Bilis

Paseaba por la orilla del mar, hasta que una enorme acumulación de algas traídas por el océano me impidió el paso; observé con atención las fucus y laminarias, algas pardas depositadas por las aguas en una playa atlántica. 

¿A qué se debe el color me preguntó uno de mis compañeros? 

A la fucoxantina -contesté-, un pigmento marrón que usan algunas algas para captar la luz que llega a profundidades intermedias, mayores que donde habitan las superficiales algas verdes y menores que donde viven las algas rojas. Se trata de un color feo, añadí, los psicólogos han averiguado que es el color que a los seres humanos nos resulta más antiestético. 

¿Por qué? Lo ignoro. Quizá porque nos trae a la memoria el color de las heces. ¿Acaso interviene el mismo pigmento? 

En absoluto, unas moléculas completamente diferentes a la fucoxantina se encargan de colorear los excrementos humanos: se trata de los pigmentos biliares. Y del amargo líquido verdoso que llamamos bilis hay algo más que añadir. El hígado lo produce, se almacena en la vesícula biliar y está compuesto fundamentalmente por agua con colesterol, sales biliares y bilirrubina. Las sales biliares, moléculas producidas por el hígado a partir del colesterol, actúan como imprescindibles detergentes en el aparato digestivo: lo que significa que emulsionan las grasas, o sea, las convierten en gotas diminutas, capaces de ser fácilmente degradadas, por las enzimas digestivas, en sus componentes, que a continuación son absorbidos por las células del intestino. La bilirrubina, producida en el bazo e inactivada en el hígado, es un pigmento biliar que resulta de la degradación de la hemoglobina que contienen los glóbulos rojos; a medida que la bilirrubina y los demás pigmentos biliares viajan a través del intestino son alterados por las enzimas digestivas y cambian del color verde al marrón, característico de las heces. Resulta lógico deducir de todo esto que si el hígado no produce bilis o si el canal de salida de la bilis está obstruido, las heces tendrán un color claro o blanco; si la bilis no tiene tiempo de descomponerse completamente, porque los alimentos pasan demasiado rápido a través del intestino, debido a una diarrea, permanecerá el color verde. Consulte a su médico si el cauto lector observa un color rojo brillante en sus deposiciones, porque sangra su aparato digestivo; no se preocupe en exceso, probablemente se trata de hemorroides, pero sea precavido, podría ser un cáncer. 

Famosa ecuación

Quienes queremos entender la naturaleza necesitamos comprender el movimiento: "Ignorato motu ignoratur natura", axiomatizaba Galileo. El movimiento de cualquier objeto se puede describir mediante unas reglas inducidas de la experiencia: la conservación de la energía, la conservación del momento lineal y la conservación del momento angular, con ellas se ha desarrollado la mecánica clásica, un formalismo matemático que permite analizar el movimiento de todos los cuerpos, desde las estrellas a los átomos, pasando por los automóviles o las personas. Sin embargo, cuando la aplicamos a cuerpos diminutos, sus resultados, a menudo, son inciertos. Los protones, electrones y demás partículas ni siguen trayectorias cuando se mueven, ni están localizados, ni siquiera tienen un tamaño y forma definidos. ¿Cómo podemos describir su movimiento? Tomando como guía el movimiento en las ondas estacionarias, semejantes a las que se producen en las cuerdas que vibran de una guitarra o de un violín. 
Un objeto colgado de un muelle puede vibrar; un físico es capaz de plantear la ecuación del movimiento de vibración y hallar sus soluciones.  Las ondas, como el sonido, la luz, los terremotos, las olas del mar o las ondas en una cuerda, son vibraciones que se propagan en el espacio; el mismo físico es capaz de plantear la ecuación del movimiento de una onda y hallar sus soluciones. Si esa onda se localiza en una región concreta se producen ondas estacionarias, como la vibración de las cuerdas de una guitarra, o de una cuerda sujeta en ambos extremos; también el físico puede plantear la ecuación del movimiento y hallar sus soluciones; es así que disponemos de una ecuación para calcular la amplitud de las ondas estacionarias en una cuerda. Resulta que se pueden expresar los movimientos de un electrón localizado en un átomo con la misma ecuación anterior, que los físicos han bautizado como ecuación de Schrödinger; y la amplitud de la onda estacionaria en un punto cualquiera nos proporciona la probabilidad de que el electrón esté en ese punto. 
El astuto lector ya ha adivinado que debemos suponer que el electrón (que imaginábamos como una minúscula esferita) se comporta como una onda. Además, las ondas estacionarias tienen unas características peculiares, la frecuencia con la que vibra cualquier punto de la cuerda sólo tiene unos valores concretos, está cuantizada, afirman los físicos; a la longitud de onda (también a la energía) de los electrones le sucede lo mismo. Así de sorprendente es el microcosmos.

Comunicación vegetal

Los científicos saben que los animales no sólo se comunican mediante sonidos y señales visuales, sino también mediante sustancias químicas que emite un individuo y captan otros; lo que ignoraban hasta finales del siglo pasado es que, en cuanto a la comunicación entre individuos, no se quedan atrás las plantas; los biólogos han observado facultades vegetales que se creían exclusivas del reino animal. 

Un fuego destruye un hermoso bosque. A continuación, hierbas anuales -que apenas existían antes del incendio- brotan profusamente de la tierra yerma durante unos cuantos años; hasta que rebrotan de nuevo los árboles y arbustos. Se trata de un fenómeno explicado. La vegetación inicial produce sustancias inhibidoras del crecimiento de otras especies de plantas; al destruir las llamas aquéllas, desaparecen los inhibidores de crecimiento, y pueden medrar éstas. El fenómeno (su nombre, alelopático, es lo de menos) es relativamente frecuente entre las plantas superiores, que excretan al suelo compuestos que inhiben la germinación de las semillas o el crecimiento de otras plantas. Cito a las salvias, amarantos, artemisias, eucaliptos y pinos:  especies productoras de compuestos que inhiben el crecimiento vegetal, como el alcanfor, pineno, eucaliptol y limoneno. 

Centenares de antílopes muertos por desnutrición en algunas reservas sudafricanas, durante el año 1984, ¿tal vez debido a la sequía?, ¿quizá un envenenamiento?, ¿acaso una enfermedad?, ¿qué ha pasado? Un zoólogo sudafricano se propuso averiguarlo. Halló que ciertos taninos, ingeridos en dosis elevadas, superiores a las habituales, resultan tóxicos para estos rumiantes. Ante el ramoneo de los kudus (así se llaman los antílopes afectados), las acacias responden aumentando la concentración de taninos en sus hojas; no sólo eso, los árboles cuyas ramas son forrajeadas emiten etileno, gas que activa la producción de taninos en las acacias vecinas. El zoólogo Wouter van Hoven no sólo había observado un mecanismo de defensa química entre las acacias, sino también un sistema de mensajería mediante el cual el vegetal advierte a sus vecinos del peligro, antes de que lleguen los herbívoros. El mismo fenómeno lo habían observado antes Jack Schultz e Ian Baldwin en la penúltima década del siglo pasado: los álamos y arces azucareros aumentan la concentración de compuestos fenólicos tóxicos si se les daña el follaje; y las plantas vecinas, en buen estado, los imitan. En conclusión, los vegetales se comunican, no sólo elaboran estrategias para derrotar a sus competidores o para defenderse de sus agresores, sino que alertan a sus vecinos en caso de peligro. 

Permafrost

Osos polares vagando por la nieve, renos marchando en fila, manadas de bueyes almizcleros, no sólo fauna podemos hallar en la tundra. En áreas circumpolares de Canadá, Alaska, Siberia y Escandinavia se encuentra el permafrost, una capa del suelo permanentemente congelada bajo la tundra y la taiga que ocupa, aproximadamente, el veinte por ciento de la superficie terrestre. La capa superficial del suelo, de treinta centímetros a cuatro metros de grosor, bajo la que se halla el permafrost, usualmente se deshiela y congela; no sucede lo mismo con el resto del suelo, al que llamamos permafrost, que permanece permanentemente congelado y que, en algunas partes, penetra hasta un kilómetro y medio bajo tierra. 

A causa del calentamiento global el permafrost se está calentando rápidamente (de uno y medio a dos y medio grados en los últimos treinta años) y, en consecuencia, descongelando. Un aumento global de la temperatura de dos grados sobre los niveles preindustriales supondría la pérdida del cuarenta por ciento de la superficie de permafrost. Si el suelo se descongela lo que hay sobre él colapsa, tanto bosques como edificios; recordemos que seis décimas partes del territorio ruso, en concreto las ciudades siberianas de Norilsk, Yaktusk y Vorkuta, medio millón de habitantes en total, se asientan sobre regiones que están encima del permafrost. Y si los efectos sólo fuesen esos… Porque la descongelación también afecta al ciclo del carbono. Durante cientos de miles de años, el permafrost ha acumulado grandes reservas de carbono orgánico, normalmente restos congelados de plantas y animales (se estima que uno con cuarenta y cinco billones de toneladas), aproximadamente la mitad del carbono orgánico que se encuentra en los suelos, o el doble del existente en la atmósfera; comparémoslos con el cero coma treinta y cinco billones de toneladas de carbono que se han emitido debido a la combustión de los combustibles fósiles y a las actividades humanas en los últimos doscientos años. En resumen, el permafrost actúa como una gigantesca jaula de carbono orgánico, cuya descongelación amenaza con movilizar estas reservas y liberarlas a la atmósfera como dióxido de carbono y metano, ambos gases de efecto invernadero. Y no se trata de un fenómeno que sucederá en el futuro: en la tundra de Alaska ya detectamos que la tasa de emisión de dióxido de carbono de sus suelos ha aumentado un setenta y tres por ciento desde 1975. 

En pocas palabras, el calentamiento global afecta al Ártico de manera extrema. 

Endotoxinas

Entender las causas de la enfermedad y establecer las estrategias para curarla ha preocupado al ser humano a lo largo de su historia. Los humanos primitivos explicaron la enfermedad como los daños que un individuo sufre debido a la acción de personas -brujos- o de deidades: el pago de alguna clase de tributo era, entonces, el remedio. Alejados del pensamiento mítico, Hipócrates de Cos y Galeno de Pérgamo iniciaron el desarrollo de una medicina racional (aunque equivocada): el desequilibrio en los cuatro humores que contenía el cuerpo causa la enfermedad. Y llegamos a la ciencia moderna, Louis Pasteur y Robert Koch demostraron la teoría microbiana: los microorganismos son la causa de muchas enfermedades. Me pregunto entonces, ¿cómo pueden matar las diminutas bacterias a organismos tan grandes como nosotros? Fabricando venenos que expulsan al exterior: la toxina diftérica y la toxina tetánica fueron las primeras toxinas identificadas, que son sintetizadas por bacterias; pero hay más. A finales del siglo XIX, Richard Pfeiffer descubrió que incluso las bacterias muertas de Vibrio cholerae (cólera) resultaban tóxicas; como resultado de sus investigaciones el investigador postuló que la bacteria albergaba una tóxina localizada en la célula, que nombró endotoxina. Hoy sabemos que tal sustancia es, desde un punto de vista químico, un lipopolisacárido (LPS), o sea, una molécula formada por lípidos y carbohidratos que se encuentra en la membrana externa de unas bacterias clasificadas de gramnegativas; como Helicobacter pylori (causante de la úlcera), Bordetella pertussis (causante de la tosferina), Chlamydia trachomatis (causante de una infección de transmisión sexual) o Salmonella typhi (responsable de la fiebre tifoidea). Los microbiólogos también han averiguado que los LPS son moléculas de la superficie bacteriana que resultan potentes estimuladores de la respuesta inmunitaria del huésped; además, han aprendido que las bacterias controlan la estructura de los LPS, con lo cual regulan la respuesta inmunitaria del huésped para lograr la infección. El interés de todo esto es máximo porque el esclarecimiento de los mecanismos moleculares y celulares involucrados en el reconocimiento de la molécula del lipopolisacárido por parte de las células del sistema inmunitario del huésped permite a los científicos entender la respuesta inmune, la inflamación y la compleja relación del huésped con el patógeno invasor. Y aún me queda mencionar la importancia clínica de esta singular sustancia; porque hemos comprobado que las concentraciones elevadas de la endotoxina originan fiebre, aumentan la frecuencia cardíaca y pueden matar por choque séptico. ¡Nada menos!