Mitocondrias

 
Todas las células humanas (excluimos los glóbulos rojos y las plaquetas) tienen en su interior unos orgánulos, llamados por los biólogos  mitocondrias, que son auténticas centrales energéticas; lo son porque sintetizan la mayor parte del ATP, la molécula de energía, que usan las células. ¿Por qué unas células tienen muchas mitocondrias y otras tienen pocas? Conocida su función deducimos que su cantidad dependerá de la demanda energética. Las células que ejecutan mucho trabajo y requieren un suministro elevado de ATP estarán repletas de mitocondrias: como las células musculares esqueléticas que nos mueven o las células cardíacas que se contraen continuamente; o las neuronas cuya alta demanda energética se debe a que deben transmitir ininterrumpidamente impulsos nerviosos, sintetizar neurotransmisores y mantener la plasticidad sináptica; o las células epiteliales del riñón y del intestino que, para el transporte activo de iones y moléculas, requieren gran cantidad de ATP; o las células de hígado, muy activas tanto en la síntesis de proteínas, como en la desintoxicación de moléculas, que contienen miles de mitocondrias. Las células con baja demanda energética tendrán pocas mitocondrias: como las células de tejido conectivo (fibroblastos y adipocitos) o las células epidérmicas de las capas externas de la piel. Las células inmunitarias (linfocitos) en reposo necesitan pocos ATP; sin embargo, su número de mitocondrias aumenta cuando se activan para responder a una infección. Los veinticinco billones de glóbulos rojos de un humano cualquiera no sólo carecen de núcleo, sino también de mitocondrias, por lo que deben obtener su energía directamente de la rotura de glucosa, sin recurrir a la importación de oxígeno.
Si una célula, que requiere varios centenares o millares de mitocondrias para funcionar con normalidad, tiene menos, nos indica que el tejido u órgano al que pertenece tal célula está enfermo o funciona mal. La supervivencia y funcionalidad de las células dependen de la producción de ATP por las mitocondrias; eso significa que una reducción en el número de ellas limita la cantidad de energía que fabrica la célula y es un indicador de envejecimiento y de diversas patologías. En las células musculares la disminución de la cantidad de mitocondrias genera debilidad y fatiga; en las células cardíacas provoca insuficiencia cardíaca y cardiopatías diversas; en las células renales afecta a la filtración y reabsorción de iones y moléculas; en las neuronas causa enfermedades neurodegenerativas (Alzheimer, Parkinson); y en las células de algunos tejidos se asocia con la diabetes y obesidad.

Campo magnético terrestre

El campo magnético de la Tierra, su magnetismo dicho en términos profanos, es un escudo invisible que nos protege de la radiación solar. Se genera en el núcleo externo del planeta, la capa de hierro líquido que se halla a dos mil novecientos kilómetros bajo la superficie. Desentrañemos su mecanismo de creación: un campo magnético inicial (incluso si es muy débil, como el campo magnético solar) pasa a través del núcleo terrestre; el calor que emana del centro de la Tierra -a siete mil grados- crea corrientes de convección -las mismas que observamos en el agua caliente- en el hierro fundido, y la rotación de la Tierra organiza este flujo en inmensas espirales; el movimiento del fluido conductor (los iones y electrones del hierro) en el campo magnético inicial genera una corriente eléctrica; la corriente eléctrica genera un nuevo campo magnético, mucho más fuerte que el original. Este proceso opera como un descomunal generador eléctrico geológico que se retroalimenta, o sea, como una geodinamo autosostenida. Cabe resaltar que un fenómeno similar ocurre en el Sol: el movimiento del plasma -partículas cargadas- en su interior crea su campo magnético.
El campo magnético de la Tierra, que podemos compararlo al de un imán, con sus polos norte y sur, no es estático, es un ente dinámico que cambia constantemente; porque el movimiento del hierro en el núcleo terrestre no es perfecto, sino turbulento. Las fluctuaciones aleatorias del flujo de hierro fundido pueden desorganizar el campo magnético, debilitándolo drásticamente; cuando esto ocurre, el campo magnético deja de tener los dos polos habituales y se vuelve muy complejo, con varios polos emergiendo en diferentes lugares del planeta. Y así permanece hasta que el campo magnético dipolar se restablece de nuevo; nuevo campo que muestra una polaridad invertida (o que manifiesta una polaridad idéntica a la anterior). Se trata de un ritmo de variaciones muy variable. Los periodos estables, en los que el campo magnético terrestre mantiene su intensidad y polaridad, duran cientos de miles de años o incluso millones; el último cambio ocurrió hace setecientos ochenta mil años, pero se han registrado épocas de estabilidad de cuarenta millones de años. En contraste, la transición, el periodo durante el cual el campo es débil y caótico, es breve, pues dura entre mil y diez mil años. Los periodos de estabilidad magnética de nuestro planeta son la norma, los de transición son cortos.

¿Los vegetales tienen ojos?

 
Oía, más que escuchaba, disertar a un iletrado sobre la capacidad de las plantas para ver la luz; desechados sus teorías y argumentos como absurdos, inmediatamente me pregunté sobre la sensibilidad de los vegetales hacia la luz. Nosotros y muchos animales tenemos ojos, vemos, detectamos la luz. ¿También las plantas ven o, expresado con más precisión, detectan la luz? Declaramos sin ambages que tanto animales como vegetales detectamos luz y respondemos a ella. Ahora bien, ¿existe el equivalente vegetal de los ojos animales? Expondré algunos argumentos, semejanzas y diferencias, para que el curioso lector pueda juzgar.
¿Qué similitudes presentan los detectores de luz animales y vegetales? Dos pigmentos, ficobilina en éstos, retinal en aquéllos, constituyen el primer paso en la detección; se trata de dos moléculas orgánicas, capaces de absorber luz y desencadenar una respuesta biológica. Ambos fotorreceptores están unidos a una proteína, a la rodopsina en la fauna y a los fitocromos en la flora, funga y cianobacterias. En ambos casos la molécula asociada a la proteína cambia su estructura al absorber la luz (si bien en la flora sólo la luz roja e infrarroja, en cambio en la fauna el espectro de luz detectado es más amplio pues llega a los rayos ultravioleta; y se trata del mismo cambio, una isomerización cis-trans, término técnico que significa que la colocación de los átomos en el espacio, tanto de la ficocianobilina del fitocromo como del retinal de la rodopsiona, sufre el mismo cambio.
¿Qué diferencias hallamos entre los fotodetectores vegetales y animales? Los mecanismos moleculares posteriores a la detección, las consecuencias fisiológicas para el organismo y la ubicación de los detectores son muy diferentes. La rodopsina se encuentra localizada en células especializadas (conos y bastones) de los ojos animales; los fitocromos tienen una presencia más ubicua, se hallan en casi todas las partes de la planta, pero aparecen con mayor abundancia en los tejidos especializados en el crecimiento. La activación del fitocromo desencadena una gama de respuestas enzimáticas y expresión de genes relacionados con la floración, la germinación, el crecimiento vegetal para escapar de la sombra y la regulación de la actividad metabólica durante día y la noche (ritmos circadianos). La activación de la rodopsina genera señales eléctricas que se transmiten al cerebro, donde los animales forman imágenes del mundo externo.
Espero que el avisado lector ya disponga de suficientes argumentos válidos para juzgar.

Lyocell

La humanidad ha producido once coma nueve billones de kilos de plásticos a lo largo de toda la historia (concretamente, desde el año 1950 al 2024). Entre el diez y el quince por ciento de los cuales son las fibras sintéticas que usamos para nuestros vestidos. Con tan enormes cantidades, y considerando el tiempo que tardan en degradarse las fibras sintéticas, deducimos que el uso de fibras naturales, como el algodón, más que una elección es una necesidad. Y si el algodón natural, formado casi exclusivamente por celulosa, resulta insuficiente para atender todas las necesidades humanas de vestuario, podemos recurrir a la madera para obtener celulosa (apellidamos semisintéticas a las fibras así obtenidas). Sean naturales (algodón) o semisintéticas (madera), su composición química -celulosa- es idéntica y se degradan en el ambiente de la misma manera. Procede un breve comentario sobre el proceso que usamos para obtener las fibras semisintéticas. Contrasta la obtención de la viscosa y del lyocell, ambas fibras obtenidas de la madera; en el primero la celulosa se vuelve soluble mediante su conversión en un compuesto denominado xantato de celulosa, en el segundo únicamente se disuelve la celulosa; debemos resaltar que, mientras que la viscosa se obtiene mediante reacciones químicas, en el lyocell sólo ocurre una disolución. El N-óxido de N-metilmorfolina (NMMO), concretamente su monohidrato, es el compuesto orgánico que se utiliza como disolvente de la celulosa para producir las fibras de celulosa (lyocell); la celulosa se disuelve en el NMMO y, a continuación, se precipita para obtener la fibra. Los técnicos argumentan que el NMMO rompe los enlaces de hidrógeno intermoleculares de la celulosa, lo que la vuelve insoluble en agua. La misma capacidad para romper los enlaces de hidrógeno permite al NMMO disolver también algunas proteínas animales fibrosas; como la queratina (componente del pelo, uñas, plumas, escamas, cuernos, garras o pezuñas de los animales vertebrados), o el colágeno (la proteína más abundante en los mamíferos se encuentra en sus cartílagos, huesos, tendones, ligamentos y piel, además de estar presente en todos los animales), o la espidroína de la seda de las arañas, o la fibroína de la seda de los gusanos (Bombyx mori). De esta capacidad disolvente deducimos la toxicidad: una exposición directa y aguda al NMMO es corrosiva e irritante; sin embargo, el NMMO no se considera PBT para el ambiente, porque ni es persistente (P), ni bioacumulable (B), ni excesivamente tóxico (T).

Vías de penetración

Sea el oxígeno, una molécula nutriente o un fármaco que deseamos que aceda al interior de nuestro organismo, nos preguntamos por las barreras que debe seguir tal molécula para llegar a sus células diana. La molécula penetra dentro del cuerpo a través de tres vías: los pulmones, el tubo digestivo y la piel. Una vez dentro debe dirigirse a su destino; para ello penetra en una red de pequeñas cañerías llenas de sangre, que los biólogos llaman capilares, que la conducirán hasta cualquiera de las células corporales.
Repasemos las vías de entrada. La molécula recién llegada al pulmón atraviesa primero una célula epitelial, la matriz extracelular después, y a continuación la célula endotelial, que forma los capilares, antes de penetrar en la sangre. La molécula nutritiva recién llegada al intestino debe atravesar la célula epitelial del intestino, la matriz extracelular y la célula endotelial de los capilares (o de los vasos linfáticos) para penetrar en la sangre (o en la linfa). Una molécula en la superficie de la piel, para penetrar en la sangre, debe atravesar entre diez y treinta capas de células muertas acompañadas de queratina y lípidos (estrato córneo), entre doce y dieciséis capas de células vivas (epidermis), la matriz extracelular (dermis) y la célula endotelial de los capilares.
Una vez que la molécula externa ya está en la sangre ¿cómo llega a sus células diana? Disuelta, mucho o poco, en el plasma; o viaja asociada a lipoproteínas plasmáticas LDL y HDL o unida a alguna albúmina o glubulina de la sangre; o es transportada por los eritrocitos, después de difundir hacia ellos. Una vez en su destino la molécula debe atravesar la célula endotelial y la matriz extracelular para penetrar en la célula diana.
La arquitectura de los capilares merece un comentario adicional: los capilares están hechos con células endoteliales soldadas entre sí cuyas uniones intercelulares son más o menos porosas. Hay zonas del cuerpo -barrera hematoencefálica- donde las uniones son poco porosas y otras -hígado, intestino, glándulas, riñón o tejidos inflamados- donde las uniones son muy porosas; las primeras protegen al cerebro de cualquier tóxico, las segundas favorecen el intercambio de sustancias. La vía aérea enfrenta otro problema, pues además de llegar moléculas, se depositan aerosoles o micropartículas sobre la superficie pulmonar; que las células inmunitarias limpiadoras engullen (fagocitan), o que pueden ser transportadas hacia el interior corporal, pues las células epiteliales forman vesículas que importan y después exportan.