influencia de las radiaciones ionizantes en la
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UNIVERSIDAD CENTRAL “MARTA ABREU” DE LAS VILLAS FACULTAD DE MATEMÁTICA FISICA Y COMPUTACIÓN
INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA
PRODUCTIVIDAD BIOLÓGICA
Tesis en opción al grado académico de Master en Bioinformática y
Biología Computacional
Autor :
Tutores :
Ing. Lien Rodríguez López
Dr. C. Rolando Cárdenas Ortiz
Dr. C. Oscar Rodríguez Hoyos
Santa Clara 2014
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PENSAMIENTO
PENSAMIENTO La ciencia es el alma de la prosperidad de las naciones y la fuente de vida de
todo progreso.
Louis Pasteur
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DEDICATORIA
DEDICATORIA
A Lily: Por estar siempre ahí.
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RESUMEN
4
RReessuummeenn
Las radiaciones juegan un rol esencial en el establecimiento y proliferación de la
biota en los ambientes naturales. El proceso de fotosíntesis, básico para casi
toda la biosfera terrestre, se realiza absorbiendo fotones en las bandas visible e
infrarroja del espectro electromagnético, mientras que los fotones ultravioletas
(UV) y las radiaciones ionizantes tienden a inhibirla (disminuyendo, por diversos
mecanismos, su rendimiento cuántico). La modelación cuantitativa de lo anterior
dista mucho de ser un tema cerrado: la mayoría de los modelos solo considera
las irradiancias espectrales en las bandas ultravioleta y visible, y alguna que
otra variable ambiental adicional, seleccionada acorde al entorno natural que se
modela. Por lo general se presta poca o ninguna atención a la potencial
influencia de radiaciones ionizantes en el proceso fotosintético. Lo anterior trae
como consecuencia la poca disponibilidad de modelos adecuados para describir
la productividad biológica en situaciones en que las radiaciones ionizantes
juegan un rol preponderante. En esta tesis se resuelven y discuten varios casos
de modelación de la influencia de las radiaciones ionizantes en la productividad
biológica, usando herramientas bioinformáticas y biofísicas.
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ABSTRACT
5
ABSTRACT
Radiations play an essential role in the establishment and growth of the biota in
natural environments. The process of photosynthesis, essential for most of the
terrestrial biosphere, is performed by absorbing photons in the visible and
infrared bands of the electromagnetic spectrum, while ultraviolet photons (UV)
and ionizing radiation tend to inhibit it (decreasing by various mechanisms, their
quantum yield). Quantitative modeling of above is far from being a closed issue:
most models only consider the spectral irradiance in the ultraviolet and visible
bands, and some other additional environmental variable, selected according to
the modelled environment. Usually little or no attention to the potential influence
of ionizing radiation on the photosynthetic process is provided. This results in
poor availability of suitable models to describe biological productivity in situations
where ionizing radiation play a major role. In this thesis several cases of
modelling the influence of ionizing radiations in biological productivity are solved
and discussed, using tools from the fields of Bioinformatics and Biophysics.
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TABLA DE CONTENIDOS
6
TABLA DE CONTENIDOS
RESUMEN………………………………………………………………………………..4
TABLA DE CONTENIDOS……………………………………………………………...6
I -INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………...8
1.1 Radiactividad………………………………..………………………………………...8
1.2 Radiaciones……………………………………………………………………….. ….9
1.3 El ADN y el daño causado por las radiaciones………………………………………12
1.4 El átomo y las radiaciones ionizantes…………………………………………..........16
1.5 Dosis efectiva de las radiaciones…………………………………………………….20
1.6 Los muones y la radiación ionizante………………………………………………...21
1.7 Fotosíntesis y radiaciones………………..…………………………………………..23
1.8 Objetivos de esta tesis……………………………………….. ……………………..25
II - MATERIALES Y METODOS ………………………………………………….27
2.1 El modelo E………………………………………………………………………...27
2.2 Sobre la habitabilidad de exoplanetas orbitando a Próxima del Centauro ………….29
2.3 Sobre el potencial fotosintético en el océano de la tierra….……..………................34
2.4 Perturbaciones a la fotosíntesis acuática inducida por muones ….…………………36
2.5 Cambios informacionales en biomoléculas causados por radiaciones ionizantes…..38
III- RESULTADOS Y DISCUSION…………………………………………………..41
3.1 Sobre la habitabilidad de exoplanetas orbitando a Próxima del Centauro…………41
3.2 Sobre el potencial fotosintético en el océano de la Tierra………………………….45
3.3 Perturbaciones a la fotosíntesis acuática inducidas por muones ….……………….49
3.4 Cambios informacionales en biomoléculas causados por radiaciones ionizantes….56
Conclusiones…………………………………………………………………………..59
Referencias bibliográfícas……………………………………………………………..60
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INTRODUCCION
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I- INTRODUCCION
1.1 Radioactividad
La radiactividad o radioactividad es un fenómeno físico por el cual algunos
cuerpos o elementos químicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que
tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir
fluorescencia, atravesar cuerpos opacos entre otros.
La radioactividad puede clasificarse en dos clases: natural (manifestada por los
isótopos que se encuentran en la naturaleza) y artificial o inducida
(manifestada por los radioisótopos producidos en transformaciones artificiales.
En 1896 el físico francés Henri Becquerel demostró la existencia de una nueva
propiedad de la materia al descubrir que ciertas sales de uranio emiten
radiaciones espontáneamente, observando que velaban las placas fotográficas
envueltas en papel negro. Hizo ensayos con el mineral en caliente, en frío,
pulverizado, disuelto en ácidos y la intensidad de la misteriosa radiación era
siempre la misma, por lo que llega a la conclusión de que dicha propiedad no
dependía de la forma física o química en la que se encontraban los átomos del
cuerpo radiactivo, sino que radicaba en el interior mismo del átomo. El estudio
del nuevo fenómeno y su desarrollo posterior se debe casi exclusivamente al
matrimonio de Marie y Pierre Curie, quienes encontraron otras sustancias
radiactivas: el torio, el polonio y el radio. La intensidad de la radiación emitida era
proporcional a la cantidad de uranio presente, por lo que Marie Curie dedujo que
la radiactividad es una propiedad atómica, es decir, que se origina
exclusivamente en el núcleo de los átomos radiactivos.
La radiactividad artificial, también llamada radiactividad inducida, se produce
cuando se bombardean ciertos núcleos estables con partículas apropiadas. Si la
energía de estas partículas tiene un valor adecuado, penetran el núcleo
bombardeado y forman un nuevo núcleo que, en caso de ser inestable, se
desintegra después radiactivamente. Fue descubierta en 1934 por los esposos
Jean Frédéric Joliot-Curie e Irène Joliot-Curie, bombardeando núcleos de boro y
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INTRODUCCION
8
de aluminio con partículas alfa y observando que las sustancias bombardeadas
emitían radiaciones después de retirar el cuerpo radiactivo emisor de las
partículas de bombardeo. [1]
1.2 Radiaciones
Existe un amplio espectro de radiaciones electromagnéticas en función de su
longitud de onda y, por tanto, de su energía. En la parte central de este espectro
encontramos las radiaciones de la luz visible. La acción de las radiaciones sobre
la materia viva variará mucho en función de su energía. Los organismos vivos
están formados por moléculas orgánicas complejas, con una estructura que
depende de unos enlaces fuertes (enlaces covalentes) y de otros débiles
(puentes de hidrógeno). Las radiaciones de baja energía, como las ondas de
radio, no tienen bastante energía para alterar ninguno de estos enlaces y los
efectos sobre los seres vivos son muy escasos, o por lo menos poco conocidos.
Inmediatamente por debajo de las radiaciones visibles tenemos la radiación
infrarroja, esta es importante para la vida porque tiene una longitud de onda
adecuada para calentar el agua y, en consecuencia, también a los seres vivos,
formados en gran parte por agua. Por otra parte, las radiaciones visibles tienen
una longitud de onda adecuada para alterar algunas de las moléculas, pero de
una manera leve, y, a lo largo de la evolución, se han desarrollado estructuras
que han permitido aprovechar la energía de estas radiaciones para realizar
funciones biológicas muy importantes como pueden ser la fotosíntesis o la
visión. Por encima de las radiaciones visibles están las radiaciones de elevada
energía: la ultravioleta (UV), los rayos X y los rayos gamma. Estas radiaciones
tienen suficiente energía para modificar muchas de las moléculas que
encontramos en las células y, como consecuencia, pueden alterar en gran
manera su funcionamiento. Nos centraremos en los efectos biológicos de estas
radiaciones [2].
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INTRODUCCION
9
Entre las radiaciones de elevada energía que inciden sobre nuestro planeta, las
radiaciones ultravioletas provenientes del Sol tienen una influencia notable.
Estas radiaciones pueden reaccionar con diferentes moléculas de las células,
como por ejemplo el ADN, y alterar su funcionamiento. Más del 80% de la
energía de los rayos X o gamma (radiaciones ionizantes) que recibe una célula
se invierten en arrancar electrones del agua. Los radicales libres producidos
generan especies reactivas de oxígeno (ROS en las siglas en inglés, Reactive
Oxygen Species), que al final acabarán oxidando diferentes constituyentes
celulares, como pueden ser lípidos, proteínas o también el ADN. Tanto en el
caso de la radiación UV como en el de los rayos X y gamma, si las dosis de
radiaciones recibidas son lo bastante altas, el daño ocasionado puede ser tan
grande que impida a la célula realizar sus funciones vitales y por lo tanto que
produzca directamente su muerte. Es por eso que la luz UV se utiliza como
bactericida. Si las dosis recibidas son más bajas y la célula puede sobrevivir, las
alteraciones que se pueden haber producido en el ADN (mutaciones) serán
transmitidas a las células hijas y por lo tanto las radiaciones tendrán entonces un
claro efecto mutagénico.
Si pensamos en un organismo pluricelular, como somos los humanos, la
exposición generalizada a dosis muy altas de radiaciones ionizantes puede
inducir la muerte de muchas células del organismo y como consecuencia la
muerte de éste. Los síntomas iniciales pueden ser náuseas, vómitos, diarreas,
hemorragias, marcas en la piel, fiebre, rápida pérdida de peso. Por desgracia,
tenemos un claro ejemplo en el elevado número de muertos que se produjeron
inmediatamente y como consecuencia directa de las explosiones nucleares de
Hiroshima y Nagasaki o, también, en la muerte de los trabajadores que debieron
intervenir en la central de Chernóbil después del accidente.
Nos centraremos aquí en analizar cómo responden las células de un organismo
pluricelular a dosis de radiaciones ionizantes o radiaciones ultravioletas que no
induzcan directamente la muerte celular. Veremos cómo las células intentan no
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INTRODUCCION
10
sólo sobrevivir, sino también mantener su genoma intacto y, en caso de no
conseguirlo, cuáles pueden ser las consecuencias para la célula y para el
organismo.
Hemos mencionado que las radiaciones producen alteraciones en diferentes
moléculas celulares. Si por ejemplo se altera una proteína que tiene una
determinada función reguladora, esta proteína puede dejar de funcionar y, por
tanto, la reacción que regula no se producirá correctamente. Pero la célula
puede producir nuevas moléculas «correctas» de esta proteína y, por lo tanto, si
la exposición a la radiación no continúa, las consecuencias pueden no ser muy
graves. ¿Pero qué pasa si hemos conseguido producir alteraciones en la
molécula de ADN? El ADN es la molécula donde está codificada la información
necesaria para producir las diferentes proteínas de la célula y, por tanto, si se
altera el ADN (si introducimos mutaciones), todas las nuevas copias de esta
proteína se producirán de manera errónea. Por otra parte, cuando una célula
prolifera hace una copia del ADN para transmitir dos moléculas idénticas a las
dos células hijas. Así pues, si hemos modificado el ADN, los errores pasan
también a la descendencia de esta célula. Y por último, si la célula que ha tenido
una alteración en el ADN es una célula de la línea germinal (la encargada de
producir gametos, ya sean óvulos o espermatozoides), la mutación será
transmitida a todas las células de la descendencia del individuo. Por tanto las
consecuencias de modificar permanentemente el ADN, aunque sea de manera
no muy extensa, son mucho más graves. Por ello, evolutivamente se han
desarrollado una serie de mecanismos para defender las células de las
radiaciones y así intentar evitar la aparición de daño en el ADN.
¿Cómo se protegen los seres vivos de las radiaciones?
Como ya hemos mencionado, las radiaciones ultravioletas del Sol son aquellas a
las que los organismos vivos están más expuestos. Ya desde el origen de la
vida, los primeros organismos debieron evitar recibir estas radiaciones en dosis
demasiado elevadas, y es en parte por lo que la vida se desarrolló dentro del
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INTRODUCCION
11
agua (el agua funcionaba como pantalla de las radiaciones ultravioletas).
Posteriormente, cuando se acumuló bastante oxígeno en la atmósfera (hace
unos 600 millones de años) el ozono formado a partir del oxígeno atmosférico
formó una capa protectora de las radiaciones que permitió la vida en la superficie
de la Tierra.
Pese a la capa de ozono, una cantidad significativa de radiación ultravioleta llega
a la superficie de la Tierra y por eso los organismos vivos han desarrollado otros
sistemas para protegerse. Si se tiene en cuenta que la radiación ultravioleta
puede penetrar muy poco, los únicos tejidos vulnerables a esta radiación son la
piel y las células pigmentadas de la retina. La piel tiene su propio sistema de
protección, que es la melanina, un pigmento sintetizado por células
especializadas y que absorbe los rayos ultravioletas para impedir que lleguen a
incidir en el ADN de las células de la piel [1].
El caso de las radiaciones de rayos X y g es diferente. Por una parte estamos
mucho menos expuestos a ellos de manera natural, pero por otra, son mucho
más penetrantes y no hemos desarrollado ninguna pantalla biológica que nos
proteja de ellos. Las células sí que han desarrollado, sin embargo, varios
mecanismos para «neutralizar» y «desintoxicarse» de alguna manera de las
especies reactivas de oxígeno producidas al interaccionar las radiaciones
ionizantes con las moléculas de agua presentes en la célula, y que al final son
las que en realidad acaban causando daño celular. Así, por ejemplo, existen
diferentes enzimas, como la superóxido dismutasa o la catalasa, que convierten
las especies reactivas de oxígeno en oxígeno, o la existencia de secuestradores
de ROS (antioxidantes) como por ejemplo la vitamina C y la vitamina E, entre
otros. Al «neutralizar» las especies reactivas de oxígeno, estas moléculas
protegen sobre los efectos de las radiaciones ionizantes.
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INTRODUCCION
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1.3 El ADN y el daño causado por las radiaciones
Para entender bien las consecuencias de los daños ocasionados en el ADN por
las radiaciones debemos saber primero cómo es la molécula de ADN.
El ADN es una molécula muy larga formada por dos cadenas complementarias
de nucleótidos. Un nucleótido está formado por un fosfato, un azúcar
(desoxirribosa en el caso del ADN) y una base nitrogenada. Una cadena de
nucleótidos consiste en una serie de nucleótidos unidos por enlaces covalentes.
La unión se hace entre el fosfato y el azúcar. Así pues, al final tenemos una
cadena formada por los fosfatos y los azúcares de la que cuelgan las bases
nitrogenadas. En el ADN hay 4 bases nitrogenadas diferentes: adenina (A),
guanina (G), citosina (C) y timina (T). Cada una de estas bases puede formar
enlaces débiles (puentes de hidrógeno) específicamente con otra de las bases,
de manera que las parejas son A-T y C-G (son lo que llamamos nucleótidos o
bases complementarias). Cuando decimos que el ADN está formado por dos
cadenas complementarias de nucleótidos queremos decir que las dos cadenas
tienen aparejadas sus bases de la manera que se ha indicado. Esta estructura
de la molécula del ADN es muy ingeniosa porque permite hacer fácilmente dos
copias: si abrimos las dos cadenas, podemos generar automáticamente,
utilizando la regla de apareamiento antes indicada, dos cadenas iguales. Eso es
lo que pasa al duplicar el ADN durante la proliferación celular. Así pues,
generamos dos células hijas con una misma secuencia de ADN y por lo tanto
una información genética idéntica. No debemos olvidar además que la secuencia
específica de nucleótidos es la que nos da información para sintetizar las
diferentes proteínas de la célula.
Al impactar los fotones de luz ultravioleta en el ADN se forman enlaces
covalentes entre dos timinas consecutivas de la misma cadena del ADN; es lo
que se llama dímeros de timina. Como se puede imaginar fácilmente, eso
provocará que estas bases no puedan emparejarse correctamente cuando este
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INTRODUCCION
13
ADN se tenga que replicar, y por tanto se producirán errores. Por otra parte, la
exposición del ADN a las especies reactivas de oxígeno puede dar lugar a
oxidación o incluso a pérdida de las bases nitrogenadas del ADN.
Evidentemente eso también hará que no se puedan emparejarse correctamente.
También puede dar lugar incluso a rupturas en una o las dos cadenas del ADN.
Todas estas modificaciones causarán problemas en el momento de replicar el
ADN e incrementará de manera muy sustancial la posibilidad de introducir
cambios en la secuencia de ADN. Dependiendo del daño ocasionado, los
cambios podrán ser aislados (cambio en una sola base) o incluso de pérdida de
fragmentos grandes de ADN. Como ya hemos mencionado, el ADN es la
molécula que contiene la información genética y por tanto estas alteraciones se
traducirán en mutaciones que serán transmitidas a las células hijas y por lo tanto
las radiaciones tendrán entonces un claro efecto mutagénico.
El Sol proporciona la energía necesaria para que exista vida en la Tierra. El Sol
emite radiaciones a lo largo de todo el espectro electromagnético, desde el
infrarrojo hasta el ultravioleta. No toda la radiación solar alcanza la superficie de
la Tierra, porque las ondas ultravioletas más cortas son absorbidas por los gases
de la atmósfera, fundamentalmente por el ozono.
Tipos de radiaciones emitidas por el sol
• Infrarroja. Esta parte del espectro está compuesta por rayos invisibles que
proporcionan el calor que permite mantener la Tierra caliente.
• Visible. Esta parte del espectro, que puede detectarse con nuestros ojos,
nos permite ver y proporciona la energía a las plantas para producir
alimentos mediante la fotosíntesis.
• Ultravioleta. No podemos ver esta parte del espectro, pero puede dañar
nuestra piel si no está bien protegida, pudiendo producir desde
quemaduras graves hasta cáncer de piel. [2]
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INTRODUCCION
14
Radiación ultravioleta
La radiación ultravioleta (UV) es una radiación electromagnética cuya longitud de
onda va aproximadamente desde los 400 nm, el límite de la luz violeta, hasta los
15 nm, donde empiezan los rayos X. El exceso de los rayos UV puede tener
consecuencias graves para la salud, ya que es capaz de provocar cáncer,
envejecimiento y otros problemas de la piel como quemaduras. Además puede
causar cataratas y otras lesiones en los ojos y puede alterar el sistema
inmunitario. Los niños deben aprender a cuidarse del sol porque la exposición
excesiva durante la infancia y juventud puede provocar cáncer de piel más
adelante. Hay una serie de factores que afectan de manera directa a la radiación
ultravioleta que llega a la superficie terrestre; estos son:
Ozono atmosférico Elevación solar
Altitud Reflexión
Nubes y polvo Dispersión atmosférica
Tabla 1 Factores que afectan de manera directa a la radiación ultravioleta
Cuanto menor es la longitud de onda de la luz ultravioleta, más daño puede
causar a los seres vivos, pero también es más fácilmente absorbida por la capa
de ozono. Existen tres tipos de radiación ultravioleta, que tienen distinta energía
o longitud de onda: UVA, UVB y UVC. La mayoría de la radiación UV que llega a
la tierra es del tipo UVA (mayor longitud de onda), con algo de UVB.
Las radiaciones, atendiendo a su energía, se clasifican en radiaciones ionizantes
y no ionizantes.
• Radiaciones ionizantes. Corresponden a las radiaciones de mayor
energía (menor longitud de onda) dentro del espectro electromagnético.
Tienen energía suficiente como para arrancar electrones de los átomos
con los que interaccionan, es decir, para producir ionizaciones.
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INTRODUCCION
15
• Radiaciones no ionizantes. Son aquellas que no poseen suficiente
energía para arrancar un electrón del átomo, es decir, no son capaces de
producir ionizaciones.
Las radiaciones no ionizantes son de baja energía, es decir, no son capaces de
ionizar la materia con la que interaccionan. Estas radiaciones se pueden
clasificar en dos grandes grupos:
• Radiaciones electromagnéticas. A este grupo pertenecen las radiaciones
generadas por las líneas de corriente eléctrica o por campos eléctricos
estáticos. Otros ejemplos son las ondas de radiofrecuencia, utilizadas por
las emisoras de radio y las microondas utilizadas en electrodomésticos y
en el área de las telecomunicaciones.
• Radiaciones ópticas. Pertenecen a este grupo los rayos infrarrojos, la luz
visible y la radiación ultravioleta. [2]
1.4 El átomo y las radiaciones ionizantes
Si queremos comprender qué son las radiaciones ionizantes, tenemos que
adentrarnos en la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su
identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos
químicos: EL ÁTOMO.
El átomo está formado por un núcleo, compuesto a su vez por protones y
neutrones y por una corteza que lo rodea, en la cual se encuentran los
electrones . Las partículas subatómicas que componen el átomo no pueden
existir aisladamente salvo en condiciones muy especiales.
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INTRODUCCION
16
Fig. 1 Modelo del átomo
El protón fue descubierto por Ernest Rutherford a principios del siglo XX. Es una
partícula elemental que constituye parte del núcleo de cualquier átomo. El
número de protones en el núcleo atómico, denominado número atómico (Z), es
el que determina las propiedades químicas del átomo en cuestión. Los protones
poseen carga eléctrica positiva y una masa 1.836 veces mayor de la de los
electrones.
El neutrón, partícula elemental que constituye parte del núcleo de los átomos,
fue descubierto en 1930 por dos físicos alemanes, Walter Bothe y Herbert
Becker. La masa del neutrón es ligeramente superior a la del protón, pero el
número de neutrones en el núcleo no determina las propiedades químicas del
átomo, aunque sí su estabilidad frente a posibles procesos nucleares (fisión,
fusión o emisión de radiactividad) como veremos más adelante. Los neutrones
carecen de carga eléctrica y son inestables cuando se hallan fuera del núcleo,
desintegrándose para dar un protón, un electrón y un antineutrino. El número de
protones más el de neutrones en el núcleo de un átomo constituye el número
másico (A).
El electrón fue descubierto en 1897 por J. J. Thomson. La masa del electrón es
1836 veces menor que la del protón y tiene carga opuesta, es decir, negativa.
Los electrones se mueven en órbitas difusas rodeando al núcleo a diferentes
distancias de él, de acuerdo a la energía que poseen, para formar el diámetro
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INTRODUCCION
17
atómico. Estas distancias son enormes comparadas con el tamaño del núcleo,
de manera que para un elemento de diámetro atómico medio, si consideramos
su núcleo de las dimensiones de una nuez, la nube electrónica puede tener las
dimensiones de un estadio de fútbol. En condiciones normales un átomo tiene el
mismo número de protones que de electrones, lo que convierte a los átomos en
entidades eléctricamente neutras. Si un átomo capta o pierde electrones, se
convierte en un ión [1].
Cada elemento químico tiene un número fijo de protones, pero su número de
neutrones puede variar, de manera que un mismo elemento puede existir en la
naturaleza con diferente relación protones/neutrones en su núcleo, son los
denominados isótopos .
Por tanto los isótopos son átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen
una cantidad diferente de neutrones y, por lo tanto, difieren en masa. La mayoría
de los elementos químicos poseen más de un isótopo. Solamente 21 elementos
(ejemplos: berilio, sodio) poseen un solo isótopo natural; en contraste, el estaño
es el elemento con más isótopos estables (se conocen 10 isótopos).
Los núcleos inestables, con exceso de energía, siempre tienden a estabilizarse,
por lo que tarde o temprano liberan el exceso de energía, sufriendo una
transformación (o desintegración). Así pues, durante la transformación se libera
una gran cantidad de energía en forma de radiaciones ionizantes ,
conociéndose a este fenómeno con el nombre de radiactividad .
Lógicamente cada núcleo inestable emitirá su exceso de energía de forma
diferente, es decir producirá distintos tipos de radiaciones ionizantes (alfa, beta
y/o gamma). También hay que tener en cuenta el grado de inestabilidad, es decir
el número de neutrones en exceso o en defecto respecto al número de protones
en el núcleo, ya que cuanto más se aleje el número de neutrones de la
configuración estable, más intensa será la tensión y mayor la velocidad con la
que el núcleo liberará el exceso de energía [1].
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INTRODUCCION
18
Las radiaciones ionizantes son de tres tipos:
• Partículas alfa α. Son núcleos de helio (formados por dos protones y dos
neutrones). Las partículas alfa son las radiaciones ionizantes con mayor
masa, por lo que su capacidad de penetración en la materia es limitada,
no pudiendo atravesar una hoja de papel o la piel de nuestro cuerpo. Las
partículas alfa son muy energéticas.
• Partículas beta β. Son electrones o positrones y poseen una masa
mucho menor que las partículas alfa, por lo que tienen mayor capacidad
para penetrar en la materia. Una partícula beta puede atravesar una hoja
de papel, pero será detenida por una fina lámina de metal o metacrilato y
por la ropa. Son menos energéticas que las partículas alfa.
• Rayos gamma γ. Son radiaciones electromagnéticas, por lo que no
tienen masa ni carga, lo que les hace tener un gran poder de penetración
en la materia. Para detenerlas es necesaria una capa gruesa de plomo o
una pared de hormigón. Los rayos gamma y los rayos X tienen las
mismas propiedades, diferenciándose únicamente en su origen. Mientras
que los rayos gamma se producen en el núcleo del átomo, los rayos X
proceden de las capas externas del átomo, donde se encuentran los
electrones.
Existe un cuarto tipo de radiación ionizante, los neutrones , si bien hay que
saber que éstos no son ionizantes por sí mismos, es decir cuando interaccionan
con la materia no arrancan electrones. Sin embargo, cuando chocan con un
núcleo atómico pueden activarlo o hacer que éste emita una partícula cargada o
un rayo gamma, por lo que son ionizantes de forma indirecta. Los neutrones son
las radiaciones ionizantes con mayor capacidad de penetración, por lo que para
detenerlos hace falta una gruesa pared de hormigón, agua ligera y/o pesada,
grafito, berilio y/o boro-10.
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INTRODUCCION
19
Fig. 2 Radiaciones ionizantes y no ionizantes
1.5 Dosis efectiva de las radiaciones
La dosis efectiva es la suma ponderada de dosis equivalentes en los tejidos y
órganos del cuerpo procedentes de irradiaciones internas y externas, que se
considera que empiezan a producir efectos en el organismo de forma
detectable de 100 mSv en un periodo de 1 año.
� Para la población general, el límite de dosis efectiva es de 1 mSv por año,
aunque en circunstancias especiales puede permitirse un valor de dosis
efectiva más elevado en un único año, siempre que no se sobrepasen 5
mSv en cinco años consecutivos. Estos valores se establecen por encima
del fondo natural que en promedio es de 2,4 mSv al año en el mundo.
� La dosis efectiva permitida para alguien que trabaje con radiaciones
ionizantes (por ejemplo, en una central nuclear o en un centro médico) es
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INTRODUCCION
20
de 100 mSv en un periodo de cinco años, y no se podrán superar en
ningún caso los 50 mSv en un mismo año.
A partir de este modelo, basado en medidas experimentales (de grandes grupos
de personas expuestas a las radiaciones, como los supervivientes de Hiroshima
y Nagasaki) de aparición de cáncer, se establecen límites de riesgo considerado
aceptable, consensuados con organismos internacionales tales como la
Organización Internacional del Trabajo (OIT), y a partir de esos límites se calcula
la dosis efectiva resultante. [2]
ZONA DOSIS
Zona gris o azul de 0,0025 a 0,0075 mSv/h
Zona verde de 0,0075 a 0,025 mSv/h
Zona amarilla de 0,025 a 1 mSv/h
Zona naranja de 1 a 100 mSv/h
Zona roja > 100 mSv/h
Tabla 2 Límites de riesgos para calcular la dosis efectiva de las radiaciones.
1.6 Los muones y la radiación ionizante
El muon (que toma su nombre de la letra griega mu, µ) es una partícula
elemental masiva que pertenece a la segunda generación de leptones. Su espin
es 1/2. Posee carga eléctrica negativa, como el electrón, aunque su masa es
200 veces mayor que el peso del electrón, y su vida es algo más larga que otras
partículas inestables (2,2 µs). Está asociada con su correspondiente
antipartícula, el antimuón (µ+).[3]
El muon es la partícula cargada eléctricamente con masa mayor al electrón, su
desintegración ha de producir por tanto un electrón más otras partículas cuya
carga eléctrica total sea nula. El resultado más frecuente es un electrón, un
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INTRODUCCION
21
antineutrino-electronico y un µ-neutrino. Su antipartícula, el antimuon, se
desintegra en un positrón, un e-neutrino y un µ-antineutrino:
.
Es muy poco frecuente que aparezca en su desintegración un par de fotones y
e-positrón.
El muon fue la primera partícula elemental descubierta que no pertenecía a los
átomos convencionales. Lo descubrió Carl D. Anderson en 1936 mientras
estudiaba la radiación cósmica, al detectar la presencia de partículas que se
curvaban al pasar por un campo electromagnético de forma distinta a los
electrones y a otras partículas conocidas, con una curvatura intermedia entre el
electrón y el protón. Supuso que la carga eléctrica era igual a la del electrón y su
masa intermedia entre ambos, por lo que la llamó en un principio mesotrón (del
griego meso, intermedio). Pero al aparecer más tarde nuevas partículas
intermedias, que adoptaron el nombre genérico de mesones, se vio en la
necesidad de diferenciar tal partícula, que pasó a llamarse µ-mesón.
El µ-mesón divergía significativamente de otros mesones; su desintegración
producía un electrón y un par de neutrinos (neutrino y antineutrino), al contrario
de lo que se había observado en otros mesones, que generaban uno solamente
(ya fuera neutrino o antineutrino). Se consideró que los otros mesones eran
hadrones (partículas formadas por quarks y que por tanto intervienen en la
interacción nuclear fuerte) formados por dos quarks. Sin embargo más tarde se
descubrió que los muones eran partículas elementales (leptones) sin estructura
de quark, similar a los electrones, por lo que la denominación mesón fue
abandonada y se pasó a denominarse muon.
En 1960 se descubrió que el muon podía reemplazar al electrón en un átomo, al
descubrirse los átomos de muonio, en los cuales un electrón orbita en torno a un
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INTRODUCCION
22
antimuon (muon con carga positiva). Átomo que se desintegra rápidamente
(2 µs) dando un electrón y dos neutrinos [3].
1.7 Fotosíntesis y radiaciones
La vida en la Tierra depende de la fotosíntesis, mediante la cual las plantas
verdes capturan la radiación solar que utilizan para la construcción de la
estructura vegetal, la cual sirve de alimento a los animales herbívoros, que a su
vez alimentan a otros animales, dando lugar así a una cadena que llega hasta el
hombre. De manera que puede afirmarse que la fotosíntesis es un proceso
esencial para alimentar la vida del planeta, porque es capaz de suministrarnos
oxígeno, combustible y alimentos, a través de una ecuación tan simple como:
(1)
que en resumen es la ecuación global de la fotosíntesis.
A lo anterior hay que añadir que las plantas nos suministran todo lo anterior
capturando y transformando energía solar, consiguiendo de paso rebajar los
crecientes niveles de CO2 generados por el hombre, ayudando por tanto a aliviar
la tendencia al calentamiento global planetario, que es una de las consecuencias
asociadas al cambio climático.
Las relaciones entre las plantas y la atmósfera en la que viven inmersas,
resultan tan interesantes como variadas y complejas. Dentro de este contexto,
conviene tener en cuenta que las plantas son en realidad “colectores solares
inteligentes”, capaces de plantearse y adoptar estrategias de respuesta ante los
problemas que puedan encontrar en la captura de la radiación solar que
necesitan para su desarrollo.
En su papel como colectores solares, las plantas son selectivas, puesto que de
todas las longitudes de onda que constituyen el espectro solar, entre unos 250 y
2500 nm (El nanómetro “nm” es la unidad de longitud que equivale a la mil
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INTRODUCCION
23
millonésima parte de un metro), a las plantas sólo les interesan para sus
actividades fotosintéticas las que están comprendidas entre los 400 y los 700
nm, que constituye la llamada PAR (Photosynthetically Active Radiation =
Radiación Fotosintéticamente Activa).
Un problema que el hombre no sabe resolver de momento, o al menos no a
costes razonables, es el almacenamiento estacional e interanual, de la energía
solar; sin embargo la planta lo resuelve simplemente acumulando esa energía en
su cuerpo, una vez transformada en la propia masa de su organismo, es decir en
biomasa.
Desde el punto de vista de su estrategia para la captura de la radiación solar, la
planta tratará de situar sus hojas, en la forma más eficaz posible para conseguir
sus objetivos, entre los que está la captura de radiación, pero también otros, lo
que puede condicionar la estrategia a seguir. Así, la estructura de una hoja es
una muestra de equilibrio entre la consecución de tres objetivos que, a su vez,
son tres necesidades, que frecuentemente entran en conflicto entre sí:
1.- La necesidad de una superficie fotosintética máxima y bien orientada
respecto a la radiación incidente.
2.- La necesidad de conservar al máximo el agua de que dispone.
3.- La necesidad de intercambiar gases con el exterior durante la fotosíntesis.
La planta resuelve este complejo problema alcanzando soluciones de
compromiso mediante estructuras de las hojas tipo “sandwich” formado
esquemáticamente por dos capas “de piel”, una superior (el haz) y otra inferior
(el envés), y entre ellas las células del parénquima (parénquima en empalizada y
parénquima esponjoso) [4]. La fotosíntesis se produce en las células del
parénquima, por tanto la epidermis del haz debe ser transparente a la PAR,
mientras que en la epidermis del envés, más protegida de la radiación, es donde
sitúa preferentemente la planta los estomas, cuyo sistema de apertura/cierre
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INTRODUCCION
24
controlado trata de optimizar su papel de intercambiadores de gases, reduciendo
al mismo tiempo la pérdida de agua.
A medida que las plantas crecen en altura se desencadena la competencia por
la captación de la radiación solar, que en casos extremos, como el de las selvas
tropicales húmedas, obliga a las plantas a crecer con enormes troncos, rectos
como columnas, en la cima de los cuales concentran las ramas y hojas, en una
estrategia que es consecuencia del fototropismo y de la competencia entre ellas.
La duración de los períodos alternantes de luz y oscuridad a que diariamente se
ven sometidas las plantas, son una ayuda esencial para ellas a la hora de su
“toma de decisiones” ante los cambios estacionales. Así, desde el punto de vista
de la floración, existen tres tipos de plantas: neutras, de día corto y de día largo.
Las plantas neutras florecen independientemente de la duración de la insolación,
mientras que las de día corto o largo sólo florecen cuando la duración de la
insolación es inferior o superior, respectivamente, a un umbral dado.
Se presenta aquí un aspecto de la relación entre radiación y floración
verdaderamente curioso e interesante, y es el hecho de que la planta no sólo
mide la luz, sino también la oscuridad. Por ejemplo, para una planta de día corto,
supuesto que la duración de la insolación sea la adecuada para que tenga lugar
la floración, ésta no se producirá si se interrumpe el período de oscuridad,
aunque sea con la luz de una simple bombilla que se encienda durante unos
minutos. Por el contrario, si se interrumpe la iluminación, cubriendo o encerrando
a la planta durante algunos minutos, esto no producirá ningún efecto sobre la
floración. [4]
Finalmente, entre otras varias respuestas de la estrategia de las plantas ante la
insolación, existen dos que resultan de gran interés, una es el fototropismo, es
decir el crecimiento de las plantas orientado a la luz, y otra el seguimiento diario
que es capaz de desarrollar el girasol a lo largo del fotoperíodo, manteniendo
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INTRODUCCION
25
orientada su cabeza hacia el disco solar, de orto a ocaso, consiguiendo con ello
la máxima captación posible de radiación solar directa.
La explicación de estos dos fenómenos, absolutamente naturales, se
fundamenta en una serie de procesos bioquímicos y biofísicos cuya comprensión
resulta algo laboriosa, pero cuya reproducción a escala industrial operativa
resulta enormemente compleja. En el caso particular del seguimiento por parte
del girasol del movimiento del disco solar a través del cielo, parece que todo
girasol conoce perfectamente la Ley de Lambert, tomando las medidas
necesarias para maximizar la incidencia de energía.
Sin embargo, para nosotros los técnicos “humanos”, el conseguir ese mismo
resultado para los helióstatos de una central solar de concentración, para un
colector parabólico, o bien para un simple panel térmico o fotovoltaico, requiere
complicados sistemas de seguimiento en base a servomecanismos, con tal
cantidad de problemas en la práctica que nos obligan a reconocer lo mucho que
nos queda por aprender de la naturaleza, a través de esa interesante “vieja
ciencia nueva”, que es la biomimética [4].
1.8 Objetivos de esta tesis
Las radiaciones son los constituyentes más pequeños del mundo que nos rodea,
por lo que su estudio sistemático solo comenzó a principios del siglo pasado,
cuando mejoras tecnológicas comenzaron a posibilitar la detección y compilación
de algunas propiedades de estas. Por tanto, aún existe un insuficiente esfuerzo
por modelar el efecto de las radiaciones, sobre todo las ionizantes, en el
establecimiento y evolución de los principales grupos de productores primarios
en nuestro planeta. Esto se dificulta adicionalmente porque conlleva un alto
grado de interdisciplinariedad, situándose en la conjunción de varias ciencias
naturales, sobre todo de la Física, la Geología, la Biología y las Ciencias del
Medio Ambiente en general.
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INTRODUCCION
26
Teniendo en cuenta todo lo anterior, nos proponemos como objetivo general de
esta tesis desarrollar y aplicar herramientas biofísicas y bioinformáticas que
permitan modelar la influencia de las radiaciones en los procesos más básicos
de la biosfera, tales como la fotosíntesis.
Como objetivos específicos se proponen:
1) Cuantificar las tasas de fotosíntesis acuática en diversos entornos
radiacionales.
2) Cuantificar la información contenida en fragmentos de moléculas biológicas
de especies unicelulares aplicando teoría de la información basada en
entropía de Shannon (enfoque extensivo) y entropía de Tsallis (enfoque no
extensivo).
3) Evaluar, de manera preliminar, la afectación informacional de los genomas
estudiados cuando se someten a un ambiente radiacional.
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II-MATERIALES Y METODOS
27
II-MATERIALES Y METODOS
2.1El Modelo E La parte superior del océano, en que la irradiancia es suficiente para hacer
posible la fotosíntesis, es llamada zona fótica. Hoy día alcanza hasta 200 metros
de profundidad en las aguas más claras La profundidad de la capa mezclada es
de decenas de metros, y depende de la localidad. La biota viviente en la capa
mezclada del océano es resistente a las radiaciones. Estos organismos deberían
tener buenas capacidades de reparación, de modo que empleamos el llamado
modelo E que aparece en ([5] Fritz y colaboradores, 2008) para estimar las
tasas de fotosíntesis en la capa mezclada del océano.
El modelo E [5, 15] calcula las tasas de fotosíntesis P, normalizadas respecto a
la tasa máxima posible PS, para distintas profundidades oceánicas z (ecuación
(2)). En este modelo, EPAR (z) es la irradiancia de la luz fotosintéticamente
activa a la profundidad z, mientras que ES (en W.m-2) es un parámetro del
modelo que mide la eficiencia de las especies en usar PAR: mientras más
pequeño es, mayor es la eficiencia de las especies en usar PAR. E*inh es la
irradiancia inhibitoria de la radiación ultravioleta.
(2)
*
)(
1
11)(
inh
EzE
S Eez
P
PS
PAR
+
−=
−
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II-MATERIALES Y METODOS
28
Las irradiancias de la luz fotosintéticamente activa (PAR) a la profundidad z se calculan mediante:
(3) Donde ),( zE λ es la irradiancia espectral a la profundidad z y Dλ es la longitud
del intervalo en que se divide el espectro electromagnético (en nuestra tesis Dλ = 1nm). Por otro lado, las irradiancias espectrales de la luz ultravioleta (UV) a la profundidad z se calculan mediante:
(4)
Donde ε (λ) (en W.m-2) son los pesos biológicos que cuantifican el efecto
biológico de la irradiancia espectral E(λ) (en W.m-2.nm), es decir, representa la
inhibición de la fotosíntesis causada por la radiación ultravioleta de longitud de
onda (λ).
En ambos casos (PAR y UV) las irradiancias espectrales a profundidad z, E(λ,z) se calculan mediante la ley de Lambert Beer de la Óptica [13]:
(5)
Donde E(λ,0-) son las irradiancias espectrales justo debajo de la superficie oceánica, y k(λ) es el coeficiente de atenuación de la luz para la longitud de onda λ.
λλλ
∆= ∑=
700
400
),()(nm
PAR zEzE
λλλελ
∆= ∑=
),()()(400
280
* zEzEnm
inh
( )zkeEzE λλλ −−= )0,(),(
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II-MATERIALES Y METODOS
29
2.2 Sobre la Habitabilidad de Exoplanetas Orbitando a
Próxima del Centauro.
Alrededor del 75% de las estrellas de la Vía Láctea son enanas rojas [6]. Como
éstas son pequeñas y frías, tienen la zona de habitabilidad en un rango pequeño
y es posible que los planetas que se encuentren orbitando en esta zona estén en
anclaje de marea [7,8] lo cual implica potenciales complicaciones climáticas
debidas al drenaje de energía térmica del hemisferio iluminado al oscuro. A esta
último se suman las frecuentes emisiones de rayos X[9] Todo lo anterior sugiere
que la probabilidad de albergar vida en planetas alrededor de estas estrellas es
baja. Sin embargo, dada su abundancia, se continúan estudios en esta dirección
[6].
Próxima del Centauro es la estrella más cercana al Sol, y por esto es estudiada
por varios observatorios [10]. Es una estrella enana roja y el 85% de la radiación
que emite es en la parte del espectro que corresponde al infrarrojo [11].
En este trabajo se calculan las tasas de fotosíntesis del fitoplancton en un
océano en calma y en un océano con corrientes verticales circulares (circulación
de Langmuir) de un planeta hipotético que orbita en la zona habitable de
Próxima del Centauro.
Modelo de emisión estelar
El espectro de emisión de una estrella se puede aproximar al del cuerpo negro,
por ello se hace uso de la ley de Planck para obtener las irradiancias
espectrales Estar(λ) emitidas por la estrella:
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II-MATERIALES Y METODOS
30
1
12)(
5
2
−
=λλ
πλTk
hcstar
Be
hcE
(6)
donde h es la constante de Planck, c es la velocidad de la luz en el vacío, λ es la
longitud de onda de la radiación, kB es la constante de Boltzman y T es la
temperatura efectiva de la estrella (3042±117K) [11].
Se considera también que el medio interplanetario es transparente, y que los
frentes de onda esféricos salidos de la fotosfera caen con el cuadrado de la
distancia. Entonces las irradiancias espectrales Etop(λ) en el tope de la atmósfera
del planeta son:
)()(2
λλ startop Er
RE
= (7)
Donde R es el radio de Próxima del Centauro, estimada en unos 0.145 ± 0.011
R☉ [11].(R☉ es el radio del Sol) y r es la distancia entre la estrella y el planeta, la
cual se tomó como 0.1 unidades astronómicas (u.a.).
Modelo atmosférico
Se asumió una atmósfera similar a la de la Tierra actual, con un albedo Ain = 0,4
para la radiación infrarroja (que es la dominante en el espectro de Próxima del
Centauro). Para hallar las irradiancias espectrales E(λ,0+) que llegan a la
superficie del océano se utiliza la fórmula:
)()1()0,( λλ topin EAE −=+ (8)
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II-MATERIALES Y METODOS
31
Parte de la radiación que llega a la superficie oceánica es reflejada, por lo que
las irradiancias )0,( −λE que llegan a la coordenada inmediatamente debajo de la
superficie del océano se calculan mediante:
)0,(]1[)0,( +− −= λλ ERE f (9)
donde Rf es el coeficiente de reflexión, obtenido de las fórmulas de Fresnel
aplicado a la interferencia aire-agua.
En este estudio se asume que el ángulo solar cenital es de cero grado, y se
tiene entonces que Rf ≈ 0,02.
Es conveniente además, multiplicar las irradiancias espectrales ultravioletas (UV)
por el coeficiente de acción biológica para la inhibición de la fotosíntesis ε(λ) [12]
de la radiación ultravioleta, quedando de la siguiente forma:
)0,()()0,(* −− = λλελ EEUV (10)
La función biológica ε(λ) es un espectro de acción generalizado para la inhibición
de la fotosíntesis y el daño del ADN del fitoplancton. El asterisco en las
irradiancias ultravioleta significa que están ponderadas con un espectro de
acción biológica.
Modelo óptico oceánico
Las irradiancias para la luz fotosintéticamente activa que hay a diferentes
profundidades z en el océano se calculan según la ley de Lambert-Beer
(ecuación (5)).
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II-MATERIALES Y METODOS
32
Se usó la clasificación del agua oceánica de acuerdo a sus propiedades ópticas
dadas por el oceanólogo N. Jerlov [9,14]. Las aguas claras son del tipo I, las
intermedias son del tipo II y las aguas turbias son del tipo III [9,14]. En la
referencia [6] se muestra un gráfico con los coeficientes de atenuación vs.
longitud de onda para los tipos ópticos de aguas oceánicas.
Patrón de circulación oceánica
Primero se calcularon las tasas de fotosíntesis para el océano en calma, y
después se promediaron en celdas de 40 metros de profundidad (divididas en
varias capas), considerando un patrón de corrientes verticales circulares
(circulación de Langmuir).
2.5. Modelo de Fotosíntesis
Para hallar las tasas de fotosíntesis se utilizó el modelo E para la fotosíntesis
(ecuación (2)). Las irradiancias espectrales fueron calculadas de manera similar
a como se expuso previamente, pero con diferencias en los rangos de longitudes
de onda empleados:
∑ ∆=f
i
zEzE iPAR
λ
λλλ ),()( (11)
λλλ
λ∆=∑
f
i
zEzE iUV ),()( ** (12)
Donde EPAR(z) y EUV(z) son las irradiancias totales para la luz fotosintéticamente
activa (PAR, 400-1100nm) y la radiación ultravioleta (UV, 280-399) a la
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II-MATERIALES Y METODOS
33
profundidad z. En ausencia de luz ultravioleta, el denominador de la ecuación 2
toma el valor 1, de donde se desprende que ES representa la irradiancia de PAR
para la cual la tasa de fotosíntesis alcanza el 63% de su valor máximo. Las
especies de fitoplancton tienen un valor de ES en el rango (2 – 100) W/m2. Para
caracterizar este rango, en nuestros cálculos hemos tomado el valor máximo (ES
= 100 W/m2) y el mínimo (ES = 2 W/m2) de este parámetro, que representa las
especies menos eficientes y más eficientes, respectivamente, en usar PAR. En
ambos casos ∆λ = 1nm. Es de destacar que se asume que los organismos en el
exoplaneta podrían utilizar luz infrarroja para la fotosíntesis (hasta λmáx ≈
1100nm), no solo porque será la radiación electromagnética más común allí, sino
porque en la Tierra ya se han descubierto unas pocas especies que
fotosintetizan con el IR en el mencionado rango [14]. Además, longitudes de
onda superiores podrían imponer requerimientos bioenergéticos mayores para
lograr una cadena de transformación energía solar-energía química eficiente.
Se calculó después el promedio de la tasa de fotosíntesis SP
P para las N
capas que conforman la celda superior del océano, de 40 metros de profundidad
(llamada capa límite, debido a que solo en ella se asume circulación). La tasa de
fotosíntesis promedio resulta de:
( )
N
nP
P
P
P
N
n S
S
∑== 1
(13)
![Page 34: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/34.jpg)
II-MATERIALES Y METODOS
34
2.3 Sobre el potencial fotosintético en el océano de la Tierra.
La fotosíntesis es el proceso más básico de la biosfera terrestre. Transforma la
energía (solar) de radiación electromagnética en el rango de longitud de onda
aproximada de 400-700 nm (radiación fotosintéticamente activa, PAR) en
energía bioquímica. Por otro lado, este proceso se inhibe por la radiación (solar)
ultravioleta (UVR). En los océanos abiertos se logra el máximo potencial para la
fotosíntesis. En general se alcanza a profundidades donde UVR ha sido
suficientemente atenuada por la absorción del agua y la dispersión, o sea, la
UVR-PAR tienen algún tipo de valor óptimo.
En este trabajo se utiliza una clasificación óptica de las aguas del océano para
evaluar el potencial para la fotosíntesis del fitoplancton en los océanos abiertos
de nuestro planeta. La fotosíntesis de las células de fitoplancton en ambientes
acuáticos contribuye a más del 40 % de la producción primaria mundial [20].
Siendo el fitoplancton el punto de partida en la cadena alimenticia acuática, por
lo cual es crucial para evaluar cuantitativamente el potencial de la fotosíntesis de
las aguas oceánicas. El fitoplancton también tiene un papel importante en la
regulación del clima en nuestro planeta, ya que absorbe grandes cantidades de
dióxido de carbono (un gas de efecto invernadero) y libera oxígeno a la biosfera).
La Radiación Solar
Para realizar la evaluación cuantitativa sobre el papel de la UVR en la
productividad del fitoplancton marino, se cuantifica el potencial fotosintético de
fitoplancton en tres puntos representativos (latitudes): ecuatorial (0°), tropical
(30º) y sub-ártico (60º). Se utiliza un promedio anual de radiación solar en estas
latitudes de la radiación fotosintéticamente activa (400 - 700nm) y la radiación
ultravioleta inhibitoria (280 -400nm). En todos los casos se asumieron cielos
despejados.
![Page 35: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/35.jpg)
II-MATERIALES Y METODOS
35
El modelo oceánico de transferencia radiacional
En este trabajo se usó nuevamente la clasificación de las aguas oceánicas de
Jerlov siguiendo la clasificación [21], seleccionando los tipos de agua de océano
I y III (más claro y más oscuro).
Las irradiancias espectrales justamente debajo de la superficie del mar ( −= 0z )
se obtuvieron de las correspondientes en la superficie del mar ( += 0z ) a través
de la ecuación (8). En [21] se presentan los coeficientes de atenuación de la luz,
por longitudes de onda, por lo general separadas por intervalos de 25 nm. En
trabajos previos se hizo una interpolación lineal para estos coeficientes para
nanómetro, en la gama de 280 - 700 nm [19]. Se calcularon las irradiancias de la
radiación fotosintéticamente activa por la ecuación (3). Las irradiancias de la
radiación ultravioleta fueron ponderadas con una función de daño biológico que
da más peso a las longitudes de onda que más inhiben la fotosíntesis (ecuación
(4)).
En las ecuaciones (3) y (4), nm1=∆λ , para considerar con mayor precisión el
efecto inhibidor de la radiación UV sobre la fotosíntesis, se utilizaron dos
funciones biológicas de ponderación (BWF ) ( )λε : uno para el fitoplancton típico
del océano templado, y otra para el fitoplancton antártico. Estas BWF
representan de manera integrada el daño al ADN y la inhibición del fotosistema,
dando como resultado la inhibición total de la fotosíntesis del fitoplancton. Se
utilizó la BWF para fitoplancton templado para calcular la tasa de fotosíntesis en
zonas tropicales ecuatoriales y tropicales, mientras que el otro se utilizó para las
regiones subárticas.
La tasa media de la fotosíntesis en los primeros 200 metros de la columna de
agua oceánica se calcula dividiendo esta en N capas. Entonces, se calculó la
tasa de fotosíntesis dentro de cada capa. Entonces, la tasa de fotosíntesis
promedio se calculó mediante la ecuación (13).
![Page 36: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/36.jpg)
II-MATERIALES Y METODOS
36
2.4 Perturbaciones a la fotosíntesis acuática inducida por
muones.
En el largo curso de la evolución biológica de la Tierra, varios fenómenos
astrofísicos podrían haber entregado dosis importantes de muones de gran
energía sobre la superficie del planeta [22]. La mayoría de los estudios
reconocen el gran poder de penetración de estos muones, citando que pueden
viajar a través de cientos de metros por las columnas de agua oceánica. Sin
embargo, la investigación del daño biológico de muones en el fitoplancton
marino se está por hacer. Por lo tanto, en este trabajo se presenta la disminución
de la fotosíntesis del fitoplancton que un flujo de muones de alta energía haría.
Se examina la situación del modelo de choque extragaláctico, según el cual la
Tierra recibe una dosis mayor de los rayos cósmicos de gran energía cuando se
encuentra en el norte galáctico [22], el modelo E para la fotosíntesis ya utilizado
[5, 15], que utiliza irradiancias E en lugar de fluencias H, permite el cálculo de la
tasa de fotosíntesis P a la profundidad z en el océano, normalizada a la máxima
tasa posible PS (ecuación (2)).
En este trabajo, no consideramos el incremento del efecto de la radiación
ultravioleta solar debido al agotamiento potencial de la capa de ozono cuando la
Tierra se encuentra en el norte galáctico. En cuanto a los daños por radiación,
esto sería un efecto menor en comparación con la influencia de los muones [22]
.Por lo tanto, asumimos que el promedio del nivel del suelo anual actual de la
irradiación solar en tres latitudes diferentes (0, 30 y 60 grados) y luego propagar
este espectro hacia debajo de la columna de agua, donde se utilizó de la ley de
Lambert-Beer de la Óptica (ecuación (5)).
En la expresión anterior, los coeficientes de atenuación K (λ) definen el tipo
óptico de agua oceánica [19]. Las irradiancias justo debajo de la superficie del
agua se obtienen después de restar la luz reflejada como ( ecuación (9)).
A los 60 grados de latitud, se utiliza el mismo espectro de acción como en [23].
Para las latitudes 0 y 30 grados, se utiliza un espectro de acción biológica más
![Page 37: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/37.jpg)
II-MATERIALES Y METODOS
37
adecuada para el fitoplancton templado [23] .El modelo E para la fotosíntesis
(ecuación (2)) fue desarrollado y probado bajo la tasa común de la radiación
ionizante en la corriente de la Tierra, para tener en cuenta las fluctuaciones
importantes de las radiaciones ionizantes y luego modificarlo para:
( )( )
( ) ( )zEzf
ez
P
P
UVir
EzE
S
SPAR
*
1
+−=
−
(14)
Donde fir (z) es una función de la radiación ionizante que alcanza la profundidad
del océano z:
( ) ( )zD
Dzf
n
enhir = (15)
En la expresión anterior, ( )zDenh es la dosis incrementada debido al aumento de
la radiación cerca del norte galáctico, y ( )zDn es la dosis promedio de la
radiación ionizante terrestre en intervalos de tiempos geológicos. Nótese que
cuando no hay desviación del flujo de radiación ionizante ( ) 1=zf ir , y obtenemos
el modelo E (ecuación (2)).
En [22], dos casos extremos son considerados cuando la Tierra se encuentra en
el norte galáctico:
1) para un incremento mínimo de radiación ionizante: ( ) 26,10 =irf
2) para un incremento máximo de radiación ionizante: ( ) 36,40 =irf
En este trabajo consideramos esta función constante en toda la columna de
agua. Las razones para esto son que esta función es una relación en lugar de
una magnitud absoluta y que, debido a la disponibilidad de luz, la fotosíntesis se
lleva a cabo, básicamente, sólo en los primeros 200 metros de columna de agua.
Motivados por estos trabajos anteriores comenzamos a aplicar técnicas
bioinformáticas para un nivel molecular vinculando la Física con la Teoría de la
Información para entrar en el último caso a tratar en esta tesis:
![Page 38: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/38.jpg)
II-MATERIALES Y METODOS
38
2.5 Cambios informacionales en biomoléculas causados por
radiaciones ionizantes.
Entropía es uno de los conceptos más importantes de las Ciencias Naturales. Su
interpretación inicial como densidad logarítmica de microestados en la Física
Estadística ha sido extendida en Teoría de la Información, Ecología, Economía y
otras ciencias. Su primera formulación fue en el siglo XIX e implicaba
extensividad (aditividad):
(16)
Esta propiedad es implementada a través de la función logarítmica con la
formulación de entropía de Boltzman Gibbs:
(17)
Donde pn es la probabilidad del n-ésimo microestado y k es la constante
de Boltzman.
En décadas recientes se ha planteado que no siempre la extensividad reproduce
bien la realidad. Por ejemplo, para sistemas astrofísicos donde las fuerzas
predominantes son las gravitacionales (de largo alcance) no siempre es
aplicable. Por eso en 1988 Constantino Tsallis formuló un nuevo concepto de
entropía no extensiva:
(18)
La suma para un sistema dividido en dos partes quedaría de la
siguiente forma:
( ) ( ) ( )BSASBAS +=+
n
n
n ppkS ln∑−=
q
p
kS n
q
n
q −
−−=
∑1
1
![Page 39: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/39.jpg)
II-MATERIALES Y METODOS
39
(19)
Donde q es el parámetro de no extensividad. Cuando q=1 se trata de la propia
entropía de BG, q>1 es el caso subextensivo, y q< 1 es el súperextensivo.
En esta tesis utilizamos la entropía como una medida de la información. Una
manera de codificar la información química de las proteínas es formando
palabras donde las letras son los diferentes aminoácidos que la componen [24].
La longitud de la palabra es a lo que llamamos orden, el orden 0 sería la palabra
formada por 1 aminoácido, el orden 1 las formadas por dos aminoácidos, y así
sucesivamente.
Se estudió un fragmento de la proteína Bacillus Subtillis expuesta a radiación
cósmica ionizante. La secuencia en su estado salvaje no mutada es de la
siguiente manera:
L S Q F M D Q T N P L A E L T H K R R L S A
La secuencia de codones que codificó este fragmento es de la siguiente forma:
CTT TCT CAA TTC ATG GAT CAG ACG AAC CCG GCT GAA TTA CAC AAG
CGT CTG TCA GCA
La radiación cósmica produce mutaciones en los genomas de los organismos,
quedando la proteína de la siguiente forma:
P S L F M D Q T N P L V E L T Y K P R L L P
Tanto para el fragmento de genoma como para el fragmento de proteína
generado, se formaron todas las posibles palabras con longitudes desde 1 hasta
5 aminoácidos, desde el orden 0 hasta el orden 4. Para el caso de la proteína, la
longitud de la cadena es de 22 aminoácidos, obteniéndose 22 palabras de orden
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )k
BS
k
ASq
k
BS
k
AS
k
BAS qqqqq −++=+
1
![Page 40: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/40.jpg)
II-MATERIALES Y METODOS
40
0; 42 de orden 1; 60 de orden 2; y así sucesivamente. Se computaron las
probabilidades de aparición de cada aminoácido en la cadena mediante:
(20)
Donde n es el número de veces que aparece el aminoácido y N el número de
palabras.
Y como medida de la información utilizamos las dos formulaciones mencionadas
de entropía (la de BG y la de Tsallis):
De manera similar se procedió con el fragmento de genoma, siendo ahora n el número de veces que aparece el codón en el número total de palabras que se forman. El fragmento de genoma estudiado fue sometido a diferentes regímenes radiacionales: 1- Genoma en su estado salvaje, desarrollada en un entorno radiacional
ordinario.
2- Genoma mutado por iones pesados, por ejemplo: helio, carbono, silicio y
hierro.
3- Genoma mutado por rayos X.
Para cada caso se calcularon las entropías de Tsallis y BG.
N
npn =
n
n
n ppkS ln22
1∑
=
−=q
p
kS
q
n
n
q −
−−=
∑=
1
)(122
1
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III-RESULTADOS Y DISCUSION
41
III– RESULTADOS Y DISCUSION
3.1 Sobre la Habitabilidad de Exoplanetas Orbitando a Próxima del Centauro.
En las Figuras 2-4 se muestran las tasas de fotosíntesis de los tres tipos de
aguas I, II y III. Como podemos apreciar en los tres gráficos para los tres tipos de
agua se alcanza el máximo de la tasa de fotosíntesis en la superficie del océano.
Estos gráficos son diferentes a los que se obtienen para cuando el planeta
estudiado es la Tierra [17,19] básicamente debido a las diferencias en los
espectros de emisión de ambas estrellas. El Sol emite bastante radiación en las
bandas ultravioleta y visible. La radiación ultravioleta es una de las causantes de
inhibir la fotosíntesis, ya que es una radiación más energética que el visible y el
infrarrojo y tiende a dañar el ADN y el aparato fotosintético de las moléculas. Por
eso en la superficie de los océanos de nuestro planeta no se alcanza un
máximo de fotosíntesis, porque el fitoplancton esta más expuesto a estas
radiaciones dañinas. El agua es un bloqueador de las radiaciones, entonces en
capas de aguas por debajo de la superficie, donde ya han sido absorbidas las
radiaciones más energéticas, el fitoplancton puede realizar mayor tasa de
fotosíntesis.
A diferencia del Sol, Próxima del Centauro emite más radiación infrarroja que
ultravioleta y visible, por eso la tasa de fotosíntesis alcanza el máximo en la
superficie del océano, ya que prácticamente no hay radicación inhibitoria que
dañe las biomoléculas.
Los organismos muy poco eficientes en usar PAR (ES = 100 W/m2) presentan
muy bajas tasas de fotosíntesis en los tres tipos de agua, mientras que los
organismos más eficientes logran una tasa apreciable de fotosíntesis incluso a
varias decenas de metros de profundidad.
![Page 42: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/42.jpg)
III-RESULTADOS Y DISCUSION
42
Fig.3 Tasas de fotosíntesis en aguas tipo I (claras) vs. profundidad
Fig.4Tasas de fotosíntesis en aguas tipo II (intermedias) vs. profundidad
![Page 43: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/43.jpg)
III-RESULTADOS Y DISCUSION
43
Fig.5 Tasas de fotosíntesis en aguas tipo III (turbias) vs. profundidad
En la tabla 3 se muestran los promedios de las tasas de fotosíntesis. Se obtiene
mayor tasa de fotosíntesis en las aguas claras.
ES = 2 W/m2
Tipo de Aguas SP
P
Aguas Claras (tipo
I) 51,7
Aguas Intermedias
(tipo II) 34,0
Aguas Turbias (tipo
III) 22,7
Tabla 3. Promedios de las tasas de fotosíntesis.
Comparando con datos del planeta Tierra (Tabla 4) se observa que el promedio
es considerablemente más alto que en el exoplaneta.
![Page 44: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/44.jpg)
III-RESULTADOS Y DISCUSION
44
ES = 2 W/m2
Tipo de Aguas SP
P
Aguas Claras (tipo
I) 75,9
Aguas Turbias (tipo
III) 79,1
Tabla 4. Promedios de las tasas de fotosíntesis para la Tierra
Se obtiene para el planeta Tierra que el promedio de la tasa de fotosíntesis es
más alto en aguas turbias que en aguas claras, esto se debe a que estos
cálculos fueron hechos para los 40 primeros metros de profundidad del océano,
y el UV inhibe la fotosíntesis en las primeros decenas de metros de profundidad
para las aguas claras en la Tierra.
Conclusiones parciales
Los resultados sugieren que en principio es posible la vida fotosintética en un
exoplaneta que orbite una enana roja si los organismos allí presentes
evolucionan la capacidad de utilizar el infrarrojo para fotosintetizar. La
productividad obtenida es considerablemente menor que en la Tierra actual, pero
no es baja.
Para estimar la habitabilidad, hemos mostrado una arista esencialmente
fotobiológica. Otras variables ambientales podrían jugar un rol importante, lo cual
es objeto de futuros estudios en nuestro grupo.
![Page 45: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/45.jpg)
III-RESULTADOS Y DISCUSION
45
3.2. Sobre el potencial fotosintético en el océano de la Tierra
Las figuras 6-8 muestran las tasas de fotosíntesis para el tipo de agua I (más
claro).
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250
z; m
P/P
s; %
Figura. 6. Tasas de fotosíntesis en el océano agua tipo I en las regiones
ecuatoriales. Las curvas continuas y discontinuas representan, respectivamente,
mayor (ES = 2 W/m2) y menor (ES = 100 W/m2) eficiencia del fitoplancton en el
uso del PAR.
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III-RESULTADOS Y DISCUSION
46
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250
z; m
P/P
s; %
Fig. 7 Tasas de fotosíntesis en el océano agua tipo I en las regiones tropicales.
Las curvas continuas y discontinuas representan, respectivamente, mayor (ES =
2 W/m2) y menor (ES = 100 W/m2) eficiencia del fitoplancton en el uso del PAR.
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250
z; m
P/P
s; %
Fig. 8 Tasas de fotosíntesis en el océano agua tipo I en las regiones subárticas.
Las curvas continuas y discontinuas representan, respectivamente, mayor (ES =
2 W/m2) y menor (ES = 100 W/m2) eficiencia del fitoplancton en el uso del PAR.
Las figuras 9-11 muestran las tasas de fotosíntesis para el tipo de agua III (las
más oscuras).
![Page 47: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/47.jpg)
III-RESULTADOS Y DISCUSION
47
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250
z; m
P/P
s, %
Fig. 9. Tasas de fotosíntesis en el océano agua tipo III en las regiones ecuatoriales. Las
curvas continuas y discontinuas representan mayor (ES = 2 W/m2) y menor (ES = 100
W/m2) eficiencia del fitoplancton en el uso del PAR.
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250
z; m
P/P
s, %
Fig.10. Tasas de fotosíntesis en el océano agua tipo III en las regiones tropicales. Las
curvas continuas y discontinuas representan mayor (ES = W/m2) y menor (ES = 100
![Page 48: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/48.jpg)
III-RESULTADOS Y DISCUSION
48
W/m2) eficiencia del fitoplancton en el uso del PAR.
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250
z; m
P/P
s, %
Fig. 11. Tasas de fotosíntesis en el océano agua tipo III en las regiones
subárticas. Las curvas continuas y discontinuas representan, respectivamente,
mayor (ES = 2 W/m2) y menor (ES = 100 W/m2) eficiencia del fitoplancton en el
uso del PAR.
Tipo de agua I Tipo de agua III Región ES=2 W/m2 ES =100
W/m2 ES =2 W/m2 ES =100
W/m2 Ecuatorial 90 25 19 4,3 Tropical 89 23 18 4,1 Subártica 76 12 15 2,3
Tabla 5. La tasa promedio de fotosíntesis (%) en los primeros 200 metros del
océano.
A partir de una inspección visual de las figuras 3-8, vemos tasas de fotosíntesis
similares para las regiones ecuatoriales y tropicales. Esto se puede explicar
debido a que un PAR más intenso en el Ecuador se acompaña de una mayor
intensidad (inhibitoria) UVR. En las regiones subárticas, la relativamente baja
intensidad de PAR determina un potencial fotosintético inferior. Este patrón se ve
mejor después de la aplicación de la ecuación (6) para obtener las tasas de
![Page 49: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/49.jpg)
III-RESULTADOS Y DISCUSION
49
fotosíntesis promedio en los primeros 200 metros del océano. La Tabla 5
muestra un potencial fotosintético similar para las regiones ecuatoriales y
tropicales, para todos los casos analizados.
Conclusiones parciales
Nuestra evaluación cuantitativa genérica del potencial para la fotosíntesis del
fitoplancton en los océanos abiertos de la Tierra muestra que el tipo I (más
claras) de las aguas oceánicas tienen un potencial fotosintético en torno a cinco
veces mayor que las del tipo III (más oscuros). Otro dato interesante es que las
regiones ecuatoriales y tropicales muestran potenciales muy similares, causados
por un similar equilibrio PAR - UVR. Esta primera modelación de la
productividad primaria acuática planetaria considera como única variable
ambiental la luz (PAR y UVR). En el futuro, se pretende abordar esta cuestión
desde un punto de vista más general, con la introducción de otras variables tales
nutrientes y temperatura, y con más elementos de la Teoría de Cuantitativa de la
Habitabilidad [25].
3.3 Perturbaciones a las fotosíntesis acuática inducida por
muones.
En aras de la brevedad, en las figuras 12-17 sólo se muestran las tasas de
fotosíntesis para el caso del incremento máximo de la radiación. La información
sobre el escenario con incremento mínimo de radiación se compacta en las
Tablas 6 y 7.
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III-RESULTADOS Y DISCUSION
50
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250
z; m
P/P
s; %
Fig. 12 Las dos curvas superiores muestran las tasas de fotosíntesis para el
incremento máximo de radiación ionizante, para los extremos de eficiencia en el
uso de la luz fotosintéticamente activa (ES = 2 W/m2 y ES = 100 W/m2,
respectivamente). Latitud 0 grados y tipo óptico de agua I. Las curvas debajo
representan las proporciones para las condiciones ordinarias.
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250
z; m
P/P
s; %
Fig. 13 Las dos curvas superiores muestran las tasas de fotosíntesis para el
incremento máximo de radiación ionizante, para los extremos de eficiencia en el
uso de la luz fotosintéticamente activa (ES = 2 W/m2 y ES = 100 W/m2,
![Page 51: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/51.jpg)
III-RESULTADOS Y DISCUSION
51
respectivamente). Latitud 60 grados y tipo óptico de agua III. Las curvas debajo
representan las proporciones para las condiciones ordinarias.
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250
z; m
P/P
s; %
Fig. 14. Las dos curvas superiores muestran las tasas de fotosíntesis para el
incremento máximo de radiación ionizante, para los extremos de eficiencia en el
uso de la luz fotosintéticamente activa (ES = 2 W/m2 y ES = 100 W/m2,
respectivamente). Latitud 30 grados y tipo óptico de agua I. Las curvas debajo
representan las proporciones para las condiciones ordinarias.
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250
z; m
P/P
s; %
Fig. 15 Las dos curvas superiores muestran las tasas de fotosíntesis para el
incremento máximo de radiación ionizante, para los extremos de eficiencia en el
![Page 52: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/52.jpg)
III-RESULTADOS Y DISCUSION
52
uso de la luz fotosintéticamente activa (ES = 2 W/m2 y ES = 100 W/m2,
respectivamente). Latitud 30 grados y tipo óptico de agua III. Las curvas debajo
representan las proporciones para las condiciones ordinarias.
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250
z; m
P/P
s; %
Fig. 16 Las dos curvas superiores muestran las tasas de fotosíntesis para el
incremento máximo de radiación ionizante, para los extremos de eficiencia en el
uso de la luz fotosintéticamente activa (ES = 2 W/m2 y ES = 100 W/m2,
respectivamente). Latitud 60 grados y tipo óptico de agua I. Las curvas debajo
representan las proporciones para las condiciones ordinarias.
![Page 53: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/53.jpg)
III-RESULTADOS Y DISCUSION
53
-20
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250
z; m
P/P
s; %
Fig. 17 Las dos curvas superiores muestran las tasas de fotosíntesis para el
incremento máximo de radiación ionizante, para los extremos de eficiencia en el
uso de la luz fotosintéticamente activa (ES = 2 W/m2 y ES = 100 W/m2,
respectivamente). Latitud 60 grados y tipo óptico de agua III. Las curvas debajo
representan las proporciones para las condiciones ordinarias.
Las figuras anteriores muestran una gran disminución de las tasas de
fotosíntesis en todos los casos. Sin embargo, para tener una idea más
cuantitativa de esta, se muestra en la tabla 6, las tasas medias de fotosíntesis en
la zona fótica (considerando como tales a partir de la superficie hasta 200
metros), y en la tabla 7 la reducción de las tasas medias de fotosíntesis, tanto
para el mínimo y el máximo incremento posible de la radiación ionizante.
![Page 54: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/54.jpg)
III-RESULTADOS Y DISCUSION
54
Tasas de fotosíntesis promedio <P/Ps>; %
Régimen radiacional
Latitud (grados)
Tipo óptico de agua oceánica Es=2W/m2 Es=100W/m2
I 90 25,8 0
III 18,7 4,26
I 89,4 23,4 30
III 18,1 4,13
I 75,6 12,0
Normal
60
III 14,7 2,3
I 72,2 21,1 0
III 15,1 3,6 I 71,7 19,1 30 III 14,6 3,5 I 61,3 10,1
Incremento mínimo
60 III 11,9 2,0 I 21,7 6,75 0 III 4,68 1,37 I 21,5 6,1 30 III 4,5 1,3 I 10,1 0,3
Incremento máximo
60 III 3,8 0,9
Tabla 6 Las tasas promedio de la fotosíntesis para el escenario normal y para
incrementos radiacionales.
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III-RESULTADOS Y DISCUSION
55
Tasas de fotosíntesis promedio <P/Ps>; %
Régimen radiacional
Latitud (grados)
Tipo óptico de agua oceánica Es=2W/m2 Es=100W/m2
I 80,2 81,8 0
III 80,7 84,5 I 80,2 81,6 30 III 80,7 84,7 I 81,1 84,2
Incremento mínimo
60 III 81,0 87,0 I 24,1 26,2 0 III 25,0 32,2 I 24,0 26,1 30 III 22,7 31,5 I 13,4 2,5
Incremento máximo
60 III 25,9 39,1
Tabla 7 Variación relativa de las tasas de fotosíntesis promedio para el escenario
normal y para incrementos radiacionales.
En el caso del incremento mínimo de radiación, para todas las latitudes la
reducción en las tasas de fotosíntesis es de alrededor de 20%. Para el caso del
incremento máximo, la reducción de las tasas de fotosíntesis es drástico:
disminuye 4-5 veces y en algunos casos incluso más. Esto podría ser un factor
que origina un descenso importante en la biodiversidad.
Conclusiones de este caso
Si la posición periódica de la Tierra en el norte de la galaxia implica incrementos
de radiación ionizantes como los presentados en [22], una caída considerable de
la fotosíntesis del fitoplancton es de esperarse, sobre todo cuando el incremento
se encuentra cerca de los valores máximos que se muestran en la referencia
anterior. Siendo el fitoplancton el punto de partida de la cadena alimenticia
acuática, una perturbación tal en su fotosíntesis podría causar una disminución
considerable en la biodiversidad, lo que refuerza la hipótesis de [22] sobre la
![Page 56: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/56.jpg)
III-RESULTADOS Y DISCUSION
56
existencia de una periodicidad de alrededor de 62 millones de años en los
descensos de la biodiversidad fósil.
3.4 Cambios informacionales en biomoléculas causados por
radiaciones ionizantes.
Se muestran los resultados de entropía para los fragmentos de genoma, ya que
el estudio para el fragmento de proteína generado es trabajo en progreso.
BG Tsallisq=1.2 Tsallisq=1.3 Tsallisq=1.4 Codón 0 1 2 3 4 T Pn lnPn Pn*lnPn Pn^q Pn^q Pn^q
CTT 2 3 4 5 6 20 0,0689655 -2,67415 -
0,18442 0,04039786 0,0309187 0,0236638
TCT 1 2 2 2 2 9 0,0310345 -3,47266 -
0,10777 0,01549578 0,0109496 0,0077372
CAA 1 2 3 3 3 12 0,0413793 -3,18497 -
0,13179 0,02188466 0,0159154 0,0115743
TTC 1 2 3 4 4 14 0,0482759 -3,03082 -
0,14632 0,02633153 0,0194468 0,0143622 ATG 1 2 3 4 5 15 0,0517241 -2,96183 -0,1532 0,02860434 0,0212717 0,0158187 GAT 1 2 3 4 5 15 0,0517241 -2,96183 -0,1532 0,02860434 0,0212717 0,0158187 CAG 1 2 3 4 5 15 0,0517241 -2,96183 -0,1532 0,02860434 0,0212717 0,0158187
ACG 2 4 6 8 10 30 0,1034483 -2,26868 -
0,23469 0,06571551 0,052377 0,0417458 AAC 1 2 3 4 5 15 0,0517241 -2,96183 -0,1532 0,02860434 0,0212717 0,0158187 CCG 1 2 3 4 5 15 0,0517241 -2,96183 -0,1532 0,02860434 0,0212717 0,0158187 GCT 1 2 3 4 5 15 0,0517241 -2,96183 -0,1532 0,02860434 0,0212717 0,0158187 GAA 1 2 3 4 5 15 0,0517241 -2,96183 -0,1532 0,02860434 0,0212717 0,0158187 TTA 1 2 3 4 5 15 0,0517241 -2,96183 -0,1532 0,02860434 0,0212717 0,0158187 CAC 1 2 3 4 5 15 0,0517241 -2,96183 -0,1532 0,02860434 0,0212717 0,0158187 AAG 1 2 3 4 5 15 0,0517241 -2,96183 -0,1532 0,02860434 0,0212717 0,0158187
CGT 2 4 6 8 9 29 0,1 -2,30259 -
0,23026 0,06309573 0,0501187 0,0398107
CTG 1 2 3 3 3 12 0,0413793 -3,18497 -
0,13179 0,02188466 0,0159154 0,0115743
TCA 1 2 2 2 2 9 0,0310345 -3,47266 -
0,10777 0,01549578 0,0109496 0,0077372
GCA 1 1 1 1 1 5 0,0172414 -4,06044 -
0,07001 0,00765396 0,0050997 0,0033978
22 42 60 76 90 290 1 -57,2703 -
2,87681 0,56399888 0,4244075 0,3197903
Entropías; (en Joule) 4E-23 7,783E-24 5,857E-24 4,413E-24
Tabla 8 Cálculos bioinformáticos para fragmentos de genoma sin mutar. En la
última fila se aprecian las entropías obtenidas.
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III-RESULTADOS Y DISCUSION
57
Codón 0 1 2 3 4 T Pn lnPn Pn*lnPn Pn^q Pn^q Pn^q CTT 1 2 3 4 5 15 0,05172 -2,961831 -0,1531981 0,02860434 0,021272 0,01582 TCT 1 2 2 2 2 9 0,03103 -3,472656 -0,1077721 0,01549578 0,01095 0,00774 CCT 2 3 4 5 6 20 0,06897 -2,674149 -0,184424 0,04039786 0,030919 0,02366 TTC 1 2 3 4 4 14 0,04828 -3,030824 -0,1463156 0,02633153 0,019447 0,01436 ATG 1 2 3 4 5 15 0,05172 -2,961831 -0,1531981 0,02860434 0,021272 0,01582 GAT 1 2 3 4 5 15 0,05172 -2,961831 -0,1531981 0,02860434 0,021272 0,01582 CAG 1 2 3 4 5 15 0,05172 -2,961831 -0,1531981 0,02860434 0,021272 0,01582 ACG 2 4 6 8 10 30 0,10345 -2,268684 -0,2346914 0,06571551 0,052377 0,04175 AAC 1 2 3 4 5 15 0,05172 -2,961831 -0,1531981 0,02860434 0,021272 0,01582 CCG 1 2 3 4 5 15 0,05172 -2,961831 -0,1531981 0,02860434 0,021272 0,01582 CTA 1 2 3 3 3 12 0,04138 -3,184974 -0,131792 0,02188466 0,015915 0,01157 GAA 1 2 3 4 5 15 0,05172 -2,961831 -0,1531981 0,02860434 0,021272 0,01582 TTA 2 4 5 6 7 24 0,08276 -2,491827 -0,2062202 0,05027776 0,039188 0,03054 GTT 1 2 3 4 5 15 0,05172 -2,961831 -0,1531981 0,02860434 0,021272 0,01582 AAG 1 2 3 4 5 15 0,05172 -2,961831 -0,1531981 0,02860434 0,021272 0,01582 CGT 1 2 6 4 4 17 0,05862 -2,836668 -0,1662874 0,03324001 0,02503 0,01885 CTG 1 2 3 3 3 12 0,04138 -3,184974 -0,131792 0,02188466 0,015915 0,01157 TCC 1 2 2 2 2 9 0,03103 -3,472656 -0,1077721 0,01549578 0,01095 0,00774 CCA 1 1 1 1 1 5 0,01724 -4,060443 -0,0700076 0,00765396 0,0051 0,0034 22 42 62 74 87 287 0,98966 -57,33433 -2,8658578 0,55581657 0,417236 0,31355
Entropías; (en Joule)
3,9549E-23 7,67E-24 5,8E-24 4,3E-24
Tabla 9 Cálculos bioinformáticos para fragmentos de genoma mutado por iones
pesados. En la última fila se aprecian las entropías obtenidas.
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III-RESULTADOS Y DISCUSION
58
Codón 0 1 2 3 4 T Pn lnPn Pn*lnPn Pn^q Pn^q Pn^q CTT 2 3 3 4 5 17 0,06343 -2,758 -0,17493 0,036541 0,0277 0,021049 TCT 1 1 1 1 1 5 0,01866 -3,982 -0,07428 0,008414 0,0057 0,003795 CAA 1 2 2 2 3 10 0,03731 -3,288 -0,1227 0,01933 0,0139 0,010014 TTC 2 4 6 7 8 27 0,10075 -2,295 -0,23123 0,063661 0,0506 0,040227 ATG 1 2 3 4 4 14 0,05224 -2,952 -0,15421 0,028946 0,0215 0,016039 GAT 1 2 3 4 5 15 0,05597 -2,883 -0,16136 0,031445 0,0236 0,017666 CAG 1 2 3 4 5 15 0,05597 -2,883 -0,16136 0,031445 0,0236 0,017666 ACG 2 4 6 8 10 30 0,11194 -2,19 -0,24513 0,072241 0,058 0,046621 AAC 1 2 3 4 5 15 0,05597 -2,883 -0,16136 0,031445 0,0236 0,017666 CCG 1 2 3 4 5 15 0,05597 -2,883 -0,16136 0,031445 0,0236 0,017666 GTT 1 2 3 4 5 15 0,05597 -2,883 -0,16136 0,031445 0,0236 0,017666 GAA 1 2 3 4 5 15 0,05597 -2,883 -0,16136 0,031445 0,0236 0,017666 TTA 1 2 3 4 5 15 0,05597 -2,883 -0,16136 0,031445 0,0236 0,017666 AAG 1 2 3 4 5 15 0,05597 -2,883 -0,16136 0,031445 0,0236 0,017666 CGT 2 4 6 7 7 26 0,09701 -2,333 -0,22633 0,060842 0,0482 0,038157 CTG 1 2 2 2 2 9 0,03358 -3,394 -0,11397 0,017034 0,0121 0,008641 TCA 1 1 1 1 1 5 0,01866 -3,982 -0,07428 0,008414 0,0057 0,003795 GCA 1 1 1 1 1 5 0,01866 -3,982 -0,07428 0,008414 0,0057 0,003795 22 40 55 69 82 268 1 -54,22 -2,7822 0,575396 0,4377 0,333461
Entropías; (en Joule)
3,84E-23 7,9E-24 6E-24 4,6E-24
Tabla 10 Cálculos bioinformáticos para fragmentos de genoma mutado por rayos
X. En la última fila se aprecian las entropías obtenidas.
Conclusiones de este caso
En todos los casos la entropía de Tsallis resultó menor que la de BG. Esto era
de esperar, pues se trabajó con el caso subextensivo (q>1) de la entropía de
Tsallis.
Solamente se observó un cambio informacional apreciable (3%) cuando se
irradió con rayos X y se utilizó la entropía extensiva de Boltzmann-Gibbs.
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CONCLUSIONES
59
Conclusiones
Se logró cuantificar las tasas de fotosíntesis acuática en diversos entornos
radiacionales, desde ecosistemas terrestres hasta exoplanetas, obteniéndose
resultados coherentes con los conocimientos biofísicos de esos ecosistemas.
Se cuantificó la información contenida en fragmentos de moléculas biológicas de
especies unicelulares aplicando teoría de la información basada en entropía de
Boltzmann-Gibbs (enfoque extensivo) y en entropía de Tsallis (enfoque no
extensivo). Se apreció como tendencia que la entropía de Tsallis resulta menor
que la de BG, lo cual es algo esperado, ya que el valor asignado al parámetro de
no extensividad fue mayor que uno, convirtiéndose en un caso subextensivo.
Se evaluó, de manera preliminar, la afectación informacional de los genomas
estudiados cuando se someten a un ambiente radiacional, vinculando entonces
la Física con la Teoría de la Información. No existieron grandes afectaciones
informacionales en los genomas, la mayor pérdida fue de un 3% cuando se
irradió con rayos X y se utilizó la entropía extensiva de Boltzmann-Gibbs.
Se pretende continuar estas direcciones de trabajo como parte de un Doctorado
en Ciencias Físicas.
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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
60
Referencias Bibliográficas
[1]. Radiactividad. Wikipedia .Disponible en línea:
http://en.wikipedia.org/Radiactividad
[2]. Radiaciones ionizantes. Tuotro medico.com. Disponible en linea en:
http://www.tuotromedico.com/temas/radiaciones_ionizantes.htm
[3]. W.-M. Yao et al. (Particle Data Group), J. Phys. G 33, 1 (2006)
[4]. Adolfo Marroquin, Las plantas saben cómo hacer rentable la energía solar
2013 septiembre 3
[5]. Fritz, J., Neale, P., Davis, R., Peloquin, J.: Response of Antarctic
phytoplankton to solar UVR exposure: inhibition and recovery of photosynthesis
in coastal and pelagic assemblages. Marine Ecology Progress Series 365: 1-16
(2008).
[6]. Tarter Jill C., Backus Peter R., Mancinelli Rocco L.: A reappraisal of the
habitability of planets around M dwarf stars. Astrobiology 7: 30-65 (2007)
[7]. Barnes, R.; Raymond, Sean N.; Jackson, B.; Greenberg, R.: Tides and the
Evolution of Planetary Habitability. Astrobiology 8: 557-568 (2008).
[8]. Merlis, Timothy M.; Schneider, T.: Atmospheric Dynamics of Earth-Like
Tidally Locked Aquaplanets, Journal of Advances in Modeling Earth System 2:
1-17 (2010)
[9]. Peñate L, Cardenas R, Martin O, Environmental effects of flares from red
dwarf stars. International Journal of Modern Physics E 20: 37-41 (2011).
[10]. Lammer, Helmut: M Star Planet Habitability, Astrobiology 7: 27-29 (2007)
[11]. Proxima Centaury. Wikipedia en inglés. Available on line:
http://en.wikipedia.org/wiki/Proxima_Centaury
[12]. Cockell, C. S.: Ultraviolet radiation and the photobiology of earth’s early
oceans. Origins of Life and Evolution of Biospheres 30: 467 – 499 (2000)
[13]. Tatum, J. B.: Stellar Atmospheres, (Lecture Notes-T-123S)
[14]. Shifrin K (1988) Physical optics of ocean water. American Institute of
Physics, New York.
![Page 61: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/61.jpg)
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
61
[15]. Cullen, J., Neale, P., Lesser, M.: Biological Weighting Function for the
Inhibition of Phytoplankton Photosynthesis by Ultraviolet Radiation. Science 258:
646-650 (1992).
[16]. Perez, N., Cardenas, R., Martin, O., Leiva-Mora, M.: The potential for
photosynthesis in hydrothermal vents: a new avenue for life in the Universe?
Astrophysics and Space Science 343: 7-10 (2013)
[17]Rodriguez, L., Cardenas, R., Rodriguez, O.: Perturbations to aquatic
photosynthesis due to high-energy cosmic ray induced muon flux in the
extragalactic shock model. International Journal of Astrobiology 12: 326-330
(2013).
[18] Avila, D., Cardenas, R., Martin, O.: On the Photosynthetic Potential in the
Very Early Archean Oceans. Origins of Life and Evolution of Biospheres 43: 67-
75 (2013).
[19] Peñate, L., Martín, O., Cárdenas, R., Agustí, S.: Short-term effects of
gamma ray bursts on oceanic photosynthesis Astrophysics and Space Science
330: 211–217 (2010)
[20] Behrenfeld, M.J., O'Malley, R.T., Siegel, D.A., McClain, C.R., Sarmiento,
J.L., Feldman, G.C., Milligan, A.J., Falkowski, P.G., Letelier, R.M., Boss, E.S.,
2006. Climate-driven trends in contemporary ocean productivity. Nature 444,
752–755.
[21] Jerlov, N.G., 1976. Marine Optics. Elsevier, Amsterdam
[22] Atri, D., Melott A.: “Biological implications of high-energy cosmic ray induced
muon flux in the extragalactic shock model”. Geophysical Research Letters 38:
L19203 (2011). doi:10.1029/2011GL049027
[23] Avila, D., Cardenas, R., Martin, O.: “On the Photosynthetic Potential in the
Very Early Archean Oceans”. Origins of Life and Evolution of Biospheres (2012).
doi 10.1007/s11084-012-9322-1
[24] Barigye S J.:Teoría de información en la codificación de la estructura
química(2013).
![Page 62: INFLUENCIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN LA](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062819/62b915beabe6b52c245a236f/html5/thumbnails/62.jpg)
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
62
[25] Mendez, A., 2010. Evolution of the global terrestrial habitability during the last
century. NASA’s Astrobiology Science Conference 2010. Disponible en:
www.lpi.usra.edu/meetings/abscicon2010/pdf/5483.pdf