Cloruro de metileno en el café descafeinado

Un café recién hecho humea en una delicada taza de porcelana. ¡Qué delicia! La bebida más popular del mundo, después del agua, consumida en cantidades de mil seiscientos millones de tazas diarias, contiene cafeína, una droga estimulante del sistema nervioso central. Sus efectos se conocen desde hace mucho tiempo; en el siglo XV, los derviches turcos lo tomaban para mantener sus danzas y giros interminables. Honoré de Balzac, otro de sus degustadores, llegó a beber medio centenar de tazas diarias mientras escribía sus famosas novelas. Hoy, la cafeína es el psicoestimulante más consumido, siendo ingerido mayoritariamente como café, aunque el té, chocolate, bebidas de cacao, refrescos y bebidas energéticas también la contienen. ¿La cafeína una droga? Induce un síndrome de abstinencia, produce adicción y tolerancia. El Comité Olímpico Internacional la ha incluido en su lista de sustancias prohibidas: autoriza de cinco o seis tazas de café diarias.
La cafeína, además de afectar al sistema cardiovascular y estimular la actividad locomotora, actúa sobre diferentes circuitos neuronales del sistema nervioso central, por ello disminuye el sueño, mejora la concentración, la memoria y las habilidades cognitivas. La cafeína (como antagonista de la adenosina) también se usa en el tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas y de la inflamación.
En 1903, una carga de granos de café se empapó accidentalmente en agua de mar. No se desesperó su dueño, el comerciante Ludwig Roselius; probó la mercancía y notó que el café había perdido cafeína sin perder sabor. ¿Por qué no comercializar la bebida sin cafeína? Repitió el proceso: bañó los granos de café sin tostar con una disolución salina, y a continuación los enjuagó con benceno para completar la extracción. Así se vendieron cafés a quienes preferían prescindir del estimulante hasta que surgió un inconveniente: se descubrió que el benceno es cancerígeno y, aunque procura eliminarse, su residuo no resulta inocuo. ¿Cómo extraer la cafeína del café sin alterar el sabor ni perjudicar la salud del degustador? Con el cloruro de metileno se extrajo la cafeína durante setenta años… hasta que, en los años ochenta del siglo pasado, se descubrió que el cloruro de metileno era una sustancia potencialmente cancerígena. Aun ahora, aunque hay medios de extracción (con agua o dióxido de carbono) más sanos, la mitad de la producción mundial del café descafeinado se hace empleando un disolvente orgánico, preferentemente el cloruro de metileno, porque es más barato.

Proteínas y genes

El agua constituye el sesenta por ciento del peso de un cuerpo humano, las proteínas la sexta parte, completan el cómputo proporciones menores de grasas, carbohidratos y minerales. ¿Cuántas moléculas de proteínas contiene una célula? Meticulosos investigadores estimaron la cifra en una célula de levadura (la célula humana es todavía un reto muy difícil): su análisis proporcionó el número de cuarenta y dos millones. Algunas proteínas, son muy abundantes: hay más de medio millón de copias, otras muy escasas: existen menos de diez moléculas, la mayoría, sin embargo, se encuentra en el intervalo comprendido entre mil y diez mil moléculas. ¿Qué datos tenemos del cuerpo humano? Pongamos nombre a algunas proteínas de nuestro organismo: el colágeno forma los huesos, tendones, piel y cartílagos; la queratina aparece en los pelos, dientes y uñas; la elastina está en la piel, ligamentos y arterias; la actina y miosina se hallan en los músculos; la insulina y algunas otras hormonas son proteínas; también lo son la hemoglobina que transporta oxígeno y la mioglobina; recordamos por último a los defensores anticuerpos. Si bien el colágeno es la proteína más abundante (representa la cuarta parte de la proteína humana total), no es esa la cualidad que me interesa resaltar, sino cuáles son las clases proteínas que consumen más información del genoma. Un dato para empezar las comparaciones: cuarenta y dos genes codifican los constituyentes del colágeno humano. 
¿Qué proteínas codifican los veinte mil genes que contiene una célula de nuestro cuerpo? La tercera parte de los genes se ignora qué proteínas codifica. ¿Y el resto? La sexta parte contiene el código para sintetizar enzimas; la décima parte, para sintetizar las proteínas que se unen a los ácidos nucleicos; el siete por ciento, para los factores de transcripción (son proteínas que controlan la síntesis del ARN); el cinco por ciento, para los receptores de mensajes. Citamos, por orden, las demás clases de proteínas, codificadas, cada una, por menos del cinco por ciento de los genes humanos: un conjunto de distintas proteínas, proteínas reguladoras, proteínas de transporte, proteínas que forman estructuras fuera de la célula, proteínas que constituyen el esqueleto celular, señales, proteínas de membrana; ocupan el último lugar (el uno por ciento), los genes que codifican la fabricación de los imprescindibles anticuerpos.
¿Le sorprende al erudito lector que proteínas casi desconocidas para el profano estén en la parte alta de la clasificación?

Talidomida

“Y el cisne boga a través de los siglos,

asombrado de ver su doble en el reflejo.”

Inspirados versos de Anna Ajmátova que me recuerdan algunas moléculas químicas; aquéllas que son tan semejantes entre sí como ellas mismas y su imagen reflejada en un espejo. Dicho con otras palabras, se trata de moléculas que tienen los mismos átomos y las mismas uniones, pero cambia su colocación en el espacio: son tan iguales como pueden serlo un guante derecho con uno izquierdo. Los químicos las conocen: las han observado en la naturaleza y las han sintetizado en sus laboratorios, y saben que ambas tienen un comportamiento químico diferente. Voy a mencionar algunas: la carvona es una sustancia que puede oler a menta o a comino, según inspiremos moléculas diestras o zurdas; con el aspartamo sucede algo similar, tiene sabor dulce o amargo dependiendo que ingiramos una u otra molécula. Una de las moléculas del citalopram actúa como antidepresivo, su imagen reflejada en un espejo es inactiva terapéuticamente. Según se use la variante diestra o zurda de la molécula, el propranolol vale para el tratamiento de la hipertensión o como anticonceptivo.
La existencia de dos variedades de la misma molécula (enantiómeros, su nombre técnico) es algo que los químicos deben tener presente para que no sucedan graves dramas sanitarios. La talidomida se comercializó entre 1957 y 1963, como sedante para evitar las náuseas y vómitos durante el embarazo; y tuvo un gran éxito popular porque se creyó que no tenía contraindicaciones; sin embargo Widukind Lenz y el español Claus Knapp demostraron la relación entre la ingestión del medicamento y las malformaciones causantes del nacimiento de cien mil bebés carentes de extremidades. Los investigadores descubrieron que el fármaco contenía una mezcla de ambas moléculas (la diestra y la zurda) de talidomida, circunstancia que hasta entonces no se había tenido en cuenta; desgraciadamente una de ellas producía el efecto sedante y la otra producía las malformaciones. La catástrofe no afectó a los Estados Unidos porque sus autoridades sanitarias se negaron a autorizar el uso del medicamento hasta ser exhaustivamente analizado; no fueron igual de prudentes varios países europeos, Alemania, Inglaterra y España entre ellos, y así les fue a los hijos de las madres que tomaron la talidomida. Hoy, como ayer, la valoración del riesgo-beneficio de cualquier medicamento dado a una mujer durante el embarazo debería ser la premisa indispensable para prevenir los potenciales peligros para el feto.

Bacterias anammox

Todos los seres vivos contienen átomos de nitrógeno; un revoltoso átomo que circula de un sitio para otro, sin que le importe estar en la atmósfera, en el suelo, en una bacteria, en una planta, en un animal o en un mineral. Las plantas asimilan el nitrógeno en forma de nitrato del suelo; lo convierten en aminoácidos vegetales; que quizá pasen después a los animales; estén en uno u otro sitio, los aminoácidos se descomponen en amoníaco, el cual se transforma en nitrato de nuevo y así se cierra el ciclo biológico. Como ambos, el amoníaco y el nitrato, son sustancias solubles, el agua acaba por llevarlas al mar: con lo que todo el nitrógeno atmosférico debería terminar, tras sus mutaciones sucesivas, disuelto en el océano; con lo cual los océanos permanecerían repletos de nitrógeno y los continentes estarían desprovistos de él, se habrían convertido, por tanto, en desiertos biológicos. Dos procesos fundamentales para la vida lo impiden, la fijación del nitrógeno atmosférico libre que se transforma en amoníaco y la conversión de los compuestos de nitrógeno en nitrógeno gaseoso del aire (desnitrificación).
Este último proceso merece un comentario especial porque purifica las aguas e impide su eutrofización (lo que equivale a decir que evita una producción descontrolada de algas verdes que destruyen la biodiversidad). Los biólogos creían que la conversión del amoníaco en nitrógeno gaseoso del aire se conseguía casi exclusivamente mediante la nitrificación  (conversión en nitrato) seguida de la desnitrificación: habían ignorado a unas bacterias (de nombre impronunciable: Brocadia, Kuenenia, Anammoxoglobus y Scalindua) que, en ambientes carentes de oxígeno, hacen lo mismo; minusvaloraron un proceso, llamado anammox (ANaerobic AMMonium OXidation), que hoy sabemos que realiza la mitad de la conversión del nitrógeno de los océanos en nitrógeno de la atmósfera. Como no podía ser de otra manera, el descubrimiento de la anammox tiene aplicaciones prácticas: la eliminación de nitrógeno de las aguas residuales y de los lixiviados procedentes de los depósitos de los residuos sólidos urbanos mediante este proceso resulta más barato que recurriendo a las técnicas convencionales de nitrificación-desnitrificación. Por lo de pronto, en el año 2000 y en Alemania se instaló la primera planta de tratamiento de aguas residuales que usó el anammox. Y aún debemos resaltar que se produce hidracina, venenosa para la mayoría de los seres vivos, como compuesto intermedio; la misma sustancia que se usa habitualmente como combustible para los cohetes espaciales.