Mitocondrias y antepasados

Hace unos dos mil millones de años, cuando aún había poco oxígeno en el planeta, una bacteria primitiva que malvivía de la fermentación de moléculas orgánicas engulló una célula que había adquirido la capacidad de respirar. El acontecimiento constituyó un punto crucial en la evolución biológica porque la respiración libera mucha más energía que la fermentación. La abundancia de oxígeno en la atmósfera constituyó, desde entonces, la fuerza impulsora de la relación simbiótica entre las dos células, una relación provechosa para ambas, pues una generaba energía en correspondencia al refugio y sustento ofrecidos por la otra. Con el tiempo, la célula absorbida se convirtió en un orgánulo de la célula anfitriona, que acabó siendo antecesora de todas las modernas células nucleadas de las algas, hongos, animales y vegetales. Las descendientes de aquellas bacterias simbióticas que respiraban son las mitocondrias, las centrales energéticas de las células nucleadas, donde se desarrolla el proceso químico que es la fuente primaria de la energía celular y que hemos llamado fosforilación oxidativa.

Las mitocondrias, por ser descendientes de una bacteria independiente, poseen su propio material genético; y su ADN se reproduce por sí mismo, casi autónomamente, cuando la célula anfitriona se divide. Se trata de un ADN muy pequeño -el humano contiene solamente treinta siete​ genes y codifica trece proteínas-; que está situado en un entorno expuesto al daño oxidativo producido por los radicales libres generados en la propia fosforilación oxidativa; si a esto añadimos que no está protegido, y que los variados y complejos mecanismos de reparación de daños son poco eficientes, resulta que las mutaciones del genoma mitocondrial pueden ser  hasta ser diez veces mayores que las del genoma del núcleo de la célula. Los biólogos han advertido que, en el cromosoma diecisiete, hay una copia del genoma mitocondrial humano. ¿Tienen alguna utilidad estos pseudogenes (así los llamamos) mitocondriales humanos? Y ya que nos referimos a utilidades, mencionemos una inesperada. El ADN mitocondrial humano nos muestra nuestra ascendencia materna, porque sólo por vía materna se hereda; ello nos ha permitido averiguar que los humanos descendemos de una única antepasada –la llamamos Eva mitocondrial- que vivió hace ciento noventa mil años en África Oriental; la población europea, en cambio, desciende de siete Evas: una vivió en Grecia, las otras, en el Cáucaso, la Toscana (Italia), Cantabria, Pirineos, centro de Italia y Siria; salvo los lapones (Noruega y Finlandia), el resto de europeos contemporáneos descendemos de esos siete clanes.

Clatratos

Aún no es rentable, pero la carrera hacia su explotación ha comenzado. Se llamen clatratos de metano, hidratos de metano o hielos de metano, el nombre no importa; en el año 2000, se iniciaron los esfuerzos por cuantificar su abundancia y aprovecharlos como combustible. Se estiman unas reservas que duplican las conocidas de los combustibles fósiles, repito, duplican la cantidad global de petróleo, gas natural y carbón sin extraer. Y ya se sabe los lugares donde existen: en los fondos marinos y en el permafrost de las regiones polares, o sea en Alaska, Canadá y Siberia.

¿Qué es un clatrato? Se trata de una sustancia química formada por una red cristalina de moléculas, habitualmente agua sólida que, en circunstancias especiales, retiene en su interior moléculas de otras sustancias, sin que haya enlaces entre las moléculas de la jaula y el huésped. El agua, a temperaturas muy bajas y presiones muy altas, contiene cavidades capaces de albergar moléculas de un gas, como el oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, metano, sulfuro de hidrógeno, argón o kriptón; celdas que, si están vacías, son inestables y colapsan para formar hielo convencional. Los químicos ya han pensado en posibles usos para los clatratos: como una opción de almacenamiento, de hidrógeno gaseoso, por ejemplo; si bien la elevada presión requerida para mantener su estabilidad vuelve prohibitiva tal tecnología.

Uno de ellos, el clatrato de metano (cuya densidad es menor que el agua) se presenta como un cristal de hielo inflamable; pues si se le acerca una llama, libera el gas metano de su interior, que arde. Es un compuesto inestable que, al disminuir la presión o aumentar la temperatura, se descompone espontáneamente en agua y metano (ciento sesenta y cuatro litros de gas metano, cada litro de clatrato); ésta es la dificultad que presenta su extracción. La abundancia de los clatratos de metano en la Tierra es una fuente de preocupación. Si el aumento de la temperatura oceánica liberara el metano de los depósitos de clatratos, la temperatura global aumentaría cinco grados; porque además de la cantidad del gas emitido debe considerarse que el efecto invernadero del metano supera veinte veces al del dióxido de carbono; los océanos y la atmósfera terrestres se alterarían como lo hicieron durante la extinción biológica masiva del Pérmico-Triásico o en el máximo térmico del Paleoceno-Eoceno: una crisis para la vida y no digamos para la civilización.

Mestizaje o genocidio

Hace setenta mil años los Homo sapiens, procedentes de África oriental, se extendieron por Eurasia y el resto de África que ya estaba colonizada por otras especies humanas. ¿Qué les ocurrió a éstas?

Existen dos teorías. La teoría de entrecruzamiento cuenta una historia de cooperación y sexo. Los individuos contemporáneos somos el resultado del mestizaje entre esos inmigrantes africanos con las poblaciones aborígenes. De ser ésta la hipótesis correcta, los europeos contemporáneos no somos sapiens puros, sino mestizos de sapiens y neandertales, y los orientales contemporáneos son mestizos entre sapiens y erectus. La teoría de la sustitución cuenta una historia muy diversa, de incompatibilidad y, quizá, genocidio. Según esta hipótesis, los sapiens, como consecuencia de tener anatomías y hábitos reproductores diferentes, sustituyeron a las otras especies humanas que se extinguieron; si este fuera el caso, seríamos sapiens puros, descendientes de nuestros antecesores de África oriental. Si la teoría de la sustitución es correcta todos los humanos actuales tenemos el mismo linaje genético y las distinciones raciales son insignificantes; pero si la teoría del entrecruzamiento es cierta bien pudiera haber diferencias genéticas entre africanos, europeos y asiáticos que se remontan a miles de años. Dinamita política para teorías raciales.

La teoría de la sustitución contaba con el respaldo de los antropólogos hasta el 2010; en ese año los científicos conocieron los resultados de comparar el ADN de los neandertales y de los sapiens. Resultó que entre el uno y el cuatro por ciento del ADN de los europeos modernas es ADN neandertal; y hasta un seis por ciento del ADN de melanesios y aborígenes australianos pertenece a otra especie de Homo (Denisova). Si los resultados son válidos, los partidarios del entrecruzamiento acertaron en parte, pero esto no invalide la teoría de la sustitución. Con un porcentaje tan pequeño no puede hablarse de fusión de sapiens con otras especies, pero sí que, en raras ocasiones, sapiens y otras especies humanas engendraron hijos fértiles. ¿Qué sucedió entonces con las otras especies de Homo? Una posibilidad es que compitieran con los sapiens y éstos, con mejor tecnología y superiores habilidades sociales, los dejaran sin alimento y se extinguieran; la otra posibilidad es que la competencia derivara en genocidio. En tiempos modernos pequeñas diferencias en el color, idioma o religión han sido suficientes para que un grupo humano extermine al otro ¿Habrían sido los primitivos Homo sapiens más tolerantes?

Enanas marrones

Su nombre confundirá al lego lector pues las enanas marrones no son marrones, sino rojas. Con menos masa que las estrellas, pero más que los planetas gigantes (piénsese en Júpiter o Saturno), las enanas marrones se reputaron antaño de escasas: nuevas observaciones y mejores instrumentos nos permiten afirmar que son cuerpos celestes tan comunes, en nuestra galaxia, como las estrellas semejantes al Sol. La distinción entre estrellas y planetas parece clara. ¡Y no sólo es cuestión de tamaño! Las estrellas brillan con luz propia, los planetas reflejan la luz de la estrella a cuyo alrededor giran. Las estrellas tienen masa suficiente para alcanzar en su interior una temperatura mínima que, mediante la fusión del hidrógeno, las mantiene luminosas; y nacen del colapso de gigantescas nubes moleculares de gas y polvo interestelares. Los planetas son demasiado ligeros para iniciar la fusión nuclear, por lo que son fríos; y nacen de los escombros que rodean a las estrellas recién nacidas. A caballo entre las estrellas y los planetas, compartiendo características de unas y otros, se hallan las enanas marrones. Demasiado ligeras -su masa se halla entre doce y setenta y cinco masas jovianas- para alcanzar la temperatura necesaria para iniciar la reacción de fusión del hidrógeno, poseen, sin embargo, la masa suficiente para fusionar deuterio, el isótopo pesado del hidrógeno.

Las enanas marrones recién formadas, mientras consumen el deuterio, brillan como estrellas débiles, emitiendo la mayor parte de la radiación como rayos infrarrojos; terminado el combustible –en poco tiempo-, se enfrían a continuación como los planetas. Por esta razón, las atmósferas de las enanas marrones jóvenes se parecen a las de las estrellas pequeñas, pero a medida que se enfrían, presentan fenómenos meteorológicos, tales como tormentas de polvo, nubes y precipitaciones, similares a los que se observan en los planetas gigantes.

Los astrónomos desean averiguar el origen de estos abundantes astros. Las enanas marrones se forman igual que las estrellas: una gigantesca nube molecular de gas y polvo interestelares colapsa por efecto de la gravedad, pero algo interrumpe el crecimiento de los cuerpos astronómicos: quizá el tamaño diminuto de los fragmentos -pequeñez debida a las turbulencias del gas interestelar-, o quizá la interacción gravitatoria con otros objetos cercanos impide la acumulación de suficiente materia, y lo que iba camino de convertirse en estrella se queda en una enana marrón. ¡Qué le vamos a hacer!