Por el Dr. Elio M Rivera
Cuando pensamos en un desierto solemos imaginar enormes extensiones de arena, un Sol abrasador y prácticamente ninguna forma de vida. Sin embargo, los desiertos son mucho más diversos. Existen desiertos de dunas, de roca, de grava e incluso desiertos fríos. Lo que verdaderamente los caracteriza es la escasez de precipitación.
En estos lugares, conseguir agua puede ser difícil y conservarla todavía más importante. Aun así, encontramos cactus capaces de almacenarla, plantas que esperan largos períodos antes de germinar, reptiles que reducen su pérdida, pequeños mamíferos que casi nunca necesitan beber directamente y animales que permanecen escondidos durante las horas más calientes.
El desierto parece vacío hasta que descubrimos todas las estrategias utilizadas por la vida para sobrevivir donde cada gota de agua tiene enorme valor.
¿Qué convierte una región en desierto?
Un desierto no se define simplemente por ser caliente.
Su característica fundamental es recibir muy poca precipitación en relación con las necesidades del ambiente.
Muchos desiertos reciben menos de 250 milímetros de precipitación al año, aunque las definiciones pueden variar.
Por eso existen desiertos calientes y fríos.
No todos los desiertos están cubiertos de arena
Esta es una de las ideas equivocadas más comunes.
Las enormes dunas que vemos en fotografías representan solamente una parte de los ambientes desérticos.
Muchos están dominados por roca, grava y suelo desnudo.
Las regiones cubiertas por grandes campos de dunas reciben el nombre de ergs.
El Sahara contiene algunos, pero gran parte de su superficie no es un océano de arena.
¿De dónde viene tanta arena?
Las rocas son fragmentadas lentamente por cambios de temperatura, viento, agua y otros procesos físicos y químicos.
Los fragmentos pequeños pueden ser transportados.
El viento selecciona y mueve partículas.
Cuando pierde velocidad, algunas se depositan.
Con suficiente tiempo y condiciones apropiadas pueden formarse enormes campos de dunas.
Las dunas pueden moverse
Una duna parece una montaña pequeña e inmóvil.
Pero el viento puede transportar granos desde un lado y depositarlos en el otro.
Poco a poco, toda la estructura cambia de posición.
Algunas dunas avanzan lentamente a través del paisaje.
Una montaña de arena puede literalmente viajar.
El desierto puede ser extremadamente caliente durante el día
La radiación solar calienta intensamente el suelo.
Cerca de la superficie las temperaturas pueden ser extraordinariamente elevadas.
Para un animal pequeño, caminar sobre ese terreno representa un desafío.
No solamente debe evitar perder agua.
También necesita evitar sobrecalentarse.
Pero durante la noche puede hacer frío
El aire seco y la escasez de nubes permiten que el calor escape rápidamente después de ponerse el Sol.
Por eso algunos desiertos presentan grandes diferencias entre temperaturas diurnas y nocturnas.
Un organismo puede enfrentar calor intenso durante el día y temperaturas mucho menores pocas horas después.
Sobrevivir exige tolerar ambos extremos.
La mejor estrategia puede ser esconderse
Muchos animales del desierto reducen su actividad durante las horas más calientes.
Permanecen dentro de madrigueras, debajo de piedras o en otros refugios.
Cuando llega la noche salen para buscar alimento.
La solución al calor no siempre consiste en soportarlo directamente.
Puede consistir en evitarlo.
Debajo de la tierra existe otro clima
Una madriguera puede presentar temperaturas mucho más estables que la superficie.
También puede conservar mayor humedad.
Roedores, reptiles, artrópodos y otros animales aprovechan este microambiente.
A pocos centímetros o metros de profundidad, las condiciones pueden ser muy diferentes.
El camello — administrar agua, no almacenarla en la joroba
Existe una creencia popular de que la joroba del camello está llena de agua.
No es así.
Contiene principalmente grasa.
Esta reserva proporciona energía cuando el alimento escasea.
La capacidad del camello para sobrevivir en ambientes secos depende de numerosos mecanismos fisiológicos relacionados con conservación de agua y tolerancia a cambios en su estado de hidratación.
El camello puede permitir que su temperatura cambie
Mantener exactamente la misma temperatura corporal bajo calor extremo puede requerir gastar mucha agua mediante sudoración.
El camello puede tolerar variaciones corporales mayores que nosotros bajo determinadas condiciones.
Esto puede reducir la necesidad de enfriarse continuamente mediante evaporación.
Ahorrar agua también significa controlar cuándo utilizarla para enfriar el cuerpo.
Riñones preparados para conservar agua
Los animales del desierto enfrentan un problema constante:
Cada molécula de agua eliminada debe ser reemplazada.
Algunas especies poseen riñones capaces de producir orina muy concentrada.
También pueden producir heces relativamente secas.
La conservación ocurre incluso en procesos que normalmente eliminan agua.
La rata canguro puede vivir prácticamente sin beber
Algunas ratas canguro de Norteamérica obtienen gran parte del agua necesaria a partir de los alimentos y del agua metabólica producida durante las reacciones químicas del organismo.
Sus riñones conservan agua con enorme eficacia.
Además permanecen en madrigueras durante el calor.
Un pequeño mamífero puede vivir en un ambiente extremadamente seco sin depender continuamente de encontrar un charco.
También podemos fabricar agua dentro del cuerpo
Cuando nutrientes son utilizados para producir energía, determinadas reacciones metabólicas generan agua.
Nosotros también producimos agua metabólica.
Pero para algunos animales del desierto esta fuente tiene una importancia mucho mayor.
El agua no siempre tiene que llegar directamente en forma líquida.
Los cactus funcionan como depósitos vivientes
Muchos cactus almacenan agua dentro de sus tallos.
Sus hojas están enormemente reducidas y relacionadas con las espinas, mientras el tallo realiza gran parte de la fotosíntesis.
Una gruesa cutícula ayuda a disminuir pérdidas.
Después de una lluvia pueden absorber rápidamente agua y conservarla durante largos períodos.
Trabajar de noche para ahorrar agua
Muchos cactus y otras plantas de regiones secas utilizan fotosíntesis CAM.
Sus estomas pueden abrirse principalmente durante la noche para captar dióxido de carbono.
Durante el día, cuando el calor favorece una enorme pérdida de agua, pueden permanecer cerrados durante gran parte del tiempo.
La planta aprovecha las horas frescas para realizar el intercambio gaseoso.
Las raíces pueden extenderse cerca de la superficie
Una lluvia desértica puede ser breve.
Quizá solamente humedezca los primeros centímetros del suelo.
Por eso algunas plantas poseen sistemas de raíces superficiales extendidos sobre grandes áreas.
Cuando finalmente llueve, pueden absorber agua rápidamente.
Una oportunidad corta debe aprovecharse inmediatamente.
Otras plantas buscan agua profundamente
No todas utilizan la misma estrategia.
Algunas desarrollan raíces profundas capaces de alcanzar reservas de humedad alejadas de la superficie.
Unas se extienden horizontalmente.
Otras penetran hacia abajo.
Diferentes soluciones pueden resolver el mismo problema: encontrar agua.
Semillas que esperan
En algunos desiertos pueden pasar largos períodos sin condiciones adecuadas para crecer.
Las semillas de determinadas plantas permanecen inactivas en el suelo.
Después llega una lluvia suficiente.
La humedad activa la germinación.
En poco tiempo aparecen plantas donde antes solamente veíamos tierra.
El desierto puede cubrirse de flores
En determinados lugares y bajo condiciones apropiadas, lluvias excepcionales pueden desencadenar floraciones espectaculares.
El suelo aparentemente vacío se cubre de colores.
Las semillas estaban allí.
Solamente esperaban las condiciones necesarias.
El desierto no estaba muerto; estaba esperando agua.
Los insectos responden rápidamente
Cuando aparecen plantas y flores, también llegan insectos.
Abejas y otros polinizadores aprovechan los nuevos recursos.
Las poblaciones de algunos organismos pueden aumentar rápidamente.
Después aparecen animales que se alimentan de ellos.
Una lluvia puede producir una reacción en cadena dentro del ecosistema.
El agua puede transformar todo en pocas horas
Una tormenta intensa sobre suelo seco puede producir corrientes repentinas.
Los cauces que permanecieron secos durante meses pueden llenarse rápidamente.
Estas inundaciones repentinas pueden ser extremadamente peligrosas.
En el desierto, la falta de agua es un problema.
Pero demasiada agua en muy poco tiempo también puede serlo.
Los oasis — agua en medio de la sequedad
Cuando agua subterránea alcanza o se aproxima a la superficie puede permitir el desarrollo de vegetación.
Así aparecen algunos oasis.
Durante siglos, estos lugares han sido fundamentales para animales y comunidades humanas.
Un pequeño punto de agua puede transformar completamente un paisaje.
La niebla también puede proporcionar agua
Algunos desiertos costeros reciben muy poca lluvia, pero experimentan niebla.
Plantas y animales pueden aprovechar pequeñas gotas suspendidas en el aire.
En el desierto de Namib, por ejemplo, ciertos organismos poseen comportamientos o superficies que ayudan a obtener humedad de la niebla.
Cuando no llueve, incluso el agua transportada por el aire adquiere enorme importancia.
La vida busca cada oportunidad
Agua almacenada en un tallo.
Humedad dentro de una semilla.
Vapor atrapado durante la noche.
Una madriguera fresca.
Una raíz extendida bajo la arena.
Una gota de niebla.
En el desierto, recursos aparentemente insignificantes pueden marcar la diferencia entre vivir y morir.
Los reptiles poseen ventajas importantes
Muchos reptiles tienen una piel que limita considerablemente la pérdida de agua.
Además, al ser ectotermos, utilizan fuentes externas de calor para regular gran parte de su temperatura corporal.
Pueden desplazarse entre Sol y sombra, entrar en madrigueras o cambiar sus períodos de actividad.
El comportamiento forma parte de su sistema de supervivencia.
Incluso el color puede ser importante
Las características de la superficie corporal pueden influir en absorción de radiación, camuflaje y temperatura.
Muchos animales presentan colores similares a arena y rocas.
Esto puede dificultar que depredadores o presas los detecten.
En un paisaje abierto, pasar desapercibido puede ser una enorme ventaja.
El desierto también puede ser frío
No debemos asociar automáticamente desierto con calor.
El desierto de Gobi, por ejemplo, experimenta inviernos extremadamente fríos.
Incluso la Antártida es considerada un desierto desde el punto de vista climático debido a su bajísima precipitación.
Lo que define al desierto es principalmente la escasez de agua disponible mediante precipitación.
La Biblia está llena de historias del desierto
Abraham recorrió regiones áridas.
Moisés pasó años en ellas.
Israel atravesó el desierto.
David conoció lugares secos mientras huía.
Juan el Bautista predicó en el desierto.
Y Jesucristo pasó cuarenta días en el desierto.
Para los escritores bíblicos, el desierto no era una imagen distante. Formaba parte de su geografía.
“Mi alma tiene sed de ti”
David escribió:
“Dios, Dios mío eres tú; de madrugada te buscaré; mi alma tiene sed de ti… en tierra seca y árida donde no hay aguas.”
(Salmo 63:1)
La fuerza de la imagen proviene precisamente de conocer lo que significa tener sed en una región árida.
En el desierto, el agua no es un detalle.
Es vida.
Agua en el desierto
Isaías presenta una imagen extraordinaria:
“Porque aguas serán cavadas en el desierto, y torrentes en la soledad.”
(Isaías 35:6)
Para quien conoce un paisaje árido, pocas imágenes podrían representar mejor una transformación.
Donde aparece agua, aparece la posibilidad de vida.
“El yermo florecerá”
El mismo capítulo declara:
“El desierto y la soledad se alegrarán por ellos; y el yermo se gozará y florecerá como la rosa.”
(Isaías 35:1)
Actualmente podemos observar fenómenos que ayudan a comprender la fuerza de esta imagen.
Después de lluvias excepcionales, algunos desiertos realmente pueden cubrirse de flores.
Un paisaje aparentemente muerto puede transformarse.
La vida donde cada gota cuenta
La Biblia no pretende explicar fisiología renal, fotosíntesis CAM, meteorología o ecología del desierto mediante lenguaje científico. Estas preguntas corresponden a la biología, climatología, botánica y fisiología.
Sin embargo, cuanto más estudiamos los desiertos, menos vacíos parecen.
Los cactus almacenan agua. Algunas plantas realizan gran parte de su intercambio gaseoso durante la noche. Las semillas esperan períodos favorables. Los roedores producen orina extraordinariamente concentrada. Los reptiles buscan refugio durante las horas más calientes. Algunos organismos aprovechan incluso la niebla.
Desde la perspectiva bíblica, comprender estas estrategias aumenta nuestra admiración. Los desiertos nos recuerdan que la sabiduría del Creador puede contemplarse incluso donde el agua escasea: lugares donde una semilla puede esperar silenciosamente bajo el suelo y donde unas pocas horas de lluvia son suficientes para transformar una tierra aparentemente vacía en un paisaje lleno de vida y color.
Referencias
Escrituras consultadas
Bibliografía científica
Temas científicos consultados
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Explora el museo la vida y obra de Jesucristo:
Existen regiones de la Tierra donde los árboles prácticamente desaparecen, el invierno domina gran parte del año y el suelo puede permanecer congelado durante períodos extraordinariamente largos. A primera vista, estos paisajes parecen demasiado hostiles para sostener una comunidad abundante de seres vivos. Sin embargo, cuando llega el breve verano, la tundra puede transformarse en un mosaico de musgos, líquenes, pequeñas flores, insectos y animales.
La tundra se encuentra principalmente en regiones cercanas al Ártico, aunque también existe tundra alpina en grandes montañas. Sus características más conocidas son las bajas temperaturas, una temporada de crecimiento corta, vegetación de poca altura y, en gran parte de la tundra ártica, la presencia de permafrost, suelo que permanece congelado durante al menos dos años consecutivos.
Aquí la vida enfrenta un desafío extraordinario: aprovechar rápidamente los pocos meses favorables y resistir el resto del año bajo condiciones extremas.
La tundra, un ecosistema maravilloso
La palabra tundra está relacionada precisamente con una región abierta y sin grandes árboles.
Las temperaturas bajas, los fuertes vientos, la corta temporada de crecimiento y las características del suelo dificultan que los árboles desarrollen los grandes sistemas de raíces y troncos que encontramos en los bosques.
Por eso predominan plantas pequeñas.
En la tundra, crecer cerca del suelo puede ser una ventaja.
Una de las características más fascinantes de muchas regiones de tundra es el permafrost.
Debajo de la superficie existe suelo que permanece congelado durante años.
Durante el verano solamente una capa superior puede descongelarse.
A esta región se le llama capa activa.
Las plantas deben desarrollar gran parte de sus raíces dentro de esa pequeña profundidad disponible.
Aquí aparece una aparente contradicción.
La tundra recibe relativamente poca precipitación, pero durante el verano puede presentar charcos, pequeños lagos y terrenos pantanosos.
La razón es que el permafrost dificulta que el agua se infiltre profundamente.
La nieve se derrite.
La capa superficial se descongela.
Pero debajo continúa existiendo suelo congelado.
El agua queda atrapada cerca de la superficie.
Aunque pueda parecer extraño, algunas regiones de tundra reciben cantidades de precipitación comparables con las de ciertos desiertos.
La diferencia es la temperatura.
El agua permanece congelada durante gran parte del año y la evaporación puede ser limitada.
Por eso un paisaje frío puede contener relativamente poca precipitación y, aun así, presentar áreas húmedas durante el verano.
Musgos, líquenes, hierbas, juncos y pequeños arbustos dominan gran parte del paisaje.
Muchas plantas crecen formando almohadillas o grupos compactos.
Permanecer cerca del suelo ayuda a reducir la exposición al viento.
También puede permitir aprovechar una pequeña capa de aire ligeramente menos fría que la situada más arriba.
En la tundra, ser pequeño puede ser una extraordinaria ventaja.
Las llamadas plantas en cojín forman estructuras densas y redondeadas.
Dentro de ellas el aire puede quedar parcialmente protegido.
La temperatura puede ser algo diferente de la del ambiente exterior.
Una forma compacta también reduce la superficie expuesta al viento.
La geometría de una planta puede contribuir a su supervivencia.
Muchas plantas de tundra poseen hojas pequeñas.
Algunas presentan pelos o cubiertas que ayudan a reducir la pérdida de agua y proteger los tejidos.
Los colores oscuros de determinadas estructuras también pueden favorecer la absorción de radiación solar.
Cuando el verano dura poco, aprovechar el calor disponible es importante.
Las flores aparecen rápidamente
Después de meses de nieve y frío, llega el verano.
La temperatura aumenta.
La capa superficial del suelo se descongela.
Y en poco tiempo comienzan a aparecer flores.
No pueden desperdiciar una temporada favorable que quizá dure solamente unas semanas.
El crecimiento y la reproducción deben ocurrir con rapidez.
Durante el verano ártico, las regiones situadas suficientemente al norte experimentan días extraordinariamente largos.
En algunos lugares el Sol puede permanecer sobre el horizonte durante las veinticuatro horas.
Esto proporciona a las plantas muchas horas potenciales de luz para realizar fotosíntesis.
El verano es breve.
Pero los días pueden ser extraordinariamente largos.
Durante el invierno ocurre lo contrario.
Los días se acortan enormemente.
En regiones situadas dentro del círculo polar puede existir un período en el que el Sol no llega a elevarse sobre el horizonte.
Temperaturas extremadamente bajas, viento, nieve y oscuridad dominan el paisaje.
Las criaturas de la tundra necesitan estrategias para sobrevivir.
Los caribúes, conocidos como renos en Eurasia, pueden realizar grandes desplazamientos entre regiones de alimentación y reproducción.
Sus pezuñas anchas ayudan a caminar sobre terrenos blandos, nieve y zonas húmedas.
Durante diferentes estaciones consumen diversos tipos de vegetación.
Enormes manadas pueden desplazarse a través del paisaje.
El zorro ártico posee un pelaje extraordinariamente aislante.
Su cuerpo compacto, orejas relativamente pequeñas y abundante pelo ayudan a reducir la pérdida de calor.
Incluso las plantas de sus patas están cubiertas de pelo.
En muchas poblaciones, el color del pelaje cambia según la estación.
Blanco durante el invierno.
Más oscuro durante el verano.
El búho nival puede vivir y reproducirse en regiones de tundra.
Su plumaje proporciona aislamiento y camuflaje.
Se alimenta de pequeños mamíferos, especialmente lemmings cuando estos son abundantes.
La población de una especie puede estar estrechamente relacionada con la disponibilidad de otra.
Los lemmings son pequeños roedores que viven en ambientes del norte.
Su número puede variar considerablemente entre diferentes años.
Cuando son abundantes proporcionan alimento a zorros, búhos y otros depredadores.
Una criatura pequeña puede sostener gran parte de una red alimentaria.
Durante el breve verano, charcos y zonas húmedas proporcionan lugares donde se reproducen mosquitos y otros insectos.
Sus poblaciones pueden aumentar rápidamente.
Esto puede resultar incómodo para grandes mamíferos, pero también proporciona enormes cantidades de alimento para aves.
El verano despierta repentinamente un mundo que parecía vacío.
Numerosas aves migratorias viajan hacia regiones árticas durante el verano.
Allí encuentran extensas áreas para anidar y abundancia temporal de insectos y otros alimentos.
Después, antes de que regrese el invierno, vuelan nuevamente hacia regiones más cálidas.
La tundra puede recibir visitantes que han viajado miles de kilómetros.
No todos los animales necesitan soportar directamente los meses más duros.
Algunos simplemente se marchan.
Aves y grandes mamíferos pueden desplazarse enormes distancias siguiendo estaciones y recursos.
La supervivencia no siempre consiste en resistir las condiciones.
A veces consiste en saber cuándo moverse.
El zorro ártico, algunos roedores y otras especies permanecen en regiones frías durante el invierno.
Necesitan aislamiento, reservas energéticas, refugios o comportamientos que reduzcan la exposición.
Cada especie enfrenta el mismo ambiente mediante soluciones diferentes.
Aunque la nieve es fría, también funciona como aislante.
Debajo de una capa profunda puede existir un espacio llamado ambiente subnival.
Pequeños mamíferos pueden desplazarse allí protegidos parcialmente de temperaturas exteriores extremas y del viento.
Aquello que parece simplemente una cubierta congelada puede convertirse en refugio.
Bacterias, hongos y otros microorganismos participan en la descomposición de materia orgánica.
Pero las bajas temperaturas disminuyen la velocidad de muchos procesos.
Por eso la materia puede acumularse durante largos períodos.
Incluso el reciclaje de nutrientes debe enfrentarse al frío.
Durante largos períodos, restos de plantas y otros materiales han quedado conservados en suelos congelados.
Esto significa que el permafrost contiene grandes cantidades de carbono orgánico.
Cuando determinadas regiones se descongelan, los microorganismos pueden comenzar a descomponer parte de esa materia.
Este proceso puede liberar dióxido de carbono y metano.
Por eso el estado del permafrost tiene importancia mucho más allá del Ártico.
Las regiones árticas están experimentando un calentamiento particularmente rápido.
En algunos lugares el permafrost se está descongelando y la vegetación está cambiando.
Arbustos pueden expandirse hacia regiones donde antes eran menos comunes.
También pueden modificarse rutas migratorias, disponibilidad de alimento y condiciones del suelo.
Un ecosistema preparado para el frío puede ser especialmente sensible a cambios relativamente rápidos.
Cuando el hielo del suelo se derrite, la superficie puede hundirse.
Esto puede formar depresiones donde se acumula agua.
En otros casos, cambios en el permafrost pueden abrir vías de drenaje y hacer desaparecer lagos existentes.
El paisaje de la tundra no es completamente inmóvil.
El hielo escondido debajo participa en su forma.
No toda tundra está cerca del Polo Norte.
Por encima de cierta altitud en grandes montañas, las condiciones pueden ser demasiado severas para el crecimiento de árboles.
Allí aparece la tundra alpina.
Puede encontrarse en diferentes continentes.
El frío de la altitud produce un paisaje que comparte algunas características con las regiones árticas.
La tundra alpina generalmente no posee el mismo permafrost continuo característico de muchas regiones árticas.
Además, la duración del día y las condiciones estacionales son diferentes.
Sin embargo, ambas presentan vegetación baja y fuertes limitaciones para el crecimiento de árboles.
Distintos lugares pueden producir desafíos parecidos.
Desde un avión podemos observar una enorme extensión sin árboles.
Parece silenciosa y casi deshabitada.
Pero al acercarnos encontramos líquenes sobre piedras, flores diminutas, insectos, aves, pequeños mamíferos y raíces escondidas bajo el suelo.
La ausencia de árboles no significa ausencia de vida.
Esta es quizá una de las imágenes más hermosas de la tundra.
Un árbol de treinta metros no puede establecerse fácilmente bajo esas condiciones.
Pero una planta de pocos centímetros puede hacerlo.
Permanece cerca del suelo.
Resiste el viento.
Espera bajo la nieve.
Y cuando llega el breve verano, florece.
El libro de Job declara:
“¿De qué vientre salió el hielo? Y la escarcha del cielo, ¿quién la engendró?”
(Job 38:29)
Los escritores bíblicos conocían nieve y hielo, aunque no las enormes regiones de tundra ártica que hoy podemos estudiar.
La pregunta de Job dirige nuestra atención hacia fenómenos naturales que parecen sencillos hasta que comenzamos a investigarlos.
El Salmo 147 declara:
“Da la nieve como lana, y derrama la escarcha como ceniza. Echa su hielo como pedazos.”
(Salmo 147:16-17)
En la tundra, hielo y nieve no son acontecimientos ocasionales.
Determinan gran parte de la estructura del ecosistema.
La vida entera debe organizarse alrededor de ellos.
Durante meses domina el invierno.
Después llega el deshielo.
Las plantas crecen.
Las flores se abren.
Los insectos aparecen.
Las aves llegan.
Los animales se reproducen.
Las crías crecen.
Y antes de que pase mucho tiempo, las temperaturas vuelven a descender.
La vida debe aprovechar cada oportunidad.
La Biblia no pretende explicar permafrost, fisiología térmica, migración o ciclos del carbono mediante lenguaje científico. Estas preguntas corresponden a la ecología, climatología, geología y fisiología.
Sin embargo, estudiar la tundra nos permite descubrir una extraordinaria comunidad de organismos capaces de funcionar bajo condiciones que parecerían casi imposibles.
Las plantas permanecen cerca del suelo. Algunos animales poseen grueso aislamiento. Otros migran miles de kilómetros. Pequeños mamíferos utilizan la nieve como refugio. Las aves aprovechan los largos días del verano y las raíces ocupan la pequeña capa de tierra que logra descongelarse.
Desde la perspectiva bíblica, comprender estas características aumenta nuestra admiración. La tundra nos recuerda que la sabiduría del Creador puede contemplarse incluso en los lugares más fríos de la Tierra: allí donde un árbol no puede levantarse, una pequeña flor puede esperar durante meses bajo la nieve y, cuando finalmente llega el verano, abrirse bajo un Sol que casi nunca se pone.
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En algunos de los lugares más secos de la Tierra, donde pueden pasar largos períodos sin lluvia y las temperaturas del suelo llegan a ser extremas, encontramos plantas capaces de mantenerse vivas, crecer y producir flores. Son los cactus, miembros de la familia Cactaceae, un extraordinario grupo de plantas especialmente preparado para administrar el agua.
A primera vista, un cactus podría parecer simplemente una planta cubierta de espinas. Sin embargo, al observarlo con mayor atención descubrimos una sorprendente combinación de estructuras: tallos capaces de almacenar agua, superficies que reducen su pérdida, raíces preparadas para aprovechar lluvias breves, espinas que cumplen varias funciones y un sistema fotosintético que permite reducir la pérdida de agua durante las horas más calientes.
El gran secreto del cactus no consiste solamente en conseguir agua, sino en conservarla y utilizarla cuidadosamente.
¿Dónde están sus hojas?
Una de las características más evidentes de muchos cactus es la ausencia de las hojas grandes que observamos en otras plantas.
Las hojas ofrecen una amplia superficie para realizar fotosíntesis, pero también permiten que grandes cantidades de agua escapen mediante transpiración.
En la mayoría de los cactus, las hojas se encuentran enormemente reducidas y las espinas están relacionadas con hojas modificadas.
La fotosíntesis ocurre principalmente en el tallo verde.
El tallo realiza el trabajo de las hojas
El color verde del cactus no es accidental.
Sus tallos contienen clorofila y pueden realizar fotosíntesis.
Así, una estructura cumple varias funciones.
El tallo sostiene la planta.
Almacena agua.
Y al mismo tiempo captura energía luminosa para producir materia orgánica.
Un depósito de agua viviente
El interior de muchos cactus contiene tejidos capaces de almacenar grandes cantidades de agua.
Después de una lluvia, la planta puede absorber rápidamente humedad y conservarla.
El tallo puede aumentar de volumen.
Posteriormente, durante semanas o meses secos, esa reserva permite mantener procesos celulares.
El cactus lleva consigo parte del agua que necesitará en el futuro.
Los pliegues permiten expandirse
Muchos cactus columnares poseen costillas o pliegues verticales.
Estas estructuras permiten que el tallo cambie de volumen.
Después de absorber agua puede expandirse sin que la superficie tenga que romperse.
Durante períodos secos puede contraerse nuevamente.
Es parecido, en cierto sentido, a un recipiente flexible que aumenta su capacidad cuando recibe agua.
Una piel preparada para conservar humedad
La superficie del cactus está cubierta por una cutícula cerosa que ayuda a reducir la pérdida de agua.
En un ambiente donde cada gota es valiosa, permitir que el agua escape rápidamente sería un enorme problema.
La cubierta externa funciona como una barrera.
El agua almacenada queda protegida dentro del tejido.
Los estomas — pequeñas puertas que representan un problema
Las plantas necesitan dióxido de carbono para realizar fotosíntesis.
Este gas entra principalmente mediante pequeños poros llamados estomas.
Pero cuando los estomas se abren también puede escapar vapor de agua.
Para una planta del desierto surge entonces un problema:
¿cómo obtener dióxido de carbono sin perder demasiada agua?
El cactus, un trabajador nocturo
Abrir las puertas durante la noche
Muchos cactus utilizan un sistema metabólico conocido como metabolismo ácido de las crasuláceas, o fotosíntesis CAM.
En lugar de mantener sus estomas abiertos principalmente durante las horas calientes, pueden abrirlos sobre todo durante la noche.
La temperatura es menor y la humedad relativa suele ser mayor.
Esto reduce considerablemente la pérdida de agua.
Guardar dióxido de carbono para utilizarlo después
Durante la noche, el cactus captura dióxido de carbono y lo incorpora temporalmente en compuestos orgánicos.
Cuando llega el día, los estomas pueden permanecer cerrados durante buena parte del tiempo.
Entonces el dióxido de carbono almacenado es liberado dentro de los tejidos y utilizado en la fotosíntesis.
El cactus separa parcialmente en el tiempo la entrada del gas y su utilización.
Trabajar de noche para sobrevivir durante el día
Esta estrategia resulta extraordinariamente apropiada para ambientes secos.
Mientras muchas plantas intercambian gases activamente durante el día, el cactus puede realizar parte importante de ese intercambio durante las horas más frescas.
Cuando aparece el calor intenso, sus pequeñas puertas pueden permanecer cerradas.
El agua queda dentro.
Las espinas hacen mucho más que defender
Las espinas proporcionan protección contra animales que podrían intentar alimentarse del tejido lleno de agua.
Pero también pueden modificar el ambiente inmediato alrededor del cactus.
Producen pequeñas sombras sobre su superficie y pueden disminuir parcialmente el movimiento del aire junto al tallo.
En algunas especies también pueden ayudar a interceptar humedad.
Una estructura aparentemente sencilla puede cumplir varias funciones.
Miles de pequeñas sombras
Imaginemos la superficie de un cactus bajo el sol del desierto.
Cada espina proyecta una pequeña sombra.
A lo largo del día esas sombras cambian de posición.
Cuando existen cientos o miles de espinas, el efecto conjunto puede reducir parte de la radiación que alcanza directamente determinados puntos del tallo.
La defensa física también puede contribuir al control térmico.
¿De dónde salen las espinas?
Los cactus poseen estructuras características llamadas areolas.
Parecen pequeñas almohadillas distribuidas sobre el tallo.
De ellas pueden surgir espinas, flores, ramas y, en algunas especies, pequeños pelos.
Las areolas son tan características que ayudan a distinguir a los verdaderos cactus de otras plantas suculentas que pueden parecerse a ellos.
No toda planta con espinas es un cactus
Existen muchas plantas de regiones secas que almacenan agua y poseen espinas.
Pero no todas pertenecen a la familia Cactaceae.
Algunas euforbias africanas, por ejemplo, pueden parecer sorprendentemente similares a ciertos cactus.
Las areolas son una de las características que permiten reconocer a los cactus verdaderos.
Raíces preparadas para una lluvia breve
En muchos cactus, una gran parte del sistema radicular se extiende horizontalmente cerca de la superficie.
Esto permite aprovechar rápidamente lluvias que quizá solamente humedezcan las capas superiores del suelo.
No siempre necesitan buscar agua a enormes profundidades.
En determinadas condiciones, la mejor estrategia es cubrir una gran superficie.
Cuando finalmente llueve, hay que actuar rápido
En el desierto una tormenta puede durar poco tiempo.
El suelo comienza a humedecerse.
Las raíces absorben agua.
El tallo aumenta sus reservas.
Después vuelve el calor.
Una oportunidad que duró solamente unas horas puede proporcionar recursos para un período mucho más largo.
Pero demasiada agua también puede ser peligrosa
Resulta paradójico, pero un cactus puede sufrir si permanece en un suelo continuamente saturado.
Sus raíces necesitan oxígeno.
El exceso de humedad puede favorecer pudrición y crecimiento de microorganismos dañinos.
Una planta preparada para sobrevivir con poca agua no necesariamente funciona bien cuando recibe demasiada.
Las formas también ayudan a conservar agua
Muchos cactus poseen formas aproximadamente esféricas, cilíndricas o columnares.
Estas geometrías permiten almacenar un volumen considerable con una superficie externa relativamente limitada.
Cuanta menos superficie exista en relación con el volumen, menor puede ser el área disponible para perder agua.
La propia forma de la planta participa en su economía hídrica.
Algunos cactus alcanzan tamaños gigantescos
El famoso saguaro (Carnegiea gigantea) puede alcanzar más de diez metros de altura.
Sus grandes brazos forman una de las imágenes más reconocibles de los desiertos de Norteamérica.
Pero llegar a ese tamaño requiere tiempo.
Los saguaros crecen lentamente y pueden vivir durante muchas décadas.
Un gigante lleno de agua
Después de lluvias abundantes, un gran saguaro puede almacenar una enorme cantidad de agua y aumentar considerablemente su peso.
Su estructura interna debe sostener esa masa.
Dentro posee un armazón de tejidos vasculares y estructuras resistentes que ayudan a mantenerlo erguido.
Una planta que parece sencilla por fuera contiene una arquitectura capaz de sostener toneladas de tejido y agua.
Los cactus también producen flores extraordinarias
Quizá una de las imágenes más hermosas del desierto sea un cactus en flor.
Después de meses de aparente inmovilidad, pueden aparecer flores grandes y de colores intensos.
Rojas.
Amarillas.
Blancas.
Rosadas.
Naranjas.
En medio de un paisaje seco aparece repentinamente una explosión de color.
Algunas flores se abren durante la noche
Ciertos cactus producen flores que se abren principalmente de noche.
Esto coincide con la actividad de algunos de sus polinizadores.
Murciélagos, polillas y otros animales nocturnos pueden transportar polen entre flores.
En otras especies, abejas, aves y otros animales realizan esta función durante el día.
El saguaro y los murciélagos
Las flores de algunos cactus columnares proporcionan néctar y polen a murciélagos nectarívoros.
Mientras el animal introduce su cabeza para alimentarse, el polen queda adherido a su cuerpo.
Cuando visita otra flor puede transportarlo.
El cactus alimenta al murciélago.
El murciélago ayuda a la reproducción del cactus.
Los frutos también alimentan animales
Después de la polinización pueden desarrollarse frutos.
Aves, mamíferos y otros animales los consumen.
Las semillas pueden ser transportadas lejos de la planta original.
Una relación que comenzó con una flor puede terminar ayudando a establecer una nueva generación de cactus.
Una semilla diminuta enfrenta un enorme desafío
Una planta adulta puede soportar condiciones muy difíciles.
Una pequeña plántula es mucho más vulnerable.
Necesita humedad suficiente para germinar y establecer raíces antes de que el suelo vuelva a secarse.
Por eso muchas semillas nunca llegan a convertirse en cactus adultos.
Las primeras etapas pueden ser las más peligrosas.
Una planta protectora puede ayudar a otra
Algunos cactus jóvenes comienzan su vida bajo arbustos o árboles pequeños conocidos como plantas nodrizas.
La sombra reduce la temperatura.
El suelo puede conservar más humedad.
La joven planta queda parcialmente protegida.
Años después, el pequeño cactus puede superar en tamaño a la planta que alguna vez le proporcionó refugio.
Los cactus también proporcionan hogares
Grandes cactus columnares pueden convertirse en refugio para animales.
Algunas aves excavan cavidades en ellos para construir nidos.
Posteriormente otras especies pueden utilizar esas cavidades abandonadas.
El cactus proporciona agua y alimento mediante flores y frutos, pero también puede convertirse literalmente en una vivienda.
Vivir bajo temperaturas extremas
El desierto presenta enormes variaciones.
Durante el día la superficie puede calentarse intensamente.
Durante la noche la temperatura puede descender rápidamente.
Los cactus deben mantener sus células funcionando bajo esas condiciones mientras conservan agua.
La supervivencia depende de numerosos mecanismos trabajando simultáneamente.
El desierto no está vacío
Cuando pensamos en un desierto podemos imaginar arena y ausencia de vida.
Pero alrededor de los cactus existen insectos, aves, reptiles, mamíferos, microorganismos y otras plantas.
Las flores proporcionan néctar.
Los frutos proporcionan alimento.
Los tallos proporcionan refugio.
Una planta puede convertirse en el centro de numerosas relaciones.
La Biblia conocía muy bien las tierras secas
Muchos acontecimientos bíblicos ocurrieron en regiones áridas o semiáridas.
Por eso las Escrituras utilizan repetidamente la imagen de la sed, el desierto y el agua.
Isaías escribió:
“Porque aguas serán cavadas en el desierto, y torrentes en la soledad.”
(Isaías 35:6)
Para alguien que vive en una región seca, la aparición de agua representa inmediatamente vida.
Una lección sobre administrar recursos
El cactus no controla cuándo llegará la próxima lluvia.
Pero cuando llega, absorbe agua.
La almacena.
Reduce su pérdida.
Abre sus estomas principalmente cuando las condiciones son más favorables.
Utiliza lentamente aquello que ha recibido.
Su supervivencia depende de una extraordinaria administración.
La vida puede aparecer donde parece imposible
El profeta escribió:
“El desierto y la soledad se alegrarán por ellos; y el yermo se gozará y florecerá como la rosa.”
(Isaías 35:1)
Un cactus cubierto de flores expresa visualmente algo parecido.
Durante meses puede parecer inmóvil entre piedras y polvo.
Entonces llegan las condiciones apropiadas.
Y de una planta cubierta de espinas surge una flor extraordinariamente hermosa.
Cuando cada gota cuenta
La Biblia no pretende explicar fotosíntesis CAM, estomas, cutículas o fisiología vegetal mediante lenguaje científico. Estas preguntas corresponden a la botánica, fisiología y ecología.
Sin embargo, estudiar los cactus revela una extraordinaria integración de estructuras.
El tallo almacena agua y realiza fotosíntesis. La cutícula reduce pérdidas. Las espinas protegen y producen pequeñas sombras. Las raíces aprovechan rápidamente lluvias breves. Las costillas permiten que el tallo se expanda. Los estomas pueden abrirse principalmente durante la noche y las flores conectan la planta con polinizadores.
Desde la perspectiva bíblica, comprender estos mecanismos aumenta nuestra admiración. Los cactus nos recuerdan que la sabiduría del Creador puede contemplarse incluso en los lugares donde el agua casi desaparece: una planta capaz de recibir una lluvia breve, conservar cada gota y esperar pacientemente hasta cubrir de flores un paisaje que parecía demasiado seco para sostener vida.
Referencias
Escrituras consultadas
Bibliografía científica
Temas científicos consultados
Organizaciones científicas
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Explora el museo la vida y obra de Jesucristo:
En un bosque, un lobo persigue a un venado. En una flor, una abeja recoge néctar mientras transporta polen. Bajo el suelo, hongos y bacterias descomponen una hoja caída. En un río, pequeños organismos sirven de alimento a peces que después pueden alimentar a aves. A primera vista parecen acontecimientos independientes, pero forman parte de una enorme red de relaciones.
A esta interacción dinámica entre organismos y ambiente solemos llamarla equilibrio ecológico. No significa que la naturaleza permanezca inmóvil ni que siempre exista el mismo número de animales y plantas. Las poblaciones aumentan y disminuyen, aparecen sequías, incendios, tormentas y enfermedades. Sin embargo, los ecosistemas poseen procesos que permiten mantener funciones fundamentales y recuperarse de muchas alteraciones.
En la naturaleza casi nada vive completamente aislado. La supervivencia de una criatura puede depender de organismos que nunca llega a ver.
Un ecosistema está formado por los organismos que viven en determinado lugar y por los componentes físicos con los que interactúan.
Incluye animales, plantas, hongos y microorganismos.
Pero también agua, aire, suelo, temperatura, minerales y luz.
La vida y el ambiente forman un sistema de relaciones.
Esta idea es fundamental.
Un ecosistema saludable no permanece exactamente igual.
Nacen animales.
Otros mueren.
Las plantas crecen.
Las poblaciones cambian.
Llegan estaciones secas y lluviosas.
El equilibrio ecológico es dinámico.
En la mayoría de los ecosistemas, gran parte de la energía disponible originalmente procede del Sol.
Las plantas, algas y determinados microorganismos capturan energía luminosa mediante fotosíntesis.
Esa energía queda almacenada químicamente.
Después puede pasar de un organismo a otro.
Un venado consume plantas.
Un depredador puede consumir al venado.
Cuando ambos mueren, otros organismos utilizan sus restos.
Finalmente los descomponedores participan en devolver nutrientes al ambiente.
La materia continúa circulando.
La energía, en cambio, fluye a través del sistema y finalmente se disipa principalmente como calor.
En la escuela solemos aprender una cadena sencilla:
Planta → conejo → zorro.
Pero la realidad es muchísimo más compleja.
El conejo consume diferentes plantas.
El zorro puede alimentarse de distintas presas.
Otros depredadores también pueden capturar conejos.
Las plantas alimentan numerosos animales.
Por eso los ecólogos hablan de redes alimentarias.
Puede resultar fácil pensar que un depredador solamente destruye.
Sin embargo, los depredadores pueden ayudar a regular las poblaciones de sus presas.
Si determinados herbívoros aumentaran sin suficiente control, podrían consumir vegetación a un ritmo mayor del que esta puede recuperarse.
El depredador forma parte de la red.
En algunos ecosistemas, retirar un depredador importante puede producir consecuencias que alcanzan varios niveles de la red alimentaria.
Las presas pueden aumentar.
La vegetación puede disminuir.
Otros animales pueden perder alimento o refugio.
Incluso determinadas características físicas del ambiente pueden verse indirectamente afectadas.
A estos efectos encadenados se les llama cascadas tróficas.
Los lobos fueron eliminados de gran parte del Parque Nacional Yellowstone durante el siglo XX.
Décadas después fueron reintroducidos.
Su regreso produjo cambios en las poblaciones y comportamiento de diferentes animales y formó parte de una serie compleja de modificaciones ecológicas.
El caso se convirtió en un importante ejemplo para estudiar cómo un gran depredador puede influir sobre un ecosistema.
Sin embargo, los científicos también señalan que Yellowstone es complejo y que sus cambios no pueden atribuirse exclusivamente a los lobos.
Un ecosistema, es la creación conectada
Algunas especies ejercen una influencia desproporcionadamente grande en relación con su abundancia.
Se conocen como especies clave.
Su desaparición puede modificar profundamente una comunidad.
Esto demuestra que importancia ecológica y tamaño no son necesariamente lo mismo.
Las nutrias marinas pueden alimentarse de erizos de mar.
Los erizos consumen algas.
Cuando existen demasiados erizos, pueden reducir considerablemente los bosques de kelp.
Las nutrias pueden ayudar a controlar sus poblaciones.
Así, un mamífero puede contribuir indirectamente a conservar un enorme bosque submarino.
Abejas, mariposas, polillas, murciélagos, aves y otros animales transportan polen entre flores.
Muchas plantas dependen en diferente grado de estos visitantes para reproducirse.
A cambio, los animales pueden obtener néctar o polen.
Una relación entre dos organismos termina produciendo frutos y semillas que después alimentarán a muchos otros.
Imaginemos una planta que necesita polinización.
La abeja visita la flor.
Transporta polen.
Se produce un fruto.
Un ave consume ese fruto.
La semilla es transportada.
Crece una nueva planta.
Esa planta proporciona refugio a otros organismos.
Una visita de pocos segundos puede formar parte de una larga cadena de acontecimientos.
Cuando una hoja cae, hongos y microorganismos comienzan a degradarla.
Cuando un animal muere, numerosos organismos participan en su descomposición.
Las moléculas que formaban su cuerpo no desaparecen.
Muchos nutrientes regresan al suelo, al agua o a la atmósfera.
Posteriormente pueden ser utilizados nuevamente.
Imaginemos que todas las hojas caídas permanecieran intactas para siempre.
Los nutrientes contenidos en ellas quedarían fuera del alcance de nuevas plantas.
Los descomponedores liberan nuevamente muchos de esos materiales.
La vida depende tanto de construir como de descomponer.
Una enorme parte de un hongo puede permanecer escondida bajo el suelo formando redes de filamentos llamadas micelio.
Los hongos participan intensamente en la descomposición.
Otros establecen asociaciones con raíces de plantas.
Un bosque que parece dominado por árboles también depende profundamente de organismos escondidos debajo de ellos.
Determinadas bacterias transforman compuestos de nitrógeno.
Otras participan en ciclos del carbono, azufre y otros elementos.
Sin estas transformaciones, muchos nutrientes no estarían disponibles de la manera necesaria para otros organismos.
Algunos de los participantes más importantes de un ecosistema son invisibles a simple vista.
La lluvia cae sobre una montaña.
Parte entra en el suelo.
Otra parte llega a arroyos.
Los arroyos alimentan ríos.
Los ríos transportan minerales y materia orgánica.
Finalmente el agua puede llegar al océano.
Un bosque situado a cientos de kilómetros puede influir sobre ambientes río abajo.
Un salmón crece en el océano y después regresa a un río para reproducirse.
Cuando muere, nutrientes que formaban parte de su cuerpo pueden ser utilizados por otros organismos.
Osos y otros animales pueden transportar restos lejos del agua.
Así, materiales procedentes del océano pueden terminar dentro de ecosistemas terrestres.
Muchas especies migratorias pasan diferentes épocas del año en lugares separados por miles de kilómetros.
Se alimentan en un ecosistema.
Se reproducen en otro.
Transportan nutrientes, semillas y organismos.
Un humedal en un país puede ser importante para aves que pasarán meses en otro continente.
No todas las relaciones son cooperación.
Dos especies pueden competir por alimento.
Las plantas compiten por luz.
Los animales pueden competir por territorio, agua o refugio.
La competencia influye sobre dónde viven los organismos y cuántos pueden mantenerse en determinado ambiente.
Ninguna población puede crecer indefinidamente en un ambiente limitado.
El alimento se agota.
El espacio disminuye.
Aumenta la competencia.
Pueden propagarse enfermedades.
Los depredadores encuentran más presas.
Numerosos factores contribuyen a regular las poblaciones.
Los ecólogos utilizan el concepto de capacidad de carga para describir aproximadamente la población que un ambiente puede sostener durante determinadas condiciones.
No es necesariamente un número fijo.
Una sequía puede disminuirla.
Una temporada extraordinariamente productiva puede aumentarla temporalmente.
El ambiente también cambia.
Después de una tormenta, incendio, inundación u otra perturbación, muchos ecosistemas poseen capacidad para reorganizarse.
A esta propiedad se le llama resiliencia ecológica.
Las plantas vuelven a crecer.
Los animales regresan.
Los microorganismos continúan reciclando nutrientes.
Pero esta capacidad tiene límites.
En ciertos ambientes, incendios periódicos forman parte de los procesos naturales.
Algunas semillas responden al calor.
Determinadas plantas rebrotan.
La materia orgánica cambia.
Se abren espacios para nuevo crecimiento.
Sin embargo, incendios demasiado intensos o frecuentes pueden superar la capacidad de recuperación.
Cuando desaparece una especie, no solamente perdemos ese organismo.
También pueden desaparecer relaciones.
Un polinizador puede dejar flores sin visitar.
Un depredador puede dejar presas sin regulación.
Una presa puede dejar depredadores sin alimento.
Una planta puede perder al animal que transportaba sus semillas.
La biodiversidad también significa diversidad de conexiones.
Cuando un organismo llega a un ecosistema donde no estaba presente y se expande rápidamente, puede competir con especies locales, consumirlas o modificar su hábitat.
No todas las especies introducidas se vuelven invasoras.
Pero algunas producen cambios enormes.
Una nueva pieza puede modificar gran parte de la red.
No observamos la naturaleza desde fuera.
Dependemos de agua, suelo, plantas, animales y microorganismos.
Nuestros alimentos dependen de ecosistemas.
Nuestro oxígeno está relacionado con organismos fotosintéticos.
Nuestra agricultura necesita suelos fértiles.
Nuestra vida está integrada con el resto del planeta.
Deforestación, contaminación, sobreexplotación, introducción de especies y transformación de hábitats pueden modificar redes ecológicas.
Algunos ecosistemas pueden recuperarse.
Otros requieren décadas.
Y determinados daños pueden ser muy difíciles de revertir.
Comprender las relaciones ecológicas también nos ayuda a utilizar responsablemente los recursos.
El Salmo 104 ofrece una de las descripciones bíblicas más hermosas de la naturaleza:
“Él riega los montes desde sus aposentos; del fruto de sus obras se sacia la tierra. Él hace producir el heno para las bestias, y la hierba para el servicio del hombre.”
(Salmo 104:13-14)
Agua, suelo, vegetación, animales y seres humanos aparecen relacionados dentro del mismo cuadro.
El mismo Salmo declara:
“Todos ellos esperan en ti, para que les des su comida a su tiempo.”
(Salmo 104:27)
La expresión “a su tiempo” resulta particularmente interesante cuando observamos los ecosistemas.
Las flores aparecen en determinadas temporadas.
Los insectos emergen.
Las aves migran.
Los frutos maduran.
Las lluvias llegan.
Muchos organismos dependen de que estos acontecimientos coincidan.
El salmista resume:
“¡Cuán innumerables son tus obras, oh Jehová! Hiciste todas ellas con sabiduría; la tierra está llena de tus beneficios.”
(Salmo 104:24)
La ecología nos permite contemplar precisamente esa multiplicidad.
No solamente estudiamos organismos individuales.
Estudiamos relaciones entre ellos.
Una abeja visita una flor.
Un ave come una semilla.
Un lobo captura una presa.
Un hongo descompone un tronco.
Una bacteria transforma nitrógeno.
Una raíz absorbe minerales.
Un río transporta nutrientes.
Una nube devuelve agua.
Cada acontecimiento parece pequeño.
Juntos forman un ecosistema.
La Biblia no pretende explicar redes tróficas, capacidad de carga, cascadas ecológicas o ciclos biogeoquímicos mediante lenguaje científico. Estas preguntas corresponden a la ecología, biología y ciencias ambientales.
Sin embargo, cuanto más estudiamos los ecosistemas, más evidente resulta que la vida funciona mediante relaciones.
Los productores capturan energía. Los herbívoros consumen plantas. Los depredadores regulan poblaciones. Los polinizadores permiten la reproducción de numerosas especies vegetales. Los descomponedores devuelven nutrientes. Los microorganismos realizan transformaciones químicas esenciales. El agua conecta montañas, bosques, ríos y océanos.
Desde la perspectiva bíblica, comprender estas relaciones aumenta nuestra admiración. El equilibrio ecológico nos recuerda que la sabiduría del Creador puede contemplarse no solamente en cada criatura individual, sino también en la extraordinaria red que las conecta: desde un gran depredador hasta una bacteria invisible, cada organismo puede ocupar un lugar dentro de una comunidad de vida mucho mayor que él mismo.
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Explora el museo la vida y obra de Jesucristo:
Un insecto permanece sobre una rama y parece formar parte de ella. Una mariposa cierra sus alas y se confunde con una hoja seca. Un pulpo cambia rápidamente el aspecto de su piel mientras se desplaza sobre el fondo marino. Un búho permanece inmóvil contra la corteza de un árbol y resulta difícil distinguirlo. El animal está allí, frente a nuestros ojos, pero nuestro cerebro no logra separarlo fácilmente del ambiente.
A este conjunto de estrategias lo llamamos camuflaje. Colores, patrones, formas, texturas, posturas y comportamiento pueden dificultar que un organismo sea detectado o reconocido.
El camuflaje puede ayudar a una presa a escapar de un depredador, pero también puede permitir que un cazador se acerque sin ser descubierto. En la naturaleza, algunas veces sobrevivir no depende de ser más rápido o más fuerte, sino simplemente de no ser visto.
El camuflaje ocurre cuando determinadas características de un organismo dificultan su detección o reconocimiento dentro del ambiente.
No significa necesariamente volverse completamente invisible.
Basta con dificultar suficientemente la tarea del observador.
Un depredador que tarda unos segundos adicionales en localizar a su presa puede perder la oportunidad de capturarla.
Una de las formas más conocidas es la coloración críptica.
El cuerpo posee colores semejantes a los del lugar donde normalmente permanece.
Marrón entre ramas.
Verde entre hojas.
Blanco sobre nieve.
Gris entre piedras.
El organismo no desaparece. Simplemente deja de destacar.
Los insectos palo representan uno de los ejemplos más extraordinarios.
Sus cuerpos largos y delgados pueden parecer pequeñas ramas.
Algunas especies incluso se balancean lentamente mientras caminan.
El movimiento puede recordar una ramita movida por el viento.
La forma corporal y el comportamiento trabajan juntos.
Otros insectos llevan el parecido todavía más lejos.
Los insectos hoja poseen cuerpos anchos y aplanados con formas y colores semejantes a hojas.
Incluso pueden presentar patrones que recuerdan nervaduras, manchas o bordes irregulares.
A pocos centímetros de distancia puede resultar sorprendentemente difícil distinguirlos de la vegetación.
La mariposa Kallima constituye un ejemplo espectacular.
Cuando mantiene sus alas abiertas muestra colores visibles.
Pero cuando las cierra, la superficie exterior puede parecer una hoja seca.
Forma, color y patrones se combinan.
Incluso ciertas líneas recuerdan la nervadura central de una hoja.
El plumaje de algunas aves posee patrones irregulares similares a corteza, ramas y sombras.
Si el ave permanece inmóvil, sus límites corporales resultan difíciles de reconocer.
Un búho puede estar observándonos desde un árbol mientras nosotros pasamos sin detectarlo.
La inmovilidad aumenta enormemente la eficacia del patrón.
Nuestro sistema visual es especialmente sensible al movimiento.
Algo que permanecía completamente escondido puede hacerse evidente en cuanto comienza a desplazarse.
Por eso numerosos animales permanecen inmóviles cuando detectan una amenaza.
El mejor color del mundo puede resultar inútil si el animal se mueve en el momento equivocado.
No todo camuflaje consiste en reproducir exactamente el color del ambiente.
Patrones de manchas, líneas y contrastes pueden dificultar reconocer los límites del cuerpo.
Esto recibe el nombre de coloración disruptiva.
El observador ve fragmentos de color, pero le resulta más difícil identificar la figura completa del animal.
Las rayas pueden alterar la percepción de contornos, especialmente cuando varios animales se encuentran juntos o están en movimiento.
En determinadas situaciones, los patrones dificultan seguir visualmente una figura individual.
La visión no consiste simplemente en recibir luz.
El cerebro necesita interpretar aquello que está viendo.
Muchos animales poseen el vientre más claro que la espalda.
Este patrón se conoce como contrasombreado.
La luz generalmente llega desde arriba, produciendo una parte superior iluminada y una inferior sombreada.
Una coloración corporal inversa puede reducir parcialmente ese contraste.
El resultado puede hacer que el cuerpo parezca menos tridimensional.
En numerosos animales marinos encontramos una espalda oscura y una región ventral más clara.
Visto desde arriba, el dorso puede confundirse con las profundidades.
Visto desde abajo, el vientre claro puede mezclarse mejor con la superficie iluminada.
Un mismo patrón ayuda desde dos direcciones diferentes.
La luz cambia conforme penetra en el agua.
Los colores se absorben de manera diferente.
El fondo puede estar formado por arena, coral, rocas o vegetación.
Algunos animales marinos poseen mecanismos extraordinarios para modificar su apariencia.
Entre los más impresionantes se encuentran los cefalópodos.
Muchas especies de pulpos pueden modificar rápidamente el aspecto de su piel.
Poseen células pigmentarias llamadas cromatóforos.
Mediante músculos controlados por el sistema nervioso, estas estructuras pueden expandirse o contraerse.
El patrón visible puede cambiar rápidamente.
No necesita esperar días para modificar su apariencia.
Esta es una de sus capacidades más extraordinarias.
Algunas especies también pueden modificar la textura de la piel mediante estructuras musculares especializadas llamadas papilas.
Una superficie relativamente lisa puede adquirir protuberancias que recuerdan piedras, algas o coral.
Color, patrón, textura y postura pueden modificarse simultáneamente.
Un pulpo sobre arena puede adoptar una apariencia.
Al desplazarse hacia rocas puede modificarla.
Después, junto a vegetación, puede utilizar otro patrón.
Su sistema visual obtiene información del ambiente y el sistema nervioso controla cambios en la piel.
El camuflaje se convierte en un proceso dinámico.
Las sepias poseen cromatóforos y otras estructuras ópticas en la piel.
Pueden producir patrones extraordinariamente complejos.
Algunos se utilizan para camuflaje.
Otros para comunicación.
Incluso pueden producir patrones móviles durante determinadas conductas de caza.
La piel funciona casi como una pantalla biológica.
Este es un error muy común.
Los camaleones pueden modificar su coloración, pero estos cambios también participan en comunicación, regulación térmica y respuestas emocionales o fisiológicas.
No debemos imaginar que simplemente observan cualquier objeto y copian exactamente su color.
Su sistema es mucho más complejo.
En determinadas especies de camaleones existen células que contienen estructuras microscópicas capaces de modificar la manera en que reflejan la luz.
Cambios en la organización de estos cristales pueden alterar los colores observados.
Una transformación visible desde varios metros depende de estructuras muchísimo más pequeñas que una célula.
En ambientes cubiertos de nieve, el blanco puede proporcionar una ventaja extraordinaria.
Liebres, zorros y otros animales de regiones frías pueden presentar pelajes estacionalmente blancos.
Cuando llega otra estación, algunas especies adquieren tonalidades más oscuras.
El ambiente cambia.
Y la apariencia del animal también.
Los pelos del oso polar carecen del pigmento blanco que podríamos imaginar y su apariencia está relacionada con la interacción de la luz con el pelaje.
Debajo posee piel oscura.
El conjunto proporciona aislamiento y una apariencia clara que puede reducir el contraste con nieve y hielo.
Lo que nuestros ojos perciben como blanco puede esconder una estructura mucho más compleja.
Un tigre necesita acercarse suficientemente a su presa antes de atacar.
Sus rayas pueden ayudar a romper la silueta entre vegetación, sombras y tallos.
Para nosotros el naranja parece muy llamativo.
Pero otros animales poseen sistemas visuales diferentes al nuestro.
El camuflaje debe evaluarse desde los ojos del observador que importa, no necesariamente desde los nuestros.
Este punto es fundamental para comprender el camuflaje.
Los seres humanos poseemos un determinado sistema visual.
Otros mamíferos perciben los colores de manera diferente.
Las aves pueden distinguir regiones del espectro que nosotros no vemos.
Algunos insectos detectan radiación ultravioleta.
Por eso un animal puede parecer muy visible para nosotros y mucho menos evidente para su depredador.
En el océano abierto existen pocos lugares donde esconderse.
Algunos animales pequeños poseen cuerpos parcialmente transparentes.
La luz atraviesa gran parte de sus tejidos.
Esto reduce la sombra y el contraste.
Cuando no existe una roca detrás de la cual ocultarse, una solución puede ser parecerse al agua misma.
Los dragones de mar poseen prolongaciones corporales que recuerdan fragmentos de algas.
Sus movimientos lentos pueden aumentar el parecido.
Un depredador puede observar la vegetación sin reconocer inmediatamente al animal escondido entre ella.
La forma corporal se convierte en disfraz.
El pez piedra puede permanecer inmóvil sobre el fondo marino.
Su coloración y superficie irregular pueden hacerlo parecer una roca cubierta de organismos.
Esto le ayuda tanto a evitar ser detectado como a esperar presas.
Su camuflaje es tan eficaz que también puede representar peligro para una persona que no lo vea.
Los conceptos están relacionados, pero no son exactamente iguales.
El camuflaje dificulta detectar o reconocer al organismo dentro del ambiente.
El mimetismo generalmente implica parecerse a otro organismo u objeto de manera que produzca una ventaja.
Un insecto que parece una rama puede encontrarse en la frontera entre ambos conceptos dependiendo de cómo se analice.
Una oruga puede parecer una pequeña rama.
Otro insecto puede parecer una hoja seca.
Algunos organismos imitan elementos poco interesantes del ambiente.
El depredador quizá los está mirando directamente.
Pero su cerebro los clasifica como otra cosa.
No siempre es necesario esconderse; algunas veces basta con ser confundido.
Los huevos de muchas aves que anidan en el suelo presentan manchas y colores semejantes a piedras, arena o vegetación.
No pueden correr.
No pueden volar.
Su principal defensa puede ser evitar ser detectados.
El patrón de una cáscara puede significar supervivencia.
Los cervatillos de algunas especies poseen manchas claras.
Cuando permanecen inmóviles entre vegetación y zonas iluminadas irregularmente, esas manchas ayudan a romper su contorno.
La madre puede alejarse durante períodos mientras la cría permanece escondida.
Para un animal que todavía no puede correr suficientemente rápido, no ser visto resulta fundamental.
Color perfecto.
Forma perfecta.
Textura perfecta.
Todo puede fallar si el animal se coloca en el lugar equivocado.
Muchos organismos seleccionan fondos que favorecen su apariencia y modifican su postura.
Camuflarse no depende solamente del cuerpo.
También depende de saber dónde y cómo colocarlo.
Nuestros ojos reciben información.
Pero es el cerebro quien intenta encontrar bordes, formas y objetos.
El camuflaje aprovecha precisamente este proceso.
Si los patrones corporales coinciden suficientemente con el fondo, resulta difícil separar la figura del ambiente.
El animal está presente.
La luz que refleja llega a nuestros ojos.
Pero podemos pasar junto a él sin reconocerlo.
El Salmo 104 describe animales que salen en diferentes momentos:
“Pones las tinieblas, y es la noche; en ella corretean todas las bestias de la selva.”
(Salmo 104:20)
La naturaleza está llena de criaturas que utilizan luz, oscuridad, refugios, colores y comportamientos para evitar peligros o encontrar alimento.
La Escritura declara:
“Y en efecto, pregunta ahora a las bestias, y ellas te enseñarán.”
(Job 12:7)
El camuflaje demuestra por qué necesitamos mirar cuidadosamente.
Podemos observar una rama sin descubrir al insecto.
Mirar una hoja sin encontrar la mariposa.
Contemplar una roca sin distinguir al pez.
El animal estaba delante de nosotros todo el tiempo.
Para que el camuflaje funcione pueden intervenir pigmentos.
Estructuras microscópicas.
Forma corporal.
Textura.
Sistema visual.
Sistema nervioso.
Músculos.
Comportamiento.
Y además debe existir correspondencia con el ambiente.
Una sola estrategia puede depender de muchas partes trabajando juntas.
La Biblia no pretende explicar cromatóforos, percepción visual, óptica o coloración disruptiva mediante lenguaje científico. Estas preguntas corresponden a la zoología, neurobiología, fisiología y óptica.
Sin embargo, estudiar el camuflaje revela soluciones extraordinariamente variadas. Un insecto parece una rama. Una mariposa parece una hoja muerta. Un búho desaparece contra la corteza. Un animal ártico se confunde con la nieve y un pulpo puede modificar color, patrón y textura en cuestión de segundos.
Desde la perspectiva bíblica, comprender estas capacidades aumenta nuestra admiración. El camuflaje nos recuerda que la sabiduría del Creador puede contemplarse incluso en aquello que resulta difícil contemplar: criaturas perfectamente visibles que, mediante una extraordinaria combinación de forma, color y comportamiento, pueden permanecer delante de nuestros ojos sin que lleguemos siquiera a descubrir que están allí.
Referencias
Escrituras consultadas
Bibliografía científica
Temas científicos consultados
Organizaciones y recursos científicos
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Por El Dr. Elio M Rivea
En un arrecife de coral, un pequeño camarón entra tranquilamente en la boca de un pez mucho mayor para retirar restos de alimento y parásitos. En otro lugar, un pez gobio permanece vigilante mientras un camarón excava y mantiene una madriguera que ambos utilizan. En tierra firme, determinadas hormigas reciben alimento y refugio de ciertas acacias mientras ayudan a defenderlas de animales que intentan alimentarse de ellas. Son organismos completamente diferentes y, sin embargo, sus vidas pueden quedar estrechamente relacionadas.
En ecología existen diferentes clases de relaciones entre especies. Cuando ambas obtienen un beneficio hablamos de mutualismo. En otras asociaciones solamente una obtiene un beneficio sin perjudicar significativamente a la otra, mientras que en el parasitismo una se beneficia causando perjuicio a la otra. Por eso, no toda convivencia entre especies constituye cooperación.
Pero algunas relaciones mutualistas son extraordinarias. Un organismo puede proporcionar alimento, otro protección; uno construye un refugio mientras el otro vigila; uno transporta polen mientras obtiene néctar. Dos criaturas completamente diferentes pueden resolver juntas problemas que cada una enfrentaría de manera distinta por separado.
¿Qué significa cooperar entre especies?
Cuando hablamos de cooperación entre especies nos referimos, en sentido amplio, a interacciones en las que organismos pertenecientes a especies diferentes realizan actividades que producen beneficios para ambos.
No significa que los animales hayan realizado un acuerdo consciente como lo harían dos personas.
Son comportamientos y relaciones biológicas.
Pero el resultado puede parecer sorprendentemente parecido a un intercambio:
Tú me proporcionas algo que necesito y yo te proporciono algo que necesitas.
El mutualismo — cuando ambos reciben un beneficio
El término científico más importante para comprender estas relaciones es mutualismo.
Puede existir entre animales.
Entre plantas y animales.
Entre plantas y hongos.
E incluso entre grandes organismos y microorganismos.
Las relaciones pueden proporcionar alimento, protección, transporte, limpieza o refugio.
Algunas asociaciones son opcionales y otras casi indispensables
No todos los mutualismos funcionan de la misma manera.
En el mutualismo facultativo, ambos organismos se benefician de la relación, pero pueden vivir independientemente bajo determinadas condiciones.
En el mutualismo obligado, la dependencia es mucho mayor y uno o ambos participantes pueden necesitar la relación para completar normalmente aspectos fundamentales de su vida.
Por eso la palabra cooperación engloba relaciones con diferentes grados de dependencia.
El pez gobio y el camarón pistola — uno construye y el otro vigila
En algunos mares tropicales encontramos una asociación extraordinaria entre ciertos peces gobios y camarones pistola.
El camarón excava una madriguera en el fondo.
Retira arena.
Limpia el túnel.
Puede reforzar algunas zonas utilizando pequeños fragmentos del fondo.
El pez aprovecha esa madriguera como refugio.
Pero existe un problema: el camarón no ve bien
Algunos camarones asociados con gobios poseen una capacidad visual limitada.
Mientras trabajan fuera de la madriguera quedan expuestos a depredadores.
Aquí aparece el compañero.
El gobio posee mejor capacidad para detectar amenazas y permanece vigilando los alrededores.
Uno proporciona construcción.
El otro proporciona vigilancia.
Una antena mantiene el contacto
El sistema resulta todavía más interesante.
Cuando ambos se encuentran fuera de la madriguera, el camarón puede mantener contacto con el pez mediante sus antenas.
Si el gobio detecta peligro, realiza movimientos de advertencia.
El camarón percibe esas señales y puede regresar rápidamente al refugio.
Después ambos desaparecen dentro de la misma madriguera. Este comportamiento de vigilancia y contacto ha sido documentado en asociaciones de gobios y camarones.
Uno tiene la excavadora; el otro tiene el sistema de alarma
Podríamos describir la asociación de una manera sencilla.
El camarón posee excelentes herramientas para excavar.
El pez posee mejores recursos para vigilar.
El camarón proporciona una casa.
El gobio proporciona seguridad.
Dos capacidades diferentes se complementan.
Los peces limpiadores — una estación de limpieza bajo el agua
En los arrecifes ocurre otra relación fascinante.
Algunos pequeños peces actúan como limpiadores.
Peces mayores llegan hasta lugares donde los limpiadores retiran determinados ectoparásitos y otros materiales de sus cuerpos.
El pez grande obtiene limpieza.
El pequeño obtiene alimento.
Un pequeño pez puede entrar en la boca de otro mucho mayor
Esta escena parece imposible.
Un pez pequeño se acerca a un animal que fácilmente podría comérselo.
Sin embargo, durante una interacción de limpieza puede trabajar alrededor del cuerpo e incluso cerca de la boca y las branquias de peces mucho mayores.
El cliente tolera al limpiador porque recibe un servicio.
El limpiador obtiene alimento.
Una naturaleza que depende de la colaboración de especies
También existen camarones limpiadores
Algunos camarones realizan servicios semejantes.
Pueden retirar parásitos, restos de alimento y tejidos muertos de peces.
Incluso pueden entrar en la boca de animales mucho mayores para realizar esta limpieza. El Smithsonian describe cómo peces visitan a estos camarones y permiten que trabajen en zonas que normalmente serían extremadamente peligrosas para una presa pequeña.
Un posible depredador se convierte temporalmente en cliente.
El pez payaso y la anémona
Uno de los ejemplos más conocidos ocurre entre peces payaso y determinadas anémonas marinas.
Los tentáculos de la anémona poseen células urticantes capaces de capturar pequeños animales.
Sin embargo, los peces payaso pueden vivir entre esos tentáculos gracias a características especiales de su superficie corporal.
Allí encuentran protección frente a numerosos depredadores.
¿Qué obtiene la anémona?
La relación no consiste solamente en que el pez obtenga protección.
Dependiendo de las especies y condiciones, los peces payaso pueden proporcionar nutrientes, movimiento de agua, defensa y otros beneficios a sus anémonas.
De esta manera, una estructura peligrosa para muchos peces se convierte en hogar para otro.
El mismo lugar que significa peligro para unos representa seguridad para su compañero.
Las acacias y las hormigas — alimento a cambio de protección
Algunas acacias mantienen relaciones extraordinarias con determinadas hormigas.
La planta puede proporcionar estructuras donde las hormigas viven y producir recursos alimenticios.
Las hormigas, por su parte, patrullan la planta y pueden atacar a herbívoros que intentan alimentarse de ella.
Una planta que no puede correr ni morder puede estar protegida por un pequeño ejército.
Una casa dentro de una espina
En ciertas acacias existen espinas huecas que pueden servir como refugio para colonias de hormigas.
La planta también posee nectarios extraflorales que producen alimento y, en algunas especies, estructuras nutritivas utilizadas por las hormigas.
A cambio, las hormigas defienden agresivamente su hogar vegetal.
La casa y el alimento proceden de la planta.
La protección procede de las hormigas.
Las flores y sus polinizadores
Una de las cooperaciones más importantes de la naturaleza ocurre diariamente frente a nosotros.
Una abeja llega a una flor buscando néctar o polen.
Mientras se alimenta, granos de polen quedan adheridos a su cuerpo.
Después visita otra flor.
Parte del polen puede llegar hasta las estructuras reproductivas de esa planta.
La abeja obtiene alimento.
La planta obtiene transporte para su polen.
El animal funciona como transportista
Una planta no puede caminar hasta otra planta.
Pero puede utilizar un visitante.
Abejas, mariposas, polillas, aves, murciélagos y otros animales pueden participar en la polinización.
La flor proporciona una recompensa.
El animal proporciona movimiento.
La inmovilidad de la planta deja de ser un obstáculo.
También existe cooperación bajo nuestros pies
Quizá una de las relaciones más importantes sea también una de las menos visibles.
Las raíces de numerosas plantas mantienen asociaciones con hongos conocidas como micorrizas.
Los filamentos microscópicos del hongo se extienden por el suelo y participan en la obtención de agua y nutrientes.
La planta, por su parte, proporciona al hongo compuestos orgánicos derivados de la fotosíntesis.
Gran parte de esta relación ocurre escondida bajo la tierra.
Un árbol puede depender de organismos microscópicos
Cuando contemplamos un enorme árbol, nuestra atención se dirige al tronco y las ramas.
Pero bajo el suelo existe una enorme comunidad.
Hongos.
Bacterias.
Pequeños animales.
Raíces.
El organismo gigantesco que vemos sobre la superficie mantiene relaciones con criaturas microscópicas que casi nunca observamos.
Las bacterias también pueden colaborar con plantas
Algunas plantas, especialmente las leguminosas, mantienen asociaciones con bacterias capaces de realizar fijación biológica del nitrógeno.
Estas bacterias pueden vivir en estructuras especializadas de las raíces llamadas nódulos.
Transforman nitrógeno atmosférico en formas químicas que pueden incorporarse a procesos biológicos.
La planta proporciona recursos y un ambiente donde vivir.
La bacteria realiza una transformación química de enorme importancia.
Los corales también dependen de asociaciones
Muchos corales constructores de arrecifes mantienen relaciones estrechas con microorganismos fotosintéticos que viven dentro de sus tejidos.
Estos organismos utilizan luz y producen compuestos orgánicos que pueden contribuir de manera importante a la nutrición del coral.
El coral proporciona un ambiente protegido y acceso a sustancias necesarias.
De esta cooperación surgen estructuras gigantescas:
los arrecifes de coral.
Una relación microscópica puede construir algo visible desde enormes distancias
Un pólipo de coral es pequeño.
Sus microorganismos asociados son todavía menores.
Pero generación tras generación, los corales pueden construir grandes estructuras calcáreas.
Miles de organismos utilizan posteriormente esos arrecifes como refugio, lugar de reproducción o fuente de alimento.
Una asociación diminuta puede contribuir a sostener una comunidad gigantesca.
Cooperar no significa que todo sea perfecto
Las relaciones mutualistas no deben imaginarse como amistades humanas.
Cada participante obtiene beneficios, pero también puede tener costos.
Además, una relación puede cambiar dependiendo de las condiciones ambientales.
Incluso sistemas aparentemente sencillos pueden involucrar varias especies y redes complejas de interacciones.
La naturaleza es más compleja que la sencilla expresión “ellos se ayudan”.
A veces participan tres especies
Incluso podemos encontrar asociaciones donde intervienen más de dos participantes.
Investigadores describieron una relación en la que un gobio, un camarón pistola y un pequeño cangrejo porcelánido compartían una misma madriguera.
El camarón mantenía el refugio, el gobio participaba en la vigilancia y el cangrejo aprovechaba el espacio protegido para alimentarse mediante filtración.
Una asociación puede convertirse en una pequeña comunidad.
La cooperación puede cambiar todo un ecosistema
Estas relaciones no solamente benefician a los dos participantes.
Los polinizadores contribuyen a la reproducción de plantas que alimentarán a otros animales.
Las micorrizas influyen sobre comunidades vegetales.
Los organismos limpiadores pueden influir en la salud de peces de los arrecifes.
Las asociaciones de los corales ayudan a sostener hábitats utilizados por innumerables especies.
Una relación entre dos organismos puede tener consecuencias mucho mayores que ellos mismos.
La naturaleza funciona mediante relaciones
Un organismo necesita alimento.
Otro produce aquello que necesita.
Uno necesita protección.
Otro puede proporcionarla.
Uno necesita transporte.
Otro puede moverse.
Uno puede construir.
Otro puede vigilar.
Las diferencias entre organismos pueden convertirse en oportunidades para colaborar.
La Biblia presenta una creación interdependiente
El Salmo 104 describe repetidamente criaturas relacionadas con su ambiente:
“Los árboles de Jehová están llenos de savia; los cedros del Líbano que él plantó. Allí anidan las aves; en las hayas hace su casa la cigüeña.”
(Salmo 104:16-17)
El árbol proporciona un lugar.
El ave lo utiliza como hogar.
El salmista contempla la naturaleza no solamente como una colección de criaturas, sino como un escenario lleno de relaciones.
“Todos ellos esperan en ti”
Más adelante declara:
“Todos ellos esperan en ti, para que les des su comida a su tiempo.”
(Salmo 104:27)
Cuando estudiamos ecología descubrimos hasta qué punto el alimento de una criatura puede depender de otra.
Una flor depende de un polinizador.
Un animal depende de una planta.
Un depredador depende de una presa.
Un hongo depende de compuestos producidos por una planta.
La vida está profundamente conectada.
Diferentes, pero capaces de complementarse
Quizá esta sea una de las grandes lecciones de la cooperación entre especies.
El gobio no necesita convertirse en camarón.
El camarón no necesita convertirse en pez.
La hormiga no necesita convertirse en planta.
La planta no necesita convertirse en insecto.
Precisamente porque poseen capacidades diferentes pueden proporcionarse beneficios diferentes.
La cooperación no elimina las diferencias; puede aprovecharlas.
Cuando dos criaturas diferentes trabajan juntas
La Biblia no pretende explicar mutualismo, simbiosis, microbiología o ecología mediante lenguaje científico. Estas preguntas corresponden a la zoología, botánica, microbiología y ecología.
Sin embargo, estudiar la cooperación entre especies revela una extraordinaria red de relaciones. Un camarón construye mientras un pez vigila. Un pequeño limpiador retira parásitos de un animal mucho mayor. Una hormiga recibe refugio mientras protege una planta. Un polinizador obtiene alimento mientras transporta polen. Un hongo recibe compuestos orgánicos mientras ayuda a una planta a obtener recursos del suelo.
Desde la perspectiva bíblica, comprender estas relaciones aumenta nuestra admiración. La cooperación entre especies nos recuerda que la sabiduría del Creador puede contemplarse no solamente en las características de cada organismo, sino también en la manera extraordinaria en que criaturas completamente diferentes pueden complementarse y formar relaciones que benefician a ambas.
Referencias
Escrituras consultadas
Bibliografía científica
Temas científicos consultados
Organizaciones y recursos científicos
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Explora el museo la vida y obra de Jesucristo:
Por el Dr. Elio M Rivera
Durante siglos, los seres humanos hemos observado aves, plantas, peces, insectos y otros organismos intentando comprender cómo funcionan. En muchas ocasiones, esas observaciones han proporcionado ideas para resolver problemas de ingeniería, arquitectura, medicina y tecnología. A esta manera de buscar inspiración en los sistemas naturales se le conoce como biomimética.
La biomimética no consiste simplemente en copiar la apariencia de un animal o una planta. Su propósito es estudiar cómo funciona una estructura o un mecanismo biológico y utilizar ese principio como inspiración para desarrollar una solución tecnológica.
Desde superficies que se limpian con el agua hasta adhesivos inspirados en las patas del gecko, la naturaleza se ha convertido en una extraordinaria fuente de preguntas para científicos e ingenieros. Observar cómo funciona un organismo puede proporcionar ideas para construir algo completamente nuevo.
¿Qué significa biomimética?
El término está relacionado con la idea de imitar la vida.
Los investigadores estudian una característica natural, descubren los principios físicos o químicos que permiten su funcionamiento y posteriormente intentan reproducir algunos de esos principios mediante materiales o dispositivos artificiales.
No se copia necesariamente al organismo completo.
Se estudia una solución específica.
El velcro y las semillas que se adhieren
Uno de los ejemplos clásicos ocurrió cuando el ingeniero suizo George de Mestral observó pequeños frutos de bardana adheridos a su ropa y al pelo de su perro.
Al examinarlos con aumento descubrió numerosos pequeños ganchos.
Esto contribuyó al desarrollo del sistema de cierre que posteriormente conoceríamos como Velcro.
Una pequeña estructura vegetal terminó inspirando un producto utilizado en todo el mundo.
El gecko — adherirse sin pegamento
Los geckos pueden caminar sobre paredes e incluso desplazarse por superficies invertidas.
Sus dedos poseen millones de estructuras microscópicas que se ramifican en elementos todavía menores.
Estas estructuras permiten un contacto extremadamente cercano con la superficie, donde intervienen fuerzas intermoleculares conocidas como fuerzas de van der Waals.
Los investigadores han estudiado este mecanismo para desarrollar adhesivos secos capaces de funcionar sin los pegamentos tradicionales.
Una pata puede inspirar nuevos materiales
El gecko puede adherirse.
Después despegarse.
Volver a adherirse.
Y repetir el proceso miles de veces.
Por eso sus patas han llamado la atención de científicos interesados en robótica, adhesivos reutilizables y materiales especializados.
Una lagartija puede plantear preguntas relevantes para la ingeniería.
La hoja de loto — mantenerse limpia
Las hojas del loto poseen una superficie microscópicamente rugosa y recubierta de sustancias que repelen el agua.
Las gotas tienden a formar pequeñas esferas que ruedan sobre la hoja.
Mientras se desplazan pueden arrastrar partículas de suciedad.
Este fenómeno se conoce como efecto loto.
Superficies que se limpian solas
El estudio del efecto loto ha inspirado pinturas, recubrimientos, vidrios y otros materiales diseñados para repeler agua y reducir acumulaciones de suciedad.
Una hoja no necesita detergente.
Su propia estructura superficial contribuye a mantenerla limpia.
El secreto solamente se descubre cuando observamos la superficie a escala microscópica.
La piel del tiburón
La piel de los tiburones no es completamente lisa.
Está cubierta por pequeñas estructuras llamadas dentículos dérmicos.
Su geometría modifica la interacción entre el cuerpo y el agua.
Estas superficies han inspirado investigaciones relacionadas con reducción de resistencia al flujo, materiales especializados y superficies que dificultan la adherencia de determinados organismos.
El martín pescador y los trenes rápidos
Un ejemplo famoso de biomimética procede de Japón.
Los trenes de alta velocidad producían problemas de ruido y presión cuando salían de túneles.
El ingeniero Eiji Nakatsu, aficionado a observar aves, encontró inspiración en el pico del martín pescador, que puede entrar rápidamente en el agua con relativamente poca perturbación.
El diseño del frente de ciertos trenes fue modificado utilizando principios inspirados en esta forma.
Un ave pescadora terminó proporcionando inspiración para un tren.
El escarabajo del desierto y la captación de agua
En regiones extremadamente secas, algunos escarabajos del desierto de Namib pueden aprovechar la humedad transportada por la niebla.
El estudio de superficies y comportamientos relacionados con la captación de pequeñas gotas ha inspirado investigaciones para desarrollar materiales capaces de recolectar agua atmosférica.
Donde cada gota cuenta, una pequeña criatura puede enseñar principios importantes sobre cómo capturarla.
Las termitas y la ventilación
Algunos termiteros poseen complejos sistemas de túneles y cámaras relacionados con el intercambio de gases y regulación de condiciones internas.
Arquitectos e ingenieros han estudiado estos sistemas buscando ideas para mejorar la ventilación pasiva de edificios.
En lugar de depender exclusivamente de sistemas mecánicos, un edificio puede aprovechar movimientos naturales del aire.
Las ballenas y sus aletas
Las ballenas jorobadas poseen protuberancias características en el borde anterior de sus grandes aletas pectorales.
Investigadores han estudiado cómo estas estructuras modifican el movimiento del agua alrededor de la aleta.
El principio ha inspirado experimentos con hélices, turbinas y otros dispositivos que trabajan con fluidos.
Las aves y el vuelo
Mucho antes de los aviones modernos, las aves despertaron el interés de inventores que soñaban con volar.
Actualmente los ingenieros continúan estudiando alas, plumas y movimientos de diferentes animales.
Sin embargo, un avión no es simplemente una copia de un ave.
La ingeniería identifica principios aerodinámicos y los utiliza de acuerdo con materiales y necesidades completamente diferentes.
Los huesos también inspiran estructuras
El interior de muchos huesos combina regiones compactas con estructuras trabeculares.
Esto permite obtener resistencia sin convertir todo el hueso en una masa sólida extremadamente pesada.
Ingenieros y diseñadores estudian este tipo de organización para desarrollar estructuras resistentes utilizando menos material.
La eficiencia puede depender tanto de dónde colocar el material como de cuánto utilizar.
Los robots también observan animales
Robots inspirados en serpientes pueden desplazarse por lugares estrechos.
Otros imitan parcialmente movimientos de peces.
Pequeños robots estudian principios utilizados por insectos.
Vehículos submarinos pueden inspirarse en organismos marinos.
La robótica encuentra en los seres vivos una enorme biblioteca de formas de movimiento.
Biomimética no significa copiar perfectamente
Este punto es importante.
Un ingeniero puede estudiar un organismo y utilizar solamente un principio.
El tren no necesita convertirse en martín pescador.
El adhesivo no necesita convertirse en gecko.
Un edificio no necesita parecer termitero.
Lo importante es comprender qué mecanismo resuelve el problema.
Primero observar, después comprender
La biomimética comienza con una pregunta.
¿Cómo se adhiere el gecko?
¿Cómo permanece limpia una hoja?
¿Cómo captura agua un organismo del desierto?
¿Cómo controla el vuelo un ave?
¿Cómo mantiene resistencia un hueso sin ser completamente sólido?
Después llega una segunda pregunta:
¿Podemos utilizar ese principio para resolver un problema humano?
La naturaleza como laboratorio
Una hoja puede enseñarnos sobre superficies.
Un insecto sobre química.
Un ave sobre aerodinámica.
Un hueso sobre estructuras.
Un pez sobre movimiento de fluidos.
Un gecko sobre adhesión.
Cada organismo puede contener mecanismos dignos de investigación.
La Biblia invita a observar la creación
El libro de Job declara:
“Y en efecto, pregunta ahora a las bestias, y ellas te enseñarán; a las aves de los cielos, y ellas te lo mostrarán.”
(Job 12:7)
Aunque el pasaje no habla de ingeniería, la imagen resulta apropiada: observar cuidadosamente a las criaturas puede enseñarnos.
Aprender de las criaturas pequeñas
Proverbios también dirige nuestra atención hacia organismos aparentemente insignificantes:
“Cuatro cosas son de las más pequeñas de la tierra, y las mismas son más sabias que los sabios.”
(Proverbios 30:24)
Hormigas y otras pequeñas criaturas son presentadas como ejemplos dignos de observación.
La biomimética demuestra que incluso un insecto diminuto puede proporcionar preguntas relevantes para científicos e ingenieros.
Cuando la naturaleza inspira nuestras tecnologías
La Biblia no pretende explicar nanotecnología, aerodinámica, ingeniería de materiales o robótica mediante lenguaje científico. Estas disciplinas utilizan investigación experimental para comprender los mecanismos naturales y desarrollar nuevas tecnologías.
Sin embargo, la biomimética nos permite contemplar algo extraordinario: muchas soluciones que los ingenieros intentan desarrollar encuentran inspiración en mecanismos que ya observamos funcionando en los seres vivos.
Desde la perspectiva bíblica, esto aumenta nuestra admiración. La biomimética nos recuerda que estudiar la creación no solamente nos permite conocerla mejor; algunas veces también nos enseña nuevas maneras de construir, diseñar y resolver problemas.
Referencias
Escrituras consultadas
Bibliografía científica
Temas científicos consultados
Organizaciones y recursos científicos
La ingeniería biológica — cuando estudiamos los sistemas de la vida
Una célula puede almacenar información, producir energía, fabricar proteínas, reparar determinadas estructuras y responder a cambios en su ambiente. Un hueso combina resistencia con relativamente poco peso. El corazón mantiene el movimiento de la sangre durante toda la vida y una planta transporta agua desde sus raíces hasta hojas situadas muchos metros arriba. Los seres vivos contienen sistemas extraordinariamente complejos que científicos e ingenieros intentan comprender y, en determinados casos, aprovechar.
A este encuentro entre biología e ingeniería podemos llamarlo ingeniería biológica. Esta disciplina utiliza conocimientos de biología, química, física, matemáticas e ingeniería para estudiar sistemas vivos y desarrollar soluciones para problemas humanos.
Puede aplicarse a medicina, agricultura, producción de alimentos, materiales, medio ambiente y procesos industriales. La ingeniería biológica comienza estudiando cómo funciona la vida y utiliza ese conocimiento para desarrollar nuevas herramientas y tecnologías.
¿Qué es la ingeniería biológica?
La ingeniería tradicional trabaja con materiales, máquinas, electricidad y estructuras.
La ingeniería biológica incorpora además células, tejidos, microorganismos, moléculas biológicas y procesos propios de los seres vivos.
Un ingeniero biológico puede estudiar desde el funcionamiento de una proteína hasta la manera de producir un tejido artificial.
El laboratorio se convierte en un lugar donde ingeniería y biología se encuentran.
No es exactamente lo mismo que biomimética
Aunque están relacionadas, existen diferencias.
La biomimética, que vimos anteriormente, observa soluciones presentes en la naturaleza para inspirar tecnologías.
La ingeniería biológica puede trabajar directamente con sistemas biológicos.
Por ejemplo, puede utilizar microorganismos para fabricar una sustancia o células para desarrollar tejidos.
Una se inspira frecuentemente en la vida; la otra puede utilizar componentes de la propia vida.
La célula como una pequeña fábrica
Dentro de una célula ocurren miles de reacciones químicas.
Enzimas transforman sustancias.
Membranas regulan lo que entra y sale.
Proteínas transportan materiales.
El ADN contiene información utilizada por la célula.
Todo esto convierte a la célula en un sistema extraordinariamente interesante para la ingeniería.
Microorganismos que fabrican medicamentos
Uno de los ejemplos más conocidos es la producción de insulina humana mediante microorganismos modificados.
Los investigadores pueden introducir instrucciones genéticas para que determinadas bacterias o levaduras produzcan proteínas humanas.
Después esas proteínas pueden ser obtenidas y purificadas mediante procesos industriales.
Una célula microscópica puede convertirse en una pequeña fábrica biológica.
El ADN almacena información
Dentro de nuestras células existe una molécula extraordinaria: el ADN.
Su secuencia contiene información utilizada en la producción de moléculas fundamentales para el funcionamiento celular.
Los investigadores han desarrollado tecnologías capaces de leer, copiar y modificar determinadas secuencias de ADN.
Esto ha abierto posibilidades extraordinarias, pero también importantes preguntas éticas.
CRISPR — modificar regiones específicas del ADN
Una de las herramientas más conocidas de edición genética es CRISPR-Cas.
Utiliza componentes moleculares capaces de reconocer determinadas secuencias genéticas y realizar cortes en posiciones específicas.
Los sistemas celulares de reparación pueden entonces producir modificaciones.
Estas herramientas se investigan para comprender enfermedades, estudiar genes y desarrollar tratamientos.
Modificar no significa comprenderlo todo
El hecho de que podamos cambiar una secuencia genética no significa que comprendamos completamente todas sus consecuencias.
Los genes interactúan entre sí y con el ambiente.
Una modificación puede producir efectos inesperados.
Por eso la investigación requiere experimentación cuidadosa, controles y evaluación de riesgos.
Construir tejidos
La ingeniería de tejidos intenta desarrollar estructuras biológicas que puedan ayudar a reparar o sustituir tejidos dañados.
Los investigadores pueden combinar células con estructuras tridimensionales conocidas como andamios.
Las células crecen sobre estos soportes.
El objetivo es crear condiciones que favorezcan la formación organizada de tejido.
Un andamio para las células
Cuando construimos un edificio utilizamos una estructura que guía la construcción.
En ingeniería de tejidos puede utilizarse un principio semejante.
Un material tridimensional proporciona espacios donde las células pueden adherirse y organizarse.
Después pueden depositar sus propios componentes alrededor.
La estructura artificial ayuda a dirigir un proceso biológico.
La impresión tridimensional también llegó a la biología
Las tecnologías de bioimpresión 3D permiten depositar células y materiales biocompatibles siguiendo patrones determinados.
Los investigadores estudian cómo producir estructuras semejantes a tejidos.
Fabricar un órgano completo funcional continúa siendo muchísimo más difícil que simplemente imprimir su forma.
Un órgano necesita vasos sanguíneos, diferentes tipos celulares, organización y conexiones funcionales.
El desafío de los vasos sanguíneos
Una pequeña capa de células puede obtener oxígeno y nutrientes por difusión.
Pero un tejido grueso necesita una red que transporte sangre.
Por eso uno de los grandes desafíos de la ingeniería de tejidos es desarrollar una vascularización adecuada.
Construir la forma externa no es suficiente.
Cada célula debe recibir aquello que necesita para permanecer viva.
Las válvulas del corazón
La ingeniería biológica también estudia estructuras cardiovasculares.
Una válvula cardíaca debe abrirse y cerrarse millones de veces.
Debe soportar presión.
Debe permitir que la sangre avance en una dirección y reducir su regreso.
Comprender estas exigencias permite desarrollar prótesis y materiales médicos cada vez mejores.
Un corazón es mucho más que una bomba
Compararlo con una bomba ayuda a comprender parte de su función.
Pero un corazón vivo es muchísimo más complejo.
Posee células musculares.
Sistema eléctrico.
Válvulas.
Vasos sanguíneos.
Mecanismos hormonales y nerviosos.
La ingeniería puede estudiar cada componente, pero también necesita comprender cómo interactúan.
Prótesis controladas por señales musculares
Algunas prótesis modernas pueden detectar señales eléctricas producidas por músculos residuales.
Sensores reciben esas señales.
Un sistema electrónico las interpreta.
Motores producen movimiento.
La actividad biológica del usuario puede convertirse en una orden para una máquina.
Aquí encontramos literalmente una conexión entre organismo e ingeniería.
Interfaces entre nervios y dispositivos
Los investigadores también estudian maneras de comunicar dispositivos electrónicos con el sistema nervioso.
Esto puede utilizarse para restaurar parcialmente funciones perdidas o controlar determinadas prótesis.
El desafío es enorme porque el sistema nervioso utiliza señales complejas y está formado por tejidos delicados.
La máquina debe aprender a interactuar con un sistema vivo.
Los microorganismos pueden ayudarnos a limpiar
Algunas bacterias y hongos pueden transformar sustancias presentes en ambientes contaminados.
La biorremediación utiliza organismos o procesos biológicos para ayudar a eliminar o reducir determinados contaminantes.
En ciertas circunstancias pueden emplearse microorganismos para degradar hidrocarburos y otras sustancias.
Un organismo microscópico puede convertirse en parte de una estrategia ambiental.
También pueden producir combustibles y materiales
Microorganismos pueden utilizarse en procesos de fermentación para producir alcoholes, ácidos orgánicos, enzimas y numerosas moléculas.
Los investigadores también estudian formas de producir bioplásticos y otros materiales mediante sistemas biológicos.
La industria puede utilizar células como pequeñas unidades de producción.
La fermentación es una antigua forma de utilizar biología
Mucho antes de comprender microorganismos, los seres humanos ya utilizaban fermentación para producir pan, queso y otros alimentos.
Actualmente conocemos mejor los organismos responsables y podemos controlar temperatura, nutrientes, oxígeno y otras condiciones.
Una práctica antigua se ha convertido también en una tecnología moderna.
Ingeniería biológica en la agricultura
Sensores pueden medir humedad del suelo.
Microorganismos pueden contribuir a la nutrición vegetal.
Sistemas biológicos pueden utilizarse para detectar determinadas enfermedades.
La ingeniería también puede mejorar procesos de riego y producción.
Agricultura y biología están cada vez más conectadas con tecnología.
Biosensores — utilizar biología para detectar sustancias
Un biosensor combina un componente biológico con un sistema capaz de producir una señal medible.
Por ejemplo, determinadas moléculas pueden reconocer una sustancia específica.
La interacción se transforma posteriormente en una señal eléctrica, óptica o química.
Los medidores de glucosa constituyen un ejemplo ampliamente conocido del uso de principios biosensores.
La glucosa convertida en una señal
En muchos sistemas, una enzima interactúa con la glucosa.
La reacción produce cambios que pueden convertirse en una señal eléctrica.
El dispositivo mide esa señal y calcula una concentración.
Una reacción química microscópica termina apareciendo como un número en una pantalla.
La ingeniería necesita comprender límites
Trabajar con organismos vivos presenta desafíos diferentes de construir una máquina.
Las células se reproducen.
Responden al ambiente.
Pueden cambiar.
Los organismos interactúan con otros organismos.
Por eso cualquier tecnología biológica necesita evaluar cuidadosamente seguridad y posibles consecuencias.
También existen preguntas éticas
No todo aquello que técnicamente puede hacerse necesariamente debe hacerse.
La edición genética humana, la modificación de organismos y determinadas aplicaciones de biotecnología plantean preguntas profundas.
¿Quién se beneficia?
¿Qué riesgos existen?
¿Puede afectar a generaciones futuras?
¿Dónde deben establecerse límites?
La capacidad tecnológica debe ir acompañada de responsabilidad.
La vida es más compleja que una máquina
Las comparaciones con fábricas, computadoras y sistemas hidráulicos pueden ayudarnos a comprender determinados aspectos.
Pero una célula no es simplemente una fábrica.
Un cerebro no es simplemente una computadora.
Un corazón no es solamente una bomba.
Los organismos vivos poseen niveles de organización e interacción extraordinariamente complejos.
Cuanto más observamos, más preguntas aparecen
¿Cómo reconoce una proteína otra molécula?
¿Cómo sabe una célula cuándo dividirse?
¿Cómo se organiza un tejido?
¿Cómo se conectan las neuronas?
¿Cómo repara el cuerpo una herida?
¿Cómo coordina un organismo millones de células?
Cada respuesta científica suele abrir nuevas preguntas.
La Biblia presenta el cuerpo humano como algo admirable
David escribió:
“Te alabaré; porque formidables, maravillosas son tus obras; estoy maravillado, y mi alma lo sabe muy bien.”
(Salmo 139:14)
David no conocía células, ADN o ingeniería de tejidos.
Pero reconocía que el cuerpo humano era digno de admiración.
La ciencia moderna nos permite observar esa complejidad a niveles que él nunca pudo contemplar.
“En tu libro estaban escritas todas aquellas cosas”
El mismo Salmo declara:
“Mi embrión vieron tus ojos, y en tu libro estaban escritas todas aquellas cosas que fueron luego formadas.”
(Salmo 139:16)
El texto es poético y teológico, no una descripción del ADN. Sin embargo, expresa la idea bíblica de orden y propósito en la formación de la vida.
Actualmente podemos observar cómo información molecular, señales químicas y procesos celulares participan en el desarrollo de un organismo.
Estudiar la vida para resolver problemas
Una bacteria puede fabricar una proteína.
Una enzima puede convertirse en parte de un sensor.
Células pueden cultivarse sobre un andamio.
Señales musculares pueden controlar una prótesis.
Microorganismos pueden transformar contaminantes.
La ingeniería biológica toma conocimientos sobre la vida y pregunta:
¿cómo podemos utilizarlos responsablemente para ayudar a resolver problemas?
Cuando estudiamos los sistemas de la vida
La Biblia no pretende explicar genética molecular, bioingeniería, ingeniería de tejidos o biosensores mediante lenguaje científico. Estas disciplinas pertenecen a la investigación moderna.
Sin embargo, la ingeniería biológica nos permite observar algo extraordinario: cuanto mejor comprendemos las células, tejidos y organismos, más posibilidades encontramos para desarrollar nuevas herramientas médicas, ambientales e industriales.
Desde la perspectiva bíblica, este conocimiento también aumenta nuestra admiración. La ingeniería biológica nos recuerda que incluso nuestras tecnologías más avanzadas pueden comenzar con algo mucho más pequeño: observar cuidadosamente una célula, una proteína o un tejido y descubrir la extraordinaria organización que existe dentro de la vida.
Referencias
Escrituras consultadas
Bibliografía científica
Temas científicos consultados
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Por el Dr. Elio M Rivera
Dos veces al día, aproximadamente, en muchas costas del mundo ocurre una transformación impresionante. El agua avanza sobre playas, cubre rocas y llena estuarios; horas después retrocede y deja expuestas zonas que antes estaban bajo el mar. Este movimiento periódico constituye uno de los fenómenos naturales más conocidos del planeta: las mareas.
Las mareas se producen principalmente por la interacción gravitacional entre la Tierra, la Luna y el Sol. Aunque el Sol posee una masa muchísimo mayor que la Luna, nuestro satélite está mucho más cerca de la Tierra y ejerce una influencia fundamental sobre las mareas.
Pero las mareas no consisten simplemente en que “la Luna jala el agua”. El fenómeno involucra diferencias en la atracción gravitacional, el movimiento del sistema Tierra-Luna, la rotación terrestre, la forma de las costas y la profundidad de los océanos. Cada día, los mares responden a una gigantesca interacción entre cuerpos celestes separados por cientos de miles de kilómetros.
¿Qué es una marea?
La marea es el ascenso y descenso periódico del nivel del mar producido principalmente por fuerzas gravitacionales asociadas con la Luna y el Sol.
Cuando el nivel del agua alcanza una región elevada hablamos de pleamar o marea alta.
Cuando desciende hasta una región mínima hablamos de bajamar o marea baja.
La diferencia vertical entre ambas recibe el nombre de rango de marea.
La Luna es la protagonista principal en la formación de las mareas
La Luna se encuentra aproximadamente a 384,400 kilómetros de la Tierra en promedio.
Su gravedad actúa sobre todo nuestro planeta.
Pero el lado terrestre más cercano a la Luna experimenta una atracción ligeramente mayor que el centro de la Tierra, mientras que el lado más lejano experimenta una atracción algo menor.
Estas diferencias son fundamentales para comprender las mareas.
¿Por qué existen dos mareas altas?
Si la explicación fuera simplemente que la Luna atrae el agua hacia ella, esperaríamos una sola acumulación de agua en el lado que mira hacia la Luna.
Sin embargo, también se produce otra región de marea elevada aproximadamente en el lado opuesto.
Esto se comprende considerando las fuerzas de marea dentro del sistema Tierra-Luna.
La diferencia de atracción gravitacional a través de la Tierra produce dos grandes tendencias de deformación del océano: una hacia el lado lunar y otra hacia el lado opuesto.
La Tierra gira debajo de estas deformaciones
Mientras la Tierra rota, diferentes regiones costeras atraviesan las zonas donde el nivel del océano tiende a ser mayor o menor.
Por eso muchas costas experimentan aproximadamente dos pleamares y dos bajamares cada día lunar.
Sin embargo, el comportamiento real es mucho más complejo debido a continentes, profundidad oceánica y geometría de las cuencas.
No ocurren exactamente a la misma hora cada día
La Luna también se desplaza alrededor de la Tierra.
Mientras nuestro planeta completa una rotación, la Luna ha avanzado un poco en su órbita.
La Tierra necesita girar aproximadamente cincuenta minutos adicionales para volver a presentar el mismo punto hacia la Luna.
Por eso las mareas suelen producirse aproximadamente cincuenta minutos más tarde cada día, aunque las condiciones locales pueden modificar considerablemente los horarios.
El Sol también participa
La gravedad solar también produce mareas.
Aunque la Luna ejerce una influencia mareal mayor debido a su proximidad, la contribución del Sol es suficientemente importante para modificar el rango de las mareas.
Dependiendo de la posición relativa del Sol, la Tierra y la Luna, sus efectos pueden reforzarse o contrarrestarse parcialmente.
Mareas vivas — cuando Sol, Tierra y Luna se alinean
Durante la Luna nueva y la Luna llena, el Sol, la Tierra y la Luna se encuentran aproximadamente alineados.
Las influencias mareales del Sol y la Luna se refuerzan.
Entonces suelen producirse mareas altas más elevadas y mareas bajas más bajas.
Estas se conocen como mareas vivas.
El nombre no significa que el agua esté viva; describe un rango de marea mayor.
Mareas muertas — cuando las fuerzas se contrarrestan parcialmente
Durante los cuartos creciente y menguante, la dirección hacia el Sol y hacia la Luna forma aproximadamente un ángulo recto vista desde la Tierra.
Sus efectos mareales se contrarrestan parcialmente.
Entonces la diferencia entre pleamar y bajamar suele ser menor.
Estas son las llamadas mareas muertas.
La forma de la costa puede amplificar una marea
La influencia astronómica establece el movimiento básico, pero la geografía determina gran parte de lo que observamos localmente.
Una bahía estrecha puede concentrar el agua.
La profundidad modifica el movimiento de las ondas de marea.
La forma de una cuenca puede producir resonancia.
Por eso dos costas relativamente cercanas pueden experimentar mareas muy diferentes.
La Bahía de Fundy — mareas extraordinarias
La Bahía de Fundy, situada entre las provincias canadienses de Nueva Escocia y Nuevo Brunswick, es famosa por poseer algunos de los mayores rangos de marea del mundo.
En determinadas zonas la diferencia entre marea alta y baja puede superar ampliamente los diez metros.
Un lugar que durante la pleamar está cubierto por agua puede quedar horas después completamente expuesto.
Un océano que parece desaparecer
En costas con grandes rangos de marea, embarcaciones que flotaban horas antes pueden terminar descansando sobre el fondo durante la bajamar.
Después el agua regresa.
El paisaje completo cambia varias veces en un solo día.
Para los organismos costeros, esta transformación forma parte de su vida cotidiana.
La zona intermareal — vivir entre dos mundos
La región que queda cubierta durante la marea alta y expuesta durante la baja recibe el nombre de zona intermareal.
Es uno de los ambientes más interesantes del planeta.
Sus organismos deben funcionar bajo condiciones muy diferentes en pocas horas.
En un momento están bajo el agua.
Después quedan expuestos al aire, al Sol, al viento y a cambios de temperatura.
Los organismos necesitan resistir la desecación
Cuando baja la marea, animales marinos pueden quedar temporalmente fuera del agua.
Los percebes cierran sus placas.
Los mejillones mantienen cerradas sus conchas.
Cangrejos buscan refugios.
Anémonas pueden retraerse.
Cada organismo posee mecanismos que le ayudan a conservar humedad hasta que el mar regrese.
Las pozas de marea — pequeños océanos temporales
Entre las rocas pueden quedar depósitos de agua conocidos como pozas de marea.
Dentro de ellas viven pequeños peces, anémonas, crustáceos, moluscos y otros organismos.
Pero las condiciones pueden cambiar rápidamente.
La temperatura aumenta.
El agua se evapora.
La concentración de sal puede cambiar.
Horas después, la siguiente marea renueva nuevamente el ambiente.
Las mareas también transportan alimento
El agua que entra y sale mueve nutrientes, plancton y materia orgánica.
Muchos organismos filtradores aprovechan las corrientes para obtener alimento.
Algunos animales sincronizan sus períodos de actividad con el movimiento del agua.
La marea no solamente modifica el nivel del mar.
También transporta recursos.
Algunos animales siguen un reloj de mareas
Numerosos organismos costeros presentan comportamientos relacionados con los ciclos mareales.
Cangrejos, moluscos, peces y otros animales pueden ajustar alimentación, movimiento o reproducción según las condiciones.
Incluso bajo condiciones de laboratorio, algunos pueden mantener temporalmente ritmos relacionados con las mareas.
El movimiento del océano puede convertirse en parte del reloj biológico de una criatura.
Las mareas influyen en los estuarios
Los estuarios son regiones donde el agua dulce de los ríos se encuentra con agua marina.
Cuando sube la marea, agua salada puede avanzar hacia el interior.
Cuando baja, el flujo cambia.
Esto produce variaciones de salinidad, corrientes y nutrientes.
Numerosos peces y aves dependen de estos ambientes.
¿Puede una marea convertirse en una ola?
En algunos ríos y estuarios, una marea entrante puede formar un frente de agua que avanza río arriba.
Este fenómeno recibe el nombre de macareo o tidal bore.
Puede parecer una ola viajando en dirección contraria al flujo habitual del río.
No ocurre en todas partes; requiere una combinación particular de gran rango de marea y forma del cauce.
La energía de las mareas
El movimiento periódico de enormes cantidades de agua contiene energía.
En algunos lugares se utilizan turbinas y otras tecnologías para producir electricidad mareomotriz.
Una ventaja es que los ciclos astronómicos que producen las mareas son altamente predecibles.
Sin embargo, construir estas instalaciones también puede modificar ecosistemas costeros y requiere evaluaciones ambientales cuidadosas.
Las mareas también afectan lentamente a la Tierra y la Luna
La interacción mareal no solamente mueve océanos.
Las deformaciones producidas en la Tierra generan fricción y transferencia de energía dentro del sistema Tierra-Luna.
Como consecuencia, la rotación terrestre se desacelera extremadamente poco y la Luna se aleja de la Tierra unos centímetros por año, fenómeno que puede medirse mediante técnicas modernas.
La gravedad actúa sin necesidad de contacto
La Luna no toca nuestros océanos.
Está a cientos de miles de kilómetros.
Sin embargo, su presencia contribuye a movimientos de enormes masas de agua.
Esta es una magnífica demostración de la gravedad.
Dos cuerpos pueden interactuar a enormes distancias.
Las mareas son predecibles
Debido a que conocemos los movimientos de la Tierra, la Luna y el Sol, los científicos pueden calcular las mareas con gran precisión para muchos lugares.
Sin embargo, también deben considerar la geografía local.
Por eso existen tablas de mareas específicas para diferentes puertos y costas.
Pescadores, navegantes y comunidades costeras dependen de esta información.
Marea no es lo mismo que tsunami
Aunque ambos modifican el nivel del mar, son fenómenos completamente diferentes.
Las mareas son movimientos periódicos relacionados principalmente con la gravedad de la Luna y el Sol.
Un tsunami generalmente se produce por un desplazamiento repentino de grandes cantidades de agua, frecuentemente relacionado con terremotos submarinos.
Una marea puede predecirse con años de anticipación.
Un tsunami es un acontecimiento extraordinario.
La Biblia menciona los límites del mar
El libro de Job declara:
“¿Quién encerró con puertas el mar, cuando se derramaba saliéndose de su seno… y establecí sobre él mi decreto, le puse puertas y cerrojo?”
(Job 38:8,10)
El lenguaje es poético, pero presenta una imagen poderosa: el enorme océano posee límites y comportamientos establecidos.
Jeremías contempla el movimiento del mar
La Escritura declara:
“¿A mí no me temeréis? dice Jehová… que puse arena por término al mar, por ordenación eterna la cual no quebrantará; se levantarán tempestades, mas no prevalecerán; bramarán sus ondas, mas no lo pasarán.”
(Jeremías 5:22)
Los escritores bíblicos observaron la enorme fuerza del océano y utilizaron sus límites como una imagen del poder y orden de Dios.
La Luna como señal de los tiempos
El Salmo 104 declara:
“Hizo la luna para los tiempos; el sol conoce su ocaso.”
(Salmo 104:19)
La Luna efectivamente está relacionada con ciclos naturales fácilmente observables.
Sus fases siguen un patrón regular y su posición participa en los ciclos de las mareas.
La regularidad permite anticipar lo que ocurrirá.
Un gigantesco reloj natural
Luna nueva.
Cuarto creciente.
Luna llena.
Cuarto menguante.
Mareas vivas.
Mareas muertas.
Pleamar.
Bajamar.
El ciclo continúa una y otra vez.
Desde una pequeña poza entre las rocas hasta un océano entero, innumerables organismos viven siguiendo este movimiento.
Cuando el océano responde a la Luna
La Biblia no pretende explicar gravedad, dinámica oceánica o mecánica orbital mediante lenguaje científico. Estas preguntas corresponden a la física, astronomía y oceanografía.
Sin embargo, estudiar las mareas revela una extraordinaria relación entre fenómenos terrestres y cuerpos celestes. La Luna y el Sol ejercen fuerzas gravitacionales, la Tierra gira, los océanos responden y las costas modifican el resultado.
Desde la perspectiva bíblica, comprender estos mecanismos aumenta nuestra admiración. Las mareas nos recuerdan que la naturaleza funciona mediante relaciones extraordinariamente precisas: mientras la Luna continúa su recorrido sobre nosotros, océanos enteros avanzan y retroceden siguiendo un ciclo que alcanza desde las mayores bahías hasta la más pequeña poza entre las rocas.
Referencias
Escrituras consultadas
Bibliografía científica
Temas científicos consultados
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Por el Dr. Elio M Rivera
Sobre las aguas cálidas de los océanos puede comenzar algo aparentemente sencillo: aire húmedo que asciende hacia la atmósfera. Sin embargo, bajo determinadas condiciones, ese movimiento puede organizarse hasta formar una de las tormentas más poderosas de la Tierra: un huracán.
Un huracán puede extenderse cientos de kilómetros, producir vientos extremadamente fuertes, lluvias torrenciales, enormes olas e inundaciones costeras. Visto desde el espacio presenta una estructura impresionante: gigantescas bandas de nubes girando alrededor de una región central conocida como el ojo.
¿Cómo puede el calor almacenado en el océano terminar convirtiéndose en una tormenta de dimensiones gigantescas?
¿Qué es un huracán?
Un huracán es un ciclón tropical que alcanza vientos máximos sostenidos de al menos 119 kilómetros por hora.
El nombre utilizado depende de la región.
En el Atlántico Norte y el Pacífico nororiental se les llama huracanes.
En el Pacífico noroccidental se conocen como tifones.
En otras regiones se utiliza principalmente el término ciclón tropical.
Son esencialmente el mismo tipo de fenómeno atmosférico.
Todo comienza con agua caliente
Los ciclones tropicales necesitan condiciones particulares para desarrollarse.
Una de las más importantes es una extensa superficie oceánica suficientemente cálida.
El agua se evapora.
El aire húmedo asciende.
Al subir, se enfría y parte del vapor se condensa formando nubes.
Durante la condensación se libera energía en forma de calor latente.
Esa energía contribuye a mantener la circulación de la tormenta.
Una gigantesca máquina térmica
Podemos imaginar un huracán, de manera simplificada, como una enorme máquina que obtiene energía del océano cálido.
Aire húmedo asciende.
La presión cerca de la superficie disminuye.
Más aire entra hacia la región de baja presión.
Continúa ascendiendo y formando enormes nubes de tormenta.
Mientras exista suficiente energía y las condiciones atmosféricas sean favorables, el sistema puede fortalecerse.
¿Por qué comienza a girar?
La rotación terrestre influye sobre el movimiento del aire mediante el llamado efecto Coriolis.
Por esta razón, los ciclones tropicales giran generalmente en sentido contrario a las agujas del reloj en el hemisferio norte y en sentido horario en el hemisferio sur.
El efecto Coriolis es muy débil cerca del ecuador.
Por eso los huracanes no suelen formarse exactamente sobre él.
El ojo del huracán
En huracanes suficientemente organizados puede aparecer una región central llamada ojo.
Allí el cielo puede estar parcialmente despejado y los vientos pueden ser mucho menores que alrededor.
Esto resulta sorprendente.
En el centro de una tormenta gigantesca puede existir una región de relativa calma.
La pared del ojo — la región más peligrosa
Rodeando al ojo se encuentra la pared del ojo.
Aquí encontramos algunas de las nubes más altas, lluvias más intensas y vientos más fuertes del huracán.
Por eso experimentar el paso del ojo puede ser engañoso.
Después de una calma temporal puede llegar la otra parte de la pared con vientos extremadamente violentos.
¿Cómo se clasifican los huracanes?
En el Atlántico y el Pacífico nororiental se utiliza la escala Saffir-Simpson, que clasifica los huracanes de acuerdo con la velocidad máxima sostenida del viento:
Los huracanes de categorías 3, 4 y 5 se consideran huracanes mayores.
Pero la categoría no representa todo el peligro
Este punto es muy importante.
La escala Saffir-Simpson solamente utiliza la velocidad del viento.
Un huracán de categoría relativamente baja puede producir inundaciones devastadoras si avanza lentamente o descarga enormes cantidades de lluvia.
También existe otro peligro enorme: la marejada ciclónica.
La marejada ciclónica
Los fuertes vientos pueden empujar enormes cantidades de agua hacia la costa.
El nivel del mar puede elevarse varios metros por encima de lo esperado.
El agua penetra en zonas costeras e inunda comunidades.
Históricamente, la marejada ha sido uno de los peligros más mortales asociados con los huracanes.
También pueden producir cantidades extraordinarias de lluvia
Un huracán transporta enormes cantidades de humedad.
Cuando avanza lentamente sobre una región, puede descargar lluvia durante horas o incluso días.
Ríos se desbordan.
Calles se convierten en corrientes.
El suelo se satura.
Pueden producirse deslizamientos e inundaciones lejos de la costa.
¿Por qué se debilitan cuando entran a tierra?
Un huracán obtiene gran parte de su energía de las aguas cálidas.
Cuando entra sobre tierra pierde esa fuente continua de humedad y calor.
Además, la fricción con la superficie terrestre altera su circulación.
Por eso normalmente comienza a debilitarse.
Sin embargo, todavía puede producir lluvias, inundaciones, tornados y fuertes vientos muy lejos del lugar donde tocó tierra.
Los satélites nos permiten observarlos desde el espacio
Actualmente podemos seguir ciclones tropicales mediante satélites meteorológicos.
También se utilizan radares, boyas oceánicas, estaciones meteorológicas y modelos computacionales.
En Estados Unidos incluso existen aeronaves especializadas conocidas popularmente como Hurricane Hunters, que vuelan dentro de determinadas tormentas para obtener mediciones.
Estos datos ayudan a calcular trayectoria e intensidad.
Podemos pronosticarlos, pero no controlarlos
Los modelos meteorológicos han mejorado enormemente nuestra capacidad para anticipar el movimiento de los huracanes.
Esto permite emitir evacuaciones y preparar comunidades.
Pero todavía existen incertidumbres, especialmente respecto a cambios rápidos de intensidad.
Podemos estudiar estas gigantescas tormentas.
Podemos observarlas desde el espacio.
Podemos medirlas.
Pero no podemos simplemente detenerlas.
La Biblia describe la fuerza de las tempestades
El Salmo 107 presenta una poderosa descripción del mar durante una tormenta:
“Porque habló, e hizo levantar un viento tempestuoso, que encrespa sus ondas. Suben a los cielos, descienden a los abismos; sus almas se derriten con el mal.”
(Salmo 107:25-26)
Quienes navegaban en tiempos bíblicos conocían perfectamente el temor producido por una gran tempestad.
Jesús frente a una tormenta
Los Evangelios narran que Jesucristo y sus discípulos enfrentaron una fuerte tormenta mientras navegaban:
“Y se levantó una gran tempestad de viento, y echaba las olas en la barca, de tal manera que ya se anegaba.”
(Marcos 4:37)
El episodio permite comprender algo del temor que una tormenta violenta puede producir en quienes se encuentran sobre el agua.
Gigantescas tormentas alimentadas por el océano
La Biblia no pretende explicar presión atmosférica, efecto Coriolis o termodinámica de ciclones tropicales mediante lenguaje científico. Estas preguntas corresponden a la meteorología, física y oceanografía.
Sin embargo, estudiar los huracanes revela la extraordinaria cantidad de energía que puede existir dentro del sistema atmosférico terrestre. Agua, calor, evaporación, presión, vientos y rotación terrestre interactúan hasta producir una tormenta que puede extenderse cientos de kilómetros.
Desde la perspectiva bíblica, comprender estos fenómenos aumenta nuestra admiración por la magnitud de las fuerzas presentes en la creación y también nos recuerda la importancia de respetarlas, estudiarlas y utilizar el conocimiento para proteger la vida humana.
Referencias
Escrituras consultadas
Bibliografía científica
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Por el Dr. Elio M Rivera
Una célula puede almacenar información, producir energía, fabricar proteínas, reparar determinadas estructuras y responder a cambios en su ambiente. Un hueso combina resistencia con relativamente poco peso. El corazón mantiene el movimiento de la sangre durante toda la vida y una planta transporta agua desde sus raíces hasta hojas situadas muchos metros arriba. Los seres vivos contienen sistemas extraordinariamente complejos que científicos e ingenieros intentan comprender y, en determinados casos, aprovechar.
A este encuentro entre biología e ingeniería podemos llamarlo ingeniería biológica. Esta disciplina utiliza conocimientos de biología, química, física, matemáticas e ingeniería para estudiar sistemas vivos y desarrollar soluciones para problemas humanos.
Puede aplicarse a medicina, agricultura, producción de alimentos, materiales, medio ambiente y procesos industriales. La ingeniería biológica comienza estudiando cómo funciona la vida y utiliza ese conocimiento para desarrollar nuevas herramientas y tecnologías.
¿Qué es la ingeniería biológica?
La ingeniería tradicional trabaja con materiales, máquinas, electricidad y estructuras.
La ingeniería biológica incorpora además células, tejidos, microorganismos, moléculas biológicas y procesos propios de los seres vivos.
Un ingeniero biológico puede estudiar desde el funcionamiento de una proteína hasta la manera de producir un tejido artificial.
El laboratorio se convierte en un lugar donde ingeniería y biología se encuentran.
No es exactamente lo mismo que biomimética
Aunque están relacionadas, existen diferencias.
La biomimética, que vimos anteriormente, observa soluciones presentes en la naturaleza para inspirar tecnologías.
La ingeniería biológica puede trabajar directamente con sistemas biológicos.
Por ejemplo, puede utilizar microorganismos para fabricar una sustancia o células para desarrollar tejidos.
Una se inspira frecuentemente en la vida; la otra puede utilizar componentes de la propia vida.
La célula como una pequeña fábrica
Dentro de una célula ocurren miles de reacciones químicas.
Enzimas transforman sustancias.
Membranas regulan lo que entra y sale.
Proteínas transportan materiales.
El ADN contiene información utilizada por la célula.
Todo esto convierte a la célula en un sistema extraordinariamente interesante para la ingeniería.
Microorganismos que fabrican medicamentos
Uno de los ejemplos más conocidos es la producción de insulina humana mediante microorganismos modificados.
Los investigadores pueden introducir instrucciones genéticas para que determinadas bacterias o levaduras produzcan proteínas humanas.
Después esas proteínas pueden ser obtenidas y purificadas mediante procesos industriales.
Una célula microscópica puede convertirse en una pequeña fábrica biológica.
El ADN almacena información
Dentro de nuestras células existe una molécula extraordinaria: el ADN.
Su secuencia contiene información utilizada en la producción de moléculas fundamentales para el funcionamiento celular.
Los investigadores han desarrollado tecnologías capaces de leer, copiar y modificar determinadas secuencias de ADN.
Esto ha abierto posibilidades extraordinarias, pero también importantes preguntas éticas.
CRISPR — modificar regiones específicas del ADN
Una de las herramientas más conocidas de edición genética es CRISPR-Cas.
Utiliza componentes moleculares capaces de reconocer determinadas secuencias genéticas y realizar cortes en posiciones específicas.
Los sistemas celulares de reparación pueden entonces producir modificaciones.
Estas herramientas se investigan para comprender enfermedades, estudiar genes y desarrollar tratamientos.
Modificar no significa comprenderlo todo
El hecho de que podamos cambiar una secuencia genética no significa que comprendamos completamente todas sus consecuencias.
Los genes interactúan entre sí y con el ambiente.
Una modificación puede producir efectos inesperados.
Por eso la investigación requiere experimentación cuidadosa, controles y evaluación de riesgos.
Reconstruyendo tejidos a través de la Ingeniería Biologica
La ingeniería de tejidos intenta desarrollar estructuras biológicas que puedan ayudar a reparar o sustituir tejidos dañados.
Los investigadores pueden combinar células con estructuras tridimensionales conocidas como andamios.
Las células crecen sobre estos soportes.
El objetivo es crear condiciones que favorezcan la formación organizada de tejido.
Un andamio para las células
Cuando construimos un edificio utilizamos una estructura que guía la construcción.
En ingeniería de tejidos puede utilizarse un principio semejante.
Un material tridimensional proporciona espacios donde las células pueden adherirse y organizarse.
Después pueden depositar sus propios componentes alrededor.
La estructura artificial ayuda a dirigir un proceso biológico.
La impresión tridimensional también llegó a la biología
Las tecnologías de bioimpresión 3D permiten depositar células y materiales biocompatibles siguiendo patrones determinados.
Los investigadores estudian cómo producir estructuras semejantes a tejidos.
Fabricar un órgano completo funcional continúa siendo muchísimo más difícil que simplemente imprimir su forma.
Un órgano necesita vasos sanguíneos, diferentes tipos celulares, organización y conexiones funcionales.
El desafío de los vasos sanguíneos
Una pequeña capa de células puede obtener oxígeno y nutrientes por difusión.
Pero un tejido grueso necesita una red que transporte sangre.
Por eso uno de los grandes desafíos de la ingeniería de tejidos es desarrollar una vascularización adecuada.
Construir la forma externa no es suficiente.
Cada célula debe recibir aquello que necesita para permanecer viva.
Las válvulas del corazón
La ingeniería biológica también estudia estructuras cardiovasculares.
Una válvula cardíaca debe abrirse y cerrarse millones de veces.
Debe soportar presión.
Debe permitir que la sangre avance en una dirección y reducir su regreso.
Comprender estas exigencias permite desarrollar prótesis y materiales médicos cada vez mejores.
Un corazón es mucho más que una bomba
Compararlo con una bomba ayuda a comprender parte de su función.
Pero un corazón vivo es muchísimo más complejo.
Posee células musculares.
Sistema eléctrico.
Válvulas.
Vasos sanguíneos.
Mecanismos hormonales y nerviosos.
La ingeniería puede estudiar cada componente, pero también necesita comprender cómo interactúan.
Ingeniería biológica: Prótesis controladas por señales musculares
Algunas prótesis modernas pueden detectar señales eléctricas producidas por músculos residuales.
Sensores reciben esas señales.
Un sistema electrónico las interpreta.
Motores producen movimiento.
La actividad biológica del usuario puede convertirse en una orden para una máquina.
Aquí encontramos literalmente una conexión entre organismo e ingeniería.
Interfaces entre nervios y dispositivos
Los investigadores también estudian maneras de comunicar dispositivos electrónicos con el sistema nervioso.
Esto puede utilizarse para restaurar parcialmente funciones perdidas o controlar determinadas prótesis.
El desafío es enorme porque el sistema nervioso utiliza señales complejas y está formado por tejidos delicados.
La máquina debe aprender a interactuar con un sistema vivo.
Los microorganismos pueden ayudarnos a limpiar
Algunas bacterias y hongos pueden transformar sustancias presentes en ambientes contaminados.
La biorremediación utiliza organismos o procesos biológicos para ayudar a eliminar o reducir determinados contaminantes.
En ciertas circunstancias pueden emplearse microorganismos para degradar hidrocarburos y otras sustancias.
Un organismo microscópico puede convertirse en parte de una estrategia ambiental.
También pueden producir combustibles y materiales
Microorganismos pueden utilizarse en procesos de fermentación para producir alcoholes, ácidos orgánicos, enzimas y numerosas moléculas.
Los investigadores también estudian formas de producir bioplásticos y otros materiales mediante sistemas biológicos.
La industria puede utilizar células como pequeñas unidades de producción.
La fermentación es una antigua forma de utilizar biología
Mucho antes de comprender microorganismos, los seres humanos ya utilizaban fermentación para producir pan, queso y otros alimentos.
Actualmente conocemos mejor los organismos responsables y podemos controlar temperatura, nutrientes, oxígeno y otras condiciones.
Una práctica antigua se ha convertido también en una tecnología moderna.
Ingeniería biológica en la agricultura
Sensores pueden medir humedad del suelo.
Microorganismos pueden contribuir a la nutrición vegetal.
Sistemas biológicos pueden utilizarse para detectar determinadas enfermedades.
La ingeniería también puede mejorar procesos de riego y producción.
Agricultura y biología están cada vez más conectadas con tecnología.
Biosensores — utilizar biología para detectar sustancias
Un biosensor combina un componente biológico con un sistema capaz de producir una señal medible.
Por ejemplo, determinadas moléculas pueden reconocer una sustancia específica.
La interacción se transforma posteriormente en una señal eléctrica, óptica o química.
Los medidores de glucosa constituyen un ejemplo ampliamente conocido del uso de principios biosensores.
La glucosa convertida en una señal
En muchos sistemas, una enzima interactúa con la glucosa.
La reacción produce cambios que pueden convertirse en una señal eléctrica.
El dispositivo mide esa señal y calcula una concentración.
Una reacción química microscópica termina apareciendo como un número en una pantalla.
La ingeniería necesita comprender límites
Trabajar con organismos vivos presenta desafíos diferentes de construir una máquina.
Las células se reproducen.
Responden al ambiente.
Pueden cambiar.
Los organismos interactúan con otros organismos.
Por eso cualquier tecnología biológica necesita evaluar cuidadosamente seguridad y posibles consecuencias.
También existen preguntas éticas
No todo aquello que técnicamente puede hacerse necesariamente debe hacerse.
La edición genética humana, la modificación de organismos y determinadas aplicaciones de biotecnología plantean preguntas profundas.
¿Quién se beneficia?
¿Qué riesgos existen?
¿Puede afectar a generaciones futuras?
¿Dónde deben establecerse límites?
La capacidad tecnológica debe ir acompañada de responsabilidad.
La vida es más compleja que una máquina
Las comparaciones con fábricas, computadoras y sistemas hidráulicos pueden ayudarnos a comprender determinados aspectos.
Pero una célula no es simplemente una fábrica.
Un cerebro no es simplemente una computadora.
Un corazón no es solamente una bomba.
Los organismos vivos poseen niveles de organización e interacción extraordinariamente complejos.
Cuanto más observamos, más preguntas aparecen
¿Cómo reconoce una proteína otra molécula?
¿Cómo sabe una célula cuándo dividirse?
¿Cómo se organiza un tejido?
¿Cómo se conectan las neuronas?
¿Cómo repara el cuerpo una herida?
¿Cómo coordina un organismo millones de células?
Cada respuesta científica suele abrir nuevas preguntas.
La Biblia presenta el cuerpo humano como algo admirable
David escribió:
“Te alabaré; porque formidables, maravillosas son tus obras; estoy maravillado, y mi alma lo sabe muy bien.”
(Salmo 139:14)
David no conocía células, ADN o ingeniería de tejidos.
Pero reconocía que el cuerpo humano era digno de admiración.
La ciencia moderna nos permite observar esa complejidad a niveles que él nunca pudo contemplar.
“En tu libro estaban escritas todas aquellas cosas”
El mismo Salmo declara:
“Mi embrión vieron tus ojos, y en tu libro estaban escritas todas aquellas cosas que fueron luego formadas.”
(Salmo 139:16)
El texto es poético y teológico, no una descripción del ADN. Sin embargo, expresa la idea bíblica de orden y propósito en la formación de la vida.
Actualmente podemos observar cómo información molecular, señales químicas y procesos celulares participan en el desarrollo de un organismo.
Estudiar la vida para resolver problemas
Una bacteria puede fabricar una proteína.
Una enzima puede convertirse en parte de un sensor.
Células pueden cultivarse sobre un andamio.
Señales musculares pueden controlar una prótesis.
Microorganismos pueden transformar contaminantes.
La ingeniería biológica toma conocimientos sobre la vida y pregunta:
¿cómo podemos utilizarlos responsablemente para ayudar a resolver problemas?
Cuando estudiamos los sistemas de la vida
La Biblia no pretende explicar genética molecular, bioingeniería, ingeniería de tejidos o biosensores mediante lenguaje científico. Estas disciplinas pertenecen a la investigación moderna.
Sin embargo, la ingeniería biológica nos permite observar algo extraordinario: cuanto mejor comprendemos las células, tejidos y organismos, más posibilidades encontramos para desarrollar nuevas herramientas médicas, ambientales e industriales.
Desde la perspectiva bíblica, este conocimiento también aumenta nuestra admiración. La ingeniería biológica nos recuerda que incluso nuestras tecnologías más avanzadas pueden comenzar con algo mucho más pequeño: observar cuidadosamente una célula, una proteína o un tejido y descubrir la extraordinaria organización que existe dentro de la vida.
Referencias
Escrituras consultadas
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