¿Por qué dormimos?

Dormir sigue siendo un misterio. ¿Por qué los mamíferos y los pájaros permanecen vulnerables una parte tan larga de sus vidas? Negar el sustento produce perjuicios en el cuerpo de un animal, pero ¿qué daño sufre si se le priva del sueño? Es evidente, empero, que algo funciona mal: si se impide dormir a una rata será incapaz de mantener el calor corporal y morirá en tres semanas sin que pueda detectarse daño fisiológico alguno; de igual manera si se mantiene insomne a un humano, su raciocinio se desmorona. Y no hay una única explicación, sino muchas teorías. La mayoría de los investigadores cree que dormir resulta beneficioso para el cerebro, quizá porque ofrece a las neuronas una oportunidad para recuperarse: después de todo, se sabe que los durmientes reducen su metabolismo. Hay quienes proponen, en cambio, que dormimos para olvidar y que los sueños son el acto de eliminar la basura mental. Incluso hay quienes argumentan que dormimos para consolidar los recuerdos.

Los neurólogos han averiguado que las lesiones en el hipotálamo provocan insomnio; y deducen de ello que esta estructura cerebral, que interviene también en la regulación de la temperatura, es el centro regulador del sueño. Si muchos animales sueñan, a pesar de los inconvenientes, cabe pensar que dormir presente ventajas. ¿Cuáles? James Krueger ha efectuado unas observaciones que le conducen a plantear una hipótesis inédita: el beneficio está ligado al sistema inmunitario. Las ratas privadas de sueño tienen bacterias patógenas que el sistema inmunitario suprimiría en condiciones normales y que en estas condiciones matan a los exhaustos animales; debido a que son incapaces de tener fiebre, que sería la respuesta normal a la infección. Sí, la privación prolongada del sueño parece suprimir peligrosamente la acción del sistema inmunitario. Las influencias entre el sueño y el sistema inmunitario son recíprocas: sabemos que las infecciones causan somnolencia; aun más, Krueger ha demostrado que varias moléculas que regulan la respuesta inmune pueden inducir el sueño. Otros investigadores analizaron la sangre de dos grupos de adultos: en uno los sujetos dormían normalmente, en el otro se les mantenía insomnes durante veintinueve horas: hallaron que el número de glóbulos blancos de ambos grupos variaba radicalmente. A pesar de las observaciones, muchos fisiólogos consideran poco fundada esta hipótesis.

A falta de un dictamen final, algo está claro, aún es demasiado pronto para proclamar resuelto el acertijo de los sueños, y mientras tanto exclamamos, con Shakespeare, morir, dormir, tal vez soñar… 

El agua y los paisajes

Hay mucha agua en la superficie de nuestro planeta: mil trescientos ochenta y seis millones de kilómetros cúbicos. Forma los océanos, donde se originó la vida y donde habitan multitud de criaturas; los casquetes polares que cubren el Ártico y la Antártida son agua sólida; usamos las aguas subterráneas como fuente de agua dulce; hallamos el líquido por excelencia en la atmósfera y en muchos fenómenos meteorológicos; en las riberas de los grandes ríos comenzó la civilización; y hasta los seres vivos son en su mayor parte agua.

El lector culto, sin duda, reconocerá la crucial importancia del agua en la biología, pero quizá no le atribuya la misma trascendencia en la geología de nuestro planeta; comentaré tres propiedades aparentemente inocuas del agua que muestran su importancia. La densidad del hielo no es mayor que la del líquido, como suele ocurrir con todos los sólidos, sino menor: por esa razón los icebergs flotan y por eso, cuando el agua líquida infiltrada en los huecos de una roca se hiela, aumenta su volumen (en vez de disminuir, como hacen los otros sólidos), y con ello rompe las rocas; primer paso de la erosión que suaviza montañas, crea valles y forma llanuras. ¡Quién lo iba a decir! Comienzo hablando de la densidad y acabo desmenuzando rocas.

El valor extraordinariamente grande de calor específico del agua nos indica que se necesita mucho calor, o sea mucho tiempo, para calentar el agua, y viceversa, que el agua tarda mucho es desprenderse del calor; esto significa que el agua actúa como un colchón térmico: ahora ya sabemos la razón por la que el clima en muchas regiones costeras es estable: el océano amortigua los cambios bruscos de temperatura. De nuevo la sorpresa me inunda el ánimo: comienzo fijándome en la cantidad de calor que calienta el agua y concluyo preguntándome si en tal o cual territorio se podrá cultivar patatas o café.

La viscosidad –recuérdese que es la resistencia a fluir- de la mayoría de las sustancias aumenta cuando la presión sube; con el agua sucede lo contrario, y esta característica aparentemente banal permite que los glaciares se muevan, y que, en consecuencia, se formen los valles con forma de U o los icebergs. Otra vez el pasmo: en un lado contemplo la viscosidad del agua y en el otro vislumbro la tragedia del Titanic.

Abundantes polisacáridos

Imagine, en una floresta, bailar los silfos verdes, los gnomos pequeñitos y las hadas maravillosas. Los silfos salen de noche en grandes bandadas y bailando ensucian con sus zapatos todas las flores. Una vez las hormigas les declararon la guerra. Las hormigas… igual que todos los insectos tienen un esqueleto externo y no interno como los animales vertebrados. La composición de ambos es diferente; el componente principal del esqueleto externo de los animales artrópodos, hormigas incluidas, y de la pared de las células de los hongos es la quitina, un compuesto muy parecido a la celulosa, el ingrediente principal de la pared de las células vegetales; este último compuesto es una enorme molécula -un polímero- formada por la unión de pequeñas moléculas de glucosa; si a las glucosas de la celulosa les sustituimos un par de átomos por otros, para darle mayor resistencia, obtenemos la quitina, que es el polímero natural más abundante después de la celulosa. Ambas sustancias forman parte junto con el almidón y el glucógeno -también gigantescas moléculas formadas por la unión de muchas pequeñas moléculas de glucosa- de los polisacáridos, los compuestos orgánicos más abundantes de la naturaleza. Seguro que el entusiasta lector se habrá maravillado al constatar la economía de la vida, que emplea el mismo componente para funciones tan dispares, almacenes de energía biológica éstos, cubiertas de animales aquéllos. Por si fuera poco, las plantas verdes sintetizan el azúcar original, la glucosa, a partir de agua y dióxido de carbono usando la energía que toman de la luz solar; con estos humildes ingredientes los seres vivos producen anualmente cuatrocientos billones de kilos de polisacáridos, ¡qué ya es producir!

No me resisto a escribir unas palabras para loar a la celulosa. Piense en cualquier inmenso bosque el lector naturalista: la celulosa constituye la mitad de la madera. ¿La composición de la otra mitad? La cuarta parte es hemicelulosa (un polisacárido formado por la unión de distintos azúcares sencillos), la lignina, un polímero orgánico muy complejo que proporciona dureza, el compuesto vegetal más abundante después de los polisacáridos, aporta el cuarto que falta.

Como el trato con los polisacáridos me ha abierto el apetito, me voy a tomar un bocadillo de pan que, como recordará el ilustrado lector, está hecho con harina de trigo que contiene abundante almidón, sin importarme –el escritor es más bien flaco y enteco- que cien gramos de pan me proporcionen trece mil julios de energía.

Sublimación

Cuando una sustancia se evapora se entiende que nos referimos a un líquido; pero también los sólidos se evaporan, subliman, mejor dicho; todas las sustancias sólidas olorosas lo hacen, pues el olor se debe a que sus moléculas llegan a la nariz. Sin embargo, resulta más habitual que la sublimación de los sólidos sea casi nula; hay excepciones, el naftaleno, la sustancia antipolilla, sublima a una temperatura templada; también lo hace el hielo, como habrá observado quien, en climas muy fríos, tienda ropa mojada a secar: primero se hiela el agua, a continuación el hielo se convierte directamente en vapor y la ropa queda seca. El culto lector puede observar, sin salir de casa, la sublimación inversa: cuando el vapor de agua se convierte en nieve o escarcha; ya lejos de cualquier hogar, en el espacio interestelar puede detectarse una transformación análoga: cuando los átomos y moléculas gaseosas se juntan para formar partículas, cuya unión constituirá planetas similares al nuestro.

Resulta infrecuente que coexistan los tres estados, sólido, líquido y gas, de una sustancia, pero puede suceder, y llamamos punto triple a la temperatura y presión en las que se da la coexistencia. Conocer el punto mencionado y compararlo con la presión y temperatura del ambiente nos permite hacer fáciles predicciones: si calentamos un compuesto sólido a una presión por encima de su punto triple, primero funde y a continuación hierve; pero si efectuamos el mismo proceso a una presión inferior, el calentamiento convierte directamente el sólido en vapor. El dióxido de carbono sólido, el hielo seco con el que se hacen nieblas artificiales, se convierte directamente en gas al calentarse, debido a que la presión de su punto triple, quinientos mil pascales, supera la presión habitual. Fijémonos ahora en el agua: la presión de su punto triple, seiscientos pascales, nos permite explicar un fenómeno habitual en la Tierra, que sucede a veces en Marte y que nunca ocurre en la Luna. Nosotros, los terrestres que vivimos a una presión atmosférica próxima a los cien mil pascales, observamos que el hielo funde al calentarlo; pero no siempre ocurre así, si calentáramos hielo en Marte (cuya presión atmosférica oscila entre cuatrocientos y novecientos pascales) cuando la presión es inferior a seiscientos pascales, el hielo sublimaría; lo que ocurre siempre en la Luna (cuya presión atmosférica es trescientas billonésimas de pascal) y en los cometas.

La sublimación, relativamente rara en la Tierra, no lo es tanto en otros astros.