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Lun, Ago

Las comunicaciones en el mundo microscópico

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Desde las primeras y precisas observaciones de insectos y plantas, pasando por el descubrimiento de los gérmenes, hasta el desarrollo de la nanotecnología, la microscopía ha trazado un largo camino.

El mundo escondido de las plantas nativas

Todos los seres vivos hemos desarrollado estrategias para la supervivencia. El reino Plantae, que agrupa a los organismos vegetales, no es la excepción. En las células de las plantas y en sus formas se esconden los secretos que les facultan para adaptarse a su ambiente y vivir exitosamente.

La observación a través del microscopio nos permite adentrarnos en este mundo verde y desentrañar algunos de sus secretos. Las plantas han desarrollado estructuras especializadas para conseguir su alimento, retener humedad o defenderse frente a algunos herbívoros o plagas de insectos.

El acento de la vida en las plantas está en el cloroplasto, organoide celular donde se realiza la fotosíntesis que alimenta a la planta y genera oxígeno. Así, la comunidad vegetal constituye un pulmón para la Tierra, generando las condiciones para la vida. El reino Plantae es la base de la cadena de alimentación de un ecosistema y un constante regenerador de la atmósfera.

La comunicación esencial

La fecundación es un proceso fundamental para muchos seres vivos. Mediante este mecanismo, las especies que pueblan la Tierra pueden perpetuarse en el tiempo y en el espacio.

La fecundación ocurre en el ámbito celular. En ella, dos células especializadas, el espermatozoide y el huevo (llamadas gametos), se encuentran, se reconocen como correspondientes a la misma especie y finalmente fusionan sus membranas para formar una nueva célula: el cigoto. En esta célula se unirán los patrimonios genéticos de la hembra y del macho.

Este fenómeno biológico es la máxima expresión de la comunicación intercelular y se constituye en la articulación de la vida y la muerte. Si el encuentro es exitoso y se produce la fecundación, se inicia todo un plan morfogenético que lleva a la formación de un nuevo individuo. Si no hay fecundación, ambas células, el espermatozoide y el huevo, irremediablemente morirán.

Diminutos trabajadores sanguíneos

Los seres humanos tenemos aproximadamente cinco litros de sangre en el cuerpo, movilizándose en nuestro sistema circulatorio. Mucho más que un simple líquido rojo, la sangre tiene un papel protagónico en actividades fundamentales del organismo como la alimentación, la oxigenación y la defensa.

La sangre tiene cuatro componentes principales: los glóbulos rojos, los glóbulos blancos, las plaquetas y el plasma. Todos, con diferentes funciones:

-Los glóbulos rojos se encargan de transportar oxígeno a todas las células de nuestro cuerpo. Ellos le dan su color característico a la sangre.

-Glóbulos blancos es un nombre genérico que agrupa a ocho diferentes clases de células que forman parte del sistema inmune. No están confinados a vasos sanguíneos, sino que migran hacia los tejidos cuando tienen que atacar a agentes patógenos peligrosos.

-Las plaquetas son fragmentos de citoplasma de células de la médula ósea. Son muy pequeñitas y participan en la coagulación.

-El plasma constituye el 55 por ciento de la sangre. Es un líquido compuesto por agua, proteínas, sales minerales y otras sustancias necesarias para el funcionamiento normal del organismo.

Redes neuronales de comunicación

Nuestro sistema nervioso está formado principalmente por neuronas. Ellas son las principales comunicadoras en un organismo, ya que controlan sus múltiples funciones y su relación con el entorno. Las neuronas se comunican entre sí por señales químicas que generan cambios eléctricos localizados, los cuales, al propagarse, permiten al impulso nervioso viajar.

Las neuronas tienen zonas especializadas en su estructura que les permiten comunicarse entre ellas o con otros tipos celulares. Estas zonas se llaman procesos neuronales. Existen procesos menores, o dendritas, cercanos al cuerpo de la neurona, y existe por lo general un proceso mayor, el axón, que comunica con otra u otras neuronas. En las motoneuronas que conectan la columna vertebral con el pie, el axón puede llegar a medir hasta un metro.
Algunas enfermedades afectan a las neuronas del cerebro y producen pérdida de memoria y demencia. En la enfermedad de Alzheimer, por ejemplo, se genera un daño en las neuronas por acumulación de distintas sustancias tanto en el interior de estas células como en el espacio entre ellas, lo que se refleja en una pérdida de las capacidades intelectuales de los enfermos.

Cristales y minerales: sorpresas geométricas

Los minerales son sustancias inorgánicas sólidas que se encuentran en la naturaleza. Tienen una composición química definida y propiedades físicas específicas, como dureza y color. A partir de ellos se obtiene la mayoría de los metales y de sus compuestos, como las vitaminas, con los cuales nos relacionamos diariamente.

Los elementos químicos que constituyen a los minerales se ordenan en sistemas o compuestos cristalinos. Un compuesto cristalino es un sólido cuyos iones, átomos o moléculas están ordenados en disposiciones bien definidas, creando formas geométricas, con caras planas que forman ángulos específicos entre sí. La mayoría de los cristales son muy pequeños, incluso microscópicos. Por eso, los minerales se ven como una masa compacta. Si los vemos a través de un lente de aumento, podremos apreciar las miles de unidades asombrosamente regulares en las que se organizan.

Algunos cristales pueden interactuar con otras sustancias presentes en el entorno, y alterar su estructura. Por ejemplo, los cristales de cloruro de cobalto pueden variar su coloración al interrelacionarse con el grado de humedad del medio ambiente.

Microchips, universos de silicio

La tecnología que dio origen al microchip comienza con la introducción de los tubos de vacío, a comienzos del siglo XX, propiciando el rápido crecimiento de la electrónica moderna. En 1947 se inventó el primer transistor, lo que valió a sus creadores el premio Nobel de Física en 1956. Con componentes básicos comparables a los de un tubo de vacío, los transistores resultaron más económicos y fiables que ellos, por lo que, poco a poco, los reemplazaron casi totalmente.

En la década de los sesenta comenzaron a desarrollarse los primeros circuitos integrados, pequeños trozos (o chips, en inglés) de silicio, de entre 2 y 4 mm2, sobre los que se fabrican los transistores y resistencias interconectadas. Un solo circuito integrado, del mismo tamaño de un transistor, podía realizar la función de 15 a 20 de ellos. Posteriormente, la fotolitografía permitió al diseñador crear centenares de miles de transistores en un solo chip.
Hoy los chips miden menos de 180 nanómetros, la milmillonésima parte de un metro. ¿Llegarán a alcanzar la barrera física del tamaño de un átomo?

Participaron en esta exposición

  • Profesor Claudio Barros Rodríguez, Investigación y Docencia en Biología de la Reproducción y del Desarrollo, Facultad de Ciencias Biológicas, Pontificia Universidad Católica de Chile.
  • Dra. María Rosa Bono Merino, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile
  • Dr. Francisco Melo Hurtado, Facultad de Ciencias, Universidad de Santiago de Chile.
  • Gloria Montenegro Rizzardini, profesora titular de Botánica, Investigación en Conservación y Biología de Flora Nativa, Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal, Pontificia Universidad Católica de Chile.
  • Claudia Ríos, ingeniero agrónomo, Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal, Pontificia Universidad Católica de Chile.
  • Dr. Nicolás Yutronic Sáez, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile.
  • Instituto Milenio para Estudios Avanzados en Biología Celular y Biotecnología (CBB), Universidad de Chile.
  • Agradecimiento: Lorena Saragoni
  • Diseño y Producción
  • Museo Interactivo Mirador MIM
  • Programa Explora de la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica (Conicyt)