Número de neuronas e inteligencia

 
Las neuronas son las unidades básicas con las que está construido el cerebro y el sistema nervioso animal; por lo que cabe pensar que la inteligencia esté relacionada con su número: no es así; si bien influye, la relación no es directa. Sin embargo, como ya se conoce el número de neuronas que tienen muchas especies animales, merece la pena fijarse en algunas cifras. Dos casos extremos nos ayudan a adquirir un criterio capaz de valorar la magnitud de los números: una medusa contiene cinco mil seiscientas neuronas y un ser humano cuenta con ochenta y seis mil millones (dieciséis mil millones sólo en la corteza cerebral, la región donde residen las funciones que podríamos calificar como inteligentes). Entre ambos extremos no está toda la fauna, pero sí la mayoría. Comencemos por el número más grande: cabe destacar que, tanto en el número de neuronas totales como en el número de neuronas de la corteza cerebral, hay animales que nos ganan ampliamente: la orca y algunos delfines tienen más neuronas que nosotros en la corteza cerebral, concretamente, más del doble. Los elefantes, en cambio, aunque tienen menos neuronas en la corteza que nosotros, tiene más del doble de neuronas totales. Para evitar que nos sintamos excesivamente humillados señalamos que, si nos comparamos con animales más emparentados con nosotros, observaremos que el gorila, el chimpancé y el orangután tienen menos de la mitad de neuronas que un humano, tanto totales como en la corteza cerebral. 
Abandonemos los mamíferos para recordar al cuervo, una de las aves más inteligentes: contiene mil doscientas millones de neuronas en su corteza, casi el triple de las que tiene un perro y muchas menos de las que tienen algunos loros. 
Si nos fijamos ahora en los animales invertebrados; el pulpo, el más inteligente de todos, contiene sólo trescientos millones de neuronas; si bien su sistema nervioso está organizado de una manera muy diferente a la de los animales vertebrados, pues sólo el diez por ciento de ellas se localiza dentro de la cabeza, el treinta por ciento detrás de los ojos y el sesenta por ciento restante se reparte en los tentáculos; de tal manera que la mayor parte de sus neuronas está distribuida por todo cuerpo.
¿Le han sorprendido estos números al sabio lector? La conclusión es obvia; no sólo cuenta el número de neuronas, sino también la complejidad del entramado de conexiones.

Simplex, no simplicissimus

A los humanos nos fascina las simetrías. Nos gusta verlas en la naturaleza: esferas como los planetas o el Sol, figuras geométricas en los minerales, en los copos de nieve, incluso en las flores: así comienza la cuarta conferencia de un encantador libro “El carácter de la ley física” escrito por Richard Feynman. Martin Gardner, prefiere comenzar su delicioso libro “Izquierda y derecha en el cosmos” de otra manera: resalta la admiración que nos produce nuestra imagen en un espejo; imagen que algunos animales no llegan a darse cuenta que son ilusiones. Queremos imitar a tan señeros sabios y tratamos de buscar simetrías en los constituyentes de la naturaleza. Galaxias y estrellas, planetas y átomos, bacterias y animales está hechos con escasos componentes que los físicos llaman partículas elementales. Hay dos familias de partículas elementales que constituyen la materia: los leptones y los quarks. 
Dos variedades de la familia de los quarks, los quarks arriba y los quarks abajo componen los protones y neutrones que forman los núcleos de los átomos; ambos pueden ser dextrógiros o levógiros. ¿Que significan tales vocablos? Una partícula es dextrógira si rota en sentido contrario a las agujas del reloj cuando se mueve hacia nosotros (su espín, dicho con palabras técnicas, coincide con la dirección de su movimiento) y es levógira si rota en sentido opuesto. Los quarks arriba y abajo levógiros pueden convertirse uno en el otro; transformación que no sucede si ambas partículas son dextrógiras. ¿Por qué? Nadie lo sabe. Además, cada uno de los quarks puede presentar tres colores (curioso nombre que los físicos pusieron a una propiedad que obliga a que las partículas se atraigan) y cambiar de color. 
Existen también dos miembros de la familia de los leptones: los electrones -el otro componente de los átomos- y los neutrinos. Igual que los quarks mencionados antes, existen electrones y neutrinos levógiros; sin embargo, no pueden transformarse uno en el otro; y, aunque existen electrones dextrógiros, nadie ha encontrado hasta ahora neutrinos dextrógiros. ¿Por qué? Nadie lo sabe.
Por si fuera poco, en la naturaleza hay tres versiones de cada una de las partículas de materia citadas hasta ahora, idénticas en todo, excepto en que tienen más masa. ¿Por qué?. Nadie lo sabe. Y cada una de las partículas materiales tiene su correspondiente partícula homóloga de antimateria, cuya masa es exactamente igual, pero opuesta en lo demás. 
¿Decepcionado el sabio lector con estas simetrías… o ausencia de simetría?

Lanosterol y cataratas

Las cataratas, la causa más común de ceguera en el mundo, afectan a decenas de millones de personas y reducen la visión de la mitad de las personas mayores de setenta años. ¿En qué consiste la enfermedad? El cristalino, situado en la parte delantera del ojo, es la lente a través de la cual pasa la luz hacia la retina, situada en la parte trasera del ojo; si el cristalino se vuelve total o parcialmente opaco, disminuye la luz que llega a la retina y el ojo pierde visión hasta quedar ciego. ¿Por qué se vuelve opaco? El cristalino humano se compone de proteínas (apellidadas cristalinas) ensambladas en una estructura muy ordenada, esencial para su transparencia; cualquier modificación altera su delicado plegamiento, con la consiguiente agregación anormal de las proteínas y formación de cataratas; cabe señalar que se desconocen los mecanismos exactos que intervienen en el proceso. Hasta ahora la única manera de reparar el cristalino averiado consiste en sustituirlo por una lente artificial: operación que se ejecuta mediante una intervención quirúrgica; cara y no exenta de complicaciones. Aclarado esto, comprendemos la esperanza que generó en muchos pacientes la publicación, en la prestigiosa revista Nature (año 2015), de un artículo titulado “El lanosterol revierte la agregación de proteínas en las cataratas” por Ling Zhao y otros investigadores; porque el tratamiento farmacológico para las cataratas es una opción más barata y disponible para quienes padecen la enfermedad. ¿Qué pruebas aportaron los investigadores? El lanosterol es una molécula presente de forma natural en el ojo que es sintetizada por la enzima lanosterol sintasa. Los investigadores identificaron dos familias de personas con cataratas congénitas, en las que la susodicha enzima no funcionaba correctamente; pero que, la adición de la enzima, prevenía la opacidad del cristalino. Además, observaron que el tratamiento con lanosterol disminuye los agregados de proteína in vitro; también que la sustancia reduce la gravedad de las cataratas (aumenta la transparencia del cristalino) de conejos in vitro y de perros in vivo. 
En el año 2018 se sabe que el lanosterol y el 25-hidroxicolesterol (identificado por Leah Makley) disuelven los agregados proteicos aislados de  cristalinos humanos con cataratas (por diferentes mecanismos) y restauran parcialmente la transparencia del cristalino en animales, si bien su eficacia depende de la gravedad de la enfermedad. Ambas sustancias, que devuelven la transparencia al cristalino, abren una nueva estrategia para el tratamiento de las cataratas. 

Futuro cósmico

La observación del firmamento durante una noche estrellada me ha sugerido una pregunta ¿cómo terminará el hermoso espectáculo celeste? Ya que la eternidad me resulta inimaginable prefiero poner un limite al tiempo. ¿Cómo será el universo dentro un gugol de años? Recuérdese que gugol es el número uno seguido de cien ceros; compárese con la edad del universo medida en años, más de uno seguido de diez ceros y menos de uno seguido de once ceros.
Fijémonos primero en qué sucederá a la estrella que nos proporciona energía para que pueda existir la vida. Dentro de unos cinco mil millones de años, el Sol habrá dejado de fusionar hidrógeno, agotado el combustible, expulsará sus capas exteriores y se convertirá en una enana blanca, que se irá enfriando lentamente, hasta dejar de emitir luz y volverse invisible. La enana negra en que se habrá transformado el Sol, después de mil billones de años, estará formado por materia en estado plasma cuya densidad supera un millón de veces la del agua; no colapsa este escombro estelar debido a una curiosa propiedad repulsiva de los electrones que los físicos llaman presión de degeneración.
Averiguado el futuro de la estrella que nos acoge, nos hacemos la misma pregunta sobre nuestra galaxia Vía Láctea. La mayor parte de la materia galáctica acabará engullida por agujeros negros, voraces entes astronómicos que atraen a todo objeto próximo a ellos y que, después de un gugol de años, acaban evaporándose; al hacerlo emiten partículas y antipartículas elementales; cabe pensar que unas terminarán chocando con las otras para dar fotones. ¿Qué habrá entonces en el universo? Un gas extremadamente difuso de fotones. El cosmos será entonces un lugar frío, oscuro y casi vacío.
Recuérdense las escogidas palabras con las que el poeta evoca un final: 

“Mientras por competir con tu cabello 


Oro bruñido al sol relumbra en vano, 


Mientras con menosprecio en medio el llano 


Mira tu blanca frente al lirio bello; 

Mientras a cada labio, por cogello, 


Siguen más ojos que al clavel temprano, 


Y mientras triunfa con desdén lozano 


Del luciente cristal tu gentil cuello, 

Goza cuello, cabello, labio y frente, 


Antes que lo que fue en tu edad dorada 


Oro, lirio, clavel, cristal luciente, 

No sólo en plata o viola troncada 


Se vuelva, más tú y ello juntamente 


En tierra, en humo, en polvo, en sombra, en nada”.

No sólo la belleza humana, también el universo acabará “en sombra, en nada”. 

Genoma útil e inútil

Sabemos que el conjunto de los genes humanos es un almacén de información; no obstante, cuánto más conocemos de él más sorpresas nos depara. Indaguemos en algunas de ellas. Si bien ya identificamos el genoma humano completo, todavía no hemos averiguado la función de todo él. Aun así, podemos afirmar que, en cierta manera, somos menos complejos de lo que nos imaginábamos, pues tenemos veinte mil genes, cinco veces menos de lo que estimábamos; por otro lado, somos más complejos de lo que pensábamos, porque la mayoría de los genes contienen intercalados fragmentos que nada indican, pero que interrumpen el mensaje, de tal manera que el corte y empalme de los diversos trozos puede conducir a varias proteínas diferentes a partir de un mismo gen. Dicho con otras palabras, el noventa y cinco por ciento de un gen humano típico consiste en ADN inútil, sólo el cinco por ciento contiene la información necesaria para sintetizar una proteína. 
Incluso considerando que la mayor parte de un gen consiste en ADN inútil, los genes constituyen sólo algo más de la cuarta parte del genoma. ¿Qué función desempeña el ADN restante? La mitad -escasa- del ADN total que contiene una célula humana consiste en segmentos que pueden moverse de un lado a otro del genoma (se les llama transpones); se supone que contribuyen al cambio genético. Algo más del diez por ciento del ADN celular se traduce a ARN (alguno de función desconocida), que no contiene información alguna para la síntesis de proteínas. Por último, un sexto del ADN de una célula contiene secuencias que se repiten muchas veces (citemos el caso concreto de los centrómeros y telómeros, que son regiones específicas de los cromosomas); tampoco contienen información para la síntesis proteica pero, probablemente, intervienen en la estabilidad de la biomolécula.
La información de un genoma nos informa sobre las similitudes y diferencias entre individuos que nos permiten identificar a cada individuo concreto y distinguir las varias especies de Homo; también nos ayudan a localizar los genes implicados en las enfermedades humanas, más de mil seiscientas asociadas a genes específicos. Las secuencias genéticas iluminan nuestro pasado: nos indican las rutas que siguieron las migraciones humanas desde que los primeros Homo sapiens se extendieron por todo el orbe, a partir de su patria africana original; y nos aclaran cuánto se mezclaron nuestros antepasados con individuos de otras especies. ¡No es poco!