Metales pesados tóxicos

     Escribe Camilo José Cela: “Los romanos plantaban rosas y violetas sobre las tumbas para que las flores, al caer sobre la tierra de los muertos, la esponjasen y la hicieran más ligera y amorosa. Que la tierra te sea leve, escribían sobre las sepulturas”. Ahí acabaremos antes de llegar a viejos si no nos precavemos de los metales pesados tóxicos, mercurio, cadmio y plomo. Contaminan la atmósfera, el suelo y el agua, perduran en el ambiente centenares de años y se acumulan en los seres vivos.

     La inhalación, ingestión o contacto con el mercurio si ya es tóxico para los adultos, lo es más para los niños ya que afecta al desarrollo de su sistema nervioso. En el pasado, fungicidas, antisépticos, cremas blanqueadoras de la piel, incluso amalgamas dentales y algunas vacunas contenían mercurio, en el presente la manera más frecuente de exponernos al peligroso metal consiste en consumir algunos pescados y mariscos: los mejillones y peces espada están entre los alimentos que más tienen. ¿De donde procede el mercurio ambiental? La mayor parte de las actividades humanas, especialmente de las centrales eléctricas de carbón y de las plantas de incineración de desechos.

     El cadmio, además de debilitar los huesos, alterar el sistema inmune, dañar el riñón y el sistema reproductor, es cancerígeno. Aunque la comida es la forma de exposición más frecuente: champiñones, cacao y mejillones contienen abundante cadmio de forma natural; el humo del tabaco también transporta cadmio a los pulmones.

     La cantidad de plomo en el ambiente se ha multiplicado por mil en los últimos siglos, debido principalmente al uso del tetraetilplomo como antidetonante de la gasolina. Abolido su uso, en el siglo XXI, la fabricación de baterías para automóviles consume el setenta y cinco por ciento de la producción mundial de plomo. Nos exponemos al plomo al tomar alimentos, agua o aire contaminados; no olvidamos el plomo de las cañerías de las viviendas antiguas ni la pintura con plomo de sus paredes. La Organización Mundial de la Salud ha estimado que este tóxico metal causa cerca de novecientas mil defunciones anuales y ocasiona el sesenta por ciento de las insuficiencias de desarrollo intelectual sin causa evidente. Afecta al desarrollo del cerebro infantil, ¿consecuencias? Reduce el cociente intelectual y aumenta las conductas antisociales. Los toxicólogos no han hallado una cantidad de plomo mínima por debajo del cual no se sufren daños.  ¿Se ha quedado atónito el sesudo lector?

Capsaicina y pimientos

No me cabe duda que, en estos tiempos, un químico debe aprender a cocinar; no sólo para aprovechar las cualidades gastronómicas de los diferentes alimentos o minimizar los aditivos que contienen, sino también para beneficiarse de sus propiedades farmacológicas. Mientras degustaba pimientos, un exquisito vegetal importado de América, también ilustraba a los comensales sobre ellos: además de contener el imprescindible magnesio poseen más vitamina C que las naranjas -al menos los rojos-. Como planta perteneciente a la familia de las solanáceas –continuaba con mi disertación- tienen pequeñas cantidades de alcaloides; uno de ellos, la capsaicina, determina el característico sabor picante. Por cierto, aclararé que las plantas del género Capsicum, que en España llamamos pimientos o guindillas y en América chile o ají, nada tienen que ver con la pimienta (Piper nigrum), si se exceptúa su picor. La capsaicina –decía-. por la sensación de ardor que provoca se utiliza para que los alimentos se vuelvan picantes. Tal vez al curioso lector le interese saber que las papilas gustativas, los receptores del gusto, no intervienen en la detección del picante. ¿Quién, entonces? Los nociceptores, los mismos detectores del dolor que nos informan de algún desperfecto corporal, captan el picor; en concreto, notamos la sensación picante cuando alguna sustancia activa los nociceptores que normalmente nos avisan de que algo está muy caliente para ser ingerido.

Los bioquímicos han comprobado que la capsaicina tienen unas propiedades químicas insospechadas: es antioxidante; anticancerígena, pues induce la apoptosis –el suicidio- de las células cancerosas; también es apta para el tratamiento de lumbalgias y para el alivio de algunos dolores neuropáticos. Su eficacia analgésica se debe a que estimula a las neuronas que producen sustancia P –el neurotransmisor de las neuronas que conducen la sensación dolorosa-; una activación ininterrumpida de los detectores del dolor conduce a una desensibilización de los mismos y, por tanto, al efecto contrario, la analgesia. Los granjeros de África y de la India han descubierto una original defensa contra los grandes destrozos que provocan los elefantes en los cultivos: untan las vallas con chiles y el olor irritante ahuyenta a los enormes mamíferos. Tampoco se desdeña el uso de la capsaicina para repeler animales más pequeños, los violadores, por ejemplo: como arma de defensa personal, las mujeres pueden utilizar un aerosol de pimienta contra ellos. ¡Se lo merecen!… aunque debo recordar que en algunos países está prohibido su empleo. 

La Tierra blanca, el clima terrestre más frío

El estudio del clima a escalas de tiempo de milenios (que depende de las peculiaridades de la órbita terrestre) interesa a los humanos; el análisis del clima con escalas de tiempo de centenares de millones de años es un asunto muy diferente. ¿Existe un clima normal de la Tierra? Si todas las glaciaciones ocurridas han dejado una huella que podamos reconocer, entonces el clima terrestre debe considerarse normal cuando no hay glaciares al nivel del mar, ya que no los ha habido durante el noventa por ciento de la historia del planeta. ¿Qué sucedió entonces durante el diez por ciento restante? Que hubo varias glaciaciones. ¿Qué las provocó? Los climatólogos buscan el culpable en la atmósfera, los geólogos en los continentes, los biólogos en las bacterias; pero por ahora sólo sabemos con seguridad que el clima es muy complejo y que, probablemente, cada glaciación tenga una causa diferente.

La primera glaciación se produjo hace dos mil trescientos millones de años y duró ciento cincuenta millones; al frío intenso le sucedieron mil trescientos millones de años de bonanza; a este período de clima apacible sucedió el período más frío de la historia de la Tierra. Existen pruebas abrumadoras para asegurar que los continentes situados cerca del ecuador estaban cubiertos por glaciares durante el período comprendido entre hace ochocientos cincuenta y quinientos ochenta millones de años. Con todos los continentes cubiertos de nieve, los océanos helados y temperaturas medias de cincuenta grados bajo cero, la superficie del planeta sería tremendamente hostil para la vida. Los datos representan hasta cuatro glaciaciones sucesivas. ¿A qué se debió este intervalo extremadamente frío? Los geólogos disponen de una hipótesis. El movimiento de los continentes los había conducido a las proximidades del ecuador; tal situación optimizaría la meteorización química, lo que implicaría un consumo máximo de dióxido de carbono; en consecuencia, descenderían las temperaturas: se formarían glaciares en las montañas y después al nivel del mar cubriendo casi toda la superficie del océano. Después de unas decenas de millones de años, los volcanes habrían logrado acumular la suficiente cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera como para regenerar el efecto invernadero: el hielo se fundiría. El clima extremo de la Tierra Blanca se repetiría varias veces hasta que la danza de las placas litosféricas alejase los continentes del ecuador. Los modelos teóricos y las observaciones coinciden: lo que hoy es hipótesis, quizás mañana sea certeza.

¿Pueden existir seres vivos de silicio?

Los bioquímicos saben que las moléculas que forman todos los seres vivos de nuestro planeta son compuestos del carbono. ¿Es imprescindible este elemento? ¿Sería posible una vida en la que se hubiese sustituido por el silicio? El carbono reúne características únicas: puede combinarse consigo mismo para formar grandes cadenas ramificadas que son, al mismo tiempo, estables y capaces de modificarse con relativa facilidad. El silicio, el átomo más parecido al carbono, también es capaz de formar largas cadenas consigo mismo (silanos) o con el oxígeno (siliconas). En el tamaño atómico reside la diferencia entre uno y otro; el silicio es un cincuenta por ciento mayor; esa diferencia se traduce en que la longitud del enlace entre átomos de silicio también es superior y, por ello, el enlace resulta la mitad de fuerte: significa eso que las cadenas de silicio no tendrían la suficiente estabilidad para formar grandes estructuras. Podemos intercalar átomos de oxígeno en las cadenas de silicio y tendríamos siliconas, más estables, que sí podrían formar estructuras complejas; sin embargo, su alta estabilidad (la energía del enlace silicio oxígeno supera la del carbono oxígeno) les impide transformarse. Sucede lo mismo con los compuestos más estables de silicio: se combina con el oxígeno y los metales para dar silicatos, demasiado estables para cambiar. Hay más argumentos que valorar: el carbono puede formar consigo mismo enlaces sencillos o múltiples, circunstancia que nos remite a los compuestos estables y, al mismo tiempo, capaces de transformarse; el silicio sólo forma enlaces sencillos. El carbono forma estructuras cíclicas; el silicio no, es demasiado grande. Los compuestos de carbono e hidrógeno son estables en presencia de oxígeno, aunque bajo determinadas condiciones pueden combinarse con él para formar otros compuestos, incluyendo el dióxido de carbono y agua, reacción que proporciona energía a la mayoría de los seres vivos; por el contrario, los compuestos de silicio e hidrógeno se inflaman espontáneamente si hay oxígeno. Por último, el dióxido de silicio no es soluble en agua, mientras que sí lo es el dióxido de carbono.

Supongamos que, a pesar de todo, pudieran solventarse todos los inconvenientes en el ambiente adecuado. ¿Por qué sospecho que no existiría vida basada en el silicio, siendo éste mucho más abundante que el carbono? En un entorno que haya silicio también habrá hidrógeno, oxígeno, carbono, azufre, nitrógeno y fósforo. Entonces ¿qué evitaría que se formara la vida basada en el carbono?

El mundo cuántico, otra vez

Estamos tan habituados a leer que la ciencia española desde 1939 hasta 1978 fue un erial que nos tienta pensar que antes se hallaba en la misma situación; erramos. Durante el primer tercio del siglo XX la escuela española de histología se codeaba con las mejores del mundo y ahí está el Nobel de Santiago Ramón y Cajal para demostrarlo. No sólo avanzaron las ciencias biológicas, en el año 1923 José Ortega y Gasset acompañó a Albert Einstein a visitar Toledo y, en 1934, Erwin Schrödinger, uno de los forjadores de la mecánica cuántica, estuvo en la Universidad de Santiago de Compostela. Sobre los descubrimientos de éste físico me instruía, cuando tropecé con “El enigma cuántico”, un libro escrito por Bruce Rosenblum y Fred Kuttner, que he leído con admiración porque la teoría cuántica nunca acaba de sorprenderme.

La mecánica cuántica, el conjunto de leyes físicas que suele manifestarse sólo en la escala atómica, rige el comportamiento de la materia. Por eso tiene singular importancia, para entender la teoría, mostrar los escasos comportamientos cuánticos macroscópicos. El entendido lector sabrá que la temperatura es la manera macroscópica de referirnos a la energía cinética media de las partículas de una sustancia. Al enfriar algo, se reduce la energía de sus moléculas componentes; y si la temperatura baja lo suficiente, las moléculas carecen de la energía para vencer las fuerzas de atracción que pretenden juntarlas, pierden movilidad y quedan confinadas en posiciones fijas: la sustancia se ha solidificado. ¿Sucede lo mismo con todas las sustancias al enfriarlas? No, el helio constituye la única excepción. El hecho de que el helio no solidifique es quizás la forma más simple de manifestar las leyes de la mecánica cuántica. En el helio líquido, por baja que sea la temperatura, los átomos conservan la energía suficiente para vencer las débiles fuerzas interatómicas de atracción. Esto contradice las leyes de la física clásica que presuponen que, en el cero absoluto de temperatura (menos doscientos setenta y tres grados centígrados), la energía de los átomos es cero; o lo que es lo mismo, que los átomos permanecen inmóviles en posiciones fijas. En cambio, la mecánica cuántica afirma que es imposible que algún átomo pueda estar perfectamente localizado y tener energía nula; incluso en el cero los átomos conservan cierta energía que les impide permanecer completamente quietos. En conclusión, se necesitan altas presiones, además de bajas temperaturas, para que el helio solidifique. ¡Qué le vamos a hacer!