Memoria y chocolate

El escritor, aunque bisoño en sociología, cree que hay anécdotas que retratan el temperamento de los naciones. Hoy sabemos que el chocolate es un estimulante; no sucedía lo mismo en el siglo XVIII, franceses e ingleses lo consideraban un afrodisíaco. Ante ese hecho la reacción de ambos pueblos era muy distinta: mientras que los franceses bebían el chocolate sin prevención y les preocupaba el café (sus médicos aseguraban que los dejaba impotentes); los ingleses estaban muy tranquilos con respecto al café, pero les inquietaba el efecto que el chocolate pudiera ejercer sobre la castidad de sus mujeres.

Convencido ya de la importancia del alimento de dioses -así consideraban los aztecas al cacao-, voy a contar un curioso experimento con caracoles que aparece descrito en el Journal of Experimental Biology. Se cazan unos cuantos caracoles y se dividen en dos grupos: a los del primer grupo se les permite acceder a epicatequina, un componente del cacao, a los del segundo grupo, no; a ambos se les enseña a aguantar la respiración en agua sin oxígeno. El resultado del experimento me ha sorprendido: los catadores del chocolate recordaban el hábito más de un día, los otros apenas tres horas. No se ilusione el desmemoriado lector: tendría que tomar varias tabletas de chocolate para alcanzar las dosis empleadas pues el cacao que toma habitualmente ha perdido la mayor parte de su epicatequina en el procesamiento.

            Continúo con el chocolate, pero cambio los arrastrados moluscos por los erguidos humanos, concretamente, me fijo en quienes, ya superados los cincuenta años, deben esmerarse para aprender cosas nuevas y recordar nombres. Resumo ahora un estudio de Scott A. Small, publicado en Nature Neuroscience. Voluntarios con edades comprendidas entre cincuenta y sesenta y nueve años mostraron una mejoría equivalente a un rejuvenecimiento de treinta años, después de tomar una dieta rica en epicatequina (novecientos miligramos diarios) durante tres meses. Los participantes que tenían una memoria típica de una persona de sesenta años al inicio del ensayo, después de tres meses de consumo de una bebida rica en flavonoides (la epicatequina es un flavonoide antioxidante) mostraban una mejoría en su memoria que los equiparaba a las personas de treinta o cuarenta. El investigador había demostrado la eficacia del compuesto para revertir las pérdidas de memoria normales asociadas a la edad, ésas que, a partir de los cincuenta, obligan a poner mucho empeño en aprender y recordar nombres nuevos. 

Telescopios: del ojo desnudo al detector de ondas gravitatorias

Hace dos milenios y medio de años la observación del cielo con el ojo desnudo había proporcionado datos astronómicos suficientes como para establecer teorías sobre el universo basadas en la razón y no en el mito. En la época de Galileo Galilei (siglos XVI-XVII), con los nuevos datos aportados por los primeros telescopios astronómicos se perfeccionó el modelo del universo: la Tierra giraba en el espacio alrededor del Sol. Más adelante, en el siglo XX, los instrumentos proporcionaron información no sólo de la luz visible que emitían los astros, sino de toda la radiación electromagnética: se detectaron las ondas de radio y las microondas, los rayos ultravioleta, los infrarrojos, los rayos X y los gamma. Con los datos obtenidos, el cosmos, que para Newton o Laplace abarcaba únicamente la Vía Láctea, se amplió de una manera inimaginable: el radio del universo observable necesita hoy de un número de veintisiete cifras para escribirse.

En el siglo XXI, los astrónomos pretenden detectar señales astronómicas distintas a la radiación electromagnética. A principios del siglo pasado comenzaron a captarse las partículas subatómicas que provienen del espacio exterior denominadas rayos cósmicos, las partículas más energéticas de la naturaleza; los primeros detectores se colocaron en globos y satélites, hoy, en el observatorio Pierre Auger, construido en Argentina, se pretende observar radiación cósmica billones de veces más energética. Ha comenzado ya la astronomía de neutrinos: el telescopio Kamiokande ha detectado los neutrinos de la supernova 1987A y los neutrinos emitidos por el Sol; su sucesor, el Super-Kamiokande, utiliza un detector de cincuenta mil toneladas de agua, el IceCube, situado en el Polo Sur, un kilómetro cúbico. Y todavía falta captar las ondas gravitacionales predichas por Einstein… si existen; nadie las ha detectado, pero se sospecha que se producen en los choques de galaxias, en explosiones de supernovas o en la formación de agujeros negros, y también en los primeros instantes del universo: debe existir, por lo tanto, un fondo de ondas gravitacionales, análogo a la radiación de fondo de microondas. Telescopios ubicados en distintos lugares de la Tierra compiten por ser los primeros en detectar estas evasivas ondas: el LIGO en Estados Unidos, el VIRGO en Italia, el TAMA en Japón o el GEO en Alemania; no me olvido del LISA, el futuro detector espacial de ondas gravitacionales.

¿Qué sorprendentes conocimientos nos aguardan cuando funcionen a pleno rendimiento todos estos telescopios?

La sangre joven rejuvenece

Si bien es verdad que el altruismo humano alcanza cotas inimaginables no es menos cierto que horroriza los extremos a que puede llegar nuestra crueldad. Y eso le ocurrirá a cualquier persona sensible que conozca la vida de Vlad III, príncipe de Valaquia (región de Rumania). Entre 1456 y 1462, según crónicas de la época, este tenebroso personaje efectuó brutales masacres, arrasó ciudades y exterminó entre cuarenta y cien mil personas, hombres, mujeres y niños, y no matándolos de cualquier manera, su afición por el empalamiento provocó que sus contemporáneos lo apodaran el empalador. Aclaro al horrorizado lector que esta técnica de tortura consiste en introducir un palo de tres metros y medio por el recto y después levantarlo para que la víctima muera lentamente. En Vlad se inspiró Bram Stoker para crear el tétrico personaje del Conde Drácula, el vampiro que se alimentaba de sangre humana. La sangre joven rejuvenece. ¡No!, no se engañe el escéptico lector, esta frase no la he copiado de la novela de Bram Stoker, es la conclusión a la que han llegado los autores de una cuidadosa investigación -publicada en las revistas Science y Nature Medicine- y elegida entre las más importantes de 2014.

Algo en la sangre de los ratones jóvenes (de dos meses) es capaz de rejuvenecer el músculo y el cerebro de los ratones viejos (de veintidós meses); considere el extrañado lector que estos roedores no suelen vivir más de dos años. Y viceversa, la sangre procedente de los animales viejos perjudica a los jóvenes. ¿Quién, qué actúa? Las sospechas recayeron en una proteína de enrevesado nombre, el factor once de diferenciación del crecimiento celular (GDF-11); se trata de una molécula que mejora la irrigación sanguínea del cerebro y provoca la fabricación de nuevas neuronas en el hipocampo -mejorando el aprendizaje- y en el bulbo olfatorio -permitiendo recuperar parte del olfato perdido-. Algo parecido ocurre en el músculo y el corazón de los ratones que reciben el GDF-11, aumenta su fuerza y capacidad de hacer ejercicio.

Los esperanzadores resultados obtenidos en los roedores han estimulado a los investigadores, que han diseñado nuevas pruebas para averiguar si en el cerebro humano se produce un rejuvenecimiento semejante. Dieciocho pacientes de la devastadora enfermedad de Alzhéimer participan en un ensayo clínico: se trata de comprobar los efectos que el plasma de personas jóvenes tiene sobre su patología. Intrigado, espero el resultado.

Neutrinos estériles, candidatos a materia oscura

“Según la mecánica ondulatoria de Max Planck, las imágenes que alguna vez reflejaron los espejos todavía andan por algún lado del espacio, ¿estás seguro que eso es la teoría de la mecánica ondulatoria de Max Planck?, no, seguro no, a lo mejor es la De Broglie, bueno la verdad es que de los espejos, lo que se dice de los espejos lo más probable es que no haya hablado ninguno de los dos”. Como ya habrá adivinado el culto lector, este delicioso párrafo copiado de una novela de Camilo José Cela es un disparate. No lo es, en cambio, que sólo el veinte por ciento, aproximadamente, del total de la materia del universo se pueda observar directamente; y que el ochenta por ciento restante permanezca invisible; invisible porque no emite radiación electromagnética capaz de ser detectada, recibe por ello el nombre de materia oscura y sabemos que existe por los efectos gravitacionales que causa en las estrellas, las galaxias y los cúmulos de galaxias, o por las distorsiones que presenta el fondo cósmico de microondas.

Durante un tiempo los neutrinos se consideraron candidatos a constituir la materia oscura; se desecharon porque, debido a su pequeña masa (menos de la millonésima de un electrón), resultan incapaces de formar las estructuras materiales que mantienen juntas las galaxias. No obstante, la posibilidad sigue abierta para los neutrinos estériles, un nuevo tipo de partículas que tendría masa mayor y sólo interaccionaría gravitacionalmente. El problema estriba en que no se han observado y en que deberían desintegrarse produciendo una señal de rayos X que nadie ha detectado. Kevork Abazajian, en 2014, ha hallado rayos X procedentes de cúmulos de galaxias que podrían deberse a la desintegración de un neutrino estéril de masa igual a catorce milésimas de un electrón: si se confirmara, habría encontrado un candidato a materia oscura.

Hasta aquí los datos, ¿qué propone la teoría? Si los neutrinos carecen de masa, tal y como postula el modelo estándar, sólo una de las dos posibles quiralidades (dextrógiro o levógiro) del neutrino es posible –despreocúpese el atribulado lector del significado de las palabras enrevesadas-. Los resultados experimentales concuerdan: muestran que todos los neutrinos presentan una sola quiralidad, levógiros (dextrógiros, los antineutrinos). Recientes observaciones sugieren que los neutrinos deberían tener masa. Este inesperado resultado permitiría que los neutrinos (y antineutrinos) tuviesen ambas quiralidades: entonces los neutrinos estériles podrían ser los neutrinos dextrógiros (y los antineutrinos levógiros).

Lamentablemente, por ahora, no existen indicios suficientes para establecer conclusiones definitivas.

Regresión a la media: enredos del azar

La regresión a la media es un engañoso término estadístico cuyo significado no suele entenderse. La atención médica constituye una buena analogía para explicarla: una persona visita a un médico cuando peor se encuentra y en la mayoría de los casos se recuperará a continuación. Atribuye la causa de su mejoría a la intervención médica, pero ¿se habría recuperado igual sin ella? La regresión a la media se define, más o menos, así: en una serie de sucesos casuales, agrupados alrededor de un término medio, a un hecho extraordinario le suele seguir uno ordinario. Consideremos el caso de un deportista. Después de una actuación horrenda contrata a un entrenador y la próxima vez juega mejor. ¿Realmente el entrenador le ayuda o se trata de otro caso de regresión a la media? Al resultado pésimo tenía que sucederle uno mejor. Si se interpreta incorrectamente la regresión a la media presenta efectos negativos: por ejemplo, los profesores pueden creer que los castigos resultan más eficaces que las alabanzas. Mediado el siglo XX, Daniel Kahneman, futuro Nobel de economía, daba una conferencia sobre psicología a unos instructores de vuelo. Argumentaba el profesor que sus estudios con animales le habían mostrado que la recompensa resultaba más efectiva que el castigo. De pronto, uno de los instructores le interrumpió: “Usted, señor, trabaja con animales. A menudo he alentado a un piloto que había efectuado una maniobra perfecta, y la próxima vez casi siempre la hacía peor. He gritado a algunos por una mala maniobra, y casi con seguridad la próxima vez habían mejorado. No me diga que la recompensa funciona mejor que el castigo, porque mi experiencia me indica lo contrario”. El instructor atribuía erróneamente causalidad a las fluctuaciones aleatorias: porque si una maniobra se había efectuado extremadamente bien o mal, el resultado siguiente más probable se acercaría a la media. No sólo los instructores y educadores, también los inversores en bolsa pueden aprender de este concepto estadístico: la regresión a la media nos sugiere que, en una serie temporal financiera, a los periodos de rentabilidades muy bajas les suelen seguir etapas con rentabilidades más altas que compensen las pérdidas.

Desgraciadamente, los principios de aleatoriedad y regresión a la media rara vez proporcionan explicaciones satisfactorias para nuestro cerebro; porque, para bien y para mal, nuestro privilegiado órgano presenta un fuerte sesgo hacia las explicaciones causales. ¿Comprende ya el sabio lector por qué muchos periodistas deportivos, ignorantes de la estadística, atribuyen explicaciones causales a acontecimientos aleatorios?

¿Existen extraterrestres?

Carl Sagan y muchos astrónomos interpretan el número de estrellas y planetas de nuestra galaxia -unos doscientas mil millones- como una indicación de que la Vía Láctea debería cobijar otras vidas inteligentes. Frank Drake, resolviendo una ecuación propuesta por él, estimó en diez el número de civilizaciones extraterrestres, otros investigadores han dado números mayores. No obstante, Enrico Fermi, en 1950, argumentó que la creencia de que el universo posee numerosas civilizaciones tecnológicas contradice nuestras observaciones que denotan su ausencia evidente. La discrepancia –conocida como paradoja de Fermi- sugiere que o bien nuestros conocimientos o bien nuestras observaciones son defectuosas.

Si somos únicos en nuestra galaxia (hipótesis compartida por el escritor), ¿se trata de una dificultad biológica o astronómica? En 2014 Tsvi Piran y Raúl Jiménez se inclinaban por la segunda explicación. Argumentan que se había subestimado los efectos de las explosiones de rayos gamma; recuerdo al profano lector que este fenómeno, uno de los más violentos del universo, se desencadena, probablemente, cuando una estrella colapsa en un agujero negro o bien cuando chocan dos estrellas de neutrones. Si una erupción de rayos gamma ocurriera en la Vía Láctea y estuviera lo suficientemente cerca y apuntando nuestra dirección –estiman- afectaría a la biosfera. A una distancia de un kiloparsec (el centro de la galaxia se encuentra a ocho) destruiría hasta la mitad de la capa de ozono y su impacto sobre la biosfera podría desatar una extinción en masa.

A pesar que se trata de una contingencia relativamente rara, en una galaxia típica acontece una cada varios millones de años, por eso todas las halladas hasta ahora se han observado fuera de la Vía Láctea, Piran y Jiménez han calculado que existe una probabilidad del cincuenta por ciento de que un fenómeno semejante haya alcanzado la Tierra en los últimos quinientos millones de años; probabilidad que asciende a noventa si el intervalo de tiempo abarca la existencia de nuestro planeta. Pero los investigadores van más allá: deducen que sólo las regiones más externas de las grandes galaxias —como la que ocupa nuestro sistema solar— serían habitables y que la vida sólo habría podido comenzar hace cinco mil millones de años.

Sí, tal vez la mayor parte de la galaxia sea mucho más hostil a la vida de lo que se pensaba hasta ahora y los humanos seamos la primera civilización tecnológica en la Vía Láctea, quizá.

Alimentos y lectinas

La bioquímica se ha convertido en la lengua franca de las ciencias de la vida e ilumina el estudio de cualquier área de la biología. La ciencia bioquímica también interesa desde un punto de vista más amplio: porque la preocupación por la salud de la humanidad será cada vez mayor en el futuro; por las implicaciones sociales de la genética química; porque el crecimiento de la población mundial y la demanda cada vez mayor de alimentos, materias primas y energía inciden en los delicados equilibrios de la biosfera, y porque cada vez es más frecuente que la sociedad deba adoptar decisiones en las que entran en conflicto principios biológicos con los intereses políticos, industriales o éticos. Por todas estas razones -arguye el profesor Albert Lehninger- el conocimiento de la bioquímica resulta útil para todos los ciudadanos, cualquiera que sea su profesión. Pretendo justificar, con tan larga exposición, mi afición a leer libros de esta ciencia. En ellos me topé con las lectinas, unas proteínas que inventaron los organismos que no tienen sistema inmune -las plantas e invertebrados- para protegerse. ¿Qué hacen estas nobles moléculas? Se unen a las superficies de las células y, en consecuencia, intervienen en el reconocimiento celular. Su capacidad para distinguir glóbulos rojos de los tipos A, B y O nos muestra su especificidad y utilidad; porque, como si fueran anticuerpos, se unen a los glóbulos rojos aglutinándolos. El interés por la función que ejercen estas sustancias se acrecienta si recordamos que también otras células, además de las células sanguíneas, poseen proteínas específicas sobre su superficie; a ello se debe que, para trasplantar un órgano, se necesite que el tipo de tejido del donante sea idéntico al del receptor.

Las lectinas quedarían probablemente alejadas del interés del gastrónomo si no irritasen a las células del intestino delgado y provocasen un exceso de secreción de moco, con deterioro de la capacidad de absorción. Si se consumen alimentos crudos que las contengan pueden producir diarrea, náuseas, hinchazón, vómitos, incluso la muerte (si se toma ricina). ¿Qué alimentos contienen estas sustancias, se preguntará el preocupado lector? Abundan en las legumbres (garbanzos, guisantes, habas, la soja especialmente) y menos en los cereales y frutos secos con cáscara. Un pequeño consuelo: la cocción destruye las lectinas.

Apesadumbrado por el efecto fisiológico de estas desconocidas sustancias abandono la escritura para irme a degustar… un exquisito potaje de garbanzos. 

Automóviles que no emiten gases

La cantidad de dióxido de carbono emitido por los automóviles es un hecho que merece ser valorado. Un artículo de Manuel Gómez Blanco, publicado en 2014, aporta interesantísimos datos. Las nuevas clases medias que están surgiendo en China, Brasil, Rusia, India, Indonesia y México quieren disfrutar de la comodidad que proporciona un coche; y no hay argumentos para impedir que ejerzan su voluntad. En 2014 ochenta y cinco millones de automóviles se han fabricado e incorporado a las carreteras del mundo; de seguir a este ritmo el parque automovilístico, que superó los mil millones en 2011, podría llegar a dos mil quinientos en 2050. Y sabemos que el noventa y nueve por ciento de los vehículos queman combustibles fósiles colaborando al calentamiento de la atmósfera; si la industria del automóvil quiere asegurar su supervivencia debe resolver el problema.

Desde la crisis del petróleo de 1973 y la consiguiente subida del precio de los combustibles, los fabricantes han reducido el consumo de los vehículos; el cambio climático ha acelerado el proceso. La eficiencia se ha mejorado optimizando el rendimiento de los motores térmicos, la aerodinámica y el peso; ya se ha conseguido ofrecer las mismas prestaciones con inferiores consumos de combustible y menores emisiones contaminantes. Pero el aumento del parque móvil mundial ha obligado a disminuir las emisiones de dióxido de carbono hasta un nivel que sólo se puede conseguir con la incorporación de la electricidad. La electrificación del automóvil empezó con los primeros modelos híbridos HEV (Hybrid Electric Vehicles), que portaban baterías de un kilovatio-hora capaces de ayudar al motor térmico o recorrer distancias de un par de kilómetros con energía eléctrica. Los híbridos enchufables PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicles), que combinan un motor convencional con otro eléctrico, han constituido el siguiente paso en la evolución. Su motor térmico les habilita para hacer viajes como cualquier coche normal; pero el motor eléctrico lleva baterías (entre seis y doce kilovatios-hora) que se cargan en cualquier enchufe -incluso durante la marcha- y les permite recorrer de treinta a cincuenta kilómetros con energía eléctrica. Este coche permite los desplazamientos diarios del ochenta por ciento de los conductores europeos sin repostar gasolina durante meses. Y la evolución no debe parar hasta que las baterías ofrezcan autonomía suficiente para que desaparezca el motor térmico y ningún vehículo emita dióxido de carbono. 

Bioquímica contra la drogadicción

Cocaína y heroína, tabaco o alcohol: el coste en vidas, salud, delitos y baja productividad de los adictos a las drogas ilegales o legales es inmenso. ¿Cómo actúan estas sustancias? Nuevas técnicas para explorar el cerebro nos permiten saber cómo las drogas afectan a la neuroquímica, primer paso para hallar tratamientos farmacológicos contra la adicción; además, la investigación podría tener una aplicación más amplia: descubrir nuevos aspectos de las enfermedades mentales.

Una breve aclaración sobre la química del cerebro nos permitirá dilucidar el funcionamiento de las drogas: los neurotransmisores son moléculas que, fabricadas por una neurona emisora, viajan a través de la disolución acuosa que separa dos neuronas consecutivas, se unen con las moléculas receptoras de la neurona diana y disparan los impulsos nerviosos. Pues bien, los científicos han descubierto que los opiáceos (heroína, morfina), los cannabinoides (marihuana) y la nicotina (tabaco) son moléculas similares a algunos neurotransmisores del cerebro, y que la cocaína afecta a la actuación de la dopamina, otro neurotransmisor. En resumen, las drogas impiden la comunicación normal entre neuronas.

Sabemos cómo actúan, pero ¿a qué se debe la adicción? Probablemente, a que la mayoría de las drogas producen sensaciones placenteras; y lo hacen porque actúan sobre el sistema mesolímbico (un circuito neuronal que comienza en el cerebro medio y se conecta con el sistema límbico y la corteza prefrontal) que se asocia a una gratificación emocional. Algunos expertos han propuesto que el efecto placentero se debe a la dopamina; porque las neuronas que la producen constituyen una parte significativa del circuito. El estudio de las alteraciones que presentan las rutas neuronales en las que participa este singular neurotransmisor podría proporcionarnos conocimientos inesperados: porque la dopamina quizá intervenga en la esquizofrenia, una enfermedad mental implicada -se supone- en la hiperactividad de las neuronas productoras de dopamina, y en la enfermedad de Parkinson que se debe, en parte, a la pérdida de neuronas productoras de dopamina. Por si fuera poco, algunas drogas pueden crear estados mentales muy similares a ciertos trastornos mentales; hecho que significaría que las perturbaciones neuronales asociadas al consumo de drogas y los trastornos mentales podrían implicar procesos cerebrales similares; si se confirmara el solapamiento entre enfermedad mental y drogadicción, los medicamentos desarrollados para curar la adicción podrían emplearse en la terapéutica de las enfermedades mentales.

No cabe duda, nos esperan conocimientos apasionantes sobre nuestro cerebro.

La metamorfosis de los neutrinos

Ya lo he dicho en otro lugar: me entusiasman los neutrinos. Y no sólo porque nuestro cuerpo contiene veinte miligramos de potasio radioactivo que emiten unos trescientos cuarenta millones de neutrinos cada día; neutrinos que recorren nuestro organismo a velocidades cercanas a la de la luz y escapan hasta los sitios más recónditos del universo. Tampoco porque no notamos la inmensa cantidad de neutrinos que recibimos cada segundo: cuatrocientos billones procedentes del Sol, cincuenta mil millones originarios de la radioactividad terrestre natural y entre diez y cien mil millones producidos por todas las centrales nucleares.

Mi entusiasmo atañe a su increíble identidad múltiple. Un neutrino puede adoptar uno de tres sabores (el sabor electrónico, el muónico o el tauónico) y una de tres masas (pequeña, mediana y grande). Aclararé que el sabor nada tiene que ver con la gastronomía, sino con cómo el neutrino interacciona con la materia, y que la masa determina cómo se propaga por el espacio. Pero mientras que las partículas habituales tienen masas definidas, los neutrinos violan nuestra intuición: un sabor no implica una masa, ni viceversa. Si se mide la masa de un sabor se obtiene de forma aleatoria, una de las tres posibles (cada una tiene cierta probabilidad de suceder). Del mismo modo si se mide una masa en un neutrino, resulta alguno de los tres sabores, pero no siempre el mismo. Los objetos comunes poseen propiedades características: una pelota de baloncesto tiene seiscientos gramos de masa, quinientos una de fútbol, cien una de tenis. Si fueran neutrinos, el tipo de pelota y su peso no se corresponderían; en el aire una se transformaría en otra. Cuando es creado o detectado el neutrino tiene un sabor determinado, cuya masa es una mezcla de las tres masas, mezcla cuya composición varía a lo largo del viaje; y por ello el sabor creado y el detectado pueden ser diferentes. Sucede como si un jugador golpeara una pelota de fútbol y el portero detuviera una pelota que puede ser de baloncesto, de tenis o de fútbol. Con la peculiaridad de que podríamos saber las características del jugador que ha chutado (delantero, defensa, medio) según cuál sea el tipo de pelota detenida.

Lo dicho, me entusiasman los neutrinos: cada vez que veo un partido de fútbol y  pienso en los neutrinos, me imagino la confusión de los jugadores y sonrío.

¿Causa un parásito el colon irritable?

Los científicos estamos tan acostumbrados a los éxitos de la medicina moderna que, a menudo, solemos olvidar que todavía desconocemos la causa de muchas enfermedades. Añadiría más, esperamos que aparezca un médico genial capaz de encontrar un tratamiento global de la enfermedad: reconocemos en el prestigioso médico Claude Bernard al Galileo de la medicina; pero aún no ha aparecido un Newton de la salud.

Un par de casos concretos nos bajan la soberbia y llaman a la modestia. Hasta la penúltima década del siglo XX los médicos consideraban que las úlceras de estómago se debían al estrés o a la comida picante: se habían equivocado. Robin Warren y Barry Marshall demostraron que una infección bacteriana (de Helicobacter pylori) causaba la mayoría de las úlceras pépticas. Tal vez nos hallemos ante un caso similar con el colon irritable, una frecuente y molesta enfermedad que provoca náuseas, dolor abdominal, flatulencia y diarrea -la manifestación clínica más frecuente-: hasta ahora se desconoce la causa del mal. Durante mucho tiempo se creyó que el Blastocystis, un organismo unicelular parásito de intestino, no era patógeno, pero cada vez hay más evidencias que indican lo contrario, que produce infecciones cuyos síntomas intestinales son los mismos que presentan los pacientes diagnosticados con colon irritable; no olvidamos que también ocasiona erupciones cutáneas, urticaria, angioedema (acumulación de líquido en la piel y mucosas) y picor en las palmas de las manos y pies. Teniendo presente que la eliminación del parásito resuelve el cuadro clínico en muchos casos; los patólogos aventuran que tal vez ya hayan encontrado al agente responsable de la enfermedad. Y tiene sentido la atribución porque han averiguado que el blastocystis no sólo inflama y mata las células del intestino grueso, sino también fabrica moléculas que activan el mecanismo de liberación de histamina y la consecuente aparición de las alteraciones cutáneas.

El blastocystis afecte más a los habitantes de los países en desarrollo (al cuarenta por ciento de los brasileños) que a los desarrollados (tres por ciento de la población de Estados Unidos): porque los individuos adquieren la infección mediante la ingestión de quistes provenientes de las heces de individuos infectados y porque la higiene se cuida más en los países ricos que en los pobres. Siendo blastocystis uno de los parásitos más abundantes, ¿por qué aún permanecen sin dilucidar muchos aspectos de su vida y de su patogenia?

Fusión nuclear, ¿energía del futuro?

El Sol emite sesenta y tres millones de vatios de radiación cada metro cuadrado de su superficie. ¿De dónde procede tan colosal cantidad de energía? En el centro del Sol las presiones son tan grandes que los núcleos de hidrógeno, a pesar de su repulsión eléctrica, se fusionan a quince millones de grados para dar núcleos de helio produciendo la energía que alimenta a la estrella. En las enanas marrones no se alcanzan tales condiciones extremas, no se fusiona el hidrógeno, pero sí lo hace un isótopo de él, el deuterio, a una temperatura, aproximadamente, cien veces inferior. ¿Por qué no imitar, sino a las estrellas, a las enanas marrones para conseguir una fuente de energía limpia e inagotable? Si las reacciones de fusión se pudieran controlar se acabaría la escasez energética: el combustible abunda (el agua del mar contiene deuterio) y cuatro litros de agua proporcionarían la misma cantidad de energía que un superpetrolero, por si fuera poco, no se producen subproductos radiactivos de vida larga.

Los ingenieros han de conseguir una temperatura muy elevada para que ocurra la fusión; una vez lograda, deben mantener confinada la materia durante un tiempo suficientemente largo y a una densidad convenientemente alta, como para que pueda reaccionar; resulta cien veces más fácil lograr tales condiciones cuando reacciona el deuterio con el tritio -otro isótopo del hidrógeno- que cuando lo hace el deuterio solo. Conseguir cuarenta millones de grados para lograr la fusión nuclear del deuterio con el tritio sólo es el primer reto, porque quedan otras dificultades, quizá mayores, para que la reacción se convierta en una fuente viable de energía. Uno: ¿los materiales que constituyan el reactor podrán soportar temperaturas extremas durante años?, además, los neutrones procedentes de la reacción convierten en radiactivos los materiales que los contienen. Dos: no existe tritio en la naturaleza, hay que generarlo en un reactor nuclear, y es radiactivo. Tres: si se trata de fusión inducida por confinamiento magnético (se han logrado quinientos diez millones de grados), el plasma debe mantenerse en las condiciones críticas durante meses y no durante segundos. Cuatro: si se trata de fusión inducida por láser (se han alcanzado diez millones de grados), se necesita un flujo continuo, no implosiones intermitentes como hasta ahora, además, para que sea rentable, las cápsulas de combustible deben producirse a cinco centavos de dólar: el coste actual asciende a un millón.

Cuando alguien promete energía limpia y suministro inagotable, recelo: demasiado bueno para ser cierto. 

Centros cerebrales del placer

Para responder a las necesidades básicas que plantea la supervivencia, como la comida, el agua o el sexo, los humanos –y otros animales- hemos desarrollado un sistema de recompensa cerebral. En el pasado los psicólogos pensaban que el estímulo provocaba de una forma directa una respuesta: no es así; el recién nacido toma alimentos y recibe cuidados de la madre y, si las actividades le resultan placenteras, las agrega al repertorio de conductas; la motivación del hambre o de la sed se debe al placer que produce la bebida o comida; por eso es posible saciarse con un plato sabroso o ingerir una bebida deliciosa, sin que exista la sensación de hambre o de sed. Desgraciadamente, en su insaciable curiosidad, el hombre ha aprendido a estimular el sistema del placer con sustancias como el tabaco, el alcohol, la marihuana, la cocaína o la heroína, y no por necesidad de sobrevivir, sino por hedonismo, una conducta imprudente que le conduce a las destructivas adicciones.

James Olds y Peter Milner, a mitad del siglo XX, demostraron que una rata a la que le habían introducido un electrodo en cierta área del cerebro apretaba una palanca para autoestimularse. Es tan poderoso el efecto que los mamíferos llegan a abandonar la comida con el fin de obtener la estimulación cerebral; los psicólogos han asociado tan compulsivo comportamiento con el hábito a las drogas. El sistema de recompensa cerebral se localiza en unas células del sistema nervioso central que emplean la dopamina como mensajero químico; como puede colegirse, y se ha comprobado experimentalmente, los fármacos que interaccionan con la dopamina afectan al sistema de recompensa: si elevan su cantidad facilitan la autoestimulación, si la disminuyen, la deprimen. ¿Dónde se encuentran las neuronas que liberan la dopamina y constituyen los circuitos de recompensa? En distintas áreas del cerebro de enrevesado nombre desde la médula a la corteza: el área tegmental ventral, la amígdala, el área septal lateral, el núcleo olfatorio anterior, el tubérculo olfatorio y el neocórtex. Escrito con otras palabras, el circuito del placer está enlazado con las regiones cerebrales encargadas del conocimiento y de las emociones.

Si añado que los neurocientíficos suponen que los circuitos de recompensa cerebral de los drogadictos están alterados, el sabio lector imaginará el camino que tomarán los investigadores para hallar un remedio a las drogadicciones.

Energías renovables

La potencia energética mundial en 2010 alcanzó doce teravatios y medio y se estima que en 2030 se necesitarán dieciséis teravatios y nueve décimas. En el siglo XXI la humanidad necesita cada vez más energía para alimentar, vestir y dar cobijo a todos sus miembros ¿de dónde obtenerla? ¿Qué ventajas e inconvenientes tiene cada una de las tres posibles fuentes energéticas: los combustibles fósiles, los combustibles nucleares y las fuentes renovables?

El beneficio principal de los combustibles fósiles consiste en que la tecnología para extraerlos, transportarlos y consumirlos está a punto y funciona perfectamente. El obstáculo principal es que, además de ser un recurso finito, emite dióxido de carbono a la atmósfera que provoca un cambio climático de consecuencias probablemente dramáticas. La principal ventaja de la energía nuclear es su concentración, con muy poco combustible se pueden producir inmensas cantidades de energía de forma continua. A cambio produce residuos radiactivos de difícil gestión y su uso puede impulsar la proliferación de armas nucleares. La ventaja de las energías renovables consiste en que suelen ser relativamente limpias, abundantes e inagotables; el inconveniente es que se trata de fuentes irregulares. Observará el prudente lector que no manejo el argumento económico, y no porque carezca de importancia, que la tiene, sino porque el precio de las tres, por unas razones u otras, resulta similar en la actualidad. Debe considerarse, al comparar las fuentes de energía, el parámetro definido por el profesor Charles Hall: la tasa de retorno energético (TRE) mide la energía que proporciona un combustible por cada unidad de energía invertida en su elaboración. La economía moderna, según dicho investigador, debe operar con TRE superiores a cinco, en caso contrario se sustraen recursos de otros sectores, como la sanidad o la educación. Reproduzco la TRE de algunos combustibles líquidos: el petróleo convencional dieciséis, el etanol de la caña de azúcar nueve, las tierras bituminosas cinco, el etanol del maíz uno con cuatro décimas; también la TRE de algunas fuentes de energía eléctrica: hidroeléctrica cuarenta, eólica veinte, carbón dieciocho, gas natural siete, solar fotovoltaica seis, nuclear cinco.

La preferencia por alguna de las tres modalidades no es una elección científica (hay argumentos para preferir o denostar cualquiera de ellas), sino política o si se quiere ética. Conozca el profano lector los inconvenientes y las ventajas de cada una de ellas, valórelos y no se deje manipular.

La depresión

La reunión, con cena incluida, había resultado un fracaso, mi amigo se quejaba que sus brillantes compañeros le habían deslucido. Seguro que no había leído los consejos que Baltasar Gracián publicó en 1647. En el Oráculo manual y arte de la prudencia puede leerse: “Nunca acompañarse con quien le pueda deslucir, tanto por más cuanto por menos... Campea la Luna, mientras una, entre las Estrellas; pero en saliendo el Sol, o no parece o desaparece. Nunca se arrime a quien le eclipse, sino a quien le realce”. Mi camarada había perdido un posible ascenso, estaba triste. Tengo una depresión -se lamentaba-. No sabía lo que decía.

La Organización Mundial de la Salud declaró, en 2012, que había más de trescientos cincuenta millones de personas con depresión. La depresión clínica difiere de la tristeza que a veces nos invade por un fracaso o por la muerte de un familiar. Es más peligrosa y le acompañan unos síntomas identificativos: ideas suicidas, sentimientos de culpa o inutilidad, la mente, en blanco, tiene dificultades para pensar o recordar; falta energía vital, el individuo pierde interés por hacer algo, tiene una sensación de ansiedad y presenta carencia o exceso de sueño y apetito. ¿Qué cambios bioquímicos en el cerebro explican estos síntomas? Los fisiólogos han averiguado que muchas depresiones se deben al mal funcionamiento de circuitos cerebrales -ubicados en la amígdala, el hipotálamo y áreas corticales- que transmiten señales usando las moléculas serotonina y noradrenalina. Concretamente, parece que la disminución de serotonina, que opera disminuyendo la noradrenalina, constituye un agente causal de la depresión. Además, los circuitos cerebrales encargados de controlar las actividades de algunas hormonas funcionan mal; los datos apuntan que una activación crónica del eje hipotálamo hipófisis adrenal podría desencadenar la enfermedad. Al curioso lector  que se pregunte por el significado del eje de tan sofisticado nombre, le diré que se trata de un sistema que organiza la respuesta al estrés e induce los cambios fisiológicos que preparan al organismo para la lucha o la huida.

La identificación de varios genes que predisponen a la depresión y los resultados de experimentos que se han efectuado con ratas y monos nos plantean profundas cuestiones. En individuos con predisposición genética, el mal trato y el abandono infantil instan cambios permanentes en el cerebro en desarrollo; cambios que vuelven más vulnerable a la depresión a una persona durante toda su vida. Seguro que el lúcido lector ya se está planteando cómo mejorar la protección a la infancia.

Paradoja de Banach y Tarski

Los matemáticos suelen distinguir tres tipos de paradojas. Menciono en primer lugar las proposiciones absurdas que surgen de razonamientos falaces; me gusta una en particular: el sofisma que muestra cómo la mitad de una circunferencia de longitud pi y radio uno, puede aplanarse sobre su diámetro hasta que, aparentemente, curva y diámetro coinciden; el resultado del sofisma muestra que pi vale dos. Una segunda clase de paradojas aparecieron en la lógica y adquirieron tanta importancia que obligaron a repensar los fundamentos de las matemáticas. La tercera clase de paradojas se refiere a los resultados increíbles y lógicamente inexpugnables; en esta categoría tengo un campeón: el teorema de Banach–Tarski, al que llaman paradoja porque contradice totalmente nuestra intuición geométrica. Lo enunciaré varias veces y con distintas palabras que, estoy seguro, el escéptico lector no creerá.

Primer intento. El teorema dice lo siguiente: consideremos una bola maciza; existe una descomposición de la bola en un número finito de piezas, no solapadas, que pueden juntarse de nuevo de manera diferente para dar dos copias idénticas de la bola original. ¡Imposible! Léalo de nuevo el incrédulo lector, porque no hay error, aunque le cruja la imaginación. Todas las operaciones que hacemos con la bola o sus partes durante el proceso de división y ensamblaje (doblarla, dividirla, moverlas, rotarlas, sin efectuar estiramientos, curvaturas, ni cambios de forma o adición de nuevos puntos) conservan el volumen; parece imposible que el volumen cambie al final, sin embargo… lo hace. Si en algo le alivia al consternado lector considere que las piezas no son sólidas en el sentido habitual, sino dispersiones de infinitos puntos.

Segunda tentativa de vencer la incredulidad. Es posible fabricar una figura tridimensional con ocho piezas que, combinadas de una manera, formarían una esfera rellena (sin agujeros) y, combinadas de otra manera, formarían dos esferas rellenas (sin agujeros) del mismo radio que la primera. ¿El consuelo? Las operaciones de ensamblaje que hacemos preservan el volumen si las piezas son medibles, pero las ocho partes son conjuntos no medibles, es decir, se trata de colecciones de puntos que no tienen volumen.

Tercer y último desesperado intento de enunciar lo increíble. Dos objetos razonablemente sólidos (una bola del tamaño de un guisante y otra del tamaño del Sol) pueden trocearse y ensamblarse de nuevo uno en el otro; un guisante puede trocearse y ensamblarse de nuevo para formar el Sol, y viceversa, mediante operaciones que mantienen invariable el volumen de los trozos.

¿Comparte conmigo el asombro el incrédulo lector?

¿Qué causa las enfermedades reumáticas?

     Declaro me admiración por Hipócrates de Cos, un médico que vivió hace veinticuatro siglos, por dos razones esenciales. La primera, porque fue el primero en rechazar que la superstición participara en la enfermedad; la enfermedad –afirmaba- no era un castigo divino, ni una intervención diabólica, sus causas eran naturales. La segunda, se debe a que era reacio a administrar fármacos, al menos en los trastornos simples; entiéndaseme bien: sólo en los trastornos simples, para los graves, una enfermedad infecciosa por ejemplo, no cabe duda que es imprescindible la quimioterapia.

El sufrimiento de una persona que padece una enfermedad reumática me ha conducido a profundas reflexiones sobre la terapéutica, porque ¿cuál es su tratamiento?, ¿qué la produce? Desgraciadamente, se ignora la etiología de muchas enfermedades reumáticas; alguien puede nacer con el riesgo de padecerla, pero un factor ambiental, la dieta, los hábitos de vida o un virus pueden desarrollarla. El propio término enfermedades reumáticas, obsoleto aunque todavía se usa de forma coloquial, tiende a desaparecer de la literatura médica; incluye a más de un centenar de afecciones que, por lo general, afectan a las articulaciones, tendones, ligamentos, huesos y músculos, y sus síntomas característicos son la inflamación y el dolor. Menciono algunas. Se ignora la causa de la artritis reumatoide, una enfermedad autoinmune que destruye, incapacita y deforma las articulaciones; también es una artritis la torturante gota, que se debe al depósito de cristales de sales del ácido úrico en las articulaciones. Se ignora la causa del lupus eritematoso sistémico, prototipo de enfermedad autoinmune –en la que el organismo produce anticuerpos contra sus propias células- que afecta a múltiples órganos. La artrosis es la enfermedad reumática más frecuente, especialmente entre los ancianos; se debe al desgaste del cartílago que protege los extremos de los huesos de una articulación; probablemente una artrosis en la zona baja de la espalda induzca los dolorosos lumbagos.

¿Cuál es el tratamiento para estas afecciones? Una vez diagnosticadas, aun en los casos incurables, se pueden paliar sus síntomas y mejorar la calidad de vida de los pacientes. Quizá minimizar la cantidad de fármacos, como recomendaba Hipócrates –sobre todo si se ignora la causa de las alteraciones-, sea un buen consejo; sin olvidar que el alivio del dolor constituye una obligación para cualquier médico: “En cualquier casa que entre, lo haré para bien de los enfermos” forma parte del juramento hipocrático que prestan los médicos antes de ejercer su profesión.

Límite entre la física clásica y cuántica

Una historia, para ser bien entendida, debe puntualizar con claridad sus principios, las raíces de donde nace, crece y se dilata, frondosa de sombras y frutos, de enseñanzas. Los físicos tienen dos descripciones de la naturaleza muy diferentes. La mecánica clásica explica el movimiento de objetos macroscópicos como las ruedas, los planetas y las galaxias, y describe las relaciones entre una causa y su efecto. La mecánica cuántica explica el mundo microscópico de los átomos, las moléculas y partículas elementales, a los que describe con leyes probabilísticas. La segunda teoría se considera más fundamental que la primera, por lo que tendría que englobarla; y así sucede, la mecánica cuántica se funde con la clásica a cierta escala (técnicamente cuando la constante de Planck se vuelve nula). ¿Cómo es la naturaleza de la transición? Los experimentadores han creado átomos –objetos cuánticos- que obedecen, durante un corto período de tiempo, las leyes clásicas. Para producirlos hay que comunicarles energía, con un láser, hasta que se hinchen y alcancen un tamaño que supere unas diez mil veces las dimensiones de un átomo normal. A tal escala, la posición de los electrones se localiza, o por lo menos su órbita deja de ser una nebulosa que solo representa posiciones probables (tal y como propone la mecánica cuántica); sucede entonces que el electrón traza alrededor del núcleo una elipse, como hacen los planetas en torno al Sol. En otras palabras, los experimentadores han conseguido observar aspectos clásicos en los electrones de un átomo, tales como la localización espacial y el movimiento a lo largo de una trayectoria orbital; si bien es cierto que estas acciones subsisten sólo durante períodos de tiempo muy cortos. En resumen, los experimentos han mostrado que las órbitas clásicas de un electrón caben en la moderna física.

¿Tiene algún interés entender el límite clásico de los átomos? Piense el entendido lector que la técnica moderna ha difuminado las diferencias entre el mundo microscópico y el macroscópico. Un científico emplearía la mecánica clásica para predecir un eclipse lunar y la cuántica para investigar las desintegraciones de los núcleos atómicos; pero los ingenieros ya han iniciado la construcción de dispositivos mil y aún un millón de veces menores que un milímetro con los que esperan manipular átomos y moléculas individuales: la nanotecnología ha llegado sin haberse producido un debate público sobre sus beneficios e inconvenientes: no sé si solazarme o llorar.

Richard Peto: paradoja sobre el cáncer

Me encantan las paradojas. Mucho podemos aprender de ellas porque, al igual que los buenos trucos de ilusionismo, nos causan tanto asombro que inmediatamente queremos saber cómo se han hecho. A los primeros pensadores griegos les resultaba paradójico que la diagonal de un cuadrado de lado unidad no pudiera ser medida exactamente por finas que se hicieran las graduaciones de la regla: hubo que inventar los números irracionales. Los matemáticos del XIX encontraban paradójico que hubiese tantos números enteros como número pares: fue necesario desarrollar la teoría de los números transfinitos. Y da igual que se trate de paradojas matemáticas o de paradojas científicas.

Resulta lógico colegir que todas las células animales tienen a priori la misma probabilidad de presentar cáncer; si la deducción fuera cierta -conjeturó el biólogo Richard Peto- los animales grandes presentarían mayor incidencia de cáncer que los pequeños, porque contienen más células; considere el sagaz lector que una ballena posee aproximadamente nueve mil veces más células que un ratón. ¿La naturaleza se comporta tal y como hemos teorizado? Todos los mamíferos, humanos incluidos, desde las ardillas hasta los hipopótamos, y de las liebres a los elefantes tienen aproximadamente la misma probabilidad de contraer cáncer; la incidencia de la enfermedad no parece correlacionarse con el número de células de un organismo. Los expertos califican a esta contradicción como paradoja de Peto.

Varias hipótesis pretenden explicar la incongruencia. Una, que los animales pequeños y efímeros generan una mayor cantidad de radicales libres cancerígenos. Otra, que los animales corpulentos y longevos tienen una mayor cantidad de genes supresores de cánceres. Una tercera hipótesis se debe a Aris Katzourakis; su autor estudió, en varias especies de mamíferos, la relación entre el tamaño del animal y el número de retrovirus endógenos que se han integrado en su genoma celular: encontró una correlación positiva. Antes de continuar con el discurso he de aclarar el significado de los retrovirus endógenos: se trata de unos virus saltadores que constituyen hasta el diez por ciento del genoma del animal y que pueden provocar mutaciones cancerígenas donde insertan sus genes. Colegimos que los animales corpulentos y longevos han desarrollado una capacidad protectora para acabar con tales virus. Si la hipótesis es cierta debemos alegrarnos, porque significa que los organismos grandes disponen de estrategias para eludir el cáncer. No las hemos descubierto… por ahora.

Hidrógeno metálico

La retroalimentación entre ciencia y tecnología, no por conocida, resulta menos pasmosa. El reto de averiguar la composición del aire condujo al descubrimiento del oxígeno y nitrógeno, y después del argón y helio. El descubrimiento de la superconductividad y la aparición de la industria de conservación de alimentos con frío fueron las inesperadas consecuencias de la técnica empleada para licuar gases utilizando temperaturas bajas. Titiritando abandono el frío intenso para acercarme a las presiones altas, cambio un extremo por otro; también aquí el objetivo de sintetizar diamantes artificiales ha impulsado una nueva tecnología: la que persigue obtener hidrógeno metálico.

El hidrógeno es el elemento químico más abundante: noventa y dos, de cada cien átomos existentes en el universo son hidrógeno. ¿Cómo se presenta este ubicuo elemento en las condiciones terrestres habituales? Como un gas, susceptible de convertirse en líquido a doscientos cincuenta y tres grados centígrados bajo cero, o en sólido a seis grados menos. Moléculas diatómicas componen cualquiera de los tres estados, moléculas que se comportan como un aislante eléctrico. Los físicos han pronosticado que, si el hidrógeno molecular se sometiera a una presión extrema, se disociaría en átomos y se convertiría en un metal, conductor en estado líquido, superconductor si alcanzase el estado sólido. Así ha sucedido: Arthur Mitchell, Samuel Weir y William Nellis han conseguido obtener hidrógeno metálico líquido a presiones que superan un millón cuatrocientos mil veces la atmosférica y a dos mil seiscientos grados kelvin. Falta poco, pero todavía no han logrado alcanzar las condiciones necesarias –algo más de seis millones de veces la presión atmosférica al nivel del mar- para obtener el hidrógeno metálico sólido. Estas condiciones, aunque nos parezcan desmesuradas, aparecen en la naturaleza: en el interior de Júpiter y Saturno. Una atmósfera de hidrógeno y helio cubre ambos planetas gigantes; tras el espeso velo de nubes se muestra un océano de hidrógeno molecular que precede a otro de hidrógeno atómico metálico -una transición continua entre cuatrocientas mil atmósferas y tres millones-; le sigue, un fluido de agua, metano y amoniaco que envuelve a un núcleo de roca y quizá hierro.

La aplicación de altas presiones -entre cuatro mil y seis mil atmósferas- a la temperatura del ambiente, una nueva tecnología para la conservación de alimentos, está iniciando su desarrollo. Las presiones elevadas no sólo se usan para hacer experimentos vanguardistas, sino también para pasteurizar un exquisito zumo de frutas, ¿quién lo iba a decir?

Alzheimer y el plegamiento anómalo de proteínas

Los bioquímicos no albergan dudas: varias enfermedades graves, que afectan a millones de personas y son potencialmente mortales, se deben a que las proteínas se pliegan de una forma anómala. Las proteínas, que desempeñan papeles protagonistas en cualquier organismo, son macromoléculas muy diversas; las fibrosas constituyen fibras alargadas utilizadas como sostén, las globulares adoptan formas esféricas capaces de efectuar múltiples funciones. Tan pronto son sintetizadas, las proteínas globulares se pliegan, toman una estructura tridimensional, esencial para el correcto desempeño de su función: los expertos dirían que adquieren su conformación nativa. En los últimos años los biólogos han observado que algunas proteínas adoptan una estructura fibrosa siendo su conformación nativa globular, una alteración que han asociado a varias patologías.

Como ya habrá deducido el perspicaz lector, el incorrecto plegamiento de las proteínas perjudica el funcionamiento celular. En las enfermedades de Alzheimer, de Creutzfeldt-Jakob (encefalopatía espongiforme humana) y de las vacas locas (encefalopatía espongiforme bovina), así como en la diabetes tipo II los errores en el plegamiento provocan la formación de depósitos de fibrillas de proteínas (que debían ser globulares) fuera de las células; depósitos llamados amiloides, nombre que justifica la calificación  de estas enfermedades como amiloidosis. Aclaro que todavía se ignora si el mal funcionamiento del órgano afectado –el cerebro, bazo, riñón o hígado- es la causa o el efecto del amiloide. También aparecen plegamientos anormales de proteínas en las enfermedades de Parkinson y de Huntington, aunque no se las califica como amiloidosis porque el depósito no es un amiloide. Y sospechamos que suceden fenómenos análogos en la fibrosis quística y en el enfisema pulmonar.

Los científicos ignoran por qué una proteína permanece soluble o forma los depósitos asociados a las patologías. Sí saben que las células tienen la capacidad de evitar el plegamiento anormal; cabe pensar, por lo tanto, que estas enfermedades puedan deberse bien a una alteración del ambiente celular donde se fabrica la proteína (cambio del pH, por ejemplo); bien a fallos en el control de calidad del producto. Las chaperonas y proteasas -moléculas de enrevesado nombre- se encargan de esta segunda labor; aquéllas ayudan al correcto plegamiento de las proteínas recién sintetizadas, éstas rompen las moléculas incorrectamente plegadas.

Espero que al joven lector no le atemorice el Alzheimer cuando llegue a viejo... porque ya se hayan encontrado terapias para arreglar ese mal. ¡Ojalá!

Aerosoles

Cuando cualquiera de nosotros habla, canta, tose, estornuda o, sencillamente, respira emite gotitas que se mezclan con el aire circundante y forman un aerosol; olvídese de las gotas grandes, caen rápidamente al suelo, son las pequeñas quienes constituyen el aerosol. Si el lector curioso quiere observar un aerosol o conocer su comportamiento, fíjese en el humo del tabaco, ¡nada más! Se consideran aerosoles las mezclas de partículas líquidas -o sólidas- suspendidas en un gas; aunque vulgarmente se nombren aerosoles sólo a las partículas suspendidas, el término se refiere tanto a ellas como al gas que las contiene. El tamaño de las partículas -desde dos nanómetros a cien micrómetros- importa, porque las más pequeñas (de menos de dos micrómetros y medio PM2.5) permanecen suspendidas en la atmósfera días o semanas; en cambio, las grandes (de diez micrómetros, PM10) permanecen sólo minutos u horas en el aire antes de depositarse en el suelo. Nos interesan los aerosoles porque afectan a nuestra salud y al clima -intervienen en la formación de las nubes e interaccionan con la radiación solar-. 
Los aerosoles son abundantes y muchos fenómenos naturales los generan: las cenizas volcánicas, las tormentas de polvo, la erosión del suelo, los incendios forestales o los incendios de pastizales, la pulverización de agua marina, sin olvidarnos de la producción de polen y esporas por los seres vivos. También forman aerosoles las actividades humanas, como la quema de combustibles para el transporte o la generación de electricidad, la fundición de metales, la producción de cemento, cerámica y ladrillos, además la construcción, la minería o las actividades agrícolas que desprenden polvo. 
Absorbe radiación solar el polvo mineral presente en la atmósfera (que forma un aerosol), principalmente procedente de los desiertos del Sahara y Gobi; se estima que, aproximadamente, la tercera parte de él se debe a la desertificación y al uso indebido del suelo. Los aerosoles de nitrato y sulfato, sean de fuentes naturales o antrópicas, dispersan la luz. Los aerosoles de materia orgánica también intervienen en la absorción o dispersión de la radiación solar, concretamente, el carbono negro procedente de los combustibles fósiles, absorbe radiación. 
Los aerosoles también afectan a la salud. A una exposición aguda se deben dolores pulmonares, jaquecas, malestar en la garganta y lagrimeo, mientras que la exposición crónica produce asma, cáncer de pulmón y problemas cardiovasculares; en resumen, aumentan las enfermedades respiratorias y cardiacas. 

Los adultos también fabrican neuronas

Santiago Ramón y Cajal, el fundador de la neurociencia moderna, concluyó, tras una meticulosa observación de las neuronas, que: “las vías nerviosas son algo fijo, acabado, inmutable. Todo puede morir, nada renacer”. Dicho con otras palabras, un cerebro humano adulto no puede formar neuronas nuevas; esa idea ha constituido un principio fundamental de la neurobiología moderna. Incluso la lógica parecía apoyarla: si el cerebro almacena información en redes neuronales, insertar células en medio podría anular nuestra capacidad para recuperar la información y, en consecuencia, podría alterar los recuerdos. Como sucede a menudo en la ciencia, nuevos datos, que complementan a los antiguos, contradicen la lógica. Se han aportado pruebas contundentes de que algunas regiones del cerebro adulto siguen formando neuronas a lo largo de toda la vida.

¿Qué función cumplen las neuronas nuevas? Las del hipocampo (una región del cerebro que interviene en el aprendizaje, la memoria y las emociones) participan en la capacidad para distinguir experiencias parecidas. Para que los recuerdos no se mezclen, el cerebro codifica las características de los sucesos de tal manera que puedan distinguirse unos de los otros, un proceso que los expertos llaman separación de patrones. Mazen Kheirbek y René Hen han elaborado una hipótesis para explicar cómo lo hacen. Las nuevas neuronas refuerzan los detalles que diferencian la experiencia antigua de la nueva similar; ayudan, por lo tanto, a registrar los recuerdos como únicos y a evitar confundirlos con los posteriores; permiten así diferenciar los escenarios potencialmente peligrosos de otros semejantes, carentes de riesgo. Sin neuronas nuevas, los acontecimientos novedosos se solaparían con los recuerdos de los antiguos, se confundiría la percepción de ambos: reinaría la confusión.

¿Cuál será, entonces, la consecuencia de una producción insuficiente de neuronas nuevas? El fomento de los trastornos de ansiedad. Dicho con otras palabras, la ausencia de separación de patrones puede hacer que una persona confunda una situación sin riesgo con una vivencia atemorizante vivida en el pasado. Una sugerente observación apoya esta conclusión: los tratamientos que frenan la formación de neuronas suprimen los efectos ansiolíticos del fármaco Prozac. Si la hipótesis de los profesores Kheirbek y Hen fuera cierta, favorecer la aparición de neuronas nuevas ayudaría a corregir los defectos producidos en la separación de patrones, fallos que pueden desencadenar pánico (trastorno por estrés postraumático) o provocar ansiedad. Optimistas, albergamos la esperanza que futuros fármacos -que favorezcan la neurogénesis- alivien a los sufridos pacientes de estas patologías.

Fisión nuclear

Romper núcleos atómicos mayores que el hierro produce una inmensa cantidad de energía. Ya sabemos aprovechar el proceso: construimos bombas atómicas unas veces, producimos energía eléctrica otras. Si queremos que la fisión nuclear tenga aplicaciones prácticas nos interesa que la rotura cueste poco, que se produzca la mayor cantidad posible de energía y que la reacción se perpetúe (reacción en cadena). El uranio apellidado doscientos treinta y cinco cumple los requisitos: al bombardear los átomos con un neutrón, el núcleo lo absorbe, se vuelve inestable y se parte; la rotura despide dos o más neutrones, que golpean a otros núcleos e incitan nuevas fisiones, que liberan más neutrones, y así sucesivamente la reacción se repite y acelera rápidamente.

Conviene no confundir átomo radiactivo con fisible: el primero emite radiaciones, el segundo se rompe en fragmentos. Todos los átomos mayores que el plomo son radiactivos, sin embargo el único átomo fisible que existe en la naturaleza es el uranio doscientos treinta y cinco, relativamente escaso pues constituye solamente las siete décimas por ciento del uranio natural. El uranio doscientos treinta y ocho, no fisible, constituye el noventa y nueve con tres décimas por ciento restante. Aprovechar un porcentaje tan pequeño aparentemente parece no ser rentable: no hay que apresurarse en la deducción porque tanto el uranio doscientos treinta y ocho como su primo hermano, el torio doscientos treinta y dos (el único torio natural y tres veces más abundante que el uranio), si bien no fisibles, colocados en un reactor nuclear pueden capturar un neutrón y transformarse en otros (plutonio doscientos treinta y nueve y uranio doscientos treinta y tres, respectivamente), fisibles ambos y capaces de producir reacciones en cadena que desprenden mucha energía.

No había mencionado que, al romper un núcleo, se producen otros más pequeños. Nada más tendría que añadir si no fuera porque, entre los fragmentos de la rotura, se encuentra el yodo ciento treinta y uno, el estroncio noventa, el cesio ciento treinta y cuatro y el cesio ciento treinta y siete; me fijo en estos cuatro isótopos radiactivos y no en otros porque, si por cualquier circunstancia escaparan al ambiente, el cuerpo humano los absorbería. Concretamente, la glándula tiroides almacena yodo; los huesos acumulan calcio y algo de estroncio, muy parecido; el potasio (y el cesio similar a él) se halla dentro de todas las neuronas. El astuto lector ya habrá deducido que tener cualquiera de estos isótopos radiactivos dentro de su organismo no contribuye a su salud.

Estrés y cortisol

El pacífico lector está paseando por un lugar solitario. De repente ve que se acerca hacia él un hombre con una navaja en la mano. ¡Alarma! Cuando afrontamos un momento estresante nuestro cuerpo da dos respuestas casi antagónicas. Una, la del eje simpático adrenal, se inicia a instancias de dos estructuras cerebrales -el hipotálamo y la amígdala- que obligan a la médula de las glándulas suprarrenales a producir adrenalina y noradrenalina. Las dos hormonas preparan rápidamente al organismo para la lucha o la huida: se envían cantidades masivas de combustible a los músculos para efectuar un esfuerzo sostenido, aumenta la frecuencia cardíaca, así como la presión sanguínea y el ritmo respiratorio. El sujeto se siente lleno de vitalidad y confianza.

En la segunda respuesta, -la del eje hipotálamo hipófisis adrenal (el enrevesado nombre es lo de menos)-, el hipotálamo, actuando sobre la glándula hipófisis, logra que la corteza de las glándulas suprarrenales libere cortisol. Operando de una manera más lenta y duradera, esta hormona pone al organismo en espera: paraliza la reparación y renovación de tejidos, reduce la respuesta inmune y, para mantener el nivel de energía apropiado, subordina el metabolismo a favorecer la síntesis de glucosa en la sangre. La parálisis, la ansiedad y el desasosiego consiguientes se deben a la incertidumbre: ¿podremos eludir el peligro? En algunas personas la descarga de cortisol es excesiva, tanto que la ansiedad les impide disfrutar de actividades –deportes, trabajos físicos o intelectuales- que supongan cierto estrés, en otros, sin embargo, prevalece la sensación hedonista que les produce la adrenalina. Un experimento diseñado por Ulf Lundberg aporta alguna claridad sobre ambas respuestas corporales. A unos voluntarios se les planteó una tarea mental difícil; quienes esperaban tener éxito producían mucha adrenalina y noradrenalina, mientras que quienes mostraban miedo al fracaso segregaban mayor cantidad de cortisol.

Seguro que el talentoso lector ya ha adivinado que tanto la falta como la exuberancia de cortisol perjudica su salud: el déficit, disminuyendo su capacidad para afrontar el estrés, las infecciones y los traumas; la abundancia, aumentando la presión arterial y produciendo debilidad muscular, agotamiento y osteoporosis. ¿Cómo prevenir ambos excesos? La cafeína, la falta de sueño y el ejercicio, así como el estrés, las infecciones y los traumatismos aumentan la cantidad de cortisol; la risa, la terapia musical y el masaje, así como la vitamina C y el magnesio, la reducen.

Los neutrinos de las supernovas

No conozco nada más pequeño y esquivo en el universo que los diminutos neutrinos. Pequeños porque mil millones de ellos –más o menos- se necesitan para que su masa se asemeje a la del electrón; y esquivos porque interaccionan con la materia tan débilmente que la Tierra resulta para ellos más transparente que una fina lámina de vidrio para la luz; dicho con otras palabras, unos sesenta y seis mil millones de neutrinos atraviesan cada segundo un centímetro cuadrado de mi piel y no me percato de ello.

Saltemos de lo diminuto a lo gigantesco. La explosión de una estrella no tiene parangón en la naturaleza; durante los primeros diez segundos una supernova emite diez mil septillones de julios, una energía que centuplica la que el Sol radiará en toda su vida. Pese a la aparente sencillez de la idea básica: una implosión libera energía gravitatoria que expulsa a la materia, los pormenores del fenómeno no acaban de conocerse; y eso se debe a que las estrellas se regulan por sí mismas, permanecen estables durante millones e incluso miles de millones de años: resulta harto difícil que estalle una. Sin embargo, lo hace; al final de su vida, el núcleo de una estrella muy masiva contiene sobre todo hierro, el residuo de la quema de su combustible; pero el hierro no sufre reacciones, no genera calor por lo que la material que lo rodea se desploma. Superada esa fase, los sucesos se precipitan: en un segundo, el núcleo colapsa y forma una estrella de neutrones; al rebotar el material que se contrae en la estrella de neutrones se genera una onda de choque, que es empujada hacia afuera por los neutrinos que manan de la estrella recién creada. La onda de choque (similar a la que produce una mundana explosión de pólvora) barre la estrella entera, la revienta y es responsable del efecto óptico que observan los astrónomos. Los aproximadamente diez mil nonillones de diminutos neutrinos que escapan portan una energía gigantesca: multiplica por treinta mil la energía luminosa de la supernova y por entre doscientos y trescientos la energía que lleva la materia procedente de la explosión.

No lo dudan los astrónomos: los minúsculos neutrinos producen la titánica explosión que vuela una estrella e ilumina una galaxia entera. ¡Cuesta creerlo!

Explicación evolutiva de algunas enfermedades

Durante el siglo XX los investigadores médicos han explicado las causas de la enfermedad recurriendo exclusivamente a mecanismos fisiológicos y anatómicos; un nuevo enfoque complementario del anterior incluye, además, explicaciones de tipo evolutivo. Comentaré algunas.

El dolor, la fiebre, la tos, el vómito, la ansiedad, las náuseas, la diarrea, la fatiga, el estornudo o la inflamación no son enfermedades, sino defensas. ¡Sorpréndase el lector inexperto! Aquellos sujetos que no eliminan los cuerpos extraños de los pulmones –no tosen- presentan mayor probabilidad de morir de neumonía; quienes no sientan dolor perjudicarán un músculo o un hueso lesionado; la fiebre facilita la destrucción de los patógenos; las náuseas durante la gestación protegen al feto de potenciales alimentos tóxicos; la ansiedad es una defensa en situaciones peligrosas para favorecer la huida.

Los conflictos con otros organismos, tanto contra el bacilo de la tuberculosis como contra los leopardos y serpientes, son inherentes a la vida. La selección natural no puede dotarnos de una protección perfecta contra los patógenos, porque éstos evolucionan más rápidamente que el hombre; por ello debemos esperar que las bacterias se adapten a cualquier antibiótico que inventemos.

Los ambientes nuevos son tan recientes que la selección natural no ha tenido tiempo de amoldarse a ellos. Los epidemiólogos saben que el remedio a las enfermedades cardiovasculares consiste en limitar la ingestión de grasas, tomar verduras y hacer más ejercicio, un antídoto que el resto de los humanos prefiere ignorar, porque las elecciones relativas a la dieta y al ejercicio dimanan de cerebros diseñados para enfrentarse a un entorno diferente al actual.

Ciertas peculiaridades físicas nuestras se deben a un compromiso entre el beneficio que reportan y el perjuicio que causan. Muchos de los genes asociados a una enfermedad tienen que acarrear algún bien o no serían tan comunes: el gen que causa una anemia protege de la malaria, el gen de la fibrosis quística previene del tifus.

El diseño de nuestra anatomía está limitado por las estructuras preexistentes; la selección natural condiciona que algunos rasgos anatómicos no sean óptimos. Nuestro ojo posee un punto ciego que no tienen los pulpos; nuestros aparatos digestivo y respiratorio se cruzan, y por ello vivimos con la amenaza constante de que la comida se quede atravesada en la entrada de los pulmones.

En resumen, la medicina evolutiva trata de indagar qué características del diseño del cuerpo nos hace vulnerables a determinadas enfermedades. ¡Nada más, nada menos!