Efectos de la contaminación por aluminio

 Información preparada por la alumna SANDRA FREIRE RALLO de la asignatura de Contaminación Ambiental y Biodiversidad del Máster Oficial en Técnicas de Caracterización y Conservación de la Diversidad Biológica
 

El aluminio (Al) es un elemento muy común en la naturaleza, siendo el tercero más abundante en la corteza terrestre. Es un metal con alta solubilidad en ambientes ácidos (Barabasz et al., 2002). Históricamente se ha considerado inocuo para el ser humano porque se expulsa rápidamente a través de la orina, pero estudios ecotoxicológicos realizados en los últimos años han puesto de manifiesto que puede causar daños en humanos, animales y plantas (Barabasz et al., 2002). Aunque es un contaminante que afecta a multitud de organismos, en este caso se tratará en concreto su efecto sobre plantas.

Se ha demostrado que el aluminio tiene efectos beneficiosos para las plantas mediante la estimulación de la absorción a través del sistema radicular, aumentando la captación de fósforo, previniendo los efectos tóxicos del cobre y manganeso y protegiéndolas de hongos patógenos (Barabasz et al., 2002). Además, también aumenta la resistencia de las plantas a condiciones ambientales desfavorables, como la sequía, altas y bajas temperaturas o alta salinidad del suelo (Barabasz et al., 2002). Sin embargo, los efectos de este elemento sobre la vegetación son principalmente negativos.

La lluvia ácida y el incremento de la acidificación del ambiente provocan que el pH del agua y del suelo cambie, promoviendo una movilización de los iones tóxicos de aluminio (Barabasz et al., 2002). Estas formas dañinas del metal provocan envenenamiento en plantas, desecación de bosques o reducción en la producción de cultivos (Barabasz et al., 2002). Además, se han encontrado cantidades de aluminio superiores a las que marcan las normativas vigentes, en plantas que sirven como alimento para animales y humanos (Barabasz et al., 2002).

En agricultura, la contaminación por aluminio es un problema conocido desde principios del siglo XX (Flaten et al., 1996). El catión Al3+ es el más problemático (Barceló & Poschenrieder, 2002), pues se solubiliza en agua incrementando la fracción de este metal en suelo, provocando acidificación del mismo, toxicidad en plantas y por lo tanto, un descenso de la producción agrícola (Barabasz et al., 2002).

Los efectos que el aluminio provoca en plantas se centran principalmente en las raíces: cambios en su morfología, disminución del crecimiento, callosidades, reducción de raíces secundarias y finalmente, la muerte (Barabasz et al., 2002; Barceló & Poschenrieder, 2002). Éste metal también provoca daños en las simbiosis que las raíces establecen con Rhizobium y Bradirhizobium (Barabasz et al., 2002).

Debido al fuerte efecto que el aluminio tiene sobre las plantas, éstas han desarrollado mecanismos de tolerancia y resistencia (Barceló & Poschenrieder, 2002). La resistencia que ofrecen contra este metal tiene dos tipos de funcionamiento: uno extracelular que bloquea la entrada de aluminio en las células, y otro intracelular que consiste en su inmovilización dentro de las propias células (Kochian, 1995).

Se puede concluir que el aluminio supone un contaminante que provoca importantes daños en plantas. Afecta principalmente a las raíces provocando patologías que terminan por mermar las capacidades de crecimiento y nutrición del organismo, deviniendo en la muerte, por lo tanto, podría acabar produciendo extinciones locales de plantas especialmente sensibles a él o que no hayan desarrollado todavía mecanismos de defensa o tolerancia frente a dicho metal. Este tipo de contaminación supone un problema a nivel global y de difícil solución, pues los mecanismos que desencadenan la presencia de Al3+ en suelos y aguas son naturales (por la propia naturaleza de la roca) y antrópicos.

 

Barabasz, W., Albinska, D., Jaskowska, M., & Lipiec, J. (2002). Ecotoxicology of aluminium. Polish journal of environmental studies, 11(3), 199-204.

Barcelo, J., & Poschenrieder, C. (2002). Fast root growth responses, root exudates, and internal detoxification as clues to the mechanisms of aluminium toxicity and resistance: a review. Environmental and Experimental Botany, 48(1), 75-92.

Kochian, L. V. (1995). Cellular mechanisms of aluminum toxicity and resistance in plants. Annual review of plant biology, 46(1), 237-260.

Flaten, T. P., Alfrey, A. C., Birchall, J. D., Savory, J., & Yokel, R. A. (1996). Status and future concerns of clinical and environmental aluminum toxicology. Journal of Toxicology and Environmental Health Part A, 48(6), 527-542.

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Efectos de la contaminación por ruido

 Información preparada por la alumna  ANGELICA GALLEGO NARBÓN de la asignatura de Contaminación Ambiental y Biodiversidad del Máster Oficial en Técnicas de Caracterización y Conservación de la Diversidad Biológica

La contaminación acústica consiste en todos los ruidos no deseados que se dan en las comunidades, siendo una amenaza para la salud y el bienestar, estando cada vez está más presente debido al aumento de las poblaciones (Goines & Hagler, 2007). Se ha convertido en un problema en los ambientes urbanos afectando a la salud, el bienestar y la productividad (Maisonneuve et al., 2009), sin embargo diversos trabajos han encontrado efectos negativos de la contaminación acústica en otros grupos de animales y a distintos niveles.

Los problemas más evidentes generados por la exposición a ruidos son los problemas auditivos. En  peces los ruidos extremos pueden llegar a dañar la vejiga natatoria, lo cual es devastador ya que este órgano no se emplea solo en la recepción de sonidos sino también para flotabilidad. Tanto en animales terrestres como acuáticos se han encontrado daños auditivos temporales o permanentes  por ruidos severos de corta duración o exposición crónica a ruido ambiental. El tiempo de recuperación en los casos en los que sea posible dependerá de la intensidad y duración del ruido, así como de la sensitividad auditiva de la especie (Kight & Swaddle, 2011).

Se ha observado que la contaminación acústica también supone un aumento de los niveles de cortisol (humanos, perros, caballitos de par y carpines dorados), corticosterona (pollos y ratones), noradrenalina (humanos, ballenas y ratas) (Wysocki et al., 2006; Kight & Swaddle, 2011). Se conoce que la estimulación B-adrenérgica aumenta los niveles de secreción de glucagón y por tanto los niveles de glucosa en sangre. En estudios sobre la trucha arcoiris por tanto se han encontrado niveles de glucosa más elevados cuando mayor era la intensidad del ruido al que estaban expuestas (Kight & Swaddle, 2011).  También se ha descubierto que la exposición a ruido puede provocar daño físico a estructuras dentro del eje hipotalámico hipofisario adrenal (HHA) y conllevar cambios a corto y largo plazo en el mantenimiento de la homeostasis, así como dañar las mitocondrias del córtex adrenal, lo que se ha observado en ratas (Kight & Swaddle, 2011).

La actividad del estrés sonoro sobre el eje HHA puede llevar a efectos en cadena en el sistema inmune. En ratones se ha observado que la exposición repetida de hembras embarazadas a 85-95dB dio como resultado que sus crías tenían un timo de tamaño inferior a lo normal y menos niveles de inmunoglobulina G, mostrando alteraciones de la respuesta inmune. En ratas expuestas a ruidos de 85dB por 3 semanas, se observó una disminución de las asesinas naturales del bazo después de 24h pero después de las tres semanas habían aumentado (Kight &Swaddle, 2011).

En cuanto a la reproducción y el desarrollo, en humanos se ha observado que un exceso de ruido ambiental puede llevar a un nacimiento prematuro, y en ratas a una asimetría fluctuante elevada en las crías. Estas anomalías en el desarrollo parecen deberse interrupciones en el sistema de regulación de calcio(Kight & Swaddle, 2011). En peces se ha observado una mayor mortalidad de los huevos de peces en ambientes con mayor ruido ambiental (Kight & Swaddle, 2011). Parece que los daños producidos por el ruido son en todos los casos superiores en hembras, lo que probablemente radica en las diferencias en tamaño, expresión hormonal y su mayor inversión en reproducción. Los machos también sufren respuestas específicas al estrés, por ejemplo se observaron niveles de testosterona inferiores a lo normal en ratones expuestos a 100 dB (Kight & Swaddle, 2011).

En relación a la salud cardiovascular en humanos la exposición continuada a ruidos se relaciona con aumentos de la presión arterial, sin embargo en varias especies de ungulados y pájaros se ha observado una habituación a corto plazo (Stansfeld & Matheson (2003); Kight & Swaddle, 2011). En ratas se han observado daños en los ventrículos tras la exposición prolongada a ruidos, así como un aumento de fibras noradrenérgicas en la aorta y los ventrículos y una disminución de receptores de benzodiazepina periféricos, implicados en las respuestas de estrés (Kight & Swaddle, 2011).

Otro aspecto importante y que se ha estudiado poco son los  posibles efectos de la contaminación acústica a nivel genético.  Estos daños se deberían a que la actividad neuronal requerida para procesar los ruidos ambientales conduce a un aumento en el número de radicales libres, lo que puede causar mutaciones carcinógenas. (Kight & Swaddle, 2011).

En aves el ruido puede interrumpir la comunicación sonora, interferir con la detección de las señales de peligro y elevar los niveles de estrés (Francis et al., 2009). En el mismo trabajo se observó que reduce la riqueza de especies nidificantes y  facilita indirectamente el éxito reproductor de los individuos que anidan en áreas ruidosas como resultado de la interrupción de las interacciones depredador-presa.

En estudios sobre gorrión melódico (Melospiza melodia) se ha encontrado un ajuste de las vocalizaciones para evitar el enmascaramiento por los ruidos urbanos. Esto puede suponer un problema para la especie, ya que el aumento de frecuencia de los sonidos emitidos puede conllevar un mayor gasto energético, pueden darse problemas en el reconocimiento de la señal por parte de individuos de la misma especie y podría afectar a la elección de macho por parte de las hembras y la competición entre machos (Patricelli & Blickley, 2006). Por otro lado en la especie Taeniopygia guttata (diamante mandarín) se ha observado que la preferencia de la hembra por el macho que ha elegido como pareja disminuye, lo que puede ser resultado del enmascaramiento o distorsión de la llamada de los machos o puede estar asociado a que las hembras no son capaces de reconocer a su pareja (Swaddle & Page, 2007). En la rana Hyla arborea también se han observado problemas de comunicación asociados a la contaminación acústica (Lengagne, 2008).

Estos descubrimientos sugieren que en relación a la contaminación ambiental la comunicación entre individuos conspecíficos puede afectar negativamente a la persistencia de la población en algunos casos, suponiendo un problema de conservación (Laiolo, 2010). En conjunto, los cambios comportamentales, los problemas fisiológicos y el excesivo gasto energético encontrados en zonas con contaminación acústica pueden suponer una disminución de la eficacia biológica y un problema para la conservación que tradicionalmente se ha simplificado demasiado en la literatura científica y al que merece la pena prestar atención en el futuro (Francis & Barber, 2013).

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– Francis, C.D.; Barber, J.R. (2013). A framework for understanding noise impacts on wildlife: an urgent conservation priority. Frontiers in the ecology and the environment  11: 305-313.

– Francis, C. D. ; Ortega, C. P.; Cruz, A. (2009). Noise pollution changes avian community and species interactions. Current Biology 19: 1415-1419.

– Goines, L; Hagler, L. (2007). Noise Pollution: A Modern Plague.  Southern Medical Journal 100: 287-294.

– Kight, C.R.; Swaddle, J.P. (2011). How and why environmental noise impacts animals: an integrative, mechanistic review. Ecology Letters 14: 1052-1061

– Laiolo, P. (2010). The emerging significance of bioacoustics in animal species conservation. Biological Conservation 143: 1635-1645

– Lengagne, T. (2008). Traffic noise affects communication behaviour in a breeding anuran, Hyla arborea. Biological Conservation 141: 2023-2031.

– Maissoneuve, N.; Stevens, M.; Niessen, M.E.; Steels, L. (2009). NoiseTube: Measuring and mapping noise pollution with mobile phones. Environmental Science and Engineering: 215–228.

– Patricelli, G.L.; Blickley, J.L. (2006). Avian communication in urban noise: causes and consequences of vocal adjustment. The American Ornithologists´ Union 123: 639-649.

-Stansfeld, S.A.; Matheson, M. P. (2003). Noise pollution: non-auditory effects on health. British Medical Bulletin 68: 243-257

– Swaddle, J.; Page, L. C. (2007).High levels of environmental noise erode pair preferences in zebra finches: implications for noise pollution. Animal Behaviour 74: 363-368

-Wysocki, L.E.; Dittami, J.P.; Ladich, F. (2006). Ship noise and cortisol secretion in European freshwater fishes. Biological Conservation 208: 501-508.

 

 

Efectos de la contaminación por mercurio

 Información preparada por el alumno Pablo Maure Echalecu de la asignatura de Contaminación Ambiental y Biodiversidad del Máster Oficial en Técnicas de Caracterización y Conservación de la Diversidad Biológica
 

El mercurio, elemento químico de número atómico 80 y símbolo Hg, es un metal líquido a temperatura ambiente, plateado, brillante y denso, que se encuentra en la naturaleza y se usa principalmente en termómetros y barómetros, y también en aleaciones llamadas amalgamas.

Es altamente toxico, y peligroso ya que puede ser inhalado, absorbido a través de la piel y de las mucosas e ingerido. El efecto que produce puede ser a escala molecular, celular, de tejidos, órganos, sistemas, organismos, poblaciones, comunidades y ecosistemas.

Las formas más tóxicas de mercurio son sus compuestos orgánicos como el dimetilmercurio y el metilmercurio. Compuestos inorgánicos son también altamente tóxicos por ingestión o inhalación (cinabrio).

Uno de los principales problemas del mercurio es la biomagnificación, las plantas son la puerta de entrada de este contaminante a la cadena trófica ya que algunas pueden tolerar su presencia y acumularlo en su estructura. De ahí pasa a los animales y finalmente al ser humano. Estudios han demostrado que los niveles de mercurio son mayores cuanto más alto se está en la cadena trófica.

Efectos fisiológicos:

– Las plantas pueden sufrir elevadas tasas de mortandad o disminución del crecimiento, en función de las concentraciones de mercurio. En las plantas, los efectos comienzan en la raíz y afectan sucesivamente al resto del individuo. En las hojas se producen graves daños en cloroplastos y mitocondrias, también disminuye la cantidad de clorofila e incrementa la permeabilidad de los tejidos los que altera los procesos de fotosíntesis y respiración.

– En animales afecta al sistema nervioso central y a la reproducción.

En seres humanos:

– Daños permanentes en el cerebro. Produce irritabilidad, timidez, temblores, cambios en los problemas de visión o audición y en la memoria.

– Daños en los riñones, pulmones, vómitos, diarrea, erupciones en la piel, irritación ocular, aumento de la presión arterial o del ritmo cardiaco, daños en el ADN, cromosomas, daño en el esperma y problemas en la reproducción, incluyendo abortos.

– Daños en el feto en desarrollo. Puede producir daño cerebral, retraso mental, falta de coordinación, ceguera, convulsiones, incapacidad para hablar, problemas en sus sistemas nervioso y digestivo, daños renales, malformaciones.

El mercurio es un gran problema para la biodiversidad, ya que al ser biocumulable no desaparece de la cadena trófica. Además afecta a todos los seres vivos (plantas, animales y el ser humano), produciendo efectos adversos en todos ellos.

GÖTHBERG, A., GREGER, M., HOLM, K. and BENGTSSON, B. E. (2004). Influence of nutrient levels on uptake and effects of mercury, cadmium, and lead in water spinach. J. Environ. Qual. 33: 1247-1255.

JANA, S. (1988). Accumulation of Hg and Cr by three aquatic species and subsequent changes in several physiological and biochemical plant parameters. Water, Air, & Soil Pollution. 38 (1 y 2): 105-109.

POSADA, M.I. (2006) Efectos del mercurio sobre algunas plantas acuáticas tropicales. Revista EIA, ISSN 1794-1237 Número 6, p. 57-67

RAMOS, C. X., ESTÉVEZ, S. L. y GIRALDO, E. (2000). Nivel de la contaminación por metilmercurio en la región de La Mojana. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. Centro de Investigaciones en Ingeniería Ambiental (CIIA). Universidad de los Andes. Bogotá. Colombia.

Resumen de la Evaluación Mundial del Mercurio, informe científico elaborado en 2002 por un amplio grupo internacional de científicos del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA).

Selección de alumnos internos para el grupo de investigación ToxAmb (con RAC)

Hola a todos:

Voy a seleccionar alumnos para colaborar con mi grupo de investigación ToxAmb. Estoy buscando alumnos muy motivados con la investigación en Ecotoxicología y Bioquímica Ambiental de Líquenes, con iniciativa, autonomía, serios  y con capacidad de compromiso. Estos alumnos internos tendrán como tareas el apoyo a alumnos que realicen TFG, TFM o tesis doctoral y la colaboración en la elaboración de contenidos para la difusión en las redes sociales del grupo. El periodo de colaboración comenzará inmediatamente y se extenderá hasta finales de año, con 1 mes de vacaciones en Agosto, por lo que es un requisito fundamental haber aprobado todas las asignaturas del curso. Unas altas calificaciones y aficiones y habilidades relacionadas con la Naturaleza serán valoradas. Así mismo, la experiencia adquirida con las técnicas que manejamos en el grupo y la competencia y seriedad demostradas serán muy valoradas de cara a la realización de TFGs en mis líneas de investigación bajo mi dirección, así como para la realización de TFMs y tesis doctorales. Aparte de familiarizarse con las técnicas y sistemas biológicos propios de mi investigación, estos alumnos serán tenidos en cuenta en los agradecimientos de trabajos publicados en los que hayan colaborado, y entre los autores cuando su trabajo tenga la entidad necesaria. Podéis ver una relación de los alumnos que han colaborado en los últimos años con mis líneas de investigación en el Blog de ToxAmb, “Los investigadores de ToxAmb”, así como sus trabajos académicos y los publicados en revistas de investigación internacional.

Si te interesa, debes mandarme una breve carta presentándote y relatando tus cualidades y la motivación que te anima a unirte a mi grupo de investigación, así como tus calificaciones del último curso. Podéis hacerlo a través del correo del Campus Virtual (si estáis matriculados en alguna de mis asignaturas) o a través del formulario adjunto, antes del próximo miércoles día 10.

A la espera de vuestros mensajes,

Myriam

Grandes científicos de la Biología Celular: Christian de Duve

 Información preparada por la alumna  Rebeca Villanueva Ortega  de la asignatura de Biología II: Biología Celular de primer curso del Grado de Biología de la Universidad Rey Juan Carlos.
 

El bioquímico belga Christian de Duve (Thames-Ditton, 2 de octubre de 1917 – 4 de mayo de 2013) ganó el Premio Nobel en 1974 de Fisiología o Medicina, junto con Albert Claude y George Palade, por el descubrimiento de los lisosomas, orgánulos que digieren los desechos celulares.

Después de terminar sus estudios, realizó investigaciones en el extranjero en Suecia y Estados Unidos. Con el tiempo regresó a Lovaina como profesor para estudiar la insulina y fue así como descubrió el lisosoma. Separaba las células en sus componentes básicos utilizando centrifugadoras, pero primero tenía que aplastarlos con un mortero o ponerlos en una licuadora. Se dio cuenta de que las células que habían pasado por la licuadora tenían más fosfatasa ácida que las células que habían sido aplastadas. Fascinado por la enzima, investigó más allá y descubrió que estaba contenida dentro de compartimentos de lípidos (los lisosomas) dentro de las células. Como resultado logró explicar el mecanismo de acción de la insulina. Llegó a descubrir otra hormona pancreática, el glucagón.

Los lisosomas desempeñan una función esencial en la defensa del organismo contra las bacterias y el hallazgo tuvo implicaciones importantes en medicina, ya que varias enfermedades hereditarias son causadas por la deficiencia de enzimas lisosómicas. De este modo, el investigador aportó la primera explicación molecular de un trastorno intracelular de origen genético, la glucogenosis de Pompe, la enfermedad de almacenamiento lisosómico más característica.

Bibliografía:

IyC, (2013).Investigación y ciencia.

Kate Yandell, (2013). Christian de Duve chose to be euthanized at home in Belgium at age 95. The Scientist.

Grandes científicos de la Biología Celular: Sidney Altman

 Información preparada por la alumna  Raquel Ruiz Hernández  de la asignatura de Biología II: Biología Celular de primer curso del Grado de Biología de la Universidad Rey Juan Carlos.Fotografía

Sidney Altman nació en 1939 en Montreal, Canadá. Obtuvo el Premio Nobel de Química en 1989 junto a Thomas R. Cech y el PhD en Bioquímica de la Universidad del Colorado en 1967.

El Premio Nobel fue por el descubrimiento de las propiedades catalíticas del ARN: el ARN puede también funcionar como enzima (bajo ciertas condiciones), y con ello, que las proteínas no son las únicas que pueden ejecutar las actividades enzimáticas.

Junto a su compañero, demostró que el ARN es el soporte químico de la herencia, interviniendo en las reacciones químicas que posibilitaron la aparición de la vida en la tierra.

 

 

 

Fuentes y vínculos a más información:

Grandes científicos de la Biología Celular: Camilo Golgi

 Información preparada por la alumna  Raquel Ruiz Hernández  de la asignatura de Biología II: Biología Celular de primer curso del Grado de Biología de la Universidad Rey Juan Carlos.


Fotografía (1)Camillo Golgi
(Corteno Golgi, Italia, 7 de julio de 1843 – Pavía, 21 de enero de 1926) fue un médico y citólogo. Estudió Medicina en la Universidad de Pavia, donde más tarde fue profesor de Histología. Ganador del Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1906 junto a Ramón y Cajal por sus estudios del sistema nervioso.

Sus principales aportaciones se relacionan con el estudio del tejido nervioso. Golgi fue el primero en emplear nitrato de plata para teñirlo antes de examinarlo al microscopio (“reacción negra”). También se le debe el reconocimiento de la red intracelular presente en casi todas las células eucariotas y que lleva su nombre: el aparato o complejo de Golgi. Es un sistema mixto de cisternas apiladas y de vesículas que se localiza en el citoplasma. Consta de una cara Cis, la más próxima al núcleo una región medial y una cara trans, la más alejada del núcleo. El aparato de Golgi se encarga de la modificación, distribución y envío de macromoléculas en la célula, modifica proteínas y lípidos (grasas) que han sido sintetizados previamente tanto en el retículo endoplasmático rugoso como en el liso y los etiqueta para enviarlos a donde corresponda, fuera o dentro de la célula. También se encarga de la formación de los acrosomas en los espermio y de los lisosomas primarios.

Además, realizó importantes estudios sobre el cerebelo y el plasmodio del paludismo, y demostró la existencia de tres variedades de parásitos correspondientes a diferentes tipos de malaria

Aparato de Golgi

Fuentes y vínculos a información externa: