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.

¿El núcleo celular fue un virus otrora?

Todos los seres vivos de la biosfera, animales, vegetales o bacterias están formados por células; y sólo hay dos variedades de ellas: las sencillas no contienen núcleo, y las complicadas sí lo tienen. Nos preguntarnos cómo adquirió el núcleo una célula que carecía de él, después de todo, si no eso hubiera ocurrido, nosotros (y los animales y vegetales) no existiríamos.

En 2001, Philip Bell conjeturó que el núcleo celular evolucionó de un virus de ADN: el virus se estableció en el citoplasma de una arquea (microorganismo cuya apariencia se asemeja a las bacterias) y evolucionó a núcleo mediante la adquisición de genes del hospedador. Por regla general, los microorganismos atrapados mueren y se degradan; a veces, escapan a la destrucción, continúan dañando a sus captores y llegan a provocarles la muerte. En alguna rara ocasión, captor y víctima sobreviven en un estado de mutua tolerancia, que puede tornarse después en asistencia recíproca y, por último, en dependencia. La teoría se ha visto apoyada por el descubrimiento de virus gigantes de ADN capaces de biosíntesis de proteínas, tales como los Mimivirus. Un virus gigante, en lugar de replicarse y destruir al huésped, tomaría el control de la arquea y se convertiría en núcleo; el virus habría secuestrado a la célula para asegurar su supervivencia. ¿Pruebas? Se supone que algunas características del núcleo derivan de su ascendencia viral: el virus se asemeja al núcleo celular (ADN lineal encapsulado dentro de una membrana de lípidos).

Postulemos que el origen de las células con núcleo se debe a su capacidad para ingerir presas (fagocitosis). La conversión de la rígida pared de las bacterias en una superficie flexible resulta un requisito indispensable, el aumento de tamaño también. La capacidad para ingerir presas debe estar unida a un mecanismo que permita englobar moléculas o células externas con la membrana exterior citoplasmática; tal facultad permitiría el desarrollo de un sistema de membranas internas, la aparición del núcleo (y posterior reproducción sexual), y la adquisición de las mitocondrias y cloroplastos, características propias de estas células. Si la adquisición del núcleo evolucionó simultáneamente con la fagocitosis, gran parte del genoma de la arquea huésped resultaría redundante, ya que el nuevo ser resultante de la fusión podría obtener materia y energía al englobar bacterias. Esta redundancia permitió la pérdida del ADN de la arquea, generando un organismo con características nuevas, origen de los animales y vegetales.

Imagen de un agujero negro

     Cualquier aficionado a la astronomía sabe qué es un agujero negro: una región del espacio en cuyo interior existe una masa lo suficientemente grande como para generar una atracción de gravedad tal que ninguna partícula, ni siquiera la luz, puede escapar. Ahora bien, ¿qué aspecto tiene? En 2019 los astrónomos consiguieron la primera imagen del área alrededor de un agujero negro; y la publicaron, en concreto, la que hay en el centro de la galaxia M87. Solos, los agujeros negros son eso, negros, pero estos atractores monstruosos están rodeados de gases brillantes; por eso en la fotografía publicada, la región central oscura no es el horizonte de sucesos, sino la sombra del agujero negro, es decir, la región central de emisión de gases oscurecida por el agujero negro central. Al observar esta sombra, el telescopio del horizonte de sucesos (ETH) reforzó la evidencia de que la teoría de la gravedad formulada por Einstein funciona, incluso en las condiciones más extremas, y mostró pruebas que M87 tiene un agujero negro central de unas seis mil millones de masas solares.

     El curioso lector seguro que ya se ha preguntado por el significado del horizonte de sucesos de un agujero negro. La enorme gravedad del agujero negro origina una singularidad en su centro, singularidad que ocupa una región minúscula, casi un punto, donde se acumula toda la materia y tiene una densidad infinita; pues bien, una superficie cerrada, llamada horizonte de sucesos envuelve la singularidad. Se trata de una superficie esférica imaginaria que rodea al agujero negro; nada, ninguna partícula exterior de materia que atraviese tal frontera vuelve a salir de ella, ni siquiera la luz o cualquier tipo de radiación; con todo, si alguno de nosotros cayéramos en un agujero negro, en el momento de atravesar el horizonte de sucesos, nada notaríamos, ya que se trata de una frontera imaginaria. Por esta razón resulta imposible establecer qué le ocurre a la materia una vez que rebasa el horizonte de sucesos hasta que colapsa en la singularidad del agujero negro.

     Los astrónomos conjeturan que en el centro de la mayoría de las galaxias hay agujeros negros supermasivos; por ello a nadie extrañará que las observaciones futuras del ETH se orienten a la exploración del agujero negro que hay en Sagitario A*, en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Esperemos que pronto podamos contemplarlo.

Obtener energía de la ósmosis

En el año 2009, se inauguró una pequeña central eléctrica que genera energía limpia a través de un método innovador: aprovecha la ósmosis. La turbina generadora de electricidad de la central en Tofte (Noruega) utiliza la presión osmótica que se produce al separar el agua dulce del agua salada, mediante una membrana. Su rendimiento aún es mínimo -la planta produce unos pocos vatios, poco más que calentar una cafetera- y por ello no es operativa: está en fase de prueba.

¿Qué es la ósmosis? El movimiento de un disolvente a través de una membrana semipermeable que hace de filtro, nada más; la singularidad de tal membrana consiste en que el tamaño de sus poros es tan minúsculo que sólo deja pasar las moléculas pequeñas, pero no las grandes; si pudiésemos ver disoluciones acuosas de azúcar, observaríamos que las moléculas de agua, pequeñas, pasarían a través de la membrana, pero no las de azúcar, más grandes. Cuando una membrana como la descrita separa un recipiente en dos partes, una que contiene agua pura y otra azúcar disuelto, se genera un flujo del disolvente que se mide en términos de presión (apellidada osmótica). Los físicos han comprobado que si separan el agua dulce –de un río- del agua marina, con una membrana semipermeable, habrá un flujo de agua desde la disolución de menor concentración (hipotónica) salina, a la de mayor concentración (hipertónica), hasta que el trasvase del agua iguale ambas concentraciones (isotónicas); y midieron la presión osmótica entre ambas disoluciones: valía cincuenta atmósferas. Esta diferencia puede usarse para obtener energía.

Los humanos no somos los únicos seres vivos en aprovechar la ósmosis. Las plantas, en concreto, tienen trucos para succionar agua del suelo y subirla en contra de la gravedad, a las hojas: como las raíces son más saladas que el suelo, el agua pasa a su interior, para igualar la concentración de sal; el truco, como habrá deducido el diligente lector, consiste en la intervención de la ósmosis. En los animales, humanos incluidos, también ocurre este movimiento del agua a través de la membrana de las células (que es semipermeable): en un medio isotónico, nada sucede; pero, en un medio hipertónico, las células se arrugan por una pérdida excesiva de agua; o bien se hinchan, hasta reventar, por un aumento exagerado de líquido, en un medio hipotónico: ambas consecuencias son desastrosas para las células. ¡Qué le vamos a hacer!