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Juan Carlos GilJosé EdelsteinIgnacio CrespoBorja TosarHéctor SocasGastón GiribetFrancis Villatorocristales protodeaster nodosus magnifican luzeficiencia cristales ojos estrella de mar70 luz perdida celdillas protodeasterluminosidad multiplicada por 8 protodeasterestructura protodeaster nodosus ojo insectosdetección luminosidad entorno artículo 2014reconstrucción contornos figuras protodeasterojo insectos reconstruye imágenesprotodeaster nodosus y ojo insectossomatidios píxeles imagen burdaestructuras en estrellas de marpuntos ciegos estrellas de marceldas y ángulo protodeaster nodosusamplitud visión estrellas de marestructuras funcionales ojos insectossistema visual estrellas de mardetección de ojos protodeaster nodosusojos estrella de mar protodeaster nodosuscambios de luminosidad protodeaster nodosusexplicación mecanicista protodeaster nodosusIgnacio CrespoProtodeaster nodosusPNASHéctor SocasSeñal y RuidoTACFrancis VillatoroTomás VilaFrançois EnglertTres y AtlasCoffee Break: Señal y Ruido
Exaptación funciones visuales estrella de mar
Con
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Ignacio Crespo explica que al reconstruir un modelo de las estructuras encontradas en estrellas de mar, se observa que existen puntos ciegos o áreas invisibles debido a la distribución y ángulo entre las celdas.
…donde hay celdillas en la superficie, una superficie que es convexa y que si pudiéramos cortarlo, ese ojo, veríamos cómo conducen la luz hasta el centro; se difunden radialmente desde el centro del ojo y en este caso pasa algo similar con estos cristales. Hasta aquí es muy interesante, pero es que resulta que no solamente conducen la luz y punto; lo que han visto es que son muy eficientes magnificando la luz que detectan porque evidentemente parte se pierde. Calcularon que en torno a un 70% de la luz que incide en cada uno de estos cristales no llega a transmitirse hasta el final de cada una de estas celdillas, pero lo que han visto es que cuando se suman todas se llega a multiplicar prácticamente por 8 la luminosidad que detectan. Así que parece que trabajan en conjunto. Esto está bastante chulo y además, como nos recuerda al ojo de los insectos, nos hace pensar que tal vez sí que tengan no solo la capacidad de detectar cambios en la luminosidad del entorno, como decía el artículo del 2014, sino que con esta estructura puedan reconstruir contornos, figuras. Eso mola bastante, pero tiene un problema. Es que lógicamente este estudio ha intentado ir a lo profundo y ha hecho modelos para ver cómo reconstruiría esas imágenes. Lo primero que es importante decir aquí es que, por las películas tal vez tenemos la idea de que el ojo de los insectos reconstruye el mundo que está viendo como si fueran pequeñas imágenes repetidas del mismo objeto; no funciona así, funciona más como si cada uno de estos somatidios fuera un píxel, una imagen muy burda de lo que estamos viendo nosotros donde no vemos cada una de las líneas del contorno sino que parece más bien pixel art. Ven el mundo así más o menos y en el caso de estas estructuras que han encontrado en las estrellas, pues podría ser tal vez eso, podríamos pensarlo; pero cuando hacen este modelo y lo reconstruyen, ven que por cómo están distribuidos el ángulo que hay entre cada una de las celdas, la amplitud que tiene cada una para ver el mundo, hay muchos puntos negros, puntos que no verían, que serían invisibles. en medio de la imagen se formarían huecos. Eso hace que sean poco eficaces y por lo tanto es probable que no tengan esa función porque habría sido muy fácil simplemente que se generaran más o que quedarán más apretados así o simplemente desarrollar otra alternativa. Así que lo que ellos plantean es que tienen la misma función que esos ojos que ya se detectaron en 2014. Cuando digo ojos pongamos siempre las comillas y es que ven cambios de luminosidad y punto. El problema es otro porque aquí podemos aceptar eso y quedarnos tranquilos pero si estamos apostando por una explicación mecanicista de esto está aquí para cumplir esta función tendremos que estar totalmente seguros de que puede cumplir esa función y que magnifique la luz que capta cada una de estas. Celdillas no es suficiente. Tenemos que saber cómo eso, esa luz que llega al final de cada uno de estos conos, después puede integrarla en su comportamiento del organismo. Y hasta donde se ha podido estudiar, a diferencia de lo que se ha visto tal vez en…
Significado #1
Héctor Socas anuncia el tema del próximo segmento del programa, indicando que tratarán sobre cine, cometas interestelares, estrellas de mar y la vida y obra de François Englert.
Habla: Héctor SocasPalabras #17cine no del buenocometa interestelar tres atlasestrellas de mar colores imposiblesvida y obra francois englert…perspectiva también podríamos haber dicho que estos días se cumple el centenario de Mel Brooks, lo que demuestra que, como casi todo en la vida, la intro de un podcast se puede orientar por lo apocalíptico o por lo jocoso según las inclinaciones de cada uno. Hoy hablaremos de cines, pero no se preocupen que no será del bueno, y de Tres y Atlas, el cometa interestelar, y de estrellas, pero hoy de las de mar, de colores imposibles, y repasaremos la vida y obra de François Engler. Perdón mi francés, que nos dejó para siempre hace unos días. Ahora nos ponemos con todo eso, antes les quiero recordar brevemente que tenemos una página web que es señalirruido.com y que en esa web tienen toda la información de todos los episodios anteriores, de todos los papers y todas las referencias de los temas que…
Ignacio Crespo introduce un nuevo estudio publicado en PNAS sobre estrellas de mar, específicamente la Protodeaster nodosus, destacando que presenta un sistema visual diferente al conocido.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #6 · Palabras #2visión en protodeaster nodosusartículo ignacio estrellas de martrucos técnicos producción señal y ruidoestructuras funcionales ojos protodeaster nodosusprotodeaster nodosus sistema visualpnás estudio protodeaster nodosussistema visual diferente conocidosistema visual protodeaster nodosusresistencia del esqueleto estrellas de marmateriales para nuevos dispositivospantallas resistentes investigadoresestructuras rígidas estrellas de marexoesqueleto artrópodos superficieepidermis estrellas de mar sustentoesqueletos porosos equinodermos al soluso cosmético esqueleto protodeaster nodosusbioinspiración tecnología esqueletos mineralesprotodeaster nodosus placas terminalesosículos esqueleto estrella de marestructuras visión estrellas de maranálisis tac protodeaster nodosus…la parte de viajar, así que de alguna forma puedo decir que me pagan por viajar. Bueno, venga, pasamos de tema, ¿hay alguna última conclusión que quieran? Yo creo que ha quedado bastante redondo este tema. Pues vamos a seguir entonces y vamos a hablar de un. artículo en el que se postula, Ignacio, que algo que parece que hay en el esqueleto de las estrellas de mar que puede estar relacionado con una especie de visión, pero supongo que no visión como la entendemos nosotros de formar imagen, pero sí tener alguna capacidad de recibir luz y procesarla, ¿no? Pero activa el micrófono y así te escucharemos mejor. Es una muy buena idea, ¿eh? Soy novato todavía. No, son muchos años de estar aquí. El conocimiento técnico que se acumula es vasto. Entonces, son pequeños trucos que se van aprendiendo. Claro, bueno, en algún momento los añadiré también a mi haber de trucos. En cualquier caso, es así, es como dices, las estrellas de mar que nos parecen ahí prácticamente pasivas y que si se mueven es poquito a poco, interactuando lo mínimo con el ambiente, pues resulta que podrían tener visión. y aquí hay varios peros. El primero que nos puede poner el público es que esto ya se sabía y de hecho Francis lo comentó por el hilo de correos que existe un artículo muy conocido 2014 en el que ya se había detectado que al menos una especie de estrella de mar tiene pequeños o matidios, que son las estructuras funcionales de los ojos compuestos de los insectos, cada una de esas celdillas, pues un equivalente en el extremo de sus pies, de sus brazos, podríamos decir. Entonces, con esto, no podían formar imágenes, hasta donde sabemos, pero sí podían más o menos detectar los cambios de luminosidad, lo cual es interesante. Decían en el artículo que, además, era bastante malo el sistema visual que tenían, que en dos metros de distancia ya perdían la visión, así que no se podían alejar mucho de arrecifes o del lugar donde quisieran estar, básicamente. Entonces, ¿qué es lo nuevo? Porque ha salido un estudio en PNAS hace nada, hace un par de semanas, en el que habla de, ojo, que podría ser que las estrellas de mar, al menos de nuevo una especie en concreto, que es la estrella de mar de pepitas de chocolate, el nombre de la Protodeaster nodosus, que la cosa está compleja como en casi todos los nombres biológicos, tiene un sistema visual y ya más o menos lo sabíamos, pero este es el cambio: es un sistema visual diferente al que conocíamos y es un sistema visual que hace algo muy único en las estructuras que podemos encontrar calcificadas en este tipo de animales y es que consigue no. Sólo darle la propiedad de conducir luz y por lo tanto captar diferencias en la luminosidad del entorno, sino que aumenta la resistencia del esqueleto de las estrellas de mar. Y esto es guay porque nos ayuda a entender cómo producir materiales interesantes para crear nuevos dispositivos, pantallas que sean resistentes y de acuerdo, no van a poder mostrar imágenes muy detalladas de nada, pero puede que podamos hacer diales o estructuras más sofisticadas y por aquí tiran los investigadores realmente. Así que podemos partir un poco a poco y lo Primero que tal vez sorprende es eso de un esqueleto en las estrellas de mar, porque solemos pensar que los invertebrados no tienen esqueleto. En realidad ahí depende de la definición: el exoesqueleto, que es esa cutícula que tienen en la superficie, por ejemplo, las gambas que nos comemos o los artrópodos en general, pues es un esqueleto solo que está por fuera. En el caso de las estrellas de mar no hay una concha, un caparazón, nada parecido, pero es que bajo las estructuras superficiales de sus tejidos, de su epidermis, encontramos también un equivalente: estructuras rígidas que valen para dar sustento al organismo. O sea, efectos prácticos es un esqueleto. Y es un endoesqueleto además, más parecido entonces al nuestro tal vez que al que podría tener una gamba. ¿Y esto es interesante porque sabemos que si secamos al sol equinodermos en general, que son las estrellas de mar, las ofiuras, los erizos de mar, dejan una especie de esqueleto poroso de estructura formada por minerales que se ha utilizado para cuestiones cosméticas, para raspar impurezas en la piel y movidas de estas, pero que también tiene esta posible bioinspiración para la tecnología? Es decir, mira lo que hace la naturaleza, vamos a intentar emularlo. ¿Qué hace entonces esta investigación? Decide ver en esta estrella de pepitas de chocolate cómo funcionan unas estructuras llamadas las placas terminales dentro de la colección de osículos, que así se llaman estas estructuras que forman su esqueleto, y estas placas terminales serían los osículos que hay en el extremo de sus brazos. Además, sabemos que es ahí donde estaba la visión que se detectó en esa otra especie de estrellas de mar hace unos años, así que bueno, hasta aquí tiene sentido. Al hacer un análisis a través de, bueno, TAC a pequeña escala y microscopio electrónico de estas estructuras. Ven que lo primero son tremendamente porosas. Hasta aquí es lo que podríamos esperar en cualquier otro de los osículos o huesecillos, ¿no? Por traducirlo de esa forma, que podríamos que componen su esqueleto. No es nada nuevo. Lo que pasa es que cuando…
Ignacio Crespo explica que al reconstruir un modelo de las estructuras encontradas en estrellas de mar, se observa que existen puntos ciegos o áreas invisibles debido a la distribución y ángulo entre las celdas.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #1cristales protodeaster nodosus magnifican luzeficiencia cristales ojos estrella de mar70 luz perdida celdillas protodeasterluminosidad multiplicada por 8 protodeasterestructura protodeaster nodosus ojo insectosdetección luminosidad entorno artículo 2014reconstrucción contornos figuras protodeasterojo insectos reconstruye imágenesprotodeaster nodosus y ojo insectossomatidios píxeles imagen burdaestructuras en estrellas de marpuntos ciegos estrellas de marceldas y ángulo protodeaster nodosusamplitud visión estrellas de marestructuras funcionales ojos insectossistema visual estrellas de mardetección de ojos protodeaster nodosusojos estrella de mar protodeaster nodosuscambios de luminosidad protodeaster nodosusexplicación mecanicista protodeaster nodosus…donde hay celdillas en la superficie, una superficie que es convexa y que si pudiéramos cortarlo, ese ojo, veríamos cómo conducen la luz hasta el centro; se difunden radialmente desde el centro del ojo y en este caso pasa algo similar con estos cristales. Hasta aquí es muy interesante, pero es que resulta que no solamente conducen la luz y punto; lo que han visto es que son muy eficientes magnificando la luz que detectan porque evidentemente parte se pierde. Calcularon que en torno a un 70% de la luz que incide en cada uno de estos cristales no llega a transmitirse hasta el final de cada una de estas celdillas, pero lo que han visto es que cuando se suman todas se llega a multiplicar prácticamente por 8 la luminosidad que detectan. Así que parece que trabajan en conjunto. Esto está bastante chulo y además, como nos recuerda al ojo de los insectos, nos hace pensar que tal vez sí que tengan no solo la capacidad de detectar cambios en la luminosidad del entorno, como decía el artículo del 2014, sino que con esta estructura puedan reconstruir contornos, figuras. Eso mola bastante, pero tiene un problema. Es que lógicamente este estudio ha intentado ir a lo profundo y ha hecho modelos para ver cómo reconstruiría esas imágenes. Lo primero que es importante decir aquí es que, por las películas tal vez tenemos la idea de que el ojo de los insectos reconstruye el mundo que está viendo como si fueran pequeñas imágenes repetidas del mismo objeto; no funciona así, funciona más como si cada uno de estos somatidios fuera un píxel, una imagen muy burda de lo que estamos viendo nosotros donde no vemos cada una de las líneas del contorno sino que parece más bien pixel art. Ven el mundo así más o menos y en el caso de estas estructuras que han encontrado en las estrellas, pues podría ser tal vez eso, podríamos pensarlo; pero cuando hacen este modelo y lo reconstruyen, ven que por cómo están distribuidos el ángulo que hay entre cada una de las celdas, la amplitud que tiene cada una para ver el mundo, hay muchos puntos negros, puntos que no verían, que serían invisibles. en medio de la imagen se formarían huecos. Eso hace que sean poco eficaces y por lo tanto es probable que no tengan esa función porque habría sido muy fácil simplemente que se generaran más o que quedarán más apretados así o simplemente desarrollar otra alternativa. Así que lo que ellos plantean es que tienen la misma función que esos ojos que ya se detectaron en 2014. Cuando digo ojos pongamos siempre las comillas y es que ven cambios de luminosidad y punto. El problema es otro porque aquí podemos aceptar eso y quedarnos tranquilos pero si estamos apostando por una explicación mecanicista de esto está aquí para cumplir esta función tendremos que estar totalmente seguros de que puede cumplir esa función y que magnifique la luz que capta cada una de estas. Celdillas no es suficiente. Tenemos que saber cómo eso, esa luz que llega al final de cada uno de estos conos, después puede integrarla en su comportamiento del organismo. Y hasta donde se ha podido estudiar, a diferencia de lo que se ha visto tal vez en…
Ignacio Crespo plantea dos hipótesis sobre el origen de las estructuras encontradas en la estrella de mar Protodeaster nodosus: una relacionada con la resistencia del material y otra, más especulativa, que sugiere un posible rol visual previo.
Habla: Ignacio CrespoSignificado #2 · Palabras #1nervios ofiuras impulsos eléctricosestrellas de mar información lumínicaestructura protodeaster nodosus resistenciaexaptación funciones visuales estrella de marsistema nervioso conecta protodeaster nodosusfunción visual pasada protodeaster nodosussistema nervioso estrellas de marfunciones adicionales estrellas de marconcentración de luz cataliza reacciones químicashipótesis especulativa ignacio crespohormonas en estrellas de marplacas terminales y luzsistema visual protodeaster nodosus…comportamiento del organismo. Y hasta donde se ha podido estudiar, a diferencia de lo que se ha visto tal vez en ofiuras, que sabemos que sí que utilizan cristales de su esqueleto para observar el mundo, pero cristales aislados, no estos conjuntos en mosaico. las ofiuras sí tienen nervios cerca que pueden convertir entonces esa luminosidad en impulsos eléctricos que ellas interpreten y reaccionar. Pero en el caso de estas estrellas no parece que pasen nervios cerca que puedan convertir la información. Bueno, convertirlo en información, precisamente. Así que genera dudas. Y por supuesto que quedarían abiertas otras explicaciones. Por ejemplo, que esto me parece muy chulo, es que, por un lado, o se han formado estas estructuras porque triplican la resistencia del material a deformaciones, que ya da una gran ventaja evolutiva, y casualmente parece que podrían desarrollar por exaptación otras funciones en el futuro, como pueden ser visuales, si de repente el sistema nervioso consigue conectar de alguna manera, o la contraria, que a mí me gusta más, pero esta no la comentan en el artículo, que es que tal vez en el pasado sí cumplieron esa función. Puede que en el pasado, antecesores de estas estrellas que estamos estudiando, tuvieran un sistema nervioso que conectara con estas estructuras, pero que al final acabara primando más las propiedades mecánicas que tiene que las ópticas, y que de esa forma se fuera perdiendo poco a poco la conexión porque no era útil, porque tal vez tenía otras formas de interactuar con el medio y de poder captar las diferencias de luminosidad. Y luego, si nos ponemos muy especulativos y aquí ya no entra el paper, podría haber otras funciones. Concentrar la luz no solamente puede dar información al sistema nervioso sobre cómo dónde estamos, si ya está avanzando el día o si está pasando un depredador sobre nosotros, sino que podría también catalizar algunas reacciones químicas. Sería interesante ver si al final de estas placas terminales encontramos sustancias que se beneficien de la presencia de luz y que eso sea lo que cambie el comportamiento de las estrellas. Un sistema más lento que los sistemas nerviosos, más parecidos a cómo actúan realmente nuestras hormonas, pero vamos. Eso es por ponernos en lo especulativo porque en realidad son preguntas que el propio artículo deja abiertas, y aunque no da esta solución no es nada loco; es una cosa que podría ocurrir, y ante la duda está bien explicar que el abanico es más amplio del que…
Ignacio Crespo establece una analogía entre el funcionamiento de las estructuras sensibles a la luz en estrellas de mar y el de una fibra óptica, destacando cómo la diferencia de refracción del material permite conducir la luz.
Habla: Ignacio CrespoPalabras #5fibra óptica en estrellas de marrefracción del material fibra ópticaartículo 2014 visión estrellas de mar…no da esta solución no es nada loco; es una cosa que podría ocurrir, y ante la duda está bien explicar que el abanico es más amplio del que podríamos pensar, y que todavía queda muchísimo por hacer al respecto. Pero me ha parecido muy chulo, y además es una Analogía con cómo funciona la fibra óptica, la forma en la que consigue conducir la luz: fibra óptica, por esa diferencia de refracción del material que la forma y el aire, pues aquí pasaría algo parecido. Y hablar de primero fibra óptica en seres vivos tampoco es nuevo, pero es guay ir acumulando ejemplos. De hecho, era la analogía que utilizaban para ese artículo 2014 sobre la visión de otras estrellas de mar y luego que Todo lo que es la biomineralización está dando lugar a aplicaciones o al menos potenciales aplicaciones en biotecnología y bioingeniería muy chulas, muy interesantes de nuevos materiales que consiguen aunar estas dos propiedades. El hecho de que si queremos…
Héctor Socas introduce una pregunta planteada por Tomás Vila sobre la posibilidad de que una estrella de mar se convierta en supernova de mar y comenta sobre la necesidad de considerar el tamaño de la estrella para determinarlo.
Habla: Héctor SocasPalabras #9estrella de mar supernova de martamaño de la estrella protodeaster nodosuspregunta de tomas vila…y tener uno nuevo, y uno nuevo que además se puede estudiar con microscopio electrónico, bien para ver cómo esa estructura y esa cristalización permite tanto esa resistencia como la conducción de la luz. Puede inspirar materiales bastante interesantes. ¿Qué Chulo, aquí hay una pregunta que quizás sería relevante de Tomás Vila: que pregunta si al final de su vida una estrella de mar se convierte en supernova de mar. Depende del tamaño de... Me gustaría verlo, ¿eh? Depende del tamaño de la estrella. Bueno, muy bien, pues gracias Ignacio por este tema. Estoy intentando hacer algo de tiempo para apuntar aquí. Me había perdido por donde estábamos. Vale, ¿hay alguna pregunta o comentario sobre este tema? Si no, vamos a pasar al siguiente. Yo quería hacer, de hecho llevo un par de semanas queriendo hacer una actualización sobre Tres y Atlas, y creo que hoy que empezamos hablando de ovnis y de cosas de película y de Spielberg, pues pega mucho, por lo que sea. Ya saben que, bueno, es que parece…