"Gestión sostenible" Preguntas

1-¿Cómo retiene la Tierra parte de la energía recibida del sol, haciendo que la temperatura media tenga unos valores que permiten la existencia de vida?
- La Tierra logra mantener una temperatura media de 15ºC, muy superior a la que tendría si no retuviese parte de la energía del Sol (entonces la temperatura sería de –18ºC, permitiendo el desarrollo de la vida. Parte de la energía del Sol es retenida como consecuencia del efecto invernadero, es decir, por la presencia de gases como vapor de agua, dióxido de carbono, ozono, óxido de dinitrógeno y metano, así como la propia actividad humana.

2- Define biodiversidad e indica varias razones por las que es necesario conservarla

- La Biodiversidad es la variabilidad de organismos vivos de cualquier fuente, incluidos los ecosistemas terrestres y marinos, y otros sistemas acuáticos y los complejos ecológicos de los que forman parte.

Debemos conservar la biodiversidad ya que todos los seres vivos están integrados en un complejo sistema de interrelaciones que permite el desarrollo de todas las especies, la alteración de este equilibrio provoca alteraciones en todo el sistema de la vida, por ello es necesario asegurar la continuidad de las especies, sin provocar alteraciones que puedan dañar los ecosistemas. Cada especie desarrolla una función que afecta a otras, algunas veces muy diferentes. Además, los seres vivos poseen una gran diversidad, consecuencia de su información genética, y esto puede ser utilizado por el hombre para lograr avances médicos, farmacéuticos o para obtener nuevas variedades de plantas o animales para la producción de alimentos.

3-¿De qué modo evita el ozono estratosférico el paso de la radiación ultravioleta?

- El ozono tiene una gran capacidad por captar la radiación ultravioleta, produciéndose una reacción de descomposición del ozono en oxígeno molecular y un radical libre del oxígeno, eliminándose la radiación ultravioleta que ha servido como energía.

O3 + uv ->O2 + O

Esta reacción protege a manera de escudo a los seres vivos que habitan la Tierra de los rayos ultravioletas.

El ozono comparte la estratósfera con el oxígeno, el vapor de agua, el dióxido de carbono, el hidrógeno y el nitrógeno.

4-¿Por qué los CFC destruyen el ozono?

- Los CFC y CFBr son compuestos muy estables que son liberados a la atmósfera, no son degradados y alcanzan la estratósfera. Cuando reciben radiaciones ultravioletas se descomponen rápidamente para liberar átomos de Cloro (o Bromo), que empiezan una cadena de reacciones fotoquímicas que interfieren con el ozono estratosférico, liberando oxígeno molecular y monóxido de cloro. De esta forma eliminan ozono que no puede intervenir en la captación de radiación ultravioleta. Se estima que un átomo de cloro, antes de ser neutralizado, puede destruir cien mil (100.000) moléculas de ozono.

5-Enumera y define los 4 principales factores que provocan la pérdida de suelo fértil

- El suelo constituye una parte vital para el desarrollo de la vida y su deterioro influye de forma negativa en la vida en la Tierra. Los principales procesos que influyen en la pérdida de suelo fértil son:

• La deforestación: Al eliminar los bosques para la utilización de la madera o para la puesta en cultivo de esas tierras se produce un empobrecimiento del suelo. Si se eliminan los árboles, el suelo no queda fijado por las raíces y es arrastrado por el agua. Si el terreno se utiliza para cultivo también se empobrece ya que comienzan a producirse plantas que toman muchos nutrientes del suelo y lo empobrecen.
• La desertización: cuando se produce el arrastre superficial de la capa de suelo, ya se por el agua o el viento, el suelo pierde nutrientes y se hace cada vez menos fértil, además esta fertilidad es muy difícil de recuperar.
• La contaminación: como consecuencia de las actividades humanas, tanto agrícolas como industriales y de los asentamientos, se generan gran cantidad de elementos contaminantes que terminan en los suelos y después en los seres vivos, alterando su desarrollo e incluso produciendo su destrucción.
• El crecimiento de las ciudades: el aumento de la población humana y la aglomeración en grandes ciudades produce un crecimiento cada vez mayor de la cantidad de suelo que tiene que dedicarse para ello, además de hacerlo en zonas fértiles y productivas, con fácil acceso a fuentes de agua. Se altera tanto el suelo como la disponibilidad de agua y los ecosistemas de esos lugares.

6-¿Por qué dos razones fundamentales los combustibles fósiles deben ser sustituidos progresivamente por otras energías?

- Los combustibles fósiles proceden de organismos que existieron hace millones de años y que han morir han dado lugar a ellos. Por eso su cantidad es limitada y un día se terminarán. El aumento en las necesidades de estos combustibles hace que la fecha de su finalización sea cada vez más corta. Hay que buscar alternativas renovables que permitan el desarrollo de todas las actividades del hombre cuando los combustibles fósiles se terminen. Además, son muy contaminantes y agresivos, produciendo un alto grado de contaminación.

7-Define desertización e indica qué zonas de España están más afectadas por este problema

Áreas con peligro de desertización en España

- La desertización es la pérdida de suelo fértil provocada por la escasa productividad de los ecosistemas. Esta pérdida puede ser provocada por la falta de agua, el desarrollo de las ciudades, prácticas agrícolas muy intensivas, eliminación de bosques, incendios, etc.

Las zonas de España con mayor peligro de desertización son Murcia, Valencia y Canarias, aunque hay también amplias zonas de Andalucía con este problema.

8-Explica clara y brevemente a qué se llama desarrollo sostenible

- El desarrollo sostenible es el que permite satisfacer las necesidades de la Humanidad sin poner en peligro los recursos naturales ni las posibilidades de desarrollo de las generaciones del futuro. Es decir, desarrollar unos sistemas de producción que sean respetuosos con la biodiversidad y el medio ambiente, asegurando las necesidades de toda la población de la Tierra, sin eliminar recursos que puedan ser necesarios en el futuro y sin crear alteraciones que puedan afectar negativamente a las generaciones futuras.

9-La dehesa es una de los mejores ejemplos de desarrollo sostenible. Aclara por qué

- La dehesa es un buen ejemplo de desarrollo sostenible ya que hace posible la conservación de este medio natural con sus poblaciones de seres vivos, permitiendo a la vez el desarrollo de unas prácticas agrícola-ganaderas que permiten obtener recursos de ellas.

10-Indica en qué consiste el "principio de precaución", aplicado a los problemas ambientales. ¿Qué opinas al respecto?

- El principio de precaución dice que deben evitarse las consecuencias de actuar demasiado tarde por no disponer de evidencias claras. Es decir, ante la duda es mejor actuar y prevenir los efectos negativos, ya que si no lo hacemos las consecuencias pueden ser muy graves e imposibles ya de evitar.

Creo que este principio está bien orientado aunque puede llevar a situaciones negativas si se aplica de forma muy rigurosa y estricta ya que impediría una gran cantidad de avances técnicos ante su posible efecto nocivo.

Cambio climático: ¿Sí o No?

  Cambio climático, esta es una de las noticias que más se repiten en todos los medios de comunicación, sobre todo a partir de la campaña del candidato presidencial de USA, Al Gore, y de las campañas de Greenpeace, sin embargo el cambio climático es algo muy discutido y que tiene grandes intereses económicos tanto a favor como en contra. ¿se está produciendo un cambio climático en la Tierra? Es posible, sin embargo tenemos que aclarar si este cambio es totalmente responsabilidad humana, o si  es algo natural aunque pueda ser aumentado por el hombre.


   Entre los científicos no hay una opinión unánime, y cada día aumenta el número de trabajos que  ponen en evidencia que el hombre y su actividad influye en el cambio climático, pero no es el responsable de ello. Muchos científicos piensan que las alteraciones del clima son procesos "naturales", como lo son la sucesión de las especies.  Además, los datos meteorológicos se miden regularmente desde finales del siglo  XIX, es decir, nuestra memoria climática tiene poco más de 100 años, ¿Qué suponen 100 años en la vida de la Tierra?, ¿Es posible con estos datos sacar consecuencias fiables?. También hay investigadores que frente a la idea del progresivo calentamiento actual, hacen referencia a un proceso similar del que se tienen  citas escritas y datos experimentales obtenidos a partir de los anillos de los troncos de los árboles ocurrido en la Edad Media.


   En muchas ocasiones al hablar de cambio climático se recurre al catastrofismo, como en el video de Al Gore, donde se plantea un futuro en que la Tierra será un lugar inhabitable, y para ello se parte de datos climáticos de unas pocas décadas y se afirma, erróneamente, que esta es la opinión de todos los científicos. Hay datos contradictorios: Greenpeace mantiene que el hielo del Ártico disminuye rápidamente, sin embargo el centro  "Nansen Environmental  and  Remote Sensing Center", mantiene que esta capa está aumentando desde 2007, aunque  su extensión es inferior a la de  1979. Según estos investigadores la extensión de esta capa presenta ciclos de aumento y disminución .


   Como vemos la idea es muy discutida y discutible, sobre todo si  tenemos en cuenta que algunos científicos del "Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático  de la ONU" han admitido manipulación en los datos climáticos y pruebas que no apoyaban la idea de cambio climático.
en algunos casos afirmando que los datos se habían hecho coincidir con una idea de cambio.


  Los medios de comunicación desempeñan un papel muy importante , ya que dan una gran difusión a las ideas del cambio climático, mostrando imágenes muy impactantes de catástrofes naturales , llegando incluso a manipular estas imágenes para conseguir sus intereses: mayor audiencia.


Sin negar el efecto negativo que la actividad humana tiene sobre la atmósfera y el clima, las ideas de cambio climático drástico como consecuencia del hombre tenemos que tomarlas con precaución y respetando todas las evidencias experimentales que aporten los científicos, tanto a favor como en contra.




Respetar la Naturaleza  haciendo posible un desarrollo no contaminante que permita las actividades humanas, obligando a depurar los residuos contaminantes de las industrias antes de su liberación al medio (con penas muy fuertes para los infractores) sin poner en peligro ni la biodiversidad ni el futuro de la Tierra. En el fondo intentar hacer

La Tierra en HD

El satélite ruso Elektro-L ha obtenido la foto de la Tierra con mayor resolución que existe, de 121 megapíxeles. Esta foto es de mejor calidad que la de la NASA, denominada “The Blue Marble”, con 64 megapíxeles. La fotografía ha sido tomada por la cámara del satélite geoestacionario de observación climática a una distancia de 36.000 kilómetros de la línea del ecuador.

Imagen original obtenida  por el satélite

Imagen con color modificado(naranja-verde)

Esta imagen ha sido lograda con la combinación de longitudes de onda visibles e infrarrojas de luz, lo que explica que la vegetación no se vea verde sino marrón anaranjado, aunque ya en la página oficial de la agencia rusa se ha modificado, apareciendo la vegetación en verde.. Además ofrece detalles no sólo de movimientos de nubes, sino de variaciones de la vegetación. El Elektro-L fue lanzado desde el Cosmódromo de Baikonur en enero del año pasado. Toma fotos de la Tierra cada 30 minutos y está programado para estar en órbita durante 10 años.

Modificación genética de plantas: plantas transgénicas

Desde el inicio de la agricultura la humanidad ha seleccionado las plantas que le proporcionaban un mayor rendimiento en alimentos o materias primas necesarias para la obtención de numerosos productos útiles como drogas, medicinas, colorantes y especias. Los primeros agricultores aumentaban la producción guardando para la siguiente siembra las semillas de las plantas más deseables. En los últimos cien años, con el descubrimiento de las leyes de la Herencia por Mendel y el avance de la biología vegetal, la mejora de las plantas se ha incrementado considerablemente. 

La mejora se realiza e forma tradicional mediante cruzamientos entre individuos de la misma especie o especies próximas hasta obtener individuos híbridos portadores de la característica deseada, sin embargo hay un factor que limita este proceso: la incompatibilidad sexual entre las especies progenitoras. Los programas de mejora actuales utilizan las técnicas de la ingeniería genética para obtener variedades modificadas genéticamente que superen en calidad y resistencia a los conseguidos por métodos tradicionales. 

Durante los últimos años se han aplicado las técnicas de manipulación de ácidos nucléicos a las plantas. La Ingeniería genética permite el acceso y manipulación directa de los genes. El proceso consiste en aislar un fragmento de DNA (con uno o más genes) de un organismo y su inserción en células de otro organismo, en el que se expresarán y darán lugar a unas nuevas características en esa planta. El resultado es la producción de plantas modificadas genéticamente (OGM), portadoras de un gen “extraño” que procede de otra planta de su misma especie, de diferente especie, o de cualquier otro organismo como animales, levaduras, hongos, bacterias o virus.

Se puede obtener ADN de un organismo y unirlo a un plásmido

         

Para obtener estas plantas, necesitamos:


1º Identificar el gen de interés y aislarlo, utilizando enzimas de “restricción” (que cortan trozos del DNA) y nos permiten separa el trozo de nuestro gen

2º Unirlo a un plásmido mediante otras enzimas denominadas “ligasas” (que pegan trozos de DNA) y multiplicarlo 

3º Integrar los genes en los cromosomas de las células vegetales

4º Identificar las células que tiene el gen extraño

5º A partir de estas células, y mediante técnicas de cultivo de tejidos y regeneración, obtener plantas

6º Desarrollo y puesta en cultivo de las plantas transgénicas

                

Métodos para lograr plantas modificadas genéticamente

Uno de los métodos utilizados se basa en el mecanismo natural de infección de la bacteria del suelo Agrobacterium tumefaciens. Esta bacteria es capaz de transferir un gen desde un plásmido propio (un plásmido es una estructura circular de pequeño tamaño formada por DNA que no forma parte del cromosoma) hasta las células de la planta que infecta. Mediante ingeniería genética se introduce en el plásmido de la bacteria los genes que queremos introducir en la planta, sustituyendo los que causan la enfermedad. El gen que se transfiere se integra en el genoma de la planta expresándose y heredándose como cualquier otro gen de la propia planta. Se aplicó con éxito por primera vez en 1984 en tabaco y girasol. Sin embargo, las gramíneas y en general todas las monocotiledóneas presentan gran resistencia a Agrobacterium por lo que este método no es válido para ellas.

                         

Esquema para transformar mediante Agrobacterium tumefaciens

Otro método se desarrolló en el año 1987, este otro método de transformación no requiere de ninguna bacteria, es el método del microcañón o cañón de partículas y logra transformar cualquier planta, incluidas las gramíneas. Este método consiste en bombardear tejidos de la planta con micropartículas de oro o platino recubiertas con fragmentos de DNA que contienen el gen que interesa transferir a la planta, las partículas son “disparadas” por un pequeño cañón, de esta forma pueden atravesar la pared celular y la membrana citoplasmática y liberar los fragmentos de DNA, alguno de los cuales puede insertarse en algún cromosoma y expresarse. 

Método de transformación mediante el cañón de partículas

    Las plantas transgénicas tienen múltiples aplicaciones, muchas de ellas con una importante implantación en el mercado agrícola en el siglo XXI:

- Incremento de la productividad, al proteger los cultivos contra:

plagas, enfermedades, herbicidas, sequía y salinidad del suelo, así como otras condiciones ambientales desfavorables.

- Incremento en la calidad de las cosechas:

al modificar plantas que se destinan para alimentación y que estarán enriquecidas en vitaminas, aminoácidos y metabolitos secundarios de interés, como las antocianinas (protegen frente al cáncer y envejecimiento).

- Producción de medicamentos como anticuerpos monoclonales, vacunas y otras proteínas terapéuticas.

- Creación de plantas con su propio "sistema inmunológico" al poder fabricar ellas mismas anticuerpos ("planticuerpos").

- Retraso de la maduración de los frutos para conseguir dilatar el tiempo de almacenamiento.

- Regeneración de suelos contaminados por metales pesados con plantas transgénicas tolerantes a concentraciones elevadas de estos elementos.

Plantas de maíz modificadas genéticamente y no modificadas frente al ataque de insectos

Tomates púrpura productores de antocianinas

Estructura del DNA

El ácido desoxirribonucleico (DNA) forma junto a una serie de proteínas, las histonas, los cromosomas,  que son las estructuras donde se almacena la información genética. El DNA es el material genético de todos los organismos celulares y casi todos los virus. El DNA es un polímero de alto peso molecular formado por núcleotidos.

La estructura del DNA propuesta por James  Watson y Francis Crick en 1953 muestra que la molécula de DNA está formada por dos cadenas de nucleótidos que se retuercen una sobre otra formando una doble hélice.

Watson y Crick con un modelo de DNA

La unión de un azúcar pentosa denominado desoxirribosa por el carbono 1´ mediante un enlace O-glucosídico con una base nitrogenada, bien púrica (guanina y adenina) o pirimidínica (tiamina y citosina) forma los núcleosidos. Cuando un núcleosido se une a una molécula de ácido fosfórico por un grupo hidroxilo del carbono 5´ de la desoxirribosa mediante un enlace fosfodiéster se forma un núcleotido.

Una cadena sencilla de DNA está formada por núcleotidos que se unen entre sí mediante enlaces covalentes, formando un esqueleto de azúcares-fosfato. El carbono 3´de un azúcar se une al carbono 5´del azúcar adyacente formando un enlace 5´fosfodiéster. Como resultado se obtiene una larga hebra de núcleotidos. Esta es la estructura primaria del DNA.

Composición de un nucleótido

Doble hebra de DNA con los puentes de hidrógeno entre las bases

La estructura secundaria del DNA está definida por las dos cadenas que lo forman orientadas en sentidos opuestos  (son antiparalelas), lo que permite que se unan mediante puentes de hidrógeno las bases nitrogenadas complementarias que forman los núcleotidos: Adenina-Timina se unen por dos puentes de hidrógeno  y Guanina-Citosina que se unen por tres puentes de hidrógeno. En esta doble hélice, las bases nitrogenadas quedan dispuestas hacia el interior de la hélice y las pentosas-fosfato hacia el exterior.

Bases complementarias: A-T, G-C

Esta doble hélice se asocia con histonas y  conforma la estructura terciaria, que sufre plegamientos y empaquetamientos formando la estructura denominada solenoide.

Antes de Watson y Crick

Experimento de Griffith

En 1953 Watson y Crick propusieron el modelo de estructura del DNA y esto les llevo a recibir el Premio Nobel, sin embargo otros investigadores habían sido muy importantes en este descubrimiento.

En 1928, Frederick Griffith realizó un experimento con ratones y neumococos (bacterias) que sirvió para que posteriormente Oswald T. Avery en 1944, junto con su colaborador Maclyn McCarty, obtuviese evidencias de que el ADN es el material que forma los genes y los cromosomas. Anteriormente se creía que eran la proteínas las portadoras de los genes.

Los neumococos son bacterias que cuando no tienen cápsula, crecen en el laboratorio, formando colonias con superficie rugosa; si tienen esa envoltura su apariencia se torna lisa, y estas bacterias son capaces de provocar la infección y muerte de ratones. Esto era lo que sucedía cuando se inyectaban estas bacterias vivas a los ratones. Por el contrario, las cepas rugosas no eran virulentas y no provocaban la muerte de los ratones. Griffith  descubrió que al inyectar a ratones con pequeñas dosis de neumococos no infecciosos junto con grandes cantidades de neumococos infecciosos pero «muertos» por calentamiento, los animales no sólo mueren de neumonía sino que muestran en su sangre bacterias con cápsula y vivas.  Es decir, en estas condiciones experimentales el neumococo no infeccioso adquiere la información para sintetizar la cápsula en el cuerpo del ratón y, con ella, la capacidad de producir enfermedad.

Griffith pensó que había “algo” que transformó las cepas rugosas (R) en lisas (S). Cuando Avery leyó los resultados de Griffith se interesó en identificar este agente transformador. Para ello usaron detergentes para descomponer las células lisas muertas por calor creando una rompiendo las membranas celulares y obteniendo el contenido de las bacterias y con este extracto realizaron ensayos de transformación, obteniendo la transformación de rugosas en lisas. Es decir, el agente transformante estaba en algún componente del extracto.

Experimento de Avery

Probaron cada uno de los componentes y comprobaron que los extractos sin proteínas seguía trasformando, por lo que el agente o principio trasformador no eran las  proteínas. Cuando probaron con el lisado que contenía DNA obtuvieron la transformación, y cuando el DNA se rompía por calor comprobaron que no había transformación. Con ello demostraron en 1944 que el DNA era el material que se intercambiaba entre las bacterias.

En 1952 los investigadores americanos Alfred Hershey y Martha Chase realizaron una serie de experimentos que resultaron claves para demostrar que el DNA era el portador del material genético ya que entonces se discutía si era el DNA o las proteínas. En sus experimentos utilizaron virus que infectan bacterias, los denominados bacteriófagos. Ellos conocían que los bacteriófagos se reproducen en el interior de las bacterias y que sólo una parte del bacteriófago entraba en la bacteria para multiplicarse, y que por tanto, en esa porción que entraba debía estar la información genética. ¿Era DNA o proteínas el material que entraba y contenía la información?

Experimento de Hershey y Chase

Para comprobar dónde se encontraba la información genética marcaron a unos bacteriófagos con ³⁵S (azufre radiactivo, para marcar las proteínas) y a otros con ³²P (fósforo radiactivo, para marcar el DNA). Infectaron con ellos a dos poblaciones de bacterias. Los bacteriófagos se unieron a las bacterias  y después de eliminarlos mediante agitación, centrifugaron las células. En las bacterias infectadas con los bacteriófagos marcados con ³⁵S  no se obtenía radiactividad, pero sí en las bacterias infectadas con bacteriófagos marcados con ³²P, lo que indicaba que el material vírico que había entrado para reproducirse, y por tanto responsable de la información genética, era el DNA y no las proteínas.

Entre 1952 y 1953, Rosalind E. Franklin, que era especialista en el estudio de las estructuras biológicas mediante la utilización de la difracción de rayos X, trabajaba junto a otro investigador, M. Wilkins, en la utilización de estas técnicas de imagen para conocer la estructura del DNA. La relación con su compañero era muy competitiva y cuando obtuvo la imagen de difracción de rayos X del DNA (a partir de la que dedujo que eran dos cadenas y comenzó a medir las distancias de las hélices) sin su conocimiento, Wilkins enseñó la imagen a Watson y Crick, que rápidamente fueron capaces de imaginar la estructura química del DNA que ellos conocían con aquella fotografía. Lo que posibilitó que poco después publicasen su artículo con la estructura tridimensional del DNA. Franklin había muerto de cáncer poco antes sin saber que su estudio había sido clave para desentrañar la estructura interna del DNA.  En su cuaderno había escrito antes: la estructura del DNA está compuesta por dos cadenas.

Tomografía axial computerizada-TAC

El escáner de Tomografía Axial Computerizada, TAC, empezó a utilizarse clínicamente en 1972 y  consiste en una exploración que combina un escáner de rayos X especial con ordenadores y programas informáticos complejos que permiten realizar múltiples imágenes o visualizaciones del interior del cuerpo. En este examen no pasa un único haz de rayos X a través del cuerpo (como en una radiografía normal), sino muchos haces simultáneos desde diferentes ángulos, que son analizados con ayuda de un ordenador para combinar las diferentes imágenes del área que requiere el análisis en una sola. Luego, estas imágenes transversales pueden examinarse en un monitor de ordenador, imprimirse o transferirse a un sistema de almacenamiento de datos. Esta téncia permite obtener imágenes de cualquier parte del cuerpo con gran detalle.

Las exploraciones TAC de los órganos internos, huesos, tejidos blandos o vasos sanguíneos dan mayor claridad y revelan mayores detalles que los exámenes convencionales de rayos X. Para ver mejor las imágenes, a veces se utiliza contraste que se puede pinchar por la vena o tomarse por la boca.

Mediante el uso de este equipo y la interpretación de las imágenes que se obtiene a partir de las exploraciones por TAC del cuerpo, los radiólogos pueden diagnosticar afecciones con más facilidad, por ejemplo, cáncer, enfermedades cardiovasculares, enfermedades infecciosas, así como trastornos musculares, esqueléticos y traumatismos.

La máquina del TAC parece un túnel, con una camilla en la parte central donde se coloca el paciente. Hay que estar quieto mientras dura el examen para que las imágenes sean de buena calidad. Suele tardar sólo unos minutos en hacerse pero, en algunas ocasiones, puede prolongarse hasta media hora. Los técnicos que hacen la prueba están en la habitación de al lado, le ven a través de un cristal y puede comunicarse con ellos si es necesario.