Páginas

domingo, 27 de mayo de 2012

Fermentaciones históricas

Cuando se repasa la historia de la humanidad resulta curioso comprobar cómo nuestra especie ha venido utilizando  ciertos métodos y procesos bioquímicos para su beneficio durante milenios  sin tener ni la más remota idea de qué los causaba. Un ejemplo lo encontramos en el uso de la fermentación para la producción de pan, cerveza o vino, productos cuyo consumo se cree que era ya habitual en la antigua Mesopotamia, en los albores de la civilización.

De hecho, algunos de los textos más antiguos que existen, correspondientes a gravados cuneiformes en tablillas de arcilla halladas durante excavaciones arqueológicas en estas regiones del Oriente Próximo, contienen descripciones de la elaboración de diferentes variedades de vino y cerveza a partir de cultivos de vid y cereales hace más de 3.000 a.C. Por su parte el pan, si bien era igualmente consumido por sumerios y babilonios no se sabe con certeza si éstos  empleaban la fermentación para fabricarlo o simplemente conocían el pan ácimo, es decir, sin fermentar. 

Fue la cultura egipcia quien heredó estos métodos y los perfeccionó aplicando, ahora sí, la fermentación a la elaboración del pan, que era obtenido a partir de cebada o trigo. Los egipcios  generalizaron el consumo de la cerveza y el vino habiendo constancia de ello en numerosas representaciones en paredes de tumbas y otros edificios, y también en textos escritos en papiros, en los que incluso aparecen alusiones a las desagradables consecuencias de la embriaguez.

Pero ni los sumerios, ni los babilonios, ni los egipcios, ni ningún otro pueblo o civilización que disfrutara de los beneficios de estos productos su hasta bien entrado el siglo XIX fue consciente de que los causantes de la fermentación eran organismos vivos, concretamente los hongos microscópicos a los que hoy nos referimos como levaduras. 

Pasteur en su laboratorio
Sin embargo, este desconocimiento es entendible ya que la capacidad para observar microorganismos como las levaduras no fue posible hasta la invención del microscopio moderno. Fue el químico francés Louis Pasteur quien observó por primera vez lo que ocurría durante el proceso de la fermentación alcohólica del vino con la ayuda de un microscopio y descubrió que en él intervenían organismos vivos y que, por lo tanto no se trataba de un proceso meramente químico como se venía pensando hasta entonces.

Gracias a este descubrimiento y a posteriores investigaciones bioquímicas hoy sabemos que tanto el pan como el vino y la cerveza se obtienen de la fermentación llevada  a cabo por la levadura Saccharomyces cerevisiae y que consiste en la oxidación incompleta y en condiciones anaeróbicas (en ausencia de oxígeno) de ciertos compuestos (generalmente carbohidratos), obteniéndose un producto final.

En el caso del pan la levadura, gracias a determinadas enzimas, descompone los azúcares presentes en la harina de cereales (generalmente trigo) obteniéndose alcohol etílico y dióxido de carbono en forma de burbujas, quedando este último atrapado por el gluten de la harina lo que provoca que el pan se hinche y adquiera su característica textura esponjosa. Para las bebidas alcohólicas el proceso es similar obteniéndose vino a partir del mosto y cerveza a partir de la cebada.

Actualmente, gracias al conocimiento de las bases bioquímicas tras la fermentación, la fabricación de estos productos es explotada a nivel industrial en todo el mundo. Sin embargo, mucho tiempo atrás, algún  sumerio descubrió por casualidad los beneficios de este proceso y los dio a conocer. Esta casualidad ha permitido a la humanidad disfrutar de uno de los alimentos más comunes y de las bebidas alcohólicas durante miles de años sin saber siquiera de la existencia de sus responsables, las levaduras.

NOTA: esta entrada participa en la XIII Edición del Carnaval de Biología cuyo blog anfitrión es Caja de Ciencia.





lunes, 21 de mayo de 2012

JoF, divulgación de calidad a coste cero

Sin duda la idea de crear este blog es una de las mejores que he tenido en mi vida. Poder escribir sobre algo que me gusta y compartirlo con todos vosotros, transmitir todas esas ideas que voy adquiriendo y hacerlo de una manera entretenida y didáctica a la vez es algo que me llena de satisfacción personal. Y en el fondo eso es de lo que se trata la divulgación científica,  de acercar la ciencia a todo el mundo, de despertar interés por ella.

Es por ello que, cuando uno de mis profesores de la universidad me preguntó si estaría interesado en escribir un artículo para cierta revista, mi respuesta fue un rotundo “sí”. Fue así como entré en contacto con el magnífico equipo de trabajo de la revista digital Journal of Feelsynapsis (JoF) quienes me trataron como a uno más desde el principio y aceptaron mi propuesta de colaborar con ellos.

Feelsynapsis es una iniciativa creada por jóvenes emprendedores cuyos objetivos son la divulgación científica de calidad (y gratuita) y la facilitación, a través de su sitio web, de numerosos recursos útiles para aquellos que se dedican a la ciencia, tanto si son veteranos como principiantes. 

Portada de JoF nº 4
Uno de los proyectos divulgativos más importantes con los que cuenta actualmente esta iniciativa es la ya mencionada revista JoF, la cual contiene artículos redactados por expertos de todas las áreas de la ciencia. Además, lo más interesante es que el acceso a la lectura de dichas publicaciones es completamente gratuito y pueden visualizarse online o descargarse en formato PDF sin necesidad de registrarse ni ningún otro tipo de requisito.

El cuarto y último número hasta la fecha fue publicado el pasado sábado y, aunque aún no he tenido tiempo para leerlo detenidamente, me bastó con echar un vistazo para estar absolutamente seguro de que su contenido es de una calidad sobresaliente. Encontramos por ejemplo un magnífico análisis del concepto de especie de la mano de Rafael Medina o la descripción detallada de los mecanismos epigenéticos por José Luis García Jiménez, además de otros muchos artículos interesantes.

En la sección “JoF en las aulas” podéis leer mi artículo, titulado Breve historia de lo que somos. De las partículas elementales al pensamiento. En él, tal y como da a entender el título, realizo un pequeño recorrido por los acontecimientos que hicieron posible la constitución de la materia viva y reflexiono sobre nuestro lugar en la evolución y todo aquello que nos diferencia del resto de seres vivos y de la materia inerte.

Sin nada más que añadir simplemente quiero recomendaros a todos que le echéis un vistazo a las publicaciones de esta magnífica revista que no son sino el fruto de la colaboración de un gran equipo de trabajo, del cual no podría estar más orgulloso de formar parte.

Pulsa aquí para acceder a las publicaciones de JoF


lunes, 14 de mayo de 2012

Más allá de las estrellas

Dedicado a Ainara Pérez Morón por sugerirme que escribiera sobre este apasionante tema.

Viajar por el espacio ha sido, históricamente, uno de los mayores sueños de la humanidad. Esta fascinación por alcanzar lo inalcanzable, por descubrir qué es lo que se esconde más allá de las estrellas y los planetas ya observados en la antigüedad, se refleja en el sinfín de ficción que ha sido generada a lo largo del tiempo con esta temática.

Asimismo, desde los tiempos en los que el filósofo griego Plutarco (siglo I) concibió un viaje a la luna en su relato De Facie in Orbe Lunae hasta las más modernas producciones cinematográficas en las que aparecen todo tipo de naves espaciales con diferentes sistemas de propulsión, los fundamentos científicos utilizados por los autores para dar verosimilitud a sus viajes interespaciales han venido siendo cada vez más precisos.

La mayoría de estos autores, en su intento por dotar de credibilidad a sus ficticios viajes, exprimen al máximo las posibilidades contempladas por las teorías físicas como la relatividad general, apostando por naves que alcanzan velocidades cercanas o incluso superiores a la de la luz. Veamos por qué. 

Apolo 11 despegando
Como todos sabemos, el 20 de julio de 1969 el Apolo 11 completó con éxito el primer alunizaje tripulado de la historia, lo que para muchos supuso el mayor hito científico jamás logrado. Fue entonces cuando el comandante Neil Armstrong, primer ser humano en pisar la superficie lunar, pronunció su más que famosa frase “un pequeño paso para un hombre, un gran salto para la humanidad”, y vaya si lo fue.

Sin embargo, aunque la nave alcanzó su objetivo y lo hizo en un plazo de tiempo considerablemente corto, lo cierto es que siendo realistas el sistema de propulsión con el que contó (combustión de queroseno básicamente) no resultaría viable de cara a futuras expediciones espaciales con destinos más lejanos.

El cohete despegó el 16 de julio y tardó cuatro días en alcanzar la superficie del satélite. Después de casi un día de actividad, el Apolo 11 puso rumbo a la Tierra y finalmente aterrizó el 24 de julio, por lo que la misión duró 8 días en total. Pero la distancia entre nuestro planeta y la Luna es de unos 384.400 km, mientras que la distancia que separa la Tierra del planeta más cercano, Venus, es de aproximadamente 42 millones de km, unas ciento diez veces mayor.

Esto significa que, en las mismas condiciones y si todo fuera bien, un viaje a Venus de ida y vuelta rondaría los 500 días, es decir, cosa de un año y medio. Aun así sería plausible en cuanto a duración pero, ¿duraría un combustible de tipo químico como el queroseno  durante más de un año?  No a menos que el depósito fuera excesivamente grande, por lo que la longitud capaz de recorrer nuestra nave pasaría a estar estrechamente limitada por el tamaño de esta.

Eso si el destino fuera Venus, claro. Por ejemplo, si quisiéramos viajar hasta Neptuno tendríamos que recorrer nada menos que 4.500.000.000 km y, para llegar a la galaxia más cercana a nuestra Vía Láctea, Andrómeda, se estima que unos 2,56 millones de años luz (2.36 *1019 km)2. Es por ello que este tipo de tecnología quedaría descartada para viajes espaciales más allá de los planetas más cercanos.

Por lo tanto, para viajar a nuestro antojo por el espacio tendríamos que recurrir a nuevas tecnologías y desarrollar fuentes de energía mucho más duraderas y eficientes que el resto de combustibles utilizados hasta ahora en las misiones espaciales. Como ya he dicho, la ciencia-ficción nos aporta numerosas ideas, algunas disparatadas, otras no tanto. Y no olvidemos que no sería la primera vez que se escribe sobre algo mucho tiempo antes de que sea inventado.

Una alternativa evidente y plausible podría ser la utilización de la propulsión atómica, es decir, la fisión nuclear como fuerza impulsora de una hipotética nave. El funcionamiento sería similar al que se produce en cualquier central nuclear y se estima que una nave diseñada con esta tecnología podría realizar viajes de más de diez años y una velocidad mucho mayor que la lograda hasta ahora. Sin embargo este sistema, aunque sería muy útil para desplazarse entre planetas cercanos de nuevo quedaría limitado al entorno de nuestra galaxia.

Lógicamente y  como contrapartida también se contempla la posibilidad de utilizar la fusión nuclear. Esta consiste en la unión de dos elementos ligeros para formar uno pesado, con la consecuente liberación de una gran cantidad de energía, que podría llegar a ser unos diez millones de veces superior a la de un cohete químico dada la misma masa de combustible. No obstante la fusión nuclear sigue siendo un objetivo pendiente de la ciencia actual, que aún no ha sido capaz de recrearla de forma controlada, mientras que en las estrellas tiene lugar continuamente.

Una de mis alternativas favoritas (aunque una de las menos probables) es la de los agujeros de gusano. Este término hace referencia a la existencia de un puente entre dos puntos del espacio (y del tiempo) a través del cual se puede llegar de un extremo al otro en menos tiempo y recorriendo una distancia menor de la aparente. 
Representación de un agujero de gusano

Este fenómeno es más fácil de entender si imaginamos que todo nuestro universo se dispusiera sobre la superficie de un globo lleno de aire, es decir, sobre la goma externa. Los agujeros de gusano unirían dos puntos de la superficie del globo a través del interior, donde se encuentra el aire. De esta forma se podría viajar de un punto a otro en línea recta, en lugar de recorrer la distancia curva que los separa en la superficie.

Pese a sus grandes ventajas, todavía no se ha demostrado científicamente la existencia de estos atajos espacio-temporales, aunque su existencia ha sido deducida mediante fórmulas matemáticas a partir de la teoría de la relatividad general. 

Por último una opción que me parece muy interesante es la de las llamadas velas solares. Este tipo de naves utilizarían fuentes de energía ajenas a ellas, es decir, energía lumínica procedente del sol o de otras estrellas (del mismo modo que las placas solares) o bien de ondas electromagnéticas. Pese a que la velocidad de dichas naves no igualaría a la de algunos de los sistemas de propulsión que he mencionado éstas presentarían la gran ventaja de obtener energía prácticamente ilimitada.

Otros mecanismos de propulsión utilizados en la ciencia ficción se basan en  la utilización de antimateria, explosiones nucleares o incluso en distorsionar el propio universo (propulsión warp).

En cualquier caso, lo cierto es que llegará un momento en el que viajar por el espacio deje de ser cuestión de cumplir un sueño para convertirse en una verdadera necesidad.  Dentro de algunos billones de años nuestro sol se convertirá en una gigante roja, su tamaño será mucho mayor que el actual y la energía que desprenda hará imposible la supervivencia de la vida en nuestro planeta. Así que más nos vale lanzarnos al espacio en busca de nuevos mundos antes de que empiece a hacer calor, mucho calor.


viernes, 4 de mayo de 2012

¿Cómo nos afecta el estrés?

El estrés se define como una respuesta fisiológica que se activa como mecanismo de defensa ante situaciones que exceden los recursos del organismo que ha de enfrentarse a ellas y que, por tanto, las percibe como amenazantes. Este mecanismo puede resultar útil ya que advierte al organismo de la necesidad inminente de buscar una forma de hacer frente a tales situaciones, además de aportar energía y excitación necesarias para tal fin.

Sin embargo, es frecuente que individuos sometidos a episodios de estrés acaben padeciendo síntomas negativos tales como problemas de memoria, falta de concentración, contracciones musculares involuntarias (tics) y, si estos episodios se continúan durante largos periodos pueden desembocar en problemas mayores como el insomnio o incluso llevar a la depresión, entre otros trastornos psicopatológicos. 

Desgraciadamente la lista de consecuencias malignas del estrés no acaba ahí sino que, por el contrario, continúa alargándose día a día. De hecho, cada vez más investigaciones apuntan a una estrecha relación entre el sistema nervioso central (SNC) y el sistema inmunológico (SI) y a que existen numerosas vías como la del eje hipotalámico-pituitario-adrenal (HPA) que, ante el estrés, desencadenan respuestas fisiológicas con efectos inmunosupresores.

Esto acarrea importantes y serios problemas de salud como el aumento del riesgo de contraer enfermedades infecciosas o cardiovasculares y la acentuación de los síntomas asociados a ellas. Un ejemplo de respuesta producida por el eje HPA es la secreción de hormonas corticoides como el cortisol que conlleva un aumento de la glucosa en sangre e inhibe la acción de determinados compuestos encargados de estimular la actividad de los linfocitos, con lo que aumenta la vulnerabilidad a gentes patógenos.

Además, está constatado experimentalmente que el desarrollo de multitud de enfermedades es desfavorable en aquellos pacientes que han sufrido episodios de estrés recientes o que reaccionan negativamente al ser conscientes de que padecen dicha enfermedad. De forma contraria, aquellos pacientes que reciben apoyo social y mantienen una actitud optimista ante su enfermedad son los que mejor evolucionan a ella. Y esto se ha llegado a probar en casos de infecciones del virus VIH e incluso de tumores.

Sin duda estos hallazgos constituyen una prueba irrefutable de que la psique influye en los procesos fisiológicos y de lo beneficioso que resulta mantener una actitud optimista ante la vida. Como suele decir el Dr. Mario Alonso Puig, médico español y especialista en liderazgo y gestión de estrés, enfrentarse a un problema real (como una enfermedad) con coraje y con esperanza es lo que te da la fuerza y la energía necesaria para afrontarlo y superarlo.

sábado, 28 de abril de 2012

Un mundo de emociones

Tanto si reímos, como si lloramos, o nos ilusionamos o nos dejamos llevar por la pasión, en cualquiera de estos casos estamos respondiendo sin duda a un fenómeno emocional, a una emoción.

Y es que las emociones gobiernan nuestras vidas. Con frecuencia nuestra forma de comportarnos en la vida cotidiana es un reflejo de las emociones que predominan en nosotros. Así, si tenemos un buen día en que afloran en nosotros emociones positivas como la satisfacción, la ilusión o la gratitud tendemos a comportarnos de una manera más empática hacia los demás, nos comportamos mejor, somos más felices en definitiva.

Pero ¿qué es realmente una emoción? Para la mayoría de la gente simplemente están ahí, nos hacen sentir bien o mal pero uno no suele pararse a pensar en por qué están ahí o por qué nos hacen sentir de una forma o de otra. Bien, ante todo debemos entender que una emoción no es otra cosa que el resultado de un conjunto de interacciones entre distintos componentes intracelulares de nuestro cuerpo (neurotransmisores, hormonas…) que terminan liberando alguna sustancia en el cerebro como la dopamina, de la que ya he hablado en otra ocasión, y que acaba generando una sensación de placer, en su caso.

Por lo tanto es razonable pensar que una emoción es un fenómeno de carácter tan puramente fisiológico como lo puede ser una distensión muscular, un infarto de miocardio o una respuesta inmunitaria ante un agente patógeno. Y, al igual que los músculos, el corazón o nuestro maravilloso sistema inmunitario, nuestro mecanismo emocional tiene su origen en un proceso evolutivo basado en la selección natural. Es decir, en un momento dado de nuestra historia evolutiva el hecho de sentir odio o alegría supuso una gran ventaja genética, por lo que los genes que regulaban los procesos fisiológicos relacionados con las emociones se transmitieron de generación en generación, dando lugar a lo que somos hoy en día.

Y esta ventaja evolutiva tiene un sentido innegable si lo piensas. Como bien dijo Michael Shermer, historiador y editor de la revista Skeptic (Escéptico), en el evento científico La Ciudad de las Ideas  que tuvo lugar en México el pasado mes de noviembre, una emoción afectiva como el amor tiene un propósito evolutivo si asumimos que un niño recién nacido en los inicios de la humanidad tendría mayor probabilidad de sobrevivir si existiera un vínculo afectivo emocional entre sus progenitores que hiciera que cuidaran de él conjuntamente.

Por otra parte emociones negativas relacionadas con la agresividad como la ira cobran igualmente un propósito evolutivo si retrocedemos en el tiempo. ¿Qué habría sido de las primeras agrupaciones humanas si no hubiesen actuado violentamente ante otro grupo de personas que amenazara su propia supervivencia? Puede que ahí radique la explicación a por qué tendemos a enfrentarnos a nuestros vecinos como sucede a menudo con las enemistades históricas sin fundamento entre poblaciones adyacentes.

En cualquier caso debemos ser conscientes de que nuestro mecanismo emocional es un regalo de una utilidad asombrosa que la evolución nos ha dado y que, aprender a gestionar las emociones como ya propuso el psicólogo estadounidense Daniel Goleman con su libro Emotional Intelligence (en español Inteligencia emocional) publicado en 1995, es la clave para tener una vida plena y satisfactoria.

Como he dicho al principio sentir emociones positivas no sólo afecta a nuestro estado de ánimo sino a la manera en que actuamos y nos relacionamos con los demás. Por eso  es tan importante mantenerse en un estado emocional positivo. Encuentra lo que te hace verdaderamente feliz y dedícate a ello, haz cosas que te gusten, rodéate de personas que te gusten, ríe, juega… porque esa es la manera que tenemos los humanos de encontrar la felicidad, que es lo que todos buscamos al fin y al cabo.


viernes, 20 de abril de 2012

Una ventana a la longevidad

¿Es posible retrasar el envejecimiento? Seguramente la respuesta a esta pregunta esté clara para aquellos que siguen la actividad de Eduard Punset, quien ha repetido hasta la saciedad que la esperanza de vida se está prolongando a un ritmo de dos años y medio cada década. Pero no me estoy refiriendo a ese aumento paulatino que parece estar produciéndose en la población general a causa de los avances en higiene y salud pública.

A lo que realmente me refiero es a la posibilidad de prolongar la esperanza de vida de una persona concreta, posponiendo su envejecimiento y, por lo tanto, permitiéndole vivir más años que al resto de la población a la que pertenece. Al parecer, los estudios que se han llevado a cabo sobre cierto compuesto químico desde su descubrimiento en los años 60 podrían dar pie a esta posibilidad. Este compuesto es conocido como rapamicina.

La rapamicina debe su nombre a la isla de Pascua (Rapa Nui para los nativos) famosa por los emblemáticos moái, unas esculturas de piedra monolíticas que rodean toda la isla. Fue en una expedición llevada a cabo con motivos comerciales en 1964 cuando se halló en una muestra de tierra la bacteria Streptomyces hygroscopicus, capaz de sintetizar la rapamicina de forma natural.

Tres de los más de seiscientos moáis repartidos por la isla de Rapa Nui

Aunque no tardaron en realizarse investigaciones sobre las propiedades de este fármaco no fue hasta el año 2009 cuando aparecieron las primeras evidencias de su capacidad para retrasar el envejecimiento en ciertas especies. Esto se debe a que en un principio la rapamicina, debido a sus propiedades inmunodepresoras, fue empleada para evitar el rechazo de órganos trasplantados. Actualmente la rapamicina también es empleada en el tratamiento de determinados tipos de cáncer ya que es capaz de frenar el crecimiento tumoral.

Sin embargo, el mayor descubrimiento se produjo cuando se identificó la diana de la rapamicina, que resultó ser el producto de un gen llamado TOR, el cual parece estar implicado en el crecimiento de numerosas especies entre ellas gusanos, insectos, plantas, levaduras y mamíferos. 

Este hallazgo supuso un rayo de luz para la gerontología, disciplina científica dedicada a la búsqueda del alargamiento de la vida en personas de avanzada edad y mejorar la calidad de vida de las mismas. Hasta entonces, los mayores logros en gerontología se habían basado experimentos de restricción calórica en diversas especies pero los intentos por encontrar fármacos con este tipo de propiedades habían resultado un fracaso. A partir de este descubrimiento la investigación en torno a la rapamicina se encaminó hacia su posible influencia en la longevidad. 

Como ya he dicho, fue en el 2009 cuando se publicaron los resultados de tres experimentos paralelos financiados por el Instituto Nacional del Envejecimiento de EE.UU. en los que se había tratado ratones con rapamicina. Dichos resultados no dejaban lugar a dudas, la rapamicina aumentaba entre un 9 y un 14 por ciento la esperanza de vida máxima (promedio de la edad alcanzada por el diez por ciento de la población que más años vive) de los ratones. Por lo tanto, la rapamicina pasó a ser el primer compuesto en generar resultados fértiles en el campo de la gerontología y, para muchos, una ventana abierta a la longevidad.

Por supuesto, aunque los resultados obtenidos con ratones aportan una perspectiva bastante optimista, la posibilidad de extrapolar la investigación a nuestra especie está todavía lejos de plantearse. Para empezar, todavía no se conoce con exactitud el papel del gen TOR en el proceso de envejecimiento ni que otros genes participan en él. Actualmente se piensa que el producto de TOR es solo un componente de un complejo enzimático que, además, interactúa con otros complejos y, en conjunto, llevan a cabo diversas funciones dentro del metabolismo.

Por ello, la utilización de rapamicina en humanos con este fin no será viable hasta que se conozca con exactitud el funcionamiento de las distintas rutas metabólicas que participan en el envejecimiento y como interaccionan entre ellas y con otras rutas, ya que de lo contrario los efectos secundarios en el organismo serían imprevisibles. Por ejemplo, el gen TOR parece que también desempeña un papel crucial en el crecimiento de un individuo durante sus primeras etapas de desarrollo, con lo cual su inhibición podría ocasionar problemas de crecimiento.

Además, como ya he dicho, la rapamicina es un inmunodepresor, por lo que su utilización podría desembocar en problemas inmunitarios como el aumento de colesterol en sangre, provocar anemia o retrasar la curación de heridas.

Pese a estos posibles inconvenientes, no debemos cometer el error de descartar la posibilidad de aplicar la rapamicina u otros compuestos de este tipo en el futuro, ya que su utilización no solo retrasaría el envejecimiento sino que podría llegar a paliar (o incluso anular) enfermedades asociadas a la vejez tales como la demencia, la osteoporosis o la sordera, entre otras.

Localizar los genes que participan en el proceso de envejecimiento y entender cómo sus productos interaccionan a nivel metabólico podría desembocar en la síntesis de compuestos específicos que actuaran contra los síntomas de la vejez y permitieran un alargamiento significativo de la vida “útil” desde el punto de vista laboral y una mejora en la calidad de vida desde el punto de vista personal.

Para acabar diré que no soy partidario de las teorías fatalistas sobre el aumento de la población y de la esperanza de vida. En mi opinión el gran problema al que nos enfrentamos no es la escasez de recursos sino la incorrecta utilización que hacemos de los mismos. Invertir en tecnologías eficientes que respeten el medio ambiente y los ecosistemas, energías renovables no contaminantes y edificar de forma sostenible son objetivos mucho más importantes que impedir el aumento de la población desde mi punto de vista.

La esperanza de vida humana va a aumentar tanto si se hace uso de compuestos como la rapamicina como si no, eso es un hecho. Por lo tanto, debemos ser conscientes de ello y empezar a adaptar nuestra sociedad a este cambio que, sin duda, ya se está produciendo. Para empezar, los gobiernos deberían ir planteándose la posibilidad de redistribuir el trabajo, es decir, si vivimos más años gozando de buena salud también podemos trabajar más años pero reduciendo las jornadas laborales y aumentando los periodos vacacionales.

De esta forma, nuestra sociedad seguiría funcionando pero aumentaría significativamente la calidad de vida, ya que se reduciría considerablemente los índices de casos de estrés y todas las enfermedades que llevan asociados. Ante todo debemos considerar que la especie humana es la única cuyo objetivo ha dejado de ser sobrevivir y reproducirse sino mejorar nuestra calidad de vida.

Os dejo con un enlace a una entrada del blog de Punset, desde donde podréis descargar un breve artículo en el que reflexiona sobre el aumento de la esperanza de vida y la redistribución del trabajo.


Información extraída de Investigación y Ciencia nº 426


domingo, 18 de marzo de 2012

La curiosa historia de Mary Tifoidea

A finales del siglo  XIX la enfermedad de la fiebre tifoidea era común entre los habitantes de Norteamérica, causando miles de casos con una alta tasa de mortalidad. Pero entre 1900 y 1915 se produjeron una serie de brotes en el estado de Nueva York que destacaron sobre todos los demás. Lo curioso de estos casos fue que, aparentemente, no parecía existir nada que los estuviera causando ya que se analizaron los posibles alimentos que podrían haber transmitido la enfermedad a los afectados y ninguno de ellos parecía ser la fuente. Es por ello que la causa habría pasado desapercibida de no haberse hallado una relación entre dichos casos. Pero no se trataba de ningún alimento sino de una persona, una mujer llamada Mary Mallon…

La fiebre tifoidea es causada por la bacteria Salmonella typhi, pariente cercana de Salmonella typhimurium, el agente causante de la salmonelosis. S. thypi se contrae al ingerir agua o alimentos que contengan la bacteria y se puede contagiar vía fecal-oral, lo que significa que una persona infectada con hábitos “poco higiénicos” puede contagiar a otras personas si, por ejemplo, tratara físicamente con algún alimento que éstas vayan a ingerir. Bien, resulta que Mary Mallon era cocinera y, además, fue la primera persona en ser diagnosticada como portadora asintomática de fiebre tifoidea.

En aquella época todavía no existían evidencias de que un individuo sano pudiera ser portador de una determinada enfermedad sin que esta le afectase por lo que a nadie se le pasó por la cabeza sospechar de aquella joven cocinera irlandesa que gozaba de buena salud. Al menos hasta que George Soper, un investigador de salud pública contratado por una de las familias afectadas, se dedicó a realizar pruebas a todas aquellas personas que hubiesen estado en contacto con sus clientes previamente a que éstos enfermasen.

Cuando le llegó el turno a la cocinera, Soper trató de localizarla y descubrió que el resto de familias para las que había trabajado también habían contraído la enfermedad e incluso se habían producido casos de muerte. Al fin dio con ella y trató de convencerla para que se sometiera a los análisis pero Mary se negaba a aceptar que ella pudiera ser la causante de aquellos brotes. De hecho hicieron falta cinco policías para conseguir sacar a Mary (que se defendía con uñas y dientes) de su casa y obligarla a ser examinada por una doctora.

La prensa habla de Mary Tifoidea
Finalmente se consiguió demostrar que Mary era una portadora y, ante el peligro que suponía para la salud pública, las autoridades decretaron que Mary Mallon debía ser trasladada a un hospital en la isla de North Brother en estado de cuarentena. Durante los tres años que pasó confinada en aquella isla su caso adquirió gran fama y pronto se la empezó a conocer como “Mary Tifoidea”. Después de aquél periodo Mary fue puesta en libertad tras firmar un contrato con el Departamento de Salud Pública mediante el cual se comprometía a no volver a trabajar con alimentos nunca más. Desgraciadamente la cosa no acabó ahí.

En 1915 tuvo lugar un nuevo brote de fiebre tifoidea en un centro de maternidad neoyorkino y, de nuevo, todo parecía señalar como culpable a una cocinera que decía llamarse Mary Brown. Efectivamente, Mary cambió su apellido para continuar trabajando como cocinera sin que se la relacionase con Mary Tifoidea. Esta vez Mary Mallon fue confinada de por vida a North Brother, donde murió de apoplejía en 1938.

Espero que la historia de Mary no os haya quitado las ganas de cenar en vuestro restaurante favorito. Afortunadamente, los sistemas de control de calidad y sanidad con los que contamos a día de hoy son mucho más eficientes que los de aquella época. Aún así, la problemática que se da en esta historia todavía está lejos de resolverse. Existen una gran cantidad de enfermedades que pueden contagiarse por medio de portadores asintomáticos. Un ejemplo claro son las conocidas enfermedades de transmisión sexual, uno de los grandes problemas de salud pública de nuestro tiempo. Es por ello que siempre es recomendable realizarse análisis periódicos en centros especializados. Al fin y al cabo, saber que lo tienes no va a hacer que dejes de tenerlo, pero puede evitar que otra persona se contagie.


sábado, 25 de febrero de 2012

"Hormigas zombis"

Los mecanismos que utiliza la naturaleza para seleccionar aquellas especies que deben sobrevivir son, en ocasiones, extremadamente curiosos.

Un sorprendente ejemplo es la especie Dicrocoelium dendriticum. Este parásito pertenece al filo de los Platelmintos (grupo de animales que incluye a las famosas tenias), concretamente a la clase Trematodos. Esta clase se caracteriza por  contener especies cuyos ciclos de vida requieren de varios organismos hospedadores. Esto se traduce en que el desarrollo de estas especies consta de varios estados y cada una de ellos necesita a un organismo diferente al que parasitar para poder desarrollarse, pudiendo ser estos hospedadores los humanos en algunos casos.

Concretamente, el ciclo de Dicrocoelium dendriticum consta de tres hospedadores, dos de los cuales son considerados intermediarios, un caracol terrestre y una hormiga. El hospedador final suele ser una vaca.
Así, el ciclo comienza cuando los huevos producidos por un individuo adulto son ingeridos por un caracol terrestre. En su interior tiene lugar el desarrollo de tres de los estados de esta especie: miracidio, esporocisto y cercaria. Las cercarias son expulsadas en forma de bolitas que quedan embebidas en la baba que el caracol va dejando a su paso, a la espera de ser ingeridas por alguna hormiga incauta.

Pero lo realmente curioso es lo que sucede una vez que estas bolitas (que pueden contener unas 100 cercarias) son comidas por el segundo hospedador intermediario de ciclo, las hormigas. Y lo que sucede es que, una vez en el interior de la hormiga, estas cercarias se desarrollan hasta alcanzar el siguiente estado, convirtiéndose en metacercarias, las cuales tienen la curiosa propiedad de ser capaces de migrar hasta el cerebro de la hormiga ¡y cambiar su comportamiento!

Así es, aquellas hormigas que sufren esta especie de control mental abandonan la rutina social de la colonia a la que pertenecen y actúan por su cuenta, comportándose de un modo muy singular. Lo que hacen estas “hormigas zombis” es trepar por el tallo de ciertas plantas hasta alcanzar las hojas. Una vez llegan a las hojas se anclan a estas utilizando sus mandíbulas, de forma que quedan suspendidas y totalmente expuestas. De esta forma la probabilidad de que estas hormigas sean ingeridas por una vaca que busque alimento en las hojas es mucho mayor que en el caso de las hormigas normales que únicamente se encuentran en el suelo. Una vez que la vaca se come las hojas de las que cuelgan “hormigas zombis” el ciclo continúa y las metacercarias continúan hasta convertirse en individuos adultos capaces de producir huevos que serán expulsados con las heces de la vaca, con lo cual el ciclo volvería a empezar.

El fenómeno que tiene lugar en el cerebro de estas hormigas es una maravilla evolutiva, producto seguramente de miles de años de coevolución. La explicación de este tipo de procesos es difícil de encontrar pero hay que tener en cuenta que la evolución es un mecanismo de la naturaleza y, por tanto, fruto de la casualidad, de la selección natural. El hecho de que el ciclo biológico completo de Dicrocoelium dendriticum requiera un cambio en el comportamiento de uno de sus hospedadores puede resultar inverosímil, pero posible al fin y al cabo, ya que la observación empírica nos demuestra que ocurre de forma natural.

Ante todo debemos evitar cometer el error de considerar este fenómeno como fruto de una intencionalidad de sobrevivir por parte de Dicrocoelium dendriticum. El Trematodo no controla intencionalmente a la hormiga sino que su presencia en el cerebro de esta debe liberar algún tipo de sustancia que altera su comportamiento habitual.

 El por qué la evolución hace posible ciclos biológicos tan complejos como en este caso es muy difícil de explicar pero la clave para entenderlo es comprender que todo aquello que somos capaces de observar es porque ha sobrevivido, y lo ha hecho por casualidad y no por intención propia.

 Los primeros individuos de la especie Dicrocoelium dendriticum probablemente tuvieron dificultades para completar su ciclo de vida, hasta que una cercaria migró por primera vez hasta el cerebro de la hormiga que lo hospedaba y produjo casualmente el cambio en su comportamiento que favoreció que ésta fuera ingerida más fácilmente por el hospedador final, la vaca. En el momento en que tuvo lugar este proceso la selección natural actuó a su favor, pues los individuos capaces de llevarlo a cabo adquirieron una gran ventaja evolutiva respecto al resto, de forma que aquellos que podemos observar a día de hoy son precisamente los que poseen esta ventaja.

lunes, 13 de febrero de 2012

El pobre Wallace

Dedicado a Ramón B. que sé que estaba ansioso por leer mi siguiente entrada.

Cuando se habla de biología, es prácticamente imposible obviar los avances que el naturalista inglés Charles Robert Darwin aportó a esta disciplina científica. De hecho, para la mayoría de la gente, Darwin es considerado el padre de la biología moderna por haber sido capaz de explicar la existencia de todas las formas de vida que existen y han existido con una sola teoría, una sola idea, la Selección Natural.

Bien, no digo que dejemos de otorgarle ese reconocimiento (yo mismo empecé a interesarme en la biología cuando conocí por primera vez sus ideas), pero a menudo tendemos a olvidar a otro gran científico que, de forma independiente, llegó a las mismas conclusiones que el propio Darwin y, además, lo hizo en menos tiempo. Como ya os habréis imaginado, me refiero al también británico Alfred Russel Wallace.

Pero, si ambos desarrollaron la misma teoría y el propio Darwin reconoció que parte de sus conclusiones las había obtenido gracias a Wallace, ¿por qué fue Darwin quien recibió prácticamente todo el mérito y reconocimiento? ¿Por  qué la mayoría de gente no sabe que Wallace consta oficialmente como el codescubridor de la Selección Natural?

Es muy probable que la respuesta a estas preguntas esté, tristemente, relacionada con la diferencia entre el nivel económico y la posición social de estos dos naturalistas del siglo XIX. Para empezar, Darwin, nacido en una familia acomodada y prestigiosa (tanto su padre como su abuelo fueron reconocidos médicos), contó desde siempre con el apoyo de la comunidad científica, pues ésta tenía grandes expectativas puestas en él.

Esto le abrió muchas puertas y, de hecho, hizo que prácticamente fuera invitado a participar en calidad de naturalista en el segundo viaje del HMS Beagle. Esto le benefició enormemente pues se trataba de una embarcación de la Marina Real Británica con la misión de cartografiar las costas de Sudamérica y realizar mediciones cronométricas alrededor del mundo, por lo que Darwin pudo viajar fácilmente y con privilegios por todo tipo de lugares como las conocidas islas Galápagos, lo que contribuyó enormemente a la concepción de su teoría evolutiva.

Por el contrario, Wallace tuvo mucha menos suerte en el ámbito económico. De hecho, el objetivo principal de sus viajes fue el de recolectar especies exóticas de insectos para venderlas después a coleccionistas del Reino Unido. A la vuelta de su primer viaje a Brasil, donde pasó más de cuatro años recolectando especímenes y tomando notas de sus observaciones, su barco se incendió y sus tripulantes tuvieron que abandonarlo, perdiéndose por lo tanto todo el material que había recolectado. Se dice que se vio tan desesperado ante semejante situación que casi se ahoga por intentar salvar uno solo de estos especímenes.

En un viaje posterior al archipiélago malayo llegó a recolectar más de 120.000 ejemplares e identificó más de 1.000 especies desconocidas, una de ellas Rhacophorus nigropalmatus, la famosa rana voladora de Wallace. Además, en ese viaje trazó la llamada línea de Wallace, que dividía a dicho archipiélago en dos partes que, pese a su proximidad geográfica, presentaban especies con adaptaciones muy diferentes, lo cual indicaba historias evolutivas independientes. Pero lo más importante fue que sus observaciones le llevaron a plantearse la idea de la Selección Natural como mecanismo evolutivo, lo cual no tardó en comunicarle a Darwin, con quien ya mantenía contacto por escrito.

Así que podéis imaginaros la sorpresa de Darwin cuando en 1858 recibió un artículo de un joven que contenía a grandes rasgos la esencia de una teoría en la que había estado trabajando durante más de veinte años. Además, en dicho artículo aparecían exactamente las palabras “selección natural”, las mismas que el propio Darwin había escogido para sintetizar su teoría. Wallace, que por aquél entonces era un admirador del trabajo de Darwin, le pedía que revisara el artículo y propusiera su publicación si lo creía conveniente.

Así que Darwin no tuvo más remedio que publicar un artículo conjunto en el que se incluía una parte redactada por él y otra con el material que le había enviado Wallace, lo que supuso (o debería haber supuesto) la pérdida del derecho de originalidad de Darwin respecto a una parte de su teoría. Este artículo se llamó Sobre la tendencia de las especies a crear variedades, así como sobre la perpetuación de las variedades y de las especies por medio de la selección natural, título cuya longitud es proporcional a la trascendencia que adquiriría, ya que fue el preámbulo de la posterior publicación (esta vez por parte de Darwin únicamente) del manuscrito El origen de las especies, considerado a día de hoy la base de la biología evolutiva.

Sin embargo, como ya he dicho, fue Darwin quien recibió la mayor parte del mérito hasta el punto de que durante mucho tiempo hemos llamado “darwinismo” a la corriente de pensamiento que estudiaba la evolución desde la perspectiva de la Selección Natural (actualmente se le llama “neodarwinismo” o “síntesis evolutiva moderna”). Como curiosidad, ayer se celebró el Día de Darwin con motivo de los 203 años que han transcurrido desde su nacimiento. Wallace, no obstante, no cuenta con un privilegio similar.

Pero lo curioso de todo esto es que si Darwin no hubiera recibido aquella carta tal vez nunca se hubiera decidido a publicar su teoría, ya que como él mismo reconoce en su autobiografía le invadía un gran temor ante la repercusión que ésta podría tener en la sociedad de su tiempo, fundamentada en el creacionismo. Tal vez si Wallace hubiese decidido publicar sus ideas por su cuenta sería él, y no Darwin, considerado como el padre de la biología moderna. Puede que fuera, al fin y al cabo, su admiración hacia Darwin la culpable del escaso reconocimiento social con el que cuenta a día de hoy.


lunes, 30 de enero de 2012

Leyes cuánticas para el universo...¿y para la vida?

Tenía pensado escribir algo sobre Alfred Russel Wallace pero, como suele ocurrir a menudo, la vida nos da sorpresas imprevisibles. Resulta que ayer vi un capítulo del programa de Punset (con el que siempre aprendo mucho) en el que entrevistaba a Vlatko Vedral, físico de la universidad de Oxford. Hablaron de física cuántica y otros temas relacionados y la verdad es que me llamó tanto la atención que no me he podido esperar para ponerme a hablar sobre ello. Así que me temo que el pobre Wallace va a tener que esperar.

Para Vedral, el universo no estaría formado por materia y energía, como a todos nos parece obvio, sino por unidades de información. De un modo similar a cómo nuestros ordenadores realizan todas sus complejas funciones en base a un sencillo lenguaje de bits de información, el universo podría estar haciendo lo mismo, solo que de una forma más compleja y mucho más eficiente, utilizando la mecánica cuántica.

A diferencia de los ordenadores, que utilizan bits binarios simples con dos posibilidades (cero y uno), los llamados bits cuánticos (o qubits) presentarían una u otra posibilidad o bien las dos a la vez. Esto daría sentido a algunos fenómenos que han traído de cabeza a científicos de la talla de Albert Einstein, la superposición y el entrelazamiento.

 Según la física cuántica, un mismo objeto puede estar en varios sitios simultáneamente, siempre que no haya un observador controlando dicho objeto, pues el mero hecho de observarlo conllevaría que el objeto tuviese una única ubicación y no todas a la vez. A este hecho extraordinario se le conoce como superposición. Además, existiría una interacción entre el mismo objeto (con sus diferentes ubicaciones) a la que los físicos llaman entrelazamiento, de forma que la alteración de una de sus posibilidades alteraría al resto.

Por muy complejo que pueda sonar esto, lo cierto es que ya se está empezando a aplicar estos fenómenos cuánticos a nuestra tecnología. Desde hace ya un tiempo se están intentando crear los llamados ordenadores cuánticos. Éstos estarían basados en qubits y no en los bits tradicionales y permitirían llevar a cabo funciones mucho más complejas y resolver problemas de una forma mucho más rápida y eficiente que los ordenadores actuales.

Pero lo que de verdad me impactó de la entrevista (tal vez porque tiene que ver con mi campo de estudio) fue lo que Vlatko Vedral llamó “biología cuántica”. Los que pueden parecer dos conceptos que no tienen nada que ver (a mi no se me habría ocurrido juntarlos en la vida) resulta que podrían estar más relacionados de lo que parece.

Según Vedral, los seres vivos utilizan la mecánica cuántica en algunos de sus procesos, lo cual explicaría la extremada efectividad con la que los realizan. Un ejemplo sería la fotosíntesis, reacción que se da en las plantas y algunos microorganismos y que consiste en la obtención de energía útil para su metabolismo a partir de la luz. Según parece, los organismos fotosintéticos optimizan tanto este proceso que podrían estar utilizando la coherencia cuántica a nivel celular. Otro proceso en el que parece estar implicada la mecánica cuántica es en la capacidad de magnetorrecepción que presentan determinadas aves  y que les permite orientarse a la hora de realizar sus migraciones.

Creo que esta nueva disciplina tiene un gran potencial y promete grandes resultados, como obtener un conocimiento más exacto de fenómenos biológicos y la posibilidad de aplicar los fenómenos cuánticos al campo de la computación. Además, considero a la biología cuántica como un indicador claro de que el futuro de la ciencia está en la multidisciplinariedad, en el estudio  de fenómenos desde la perspectiva de diferentes ámbitos científicos.

Por cierto, como veréis en mi siguiente entrada, al igual que sucede con los objetos en la física cuántica, la idea de la Selección Natural se encontraba en dos lugares distintos a la vez, en dos grandes mentes del siglo XIX, en la de Charles Darwin y en la de Alfred Russel Wallace.

Os dejo el enlace a la entrevista. No tiene pérdida.

Redes 94: La incertidumbre del universo cuántico

domingo, 22 de enero de 2012

Defendiendo a Gaia

La primera vez que escuché las ideas que plantea la Hipótesis de Gaia recuerdo que me parecieron curiosas, pero absolutamente falsas. Cuando, hará cosa de un año, uno de mis profesores de la universidad nos contó que era defensor de dicha hipótesis me quedé bastante sorprendido.

Me pareció muy curioso ver como aquél joven e inteligente profesor nos explicaba las razones que le hacían creer en Gaia y, aunque no consiguió convencerme, empecé a tener interés por este tema. Hoy, con un año más de experiencia y después de haberlo meditado bastante, puedo aseguraros que la hipótesis de Gaia ya no me parece tan falsa. Y de hecho voy a explicaros como he pasado de rechazarla a ser uno de sus defensores del mismo modo que mi profesor.

El químico inglés James Lovelock , cuando trabajaba para la NASA buscando indicios de vida en Marte, empezó a darse cuenta de que nuestro planeta presentaba condiciones (como la composición atmosférica) que no se daban en el vecino planeta rojo, y que además parecían estar relacionadas con la vida. ¿Eran estas propiedades las que causaban la vida o era al contrario? Tal vez una pregunta más interesante sería, ¿forman estas propiedades parte de la vida?

Fue así como Lovelock llegó a concebir el planeta Tierra como un sistema autorregulado, incluso un superorganismo, un ser vivo. Al no ocurrírsele un nombre para este superorganismo buscó ayuda en su amigo escritor William Golding, autor de “El señor de las moscas”, quien le propuso llamarlo Gaia, en honor  a la diosa griega de la Tierra. Así lo hizo, y en 1979 publicó sus ideas y nació la hipótesis de Gaia.

Como era de esperar, no tardó en ocasionar todo tipo de críticas por tratarse de ideas poco convencionales. Sin embargo, encontró apoyo en la bióloga norteamericana Lynn Margulis, autora de la Teoría endosimbiótica.

En una entrada anterior de este mismo blog reflexioné sobre la idea de que los virus fueran seres vivos y llegué a la conclusión de que no lo eran, ya que carecían de metabolismo, entre otras propiedades que considero imprescindibles para la vida. Imagino que os parecerá extraño que ahora os diga que creo que la Tierra es un ser vivo. Bien, repasemos una vez más las características de lo vivo.

La mayoría de científicos coinciden (incluido yo) en que un ser vivo es una estructura limitada por una barrera que lo separa del medio externo, y que posee en su interior componentes y otras estructuras compartimentalizadas que cumplen una serie de funciones que, en conjunto, permiten un intercambio de energía y materia con el medio externo así como una gestión y modificación interna de dicha materia y energía (metabolismo).

Resumiendo la parrafada anterior un ser vivo consta de: una barrera que lo delimita y un metabolismo interno. Cabría añadir que todo lo anterior está autoorganizado y autorregulado.

Cuando hablé de los virus también comenté que la célula se considera la unidad de vida independiente fundamental y, por lo tanto, debería cumplir los requisitos anteriores. Sabemos que toda célula posee una membrana plasmática que la separa del medio externo, que contiene diversos componentes moleculares que se agrupan en estructuras compartimentalizadas cada una con su función propia, los orgánulos, y que éstos trabajan conjuntamente para posibilitar el metabolismo celular.

Si analizamos ahora a la Tierra lo primero que observamos es que está delimitada por una barrera, la atmósfera. Los seres vivos podríamos ser el equivalente a los orgánulos, ¿o no somos estructuras compartimentalizadas y especializadas en cumplir diferentes funciones? Es más, nos agrupamos formando estructuras mayores (empresas, comunidades, etc.) del mismo modo que las células forman tejidos, los tejidos forman órganos y éstos a su vez aparatos y sistemas. Y en conjunto, esos aparatos y sistemas componen al organismo como nosotros componemos el planeta en el que vivimos.

Por último, ¿podríamos decir que la Tierra tiene metabolismo? Recordemos que el metabolismo es la herramienta que utilizamos para gestionar y utilizar la energía del medio externo para nuestro beneficio. La Tierra capta energía del Sol, un elemento externo, mediante los organismos fotosintéticos (plantas, fitoplancton, etc.). Las especies consumidoras primarias se comen a estos organismos obteniendo parte de su energía (el resto se libera al medio ambiente). Los consumidores secundarios nos comemos a los primarios y ocurre lo mismo. Cuando morimos, los descomponedores se alimentan de nosotros y la cadena vuelve a empezar. Se trata de la cadena trófica y, al fin y al cabo, ¿no es un modo de gestionar la energía que captamos del exterior? Lo es, se trata de un metabolismo a nivel macroscópico.

Además, todo lo que acabo de comentar está autorregulado y autoorganizado. Las cadenas tróficas, los ciclos biogeoquímicos, las corrientes oceánicas, la composición atmosférica. Todo parece estar planificado, adaptado a la vida y permitiendo a la vez la existencia de la misma.

Otra cuestión, si llegara a considerarse la Tierra como un ser vivo, ¿sería un ser vivo inteligente? En teoría, sí, ya que es capaz de captar estímulos, transformarlos en información y asimilar esa información para volverse autoconsciente de sí misma. Tengamos en cuenta que el proceso que acabo de describir es el que se lleva a cabo en nuestro cerebro y es lo que nos hace inteligentes.

Es por eso que creo que el papel de nosotros, los humanos, como parte del planeta, es el mismo que el de las neuronas en nuestro cerebro. Después de todo es lo que mejor se nos da: compartir información. Y más  aún hoy en día con las nuevas tecnologías que permiten la comunicación instantánea con cualquier parte del planeta.

Y, ya por último, ¿por qué no extrapolar la vida a todo el universo? Al fin y al cabo la Tierra podría considerarse un “orgánulo” de un ser vivo superior, el universo. Pero claro, en este caso entraría en juego otra cuestión que también me planteé en una entrada anterior, la presunta infinitud del universo. Una vez escuché una frase que me llamó mucho la atención, decía: “somos el universo que se está volviendo consciente de sí mismo”. Tal vez esta sea la mayor verdad que he oído en mi vida.

En honor a Lynn Margulis

Aprovecho estas líneas para rendir un sincero homenaje a Lynn Margulis, biológa evolucionista de la que he hablado en este mismo post, ya que como algunos sabréis falleció el día 22 del pasado mes de Noviembre.

Su mayor aportación a la ciencia fue su Teoría Endosimbiótica Seriada o Teoría de la endosimbiosis, que propone que las células eucariotas que componen a los organismos superiores (como nosotros) surgieron hace millones de años a partir de una simbiosis entre organismos procariotas que se unieron para adquirir ventajas evolutivas.

Además, entre sus aportaciones destaca su importante labor divulgativa y su defensa de la Hipótesis de Gaia, de la que os he hablado hoy.

En fin, por una gran científica que merece ser recordada.

Gracias, Lynn.

lunes, 16 de enero de 2012

Comunicado

Solo quería comunicar que he inhabilitado la sección Encuestas debido a que la aplicación que utilizaba daba algunos problemas.

Posiblemente vuelva a colgar encuestas más adelante pero éstas serán temporales y aparecerán en el margen derecho de la pantalla.

Un saludo,
Germán

domingo, 15 de enero de 2012

El lenguaje del cerebro

Imagina que recibes un regalo de algún conocido. El objeto está envuelto, así que le quitas el envoltorio. Imagina, además, que se trata de un objeto que no se parece a nada que hayas visto antes. Si comentaras las características físicas de ese regalo con la persona que te lo ha dado, con toda seguridad ambos lo describiréis de la misma forma, independientemente de que sea la primera vez que ves algo así y de que sólo lo hayas observado durante pocos segundos, ¿por qué?

 La respuesta parece obvia: Porque el objeto es como es y cualquiera lo vería de la misma forma. Bien, si entendemos por “cualquiera” un ser humano como nosotros sí, pero os puedo asegurar que si un murciélago pudiera describirnos dicho objeto su versión sería bastante diferente. Podría determinar su ubicación, y seguramente su forma, pero no sería capaz de apreciar colores en él.

 Esto se debe a que su cerebro está diseñado para saber interpretar los ultrasonidos que emiten y reciben gracias a su sistema de ecolocalización, pero no para diferenciar la extensa gama cromática, cosa que sí podemos hacer nosotros. Así que, volviendo a lo de antes, el objeto no “es como es” sino que nuestro cerebro, al captar un estímulo (en este caso visual) lo interpreta de una determinada forma.

Esa interpretación de los estímulos (responsable de nuestros sentidos)  que realiza el cerebro se basa en lo que llamamos Código Neural. Entender y descifrar este código es uno de los grandes retos a los que se enfrenta la Neurociencia. La clave para lograr este objetivo se encuentra en la interacción entre las millones de neuronas que componen el cerebro y el resto de nuestro sistema nervioso.

En el Sistema Nervioso Periférico, las neuronas que se unen a los órganos receptores captan estímulos y los transportan por extensas redes neuronales hasta el Sistema Nervioso Central, que se compone del encéfalo (incluyendo el cerebro) y la médula espinal. Allí, cada neurona contiene miles de prolongaciones que se comunican con otras neuronas, creándose así una extraordinaria y complejísima red de estas unidades, las cuales se trasmiten continuamente, mediante sinapsis, impulsos eléctricos, también llamados potenciales de acción.

 Es en medio de esta tormenta eléctrica cerebral donde residen nuestros recuerdos, así como la capacidad de percibir el mundo tal y como lo hacemos. En otras palabras, todo lo que pensamos, todo lo que visualizamos en nuestra mente, todo lo que sentimos, se corresponde con determinadas secuencias o trenes de potenciales de acción que viajan por nuestro cerebro en forma de electricidad.

El Código Neural vendría a ser algo similar al Código Genético, siendo este último una correspondencia entre genes y proteínas que hace que una célula sintetice las proteínas que necesita para el funcionamiento de su metabolismo. Así, el Código Neural sería una correspondencia estímulo-señal eléctrica y señal eléctrica-respuesta que hace que podamos entender el medio que nos rodea y relacionarnos con él.

Sin embargo, pese a las numerosas investigaciones que se han llevado a cabo en este campo  aún hoy seguimos sin lograr entender cómo las neuronas transforman un estímulo cualquiera en un impulso eléctrico y cómo el cerebro es capaz de interpretar dichos impulsos para generar pensamientos y almacenarlos en forma de recuerdos.

Aun así se han hecho grandes avances. Para empezar, estudios con roedores parecen indicar que los órganos mecanorreceptores (compuestos por multitud de neuronas) que se ubican en la base de los bigotes de estos pequeños mamíferos se agrupan en estructuras denominadas “barriles” y trabajan conjuntamente en la generación de  impulso eléctricos. Así, cuando un bigote recibe un estímulo táctil, cada neurona del barril correspondiente crea un impulso, y este impulso estimula a neuronas adyacentes, lo que hace que estas a su vez generen nuevos impulsos eléctricos más débiles que los anteriores.

De esta forma, el estímulo no ocasiona únicamente  un potencial de acción, sino una multitud de ellos, que viajan simultáneamente hasta el centro de procesamiento de información del cerebro, creando así una secuencia eléctrica única e irrepetible que permitirá diferenciarla de aquellas que hayan sido generadas por estímulos diferentes.

Otro estudio, realizado en base a experimentos realizados por investigadores del Grupo de Neurocomputación Biológica de la Universidad Autónoma de Madrid, sugiere que no solo influye la secuencia de potenciales de acción en la información que se codifica sino el instante en el que se produce el estímulo, es decir, el factor temporal.

Concluyendo, cada vez estamos más cerca de descifrar el lenguaje del cerebro, pudiendo llegar a tener este conocimiento grandes implicaciones en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas y la recuperación de facultades mentales, además de contribuir a conocernos mejor a nosotros mismos.

lunes, 9 de enero de 2012

Genes fósiles

La enfermedad del escorbuto produjo una elevada cantidad de muertes entre marineros durante la segunda mitad del milenio pasado, hasta que a partir de 1777, por sugerencia del médico inglés Jacob Lind, se introdujo el jugo de limón como parte de la dieta obligatoria de la marina inglesa, medida que no tardaron en adoptar el resto de países.

El escorbuto es producido por una deficiencia en la síntesis del colágeno que, a su vez, es causada por la falta de vitamina C o ácido ascórbico. Este compuesto actúa como coenzima imprescindible en la ruta metabólica de la síntesis del colágeno, por lo que es necesario ingerirlo en la dieta incorporando a ella cítricos como el jugo de limón, entre otros alimentos.

Pero, ¿por qué los humanos necesitamos incorporar la vitamina C a nuestra dieta? En otras palabras, ¿por qué no somos capaces de sintetizarla nosotros mismos  del mismo modo que el resto de mamíferos? La respuesta es simple, el gen que codifica los intermediarios necesarios para la síntesis de la vitamina C sufrió, en nuestro caso, una mutación que hizo que perdiera su funcionalidad hace no menos de 40 millones de años.

A este gen en concreto se le llamó Gulo y, aunque ya no cumple su función, sigue incluido en nuestros cromosomas como una especie de “gen fósil”, y no es el único. De hecho, estudios estadounidenses en colaboración con Europa y Japón han llegado a identificar más de 19.000 de estos genes “muertos” denominados formalmente pseudogenes, una cifra bastante próxima a la de 21.000 genes activos que poseemos.

Estos pseudogenes, que a priori no tienen ningún valor,  pueden utilizarse como una especie de reloj  molecular  a la hora de estudiar la evolución del genoma a lo largo del tiempo, del mismo modo en que los fósiles son utilizados para estudiar la evolución y aparición de las especies. Esto se debe a que los pseudogenes, precisamente porque ya no son funcionales, pueden acumular mutaciones sin que ello afecte a su permanencia en el cromosoma, la cual tienen asegurada. Por el contrario, los genes funcionales tienden a desaparecer cuando acumulan mutaciones que afectan negativamente a la supervivencia del organismo que los posee, ya que causan su muerte.

Actualmente se cree que algunos de estos pseudogenes podrían desarrollar  funciones de regulación génica, es decir, que puedan ayudar a la expresión de otros genes. Es el caso del pseudogén  de la enzima óxido nítrico sintasa (NOS) o el Makorin1, entre otros, los cuales parecen cumplir esta propiedad. Esto es un buen ejemplo de la gran capacidad de adaptación que poseemos los seres vivos. En lugar de desechar genes que han perdido la función que deberían desempeñar  nuestro mecanismo genético  guarda la información útil que pueda quedar en los pseudogenes y le da una nueva función. Este mecanismo recuerda a la plasticidad neuronal que posee nuestro cerebro y que permite que cuando un área del cerebro queda dañada no se desperdicien los circuitos neuronales que la forman sino que éstos se aprovechen para estimular otra área cerebral. Es lo que ocurre por ejemplo cuando una persona pierde  el sentido de la vista y desarrolla el resto de sentidos como consecuencia.

Pero hay más, estudios recientes demuestran que algunos pseudogenes tienen la capacidad de “resucitar”, es decir, recuperar la función que perdieron e incluso de dar origen a nuevos genes funcionales con una función diferente. Estos posibles protogenes estarían ahí, escondidos en nuestros cromosomas, esperando a que algún cambio aleatorio les “devolviera a la vida”, otorgándonos nuevas capacidades.

En definitiva, la investigación genética nos demuestra día a día que los genes no sólo determinan lo que somos sino lo que una vez fuimos y lo que podríamos llegar a ser.

miércoles, 4 de enero de 2012

¿Nos engaña el universo?

“Cuidado con el infinito, el primer tío que se atrevió a meterse con el infinito murió solo y en un manicomio”. Esas fueron las palabras de mi profesor de fundamentos matemáticos refiriéndose a Georg Cantor, matemático alemán nacido en 1845.

Cantor, que a día de hoy es considerado uno de los matemáticos más importantes de la historia, trabajó en la teoría de  conjuntos y desarrolló la teoría de los números transfinitos. Esto último hizo que fuera ridiculizado por sus contemporáneos (incluso por amigos y profesores) ya que se trataba de una teoría revolucionaria. Fueron estas críticas junto con algunos problemas personales lo que hizo que perdiera la cordura y llegara  a considerarse a sí mismo como un profeta elegido por Dios para comunicar la existencia del infinito. 

Afortunadamente, aunque la triste historia de Cantor es un ejemplo de lo que puede pasar por “meterse” con la idea del infinito, actualmente contamos con excelentes científicos que se atreven a desafiar a este complicado concepto. Concretamente, los astrofísicos  Jean-Pierre Luminet y Glenn D. Starkman y el matemático Jeffrey R. Weeks, en un artículo publicado en la revista Investigación y Ciencia (versión española de Scientific American), cuestionan la presunta infinitud del universo.

En dicho artículo se explica que, aunque a primera vista nos parezca que el cosmos tiene dimensiones infinitas, podríamos ser víctimas de una ilusión creada por la luz que rodea a todo el universo. Este fenómeno es más fácil de entender con el ejemplo de la “caja de infinito”. Imaginaos que introducimos tres bolas en una caja cuyas paredes están tapizadas por espejos, de forma que éstos producirían infinitas imágenes de dichas bolas en todas las dimensiones del espacio. Del mismo modo, la luz haría el papel de los espejos, mientras que las bolas se corresponderían con el conjunto de todas las galaxias que componen el universo, de forma que nosotros, desde nuestra ubicación, observaríamos un universo aparentemente infinito cuando en realidad lo que vemos no son más que copias de todas las galaxias, incluida la nuestra.

Según estas explicaciones, observaciones  astronómicas podrían acabar descubriendo versiones de la Tierra de épocas anteriores. Imaginad poder asistir a acontecimientos históricos como si de una película se tratase. Por increíble que parezca podría ser posible.

Sin embargo, la idea de un universo finito con una dimensión definida y cuantificable presenta un gran inconveniente ya que, si tiene fin, necesariamente ha de tener un límite. Y si tiene un límite debe haber algo al otro lado y, lo que hay al otro lado, ¿no sería también parte del universo e implicaría su infinitud?

 Ante este problema, en el artículo se plantean diversas teorías que se basan en posibles estructuras que podría adoptar el universo y que permitirían que fuese finito y, además, no tuviera límite. Estas complejas estructuras corresponderían a un universo plegado sobre sí mismo y cuyos límites se unirían, de forma que si alguien alcanzase uno de los  límites automáticamente aparecería en el límite opuesto. Sería algo similar a lo que sucedía en el famoso juego del Comecocos, en el cual se podía escapar de los fantasmas a través de un pasillo que comunicaba con el otro extremo de la pantalla.

Lo curioso de esto es que si el universo resultara ser finito probablemente algún día llegaremos a calcular sus dimensiones pero, si fuese infinito, nunca encontraríamos pruebas concluyentes de ello y por lo tanto nunca llegaríamos a saber la verdad de su naturaleza.

En cualquier caso, la realidad es que el  concepto de infinito es tan sumamente complejo que quizá lo mejor sería no meterse con él, como diría mi profesor, y dejárselo a expertos como los que he nombrado antes, quienes  nos demuestran con sus investigaciones que están preparados para ello.