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.

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

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.

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.

¿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.