (promedio) y medianas4 de vuelo no fueron diferentes a las velocidades de crecimiento máximo.
Trucos aerodinámicos
Ningún animal volador existente pesa más allá de 12 kilogramos y pocos son los que superan los 10 kg. Aunque la mitología griega hace referencia a los pegasos y las europeas y orientales a dragones, ningún visitante reciente a esos exóticos lares los ha encontrado. Aletear es una actividad que implica un gran gasto de energía, diferentes procedimientos experimentales indican que el aleteo es de 6 a 23 veces más caro que el costo del metabolismo basal. En la mayoría de las aves voladoras, 17% de su peso está dado por los músculos asociados al vuelo: peoloralis majory supracaracoides. Es claro que este grupo de músculos es esencial para el vuelo, pero al mismo tiempo su capacidad para generar energía es lo que limita el tamaño de los vertebrados voladores. Hill (1950) y posteriormente Weis Fogh y Alexander (1977) determinaron que el músculo rojo de un vertebrado puede generar hasta 250 vatios por kilogramo de músculo. Ya que los requerimientos aerodinámicos para oponerse a los arrastres durante el vuelo y la capacidad de los músculos para generar fuerza crecen a tasas diferentes, existe un punto donde estas dos curvas se cruzan, alrededor de los 12 kg de peso, y es por eso que encontramos muy pocos animales voladores con un peso superior a éste.
Entre las aves voladoras que superan este peso están los pelícanos blancos (Pekcanus erythrorynchos), los cóndores (v.g. Gymnogyps californianus) y los grandes buitres africanos (v.g. Gyps rueppellii). Esta limitación energética es para el músculo rojo (aeróbico) en uso continuo. Es posible superar esta limitación, por corto tiempo, con el uso del músculo blanco (anaeróbico). También se pueden emplear otros trucos que consisten en extraer energía del ambiente para obtener el levante y propulsión necesarios para poder volar continuamente.
Muchas aves utilizan las masas de aire ascendentes calentadas por el suelo, que es a su vez calentado por el sol, para planear dentro de ellas5, con lo que pierden altura dentro de la masa de aire a una tasa inferior a la del ascenso del aire, lo que trae como resultado una ganancia neta en altura. El gasto energético de las aves durante esta maniobra es el de sostener sus alas extendidas. Una vez que las aves llegan a una altura donde la masa de aire no les da suficiente levante la abandonan y pueden planear o aletear hasta encontrar otra masa ascendente de aire. Otra forma común del uso de movimientos del viento es utilizar el aire que asciende de la falda a las cimas de las montañas y al frente de los riscos en cadenas montañosas y costas.
El uso de la extracción de energía del medio ambiente no está restringido al uso de corrientes ascendentes de aire. Cualquier ala que se encuentre volando a una altura menor a uno y medio de su largo se ve influida por el efecto de suelo. Durante el efecto de suelo el aire desplazado enfrente y debajo del ala "rebota" del suelo a ésta, con lo que disminuye el arrastre de vórtice y aumenta el levante. Como el arrastre de vórtice es mayor a velocidades bajas, el efecto de suelo tiene mayor consecuencia aerodinámica a tales velocidades. Un requisito indispensable del vuelo bajo efecto de suelo es que la superficie sobre la que se está volando tenga pocas obstrucciones. Una topografía compleja, por ejemplo el interior de un bosque, dificulta o imposibilita el uso de este efecto. La mayoría de las aves que emplean el efecto de suelo son marinas, aunque podemos observar que las golondrinas obtienen su alimento bajo este efecto sobre prados y campos de cultivo.
Basándonos en los ahorros energéticos asociados al efecto de suelo predijimos que las aves que usan este efecto deben volar a velocidades bajas para lograr un ahorro máximo instantáneo de energía durante la temporada reproductiva. Al probar esta hipótesis encontramos que para algunos cormoranes (Phalacrocorax auritus), y posiblemente todas aquellas aves que vuelan siempre bajo este efecto, minimizar el tiempo de vuelo entre el nido y el lugar de alimentación es tanto o más importante que el gasto instantáneo de energía. Para estas aves, volar a velocidades altas donde el ahorro energético instantáneo del efecto de suelo es pequeño resulta en la disminución del tiempo dedicado al vuelo, dejando este tiempo libre para dedicarlo a la alimentación y el cuidado de los pollos. Ya que el gasto energético instantáneo durante el vuelo es acumulativo, volar despacio y por lo tanto durante mucho tiempo implica un gasto energético superior a volar rápido y por poco tiempo, incluso si se hace bajo el efecto de suelo. Rechazamos la predicción aerodinámica de vuelo bajo efecto de suelo a velocidades bajas, pero descubrimos una interacción más compleja entre el gasto energético, la velocidad de vuelo y el tiempo empleado en esta actividad. Las otras tres especies incluidas en el estudio —el pelicano pardo (Pekcanus ocádentalis), el rayador negro {Rynchops nigra) y la golondrina (Hirundo rustica)— también utilizan el efecto de suelo a velocidades altas, pero en proporciones de tiempo y ahorros energéticos diferentes de los obtenidos de los cormoranes y también de forma diferente entre ellos.
Existe en el mundo un género con tres especies de aves que usan el efecto de suelo como su forma principal de vuelo y alimentación, los rayadores: Rynchops albicolis es nativa de la India, R. flavirostris habita el África y R. nigra (el rayador negro) habita en el continente americano, incluyendo costas y ríos mexicanos. Los rayadores se caracterizan por tener la parte inferior del pico más larga que la superior, se alimentan volando al ras de la superficie del agua rayándola con su pico para obtener alimento. El trabajo de Withers y Timko (1977) demostró que el arrastre generado por el pico y las alas en contacto con el agua es aproximadamente la milésima parte del arrastre total generado durante el vuelo. Además, dado el efecto de suelo, estas aves pueden planear grandes distancias perdiendo menos al tura y velocidad que si estuvieran libres del efecto de suelo.
Vuelo y competencia entre murciélagos
La competencia es un concepto central de muchas discusiones sobre la evolución. Aquí no me referiré a la competencia sino a nuestra hipótesis sobre cómo las hembras de dos especies de murciélagos pueden estar "evitando" la competencia entre ellas por alimento.
Lasiurus cinéreas y L. borealis son dos especies insectívoras cuyas hembras coexisten alrededor de los grandes lagos de Canadá durante la época de gestación y crecimiento de los cachorros, cuando ambas especies atrapan sus presas al vuelo. Medimos las velocidades de vuelo (de la Cueva, Fenton, Hickey y Blake, enviado) en Pinery Park, Ontario, Canadá, durante varias noches de verano tratando de identificar si nuestras predicciones sobre velocidades óptimas explicaban las velocidades de vuelo de ambas especies y cómo evitaban o disminuían la competencia por alimento. Nuestras conclusiones indican que ninguna de las especies vuela a velocidades cercanas a nuestras predicciones y que posiblemente están volando a velocidades que faciliten la captura de insectos al vuelo. Si se consideran las características aerodinámicas de las dos especies con respecto al costo y comportamiento durante el vuelo, L. borealis es la más pequeña de las dos especies, pero dada la relación de su peso respecto al tamaño del ala, tiene un costo de vuelo de aleteo mayor que L. cinereus. En contraste, la velocidad de mejor planeación6 es menor en L. borealis que en L. cinereus. De igual forma L. borealis puede dar vueltas más cerradas que L. cinereus.
Al tratarse de dos especies pertenecientes al mismo género se puede suponer que su morfología es muy similar, tan similar que una sea un modelo a es cala de la otra. Éste no es el caso, si usamos la masa de cualquiera de las dos especies y le damos las características de longitud y área del ala de la otra especie, corregidas para la masa, no resulta en una versión pequeña de L. cinereus o una versión grande de L. borealis. Las dos especies son morfológica y aerodinámicamente muy distintas, lo cual explica, en parte, su habilidad para coexistir en el mismo lugar durante la temporada de gestación y lactancia, aun cuando ambas especies se alimentan de insectos voladores, ya que sus características aerodinámicas les abren nichos de alimentación diferentes.
Migración y maniobrabilidad
Una aplicación relativamente temprana del concepto de función y forma" al vuelo de las aves es el trabajo de Savile (1957), quien clasifica la forma de las alas. Posteriormente, el trabajo de Greenewalt (1975) demuestra que las aves tienen tres formas básicas de cuerpo-ala que determinan el costo de vuelo. Las diferentes formas ofrecen además adaptaciones para una manera particular de vuelo. Una de ellas es la anseriforme (patos y gansos), caracterizada por alas triangulares y cortas y cuerpo pesado. Estas características les permiten volar grandes distancias en línea recta a velocidades altas durante la migración. Un buen ejemplo de esta adaptación morfológica a los vuelos migratorios es el ganso de la nieve, Chen caerulescens. La población occidental de esta especie vuela a lo largo del corredor del Pacífico, desde la isla de Wrangel al norte de Siberia hasta el suroeste de Canadá y el valle central de California.
Las características morfológicas que permiten a estos gansos migrar grandes distancias restringen su maniobrabilidad, la vuelta más cerrada que estos gansos pueden dar tiene unos 20 m de diámetro y la velocidad mínima a la que pueden volar sin desplomarse es de unos 70 km/h.
Los gansos de la nieve pasan el invierno en parvadas de 3 a 20 mil aves. Durante esta época sus lugares preferidos son los estuarios donde pueden consumir rizomas y los campos de cultivo donde se alimentan de papas. Ya que su velocidad de desplome es tan alta y su curva mínima tan grande, podemos afirmar que la maniobrabilidad de estas aves es muy limitada, sobre todo si la comparamos con la de un águila de peso similar.
Dado que la calidad y cantidad de alimento así como eludir depredadores (coyotes, zorras y águilas) dependen de la localización de los gansos en la colonia, puede ser importante llegar rápida y certeramente a un lugar dado en la parvada cuando ésta está en el suelo. Para resolver el problema de maniobrabilidad para llegar a un lugar, estos gansos, al igual que muchas otras anseriformes, utilizan una maniobra conocida como vuelo invertido.
Durante el vuelo invertido los gansos rotan su cuerpo y alas a lo largo del eje del cuerpo hasta 180 grados, manteniendo la cabeza fija y las alas en forma de V. Durante esta maniobra las aves pueden perder altura a una velocidad mayor que la que perderían planeando, pero sin aumentar su velocidad de desplome, lo cual sería el caso si disminuyeran el área de sus alas, que también aceleraría su descenso. Aunque la predicción aerodinámica indica un aumento en la tasa de pérdida de altura, observaciones preliminares de Heppner en gansos canadienses (Branla canadensis) señalan que la tasa de pérdida de altura disminuyó durante la maniobra. Esta maniobra da a las aves la oportunidad de perder altura sin perder control en el vuelo, lo cual puede ser de gran importancia al ser vital para el ave poder obtener una buena posición en la parvada cuando ésta está en tierra.
Notas finales
Como muchas otras ciencias modernas, los primeros estudios biomecánicos pueden ser atribuidos a Aristóteles y a Leonardo da Vinci. Este último determinó que un artefacto volador impulsado por la fuerza humana logrará su cometido solamente si se usa el músculo más grande del cuerpo humano, el cuadríceps de la pierna.
La selección natural como el principal elemento de la evolución no sólo prevalece en procesos estrictamente biológicos, también en los físicos ha desempeñado un papel primordial, aunque muchas veces ignorado, en la función y forma de las estructuras de los organismos. Las restricciones dadas por la gravedad y los fluidos que la física impone al tamaño de los organismos han limitado su habilidad para sostenerse y desplazarse. La gravedad marca un límite al tamaño máximo de animales y plantas en el planeta.
El estudio de la función y forma de estructuras de los seres vivos ha sido auxiliado por los avances en los estudios de ingeniería y física. Por ejemplo, los primeros modelos modernos para explicar el vuelo con aleteo por insectos, murciélagos y aves se basan en modelos aerodinámicos clásicos y la foto y cinematografía rápidas. No ha sido sino hasta la última década cuando modelos basados en el movimiento cuasi regular de las alas de los animales capturados por medio de la cinematografía y la fotografía ultrarrápida se han incorporado al estudio del vuelo animal.
Aunque la biomecánica no es una ciencia de moda o de presupuestos espectaculares, su campo de investigación es fértil y relativamente poco explorado. El requisito principal para ejercer en este campo es la capacidad para concebir problemas biológicos y ecológicos desde una perspectiva física.
Notas
1.Lo óptimo, según Gans (1991), representa el mejor estado, pero siempre calificado por una serie de circunstancias limitantes. Cualquier afirmación sobre un estado óptimo debe especificar tanto qué se está optimizando como las circunstancias limitantes que se supone están operando. Sin esta especificación, una sentencia de optimización sólo expresa congruencia de lo observado con la demanda ambiental su puesta, sin cuantificar la cercanía de la correspondencia o la magnitud de la selección.
2.Equivalente a 0.002 kcal/s, hay 16 kcal en una cucharadita de azúcar.
3. Estas aves sólo aterrizan para reproducirse; pasan el resto del año en vuelo.
4.La mediana bisecta simétricamente una serie ordenada de números.
5.Planear es una forma de vuelo pasivo (sin aleteo). Durante este tipo de vuelo no hay un aporte energético que se sobreponga a los arrastres, lo que resulta en una pérdida de altura.
6.La proporción de distancia avanzada contra la altura perdida es mínima.
7.Al hablar de función y forma suponemos que las estructuras presentes en un organismo tienen una forma que optimiza su función. Si no hemos hallado la función de cualquier estructura en un organismo no es porque no la tenga. El misterio de la función de la estructura existe porque nuestras capacidades, o limitaciones observacionales y de ingenio, no han podido descubrir la función de la estructura observada.
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Referencias Bibliográficas
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Horacio de la Cueva
CICESE, Ensenada, Baja California.
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cómo citar este artículo →
De la Cueva, Horacio. 1996. La biomecánica. Ciencias, núm. 42, abril-junio, pp. 26-32. [En línea].
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