Evolución de los minerales

Al principio del universo no había minerales: la elevada temperatura del Big Bang impedía la formación de sólidos. La gravedad tardó millones de años en reunir los gases en nebulosas y formar las primeras estrellas. Cuando las estrellas gigantes se convirtieron en supernovas formaron los elementos que luego se esparcieron por el espacio, se enfriaron y formaron los primeros minerales: microscópicos cristales de diamante y grafito, a los que pronto se añadieron unos pocos más.

En los cuatro mil seiscientos millones de años siguientes a la formación del sistema solar, el número de minerales ha pasado de una docena, que contenía la nebulosa presolar, hasta más de cuatro mil cuatrocientos actuales. Robert Hazen explica tal diversificación: los minerales, igual que los seres vivos, evolucionan; el planeta ha atravesado, a lo largo de su historia, una serie de estadios caracterizados por diversos procesos de formación mineralógica. La formación de la Tierra constituye el primer estadio: más de doscientos minerales, entre los que se halla el olivino y el circón, se desarrollaron en los planetesimales. Hace cuatro mil cuatrocientos millones de años, en el segundo estadio, la superficie del planeta estaba constituida por basalto negro -la Tierra negra-; la fusión parcial de esta roca y las reacciones químicas formaron mil quinientas especies minerales, como la lepidolita, el berilo y la turmalina. En la tercera fase, hace dos mil millones de años, los organismos fotosintéticos liberaron oxígeno; la gran oxidación -la Tierra roja- originó dos mil quinientas especies de minerales nuevos, como la rodonita y la turquesa. En el cuarto estadio -la Tierra blanca-, hace setecientos millones de años, un cambio climático cubrió la superficie del planeta con un único mineral: el hielo; el dióxido de carbono procedente de los volcanes desencadenó un calentamiento global; el planeta osciló entre glaciaciones y cálidos períodos interglaciales durante millones de años; durante estos últimos, la meteorización de las rocas aportó enormes cantidades de minerales arcillosos, como la caolinita. Y llegamos al último estadio -la Tierra verde-, hace cuatrocientos millones de años; animales y plantas pluricelulares colonizaron el planeta; hongos y plantas multiplicaron la meteorización de las rocas y la producción de arcillas: se originaron minerales como el aragonito y la calcita, hallada en todas partes, esqueleto humano incluido.

Los átomos de hidrógeno forman estrellas, las estrellas forman elementos, los elementos forman planetas y éstos forman minerales, que catalizan la síntesis de biomoléculas, que originarán la vida. En resumen, un maravilloso universo que se vuelve más complejo.

Color de los ojos

Reconozco que no todos los momentos son buenos para disfrutar de la lectura de un poema; sin embargo, aunque sea de una manera forzada por el calendario, en el día mundial de la poesía, debe leerse alguno. Así lo hice, tomé un par de antologías poéticas, las ojeé y me detuve en tres. Volví a disfrutar del maravilloso último terceto del soneto de Quevedo sobre el polvo enamorado. Traté de entender a Pessoa cuando identificaba al poeta con un fingidor; y me emocionó el madrigal que así comienza:

Ojos claros, serenos,

Si de un dulce mirar sois alabados,

¿Por qué si me miráis, miráis airados?

Concluido el tiempo dedicado a la emotividad, de nuevo tomaron el control del cerebro los circuitos neuronales dedicados a la razón para inquirir sobre la causa del color de los ojos. En el mundo existe una relativa uniformidad: el color ocular común es el castaño; Europa constituye la excepción a la norma, pues en nuestro continente se generó una diversidad de colores: desde el ámbar y avellana, al verde, azul y gris. ¿De qué depende esa característica personal que tanto nos llama la atención? El color está determinado por la cantidad y la distribución del pigmento melanina en el iris del ojo; hay dos tipos de melanina, la eumelanina, la forma más común que contienen todos los ojos, es un polímero negro-marrón hecho con el aminoácido tirosina, y la feomelanina, de aspecto pardo-amarillento-rojizo; además del mencionado, otro pigmento, el lipocromo, interviene en el fenómeno; cierto, aún queda mucho por averiguar, pero los fisiólogos ya saben que el color castaño-marrón se debe a la abundancia de melanina, cuya cantidad disminuye y se vuelve moderada en el color verde -que tiene el dos por ciento de los europeos-, y es escasa en el color azul, que presenta el ocho por ciento de los europeos.

Como en el pelo y en la piel se encuentra el mismo pigmento –la melanina- que en los ojos, los biólogos pensaron, en el pasado, que el color ocular era un efecto de la selección natural que se asociaba a la piel clara, para asegurar la suficiente vitamina D en las regiones alejadas del ecuador; hoy sabemos que el color de ojos es un rasgo genético complejo en el que intervienen varios genes, genes que no condicionan la pigmentación de la piel. ¡Qué le vamos a hacer!

Los océanos pierden oxígeno

En este siglo y en los siguientes, los ecosistemas marinos probablemente se enfrentarán a varios factores estresantes como consecuencia del aumento del dióxido de carbono atmosférico y del calentamiento del clima. El ascenso de la temperatura, la acidificación y la desoxigenación de los océanos constituyen fenómenos globales con importantes variaciones regionales, que influyen en los ecosistemas de formas aún ignoradas. Desentrañar las consecuencias de estos cambios constituye un gran desafío para los oceanógrafos.

Los océanos contienen oxígeno disuelto en sus aguas tanto porque el fitoplancton lo forma durante la fotosíntesis, como porque el gas se difunde desde la atmósfera. Un estudio efectuado por Matthew Long, Curtis Deutsh y Taka Ito, publicado en 2016, ha desentrañado las consecuencias del cambio climático sobre la cantidad del oxígeno disuelto en los océanos. Los investigadores han averiguado cuánta disminución del oxígeno oceánico se debe al cambio climático y cuánta a la variabilidad natural; y han concluido que la pérdida de oxígeno en el océano es uno de los efectos secundarios más graves del calentamiento de la atmósfera. Repetimos: la cantidad de oxígeno marino ha disminuido (la concentración del gas disuelto disminuye un dos por ciento por cada grado de calentamiento del agua), porque la temperatura de la superficie oceánica ha aumentado; y el agua caliente contiene menos oxígeno que el agua fría.

Los investigadores han construido mapas de los niveles de oxígeno disuelto en los océanos del mundo durante todo el siglo XXI. Ahora ya se detectan anomalías en regiones del Índico, Atlántico y Pacífico; en la cuarta década será posible observar la desoxigenación generalizada en todos los océanos; y en 2100 los autores pronostican que la concentración del gas disuelto habrá disminuido entre uno y siete por ciento. La explicación de la disminución actual se asienta en dos contundentes conjuntos de datos: la escasez de oxígeno registrada en los océanos tropicales y en áreas del Pacífico Norte en el último medio siglo, por un lado, y en el aumento de la hipoxia en zonas costeras, ligada a la eutrofización, por otro.

¿Las consecuencias para los seres vivos marinos? Las temperaturas más altas y el aumento de la acidez consiguen que el metabolismo se acelere y que la necesidad de oxígeno aumente; sin embargo, resulta más difícil respirar si disminuye la cantidad de oxígeno disuelto en el agua: en consecuencia, el defecto amenaza la vida marina. Después de todo, el oxígeno establece donde la fauna puede vivir o donde no.

Hormesis y plantas medicinales

Si se pregunta al escrupuloso comensal por qué las frutas y verduras son buenas para la salud probablemente mencione los antioxidantes que estos alimentos contienen; el razonamiento es lógico ya que, en dolencias como el cáncer y las cardiopatías, los radicales libres, que los antioxidantes neutralizan, dañan las células. Los neurólogos conocen el efecto nocivo de los radicales libres sobre las neuronas; también saben que las personan que comen con frecuencia frutas y hortalizas sufren menos enfermedades neurodegenerativas. Pero el efecto no es simple; de hecho, ensayos hechos con personas demuestran que buenos antioxidantes, como las vitaminas C, A y E, no previenen ni mejoran la enfermedad. Entonces, ¿por qué es sano comer verduras y frutas?

La respuesta se relaciona con la estrategia que las plantas han desarrollado para protegerse de los insectos: para mantenerlos alejados han sintetizado sustancias que atacan su sistema nervioso y actúan como plaguicidas naturales. Cuando ingerimos vegetales consumimos pequeñas cantidades de esos tóxicos, lo cual genera un pequeño estrés en nuestras células, de modo similar a como lo hace el ayuno o el ejercicio físico. Pero las células no mueren, se vuelven más fuertes, porque, al responder al estrés, aumenta su capacidad para adaptarse a niveles mayores. Este proceso que promueve la resistencia celular (llamado hormesis) parece contribuir a las propiedades saludables de frutas y verduras. Los curanderos tradicionales lo habían observado antes a base de ensayos y errores, y ahora lo han aprendido los bioquímicos: que algunos compuestos vegetales, tóxicos a cantidades altas, benefician la salud a dosis bajas.

Abundan en el reino vegetal los compuestos que inducen la respuesta moderada característica de la hormesis: la curcumina del curry, el sulforafano del brócoli, el resveratrol de las uvas rojas y el vino, o algunos compuestos del ajo y de los pimientos picantes. Poco a poco se van esclareciendo las rutas bioquímicas que muestran cómo estas sustancias protegen de la muerte a las neuronas y aumentan su capacidad para resistir a los radicales libres que hacen estragos en el cerebro. Quizá la piel de manzana o el polvo de curry se conviertan en el futuro en materias primas para tratamientos novedosos de las enfermedades cerebrales.

Por último, recordemos que la evaluación de las posibles ventajas de la hormesis para la salud exige todavía numerosos ensayos clínicos. No es menos importante evitar la confusión entre estos compuestos y los tratamientos vegetales presentes en el mercado que hacen infundadas afirmaciones sobre su eficacia.

Riesgo volcánico

Año 79: la curiosidad por observar la naturaleza empujó al naturalista Plinio el Viejo a Pompeya (Italia), cuando el Vesubio estaba en erupción: los gases volcánicos lo asfixiaron. La misma curiosidad, casi dos milenios después, condujo al geólogo David Johnston al Monte Saint Helens (EE.UU.) cuando ocurrió la erupción de 1980: fue sepultado por la nube ardiente. ¿Ha avanzado nuestra capacidad para predecir las erupciones volcánicas?

La predicción volcánica tiene dos componentes: la historia del volcán y las señales precursoras de una erupción, tales como movimientos sísmicos, elevación del terreno, aumento del potencial eléctrico, alteraciones del campo magnético y emisión de gases. Aunque carecen de la capacidad destructiva de los seísmos, algunos volcanes son peligrosos: el índice de explosividad volcánica (IEV) -una escala de cero a ocho que guarda relación con la cantidad de material arrojado-, mide su peligrosidad. Una correlación maravillará al profano lector: las erupciones cuyo IEV es inferior a dos ocurren antes que un volcán cumpla diez años de reposo; la cuantía de la calma supera el milenio en las erupciones cuyo IEV supera cinco; en conclusión, cuanto más tiempo lleve un volcán dormido más peligroso será: la historia es importante.

Desde la primera erupción documentada, la del Vesubio en el año 79, hasta hoy, la erupción que ha causado más víctimas es la del Tambora (Indonesia) en 1815; Laki (Islandia) en 1783, Krakatoa (Indonesia) en 1883, Monte Pelée (Antillas) en 1902 y Nevado del Ruiz (Colombia) en 1985 le suceden en la macabra escala de óbitos: ochenta mil la primera, treinta mil la última. A pesar de los muertos, los IEV del Nevado del Ruiz y Monte Pelée se quedaron en tres y cuatro, respectivamente. Los dos curiosos vulcanólogos murieron en erupciones con IEV cinco. El IEV del Laki y del Krakatoa llegó a seis, valor que sólo alcanzaron tres erupciones en el siglo XX. Dos únicas erupciones llegaron a siete en los dos últimos milenios: Tambora y Taupo (Nueva Zelanda) en el año 186; el mismo valor que alcanzó la erupción del Thera en 1620 a.C., que probablemente acabó con la civilización cretense y origino el mito de la Atlántida. Se requiere un supervolcán para llegar a un IEV ocho: la erupción de Toba, hace entre sesenta y nueve mil y setenta y siete mil años, afectó a todo el planeta ocasionando un invierno volcánico tras disminuir la temperatura media mundial de tres a cinco grados, quince en altitudes altas. Y tales erupciones se repetirán.