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.

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

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.

¿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.

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.