Evolución celular

La transición de una arquea, hermana de las bacterias, a un ser vivo unicelular, abuelo de las células de los animales, plantas, hongos, algas y protozoos es uno de los mayores saltos evolutivos en la biosfera, proceso que lo biólogos tratan de entender. Conjeturan que no hubo un único salto, sino varias transformaciones sucesivas interconectadas.
Se sospecha que el ancestro de nuestras células fue una arquea Asgard; porque tales arqueas poseían genes cruciales para estructuras y funciones propias de nuestras células, como un citoesqueleto y una maquinaria capaz de efectuar el transporte a través de las membranas; todo ello sugiere que la arquea predecesora tenía cierta complejidad. Vamos a fijarnos en la adquisición del núcleo y de las mitocondrias, quizá la diferencia más acusada entre las células arqueales -y bacterianas- y las demás células. El proceso se inició cuando una arquea engulló a una bacteria (alfaproteobacteria) -que evolucionó a mitocondria- y no la destruyó, sino que estableció una alianza (simbiosis) con ella. Las mitocondrias proporcionarían a la célula hospedadora una fuente de energía mucho más eficiente, mediante el uso del oxígeno para la respiración; aumento de capacidad energética que resultó fundamental, porque nuestras células, mayores y más complejas, requieren un suministro energía que las células arqueales o bacterianas son incapaces de proporcionar. Simultáneamente, o como consecuencia de esta capacidad energética aumentada y de la necesidad de gestionar un genoma creciente (debido a la transferencia de los genes de la mitocondria a la arquea hospedadora), se formó el núcleo. ¿Cómo? Se postula que la propia membrana de la arquea formó una bolsa (invaginó), rodeó su genoma y constituyó la envoltura nuclear; la compartimentalización protegió al ADN del estrés oxidativo generado por las mitocondrias. El citoesqueleto y la maquinaria de las membranas, presentes en la arquea, habrían facilitado el proceso de reorganización intracelular. El hallazgo reciente de estructuras similares a los nucleolos (donde se fabrica una variedad de ARN a partir del ADN) en algunas arqueas refuerza la validez de esta teoría.
Actualmente los bioquímicos consideran inviable tanto una arquea con núcleo y sin mitocondrias como una arquea con mitocondrias y sin núcleo; la primera porque no dispondría de la energía necesaria para operar un núcleo; la segunda porque un genoma desprotegido sería incapaz de enfrentarse al estrés oxidativo generado por las mitocondrias. En resumen, las mitocondrias y el núcleo aparecieron como dos sucesos ligados, que se impulsaron mutuamente para formar una célula compleja, antecesora nuestra.

Un disco antes de los planetas

El Sol es una estrella enana amarilla -formada por hidrógeno y helio- de cuatro mil quinientos millones de años de edad, que está en el centro del sistema solar, a ciento cincuenta millones de kilómetros de nosotros. Se formó hace cuatro mil seiscientos millones de años en el interior de una gigantesca nube de gas y polvo. A medida que la nebulosa solar -así denominamos a la nube- colapsaba, bajo el peso de su gravedad, giraba cada vez más rápido y se aplanaba hasta convertirse en un disco -el disco protoplanetario-. El centro de la nebulosa atrajo la mayor parte del material para formar la estrella; y con el material sobrante se formaron los planetas y los otros astros del sistema solar. En resumen, el Sol joven estaba rodeado por un disco (su nombre, de acreción, es lo de menos) de gas y polvo, cuya agregación formó los planetas.
Los discos no sólo se encuentran alrededor de las estrellas jóvenes en formación, también las galaxias se han formado en discos de acreción de tamaños muy diferentes; porque el disco es una estructura común en el universo. Conozcamos la causa que origina tal estructura a partir de gigantescas nubes de gas. Casi cualquier masa de gas posee una mínima cantidad de rotación, dicho en términos técnicos tiene cierto momento angular, lo que equivale a asegurar que las inmensas nebulosas que colapsan giran al principio, aunque muy lentamente. El gas en rotación mantiene un delicado equilibrio que se puede romper debido a la onda de presión de una explosión supernova o a que alcanza una cantidad de materia crítica; cuando, debido a la inestabilidad, la gigantesca nube de gas se comprime, por efecto de la gravedad, experimenta cambios; gira más deprisa (para conservar inmutable el momento angular). El gas suprayacente y subyacente al plano ecuatorial de la nube (perpendicular a su eje de rotación) cae a velocidad creciente, mientras que el gas contenido en el plano ecuatorial de la nube se desplaza hacia el interior más despacio, porque la fuerza centrífuga debida a la rotación contrarresta la gravedad. Esta asimetría, cada vez más acusada, acaba por formar el disco. Con el paso del tiempo toda la materia de la nube habrá caído hacia el plano ecuatorial, donde permanecerá el gas; la rotación habrá contrarrestado a la gravedad. En resumen, las acciones combinadas de la rotación y gravedad generan el disco.

Alimentación: alergias e intolerancias

Un individuo sano tiene inmunoglobulinas en la sangre, habitualmente llamadas anticuerpos, para protegerse contra una amplia gama de patógenos, que incluye bacterias, virus y hongos. Se trata de proteínas, producidas por el sistema inmunitario, capaces de identificar y neutralizar sustancias extrañas causantes de enfermedades. Los humanos tenemos cinco tipos de inmunoglobulinas plasmáticas que los expertos notan como IgG, IgA, IgM, IgE, IgD; y no hay la misma cantidad de todas ellas pues sus abundancias varían desde entre el setenta y ochenta por ciento las primeras, a menos del uno por ciento las dos últimas. El sabio lector ya ha adivinado que el exceso o defecto de cualquiera de ellas causa enfermedad.
Me voy a referir a dos tipos de inmunoglobulinas por su interés para la alimentación. Después de ingerir algunos alimentos se pueden detectar en el plasma sanguíneo dos tipos de inmunoglobulinas, IgE o IgG. Calificamos de de alergia alimentaria al primer caso, el segundo caso se trata de una intolerancia alimentaria mediada por la IgG. Las alergias alimentarias, mediadas por la IgE, causan reacciones, más o menos inmediatas, como erupciones cutáneas, dificultad para respirar y otros síntomas, incluso la potencialmente mortal anafilaxia. Las intolerancias alimentarias, mediadas por la IgG, provocan reacciones retardadas (horas o días), como problemas digestivos (hinchazón, gases, diarrea, estreñimiento), fatiga, dolores de cabeza, problemas de piel (eccemas, dermatitis) y otros síntomas.
En el funcionamiento del sistema inmunitario se halla la explicación a ambas afecciones. Una molécula procedente de los alimentos (alérgeno) es el detonante de la producción de anticuerpos IgE por parte del sistema inmunitario, anticuerpos que se detectan en la sangre y que se unen a células que los biólogos llaman mastocitos y basófilos; tal unión provoca que las susodichas células liberen moléculas inflamatorias, como la histamina, que causan los síntomas de la alergia. La vía de las intolerancias alimentarias mediadas por la IgG es distinta: durante la digestión, los alimentos ingeridos se descomponen en sus componentes más pequeños y son absorbidos; en ciertos casos, algunos fragmentos de los alimentos pueden atravesar la pared intestinal y entrar en el torrente sanguíneo; el sistema inmunitario los detecta, reconoce como extraños y responde a ellos produciendo inmunoglobulinas IgG.
Debo avisar al cauto lector que, mientras que los análisis sanguíneos de las IgE son validados por las organizaciones médicas, como prueba de diagnóstico de las alergias, no se recomiendan los análisis de IgG para la detección de las intolerancias.

Estructura de los planetas

El material que formó los ocho planetas del sistema solar no se agrupó al azar: los átomos más pesados se hundieron por efecto de la gravedad y los más ligeros afloraron; por ello colegimos que la materia de cada planeta se estratificó en tres capas concéntricas, la corteza, el manto y el núcleo.
Se sospecha que en el núcleo de los cuatro planetas gigantes predominan las rocas y, quizá, el hierro. Los núcleos de Mercurio, Venus, la Tierra, Marte y la Luna están compuestos de hierro, el metal más abundante en el universo; núcleos que, excepto en Venus, están parcialmente fundidos y son el origen del magnetismo mercuriano, terrestre, marciano y selenita.
Los mantos de Júpiter y Saturno son de hidrógeno y helio; una disolución de amoníaco y metano en agua constituye los mantos de Urano y Neptuno. Ellos generan el magnetismo de los cuatro planetas gigantes. Por analogía con la Tierra, cuya superficie está formada, sobre todo, por rocas de basalto, los mantos de Venus, Marte, la Luna e Io (luna de Júpiter) tendrán las mismas rocas que el manto terrestre, peridotitas. Ignoramos qué rocas constituyen el manto mercuriano.
Quizá sorprenda al profano, saber que los cuatro planetas gigantes no tienen corteza sólida; observamos sus atmósferas. Nos detenemos en la corteza de los cuatro planetas interiores, concretamente en su geodinámica. Las crestas que observamos en Mercurio se deben a la contracción del planeta al enfriarse; se ignora por qué no hay crestas en la Luna. En Venus y Marte las fuerzas internas han creado grandes relieves, similares a las cadenas de montañas terrestres que levantó su tectónica de placas. ¿Tales relieves indican tectónica de placas venusina o marciana? ¿Existen otros procesos capaces de generar los relieves? Se ignora.
Encima de la corteza sólida de los cuatro planetas rocosos, puede haber una atmósfera gaseosa y una hidrosfera líquida; de haberlas, proceden de la desgasificación del interior. A medida que el planeta se enfría, la radiación y el viento solares lo despojan de sus gases originales, reemplazados por los gases volcánicos. Volcanes que expulsan, además de roca fundida, gases nitrógeno, dióxido de carbono y, sobre todo, vapor de agua; vapor de agua que formará las nubes y acabará cayendo como lluvia: así se formaron los primeros océanos. Sospechamos, porque hemos encontrado huellas, que, en el pasado, pudo haber océanos de agua en Venus y Marte, hoy desaparecidos.

Acetilcolina y noradrenalina, moléculas emotivas

Dos actitudes muy diferentes tomamos cuando atendemos las órdenes del cerebro verbalizadas por los imperativos relájate y digiere, o bien, defiéndete y huye o pelea. En ambas circunstancias, el sistema nervioso central emite señales que se transmiten a través de las dos divisiones del sistemas nervioso autónomo, el parasimpático para el sosiego y el simpático para la tensión. Recordemos que el sistema nervioso autónomo atiende a las vísceras, en contraste con el sistema nervioso somático que se ocupa de los músculos esqueléticos y la piel; a pesar de sus diferencias, ambos sistemas presentan la misma organización: los impulsos nerviosos generados en los receptores se transmiten al sistema nervioso central, donde son procesados y enviados a los efectores, que ejecutan las órdenes recibidas; sean receptores internos (en las vísceras y músculos) o receptores externos (en la piel, los ojos, oídos, el olfato y el gusto).
Atribuimos las acciones relájate o defiéndete a la intervención de dos moléculas, la acetilcolina y la noradrenalina. La primera, de veintiséis átomos, es un componente de algunos lípidos; la segunda, de veintidós átomos, procede del aminoácido tirosina; ambas son mensajeros celulares, moléculas que libera una neurona y van a unirse a otra neurona o a un efector del sistema nervioso: sea una célula del músculo esquelético, liso o cardíaco, o sea la célula excretora de una glándula. ¿Dónde se hallan? Ambas moléculas comunican neuronas entre sí en el sistema nervioso central. El mensajero que comunica las neuronas con los músculos voluntarios (técnicamente apellidados esqueléticos) es la acetilcolina; también la acetilcolina es el neurotransmisor entre neuronas en los ganglios del sistema nervioso autónomo. Las neuronas del sistema nervioso parasimpático usan la acetilcolina para enviar señales a todos sus efectores (sean células del músculo liso, células del músculo cardíaco o células excretoras de las glándulas). Las neuronas del sistema nervioso simpático emiten noradrenalina para activar a casi todos sus efectores (sean células del músculo liso, células del músculo cardíaco o células excretoras de las glándulas); existen tres excepciones en los que el mensajero es la acetilcolina: la comunicación de las neuronas con las células de las glándulas sudoríparas, la comunicación de las neuronas con las células del músculo liso de algunos vasos y la comunicación de las neuronas con las células de la médula de las glándulas suprarrenales emisoras de noradrenalina (y adrenalina).
¿Imagina el lúcido lector el demoledor efecto de un fármaco que destruya una de estas moléculas?