investigación y ciencia 317 - febrero 2003

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FEBRERO 20035,50 EURO

MAREA NEGRA SOBRE GALICIA: REPERCUSIONES BIOLOGICAS

LA ANTARTIDA,SIN HIELO

LA ANTARTIDA,SIN HIELO

Enfermedad de Huntington

Los insectos: un xito de la evolucin

Gentica e historia de las poblacionesdel norte de Africa y la pennsula Ibrica

Un universo en explosin

Orden en el caos de Pollock

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Febrero de 2003 Nmero 317

Sobre hielo quebradizo?Robert A. Bindschadler y Charles R. Bentley

Si la capa de hielo de la Antrtida Occidental se fundiesebruscamente, se produciran extensas inundaciones.Por fin va habiendo coincidencia en torno a la probabilidadde una pronta desaparicin de la capa de hielo.

Las explosiones ms brillantesdel universoNeil Gehrels, Luigi Piro y Peter J. T. Leonard

Cada una de las devastadoras catstrofescsmicas que se nos manifiestan comoerupciones de rayos gamma anuncia elnacimiento de un agujero negro.

Enfermedad de HuntingtonElena Cattaneo, Dorotea Rigamontiy Chiara Zuccato

Aunque hace diez aos que se aisl el genresponsable de la enfermedad de Huntington,contina la bsqueda de sus mecanismosdestructores.

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Los insectos: un xito de la evolucinAndr Nel

Los insectos han conocido tres grandesexplosiones evolutivas que condujeron,consecutivamente, al desarrollo de las alas,la metamorfosis y la vida en sociedad.Representan el 85 por ciento de la diversidadanimal.

8

18

SECCIONES5

HACE...50, 100 y 150 aos.

6APUNTES

32CIENCIA Y SOCIEDAD

Marea negra sobre Galicia,repercusiones biolgicas...

Los cannabinoides,agentes antitumorales?...

El brezal mediterrneoo herriza, en el Parque Natural

Los Alcornocales.

38DE CERCA

Historia de una larva.

SECCIONES84

CURIOSIDADES DE LA FSICAReflexiones sobre la reflexin,por J.-M. Courty y E. Kierlik

86JUEGOS MATEMTICOS

Nmeros y palabras,por Juan M. R. Parrondo

88IDEAS APLICADAS

Impresin por chorro de tintapor Mark Fischetti

90LIBROS

Filosofa natural... Economay poltica en Bolivia.

96AVENTURAS PROBLEMTICAS

Contra las filtraciones,por Dennis E. Shasha

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Incidencia de la dietaen la hominizacinWilliam R. Leonard

Los cambios operados en el rgimenalimentario han constituido una fuerzamotriz de la evolucin humana.

58 Ibn Sahl, inventor de la leyde la refraccin de la luzBrahim Guizal y John Dudley

Un manuscrito revela que Ibn Sahl,matemtico rabe, haba descubiertola ley de Descartes ya en el siglo X.

62 Gentica e historiade las poblaciones del norte de Africay la pennsula IbricaE. Bosch, F. Calafell, S. Plaza, A. Prez-Lezaun,D. Comas, Jaume Bertranpetit

El anlisis de la diversidad gentica entrepoblaciones ha revelado que los ampliosintercambios culturales producidos entre elMagreb y la pennsula Ibrica no se correspondencon los intercambios de poblaciones.

76 Microesferas, tomos fotnicosy la fsica de la nadaStephen Arnold

La luz puede quedar atrapada dentro dediminutas esferas transparentes. Lassorprendentes propiedades que adquiereentonces quiz conviertan la fotnica demicroesferas en una nueva rama de la tcnica.

70 Orden en el caos de PollockRichard P. Taylor

Anlisis por ordenador sugieren que elatractivo de las pinturas de Jackson Pollocknace de su complejidad fractal.

Portada: Gary Buss GettyImages

COLABORADORES DE ESTE NUMEROAsesoramiento y traduccin:

Xavier Bells: Los insectos: un xito de la evolucin; M. Rosa Zapatero:Las explosiones ms brillantes del universo; Esteban Santiago: Enfer-medad de Huntington; Manuel Puigcerver: Sobre hielo quebradizo?;Carlos Lorenzo: Incidencia de la dieta en la hominizacin; Luis Bou:Ibn Sahl, inventor de la ley de la refraccin de la luz, Orden en elcaos de Pollock y Aventuras problemticas; Julio A. Alonso: Micro-esferas, tomos fotnicos y la fsica de la nada; J. Vilardell: Hace...,Curiosidades de la fsica e Ideas aplicadas

Copyright 2002 Scientific American Inc., 415 Madison Av., New York N. Y. 10017.

Copyright 2003 Prensa Cientfica S.A. Muntaner, 339 pral. 1.a 08021 Barcelona (Espaa)Reservados todos los derechos. Prohibida la reproduccin en todo o en parte por ningn medio mecnico, fotogrfico o electrnico,

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Difusincontrolada

INVESTIGACIN Y CIENCIA, febrero, 2003 5

...cincuenta aos

FSIL VIVIENTE. En el ocanoIndico, a la altura de Madagascar,unos pescadores capturaron el mespasado en sus redes un pez de casi50 kilos de peso y metro y medio delargo que los evolucionistas pun-tualmente acogieron entusiasmadoscomo el descubrimiento zoolgicoms importante del siglo. J. L. B.Smith, ictilogo sudafricano, vol3000 millas en un avin del gobier-no para llegar hasta el pez a tiempode preservarlo. A su llegada, y alencontrarlo oliendo no poco peromayormente intacto, se derrumb yech a llorar. El objeto de tal emo-cin era un celacanto, el tipo ms pri-mitivo de pez espinoso. Hasta hacepocos aos se crea que se habaextinguido hace 75 millones de aos,pero en 1938 un jabeguero sudafrica-no sac uno del agua. Cuando Smithpudo poner en l sus manos ya sloquedaban la piel y el esqueleto. Des-de entonces no ha cejado en la bs-queda de otro ejemplar.

ANTES DE WATSON Y CRICK.Una molcula intacta de cido de-soxirribonucleico, abreviadamenteADN, es una estructura muy largay complicada: puede contener hasta3000 molculas de un azcar decinco carbonos. El ADN es un ejem-plo de lo que hoy se llama un pol-mero largo. Un ejemplo conocidode polmero largo es el nailon. Locaracterstico de un polmero largoes que un grupo qumico est en-

cadenado repetidamente formandouna gran estructura. En el nailon elgrupo es relativamente simple, yslo hay un tipo de submolcula. Enel ADN los grupos son mucho mscomplejos. Averiguar cmo se po-limerizan para formar una mol-cula gigante es una tarea formida-ble que an no se ha llevado acabo. Cuando as sea, sabremos me-jor cmo acta el ADN en los cro-mosomas. Alfred Ezra Mirsky

...cien aos

COCHES MODERNOS. Las trescuartas partes de los vehculos ex-hibidos en la feria del automvil deNueva York eran del tipo de cilin-dro de combustin interna; el resto,carruajes de vapor. Los precios va-riaban entre 500 y 8000 dlares. Lacompleta ausencia de monstruos decarreras fue una seal de que setiende a las construcciones cmo-das, econmicas y eficaces, de ve-locidades moderadas, apropiadas parael turismo. Si recorrer en coche elpas no se pone de moda la pr-xima temporada, nunca se pondr.

LMPARA DE VAPOR DE MER-CURIO. El seor George Westing-house, durante su reciente estanciaen Londres, mostr la nueva lm-para inventada por el seor PeterCooper Hewitt. El artefacto consisteen un tubo de vidrio relleno de va-por de mercurio. Atravesado por unacorriente continua, el vapor que llenael tubo se pone incandescente y des-

pide una luz estable de tono blan-coazulado. A causa de la notable re-sistencia del electrodo negativo alflujo inicial de la corriente, es ne-cesario emplear una gran tensinelctrica para cebar la lmpara. Laluz emitida por el vapor incandes-cente carece por completo de rayosrojos, pero, habida cuenta de su pre-cio, tan bajo que maravilla, la luzde Cooper-Hewitt debera resultarutilsima, sin aadirle otra luz quela rectifique, para la iluminacinde fbricas, jardines, etc., donde ladiscriminacin de colores no es im-portante. Otro campo prometedorpara esta nueva luz es la fotografa.

...ciento cincuenta aos

EL INTERIOR DE LA TIERRA.Segn el profesor Silliman, delColegio de Yale, en la Tierra el ca-lor aumenta en un grado centgradopor cada 30 metros de descenso; sibajramos tres mil metros, hallara-mos agua hirviendo. Quema cuantohay bajo nuestros pies? Disponemosde pruebas slidas a favor de esa teo-ra. Vanse los manantiales calien-tes de Bath, en Inglaterra. Tantoms notables cuanto que no hay vol-canes en las Islas Britnicas. Sabemosque desde los tiempos de los roma-nos esas aguas no han cesado demanar en abundancia.

LLAMANDO AL CAPITN NEMO.Nuestro grabado es una vista deuna torpedera de hlice parcialmentesumergida, propuesta por JamesNasmyth, de Patricoft (Inglaterra),para destruir los mayores buquesde una flota invasora. La entera masade esta embarcacin (mortero y todo)entra en liza. El gran mortero delatn con la granada estalla en elinstante en que se aplasta contra elcostado de la embarcacin enemiga.Debemos decir que ahora Inglaterraparece temerosa de confiar en susmuros de madera y en vez de asus-tar a sus enemigos vigilando las cos-tas, como sola, se toma pero quemuy en serio su defensa mediantebichos acuticos como ste del seorNasmyth.

HACE...

DUDOSA DEFENSA COSTERA: Fragata mortero submarina, 1853

6 INVESTIGACIN Y CIENCIA, febrero, 2003

APUNTES

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(abajo

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Para calibrar los efectos a largo plazo de los vertidos del Prestige, pode-mos empezar por mirar a lo sucedido con otras catstrofes. En 1969se produjo el desastre del Florida en las costas de Massachusetts. Elequipo encabezado por Christopher M. Reddy, de la Institucin Oceano-grfica de Woods Hole, extrajeron en 2000 un testigo de 36 centmetrosde longitud en West Falmouth. De acuerdo con sus resultados, persiste to-dava la contaminacin por petrleo, pese a haber pasado ms de treintaaos. Los lugares ms afectados corresponden a recovecos y recodos.Enterrados en los sedimentos, y a resguardo de la accin biodegradantede los microorganismos, sigue todava all cierta cantidad de componentespesados del petrleo.

OCEANOGRAFIAEfectos remotos de un vertido

La cicatrizacin impide que el corazn humano se reparea s mismo. No ocurre as con un pez habitual de losacuarios. Kenneth D. Poss, Lindsay G. Wilson y Mark T. Kea-ting, del Instituto Mdico Howard Hughes, han observado laregeneracin natural del corazn de los peces cebra. Trasextirpar a un adulto una quinta parte de la vscera, recupera-ban, pasados dos meses, su tamao ordinario. Latan con ab-soluta normalidad. La observacin microscpica nos revelque, al principio, la herida se cubra de tejido cicatricial.Luego, sin solucin de continuidad, prosegua el proceso cura-tivo, favorecido por la proliferacin de clulas musculares.En el futuro, la investigacin de los genes que promuevenla regeneracin en los peces podra conducir a mtodos derestaar sin cicatrices el corazn humano, pues spase quecompartimos muchos de ellos. Sarah Simpson

BIOLOGIARegeneracin del corazn

En el crculo se ve el ADN (verde) que crea las sealesdesencadenantes de la regeneracin de miocitos (rojo)

Hielo para encender fuego? Segn las conclusiones a que ha lle-gado el grupo de John J. Maclennan, del Instituto Geofsico dePars, los antiguos volcanes de Islandia retomaron una repentina activi-dad cuando las capas de hielo que cubran la isla se derritieron sbita-mente har unos 10.000 aos. Medan las capas ms de un kilmetrode espesor. El suelo, libre del peso del hielo, ascendi y alivi la pre-sin ejercida sobre el manto subyacente de roca, caliente. El anlisis degrandes coladas de lava de ese perodo ofrece la primera prueba slidadel siguiente fenmeno: la disminucin de la presin promueve la fusinde las rocas del manto, con su ascensin consiguiente a la superficie.Las coladas cuya composicin indica que proceden del manto, no dela corteza descubren que las erupciones se centuplicaron durante los1500 aos subsiguientes a la desglaciacin.

Sarah Simpson

GEOQUIMICAFuego y hielo

Esta erupcin subglacial se produjoen Grimsvoetn, Islandia


A. N

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Bade

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(arrib

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La Universidad de Borgoa aprob en 2000 dostesis doctorales de fsica matemtica, sobre grave-dad cuntica. Sus autores, los hermanos Bogdanov,han desarrollado lo all expuesto en varias revistas.Pero la revisin posterior del trabajo ha depreciado suvalor, reputndolo autnticos galimatas. El caso ha te-nido mucha repercusin. La principal razn es que pa-rece una inversin del caso Sokal. Este especialista enla gravedad cuntica present hace aos en una revistade sociologa los conceptos de la fsica terica como sifuesen aplicables a la sociologa y a la antropologa; setrataba de poner de manifiesto el uso impropio, pordesconocimiento palmario, de trminos altisonantes conel afn de conferir seriedad a una texto carente de ver-dadero soporte cientfico. Pero las tesis de los Bog-danov han dado pie a algunos para avisar contra elabuso de ciertos artculos de fsica terica, salpicadosde terminologas extraas a falta de referencias fiables.

FISICA, FILOSOFIA Y OPINION PUBLICAEl caso de los hermanos Bogdanov

within the KMS strip, the existence of an "extended" (holomorphic) automorphism "group of evolution", which depends, in the classification of factors [12], on a "type III

Deconstruction, G2 Holonomy,and Doublet -Triplet Splitting

La mera apariencia de galimataso de palabrera a la moda no basta

para desechar un artculo. De estas palabras,unas son de los Bogdanov, otras de Edward Witten,

medalla Fields

Durante los siglos II y III, el cristianismo compitien el Imperio Romano con el mitrasmo. Estareligin de origen oriental se extendi por todo Occi-dente y lleg a Germania. Aqu se han encontradodecenas de lugares de culto, sobre todo en el valledel Rhin o en sus proximidades. Los arquelogosacaban de identificar uno en Gglingen, entreKarlsruhe y Heilbronn. Bajo la direccin de AndreaNeth, del Servicio Regional de Monumentos His-tricos de Bade, se han sacado a luz los restos deun habitculo que presenta las caractersticas de losmitreos. Perteneci a una pequea aglomeracin ru-ral atravesada por una va romana. La destruy elfuego. En la capa de 30 centmetros de espesor quecubra las ruinas se han encontrado utensilios de losalamanes, prueba de que la vida religiosa mitraicaces cuando ese pueblo se instal en la regin.El culto a Mitra naci en Persia. Unos 2000 aosseparan el Mitra iran del que irrumpi en el ImperioRomano en el siglo I antes de nuestra era. Deacuerdo con la leyenda, este dios solar, protectorde la verdad, emergi de las rocas. Por eso, susadeptos acomodaban sus santuarios en cavernas.

ARQUEOLOGIAMitra en Renania

Lugar de culto ligado a Mitra, del siglo II o III.Se ve a Mitra armado con un cuchillo (izquierda)

y un gorro frigio (derecha)

Anadie se le escapa la importancia decisiva, para el progreso de labiologa, de la secuenciacin del genoma del ratn (Mus musculus).Inseparable de la historia humana, sobre ese animal de experimentacinse han asentado cuantos avances biomdicos ha conocido la ciencia delos ltimos cien aos. Ahora podemos proceder con mayor seguridadcuantitativa. Adelantemos algunas cifras. El genoma del ratn es un 14por ciento menor que el humano. Ms del 90 por ciento del genoma hu-mano y del genoma del ratn se subdivide en regiones sintnicas (genescon caractersticas distintas en el mismo cromosoma), lo que nos indicaque ambas especies presentan secuencias gnicas que se han mante-nido en el curso de la evolucin. Por lo que concierne a los nucletidos,cerca del 40 por ciento del genoma humano puede superponerse al delmrido. Por fin, un 80 por ciento de los genes del ratn ofrecen su equi-valente correspondiente en el genoma humano.

GENETICADe hombres y ratones

Los insectos:un xito de la evolucin

Los insectos han conocido tres grandes explosiones evolutivasque condujeron, consecutivamente, al desarrollo de las alas,

la metamorfosis y la vida en sociedad.Representan el 85 por ciento de la diversidad animal

Andr Nel

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Amediados del Cretcico, hace 96 mi-llones de aos, un miembro de lafamilia Aeschnidiidae patrulla porla superficie de un ro. Este parienteprximo de las liblulas actuales es

uno de los ltimos representantes de su grupo,tpico del Jursico. Sus antepasados aparecie-ron en los bosques de conferas del Jursicosuperior, y se adornaron con alas rayadas, loque les permiti pasar inadvertidos en el cla-roscuro del sotobosque. Sin embargo, esa ven-taja acab por perder importancia. Gracias asus flores chillonas y olorosas, y a sus semi-llas rodeadas de un fruto, unos vegetales nue-

vos invadieron la Tierra. Con ellos, aparecie-ron millones de nuevas especies de insectos,volando de flor en flor, organizndose en so-ciedades, escalando por las largas hojas delos nuevos rboles, identificndose con ellas...Nuestro Aeschnidiidae hace una pausa en lahoja de una encina, pero no repara en el cuerpoen forma de ramilla de uno de los nuevos in-sectos. Voraz, la mantis religiosa proyecta suspoderosas patas anteriores sobre el Aeschni-diidae antes de empezar a degustarlo...

Los insectos fsiles estn poco es-tudiados. En todo el mundo,un centenar escaso de in-


vestigadores se consagra a la paleo-entomologa. Por cada entomlogoque ha de habrselas con millonesde especies de insectos actuales yfsiles, hay unos 20 paleontlogosde vertebrados que estudian unospocos miles de especies de dino-saurios o de mamferos.

Demostrando un xito evolutivosin parangn, la diversidad de losinsectos deriva de una historia evo-lutiva larga y compleja. Los paleo-entomlogos han establecido ya unprimer guin. Han descubierto quela evolucin de los insectos estmarcada por tres hitos, tres ex-plosiones evolutivas en el cursode las cuales ciertos grupos de es-pecies se diversificaron de formaextraordinariamente rpida. En cadaocasin, la pronta diversificacin deun grupo de especies se desenca-den a partir de una invencinevolutiva, de una modificacin delambiente o de ambas.

Esos perodos clave de la histo-ria evolutiva de los insectos son elCarbonfero inferior, con la in-vencin del ala y del vuelo, elPermo-Trisico, con la del estadioninfal, y el Cretcico, con la puesta

a punto de la polinizacin por losinsectos y el advenimiento de losinsectos sociales. A partir de cadauna de esas explosiones evolutivas,las especies que se diversifican des-cienden de las que resultaron favo-recidas por la explosin preceden-te. Sin embargo, ciertas especiesarcaicas llegan tambin a adap-tarse; por eso, entre los insectos secuentan algunas de las especies msantiguas de la Tierra.

Cmo podra ignorarse a los in-sectos en la gran empresa investi-gadora que paleontlogos, paleo-climatlogos y gelogos llevan acabo para reconstruir el pasado? Ina-gotable fuente de informacin, estaclase representa, por s sola, el 55por ciento de la biodiversidad ac-tual conocida, y el 85 por ciento dela diversidad animal. Los insectosactuales comprenderan entre 3 y30 millones de especies vivas, de lascuales se han descrito slo 900.000.

Esos animales minsculos de seispatas se han adaptado a todos losmedios, terrestres o acuticos, y atodos los climas, polares, templa-dos, tropicales o desrticos. Tal om-nipresencia los convierte en pti-

mos indicadores del pasado, puescada especie est asociada a un climay a un medio especfico, donde ha-lla los recursos necesarios para sumetabolismo. Tal mosca que vivihace 50 millones de aos y, sinembargo, presenta una morfologamuy similar a la de una especiemoderna, tena probablemente unabiologa similar a la de su descen-diente actual y debi vivir en unclima parecido.

La investigacin paleontolgica

Los insectos ofrecen tambin elinters de su antigedad. Des-cienden de los primeros animalesque conquistaron los ambientesterrestres; son as los nicos tes-tigos vivos de un lejano pasado.Aparte de ciertos insectos, qu or-ganismo terrestre actual se parecea su antepasado de hace 200 mi-llones de aos? Tamaa estabilidadtaxonmica constituye una bendi-cin para los paleontlogos, ya quecolma las lagunas documentales de-bidas a la ausencia de fsiles deciertas pocas. As, los insectos re-velan semejanzas climticas entrepocas distantes y proporcionan in-formaciones preciosas para la re-construccin de la evolucin geo-grfica de las especies. Pese a esasventajas, los paleontlogos investi-gan poco los fsiles de insectos.Por qu?

Sin duda, porque los crean ausen-tes del registro fsil. La verdad esque aparecen en numerosos sedi-mentos. En Francia, pueden contarsems de un centenar de yacimientosde fsiles de insectos. En Siberiahay muchos ms, poco o mal ex-plorados todava. Los yacimientosde mbar son numerosos (Lbano,Siberia, Estados Unidos, Espaa,Francia). Adems, los insectos hanfosilizado a menudo en antiguoslagos de crteres, como el paleolagomiocnico de Murat, en la reginde Cantal. Se les halla tambin ensedimentos fluviales, como los del

1. EL PECECILLO DE PLATA, muy frecuente hoy en da, es una forma estable.Se han encontrado fsiles de una especie similar de ms de 400 millones deaos de antigedad. Este ejemplar que nos ha llegado aprisionado en mbar delBltico tiene 40 millones de aos.

595 MA 443 MA 417 MA 354 MA 290 MA

CAMBRICO ORDOVICICO SILURICO

ERA PRIMARIA

DEVONICO CARBONIFERO PER

MUS

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Cretcico inferior del sur de Ingla-terra, donde ciertos niveles estn cu-biertos de miles de alas de escara-bajos y de liblulas. Se les encuentraen depsitos de origen marino, comolas diatomitas de Mo-Clay, en Di-namarca, o, tambin, en las cante-ras de caliza litogrfica de Baviera.De estas ltimas no procede slo elfamoso Archaeopteryx (la ms an-tigua ave conocida), sino tambinlos antepasados de las familias mo-dernas de liblulas. Se han encon-trado insectos en los ndulos pr-micos del centro de Francia o deMadagascar, en los rellenos fos-forticos terciarios de las cuevas deQuercy o de Kenia, o, transforma-dos en sulfuro de hierro, en las mar-gas del Eoceno de London Clay, enInglaterra. Se han recuperado in-cluso en sal gema o en yeso. Aun-que no todos los yacimientos fsi-les son insectferos, los que s loson aportan centenares de especiesnuevas.

La historia evolutiva de los in-sectos empieza probablemente enel Ordovcico-Silrico, hace 450 mi-llones de aos, cuando las prime-ras formas de vida ganan la tierrafirme. La atmsfera ha llegado a ad-quirir densidad suficiente para fil-trar la radiacin ultravioleta. Lasprimeras plantas se adaptan al me-dio terrestre, probablemente en lospantanos. Los primeros animales quecolonizan esos medios son artrpo-dos. Este trmino, que designa alos animales con patas articuladas,incluye crustceos, trilobites, miri-podos (ciempis y milpis), arcni-dos e insectos.

Podemos observar trazas fosili-zadas de los primeros artrpodos

terrestres en arcillas de Escocia,que datan de esa poca. Veinte mi-llones de aos despus, esos pri-meros artrpodos ya se han diver-sificado en una fauna muy complejaque comprende crustceos terres-tres (de los cuales desciende la ac-tual cochinilla de la humedad), es-corpiones acuticos y terrestres,araas y miripodos, carnvoros ono. Los primeros artrpodos terres-tres comprenden especies depre-dadoras (escorpiones, araas, etc.),numerosos detritvoros (que comenplantas muertas) y fitfagos (quese alimentan de plantas vivas). Es-tos ltimos dejaron excrementosmicroscpicos fosilizados con lostallos vegetales procedentes de lamisma poca; se trata de bolitasde una dcima de milmetro dedimetro parecidas a las que de-jan algunos insectos fitfagos ac-tuales.

La larga historia evolutivade los insectos

Cundo se diferenciaron losprimeros insectos? No lo sa-bemos. Cmo aparecieron? Sonparientes de los miripodos, esosanimales con tantas patas y contrqueas respiratorias? O surgieronde los crustceos? Los partidariosde la tesis de los miripodos y lospartidarios de la tesis de los crust-ceos vienen enfrentndose desdehace un siglo.

Numerosos argumentos extradosde la morfologa apoyan un paren-tesco con los miripodos. Sin em-bargo, esas especializaciones com-partidas por miripodos e insectosquiz se desarrollaron independien-temente, en respuesta a presionesidnticas relacionadas con la vidaterrestre. Por otro lado, los crust-ceos y los insectos comparten tam-bin numerosos caracteres, paren-tesco que ha recibido un fuerterespaldo con el hallazgo de la si-militud en los genes implicados enel desarrollo en ambos grupos (los

genes que gobiernan la morfologa,denominados homeobox).

En cualquier caso, los insectosms antiguos datan del Devnico(hace entre 380 y 400 millones deaos). En esa poca viven en lospantanos en un clima clido y h-medo. Se han hallado sus fsilesen los yacimientos de Rhynie (enEscocia) y de Gilboa (cerca de NuevaYork). A qu se parecen? Proba-blemente a los colmbolos, hex-podos similares a los insectos, aun-que dotados de un sistema de visinprimitivo, y a los arqueognatos, pe-queos animales sin alas que pro-bablemente vivan, como la mayorparte de sus descendientes actua-


250 MA 205 MA 142 MA 65 MA 24 MA 1,8 MA

ERA SECUNDARIA ERA TERCIARIA

RMICO TRIASICO JURASICO CRETACICO PALEOGENO NEOGENO

2. DE ESTOS DOS INSECTOS, la cu-caracha (arriba), hallada en Commentry,procede del Carbonfero superior; tieneunos 300 millones de aos. El mega-secptero (abajo), una suerte de lib-lula arcaica, fosiliz en una calcreacarbonatada tpica del Carbonfero.

ANDRE NEL, maestro de conferenciasen el Museo Nacional de Historia Na-tural de Pars, es el nico paleoen-tomlogo francs profesional.

El autor

MUS

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FRAN

OIS

SAVA

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les, en el mantillo del suelo o en lasuperficie de las aguas dulces. Sediversifican poco durante los 50 mi-llones de aos del Devnico. Por elcontrario, en esa poca los miri-podos, las araas y los escorpionesabundan y se diversifican.

Hay que esperar cerca de 40 mi-llones de aos y el principio delCarbonfero superior (el Carbon-fero se extiende de 354 a 290 mi-llones de aos) para que aparezcanentomofaunas (faunas de insectos)

ricas y variadas. En esa pocaEuropa y Amrica del Norte se en-cuentran a la altura del ecuador yestn cubiertas de densos bosquestropicales, clidos y hmedos, quese convertirn en cuencas hulleras.Las faunas de insectos del Car-bonfero proceden, casi todas, delugares de extraccin de hulla. Notenemos informacin sobre los in-sectos que vivan en las regionestempladas en esa poca.

Los fsiles que aparecen en la hu-lla revelan que los insectos experi-mentaron su primera explosin evo-lutiva en el Carbonfero. Por cadaespecie de miripodo, de araa ode escorpin carbonferos, los pa-leoentomlogos han descubierto msde 20 especies de insectos. Progre-sivamente, los insectos empezarona dominar las faunas de artrpo-dos, predominio que no abandonarn.Entre esos insectos carbonferos seencuentran detritvoros, fitfagospicadores y chupadores, consumi-dores de hojas y de tallos y tam-bin carnvoros. Aparte de algunosgigantes, la mayora de esos pe-queos animales de seis patas tie-nen unas dimensiones equiparables

a las de los insectos de hoy en da:entre cinco y diez milmetros delongitud.

Esta primera explosin evolutivafue desencadenada por una inven-cin genial: el ala. El hecho deser los primeros animales que con-quistaron el aire les dot de unaventaja evolutiva considerable. Lafacultad de volar les ayud a esca-par de los depredadores terrestres yles permiti colonizar un buen n-mero de nuevos medios. Desde unpunto de vista tanto morfolgicocomo paleontolgico, la aparicinde los insectos alados sigue envueltaen el misterio. Result de la hi-pertrofia de las branquias lateraleso de los segmentos torcicos? Oquiz las alas derivaron de los apn-dices secundarios de las patas quetienen los crustceos?

La invencin del ala

Desde la paleontologa no hayforma de arrojar luz sobre esemisterio: la primera ala conocidade insecto es ya el producto de unalarga evolucin. Slo sabemos queapareci en una ventana de 40 mi-


PROTUROSCOLEMBOLOSCAMPODEOIDEOSJAPIGOIDEOSARQUEOGNATOSTISANUROS (LEPISMAS)

ODONATOS (LIBELULAS)EFEMEROPTEROS (EFIMERAS)

BLATOPTEROS (CUCARACHAS)MANTOPTEROS (MANTIS)ISOPTEROS (TERMITAS)PLECOPTEROIDEOS (PERLAS)ORTOPTEROS (SALTAMONTES)DERMAPTEROS (TIJERETAS)GRILLOBLATOPTEROSEMBIOPTEROSFASMIDOS (INSECTOS PALO)ZORAPTEROSPSOCOPTEROS (PIOJOS DE LOS LIBROS)PTIRAPTEROS (PIOJOS)HEMIPTEROS (CHINCHES, CIGARRAS)TISANOPTEROS (THRIPS)STREPSIPTEROSCOLEOPTEROS (ESCARABAJOS)NEUROPTEROS (PLANIPENNIOS)RAFIDIOPTEROSMEGALOPTEROSHIMENOPTEROS (ABEJAS, AVISPAS, HORMIGAS)MECOPTEROSSIFONAPTEROS (PULGAS)DIPTEROS (MOSCAS, MOSQUITOS)TRICOPTEROSLEPIDOPTEROS (MARIPOSAS)

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3. ESTA AVISPA PRIMITIVA (a la izquierda) aparecida enel Trisico an viva hace diez millones de aos. Toda laelegancia de la liblula del Jursico (en el centro) se haconservado en esta calcrea litogrfica bvara. A la de-recha, un fsil de longicornio, insecto consumidor de ma-dera aparecido ya en el Jursico.MU

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llones de aos, en el Carbonferoinferior. Pero se trata de un inter-valo temporal en blanco para la pa-leontologa. No se ha hallado to-dava ningn fsil de esa poca.

Algunos insectos que medraronpor entonces pertenecen a gruposestrictamente paleozoicos (caracte-rsticos de la era primaria), presen-tes slo en los estratos geolgicosdel Carbonfero y el Prmico. Hayentre ellos formas gigantes. Lams conocida es la liblula carn-vora Meganeura monyi, cuya en-vergadura alcanzaba 70 centmetros.Sin embargo, debemos matizar laapreciacin de tal gigantismo; pesea su envergadura alar, el cuerpo deeste insecto no era mayor que el deun gran fsmido o insecto palo o elde un escarabajo tropical actual.Sin duda, se alimentaba de grandespaleodictipteros (un grupo extintode fitfagos picadores y chupado-res). Otros grupos de insectos apa-

recidos en el Carbonfero tienen des-cendientes que viven todava hoy enda: insectos alados, como las cu-carachas (probablemente detritvo-ras) o los ortpteros, antepasadosde los saltamontes, langostas y gri-llos modernos, probablemente fit-fagos.

Las lneas ancestrales de los pri-meros insectos modernos, es de-cir, de tipos an presentes hoy enda, surgiran en el Carbonfero. Des-graciadamente, no se ha encontradoningn fsil de estos insectos ala-dos en los yacimientos carbonfe-ros. Cundo aparecieron esos in-sectos modernos? Lo ignoramos,pero ello sucedi sin duda duranteuna larga laguna paleontolgica delCarbonfero superior. Se diversifi-caran durante la explosin evolu-tiva que sigui a la adquisicin delala. El nmero considerable de des-cendientes hoy en da represen-tan el 95 % de la diversidad de la

clase de los insectos es una prue-ba lejana de la intensidad de esaexplosin.

Cualquiera que haya sido elperodo de aparicin de esos pri-meros insectos modernos, me-draban ya en el perodo siguiente,el Prmico. Esta edad geolgica (dehace entre 295 y 245 millones deaos) debe su nombre a los sedi-mentos de la regin de Perm, enlos Urales. En Francia, se le aso-cia generalmente a un perodo dealternancia de estaciones secas yestaciones hmedas. Los sedimen-tos negros del Carbonfero son re-emplazados por sedimentos rojos(sur de Francia). Quines eran esosrecin llegados en el Prmico in-ferior?

De entrada, todos los mecopteroi-des, es decir, los antepasados de losmecpteros actuales; tambin, lepi-dpteros, o mariposas, y dpteros.Los mecpteros estn dotados de un


VALIOSOS INDICADORES DE LA BIODIVERSIDADEn el guin de la pelcula Parque Jursico, Michael Crich-ton considera que el ADN de dinosaurio se ha conser-vado en el estmago de unos mosquitos incluidos en el m-bar. No pudo haber tal. Las molculas de ADN no mantienensu integridad ms all de unos 500.000 aos. Pero existenenclaves que guardan restos completos y perfectamenteconservados; el antiguo crter volcnico de Menat, en Can-tal, y el yacimiento de mbar del Oise son dos lugares deeste tipo.

Junto a otra estacin canadiense, el yacimiento de mbardel Oise es el nico lugar insectfero conocido del lmitePaleoceno/Eoceno (hace unos 53 millones de aos). El m-bar del Oise tambin es excepcionalpor haber permanecido in situ desdesu fosilizacin. Se ha hallado aso-ciado a fsiles de maderas, semillas,hojas y vertebrados, en un brazomuerto de un antiguo ro, donde abun-daban las tortugas de agua dulce y loscocodrilos. Estos ltimos atacaban alos peces y mamferos, por lo que me-nudean tambin restos seos ms omenos digeridos y coprolitos (excre-mentos fsiles) de cocodrilos. El climaparece haber sido clido, con alter-nancia de estaciones secas y hme-das. El mbar del Oise no fue produ-cido por resinosas, sino por unaplanta con flores prxima de las legu-minosas actuales.

Los fsiles que contiene son, en su mayora, insectos dealgunos milmetros de longitud. Aunque predominan dpte-ros (moscas, tbanos) e himenpteros (avispas), estn re-presentados todos los rdenes modernos y son similares, sino idnticos, a sus equivalentes actuales.

El yacimiento de Menat corresponde a un crter de unantiguo volcn del Macizo Central Francs. Su antigedad,de 58 a 60 millones de aos, lo sita en el Paleoceno, ape-nas cinco millones de aos despus del final del Cretcico.Era un lago de 500 metros de dimetro, poblado de una de-cena de especies de peces y donde medraban tambin loscocodrilos, indicio de un clima clido y hmedo. Las boasreptaban por el bosque tropical vecino, rico en numerosasespecies de rboles con flores y grandes hojas envolventes.

Los fsiles se encuentran en un tipo de roca oscura, casinegra, formada por restos de diatomeas algas microscpi-cas y por espculas de esponjas de agua dulce. Abundan

los insectos, con tallas sobresalientes(de cuatro a cinco centmetros de lon-gitud) y en perfecto estado de conser-vacin. Los fsiles recuperados elms antiguo abejorro, por ejemplo re-velan que determinados insectos deprincipios del Cenozoico eran muy pr-ximos a sus descendientes actuales.Curiosamente, las faunas descubiertasen Menat difieren de las de otros luga-res lacustres del Eoceno y del Oligo-ceno francs, en que las cucarachas ylos colepteros comedores de madera(longicornios y buprstidos) son losms abundantes, mientras que esca-sean los dpteros. Estas divergenciasse explican por las caractersticas del

lugar: el bosque denso y hmedo que rodeaba el lago, ydonde abundaban los vegetales en putrefaccin, favoreci lamultiplicacin de insectos detritvoros. Menudean, por tanto,los buprstidos, colepteros xilfagos. Suelen retener su rojotornasolado, mezclado de verde metlico, aun cuando lospigmentos se hayan degradado por la fosilizacin.

Los buprstidos abundaban en las mrge-nes del lago de Menat. Sus fsiles to-dava conservan la librea roja mezcladade verde metlico, tpica de esos colep-teros xilfagos.

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rgano genital rojo, dispuesto a lamanera de la cola de un escorpin.Los lepidpteros (etimolgicamen-te, con ala cubierta de escamas)tienen dos pares de alas recubier-tas de escamas coloreadas y unaespiritrompa, o trompa enrollada enespiral, para aspirar el nctar de lasflores. Despus, los dpteros (mos-cas, tbanos y mosquitos), que, co-mo su nombre indica, presentan lasdos alas posteriores reducidas a ba-lancines.

Los recin llegados compren-den, asimismo, los neurpteros ylos colepteros. Esos mecopteroidesescarabajos peloteros, crabos,escarabajos de San Antn, cetni-dos, mariquitas manifiestan unacaracterstica distintiva: su primerpar de alas se ha transformado endos estuches rgidos que protegenel segundo par de alas membrano-sas; con sus cuatro alas, los neurp-teros guardan cierta semejanza conlas mariposas: son ejemplos la hor-miga len y los ascalfidos.

Y apareci la crislida...

La diversificacin de esas lneasmodernas de insectos alados serelaciona con una segunda explo-sin evolutiva: la de la crislida.Esta invencin permite esperarque terminen los perodos desfavo-rables. Existen dos tipos de insec-tos que pasan por la fase de cris-lida: los insectos con metamorfosisincompleta (cucarachas, dermpte-ros o tijeretas, por ejemplo) y losinsectos con metamorfosis completa(colepteros y lepidpteros, porejemplo).

Menos evolucionados, los prime-ros desarrollan un ciclo ms rudi-mentario, que comienza con la puestade los huevos sobre una hoja, unfruto o un cadver; este huevo sedesarrolla en una prelarva vermi-forme; despus, atraviesa una seriede fases juveniles antes de mudara adulto. En el curso de sus faseslarvarias, el insecto con metamor-fosis incompleta se parece al adulto,aunque es sexualmente inmaduro ysus alas no son funcionales.

Ms evolucionados, los insectoscon metamorfosis completa desarro-llan un ciclo ms largo, que com-prende una fase inmvil, la de cris-lida. Este ciclo comienza tambin

por la puesta de un huevo sobre unrecurso alimentario; el embrin seconvierte en una prelarva que des-pus muda a una serie de larvas(hasta tres formas sucesivas). Detipo vermiforme, esas larvas sonmuy diferentes de los adultos, y amenudo explotan unos recursos ali-menticios distintos de los del adulto.De mayor tamao, la ltima larvaforma la crislida, en la que se pro-ducir lo esencial de la transfor-macin morfolgica en adulto.

Los insectos con metamorfosiscompleta han resultado aventajadosen el curso de la evolucin. Capa-ces de atravesar los perodos pocofavorables sin alimentarse (en elseno de la crislida), pueden tam-bin explotar una mayor diversidadde recursos durante su desarrollo.Denominados holometbolos, hoyen da representan el 90 por cientode la diversidad actual de la clasede los insectos.

La diversificacin de los insec-tos como grupo prosigue en el Pr-mico superior (hace entre 258 y245 millones de aos). El ambientede los yacimientos insectferos co-nocidos se convierte entonces englobalmente ms seco y con ma-yores contrastes. Aparecen nuevasfloras: las gimnospermas, es decir,principalmente, las conferas y lasaraucarias. Aunque algunos de losinsectos gigantes con metamorfosisincompleta han sabido adaptarse aesas nuevas condiciones, los insec-tos del antiguo grupo del tipo pa-leodictiptero del Carbonfero sehan ido rarificando progresivamente.Sin embargo, hay que sealar dosexcepciones notables: las efmerasy los odonatos (los paleodictipte-ros no estn emparentados con elgrupo moderno de los dictipteros,al cual pertenecen las termitas, lascucarachas y las mantis).

Conocidos con el nombre de lib-lulas o caballitos del diablo, los odo-natos son temibles depredadores deinsectos, que patrullan por la su-perficie del agua a la bsqueda depresas. Las efmeras se les parecen,pero son herbvoras (si es que ellotiene alguna importancia, ya que eladulto a menudo no vive ms allde un da). Su caracterstica singu-lar consiste en tener una muda ima-ginal adems del ciclo clsico demetamorfosis: de la ltima fase lar-


4. LAS TERMITAS (a) aparecieron enel Cretcico. Son antiguas cucarachasque han evolucionado para fundar so-ciedades. La avispa (b) constituye otroejemplo de insecto social. Aparecitambin en el Cretcico, lo mismo queel saltamontes hoja (c) y la mariposadiurna (d).

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varia emerge un animal que vuela,se posa sobre el agua o sobre unahoja, y muda de nuevo a otro ani-mal volador, apto ya para la repro-duccin.

A principios del perodo siguiente,en el Trisico (hace entre 245 y205 millones de aos), todos lospaleodictipteros haban desapare-cido, excepto los odonatos y lasefmeras. Tranquilo desde el puntode vista geolgico, el Trisico esmuy marino. En Europa, mares epi-continentales clidos rodean las is-las dispersas. En tierra, los reptilesy las conferas dominan bajo unclima caluroso y martimo. El Tri-sico ve tambin la aparicin de losdinosaurios y de los primeros ma-mferos. Prosigue la diversificacinde los insectos con metamorfosiscompleta.

El Trisico se considera el pri-mer perodo de multiplicacin de lamayora de los rdenes de insectosactuales (dpteros, himenpteros, le-pidpteros, etc.). Las lneas surgi-das en el Prmico se diversifican yadquieren su aspecto moderno. As,a pesar de la persistencia de algu-nas formas arcaicas, la mayora delos insectos del Trisico (moscas,crisopas, escarabeidos, avispas)son ms o menos parecidos a losinsectos actuales. Los colepteros(escarabajos de San Antn, cra-bos, cetnidos, escarabajos de lapatata, mariquitas) se hacen con laposicin dominante que han man-

tenido hasta la fecha. Existiran msde 300.000 especies.

La evolucin prosigue durante elperodo siguiente, el Jursico (haceentre 205 y 135 millones de aos).Entonces, Europa se halla bajo lasaguas, como en el Trisico. Esteperodo se caracteriza por la di-versificacin de los dinosaurios yde las gimnospermas (conferas, se-cuoyas, araucarias, cicadales, gink-gos). En los insectos se diversifi-can numerosas lneas. Aparecennuevas familias. Las liblulas, porejemplo, se diversifican de maneraespectacular; se configuran sietegrandes grupos, de los cuales trespersisten an.

Sin embargo, la edad modernade los insectos no empieza hasta elCretcico inferior (hace entre 135y 96 millones de aos), cuando eldesarrollo de ecosistemas compa-rables a los actuales desencadenala tercera explosin evolutiva. ElCretcico inferior es bastante c-lido, y en Europa el clima siguesiendo muy ocenico. Se forman losprimeros yacimientos de mbar. Alfinal del Cretcico inferior, y des-pus en el Cretcico superior, unacontecimiento transformar el pla-neta: las angiospermas (o plantascon flores) tambin se diversificande manera explosiva.

Las plantas o rboles con florestoman el relevo de las gimnosper-mas, preeminentes en el Jursico.Desde entonces, las angiospermas

no han cedido en su predominio. Co-nocemos hoy ms de 235.000 espe-cies de angiospermas frente a 721especies de gimnospermas.

Insectos y polen

Tal xito obedeci a una nuevaestrategia de polinizacin:mientras que la polinizacin de lasgimnospermas se produce princi-palmente gracias al viento, la delas angiospermas depende a menudode los animales. Estos hallan nue-vas fuentes de alimentacin en lasflores y frutos de las angiosper-mas; a cambio los animales, los in-sectos en particular, transportan elpolen de stas.

Se debe a la explosin de lasangiospermas la espectacular proli-feracin de especies de insectos enel Cretcico? Ocurri el procesoen sentido contrario? Un fenmenoes cierto: las nuevas lneas de in-sectos y las de plantas con floresdel Cretcico coevolucionan. Setransforman de manera simultnea,al tiempo que ejercen mutua in-fluencia. A causa de su importan-cia numrica, los insectos se con-vierten pronto en los principalespolinizadores.

Su coevolucin con las angios-permas ha contribuido a la diversi-dad de plantas con flores. Existeun gran nmero de flores que sloson polinizadas por un insecto es-pecfico, por ejemplo por tal o cual


5. EL NEUROPTERO de la izquierda y la cucaracha a laderecha son dos especies de insectos arcaicos que, sinembargo, se han adaptado bien al desarrollo de las plan-tas con flores del Cretcico inferior.

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especie de abeja, de escarabajo ode mariposa. El polen de una plantatiene as menos posibilidades de ha-cerse transportar hacia otra de sumisma especie, y el polinizador man-tiene un monopolio sobre su fuentede alimento.

Para establecer este sutil equili-brio, el perfume y el color de unaflor a menudo se han adaptado alolfato y a la vista del polinizador.Las flores libadas por las abejas dis-ponen, por ejemplo, de nectarios,es decir, glndulas secretoras de nc-tar (un lquido rico en glucosa) queatrae al pequeo animal volador, elcual viene a fabricar su miel. Esosnectarios que guan a la obrera per-manecen invisibles para la mayorade animales, mientras que son cla-ramente percibidos por las abejas,que poseen ojos sensibles a los ul-travioleta. Estos ejemplos demues-tran hasta qu punto, en el cursode su coevolucin, muchos insec-tos y angiospermas se han conver-tido en interdependientes. No exa-geramos si afirmamos que losinsectos que aparecen con las an-giospermas son los que ponen enfuncionamiento los ecosistemas for-mados en el Cretcico, es decir,nuestros ecosistemas.

En el Cretcico inferior, la coevo-lucin de las angiospermas y de losinsectos ha privilegiado la diversi-ficacin de ciertas lneas. Los insec-tos favorecidos por esta tercera ex-plosin evolutiva son o bien insectoscon metamorfosis completa, o biengrupos muy antiguos aparecidos enel Carbonfero, que han conseguidoadaptarse a nuevos medios. Entreestos ltimos, los Mantidae (man-tis), descendientes de las cucara-chas, un grupo muy antiguo de de-tritvoros, son temibles carnvorosque han conservado la metamorfo-sis incompleta de sus ancestros.

La multiplicacin de recursos quederiva de las angiospermas se ve asi-mismo acompaada por la aparicinde todos los insectos sociales, comolas avispas vspidas, las abejas, losabejorros y las hormigas, insectosesenciales para el funcionamientode los ecosistemas actuales. Carac-terizados por un abdomen peduncu-lado y por dos pares de alas de lon-gitud desigual, se trata de especiesemparentadas entre s; pertenecenal grupo de los himenpteros. La

hormiga ms antigua conocida, porejemplo, procede del Albiense su-perior de Charentes, el penltimosubperodo del Cretcico inferior.

En el Cretcico superior (haceentre 96 y 65 millones de aos), laevolucin simultnea de los insec-tos y las angiospermas se ve acom-paada de grandes cambios en losecosistemas terrestres. Las faunas dedinosaurios se renuevan. Numerosaslneas antiguas de insectos, hasta en-tonces florecientes y ampliamentedistribuidas, se extinguen en la tran-sicin Cenomaniense/Turoniense(hace unos 100 millones de aos).Este fenmeno implica en especiallas faunas de agua dulce.

El caso ms espectacular es el delas liblulas Aeschnidiidae, la fa-milia ms numerosa y frecuente enlos yacimientos del Jursico supe-rior y del Cretcico inferior. El l-timo representante conocido procededel Cenomaniense de Crimea. Ladesaparicin de los Aeschnidiidaeest probablemente relacionada conlos cambios acaecidos en las fau-nas de agua dulce. En la mismapoca entra en escena la familia delos Libellulidae, hoy dominante, quereemplaza a los Aeschnidiidae. Seestima que los insectos del Cret-cico superior abundaban en nmeroy formas no menos que los de hoyen da: probablemente representa-ban ms de la mitad de las espe-cies animales existentes.

A partir del Cretcico superior(hace entre 100 y 65 millones deaos) y en el Cenozoico, casi todoslos insectos pertenecan a las fami-lias actuales. Aunque algunas fa-milias vivas de insectos se remon-tan al Jursico superior, la mayoraproceden del Cretcico superior. Al-gunas especies fsiles del Miocenoinferior son muy prximas, prcti-camente idnticas a las especiesactuales. Sin embargo, hay que es-perar hasta el final del Mioceno(hace entre 23,5 y 5,3 millones deaos) y el Plioceno (hace entre 5,3y 1,65 millones de aos) para quetodos los insectos sean los que ahoranos rodean.

Recapitulacin

As pues, la diversificacin de losinsectos se vio favorecida portres explosiones evolutivas, cada una

de las cuales fue consecuencia deuna invencin genial. Se han con-vertido en los seores del mundo:omnipresentes y adaptados a todoslos medios, constituyen, adems, elmotor de todos los ecosistemas deplantas con flores que nos sumi-nistran el 90 por ciento de nuestraalimentacin. Deberamos, pues,preocuparnos por los insectos?

Los entomlogos comprueban queel nmero de especies de insectosdisminuye ao tras ao en todos loscontinentes. Las causas son la de-forestacin masiva y rpida, la agri-cultura y la industrializacin agre-sivas, la contaminacin del agua, delsuelo y del aire, la superpoblacin.En Francia, decenas de especies deinsectos que eran frecuentes haceuna veintena de aos han desapare-cido en toda la mitad septentrionaldel territorio. En el sur del pas, lasituacin tambin es inquietante: enel curso de dos campaas recientesde muestreo de mariposas, hemosconstatado, por ejemplo, el empo-brecimiento de la flora y de la en-tomofauna de las praderas alpinasen las inmensas zonas del parquenacional de Queyras.

La rpida destruccin de los l-timos bosques vrgenes intertropi-cales tiene consecuencias an msdramticas. Las plantas y los in-sectos de los cuales dependen de-saparecen ms deprisa de lo que setarda en recolectarlos y describir-los. Sabemos que, desde el Cret-cico superior, casi todas las plan-tas con flores nuestra principalfuente de nutricin son poliniza-das por insectos. Pese a ello, ni losestudiamos, ni nos preocupamos desu conservacin, ni parece impor-tarnos su prdida de biodiversidad.No estaremos destruyendo nuestrabiosfera sin darnos cuenta?


INSECTES DE FRANCE ET DE LEURO-PE OCCIDENTALE. Michael Chinery.Reedicin de 1998, Arthaud.

THE INSECTS OF AUSTRALIA. Com-monwealth Scientific and IndustrialResearch Organisation, MelbourneUniversity Press, Carlton, Victoria,1994.

Bibliografa complementaria

HACE DIEZ AOS no habra podido tenerse mucha fe en un dibujo comoste. Se desconoca el origen de las explosiones de rayos gamma fogona-zos de radiacin de alta energa que se encienden en el cielo, un par al daen promedio. Se asocian tales explosiones a la extincin de las estrellas.Un agujero negro creado al implosionar una estrella gigante absorbe polvoy gas, pero dispersa tambin cierta cantidad de esos mismos materiales.Una serie de ondas de choque genera la radiacin.

U n telescopio robtico capt a primera hora de la maana del23 de enero de 1999, en Nuevo Mxico, una fuente dbil deluz en la constelacin Corona Borealis. Apenas se poda apre-ciarla con prismticos. Jams, sin embargo, haba presenciadola humanidad una explosin ms brillante. Nos llegaba desdeuna distancia de nueve mil millones de aos luz, ms de la mitad deltamao del universo perceptible. Si ese mismo fenmeno hubiera ocu-rrido a miles de aos luz, habra brillado como el sol del medioda yexterminado la vida de la faz de la Tierra.

Se trat de una erupcin de rayos gamma (o GRB, por su acrnimoen ingls). El dos de julio de 1967 se observ una; la registraron unossatlites militares destinados al seguimiento de pruebas nucleares.Esas explosiones csmicas diferan mucho de las causadas por el hom-bre. Durante la mayor parte de los 35 aos transcurridos desde en-tonces, cada nuevo estallido aada obscuridad al misterio. Cuando sepensaba que se contaba ya con una explicacin, nuevas pruebas nosdevolvan al punto de partida.

Los impresionantes descubrimientos de los ltimos aos nos han acer-cado a la respuesta definitiva. Antes de 1997, casi todo lo que co-nocamos sobre las GRB se basaba en los registros de BATSE (Ex-perimento de Estallidos y Fuentes Transitorias), instrumento a bordodel Observatorio Compton de Rayos Gamma. BATSE observ queocurren dos o tres GRB por da en cualquier lugar del universo. So-brepasan en brillo a los dems objetos del cielo. Aunque no hay dosGRB iguales, cabe clasificarlas en un par de grupos bsicos, las cor-tas y las largas stas son la mayora, segn duren menos o msde dos segundos. Ambas categoras se distinguen espectralmente: laserupciones cortas expiden ms rayos gamma de alta energa que laslargas. La erupcin de 1999 emiti rayos gamma durante minuto ymedio. MAR

K A.

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Las explosionesms brillantes

del universoCada vez que se produce una erupcin de rayos gamma, nace un agujero negro

Neil Gehrels, Luigi Piro y Peter J. T. Leonard


El resultado ms importante deBATSE, no obstante, consisti enestablecer que la distribucin de lasGRB es istropa, que se esparcende forma homognea por todo elcielo. Este descubrimiento contra-dijo la creencia ms extendida: quelas erupciones provenan de fuen-tes de la Va Lctea; si hubiera si-do as, la forma de nuestra galaxia,o la posicin descentrada de laTierra dentro de ella, habra agru-pado las explosiones en ciertas re-giones del cielo. La distribucinuniforme llev a muchos a con-cluir que los instrumentos obser-vaban un fenmeno que se repetapor todo el universo. Por desgra-cia, no bastaban los rayos gammapara zanjar la cuestin. Haba quedetectar la radiacin de las erup-ciones en otras longitudes de onda.La luz visible, por ejemplo, des-

cubrira en qu galaxias sucedan;as se podran medir distancias. Losesfuerzos realizados por hallar ma-nifestaciones pticas asociadas a lasGRB fracasaron.

Progresos

Se dio un paso adelante en 1996con el satlite de rayos X Bep-poSAX, construido y controlado porla agencia espacial italiana, con par-ticipacin de la holandesa. Loca-liz las GRB de forma precisa ydescubri el subsiguiente rescoldoen rayos X. El rescoldo aparece aldesvanecerse la seal de rayosgamma. Persiste de unos das a unosmeses; va disminuyendo y convir-tindose en una radiacin menospotente, en luz visible y radioon-das. BeppoSAX detect slo los res-coldos de erupciones largas no se

han observado an los anlogos delas cortas, pero posibilit porfin un seguimiento prolongado delo que ocurra una vez pasada laGRB. Al facilitar BeppoSAX la po-sicin, los telescopios pticos y deradio podan identificar las galaxiasen las que tenan lugar las GRB.Casi todas sucedan a miles de mi-llones de aos luz; su potencia erainmensa [vase Destellos de ra-yos gamma, por Gerald J. Fishmany Dieter H. Hartmann; INVESTIGA-CIN Y CIENCIA, septiembre de1997]. Energas extremas implicancausas extremas. Los objetos msextremos que se conocan eran losagujeros negros.

Entre los primeros GRB avista-dos por BeppoSAX se encontr GRB970508, as llamado porque se ob-serv el ocho de mayo de 1997.Las observaciones en radio de surescoldo proporcionaron una pistaclave. El brillo ms o menos se du-plic durante las tres primeras se-manas, para despus estabilizarse yempezar a disminuir. Estas varia-ciones probablemente no tuvieronnada que ver con la fuente de laerupcin en s misma; ms bien guar-daban relacin con la propagacinde la luz del rescoldo a travs delespacio. As como la atmsfera dela Tierra provoca el parpadeo dela luz de las estrellas, el plasma in-terestelar produce una oscilacinde las radioondas. Para que este ENR

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RAYOS X LUZ VISIBLE

Tres das 21 horas Ocho das

RAYOS X: a las ocho horas de la explosin del 28 defebrero de 1997, gracias al satlite BeppoSAX, se ob-serv un rescoldo en rayos X. La segunda imagen setom un par de das ms tarde; para entonces, la in-tensidad de esa radiacin se haba quedado en lavigsima parte.

LUZ VISIBLE: Gracias a la reaccin, muy rpida tam-bin, del observatorio de La Palma se detect elmismo rescoldo, pero en luz visible. A lo largo de lasemana siguiente el brillo se redujo hasta una sextaparte del inicial y empez a despuntar la galaxiadonde ocurri la erupcin.

RESCOLDOS CALIENTES

Durante treinta aos, el estudio de las erupciones de rayos gammaavanz despacio. Se careca de un esquema general de los procesosimplicados en su aparicin.

En los ltimos cinco aos, sin embargo, las observaciones han puestode manifiesto que en el curso de dichas erupciones nace con violenciaun agujero negro. La mayora de los agujeros negros se crean al con-traerse en s misma una estrella de gran masa, proceso que libera unimpulso de radiacin perceptible a miles de millones de aos luz dedistancia.

Ahora se avanza ms deprisa. Se van perfilando las teoras. En particularse busca una explicacin de la increble diversidad de las erupciones.

Resumen/Las erupciones de rayos gamma

fenmeno sea perceptible, la fuentedebe ser tan pequea y hallarse tanlejos que nos parezca un simplepunto. Los planetas no titilan por-que, cercanos a nosotros, los ve-mos como discos, no como puntos.

Por tanto, si GRB 970508 parpa-de en radiofrecuencias para luegoapagarse, es que la fuente creci;de un simple punto se convirti enun disco apreciable. Apreciableen este caso significa un dimetrode unas pocas semanas luz. Paraalcanzar este tamao, tuvo que ex-pandirse a un ritmo considerable,casi a la velocidad de la luz.

BeppoSAX y las observacionesposteriores han cambiado por com-pleto nuestra forma de entender lasGRB. Se ha descartado la vieja ideade una energa concentrada que selibera en unos segundos. Se admiteque la misma palabra rescoldoconduce a error: no difiere muchola energa radiada durante las dosfases (la explosin y el rescoldo).El espectro del rescoldo viene a serel de electrones que se mueven casia la velocidad de la luz en un campomagntico.

La erupcin de enero de 1999(GRB 990123) fue crucial para de-mostrar el inmenso poder de estaserupciones. Si hubiera radiado suenerga en todas las direcciones porigual, su luminosidad habra sidovarias veces 1045 watt; es decir, 1019veces el brillo del Sol. Aunque elotro tipo de cataclismo csmicoque nos es conocido, las superno-vas, libera cantidades similares deenerga, una gran parte escapa enforma de neutrinos y el resto se des-prende ms gradualmente que enuna GRB. En consecuencia, la lu-minosidad de una supernova en unmomento determinado es slo unapequea fraccin de la luminosidadde una GRB. Los propios cusares,

muy brillantes, emiten una poten-cia de 1040 watt.

No obstante, si la erupcin hu-biera liberado su energa en una di-reccin particular en vez de en to-das direcciones, habra que calcularleuna luminosidad menor. La pruebade que exista una direccin privi-legiada se obtuvo al analizar el de-bilitamiento temporal del rescoldodel GRB 990123. Dos das despusde la explosin, el ritmo de cadadel brillo aument de repente, tal ycomo deba suceder si la radiacinprovena de un chorro estrecho demateria que se mova a velocidadesprximas a la de la luz. Por un efectorelativista, el observador va viendoun volumen creciente del chorro amedida que ste se frena. En un mo-mento dado, ya no hay ms quever, y el brillo aparente comienzaa caer muy deprisa (vase el re-cuadro Haces de luz). En el casodel GRB 990123 y de otros GRB,se ha deducido un ngulo de aber-tura del chorro de unos pocos gra-dos. Slo si el chorro apunta hacianosotros podremos observarlo. Estedireccionamiento reduce la energaliberada en la erupcin en razndirecta al cuadrado del ngulo del

chorro. Por ejemplo, si el chorroabarca 10 grados, cubrir alrededorde una parte de 500 del cielo; laenerga emitida decrecer, pues, enun factor de 500. Dicho de otraforma, por cada GRB que se ob-serva, 499 permanecen ocultos. In-cluso una vez tenido en cuenta eldireccionamiento, la potencia lumi-nosa de GRB 990123 mantiene elvalor impresionante de 1043 watt.

La conexin GRB-supernova

Uno de los descubrimientos msinteresantes ha sido el de laconexin entre las GRB y las su-pernovas. Cuando los telescopiosobservaron GRB 980425 descu-brieron a la vez una supernova, SN1998-bw, que haba explotado mso menos al mismo tiempo que esaGRB. La probabilidad de que sedebiera a una mera coincidencia nopasa de uno entre diez mil.

Respalda la conexin entre lasGRB y las supernovas la deteccinde hierro en los espectros de ra-yos X de varias erupciones. Se sabeque los tomos de hierro se sinte-tizan y expulsan al espacio interes-telar cuando estallan las superno-


NEIL GEHRELS, LUIGI PIRO y PE-TER J. LEONARD analizan y obser-van las explosiones de rayos gamma.Gehrels y Piro dirigen el observatorioCompton de rayos gamma y el sat-lite BeppoSAX, respectivamente. Leo-nard trabaja para Aplicaciones y Sis-temas Cientficos, Inc., que colaboracon las misiones del Centro Goddard.

Los autores

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Tiempo (minutos)

10

16 das 59 dasLA ERUPCIN DE RAYOS GAMMAms intensa que se haya obser-vado ocurri el 23 de enero de1999. Los telescopios siguieronla evolucin de su brillo en ra-yos gamma (color azul en lagrfica), rayos X (verde), luzvisible (naranja) y ondas de ra-dio (rojo). En un momentodado, el ritmo a que se debili-taba cambi bruscamente;daba a entender que la radia-cin provena de estrechoschorros de materia lanzadaa muy alta velocidad. Unas dossemanas despus de la erup-cin, una vez la intensidad dela luz visible haba cado cuatromillones de veces, el telescopioespacial Hubble fotografi laregin; encontr una galaxiamuy distorsionada, signo distin-tivo de las galaxias donde secrean estrellas en abundancia.Si las erupciones de rayos gam-ma se deben al estallido de es-trellas jvenes, habrn de ocurrirprecisamente en lugares as.

LA EXTINCION

vas. Cuando esos tomos pierdensus electrones luego se recombi-narn con ellos producen una luzdistintiva a ciertas longitudes deonda, las lneas de emisin. Lasprimeras detecciones, an frgiles,de tales lneas por BeppoSAX ypor el satlite de rayos X japonsASCA en 1997 han tenido confir-macin slida hace poco. Chandra,el observatorio de rayos X de laNASA, observ lneas de hierro enGRB 991216; pudo medirse as di-rectamente la distancia a esa erup-cin. El valor de la medicin coin-

cidi con la distancia que se le es-timaba a la galaxia que la alberg.

Otras observaciones apuntan tam-bin a la conexin entre GRB y su-pernovas. Se ha hallado una lneade absorcin correspondiente al hie-rro en el espectro de rayos X delGRB 990705. En el envoltorio degas que rodea a las erupciones, elsatlite multiespejo de rayos X dela Agencia Espacial Europea haencontrado lneas de emisin desilicio, azufre, argn y otros ele-mentos que se producen en las su-pernovas.

An no ha concluido el debate,pero cada vez son ms quienes sos-tienen que una misma clase de ob-jeto produce, en ciertos casos, laGRB y la supernova. Puesto quelas GRB son menos numerosos quelas supernovas cada da estallandos GRB en distintos lugares deluniverso y cientos de miles de su-pernovas, no puede decirse quecada supernova est asociada a unaGRB. Pero algunas s podran es-tarlo. Segn una variante de estaidea, las supernovas expulsan enocasiones chorros de material y danlugar a la GRB. En la mayora delos casos se detectara bien la su-pernova o bien la GRB, pero nolos dos fenmenos a la vez. Si loschorros apuntan hacia la Tierra, laluz de la GRB solapar la luz de lasupernova; si se dirigen en otra di-reccin, slo la supernova ser vi-sible. En unos pocos casos, en cam-bio, apuntara el chorro ligeramentefuera de nuestra lnea de visin;cabra entonces detectar la GRB yla supernova. Este desalineamientopodra explicar la naturaleza de GRB980425.

Esta hiptesis relaciona la ma-yora de las GRB, o todas, con lassupernovas. Otros atribuyen slo unsubconjunto de GRB a las super-novas. BATSE ha encontrado unasnoventa GRB que conforman unaclase especial, caracterizada por lu-minosidades muy bajas y largos re-tardos espectrales. De estas propie-dades se deduce que los impulsosde rayos gamma de alta y bajaenerga llegan con segundos de di-ferencia. Se ignora el porqu de estafalta de sincronizacin. Pero sea cualsea la razn, parece que estas GRBocurren con la misma frecuencia queuna clase particular de supernova,

el tipo Ib/c, ligado a la implosindel ncleo de las estrellas de granmasa.

Las bolas de fuego

Dejando aparte la cuestin decmo se genera la energa deuna GRB, su propio brillo absolutodefine una paradoja. Las variacio-nes rpidas indican que la emisinmana de una regin muy pequea:la luminosidad de 1019 soles se ori-gina en un volumen no mayor queel Sol. Con tamaa radiacin pro-cedente de un objeto tan pequeo,la agrupacin de los fotones deberallegar a tal densidad, que su inte-raccin les impidiese escapar. Pero,si los rayos gamma no escapan,cmo vemos las GRB?

La respuesta a este enigma, de-sarrollada a lo largo de los ltimosaos, estriba en que los rayos gammano se emiten inmediatamente. Laenerga inicial liberada en la ex-plosin se almacena en forma deenerga cintica en un envoltorio departculas una bola de fuegoque se desplaza a velocidades pr-ximas a la lumnica. Entre las part-culas se cuentan fotones y electro-nes, stos con su antimateria, lospositrones. La bola de fuego se ex-pande hasta que llega a un dime-tro de diez mil o cien mil millonesde kilmetros y la densidad fot-nica cae lo suficiente como paraque los rayos gamma escapen sinmayores impedimentos. La bola defuego convierte entonces parte desu energa cintica en radiacin elec-tromagntica; se produce la GRB.

Cuando la materia rpida alcanzaa la lenta, se generan dentro de labola de fuego en expansin unasondas de choque. Estas emiten, pa-rece lo ms probable, la radiacingamma inicial. Puesto que la bolade fuego se desplaza a velocidadesprximas a la de la luz, la escala detiempos se comprimir para un ob-servador externo segn dictan losprincipios de la relatividad: detec-tar un destello de rayos gammaque durar slo unos pocos segun-dos, pese a que quizs abarc un daentero. La bola de fuego continasu expansin y se encuentra con elgas circundante. Se forma otra ondade choque, ahora en la frontera en-tre la bola de fuego y el medio ex-


MOTOR CENTRALCHORRO

HAZ DE LUZ

OBSERVADOR

JUAN

VEL

ASCO

HACES DE LUZLA RELATIVIDAD afecta a la manera en que losobservadores ven los chorros de radiacinde las erupciones de rayos gamma.

1Al moverse a velocidades prximas ala de la luz, el chorro emite energa enhaces de luz muy estrechos. Algunos nopasan por donde se halla el observador.

2 A medida que el chorro se frena, loshaces de luz se ensanchan; vahabiendo menos que evitan al obser-vador. El chorro empieza a servisible.

3 Con el tiempo, los haces de losbordes del chorro alcanzan al obser-vador. El chorro entero resulta ahoravisible. Los datos manifiestan estatransicin.

terno; persiste mientras la bola defuego se va frenando. Este choqueexterno explica bien el rescoldo ysu degradacin a rayos X, luz visi-ble y, finalmente, radioondas.

La bola de fuego da cuenta de latransformacin de la energa ex-plosiva en la radiacin observada.Pero, cul es el origen de la energaexplosiva inicial? Se ignora. Unafamilia de modelos comprende, bajola denominacin de hipernovas ocolapsares, estrellas nacidas con ma-sas 20 o 30 veces la solar. Las si-mulaciones muestran que el ncleocentral de estos astros se derrumbasobre s mismo y crea un agujeronegro que rota muy deprisa, rodea-do de un disco de materia residual.

Una segunda familia de modelosse refiere a los sistemas binarios for-mados por dos objetos densos de

tamao reducido, as una pareja deestrellas de neutrones (cadveres es-telares ultradensos) o de estrella deneutrones y agujero negro. Los dosobjetos giran en espiral entre s, hastaque se fusionan en uno solo. Comoen el caso de las hipernovas, al fi-nal queda un solo agujero negro ro-deado por un disco.

La combinacin de un agujeronegro y un disco circundante cons-tituye un fenmeno habitual. Esta enconcreto se distingue por la granmasa del disco (que permite una li-beracin gigantesca de energa) yla ausencia de una compaera este-lar que le suministre materia (laenerga se desprende en una sola ex-plosin). El agujero negro y el discocuentan con dos grandes reservasenergticas: la energa gravitatoriadel disco y la energa de rotacin

del agujero. No se sabe bien cmose convierten estas dos energas enrayos gamma. Es posible que duran-te la creacin del disco se genereun campo magntico 1015 veces msintenso que el campo magntico te-rrestre. Calentara el disco hasta tem-peraturas que engendrasen una bolade fuego de rayos gamma y plasma.La bola de fuego se canalizara endos chorros que saldran a lo largodel eje de rotacin.

La explicacin de la emisin delas GRB encaja en el modelo delas hipernovas; tambin en la fusinde un par de objetos en uno. Paradistinguir entre ambos modelos hayque recurrir a otras propiedades.La asociacin entre GRB y super-novas, por ejemplo, respalda la hip-tesis de las hipernovas, que no sonsino supernovas muy grandes. An


JUAN

VEL

ASCO

HIPOTESIS DE LA FUSION

HIPOTESIS DE LA HIPERNOVA

ESTRELLASDE NEUTRONES

AGUJERONEGRO

MOTORCENTRAL

MATERIARAPIDA

MATERIAMASLENTA

CHOQUEDE MATERIA(onda de choqueinterna)

RAYOS GAMMA

EL CHORRO CHOCACON EL MEDIO AMBIENTE(onda de choque externa)

RAYOS X,LUZVISIBLE,RADIO-ONDAS

ESTRELLADE GRANMASA

DISCO

ANTES DE LA ERUPCION

EMISION DE RAYOS GAMMA

RESCOLDO

LA ERUPCIONUNA ERUPCION DE RAYOS GAMMA podra de-sencadenarse por la fusin de dos estrellas de neu-trones o con el colapso de una estrella de masamuy grande. Los dos procesos dan lugar a un agu-jero negro rodeado de un disco de material. El sis-tema formado por el agujero negro y el disco es-cupir un chorro de materia a velocidades prximasa la de la luz. Las ondas de choque que se en-gendran en ese chorro producen la radiacin.

ms, las GRB se encuentran sobretodo en los lugares donde se esperaque haya hipernovas: en las regio-nes galcticas donde prosigue la for-macin de estrellas. Una estrellade gran masa explota pronto, unosmillones de aos tras su nacimiento;el lugar donde muere est muy cercade donde naci. La fusin de obje-tos compactos es un proceso mslargo, de miles de millones de aos,durante el cual esos objetos se des-plazan por la galaxia. Si fuera elmotor de las GRB, stas no ocurri-ran con preferencia en las regio-nes donde nacen estrellas.

Parece muy probable que las hi-pernovas causen la mayora de lasGRB. Pero a la fusin de estrellascompactas quiz le corresponda tam-bin un papel; tal vez se le deba laexistencia de las GRB de corta du-racin. Adems, se sigue trabajandoen otras posibilidades; por ejemplo,la produccin de la bola de fuegomediante la extraccin de energa de

un agujero negro cargado elctrica-mente. Segn este modelo, el barri-do exterior que realiza la bola defuego durante su expansin crea laemisin inmediata y el rescoldo. Seva progresando en el conocimientode las GRB, pero hay que precisarms la causa y detallar mejor surica variedad, sus subclases.

Los recientes descubrimientosapuntan a que las GRB ofrecen vaspara responder algunas de las pre-guntas fundamentales de la astro-noma: Cmo termina la vida delas estrellas? Cmo y dnde se for-man los agujeros negros? Cul esla naturaleza de los chorros que sa-len de los objetos contrados en smismos?

Explosiones del pasado

Una de las cuestiones importantesque quedan por resolver es laplanteada por las GRB oscuras, o fan-tasma. De las 30 GRB que se han

estudiado en rayos gamma y en otraslongitudes de onda, el 90 por cientose detectaba tambin en rayos X. Porel contrario, slo se ha hallado enluz visible al 50 por ciento. Por quhay explosiones de las que no nosllega luz visible?

Una explicacin podra ser quelas GRB suceden en regiones de for-macin estelar, por lo normal re-pletas de polvo. El polvo bloqueala luz visible, pero no los rayos X.Cabra otra posibilidad: que estosfantasmas consistan en GRB queocurren a enormes distancias; el gasintergalctico absorbera la luz pro-ducida. Para probar esta hiptesishabra que determinar distancias apartir de los espectros en rayos X.De acuerdo con una tercera posi-bilidad, las erupciones fantasmaapareceran, por naturaleza, muydbiles en el visible. Hoy da, lasobservaciones favorecen la hipte-sis del polvo. Las investigacionespticas y de radio han identificadolas posibles galaxias anfitrionas dedos GRB oscuras; ambas se encuen-tran a distancias moderadas.

Vayamos con otro misterio: el delas GRB ricas en rayos X, o des-tellos de rayos X. Los descubri elBeppoSAX; el hallazgo se confirmal volver a analizar los datos delBATSE. Representan entre el 20 y el30 por ciento de las GRB. Producenms radiacin en rayos X que en ra-yos gamma; en los casos ms extre-mos no se observa luz alguna en ra-yos gamma.

Para explicar ese comportamientose propone que la bola de fuego es-tara cargada de una gran cantidadde materia barinica bariones son,por ejemplo, los protones; quefuera una bola de fuego sucia. Lapresencia de ese tipo de partculasaumentara la inercia de la bola; aldesplazarse sta ms despacio, dis-minuira su capacidad de convertirlos fotones en rayos gamma. Podraaducirse tambin que los destellosde rayos X se originaran en gala-xias muy lejanas, mucho ms quelas que albergan las GRB fantasma.La expansin csmica convertira losrayos gamma en rayos X y el gasintergalctico bloqueara el rescoldovisible. Ningn destello de rayos Xha tenido una manifestacin pticaasociada, resultado que concuerdacon la segunda de las dos hiptesis.


CORN

ELIA

BLI

K

LAS ESTRELLAS PASAN LA MAYOR PARTE DE SU VIDA en la fase de secuenciaprincipal, durante la cual convierten hidrgeno en helio en sus interiores me-diante la fusin nuclear. El Sol se encuentra en esa fase. De acuerdo con lateora estelar bsica, las estrellas con una masa mayor que la solar brillanms intensamente y queman ms deprisa su combustible. Una estrella 20 ve-ces ms pesada que el Sol brillar un tiempo mil veces menor.

A medida que se agota el hidrgeno del interior, el ncleo se contrae, secalienta y empieza a quemar elementos ms pesados,como el helio, el oxgeno y el carbono. La estrella en-tra entonces en la fase de gigante; si cuenta conmasa suficiente, se convertir en una supergigante.Si la masa inicial de la estrella es al menos ocho ve-ces superior a la solar, continuar quemando msy ms elementos pesados hasta llegar al hierro.La fusin del hierro no libera energa al contra-rio, la necesita. De repente, la estrella se en-cuentra sin ningn combustible til.

El resultado es una contraccin sobre smisma catastrfica. El ncleo se convierte en unaestrella de neutrones, cadver estelar que alma-cena al menos una masa un 40 por ciento mayorque la del Sol en una bola con apenas 10 kilme-tros de radio. Una explosin de tipo supernovaexpulsa violentamente el resto de la estrella alespacio.

Existe un lmite para la masa de una estrella deneutrones, entre el doble y el triple de la masa del Sol.En cuanto lo sobrepase, se formar un agujero negro. Cruzar dicho umbralsi recibe materia de fuera. Pero tambin es posible que el agujero negro seforme directamente en el desplome del astro original. Las estrellas que nacie-ron con una masa ms de 20 veces mayor que la del Sol podran estar desti-nadas a acabar como agujeros negros. La creacin de stos explicara laserupciones de rayos gamma.

Fase de la secuenciaprincipal

Fasesupergigante

Explosin

Agujeronegro

El destino de las estrellas de mayor masa

Si los destellos de rayos X o lasGRB fantasmas se localizasen en ga-laxias muy lejanas, nos iluminaranuna era de la historia csmica que,si no, permanecera oculta.

Para avanzar en la astronoma delas GRB, se debe ahora profundi-zar en los datos obtenidos de laserupciones, los rescoldos y la ga-laxia anfitriona. Se tienen que me-dir varios cientos de explosionesde diferentes tipos: largas y cortas,brillantes y dbiles, que se presen-ten slo en rayos gamma o en ra-yos X, con rescoldos visibles o no.Hoy, se determina la posicin de laserupciones con el segundo Explo-rador de Fenmenos Transitorios deAltas Energas, satlite lanzado enoctubre de 2000, y con la Red In-terplanetaria, una serie de pequeosdetectores de rayos gamma instala-dos en sondas planetarias. La mi-sin Swift, cuyo lanzamiento estprevisto para el prximo otoo, ob-tendr datos de cientos de GRB yde sus rescoldos en varias longitu-des de onda. Cuando descubra unaexplosin, el instrumento de rayosgamma activar automticamente lossensores de rayos X y pticos, ins-talados a bordo. Esta respuesta r-pida determinar si la GRB tieneanlogos en rayos X y en el visi-ble. La misin ser sensible a lasexplosiones de corta duracin, ape-nas estudiadas.

Tambin se quiere investigar lasenergas extremas de los rayosgamma. La GRB 940217, por ejem-plo, emiti rayos gamma de altaenerga hasta pasada ms de unahora tras la explosin; lo observel Telescopio del Experimento deRayos Gamma Energticos, a bordodel Observatorio Compton. Se des-conoce el mecanismo productorde estos rescoldos tan duraderos yde tan alta energa. El satliteAGILE, de la Agencia Espacial Ita-liana, cuyo lanzamiento est pro-gramado para 2004, observar es-tas GRB a altas energas. ElTelescopio Espacial para el Estu-dio de los Rayos Gamma, un ins-

trumento de suma sensibilidad quese espera sea lanzado en 2006, tam-bin resultar fundamental para elestudio de estos desconcertantesfenmenos.

Ayudarn mucho otras misiones,pese a que no se hayan concebidoslo para descubrir GRB. El Labo-ratorio Astrofsico Internacional deRayos Gamma, lanzado el 17 deoctubre pasado, detectar entre 10y 20 erupciones al ao. El Teles-copio de Imgenes de Rayos XEnergticos, proyectado para den-tro de una dcada, tendr entre susinstrumentos un detector muy sen-sible de rayos gamma capaz de ob-servar miles de GRB.


GAMMA-RAY BURSTS OF DOOM. Peter J. T. Leonard y Jerry T. Bonnell en Sky& Telescope, vol. 95, n.o 2, pgs. 28-34; febrero de 1998.

OBSERVATION OF X-RAY LINES FROM A GAMMA-RAY BURST (GRB 991216): EVI-DENCE OF MOVING EJECTA FROM THE PROGENITOR. Luigi Piro et al. en Scien-ce, vol. 290, pgs. 955-958; 3 de noviembre de 2000.

GAMMA-RAY BURSTS: ACCUMULATING AFTERGLOW IMPLICATIONS, PROGENITORCLUES, AND PROSPECTS. Peter Mszros en Science, vol. 291, pgs. 79-84; 5 deenero de 2001.

BLINDED BY THE LIGHT. Stan Woosley en Nature, vol. 414, pgs. 853-854; 20de diciembre de 2001.

THE BIGGEST BANGS: THE MYSTERY OF GAMMA-RAY BURSTS, THE MOST VIO-LENT EXPLOSIONS IN THE UNIVERSE. Johathan I. Katz. Oxford University Press,2002.

FLASH! THE HUNT FOR THE BIGGEST EXPLOSIONS IN THE UNIVERSE. Govert Schi-lling. Cambridge University Press, 2002.

Bibliografa complementaria

? ?

TIPODE ERUPCION

(SUBTIPO)PORCENTAJE

DE TODAS LASERUPCIONES

EMISIONINICIAL DE

RAYOS GAMMA

EMISIONDEL RESCOLDO

EN RAYOS X

EMISIONDEL RESCOLDOEN EL VISIBLE

HIPOTETICOMOTOR

CENTRAL

EXPLICACIONDE PROPIEDADES

PARTICULARES

DURACIONTIPICA DE LA

EMISION INICIAL(SEGUNDOS)

Larga(normal)

25 Explosinmuy energticade una estrellade gran masa

No corresponde20

Larga(fantasmau oscura)


Lejansima,oscurecidapor polvo

o en s muy dbil

20

Larga(rica en rayos X

o destellode rayos X)


Lejansimao debilitada

por partculasadicionales

30

Corta 20 Fusinde dos objetos

compactos

No ocurre en regionesde formacin estelar,

por lo que el gasambiente es menosdenso y los choquesexternos ms dbiles

0,3

Tipos de erupciones de rayos gamma


1. LA ENFERMEDAD DE HUNTINGTONataca en plena madurez. Provoca mo-vimientos involuntarios danzantes,deterioro mental y angustia, queapartan al paciente de la vida normal.En la raz del trastorno se encuentrauna repeticin extendida de lasecuencia citosina-adenina-guanina(CAG) en el ADN.

Enfermedadde Huntington

Aunque hace diez aosque se aisl el gen

responsablede la enfermedad

de Huntington,contina la bsqueda

de sus mecanismosdestructores

Elena Cattaneo,Dorotea Rigamonti

y Chiara Zuccato

Muecas extraas dan un primer aviso. Luego,las personas afectadas se tornan ms dis-tradas y comienzan a realizar gestos in-voluntarios, sobre todo en situaciones deestrs fsico o psicolgico. A medida que

la enfermedad progresa, menudean movimientos comopasos de baile o tumbos de ebrio. La invalidez se hacems patente. Los enfermos se sienten incapaces deacometer las tareas rutinarias, al par que ven merma-das sus funciones intelectuales; no saben organizarse.En los estadios ms avanzados aparecen la depresiny la agresividad; en los casos ms graves, la demen-cia y la psicosis. El que antes era un miembro activode la familia, un amigo o un compaero de trabajo vi-vaz se torna una sombra desvalida.

As podemos perfilar el cuadro ingrato de la enfer-medad de Huntington, un trastorno hereditario que suelemostrar su virulencia en la flor de la vida, a los 30 o40 aos. Sin tratamiento eficaz, la enfermedad avanzalenta e inexorable hacia la incapacidad total y lamuerte en 15 o 20 aos. Aunque la enfermedad afectafundamentalmente al sistema nervioso central, la ma-yora de los individuos que la padecen fallecen porcomplicaciones cardiacas, complicaciones respirato-rias o por lesiones en la cabeza causadas por las fre-cuentes cadas.

En 1993, un extenso grupo de investigadores (58)de todo el mundo, entre ellos James F. Gusella y Fran-cis S. Collins, identificaron el gen causante de la en-fermedad de Huntington. Muy pronto se dispuso depruebas genticas para determinar si las personas confamiliares enfermos haban heredado el gen mutante.Por tratarse de un gen dominante, quienes reciban laforma mutante heredarn la enfermedad y presentarnun 50 por ciento de posibilidades de transmitir el gena cada uno de los hijos. Algunos optan por someter-se a la prueba y encarar as mejor su futuro; otrosprefieren desconocer su situacin.

Mientras tanto, debe seguir la ciencia trabajando paracomprender de qu modo el gen mutante causa la en-fermedad, con el fin de engaar, a travs de un tra-tamiento, al mecanismo desencadenante. Sabemos yaque la mutacin comporta una consecuencia doble: co-difica una protena anormal, que resulta ser txicapara las clulas nerviosas, y, adems, la protena de-fectuosa deja de producir un factor de crecimiento clave,

arruinando una determinada zona del cerebro. De lainvestigacin animal y algunas pruebas clnicas enel hombre se desprende la posibilidad de que lostratamientos con factores de crecimiento contrarrestenlos efectos perversos del mal. Pero los hallazgos serevelan muy precarios. Hay que ahondar ms en el es-tudio de las complejidades de la enfermedad de Hun-tington.

De la enfermedad de Huntington al gen huntingtin

Nuestra patologa evoca a su descubridor, GeorgeHuntington. En 1872, este mdico de Ohio aportdatos minuciosos de una peculiar enfermedad heredi-taria que l y su padre, tambin mdico, haban ob-servado en una familia de Long Island, en el estadode Nueva York. Los pacientes realizaban movimien-tos grotescos, sin coordinacin. Le puso el nombre decorea (del griego choreia, danza). Sabemos ahoraque la enfermedad de Huntington es uno de los tras-tornos hereditarios del cerebro ms frecuentes; afectaaproximadamente a una persona de cada 10.000.

Los sntomas de la enfermedad de Huntington se de-ben a la degeneracin de las clulas, o neuronas, delcuerpo estriado, una regin del interior profundo delcerebro que forma parte de los ganglios basales (vasela figura 2). En condiciones de normalidad, estas neu-ronas funcionan apagando las seales excitadoras dela corteza motora, la estructura cerebral que dicta elmovimiento. Cuando mueren, la corteza motora se tornahiperactiva, lo que precipita la aparicin de movimientosinvoluntarios (a los que se da tambin el nombre decorea). Se ignora en virtud de qu la muerte de lasneuronas del cuerpo estriado produce los sntomas psi-colgicos de la afeccin.

Al gen que sufre la mutacin en la enfermedad deHuntington se le denomina huntingtin. Se aloja en unode los extremos del cromosoma 4. Los genes son seg-mentos de la doble hlice de ADN que codifican lainformacin para sintetizar protenas. La clave, o c-digo, consiste en las combinaciones de cuatro unida-des, las bases adenina (A), timina (T), citosina (C) yguanina (G). Las bases se emparejan entre s para for-mar los peldaos de la escalera del ADN: T se em-pareja con A, y C se empareja con G. Cuando una c-lula necesita sintetizar nuevas protenas, la hlice se


LESL

IE JE

AN-B

ART


desenrolla y los peldaos se escinden, de suerte quela maquinaria celular puede leer el cdigo. Un tripletede tres bases codifica cada uno de los 20 aminocidosensartados en diversas combinaciones para formar losmillones de protenas de nuestro organismo.

Tras identificarse el gen huntingtin, se advirti queincluso en las personas normales contiene un tipo deobturador o cierre molecular en que el triplete CAGse repite de nueve a 35 veces. (Estas repeticiones ex-pandidas pueden ocurrir tambin en genes distintos,asociados con otras enfermedades neurodegenerati-vas.) Pero en los pacientes con enfermedad de Hun-tington, el cierre en cuestin se prolonga de una formadesmesurada; en algunos casos, raros, puede llegar hasta250 repeticiones. Se ha descubierto, adems, que lossujetos que muestran un nmero elevado de repeticio-nes CAG tienden a desarrollar la enfermedad antesque los que tienen un cierre ms corto. Y por razonesdesconocidas, el nmero de repeticiones CAG puedeaumentar de una generacin a la siguiente en familiascon enfermedad de Huntington (suele ocurrir ms a me-nudo si se hereda del padre el gen mutado).

Las teoras

El triplete CAG codifica el aminocido glutamina(Q). Las personas con la form

investigación y ciencia 317 - febrero 2003

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