El núcleo sólido de la Tierra

     ¿Tiene algún interés para el ciudadano lo que pasa en el lejano núcleo de nuestro planeta? Un ingenuo lector probablemente crea que ninguno: yerra. El movimiento del hierro fundido, que constituye el núcleo externo de nuestro planeta, crea un campo magnético; y el campo magnético de la Tierra, su magnetismo, forma la magnetosfera, el escudo que protege la superficie terrestre del viento solar y de los rayos cósmicos, imprescindible, por tanto, para la permanencia de la vida. Una vez aclarada su importancia, se comprende el interés que suscita para los geólogos lo que sucede en tan exótico lugar.

     Comencemos por el principio. Una vez formada, la Tierra se fue enfriando, primero se formó una corteza de roca, a continuación, un manto de silicatos, dentro de él se halla un núcleo, de hierro mayoritariamente; y no, no tenemos un núcleo sólido, pruebas indudables nos muestran que existe un núcleo externo fundido, y un núcleo interno sólido. ¿Cuándo se produjo esta diferenciación? Hasta hace poco se ignoraba la edad del núcleo interno sólido; un grupo de geólogos encabezados por Richard Bono, en 2019, cree haberla averiguado. El magnetismo hallado en las rocas antiguas, testifica que el magnetismo del planeta apareció, al menos, hace cuatro mil doscientos millones de años, y se debió a la circulación de los materiales fundidos dentro del núcleo; pero, a medida que transcurría el tiempo, el movimiento se volvía más lento por lo que, tal como sugiere el registro geológico, el magnetismo se fue debilitando. Durante cien mil años, la debilidad era extrema, la intensidad magnética resultaba diez veces menor que ahora, y aparecían repentinas inversiones de los polos. Por suerte, debido al enfriamiento, el núcleo interno del planeta se solidificó, hace alrededor de quinientos sesenta y cinco millones de años, justo a tiempo para evitar el colapso del campo magnético; el núcleo, sólido en su interior, pero fluido en su parte externa, formó una potente dinamo dentro de la Tierra, que activó el campo magnético que disfrutamos hoy; campo magnético que ha formado la magnetosfera terrestre que nos salvaguarda de las radiaciones externas.

     Sucedió todo en el período ediacárico, cuando desapareció la fauna ediacárica, un poco antes de que aparecieron los antepasados de todos los animales modernos. ¿Guarda alguna relación el fenómeno geológico con los acontecimientos biológicos? Tal vez, amigo lector, seas tú el primero en conocer la respuesta… algún día.

Desaparición de los insectos

     Los apicultores se quejan de que desaparecen las abejas productoras de miel. El viajero que haga una travesía en coche por el interior de España tendrá una experiencia directa de la fulminante desaparición de los insectos: observará que ni una vez hay que limpiar el parabrisas; hace pocas décadas -el escritor lo ha comprobado- había que hacerlo constantemente. ¿Exageran unos y otros o se trata de un fenómeno real? Los científicos, armados con rigurosos métodos, aportan los datos necesarios y suficientes para valorar el problema. Eso hicieron, en 2019, Francisco Sánchez-Bayo y Kris A.G. Wyckhuys, quienes publicaron, en la revista Biological Conservation, un artículo titulado “Declive mundial de la entomofauna: una revisión de sus impulsores”, donde exponen el resultado de sus observaciones. La biodiversidad de los insectos está amenazada en todo el mundo, declaran. Han hallado tasas de disminución que pueden extinguir el cuarenta por ciento de las especies de insectos del planeta, en las próximas décadas. En los ecosistemas terrestres, las mariposas (lepidópteros), los himenópteros (abejas, avispas y hormigas) y los escarabajos (coleópteros) son los grupos más afectados, mientras que cuatro taxones acuáticos -las libélulas (Odonata), efímeras (Ephemeroptera), Plecoptera y Trichoptera ya han perdido una proporción considerable de especies. Al mismo tiempo que desaparecen muchas poblaciones de especies comunes, generalistas o especialistas, también aumentan las poblaciones de un pequeño número de especies generalistas, que ocupan los nichos vacantes; entre los insectos acuáticos, las especies generalistas y las tolerantes a la contaminación reemplazan las grandes pérdidas de biodiversidad. El peligro es grave: el descenso en la biomasa de insectos del dos y medio por ciento anual, que han medido distintos naturalistas, significa que ,en menos de un siglo, no quedará nada.

     ¿Los principales impulsores de la disminución de insectos? Según el orden de importancia: la pérdida del hábitat por urbanización o conversión a agricultura intensiva; la contaminación, principalmente por plaguicidas y fertilizantes; factores biológicos, como patógenos y especies foráneas introducidas; y el cambio climático. El último factor es importante en las regiones tropicales, pero solo afecta a una minoría de especies en los climas más fríos. ¿Existe alguna solución? Los expertos creen que, además de limpiar las aguas contaminadas, deben replantearse las prácticas agrícolas, en particular, reduciendo el uso de plaguicidas y sustituyéndolos por prácticas sostenibles; para permitir que se recuperan las poblaciones de insectos y para salvaguardar los servicios esenciales que ellos proporcionan a los ecosistemas. Nada más, nada menos.

Entropía

     No se requiere una inteligencia muy adiestrada para captar el significado de la temperatura, la presión, la concentración o el volumen de algo, no sucede lo mismo con la entropía, una de las magnitudes químicas más difícil de entender. Antes de comentarla señalaré que el concepto se inventó en la termodinámica, la ciencia que estudia el funcionamiento de los motores térmicos, o sea, de casi todos los motores de los coches, barcos, aviones y trenes, también de los refrigeradores y de las bombas de calor; sobra decir más para resaltar su importancia.

     Hay dos maneras de aproximarse al significado de la entropía: una procede del mundo macroscópico y otra del microscópico. Según la primera perspectiva, definiríamos la entropía como una medida de la cantidad de energía inútil, o sea, de la energía que no está disponible para realizar un trabajo. Según el otro significado, la entropía depende única y exclusivamente de la multiplicidad del estado en que se encuentra un conjunto de moléculas. ¿Qué es, entonces, la multiplicidad? El número de maneras diferentes en que pueden disponerse las moléculas. Para interpretar toda esta palabrería usaré un ejemplo: el lanzamiento de un par de dados numerados. La multiplicidad de mostrar dos es uno, porque sólo hay una disposición de ambos dados que nos da ese resultado; la multiplicidad de mostrar siete es seis (máxima multiplicidad), porque con los dos dados hay seis arreglos que muestran un total de siete; y así sucesivamente averiguaríamos la multiplicidad de la puntuación tres, cuatro… hasta doce. ¿Nos muestra algo todo esto? Si, colegimos que la probabilidad de encontrar el conjunto de moléculas en un estado concreto dependerá de la multiplicidad de ese estado; esperamos que cualquier cosa, que contiene trillones o cuatrillones de moléculas, se encuentre en el estado de máxima multiplicidad, porque ese estado será el más probable y, por tanto, el que tiene una entropía máxima. Todavía queda un pequeño matiz que añadir: en muchos casos, la entropía se puede visualizar como el desorden. Si las instantáneas de alguna cosa en dos momentos diferentes (un huevo entero y un huevo roto), muestran que una está más desordenada, se puede deducir que se produjo más tarde: el curso natural de los acontecimientos conduce a un mayor desorden, a una mayor multiplicidad, a una mayor entropía. Puesto que la entropía nos informa sobre la evolución en el tiempo, colegimos que nos proporciona la dirección del tiempo.

¿Cómo mejorar la salud ambiental y la salud humana?

     El escritor, como cualquier persona honesta, defiende los derechos humanos; uno de ellos, es el derecho a la salud; pero la salud humana resulta inseparable de la salud ambiental, porque es prácticamente imposible mantener una vida saludable sin mantener un ambiente sano: limpia el agua que se bebe, puro el aire que se respira, sin contaminar el suelo donde se cultivan los alimentos. ¿Cómo hacerlo? ¿Tienen los científicos conocimientos sólidos sobre este tema? Los economistas han identificado un factor común que afecta de una forma radical tanto a la salud humana como a la salud ambiental.

     Los economistas han demostrado que la relación entre las contaminaciones atmosférica e hídrica con la renta per cápita sigue una curva que tiene forma de U invertida. Al principio, aumenta la contaminación a medida que lo hacen los ingresos, hasta un punto de inflexión; después, disminuye la contaminación conforme siguen creciendo los ingresos. Al descubrimiento de tal relación siguió un agrio debate entre quienes piensan que el crecimiento económico es la solución a los problemas ambientales y quienes lo consideran el origen de éstos. Como suele suceder en tales casos sólo el aumento de conocimientos aportó la solución al dilema; la solución no pasa por aumentar o disminuir la riqueza de un país, no es ese el factor determinante; numerosos estudios muestran que cuanto más profunda es la brecha entre ricos y pobres más aumentan los daños ambientales. Los países con mayor desigualdad de ingresos presentan mayores índices de especies amenazadas, según el catálogo de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza; la pérdida de especies se correlaciona mejor con la desigualdad de ingresos entre las personas que con factores, como la densidad de población, el producto interior bruto per cápita, incluso con la gestión ambiental. Sucede el mismo fenómeno con la salud; los problemas sociales y los relacionados con la salud corren paralelos a las desigualdades económicas. Si se clasifican los países con el baremo económico de la ONU denominado razón veinte:veinte, que compara el veinte por ciento de las personas más ricas con el veinte por ciento de las más pobres, se observará que, a medida que la brecha se ensancha, empeora el índice combinado de esperanza de vida, mortalidad infantil, problemas de salud mental, obesidad y otros trastornos. Y los economistas han comprobado que los ingresos medios nacionales no explican esa tendencia.

¿Alarmismo infundado hacia los parabenos?

     Usados como conservantes debido a su capacidad bactericida y fungicida, los parabenos son compuestos químicos, concretamente, ésteres de metilo, etilo, propilo o butilo del ácido para-hidroxibenzoico (PHB). Su eficacia y bajo costo, explican por qué se encuentran tan a menudo en las industrias cosmética: en los champús, cremas hidratantes, geles para el afeitado, lubricantes sexuales, bronceadores y dentífricos; también los emplea la industria farmacéutica en los medicamentos tópicos; y la industria alimentaria como conservantes en derivados cárnicos, conservas vegetales, repostería, salsas de mesa, pasteles, refrescos, jugos, ensaladas, jaleas y cerveza. El escritor creía que su seguridad se había demostrado sin ningún asomo de duda… creía.

     Fijémonos en los argumentos. Algunos parabenos se encuentran en plantas, el metilparabeno, concretamente, se halla en los arándanos: buena señal. Si bien los estudios hechos con animales han demostrado que los parabenos tienen una débil acción estrogénica, su mínima toxicidad y largo historial de uso seguro nos proporcionan garantías. Además, sabemos que en el intestino y el hígado descomponen con relativa facilidad los parabenos ingeridos por vía oral. Así estábamos, tan tranquilos. Ahora bien, nadie se había preguntado qué sucedía con los parabenos que penetraban en el organismo por distintas vías, por la piel, por ejemplo; hasta que unos científicos ingleses hallaron parabenos en tumores mamarios, concretamente, altas concentraciones de parabenos en dieciocho de veinte muestras analizadas. ¿Acaso los parabenos procedentes de otros lugares migraron al tejido mamario, contribuyendo al desarrollo de los tumores? Philippa Darbre así lo afirma; la investigadora manifiesta que los parabenos hallados en los tumores de mama proceden de su aplicación sobre la piel de las axilas, debido al uso de desodorantes, cremas o espráis.

     ¿Qué conclusiones se pueden extraer de las evidencias actuales? Al escritor, perplejo, le costó hacer un juicio. Basándose en los estudios actuales, afirmo que no se ha demostrado que los parabenos causen cáncer; con igual contundencia sostengo que no se puede garantizar que sea segura la exposición a largo plazo de parabenos, pues se desconocen sus efectos sobre la salud. Si bien no es posible afirmar que los parabenos causen los tumores, sí se puede argüir que están relacionados con el aumento de los cánceres de mama. Considerando que esta enfermedad mata a muchas mujeres y que un alto porcentaje de ellas utiliza desodorantes en las axilas, los científicos deberían hacer más investigaciones sobre la toxicología de los parabenos. Mientras tanto, debería recomendarse... ¡precaución!

Guerra biológica con escorpiones

     Me enteré que unos terroristas musulmanes habían destruido parte de los monumentos de Hatra, una importante ciudad del desaparecido imperio parto. Curioso, quise saber más. Los partos, que ocuparon Persia, la actual Irán, construyeron un imperio que compitió con el imperio romano. En una de las guerras que lidiaron unos y otros, el emperador Septimio Severo intentó capturar Hatra (cerca de Mosul, en Irak). Y aquí comenzaron mis sorpresas porque, contra los legionarios romanos, los asediados ciudadanos de Hatra entablaron, además de una guerra química, otra biológica, ¡nada menos!, ¡y estamos en los años 198 a 199 después de JC! Aclaro, los combatientes partos usaron nafta encendida (un derivado del petróleo, que mana espontáneamente de la tierra en aquellos exóticos lugares) contra las torres de asedio que, lógicamente, incendiaron. Por si fuera poco, también lanzaron a las sufridas legiones vasijas de barro, vasijas que al romperse dejaban en libertad los escorpiones que llevaban dentro; si bien los escorpiones se llevaron la fama, algunos cronistas señalan que las bombas biológicas incorporaban abejas y avispas. Como el agudo lector habrá adivinado el ataque combinado de insectos y arácnidos resulto letal. Los partos acabaron vencedores y Septimio Severo se retiró derrotado.

     Los escorpiones, también llamados alacranes, algo más de mil setecientas especies, son un grupo de artrópodos fácilmente reconocible; portan dos apéndices acabados en pinza, y una delgada cola arqueada y rematada con un aguijón, que lleva una glándula venenosa incorporada. Se trata de cazadores nocturnos que, durante el día, buscan refugio; por ello recomendamos encarecidamente al viajero lector que, en tierra de escorpiones, sacuda el calzado por las mañanas… para evitar desagradables sorpresas al calzarse. Si bien todos los escorpiones son venenosos, sólo veinticinco especies, pertenecientes a la misma familia, son peligrosos para el ser humano. Su veneno contiene cerca de doscientas toxinas, citotóxicas o neurotóxicas: las primeras necrosan los tejidos humanos; las segundas, en cambio, afectan a las uniones neuromusculares, alteran el impulso nervioso y liberan los neurotransmisores sin control. ¿Sus efectos? Al principio, la víctima siente un fuerte dolor e hincha el lugar de la picadura, a continuación, el corazón late de forma irregular, finalmente, sobreviene la muerte por insuficiencia cardiorrespiratoria.

     Los creyentes en los mitos dicen que los escorpiones se suicidan clavándose su aguijón al sentirse rodeados por las llamas: sin embargo, los toxicólogos han hallado que los escorpiones son inmunes a su veneno: la ciencia, amigo lector, tiene siempre la última palabra.

¿Es tóxico el aluminio?

     Me preguntaron sobre la inocuidad del papel de aluminio y fui incapaz de emitir un juicio porque carecía de argumentos en que basarme. Después de leer algunos artículos, especialmente una revisión de la toxicidad del mencionado metal hecha por Roberto Fernández-Maestre (en el año 2014) ya tengo una opinión formada.

     Comienzo por la conclusión: el aluminio no constituye una amenaza para la salud en condiciones normales (o sea, si las personas tienen los riñones sanos, hacen un consumo equilibrado de alimentos, la ingestión de agua presenta unos niveles aceptables del metal y usan los fármacos con moderación). Si no… el aluminio produce enfermedades óseas, hepáticas y anemia, no obstante, los desórdenes más graves se deben a su acumulación en el cerebro: porque inhibe enzimas y deforma algunas proteínas; ambos efectos provocan la acumulación de placas de aluminosilicatos en las neuronas que, sabemos, causan encefalopatías mortales; no debe sorprendernos, por tanto, que se le relacione con la enfermedad de Alzheimer, el mal de Parkinson, la esclerosis lateral amiotrófica y el síndrome de Down. Y cabe destacar que sólo desde el último tercio del siglo pasado conocemos la toxicidad de este metal.

     Cada uno de nosotros ingerimos de tres a cinco miligramos diarios de aluminio, cantidad que varía según cuál sea la alimentación (por esta vía entra el noventa por ciento), la composición del agua (diez por ciento) o los medicamentos consumidos. Compuestos de aluminio se usan en la preparación de algunos quesos, en la levadura química y en los antiácidos; los alimentos infantiles pueden tener altas concentraciones del metal, lo que convierte a los lactantes en un grupo de riesgo ya que ellos no han desarrollado completamente la capacidad renal. Afortunadamente, la porción de aluminio absorbida es una pequeña fracción de la ingerida, si bien el ácido cítrico, presente en limones y naranjas, la aumenta de seis a veinte veces. Los riñones eliminan de quince a cincuenta y cinco microgramos diarios del aluminio absorbido, pero cuando se sobrepasa la capacidad de excreción, algo del metal se deposita en los tejidos, donde puede alcanzar niveles tóxicos. ¿Quienes pueden tener, entonces, exceso del metal? Las personas sometidas a diálisis con agua que contiene abundante aluminio, los pacientes con úlcera gastrointestinal tratados durante largo tiempo con hidróxido de aluminio y aquellos ciudadanos que consumen aguas que tienen una elevada cantidad del metal; ya mencionamos antes el peligro que supone el aluminio para los lactantes.

Las bacterias intestinales y el apéndice

     En el cuerpo humano hay más bacterias que células humanas, ¡nada menos!, cerca de un kilo y medio de nuestro peso son bacterias; la mayor parte del total, unas cien billones de cuatrocientas especies diferentes, está en el sistema digestivo. En el colon (parte del intestino grueso), donde la comida pasa entre uno y dos días, las bacterias suman cerca de novecientos gramos, la mitad de su contenido; de hecho, la flora bacteriana intestinal realiza la mayor parte del trabajo digestivo que se efectúa en el colon. Aunque en menor concentración, también el intestino delgado contiene bacterias digestivas; a todas ellas deben sumarse las bacterias de la vagina, que protegen de las infecciones, las que prosperan en las narices, en los ojos, en los oídos y en la boca (entre quinientos y seiscientos tipos distintos), y las que viven en la piel, donde hay hasta cien mil por cada centímetro cuadrado. Afortunadamente, sólo cien de las dos mil especies bacterianas que aloja nuestro organismo, pueden ser perjudiciales; y a esta mínima proporción deben su mala fama.

     Si ya nos hemos convencido de la importancia que tienen las bacterias intestinales para la salud de cualquiera de nosotros, podemos examinar sin prejuicios los argumentos sobre la necesitad del diminuto apéndice que le han extirpado a siete de cada cien personas: pues ese es el número de operados de apendicitis. Tan gran cantidad de pacientes, entiendo yo, se debe a que, hasta hace poco, en las universidades se enseñaba que el apéndice no desarrollaba función alguna en el organismo: se trataba de un órgano vestigial, carente de importancia; tal vez por eso, sospecho, unos investigadores detectaron que, en los EEUU, una de cada seis operaciones se hace en apéndices normales: o sea, ¡que los cirujanos operaban por si acaso! Los fisiólogos, recientemente, han hallado que este pequeño órgano de diez centímetros de largo, no sólo forma parte del sistema inmunitario que nos protege tanto de las agresiones externas como de las internas, sino también sirve para dar cobijo a las bacterias beneficiosas del intestino cuando hay alguna emergencia; parece que el apéndice actúa como almacén de bacterias beneficiosas, para repoblar el intestino después de una infección por bacterias patógenas y lograr que retorne a un estado saludable. Recapitulo: si bien la amputación de un brazo gangrenado nos salva la vida, nadie se amputa un miembro sano: ¡hagamos lo mismo con el apéndice!

Elementos descubiertos en las estrellas

     Ética, estética, religión, metafísica, política existen muchos tópicos sobre los que enzarzarse en agrias discusiones, mejor o peor argumentadas, sin que se pueda demostrar el grado de certeza de cada afirmación. No sucede lo mismo cuando se trata de cavilar sobre la naturaleza; la ciencia proporciona conocimientos comprobables sobre el comportamiento presente, pasado y futuro de los fenómenos naturales. Cualquier persona medianamente culta puede opinar sobre algún aspecto concreto de la ética, estética, religión, metafísica o política; no sobre la ciencia, no hay opiniones científicas, existen observaciones, teorías, hipótesis y deducciones. Sin embargo, incluso reputados filósofos son incapaces de asimilar que, en lo concerniente a la naturaleza, más les vale permanecer callados que emitir opiniones que, al poco tiempo, son desmentidas por los hechos tozudos. ¡Poco aprenden los metafísicos de la historia del pensamiento! En 1835, Auguste Comte (y parece ser que no era mal filósofo) protagonizó uno de los casos que más me gusta citar; el erudito francés, refiriéndose a las estrellas, escribió: “Podremos determinar sus formas, sus distancias, su tamaño, sus movimientos, pero nunca podremos saber acerca de su estructura química ni mineralógica.” Al poco tiempo, Joseph Fraunhofer, había utilizado un método para determinar la composición química de los objetos a partir de la luz que emiten. Es más, dos de los elementos químicos fueron descubiertos en una estrella antes de que se descubrieran en la Tierra. El helio en el Sol, de ahí su nombre, y el tecnecio en las estrellas. Estamos relativamente familiarizados con helio, se usa en los instrumentos terapéuticos que hacen imágenes por resonancia magnética, y también se llenan con él los globos y dirigibles. El tecnecio, así llamado porque fue el primer elemento producido de forma artificial (en el año 1937), no es igual de usual; sabemos que carece de isótopos estables -es el elemento químico más ligero en el que todos sus átomos son radiactivos-, aún así se halló en la naturaleza: en las estrellas gigantes rojas y también aquí en la Tierra se encontraron pequeñísimas cantidades, como subproducto de la fisión espontánea del uranio, en los minerales que contienen este escaso elemento. Y es útil, ya que uno de sus isótopos, emisor de rayos gamma, se una en medicina nuclear para efectuar diversas pruebas diagnósticas. ¿Qué argüiría Comte si supiese que hoy conocemos la composición química de las estrellas?

Exceso de información genética

     El escritor reconoce que es intelectualmente muy curioso; una virtud, o vicio -hay opiniones divergentes-, que me conduce a hacerme preguntas sobre el funcionamiento de la naturaleza, a las que no siempre hallo respuesta. He aquí una de ellas. El instruido lector sabe que el ADN, la molécula que contiene la información relativa a la herencia, consta de dos cadenas de moléculas (que llamamos nucleótidos) enrolladas en una espiral. Hace ya un decenio me preguntaba yo por las razones del uso de una cadena, en vez de la otra, para almacenar información. Ya conozco alguna respuesta, pero antes de comentarla debo hacer algunas aclaraciones. La secuencia de un segmento de una cadena de ADN se nombra sentido, si se puede traducir en una proteína; la secuencia de la cadena de ADN complementaria se apellida antisentido. Los biólogos ya saben que, en ambas cadenas del ADN, pueden existir tanto secuencias sentido, que codifican proteínas, como secuencias antisentido, que no las codifican; es decir, las secuencias codificadoras no están todas presentes en una sola cadena, sino repartidas entre las dos. ¿Cuándo en una, y no la otra? Nadie lo sabe.

     Los biólogos también han averiguado que tanto en las células de las bacterias como en las células animales y vegetales se producen ARNs mensajeros con secuencias antisentido; recordemos que los ARNs mensajeros son moléculas (formadas por una cadena de nucleótidos, y no dos) que actúan como intermediarios entre el ADN y la fábrica de proteínas, y sirven como patrón para su síntesis. ¿Qué función tienen estos singulares mensajeros que no portan mensajes? Se conjetura que los ARN antisentido se aparean con sus complementarios, bloqueando así su traducción en proteínas: de ser cierta tal hipótesis, intervendrían en la regulación de la expresión genética. Pero el fenómeno todavía es más complicado. La distinción entre cadenas sentido y antisentido se vuelve más difusa en algunos, pocos, segmentos del ADN, que tienen genes superpuestos: algunas secuencias del ADN codifican una proteína cuando se leen a lo largo de una cadena, y una segunda proteína cuando se leen en la dirección contraria de la otra cadena. El ingenioso lector seguro que habrá sospechado, y así los han comprobado los investigadores, que este hecho es más frecuente en los virus que en la células de cualquier ser vivo. ¿La razón? La posibilidad de contener genes superpuestos aumenta la cantidad de información que pueden almacenar los diminutos genomas virales.

Materia oscura

     Los físicos llaman materia oscura a un tipo de materia que no es materia ordinaria; su nombre hace referencia a que ni emite ni interacciona con la luz o cualquier tipo de radiación electromagnética. Corresponde al ochenta por ciento de la materia del universo; de la densidad de energía total que hay en el cosmos, se puede observar directamente con telescopios sólo el cinco por ciento, la materia oscura forma el veintitrés por ciento, la energía oscura constituye el setenta y dos por ciento restante. Y creemos que la mitad de la materia ordinaria todavía no se ha detectado: todas las estrellas, galaxias y gas observables reúnen la mitad del total de los protones y neutrones que, se supone, debe haber.

     Disponemos de cinco clases de pruebas para creer en la existencia de la materia oscura. Fritz Zwicky, en el año 1933, calculó que necesitaba una masa invisible para mantener unido un cúmulo de galaxias (el Cúmulo de Coma); acuñó el término materia oscura para referirse a ella. Al estudiar la galaxia de Andrómeda, Vera Rubin y Kent Ford hallaron que la velocidad de las estrellas se mantiene constante, sin importar cuán lejos del centro galáctico se encontrasen, en vez de disminuir al acercarse al exterior; esta observación (y otras similares) sugiere que la galaxia contiene más masa que la visible. La anisotropía de la radiación cósmica de fondo de microondas puede explicarse si existe materia oscura. El Cúmulo de Bala está compuesto por dos cúmulos de galaxias que han chocado y, como consecuencia, se han mezclado; se ha ubicado la masa del cúmulo después del choque usando dos métodos, los rayos X y las lentes gravitacionales; la ausencia de coincidencia en los resultados puede explicarse si existe más materia que la visible. Cuando se crea un mapa de todas las galaxias del universo (llamando a los cúmulos de galaxias estructuras de gran escala) se observan patrones que no serían posibles si sólo existiera la materia visible: la materia oscura nos proporciona una explicación de la formación de estructuras a gran escala. Sin la menor duda afirmo que la existencia de la materia oscura no es una hipótesis carente fundamento. 
     Sin embargo, la composición de la materia oscura se desconoce: puede incluir neutrinos, otras partículas elementales desconocidas, estrellas enanas, planetas y nubes de gas y polvo no luminosas. Su determinación es una de las cuestiones más importantes de la cosmología moderna. 

¿Con quién compartimos planeta?

     No sólo los científicos, cualquier ilustrado lector debe dejar bien claro en su discurso qué es una opinión y qué es un hecho. Comencé a fijarme en la importancia de esta distinción cuando me percaté de que muchos jóvenes, y no tan jóvenes, argumentan que algo es verdad ¡porque yo lo creo! Desde entonces, sospecho que esta confusión de la física con la metafísica, a medida que pasa el siglo XXI, se vuelve más dominante: la fe como valor supremo, aun contradiciendo las pruebas objetivas. Muchos están más interesados en las opiniones que en los hechos; sin considerar que una opinión debe ser probada o refutada.

     Y esto viene a cuento de un prejuicio muy arraigado entre los biólogos: cuanto más se parecen los seres vivos a nosotros más se sabe de ellos, hasta el punto de parecer los más abundantes. En la primera década del siglo XXI, el noventa y siete por ciento de las especies - formadas por células nucleadas- identificadas pertenecía a uno de los tres grandes grupos -animal, vegetal y hongos-, sólo un tres por ciento, a los protistas: tres grandes reinos de seres multicelulares convivían en nuestro planeta con los modestos seres unicelulares. Recientes investigaciones han refutado este prejuicio. Todos los seres formados por células nucleadas contienen un gen universal cuya secuencia se toma como un código de barras genético para identificar la especie. El análisis masivo de tales códigos de barras ha demostrado que los protistas no son el tres por ciento de la biodiversidad, sino el setenta, y quizá más, frente al treinta por ciento de especies animales, hongos y plantas; los protistas son los auténticos reyes de la biodiversidad, con un número de especies mayor que todos los animales, vegetales y hongos juntos. Desgraciadamente, sólo sabemos que existen, nada más, ni cómo son, ni su importancia evolutiva o ecológica; además, esta biodiversidad desconocida tal vez podría proporcionar nuevas fuentes de alimentos, acaso nuevos fármacos.

     No resulta fácil identificar a los miembros del reino protista. Para hacerlo se debe recurrir a la exclusión: todos aquellos seres vivos constituidos por células nucleadas que no sean animales, ni hongos ni plantas son protistas. Cabría pensar que todos los protistas fuesen unicelulares, pero no es así: la mayoría sí lo son, pero también hay protistas pluricelulares como las algas pardas y los mohos mucosos. ¡Qué le vamos a hacer!

¿Es ciencia la teoría de cuerdas?

     Para construir un modelo que abarque todo lo existente en el universo los físicos teóricos han ideado la teoría de cuerdas; según la cual las partículas elementales, como el electrón, no son puntos, sino minúsculos objetos que podemos imaginar como cuerdas vibrantes. Los modos de vibración, las diferentes notas, si hablásemos de un instrumento musical, se manifestarían como electrones, quarks u otras partículas fundamentales. La teoría (más bien las teorías pues hay muchas) predice la existencia de dimensiones extra que añaden seis dimensiones espaciales al espacio-tiempo (tres dimensiones espaciales y una temporal) que percibimos; dimensiones que son inobservables. 

     La teoría de cuerdas, cuyo origen se remonta al decenio de los sesenta, pretende haber unificado las cuatro fuerzas de la naturaleza y para la mayoría de los físicos teóricos constituye la principal candidata para convertirse en la teoría del todo. Sin embargo, los físicos teóricos, hasta ahora, no han hecho predicciones capaces de ser confrontadas con datos experimentales: repito, ninguna predicción en medio siglo. Algunos científicos, pocos todavía, pensamos que tal incapacidad se debe a que el modelo no es falsable, y por tanto, no es científico, es equivalente a una pseudociencia, como la astrología o la homeopatía. ¿Cómo es posible que haya físicos que renuncien a aplicar el criterio de falsabilidad? ¿Cómo es posible que puedan tomar en serio conclusiones a las que se llega sólo mediante un formalismo matemático y nunca a través de la observación de la naturaleza? ¿Cómo no se dan cuenta que hacen metafísica, en vez de física?

     Lee Smolin ha escrito que, si las nuevas dimensiones no existen, consideraremos a los teóricos de cuerdas unos de los mayores fracasados de la ciencia; y su historia nos ilustrará de cómo no hacer ciencia, de cómo no se deben sobrepasar ciertos límites, hasta el punto de convertir la conjetura teórica en fantasía.

     Para Mario Bunge la teoría de cuerdas es sospechosa de pseudociencia. Parece científica porque aborda un problema a la vez importante y difícil: construir una teoría cuántica de la gravedad. Pero la teoría, para asegurar su consistencia matemática, postula que el espacio físico tiene más de tres dimensiones. Puesto que las dimensiones extra son inobservables, y puesto que se ha resistido a la confirmación experimental durante más de tres décadas, la teoría parece ciencia ficción, incluso aunque tenga medio siglo de existencia y se siga publicando en prestigiosas revistas científicas.

Inositol y sorbitol, depresión y cataratas

     Después de debatir largo y tendido, con un amante del vino, sobre la mayor o menor toxicidad del alcohol etílico buscaba alcoholes saludables; por distintas razones, dos sustancias me han llamado la atención. Además de la sacarosa, glucosa y fructosa algunas frutas como las peras, manzanas, cerezas y melocotones contienen cantidades apreciables de sorbitol, un compuesto usado como edulcorante que contiene menos calorías que la sacarosa y no favorece la aparición de las caries. Me sorprendió, sin embargo, averiguar que puede ser un factor de riesgo de las cataratas. ¿Es posible? La lente ocular (el cristalino) toma oxígeno y glucosa del humor acuoso (el líquido que llena la parte frontal del ojo). Cuando el cuerpo no controla bien la glucosa (en la diabetes), sube su concentración en el humor acuoso, lo que inflama la lente, afectando a la claridad de la visión; por si fuera poco, el cristalino contiene una enzima que convierte la glucosa en sorbitol, que se deposita en él y lo vuelve más opaco; en conclusión, a la larga, se forman cataratas.

     Frutas, legumbres, cereales y nueces contienen mucho inositol. El organismo también es capaz de sintetizarlo y ésta es la razón por la cual, aunque relativamente escaso en el cuerpo, no se considera una vitamina. Las funciones de esta versátil molécula son muy variadas: interviene en la transmisión de señales, en concreto de la insulina; también interviene en el montaje del citoesqueleto, en el crecimiento nervioso, en el control de la concentración de iones dentro de las células, en el mantenimiento de la electricidad de las neuronas, en el metabolismo de las grasas, en la expresión de los genes, y en la actividad de la serotonina. De tan variadas funciones, el sesudo lector puede colegir que la carencia de esta versátil sustancia puede acarrear distintos males, desde la esterilidad masculina e infertilidad femenina, hasta neuropatías como el insomnio, la angustia, el estrés y la depresión. Algo más puedo decir de esta última. Los investigadores han comprobado que las personas deprimidas tienen niveles más bajos de lo habitual de inositol en su líquido cefalorraquídeo; recordemos que el inositol participa en la acción de la serotonina, un neurotransmisor que opera en la depresión. Por esta razón, se ha recomendado inositol para el tratamiento de la depresión: la evidencia preliminar sugiere que podría ser tan efectivo como un antidepresivo habitual y, supongo, con muchos menos efectos adversos. ¿El inconveniente? ¿Tal vez que es barato?

¿Por qué brilla el Sol?

     Uno de los hombres que descubrió el origen de la energía de las estrellas estaba con su novia la noche siguiente al momento en que comprendió que las reacciones nucleares hacen que las estrellas brillen. Ella dijo: «¡Mira qué bellas brillan las estrellas!». Él replicó: «Sí, y en este momento yo soy el único hombre en el mundo que sabe por qué brillan». Ella simplemente le sonrió. No estaba impresionada por estar con el único hombre que, en ese instante, sabía por qué brillan las estrellas.

     ¿Lo sabe el erudito lector? ¿Alguna vez, tendido en la playa durante una tórrida mañana de verano, se ha preguntado por qué brilla el Sol? Quince millones de grados existen en el centro de la estrella (compárense con los seis mil grados que se miden en su superficie); a causa de tan desmesurada temperatura todas las partículas que allá se encuentran están muy agitadas, en consecuencia, los electrones y núcleos no pueden asociarse en átomos. Siendo la densidad del núcleo solar ciento cincuenta veces superior a la del agua líquida, las colisiones entre los núcleos atómicos son muy numerosas, por lo que, a veces, dos de ellos pueden pegarse uno al otro, y fusionarse para formar un nuevo núcleo: los físicos llaman al proceso reacción nuclear de fusión. En el Sol, constituido esencialmente por protones, el resultado final del conjunto de las reacciones nucleares consiste en la transformación de cuatro protones en un núcleo de helio. Tal transformación presenta una singularidad que no dejó de llamar la atención de los físicos: la masa del núcleo de helio es ligeramente inferior a la suma de las masas de los cuatro protones iniciales: se pierde masa en la reacción nuclear de fusión, masa que se transforma en energía. Hasta un aprendiz es capaz de hacer el cálculo, sabiendo la masa de hidrógeno que contiene el Sol podemos averiguar que continuará brillando otros cinco mil millones de años más; que se añadirán a los cinco mil millones de años que ya lo ha hecho desde su formación.

     ¿Saben los físicos adonde va a parar la pérdida de energía? Sí, el Sol emite partículas (fotones) de luz de todos los colores y, además, también radia los diferentes tipos de radiación electromagnética invisible, desde los energéticos rayos gamma, rayos X y ultravioleta hasta las tenues ondas de radio, microondas e infrarrojos.

ADN raro

     Hay libros que todo aficionado a la ciencia tiene la obligación moral de leer: La doble hélice es uno de ellos; su autor, el premio Nobel, James Watson, relata las vicisitudes y aventuras que, durante los años 1951 a 1953, les llevaron a él y a su colega Francis Crick, a desentrañar la estructura de la molécula más importante de la vida: el ADN. El modelo que propusieron consta de dos cadenas de nucleótidos unidas, como si fuesen una escalera de cuerda; escalera enrollada en espiral y cuyo sentido de giro (yendo de abajo arriba) es hacia la derecha; los técnicos argumentan que se trata de una doble hélice dextrógira.

     El escritor sabe que, si cambia el orden de las letras del alfabeto genético, lo que equivale a decir que cambia la secuencia de los nucleótidos del ácido nucleico, se obtienen distintas proteínas y, por tanto, seres vivos diferentes; pero pensaba que la forma de la molécula de ADN de cualquier bicho, planta o bacteria era idéntica: erraba, el fenómeno es más enrevesado. El modelo de ADN propuesto por Watson y Crick se refiere a la forma predominante en las células: el ADN-B; pero existen otras dos configuraciones de la molécula que presentan geometrías y dimensiones distintas. Poco hay que decir del ADN-A: se ignora su función. La doble hélice del ADN, que apellidamos Z, puede ser levógira (ambas hebras de nucleótidos giran hacia la izquierda) en vez de dextrógira como es habitual; y no es un fenómeno valadí: los enfermos que padecen el fatal lupus eritematoso sistémico producen anticuerpos contra su propio ADN, anticuerpos que reaccionan contra el ADN-Z. ¿Acaso existe este ADN anómalo en las células? ¿Dónde está? ¿Cuándo aparece? Parece ser que el ADN-Z se forma en los puntos en los que se inicia la síntesis del ARN mensajero. Ahora bien, en todas las células se forma ARN mensajero, el intermediario entre los genes y las proteínas que forman, entonces ¿por qué en unas personas el ADN-Z actúa como antígeno y en otras, no? Por otro lado, sabemos que los segmentos de ADN cuyos componentes han sido modificadas (por metilación de los nucleótidos) pueden sufrir cambios conformacionales y adoptar la forma Z. ¿Será ésta la clave? Porque la metilación del ADN es esencial para el desarrollo normal y se asocia con una serie de procesos esenciales, como la inactivación del cromosoma X, el envejecimiento o la carcinogénesis.

Condritas carbonáceas

     Apareció una estrella fugaz mientras contemplaba el cielo una fría noche de invierno; recordé entonces un párrafo escrito por Richard Feynman: “La verdad es mucho más maravillosa de lo que cualquier artista del pasado pudo imaginar. ¿Por qué los poetas del presente no escriben de ello? ¿Qué clase de hombres son los poetas que pueden hablar de Júpiter como si fuera un hombre, pero guardan silencio si es una inmensa esfera de hidrógeno y helio en rotación?”

     El Sol y sus planetas nacieron hace cuatro mil seiscientos millones de años. Los científicos, siempre curiosos, queremos saber cómo sucedió el feliz natalicio y, para averiguarlo, debemos observar los meteoritos pues en ellos -en los fragmentos rocosos llegados a la Tierra desde cometas y asteroides- están escritos los detalles de aquella lejana época. Los cometas y asteroides comparten cualidades: se formaron con los materiales sobrantes de la formación del Sistema Solar y ambos giran alrededor del Sol con trayectorias inusuales. Sin embargo, sabemos distinguir unos de otros: los asteroides se componen de metales y rocas, los cometas están hechos de hielo, polvo, roca y compuestos orgánicos; el Cinturón de Asteroides, ubicado entre las órbitas de Marte y Júpiter, contiene la mayoría de los asteroides, los cometas se localizan en los límites del Sistema Solar, ya sea en el Cinturón de Kuiper, situado más allá de la órbita de Plutón, o en la Nube de Oort, más lejana todavía; una última diferencia ataña al lugar probable de su formación: relativamente cerca al Sol los asteroides, lejos los cometas.

     La composición de los menores de estos astros (su tamaño no sobrepasa los cien kilómetros) ha permanecido intacta desde la infancia del sistema solar. Los astrónomos llaman condritas a los meteoritos procedentes de ellos; las condritas no sólo formaron los planetas rocosos, sino también es posible que hayan traido el agua y la materia orgánica a la Tierra; pues sabemos que algunas, las condritas carbonáceas, contienen un doce por ciento de agua y un cinco por ciento de carbono. En cualquier caso, en estas rocas primitivas puede estar la clave para desentrañar el origen de los compuestos orgánicos y, por tanto, de la vida en nuestro planeta.

     El sagaz lector ya ha adivinado que resulta esencial recoger material de esos astros y regresar con él a la Tierra. Japoneses y americanos ya han enviado vehículos espaciales a asteroides primitivos, esperemos que los europeos lo hagamos pronto.

Micotoxinas

     Así describe un cronista del año 943 a una enfermedad que alcanzó proporciones epidémicas en Europa: “Había en la calle hombres que se desplomaban, entre alaridos y contorsiones; otros caían y echaban espuma por la boca, afectados por crisis epilépticas, y algunos vomitaban y daban signos de locura. Muchos gritaban: ¡Fuego! ¡Me abraso!. Se trataba de un fuego invisible que desprendía la carne de los huesos y la consumía. Hombres, mujeres y niños agonizaban con dolores insoportables.” La llamaron fuego de San Antonio porque los enfermos iban al santuario del santo con la esperanza de sanar. Hoy sabemos que el mal se debía al consumo de centeno contaminado con micotoxinas producidas por el hongo cornezuelo del centeno (Claviceps purpurea). Y no sonriamos con suficiencia pensando que tales toxinas ya no nos afectan: muchos jóvenes, en la segunda mitad del siglo XX, eligieron el LSD, un producto sintético derivado de las micotoxinas del cornezuelo, para experimentar alucinaciones… o padecer psicosis artificiales. Que mucho son los caminos por los que circula la estulticia humana.

     Probablemente las sustancias tóxicas producidas por hongos han ocasionado enfermedades (entre las que se hallan el cáncer y la inmunodepresión) desde que la humanidad comenzó a cultivar plantas; la exposición a ellas, por ingestión, inhalación o absorción cutánea, es peligrosa e, incluso, pueden provocar la muerte. Los epidemiólogos no descartan que la reducción demográfica habida en Europa occidental durante el siglo XIII se debiese a la sustitución de centeno por trigo que contenía micotoxinas del hongo Fusarium; el mismo hongo que contaminó los cereales, almacenados en Siberia durante la segunda guerra mundial, y que ocasionó la muerte de miles de sufridos rusos.

     Convencidos ya de la peligrosidad de las micotoxinas del cornezuelo, indicamos un remedio que, al menos durante la Edad Media, resultaba salutífero. Los sufridos enfermos debían hacer el Camino de Santiago. ¿Acaso el influjo del Apóstol determinaba la curación? Porque curaciones había. El escritor, humildemente, tiene otra posible explicación. El consumo de pan de centeno estaba extendido en Centroeuropa y la presencia del cornezuelo en la harina era abundante en Alemania y Francia, donde el centeno era el cereal más cultivado. Ahora bien, gran parte del Camino discurre por Castilla, cerca de las grandes llanuras trigueras. Nos consta que los monjes del monasterio de San Antón de Castrojeriz (Burgos) curaban a los peregrinos enfermos. ¿Quizás porque el pan de trigo candeal, desprovisto de cornezuelo, acompañaba a los amorosos cuidados de sus moradores? ¡Ah!

Gran Bombardeo Terminal

     Hace tres mil novecientos veinte millones de años -¡mira que han pasado años!- la Luna sufrió un intensísimo bombardeo meteorítico; durante este brutal acontecimiento, nombrado Gran Bombardeo Terminal, se formaron grandes cuencas de impacto y fueron destruidas buena parte de las rocas; en concreto, más de un ochenta por ciento de la superficie del satélite fue destruido por los meteoritos (se formaron enormes cráteres) y los fragmentos producidos por las colisiones. Tenemos dudas sobre su duración: tal vez doscientos millones de años o tan sólo veinte millones; y desconocemos su causa: es posible que se hubiese debido a una lluvia de asteroides o a una lluvia de cometas. En cualquier caso, ¿que efectos tuvo el Gran Bombardeo Terminal sobre los planetas terrestres en general y sobre la Tierra en particular? Los geólogos han calculado que debieron caer veinticinco veces más meteoritos sobre la Tierra que sobre la Luna: un millar de cuerpos de tamaño comprendido entre las decenas y las centenares de kilómetros. Con estos datos puede argumentarse que, si el bombardeo duró solo veinte millones de años, nuestro planeta habría sufrido un impacto de consecuencias globales cada veinte mil años, es decir, permanecería en una crisis ambiental casi permanente. Con un período diez veces más dilatado habría habido intervalos de calma cada doscientos mil años. ¿Qué influencia tendrían estos sucesos catastróficos sobre una Tierra en la que la vida estaba intentando asentarse?

     No debemos olvidar que los bioquímicos reclaman tiempos de unos pocos millones de años para formar la primera célula y que las rocas de hace tres mil ochocientos cincuenta años ya presentan indicios biológicos. Ahora bien, mientras no concluyó el Gran Bombardeo Terminal, la Tierra fue esterilizada cada cierto tiempo: la energía desprendida por los pequeños impactores herviría los doscientos metros superiores del océano, pero la desprendida por los grandes pondría en ebullición todo el volumen de los océanos. Dejemos ahora volar la imaginación, ¿acaso se formaron otras biosferas en nuestro planeta, que habrían echado raíces, si la Tierra no hubiese sido esterilizada? También nos debemos preguntar ¿surgió la vida en un charco de marea, como pensaba Darwin, o en una chimenea hidrotermal del fondo oceánico? Después de todo, ésta última tiene la ventaja de estar más protegida contra la esterilización. En cualquier caso, a los bioquímicos les sorprende la rapidez de la formación de la vida, un proceso, aparentemente, tan complejo y desarrollado en condiciones tan extremas.