{"id":130844,"date":"2010-01-09T11:55:00","date_gmt":"2010-01-09T11:55:00","guid":{"rendered":"http:\/\/weblogs.madrimasd.org\/\/universo\/archive\/2010\/01\/09\/130844.aspx"},"modified":"2010-01-22T06:02:43","modified_gmt":"2010-01-22T05:02:43","slug":"la-evolucion-simbiotica-innovacion-a-traves-de-simbiosis-sobre-bacterias-insectos-sociales-y-ciclos-biogeoquimicos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/2010\/01\/09\/130844","title":{"rendered":"La Evoluci\u00f3n Simbi\u00f3tica: Innovaci\u00f3n a trav\u00e9s de Simbiosis (Sobre bacterias, Insectos Sociales y Ciclos Biogeoqu\u00edmicos)"},"content":{"rendered":"

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Aunque la ideolog\u00eda \u00faltraneodarvinista pivota sobre el papel de la competici\u00f3n y la supervivencia del m\u00e1s apto, en la evoluci\u00f3n de la vida sobre La Tierra, tal como la conocemos, la realidad nos dice que tambi\u00e9n se encuentra condicionada por procesos de cooperaci\u00f3n que, como la simbiosis, ha hecho posible el desarrollo hacia mayores niveles de complejidad. La cooperaci\u00f3n deviene tan importante como la competici\u00f3n, por mucho que algunos lo soslayen. As\u00ed, por ejemplo, la mayor\u00eda de vosotros sab\u00e9is, que la complejidad de la c\u00e9lula eucariota<\/a> deviene de la simbiosis consecutiva entre distintos tipos de bacterias y arqueas (organismos procari\u00f3ticos). Sin tales rasgos de cooperaci\u00f3n, la vida, \u201cparece\u201d que no habr\u00eda logrado sobrepasar la frontera de los microorganismos unicelulares m\u00e1s sencillos. La exhuberancia de la biosfera ha dependido pues de la cooperaci\u00f3n, tanto o m\u00e1s que de la competici\u00f3n. M\u00e1s aun, los organismos complejos pluricelulares, necesariamente dependen de toda una cohorte de microorganismos que llevamos en nuestras entra\u00f1as, piel, boca, etc., para poder sobrevivir. No somos pues unos verdaderos individuos, sino \u201cde alguna forma\u201d \u201cunidades-ecosist\u00e9micas<\/a>\u201d. La ciencia va, paso a paso, demostrando el may\u00fasculo papel de la simbiosis\u00a0 y coevoluci\u00f3n en la evoluci\u00f3n de los grupos taxon\u00f3micos m\u00e1s dispares. Entre ellos, los insectos sociales, como las termitas y hormigas, han logrado un enorme \u00e9xito evolutivo, as\u00ed como una apabullante biodiversidad, gracias a la mencionada simbiosis con otras especies. De hecho, al margen de sus estructuras sociales y ciudades subterr\u00e1neas, que se asemejan en muchos aspectos a las propias del ser humano, muchas especies de hormigas y termitas, poseen un\u00a0 <\/span>tipo concreto de agricultura, selecci\u00f3n gen\u00e9tica de cultivares y otros rasgos de los que daremos cuenta en el siguiente post sobre el tema (muy pronto). Hoy, nos centraremos en la capital importancia de estos insectos sociales en el mantenimiento de los ecosistemas tropicales (especialmente en la copa de sus \u00e1rboles), as\u00ed como en el ciclo del nitr\u00f3geno.<\/span><\/p>\n

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Canopia de los bosques tropicales. Fuente: BBC<\/a>.<\/span><\/p>\n

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Cuando comenc\u00e9 mi andadura en la indagaci\u00f3n cient\u00edfica de los suelos, se me informaba de que en su seno, exist\u00edan dos tipos de organismos capaces de fijar el nitr\u00f3geno atmosf\u00e9rico<\/span><\/strong>. Uno de ellos era simbi\u00f3tico<\/span><\/strong> obligado de los sistemas radiculares de ciertas plantas, mientras que los otro se encontraba constituido por formas libres<\/span><\/strong> que habitaban en el suelo sin mayores dependencias. Casi todos los libros hac\u00edan \u00e9nfasis en los primeros, infravalorando la influencia de los segundos. Recientes descubrimientos nos informan de que las simbiosis, tambi\u00e9n son esenciales en otros grupos taxon\u00f3micos (como hormigas y termitas), mientras que las formas libres atesoran mayor importancia de la que se cre\u00eda<\/span><\/strong> por aquel entonces. Ambas desempe\u00f1an un papel vital en el ciclo del nitr\u00f3geno y mucho m\u00e1s<\/span><\/strong>.<\/span><\/p>\n

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Cephalotes grandinosus, Hormiga herb\u00edvora. Fuente: Myrmecos blog<\/a><\/span><\/p>\n

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As\u00ed por ejemplo, las bacterias simbi\u00f3ticas han permitido la herbivor\u00eda de las hormigas<\/span><\/strong>, as\u00ed como el cultivo de hongos<\/span><\/strong>, tanto por estas como por las termitas<\/span><\/strong>. Ellas son las que<\/span><\/strong> enriquecen principalmente el suelo de los ecosistemas tropicales y subtropicales de este compuesto en forma biodisponible<\/span><\/strong>, ya que el atmosf\u00e9rico no lo es. La estructura y din\u00e1mica en estos biomas ser\u00eda muy diferente sin ellas<\/span><\/strong>. El hecho de que estos animales atesoren m\u00e1s biomasa que todos los dem\u00e1s juntos, al menos en los bosques tropicales h\u00famedos, da cuenta de su enorme valor. De hecho el que las hormigas sean uno de los insectos con m\u00e1s biodiversidad de especies es resultado de tal simbiosis<\/span><\/strong>. <\/span><\/p>\n

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Tales bacterias son denominadas Rhizobiales<\/span><\/a>. Seg\u00fan Wikipedia: <\/span><\/p>\n

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Rhizobiales es un orden de proteobacterias<\/span><\/a> alfa. Los rizobios<\/span><\/a> que fijan nitr\u00f3geno<\/span><\/a> y que son simbiontes<\/span><\/a> en las ra\u00edces de las plantas se clasifican en este grupo en diferentes familias<\/span><\/p>\n

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Microorganismos fijadores de nitr\u00f3geno atmosf\u00e9rico: <\/a><\/span><\/p>\n

Su papel en la naturaleza. Fuente: Fuente: Proyecto de<\/span><\/a><\/span><\/span><\/p>\n

innovaci\u00f3n educativa para la ense\u00f1anza de la qu\u00edmica<\/a><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

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Todo esto queda muy lejos de la imagen cruel que los ultradarvinistas imponen en su visi\u00f3n de la naturaleza y la evoluci\u00f3n de la vida<\/span><\/strong>. Seguiremos hablando del tema en el pr\u00f3ximo post. Os dejo hoy con informaci\u00f3n sobre el vuelo (la canopia de los bosques), para adentrarnos en el siguiente post en el suelo<\/span><\/strong>, en donde el grado de sofisticaci\u00f3n y estructuraci\u00f3n de tal relaci\u00f3n planta-insecto-bacteria simbionte es aun mucho mayor y m\u00e1s fascinante<\/span><\/strong>. He traducido la noticia que ofrec\u00eda Sciencedaily<\/span><\/strong> al espa\u00f1ol-castellano, p\u00e1rrafo por p\u00e1rrafo, dejando los anglosajones delante y bajo ellos los que podemos entender en nuestro idioma. Juzgar por vosotros mismos el papel de la cooperaci\u00f3n en la evoluci\u00f3n de la vida y la estructuraci\u00f3n de los ecosistemas y ciclos biogeoqu\u00edmicos<\/span><\/strong>. <\/span><\/p>\n

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Juan Jos\u00e9 Ib\u00e1\u00f1ez \u00a0\u00a0<\/span>\u00a0\u00a0\u00a0<\/span><\/span><\/p>\n

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Rain Forest Mist, Borneo, Indonesia, 1997
\nPhotograph by Tim Laman. Source National Geographic<\/a><\/span><\/p>\n

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Symbiosis: Bacterial Gut Symbionts Are Tightly Linked With the Evolution of Herbivory in Ants<\/span><\/a><\/span><\/strong><\/span><\/strong><\/p>\n

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ScienceDaily (Dec. 2, 2009)<\/span><\/strong> \u2014 Multiple independent associations between rhizobiales and herbivorous ants provides strong evidence that symbiotic bacteria have facilitated the evolution of nectar and exudate-feeding life histories in ants and their radiation into otherwise inhospitable rainforest canopy habitats, providing a novel instance of innovation through symbiosis<\/span><\/strong>.<\/span><\/p>\n

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ScienceDaily (2 de diciembre de 2009)<\/span><\/strong><\/span> -Asociaciones independientes m\u00faltiples entre Rhizobiales y hormigas herb\u00edvoras proporcionan una fuerte evidencia de que las bacterias simbi\u00f3ticas han propiciado la evoluci\u00f3n de un ciclo de vida en que incluye la alimentaci\u00f3n mediante n\u00e9ctar y otros exudados, favoreciendo la radiaci\u00f3n de estos animales que anidan en el suelo en los inh\u00f3spitos h\u00e1bitats dosel del bosque lluvioso, proporcionando un ejemplo palmario de<\/span> <\/span><\/span>innovaci\u00f3n a trav\u00e9s de la simbiosis<\/span><\/strong><\/span>. <\/span><\/span><\/p>\n

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Broadly speaking, ants have two different feeding strategies. A large proportion of all species are \u00abcarnivorous<\/span><\/strong>,\u00bb meaning that they are generalist predators <\/span><\/strong>feeding on other small animals or scavenging on their remains. Some, however, are \u00abherbivorous.\u00bb This is not to say that they only eat plants; rather, the bulk of their diets consist of plant-derived matter.<\/span><\/strong> For example, some forage on<\/span><\/strong> sticky fluids produced by plants to attract ants, called extra-floral nectar; others feed on the processed plant <\/span><\/strong>sap excreted by plant-sucking insects such as scale insects and aphids. Herbivorous ants are likely to be a highly under-estimated component of the global fauna as there are many tropical forest canopy specialists among them, and the forest canopy remains to this day surprisingly unexplored<\/span><\/strong>.<\/span><\/p>\n

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En t\u00e9rminos generales<\/span><\/span>, las hormigas poseen dos diferentes estrategias de alimentaci\u00f3n<\/span><\/strong>. Una gran proporci\u00f3n de las especies son \u00abcarn\u00edvoras\u00bb. Se trata de depredadoras generalistas que se nutren de otros animales peque\u00f1os o de sus restos. Algunas, sin embargo, son \u00abherb\u00edvoras\u00bb.<\/span> Esto no quiere decir que s\u00f3lo se comen las plantas, sino que la mayor parte de su dieta consiste en materias primas derivados de los vegetales. <\/span><\/strong><\/span><\/span>Por ejemplo<\/span><\/strong><\/span>, algunas forrajean o engullen los l\u00edquidos pegajosos producidos por las plantas, cuya misi\u00f3n es atraer a las propias hormigas, llamada n\u00e9ctar extraforal, mientras que otras consumen savia<\/span> de previamente procesada y excretada por insectos chupadores como cochinillas y pulgones. La impotencia de las hormigas herb\u00edvoras puede haberse subestimado, como componentes de la fauna mundial, ya que hay muchas especialistas cuyo h\u00e1bitat resulta ser del dosel arb\u00f3reo de los bosques tropicales, entre ellos, mientras que estos nichos siguen siendo hoy en d\u00eda sorprendente inexplorados por los expertos en ecolog\u00eda y biodiversidad<\/span><\/strong>. <\/span><\/span><\/p>\n

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It has long been a mystery how herbivorous ant species gain all the nutrients they need. Their plant-derived diet comprises essentially water and sugars; it is deficient in protein and\/or the nitrogen-based compounds<\/span><\/strong> that are the building blocks of proteins. Carnivorous ants face few such nutritional difficulties, as their diet tends to contain all the chemical compounds they require. Most ants are not renowned for being associated with microbes — the most famous suite of on-board microbial symbionts in insects is found in termites, whose guts harbor bacteria that facilitate the digestion of the woody material that constitutes the termite diet — but it has been recently hypothesized that herbivorous ants might host a set of indigenous symbionts that provide the missing components of the herbivorous ants’ diets<\/span><\/strong>.<\/span><\/p>\n

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Durante mucho tiempo ha sido un misterio c\u00f3mo las especies de hormigas herb\u00edvoras obten\u00edan todos los nutrientes que necesitan para su alimentaci\u00f3n.<\/span><\/span> Su\u00a0 <\/span>dieta incluye fundamentalmente agua y az\u00facares, siendo deficiente en prote\u00ednas y \/ o los compuestos nitrogenados<\/span><\/strong>, es decir los bloques constitutivos de las prote\u00ednas. Las Hormigas carn\u00edvoras, por el contrario, no se enfrentan a tales deficiencias nutricionales, por cuento sus presas suele contener todos los compuestos que necesitan. La mayor\u00eda de las hormigas no son conocidas por estar asociadas a microorganismos \u2013 al contrario que las ternitas en las que si ha sido estudiada su estrecha asociaci\u00f3n con simbiontes bacterianos que se localizan en sus entra\u00f1as con vistas a facilitar la digesti\u00f3n del material le\u00f1oso, que constituye su dieta. Sin embargo,<\/span> recientemente se ha sugerido la hip\u00f3tesis de que las hormigas herb\u00edvoras tambi\u00e9n podr\u00edan acoger un conjunto de simbiontes ind\u00edgenas que les proporcionaran los componentes ausentes en los materiales vegetales que consumen<\/span><\/strong>\u00ab. <\/span><\/span><\/p>\n

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We tested this hypothesis by using molecular genetic techniques to look for the presence of microbes in 283 species of ants from 18 of the 21 ant subfamilies<\/span><\/strong>. We were able to classify each ant species as carnivorous or herbivorous based on<\/span><\/strong> the amount of heavy and light nitrogen (15N\/14N) within the ants’ tissues. By uniting the two datasets, we were then able to determine whether microbial symbionts were particularly associated with herbivorous ants<\/span><\/strong>.<\/span><\/p>\n

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Pusimos a prueba esta hip\u00f3tesis, mediante el uso de t\u00e9cnicas de gen\u00e9tica molecular a la hora de detectar la presencia de microbios en 283 especies de hormigas, pertenecientes a 18 de las 21 subfamilias que constituyen tal grupo taxon\u00f3mico<\/span><\/strong><\/span>. Hemos sido capaces de clasificar cada especie de hormiga, como carn\u00edvora o herb\u00edvora en base a las cantidades de nitr\u00f3geno pesado y ligero (15N\/14N) que albergan sus tejidos. Al cotejar las dos bases de datos, fuimos capaces de determinar si los simbiontes microbianos se encontraban particularmente asociados con hormigas herb\u00edvoros<\/span><\/span>.<\/span><\/span><\/p>\n

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The short answer is, yes. Bacteria from an order called Rhizobiales tend to be present in the guts of herbivorous ants but not carnivorous ones<\/span><\/strong>. Remarkably, this group of bacteria is well known for containing microbes that associate with leguminous plants and are capable of nitrogen fixation<\/span><\/strong> — converting atmospheric nitrogen into compounds that are biologically accessible and useful. So herbivorous ants likely make up for their dietary deficiencies by hosting an on-board squadron of bacteria in their guts capable of enriching nitrogen through fixation or alternative routes<\/span><\/strong>.<\/span><\/p>\n

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La respuesta a nuestro tes es afirmativa. Las bacterias de un orden denominado Rhizobiales tienden a estar presentes en los intestinos de las hormigas herb\u00edvoras<\/span><\/strong><\/span>, pero no las carn\u00edvoras. Sorprendentemente, <\/span><\/span>este grupo de bacterias, es bien conocido por ser las que se asocian con las leguminosas debido a su capacidad para la fijaci\u00f3n biol\u00f3gica de nitr\u00f3geno<\/span><\/strong><\/span>: convertir el nitr\u00f3geno atmosf\u00e9rico en compuestos que son biol\u00f3gicamente asimilables por las plantas.<\/span> Por tanto, las hormigas herb\u00edvoras parecen compensar las deficiencias de sus dietas vegetales mediante el escuadr\u00f3n de bacterias que albergan en sus intestinos, enriqueciendo as\u00ed su alimentaci\u00f3n a trav\u00e9s de la fijaci\u00f3n de nitr\u00f3geno<\/span><\/strong>, por tal ruta alternativa. <\/span><\/span><\/span><\/p>\n

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To determine whether the observed trends of gut symbionts in herbivorous ants was confounded in some way by the ants’ history, we analyzed the distribution of herbivory and gut symbionts on the ant family tree — or phylogeny — and assessed how often these had evolved. A very striking pattern emerged: herbivory has arisen multiple times in the ants, and at least five of these unrelated herbivorous lineages associate symbiotically with Rhizobiales bacteria<\/span><\/strong>. It, thus, seems likely that the acquisition of nutritional gut bacteria has enabled the evolution and maintenance of herbivorous, nitrogen-poor diets across the ants.<\/span><\/p>\n


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\nCon vistas corroborar si las tendencias observadas en el intestino de las hormigas herb\u00edvoras, es decir su capacidad de sus simbiontes para obtener nitr\u00f3geno asimilable no era resultado de artefactos experimentales, se analiz\u00f3 la distribuci\u00f3n de las especies herb\u00edvoras y simbiontes fijadores de nitr\u00f3geno atmosf\u00e9rico de sus intestinos a lo largo del el \u00e1rbol de familia de las hormigas – o filogenia \u2013 para evaluar la frecuencia de de tales asociaciones. De esto modo, obtuvimos en patr\u00f3n muy llamativo<\/span>: <\/span>la herbivor\u00eda ha surgido en m\u00faltiples ocasiones, y como m\u00ednimo en cinco linajes independientes se detecto la simbiosis con las bacterias rhizobiales. Por tanto nuestro estudio sugiere que la adquisici\u00f3n de estas bacterias intestinales ha permitido la evoluci\u00f3n y mantenimiento de estas hormigas herb\u00edvoras a partir de dietas pobres en nitr\u00f3geno<\/span><\/strong>.<\/span><\/span><\/span><\/p>\n

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We are still just beginning to gauge the centrality of microbes in ecology, especially in systems like this one where their role has been under-appreciated.<\/span><\/strong> This is a good example of how microbes once again provide the missing piece of the evolutionary jigsaw puzzle.<\/span><\/p>\n

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Los cient\u00edficos, aun estamos empezando a evaluar la importancia de los microbios en ecolog\u00eda, especialmente en sistemas como \u00e9ste, en donde su papel ha sido infravalorado. Este es un buen ejemplo de c\u00f3mo, una vez m\u00e1s, los microbios, devienen en un eslab\u00f3n hasta ahora olvidado o ignorado en el rompecabezas evolutivo.<\/span><\/strong><\/span><\/span><\/strong><\/p>\n

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This work was carried out in the Department of Organismic and Evolutionary Biology at <\/span>Harvard<\/span> <\/span>University<\/span>, the Department of Biology at <\/span>Drexel<\/span> <\/span>University<\/span>, and the Department of Zoology at Field Museum of Natural History. Research was supported by grants from the Baker Fund, the Tides Foundation, <\/span>Harvard<\/span> <\/span>University<\/span> <\/span>Center<\/span> for the Environment, the Green Memorial Fund of Harvard University, the Putnam Expeditionary Fund of the <\/span>Museum<\/span> of <\/span>Comparative Zoology<\/span>, and the National Science Foundation.<\/span><\/p>\n

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More<\/span><\/a><\/span>: Story Source: Adapted from materials provided by <\/span>Field Museum<\/span><\/a><\/span>, via <\/span>EurekAlert!<\/span><\/a><\/span>, a service of AAAS.<\/span><\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Aunque la ideolog\u00eda \u00faltraneodarvinista pivota sobre el papel de la competici\u00f3n y la supervivencia del m\u00e1s apto, en la evoluci\u00f3n de la vida sobre La Tierra, tal como la conocemos, la realidad nos dice que tambi\u00e9n se encuentra condicionada por procesos de cooperaci\u00f3n que, como la simbiosis, ha hecho posible el desarrollo hacia mayores niveles de complejidad. La cooperaci\u00f3n deviene tan importante como la competici\u00f3n, por mucho que algunos lo soslayen. As\u00ed, por ejemplo, la mayor\u00eda de vosotros sab\u00e9is, que la complejidad de la c\u00e9lula eucariota deviene de la simbiosis consecutiva entre distintos tipos de bacterias y arqueas (organismos procari\u00f3ticos).\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":26,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[609,586,618,613,597,607,600],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/130844"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/users\/26"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=130844"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/130844\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":135079,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/130844\/revisions\/135079"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=130844"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=130844"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=130844"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}