Metano y metanógenos

Hace dos mil trescientos millones de años unos microorganismos recién llegados a la Tierra llenaron el aire de oxígeno, sin ellos, sin las cianobacterias, ninguno de nosotros estaría aquí. Alabémoslas. Y también a otros microorganismos casi desconocidos hasta ahora; los que, antes de las cianobacterias, hicieron del planeta un lugar habitable. Nos referimos a los metanógenos, enemigos del oxígeno y moradores de nuestro planeta durante sus primeros dos mil millones de años. Con un Sol mucho más tenue, el metano que sintetizaron causó un efecto invernadero que habría evitado una glaciación.
Cuando se formó la Tierra, la luminosidad del Sol era el setenta por ciento de la actual; no obstante, la primera glaciación tardó mil trescientos millones de años en producirse; colegimos que el planeta estaba más caliente que ahora y que, por tanto, los gases invernadero presentes en la atmósfera debieron calentarlo. ¿Qué gases? Desechado el amoníaco y el dióxido de carbono por pruebas concluyentes, se valoró la influencia del metano, gas que reacciona con el oxígeno y desaparece pronto de la atmósfera. 
Hace tres mil ochocientos millones de años, en ausencia de oxígeno, los primeros microorganismos produjeron metano; aludimos a los metanógenos, que constituyen la mitad de las arqueas conocidas; arqueas que, con las bacterias, evolucionaron del primer ser vivo terrestre. Los metanógenos medran exclusivamente en ambientes carentes de oxígeno; hoy, en los estómagos de los rumiantes, en los campos de arroz y en otros lugares exóticos; pero no siempre fue así: los metanógenos ancestrales crecieron en una atmósfera y unos océanos alimentados por emisiones volcánicas, que proporcionan el hidrógeno y dióxido de carbono con que se nutren.
Los metanógenos produjeron metano suficiente para proteger del frío al planeta; ahora bien, a medida que el efecto invernadero calentaba la superficie terrestre sobrevivían más metanógenos, que prefieren vivir a temperaturas superiores a los cuarenta grados; pero cuanto más metano, más efecto invernadero, mayor temperatura superficial, más metanógenos, más metano… ¿Cómo se detiene el ciclo? La luz solar, en presencia de metano abundante, forma hidrocarburos que se condensan en partículas de polvo y forman nieblas; nieblas que reflejan la luz solar y enfrían el clima.
Así vivieron los metanógenos hasta que la aparición del oxígeno los envenenó; tan vez su desaparición desplomó las temperaturas y produjo la primera glaciación, y quizá otras. Resaltamos que, durante los últimos quinientos millones de años, el metano ya nunca volvió a resultar decisivo para el clima.

Baterías y pilas

Sabemos que la quema de combustibles fósiles o biomasa emiten dióxido de carbono a la atmósfera, gas que empeora el calentamiento global antropogénico en que está envuelto el planeta. Si queremos usar generadores de energía fotovoltaicos o eólicos que sustituyan las combustiones, debemos considerar que la producción y el consumo de la energía pueden no coincidir en el tiempo. ¿Cómo proporcionar energía si no hay viento ni Sol? Necesitamos que el exceso de energía producida pueda guardarse en un almacén para suministrarla cuando se demande. Los embalses de agua son uno de los almacenes de energía más usados, otro, las pilas y baterías; a éstas me voy a referir. Recordemos que en España, no en EE.UU., se utilizan términos diferentes según los dispositivos sean recargables o no: baterías (de ácido-plomo, por ejemplo, usada en la mayoría de los vehículos) se nombran los primeros, pilas (como las alcalinas) se denominan los segundos.
Ya han pasado años desde que, en el 1800, Alessandro Volta comunicó a la Royal Society el invento de la pila que lleva su nombre. Una batería (o pila) eléctrica convierte la energía química en corriente eléctrica, cualquiera que sea su tamaño: miniatura, las presentes en audífonos y relojes, o grande como una habitación, las que proporcionan energía a centrales telefónicas y ordenadores de centros de datos. Su funcionamiento se basa en una reacción química de oxidación-reducción; reacción que tiene dos componentes, uno pierde electrones y el otro los gana, de tal manera que ninguno se consume y ambos pueden retornar a su estado original. Baterías y pilas que se descargan cuando se acoplan al circuito eléctrico externo que necesita energía para funcionar; y se cargan -sólo las baterías- cuando se les aplica una corriente eléctrica externa.
Los coches eléctricos actuales usan baterías. Baterías de litio que contienen un líquido que se solidifica tras múltiples ciclos de carga-descarga; indeseado fenómeno que deteriora su capacidad para almacenar y proporcionar electricidad. Para solucionarlo se están desarrollando baterías de estado sólido, que sustituyen al líquido por un sólido; con ello aumenta su duración, pues no se degradan con los sucesivos ciclos de carga-descarga; además, reducen el tiempo de su recarga y pueden almacenar más energía, o sea, proporcionan más autonomía al vehículo. Dejamos para el futuro las baterías de grafeno, capaces de almacenar mucha más energía (proporcionan mil kilómetros de autonomía) y cuyo tiempo de carga no sobrepasa los ocho minutos.

Cortesía versus grosería

Los miembros de las sociedades de todo el mundo sufren, sufrimos, conductas groseras todos los días. Varios investigadores han hecho unos experimentos psicológicos que nos proporcionan pruebas de que la mala educación afecta a nuestro comportamiento y a nuestra aptitud para resolver problemas. La grosería reduce nuestro rendimiento tanto en el desempeño de tareas rutinarias como en la ejecución de tareas que requieren esfuerzos cognitivos, como resolver acertijos o pensar de forma creativa. Comentamos, siquiera someramente, uno de ellos. Un laboratorio convoca, en dos tandas, a unos voluntarios previamente elegidos para participar en una actividad. Los recibe alguien que se presenta como profesor. A la mitad de los voluntarios les informa amablemente que deben trasladarse a otra sala, y los dirige con cortesía. La otra mitad de participantes reciben otro trato. Se les increpa con acritud: ¿No sabes leer? Hay un cartel a la entrada que avisa que la actividad programada será en otra sala. ¡No te molestaste en mirarlo! Preferiste molestarme, aun viendo que estoy ocupado. Quienes fueron tratados con grosería mostraron un rendimiento inferior en las tareas posteriores que ejecutaron: resolvieron menos adivinanzas y demostraron menos creatividad cuando se les solicitó idear diferentes usos de un objeto. El trato descortés también afectó a su comportamiento: tres cuartas partes de los voluntarios tratados con cortesía ayudaron a una persona desconocida a recoger libros caídos sin que se lo pidieran; menos de un cuarto de los voluntarios que recibieron el trato grosero ofreció su ayuda. El experimento muestra que el impacto de las personas groseras en sus semejantes no es baladí: el trato que reciben las personas influye tanto en su rendimiento intelectual posterior -lo empeora-, como en su comportamiento -disminuye su altruismo-.
Nueve de cada diez víctimas de la grosería se vengan de sus agresores o de su empresa: cierto que las personas tomamos represalias de muchas maneras y  por ello el coste social de la mala educación resulta difícil de cuantificar, sin embargo auguro que es elevado. En el libro “El coste de la mala conducta: cómo la falta de civismo daña su negocio y qué hacer al respecto” (2009), las profesoras Christine Pearson y Christine Porath, usando los recursos que le proporcionan la psicología, pedagogía y criminología, examinan el coste que la descortesía tiene en las empresas y muestran cómo detectarla, eliminarla y crear una cultura de respeto; instan también a los directivos a predicar con el ejemplo.

Encélado

Con el nombre de uno de los gigantes, hijo de la mitológica Gea y de Urano, o de Tártaro, que a falta de aclaración por la madre no está clara la identidad del progenitor, se bautizó a un satélite de Saturno. Este pequeño satélite de quinientos kilómetros, el sexto más grande en tamaño del planeta, es el lugar más prometedor del sistema solar para buscar vida, pues reúne los tres requisitos principales para su existencia: agua líquida, una fuente de energía y los elementos químicos imprescindibles para sintetizar las biomoléculas: carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre. Encélado -argüimos- es la luna más interesante para explorar, Titán, otro satélite de Saturno, y Europa, luna de Júpiter, completan el podio de excelencia.
Encélado orbita alrededor de Saturno, lo que significa que una nave exploradora debe ser autónoma, pues el retraso en las comunicaciones terrestres es de hora y media. Muy lejos del Sol, llegándole cien veces menos radiación solar que a la Tierra, la temperatura de la superficie del satélite, doscientos grados bajo cero, es muy fría: nos hallamos en un pequeño mundo helado que refleja casi toda la luz solar. A falta de grandes cráteres en su superficie, sí se observan géiseres en el polo sur; géiseres que nos indican que debe haber agua líquida; en efecto, bajo la superficie de Encélado existe un océano global de agua líquida entre el hielo de la superficie y el núcleo rocoso, una capa probablemente calentada por numerosas fuentes hidrotermales; océano ubicado a tres o cuatro decenas de kilómetros bajo la superficie, que podría tener diez kilómetros de profundidad. ¿De dónde procede el calor que calienta el agua de los géiseres, tal vez se pregunte el sesudo lector? A las fuerzas de marea, que así se denomina la atracción gravitatoria entre Encélado y Saturno, fuerza que deforma el interior del satélite y libera la energía suficiente como para tener agua líquida en su interior, a pesar de estar tremendamente lejos del Sol.
En el hemisferio sur, el astrónomo también observa en su telescopio estructuras geológicas que llama rayas de tigre, similares a las cordilleras existentes en el centro de los océanos terrestres: son muestras de la actividad geológica del satélite relacionada con el criovulcanismo, no muy diferente al vulcanismo terrestre, con la diferencia que estos volcanes extraterrestres, en vez de expulsar lava, expulsan amoniaco, hidrocarburos y agua.

Alcohol etílico

A lo largo de la historia de nuestra civilización el alcohol ha desempeñado un papel esencial. Durante los últimos milenios, desde que los humanos nos hicimos sedentarios y vivimos en ciudades, las bebidas alcohólicas fueron las bebidas más populares. En un mundo donde el suministro de agua estaba contaminado, el alcohol se ganó con razón el calificativo de agua de vida; porque, hasta la instalación de los sistemas de abastecimiento de agua potable en el siglo XIX, beber agua era peligroso, incluso mortal pues se adquirían enfermedades infecciosas. Las bebidas alcohólicas antiguas debieron tener una graduación inferior a las actuales, en cualquier caso inferiores a 16º (16% de alcohol), concentración máxima que toleran las levaduras fermentadoras; las graduaciones superiores de los licores no se consiguieron hasta alrededor del año 1100 cuando se popularizó la destilación.
Los animales que consumimos frutas, también tomamos frutas fermentadas, en tal caso ingerimos el alcohol generado en la fermentación. Para hacerlo los occidentales disponemos del gen de la enzima que metaboliza el alcohol, la alcohol deshidrogenasa; gen que no tiene la mitad de la población del oriente, no obstante, también tomaban agua potable, debido a su costumbre de beber té preparado con agua hervida. 
¿Alimenta el alcohol? Sí, el alcohol se metaboliza mediante dos enzimas, la alcohol deshidrogenasa convierte el alcohol etílico en acetaldehído y la aldehído deshidrogenasa transforma el acetaldehído en ácido acético; ácido acético que se une al coenzima A ya sea para oxidarse y obtener energía, ya sea para almacenarse como grasa. El paso del etanol a acetaldehído ocurre en tres compartimentos celulares: en el citosol la alcohol deshidrogenasa cataliza la mayor parte; en los peroxisomas la catalasa se ocupa de la cuarta parte; y en los microsomas interviene un citocromo P-450, que también genera como subproducto dañinas especies reactivas de oxígeno.
¿Es patológico el consumo de alcohol? Hay consenso científico de que el consumo de alcohol causa varios tipos de cáncer, y las pruebas indican que cuanto más alcohol se bebe mayor es el riesgo de presentar cáncer. En el año 2009, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) concluyó que el acetaldehído, procedente de la ingestión de bebidas alcohólicas, es carcinógeno para los seres humanos; no sobra añadir que el acetaldehído se disuelve fácilmente en la saliva durante la acción de fumar y que es el carcinógeno más abundante en el humo del tabaco.

El cosmos y su constante

Comprobemos el lúcido escepticismo de un desconocido sabio que vivió hace tres milenios:

“Pero, después de todo, ¿quién sabe? ¿quién podría decir

De donde vino todo y cómo ocurrió la creación?

Los mismos dioses son posteriores a la creación.

Por tanto, ¿quién puede saber realmente de dónde surgió?

¿Dónde tuvo su origen la creación entera?

¿Fue formada por alguien o acaso no lo fue?

Aquel que todo lo contempla desde el más alto cielo,

Sólo él podría saberlo, pero quizá ni siquiera él lo sabe”.

Lo podemos leer en el Rigveda (X, 129), texto hindú escrito entre el año -1500 y el –900, y es el testimonio más antiguo de duda acerca del origen del mundo. Desde esa lejana fecha hasta hoy los humanos algo hemos averiguado. Abandonada la especulación y basándonos en pruebas empíricas hemos ideado un modelo del cosmos, uno de los grandes éxitos científicos de nuestro tiempo, que se aproxima a la realidad. Sospechamos que dos tercios del universo está compuesto por algo misterioso, llamado energía oscura, que obliga al cosmos a expandirse, poco más de un cuarto de materia oscura, también misteriosa, determina la evolución de las galaxias y estructuras cósmicas que observamos, el minúsculo cinco por ciento restante lo componen la materia ordinaria de la que estamos hechos nosotros, los planetas, las estrellas y las galaxias. A pesar de los misterios, todo encaja, ¿o no? Los astrónomos, que quieren poner números a todo, disponen de dos métodos para medir el ritmo de expansión del universo, dato que llaman constante de Hubble. Un tipo de medidas, que parte del universo actual y retrocede hasta fases tempranas, proporciona el valor 74; con otro método, que se inicia en el universo primitivo y va hasta el actual, se obtiene el valor 67. Ambos valores no coinciden, y eso significa que algo falla. ¿Dónde está el error? ¿En las medidas? Se han revisado y parecen ser fiables. ¿Entonces? Los astrónomos reconocen que se hallan en una crisis. Quizá el modelo del universo no sea tan bueno como suponíamos. Tal vez haya partículas en el cosmos que no detectamos: ¿acaso una nueva variedad de neutrinos? O quizás el efecto de la energía oscura cambia con el tiempo. O… ¿quién sabe? Lo apasionante de la naturaleza es que está llena de misterios y la ciencia nos proporciona el método para resolverlos: porque, no cabe duda, los misterios están para ser resueltos.

Bacterias que sintetizan hidrógeno

 
Las necesidades energéticas mundiales crecen exponencialmente, aumenta el dióxido de carbono atmosférico producido por la combustión de hidrocarburos, cambia el clima, se acumulan partículas y moléculas en la atmósfera que deterioran la salud humana y perjudican los ecosistemas; tales fenómenos nos obligan a explotar nuevas fuentes energéticas. El hidrógeno es una de ellas: se trata de un combustible limpio (el agua es el único producto resultante), que posee un rendimiento energético (energía producida por cada unidad de masa) dos coma setenta y cinco veces superior al de los hidrocarburos; y ya se usa en la industria, por lo que su demanda como fuente de energía no es exclusiva. Para suplir las necesidades mundiales es necesario producir hidrógeno de una manera sostenible y económicamente rentable porque su obtención convencional -extracción del metano o hidrocarburos e hidrólisis electroquímica- gasta mucha energía y es cara. 
Es factible extraer el hidrógeno de los compuestos orgánicos, como hacen las bacterias, con o sin ayuda de la luz. Los científicos conocen varias fuentes biológicas productoras del gas hidrógeno: unas algas verdes (Chlamydomonas reinhardtii) descomponen el agua en gas hidrógeno y oxígeno empleando la luz del Sol; las cianobacterias usan la luz solar para producir hidrógeno cuando fijan el nitrógeno del aire; bacterias púrpuras no sulfurosas (Rhodobacter) usan radiación solar y compuestos orgánicos contenidos en materiales de desecho, para producir hidrógeno; bacterias (de la familia Rhodospirillaceae), en la oscuridad, convierten monóxido de carbono en dióxido de carbono y gas hidrógeno; bacterias anaerobias de los géneros Enterobacter, Bacillus y Clostridium usan carbohidratos para producir hidrógeno gaseoso en la oscuridad. Señalemos las humildes operarias de la biosíntesis: dos enzimas presentes en las células; la hidrogenasa cataliza la conversión de iones hidrógeno en hidrógeno gaseoso; y la nitrogenasa cataliza la reducción del nitrógeno atmosférico a amoníaco e hidrógeno gas. Entre los distintos sistemas biológicos de producción del biohidrógeno deben escogerse aquellos que ofrezcan ventajas tales como operar con varios microorganismos y sustratos, realizarse en procesos continuos que permitan controlar las condiciones de la operación para optimizar la producción o integrar la fermentación oscura con la fotofermentación. Y una última consideración, después de la obtención del gas, debemos tener presente que no ha acabado el proceso pues se necesita separar y purificar el biohidrógeno recién formado. En resumen, la obtención de una fuente de energía limpia y el uso de materiales de desecho hacen del hidrógeno una alternativa a las demandas energéticas mundiales.

Estrellas gigantes

Más del noventa por ciento de las estrellas que pueblan la Vía Láctea llevan una vida apacible, consumiendo hidrógeno, su fuente de luminosidad. No es el caso de Arturo en la constelación del Boyero, ni de Capella en la constelación del Auriga, ni de Aldebarán en Tauro, estrellas gigantes, veinticinco, doce y cuarenta y cuatro veces más grandes que el Sol y relativamente cercanas, pues la luz que emiten tarda menos de una vida humana -treinta y seis años, cuarenta y dos y sesenta y cinco, respectivamente-, en llegar a la Tierra. ¿Por qué señalo estas tres estrellas,  que cualquiera puede observar en el cielo nocturno, entre la población estelar? Porque las califico de anormales. Hago un inciso para declarar que, casi sin querer, estoy indagando en el futuro del Sol, que incluye nuestro destino y el porvenir de la Tierra. ¿Qué le sucede a una estrella de masa intermedia -como el Sol-, cuando agota su reserva de combustible? Durante diez mil millones de años, aproximadamente, después de su nacimiento, no ha pasado casi nada: se ha fusionado el hidrógeno interior para dar helio y éste se va acumulando en el centro de la estrella. Después de ese larguísimo tiempo, tanto la luminosidad como el tamaño del Sol, muy lentamente, se han duplicado. Agotado el hidrógeno, la estrella fusiona el helio; en consecuencia, el núcleo se contrae y la envoltura se expande y enfría, el tamaño del Sol se multiplica por cien y su luminosidad por dos mil: el Sol se ha convertido en una gigante; gigante roja que ocupa más de la mitad del cielo, evapora los océanos y funde el plomo que pudiera haber en la superficie de nuestro planeta. La evolución posterior la convertirá en una nebulosa planetaria -el nombre nada tiene que ver con los planetas- en cuyo centro brillará una enana blanca que se irá enfriando lentamente.
No todas las estrellas evolucionan como el Sol; en las estrellas más masivas -cuya masa estelar supera las diez masas solares- otros fenómenos exóticos -entre los que se incluye una probable explosión supernova- ocurrirán en el futuro. Tampoco tiene el mismo comportamiento una estrella menos masiva que el Sol; si su masa no alcanza la mitad de nuestro astro rey la estrella nunca se convertirá en gigante; agotado todo el hidrógeno combustible acabará convertida en una enana blanca compuesta de helio.

¿Los tatuajes aumentan el riesgo de cáncer?

Uno de cada cinco europeos y uno de cada tres norteamericanos se tatúan: de esos datos colegimos que, en el siglo XXI, los tatuajes son populares; además, quienes recurren a esa práctica lo hacen siendo jóvenes, lo que significa que estarán expuestos a los componentes químicos de la tinta del tatuaje durante casi toda su vida; sin embargo, se ignoran sus efectos en la salud a largo plazo. Christel Nielsen, Mats Jerkeman y Anna Saxne Jöud se propusieron averiguar si los tatuajes aumentan el riesgo de linfoma maligno en la población sueca. Aclaremos que el linfoma maligno es un cáncer del sistema linfático: el sistema que nos defiende de las infecciones. En la revista eClinicalMedicine (The Lancet) del 21 de mayo de 2024 los investigadores publicaron los resultados de su labor: “Descubrimos que las personas tatuadas tenían un riesgo veintiuno por ciento mayor de linfoma maligno en comparación con las personas no tatuadas”. “Se necesita urgentemente más investigación epidemiológica para establecer la causalidad”. Sus descubrimientos merecen un comentario. 
Las tintas para tatuajes, mezclas de pigmentos, subproductos de la síntesis de los pigmentos y aditivos, pueden contener aminas aromáticas primarias, hidrocarburos aromáticos policíclicos, arsénico y metales como el cromo, cobalto, plomo o níquel. La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer ha clasificado como cancerígenas un número considerable de sustancias químicas que contienen las tintas para tatuajes.
Los tatuadores inyectan tinta en la dermis mediante punciones. ¿Es inocua tal práctica? Cuando cualquier antígeno -los componentes de las tintas actúan como antígenos- traspasa la piel (la epidermis), los macrófagos transportan el antígeno a los ganglios linfáticos, donde se inicia una respuesta inmunitaria. Se han descrito ganglios linfáticos pigmentados, con depósitos de partículas metálicas y agrandados durante décadas en las personas tatuadas; por lo que cabe especular que los ganglios tienen una ligera inflamación crónica. Los médicos saben que las sustancias químicas cancerígenas afectan a los ganglios linfáticos; y cada vez hay más pruebas de que la alteración inmunitaria -los ganglios linfáticos forman parte del sistema inmunitario- provocada por la exposición a disolventes, retardantes de llama, plaguicidas y tintes para el cabello interviene en la génesis del linfoma maligno. También saben que ha habido un aumento de casos de linfoma maligno que no tiene explicación; urge averiguar si existe una asociación entre tal aumento y algún factor -tal vez los tatuajes- del estilo de vida.

Metalicidad estelar

Atribuir dos significados a una misma palabra puede confundir al más versado de los lectores. Analicemos el significado de un término que, a priori, nos parece diáfano: metal. Los astrónomos usan el término metal para incluir a todos los elementos químicos diferentes del hidrógeno y helio, sean metales o no lo sean; un uso distinto al que le dan los químicos y profanos. Los astrónomos aseguran que estrellas con abundante carbono y el oxígeno -que nadie calificaría de metales- son ricas en metales. ¿Por qué lo hacen? Porque el noventa y ocho por ciento de la materia del universo es hidrógeno y helio; reservan el término metal para el dos por ciento restante.
Ateniéndose a la metalicidad los astrónomos han hallado dos poblaciones de estrellas en el universo, la población I, abundante en metales, a la que pertenece el Sol (cuya composición en masa de hidrógeno, helio y metales es setenta, veintiocho y dos por ciento, respectivamente) y la población II escasa en metales. Los astrónomos sospechan la existencia de una población III de estrellas (que no han observado) cuya metalicidad sea cero; se trataría de las primeras estrellas formadas en el cosmos; porque el hidrógeno y helio fueron los únicos elementos presentes en el espacio durante los primeros millones de años tras el Big-Bang. Deducimos que las primeras estrellas formadas con el gas primigenio (que contenía el setenta y cinco por ciento de hidrógeno y el veinticinco por ciento de helio), previa fusión del hidrógeno y del helio en su núcleo, formarían, también por fusión, átomos de carbono, oxígeno, silicio e hierro; átomos que los vientos solares y las explosiones supernovas esparcirían al medio interestelar; enriqueciéndolo en metales y proporcionando materia para el nacimiento de posteriores generaciones de estrellas. Sospechamos que estas primeras estrellas fueron muy masivas y luminosas; por lo tanto, su tiempo de vida sería muy corto. Deducimos de lo anterior que el medio interestelar del universo joven tenía una metalicidad menor que el actual y, en consecuencia, las generaciones de estrellas viejas tienen metalicidades menores que las generaciones jóvenes. Cabe colegir de todo ello que las estrellas pobres en metales, observables hoy en día, conservan información sobre la composición química del gas que las originó; entendemos que el interés de su estudio es máximo porque nos proporcionan información sobre el Universo primigenio, las primeras estrellas que brillaron en él y las galaxias que lo habitaron.

Lejía: inesperada defensa celular

Si de me baja lira

 tanto pudiese el son que, en un momento,

aplacase la ira 

del animoso viento

y la furia del mar y el movimiento.

Como va a comprobar a continuación el curioso lector ni el viento ni el mar, coléricos protagonistas de este bello poema, desempeñan el papel principal en este escrito, sino los microscópicos macrófagos y los igual de diminutos leucocitos neutrófilos, coléricos también, pero de otra manera porque, buenos defensores de nuestro organismo, estas células del sistema inmunitario, cuando suena la alarma, entran en acción con sañuda violencia; y no hallan mejor modo de matar a las bacterias, virus, hongos o parásitos invasores que rociarlos con lejía. ¿Lejía? Lejía, tal cual, ni más ni menos. No cabe duda que el fenómeno merece una explicación. Las células defensoras mencionadas, los macrófagos y neutrófilos del sistema inmune, sintetizan una enzima de enrevesado nombre, la mieloperoxidasa, cuya acción consiste en hacer que los inofensivos iones cloruro de la sal y las moléculas de peróxido de hidrógeno que hay en las células reaccionen entre sí para dar hipoclorito al que, disuelto en agua, habitualmente damos el nombre de lejía. ¿Por qué esas células muestran tal actividad que, a priori, puede parecernos disparatada? Después de todo, la lejía, usemos mejor su nombre químico el hipoclorito, sabemos que nos daña. La respuesta a la pregunta es inmediata: porque la lejía, como potente oxidante, tiene una acción microbicida, lo que quiere decir que mata a las bacterias o a cualquier agente biológico patógeno que nos haya invadido, lo que no está nada mal. Comprendemos ahora que el hipoclorito contribuya al mecanismo de defensa contra los agentes infecciosos; sin embargo, como seguro que ya ha adivinado el sabio lector, su exceso puede resultar fatal porque perjudica a las células propias. Deducimos de todo ello que el control de la actividad de la enzima mieloperoxidasa (MPO) es crítico porque la excesiva cantidad de hipoclorito sintetizado produce estrés oxidativo; lo que significa que oxida -daña- a biomoléculas esenciales: a los ácidos grasos de las membranas celulares, a los aminoácidos de las enzimas y a las bases nitrogenadas del ADN. No nos debe sorprender que el aumento de la actividad de la enzima MPO se haya observado en procesos patológicos, como las enfermedades infecciosas y las enfermedades inflamatorias; enfermedades comunes cuyo nombre más que enfurecernos nos asusta: artritis reumatoide, leucemias, fibrosis del pulmón, aterosclerosis, cirrosis, hepatitis o cataratas.

Historia del oxígeno atmosférico

El sesudo erudito sabe que las plantas hacen la fotosíntesis para sintetizar sus biomoléculas usando como fuente de energía luz solar y liberando al mismo tiempo oxígeno. ¿Sólo los vegetales hacen la fotosíntesis? No, también las bacterias la hacen; pero sólo algunas son capaces de sintetizar el preciado oxígeno. Las bacterias vivían en la Tierra desde hace cuatro centenares de millones de años, en un ambiente carente de oxígeno, cuando, hace tres mil cuatrocientos millones de años, algunas recurrieron a la radiación solar para adquirir la energía necesaria para vivir. Poseían pigmentos coloreados -bacterioclorofilas- que les proporcionaban color y les permitían absorber rayos infrarrojos -a las bacterias púrpuras (también apellidadas rojas)- y luz visible a las bacterias verdes. Ambas, en vez de liberar el oxígeno del agua, usaron la energía solar para transformar los sulfuros en azufre. Aún hoy podemos encontrarlas, las púrpuras concretamente, en los manantiales sulfurosos o en los lagos donde se acumula el sulfuro de hidrógeno; y nos resultan útiles porque algunas variedades de bacterias púrpuras, que en vez de usar azufre utilizan compuestos tanto inorgánicos como orgánicos, son capaces de convertir los desechos humanos en hidrógeno; gas cuya combustión ahorra energía a nuestras plantas de tratamiento de aguas residuales.
Y las bacterias continuaron evolucionando hasta que el azar seleccionó unas -las cianobacterias- que, además de absorber luz visible, generan oxígeno. Desde hace dos mil cuatrocientos cincuenta millones de años, y durante mucho tiempo, hasta hace ochocientos cincuenta millones de años, la concentración del oxígeno atmosférico fabricado por ellas no sobrepasó el dos o cuatro por ciento. Se superó el quince por ciento hace quinientos treinta y nueve millones de años; y desde esa fecha hasta el presente ha oscilado entre el quince y el treinta y cinco por ciento. Hace cuatrocientos cincuenta millones de años, cuando la concentración de oxígeno atmosférico era el veintiuno por ciento, similar a la actual, aparecieron las plantas terrestres, en consecuencia, aumentó el oxígeno atmosférico; tanto que, en el período Carbonífero, la concentración alcanzó el máximo, sobrepasó el treinta por ciento; en tales condiciones vivieron los insectos gigantes. En la extinción biológica masiva que sucedió hace doscientos cincuenta y dos millones de años el oxígeno también descendió hasta el mínimo (quince por ciento). Desde hace sesenta y seis millones de años hasta el presente, durante la era de los mamíferos, la concentración de oxígeno atmosférico se ha mantenido alrededor del veintiuno por ciento, relativamente estable.

Ciruelas y ácido benzoico

Quienes, además de otras viandas, comemos cereales, frutos secos y frutas deseamos impedir que en nuestros alimentos crezcan los mohos productores de las peligrosísimas micotoxinas; micotoxinas causantes de inmunodeficiencias y cáncer y que, por si no fueran suficiente dañinas, persisten tras el procesado y condimentación de los alimentos. El ácido benzoico y los benzoatos son algunos de los conservantes más usados como aditivos para protegernos de tales hongos. Si añado que, en ciertas circunstancias, el ácido benzoico puede convertirse en el cancerígeno benceno, auguro que el cauto lector deducirá que debe rehuir tales compuestos químicos, sin embargo, las suculentas ciruelas y los no menos deliciosos arándanos contienen ácido benzoico. ¿Tienen motivos para preocuparse quienes paladean tales frutos? Si bien el escritor ha decidido eludir las bebidas a las que se les han añadido benzoatos y ácido ascórbico -sospecha que ambas sustancias, en ciertas condiciones, reaccionan para producir el tóxico benceno- no duda en comer abundantes ciruelas -por motivos estrictamente gastronómicos las prefiere sin condimentar- y satisface su apetito con frutos del bosque, siendo los arándanos, que recoge él mismo a finales de verano, los más degustados. Las ciruelas, además de los melocotones, albaricoques, paraguayos, nectarinas, cerezas y nísperos constituyen la variopinta familia de las drupas, que así llaman los botánicos a las frutas carnosas que tienen hueso -la parte dura- en su interior. ¿La más exquisita? El goloso escritor, incapaz de seleccionar una de ellas por su sabor: le resultan todas exquisitas, ha decidido fijarse en las biomoléculas que contienen y en sus propiedades farmacológicas, para dilucidar si ellas le facilitan la eleccion. Duda ante la que contiene más betacaroteno, precursor de la vitamina A, que distingue por su color amarillo o naranja; pero al final se decanta por la probada eficacia de la capacidad laxante de las ciruelas, reconocida desde antaño. ¿Hay una explicación química a esta propiedad que mucho apreciarán quienes padecen estreñimiento? Por supuesto, varias de las sustancias que contienen facilitan esta cualidad, en concreto, las ciruelas tienen gran cantidad del polisacárido pectina, una fibra soluble y formadora de geles que estimula la producción de heces; la difenil isatina y el sorbitol contribuyen al efecto; y también la cera protectora que recubre estas frutas, la pruina (el polvillo blanco que también tapiza las uvas y arándanos). Por último, no desdeñamos reseñar que las ciruelas también tienen saludables polifenoles antioxidantes, más, cuanto más oscuras son.

Tormenta solar

El Centro de Predicción de Clima Espacial (SWPC) de los Estados Unidos anunció una tormenta geomagnética severa -con una intensidad G4 dentro de una escala de 5- los días diez y once de mayo del año 2024. El Sol ha originado muy pocas tormentas geomagnéticas en el presente ciclo solar, que empezó en el año 2019 y se espera que acabe en el 2033. Aunque manifestaciones del fenómeno, como las auroras boreales en latitudes menores que las habituales, pueden observarse y disfrutarse, no se trata de un fenómeno carente de importancia para la humanidad; pues las tormentas magnéticas pueden dañar las comunicaciones por radio, así como el sistema de posicionamiento global GPS, las centrales eléctricas, las naves espaciales y la navegación por satélite. Y pueden ser excepcionalmente intensas y peligrosas; la tormenta solar más extrema registrada hasta la fecha ocurrió en el año 1859; fue tan intensa que generó auroras boreales visibles en Cuba y otros lugares tropicales; disponemos de pruebas para afirmar que las hubo mucho mayores, incluso un centenar de veces mayores, en los últimos diez mil años.
Una tormenta solar, nombrada también tormenta geomagnética, es un fenómeno generado por el Sol, cuando emite una gran cantidad de partículas y radiación electromagnética que, al llegar a la Tierra, interactúan con su campo magnético. El viento solar, o una eyección de masa coronal (CME), que así se denomina la expulsión de una nube de plasma de la capa más externa del Sol, perturba entonces la capa más externa de la atmósfera  terrestre -la magnetosfera- que actúa como escudo protector del planeta. Sucede entonces que la magnetosfera, cuyo campo magnético desvía la mayor parte de las partículas solares, adquiere la energía del viento solar y, en consecuencia, aumenta el movimiento del plasma que contiene y de la corriente eléctrica en ella.
Todo comienza con una alteración local del campo magnético del Sol -llamada reconexión magnética- que origina una erupción en su superficie; la erupción emite una gran cantidad de radiación electromagnética que abarca todo el espectro radiativo, desde los rayos gamma, pasando por la luz visible, hasta ondas de radio; la gigantesca explosión en el Sol -equivalente a miles de millones de bombas nucleares- expulsa una nube de plasma (CME) que, si el azar dicta que se dirija hacia la Tierra, genera la tormenta geomagnética. Tormenta que notamos los terrestres cuarenta y ocho horas después de la reconexión magnética original.

Inflamación y especias

Uno de los contertulios disertaba sobre los componentes del ginger ale, la bebida gaseosa fabricada con agua mineral, jengibre, azúcar y limón que bebía uno de nosotros. El jengibre nos condujo a la cúrcuma, la guindilla y la pimienta, cuatro vegetales que contienen los compuestos químicos antiinflamatorios más o menos picantes gingerol, curcumina, capsaicina y piperina, respectivamente. Y llegados a este punto alguien preguntó si la inflamación era beneficiosa o perjudicial para el cuerpo humano.
Se trata de un pregunta capciosa; engañosamente fácil porque la contestación no puede ser afirmativa ni negativa; se necesitan argumentos muy precisos y muchos matices. La inflamación no es una enfermedad, sino una respuesta inespecífica del cuerpo frente a las agresiones, respuesta cuyo objetivo consiste en destruir al agente causante de la inflamación y reparar el órgano dañado; se la considera un mecanismo de inmunidad estereotipado, listo para actuar de forma inmediata en cualquier momento. La ambivalencia de la inflamación se debe a que la defensa puede dirigirse tanto hacia los agentes dañinos -externos o internos- como hacia las biomoléculas propias, inofensivas, en este caso lesiona a órganos sanos. Debido a esta ambigüedad los investigadores distinguen la inflamación aguda, temporal, de la crónica, que se mantiene durante semanas o meses. Durante la inflamación aguda, en el área afectada se acumulan leucocitos procedentes de la sangre y se sintetizan sustancias que destruyen al agente dañino y reparan el tejido dañado. Puesto que esta potente defensa puede producir perjuicios debe mantenerse bajo control; por ello, tanto las moléculas causantes de la inflamación como las células inmunitarias que las acompañan se producen sólo mientras persiste el estímulo y tienen vidas cortas; en concreto, los leucocitos se degradan en horas; además, durante la inflamación, se producen sustancias antiinflamatorias para terminar el proceso. Los macrófagos, las células predominantes durante la inflamación crónica, además de producir sustancias capaces de reparar los tejidos orgánicos, disponen de una eficaz artillería de moléculas destructivas contra la invasión de patógenos, armas, sin embargo, de doble filo en el caso de que se dirijan contra los tejidos propios. A diferencia de lo que sucede durante la inflamación aguda, en la que los macrófagos desaparecen tan pronto se elimina la causa, durante la inflamación crónica los macrófagos se acumulan, el daño aumenta y se destruyen los tejidos corporales; y nos referimos enfermedades tan graves como la artritis reumatoide, la gota, la aterosclerosis, la tuberculosis o la fibrosis pulmonar.

Estrellas y magos

Disponemos de espacio vacío, todo el tiempo del mundo y átomos de hidrógeno y helio, ninguna materia más. Imaginémonos magos y sembremos el espacio con grupos -nubes- de átomos; sorprendentemente sólo contemplaríamos cinco, y nada más que cinco, posibles productos diferentes de la siembra, que dependen de la cantidad de materia de la nube original.
Primera posibilidad. La nube atómica colapsa debida a su gravedad; si la masa no llega al ocho por ciento de la masa solar, no hay reacciones nucleares: no se forma una estrella.
Segunda posibilidad: nace una estrella ligera. Al colapsar, debido a la gravedad, la nube libera energía: el gas de átomos se calienta, hay reacciones nucleares, se emite radiación; se establece un equilibrio entre la gravedad, que atrae la materia hacia dentro y la presión del gas y de la radiación que la empuja hacia afuera. Y cuanto más masiva es la estrella, más caliente y luminosa; y cuanto menos, más fría y oscura. Las estrellas ligeras -su masa no supera la mitad de la masa solar- sólo fusionan hidrógeno, ningún otro elemento; se trata de enanas frías que terminarán su vida como enanas blancas. ¡Pero aún no podemos observarlas!, porque su vida -entre veinte y treinta mil millones de años, si tienen un décimo de la masa solar- es superior a la edad actual del universo.
Tercera posibilidad: nace una estrellas de masa intermedia. La estrella, cuya masa está comprendida entre la mitad y el décuplo de la masa solar, fusiona primero el hidrógeno y después el helio; por ello su envoltura se dilata y enfría: se vuelve gigante roja, y a continuación se contrae. Termina su vida como una enana blanca rodeada de una nebulosa planetaria. Diez mil millones de años de tranquilidad esperan a una estrella similar al Sol.
Cuarta posibilidad: nace una estrella masiva. Después de fusionar hidrógeno y helio, la estrella fusiona los elementos menos pesados que el hierro hasta que, cuando la masa del núcleo estelar supera un límite, colapsa, expulsa con violencia las capas externas: aparece una supernova y una estrella de neutrones o un agujero negro. Pocos millones de años duran estas estrellas.
Quinta posibilidad. Cuando la masa de la nube de gas que colapsa supera un límite -en torno a cien masas solares-, no logra establecerse el equilibrio: la estrella naciente expulsa las capas exteriores hasta alcanzar el límite máximo de una estrella masiva normal.

Archivo de "Investigación y ciencia" 1976-2021

 

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