Barbitúricos

A muchos militares destinados en el Pacífico, durante la segunda guerra mundial, les dieron pastillas de barbitúricos para permitirles tolerar el calor y la humedad extremas: a nadie extrañará que muchos soldados regresaran a su hogar con adicciones. No sólo ellos padecieron los efectos adversos de los barbitúricos pues muchos médicos -por ignorancia de su peligrosidad- los recetaron a sus pacientes durante los años cincuenta y sesenta del siglo pasado. 
Barbital, fenobarbital, pentobarbital y tiopental (pentotal) son compuestos derivados del ácido barbitúrico; sintetizado por los químicos en el 1864, es el precursor de una numerosa familia de sustancias -los químicos ya han sintetizado más de dos millares- que actúan como fármacos. Los barbitúricos deprimen nuestro sistema nervioso central. Debido a su peligrosidad ya no se prescriben -como se hizo en el pasado- para la ansiedad (como sedantes o ansiolíticos) ni para el insomnio (como hipnóticos): otros medicamentos los han reemplazado; sin embargo, todavía se emplean en la anestesia, para el tratamiento de algunas migrañas, en la eutanasia o el suicidio asistido y para la pena capital. ¿En qué consisten sus efectos adversos? En las sobredosis mortales y en su potencial de adicción: se consideran más peligrosos que cualquier otra sustancia adictiva conocida. La abstinencia a los barbitúricos, que recuerda al delirium tremens que sufren los alcohólico, es más grave y puede resultar fatal.
Los bioquímicos conocen su mecanismo de acción. Los barbitúricos se unen al receptor del GABA -la principal molécula inhibidora de las neuronas del sistema nervioso humano-, potenciando su acción; y, además, bloquean los receptores del glutamato -la principal molécula excitadora de las neuronas del sistema nervioso humano-. A la acción conjunta -estimulan la inhibición e inhiben la excitación de las neuronas- se debe que produzcan mayores efectos depresores sobre el sistema nervioso que otros fármacos.
¿Qué argumentan quienes los usan con fines recreativos? Que les proporciona un subidón acompañado de euforia y relajación. Desgraciadamente aumenta la morbilidad entre estos imprudentes sujetos: pues hoy sabemos que, entre sus usuarios, uno de cada diez hombres y dos de cada diez mujeres acaban suicidándose; no hay más que recordar el trágico final de Marilyn Monroe, el icono del cine del siglo XX. El peligro aún puede ser mayor si a su ingestión se le añaden otras sustancias depresoras del sistema nervioso, como el alcohol, pues se potencia su acción sedativa, tanto como para padecer un fallo respiratorio letal quien los toma.

Radiación

Escribió un poeta que los sueños tienen color violeta, los celos naranja, el odio amarillo, la esperanza verde, la aventura azul y el rojo se debe a la pasión. Con independencia de estas vanas, aunque bellas especulaciones, en la naturaleza podemos observar objetos de todos los colores: tanto en el reino mineral: véanse los minerales, los metales y las piedras preciosas -zafiros, rubíes o esmeraldas-; como en la biosfera: contémplense los pigmentos vegetales y animales o las coloraciones de aves, escarabajos y mariposas; sea en la Tierra: admírese el color del cielo, el arco iris y las auroras polares, como fuera de ella: el color del Sol y de las estrellas. Más de una docena de mecanismos físicos diferentes describen los colores de la materia; parece una extraordinaria coincidencia que tantos fenómenos aparezcan en una pequeña banda de frecuencias que se acerca a una octava; y que, además, coincide con las frecuencias que el ojo humano capta. Se debe tal circunstancia a que las interacciones entre la luz de tales frecuencias con los electrones de la materia son importantes; las ondas electromagnéticas de energía más baja -las ondas de radio, microondas y rayos infrarrojos- alteran los movimientos de átomos y moléculas y, por tanto, se manifiestan como calor; los efectos de las ondas electromagnéticas con energía mayor -los rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma- son destructivos; tan sólo en la zona intermedia, la energía de la luz está sintonizada con la estructura de los átomos y moléculas que constituyen la materia.
La luz visible tiene una energía, aproximadamente, entre una con siete décimas de unidades ev y tres con cuatro décimas; una mínima porción de la posible cantidad de energía que puede contener la radiación electromagnética; compárense con las billonésimas de ev de una onda de radio o los millones de ev que pueden tener los rayos gamma. ¿Cómo se producen las radiaciones, con independencia que las veamos o no? Las ondas electromagnéticas se producen siempre que se aceleran partículas que tienen carga eléctrica, electrones muy a menudo en los fenómenos terrestres, como los que tiene el metal de una antena emisora o receptora de radio; pero también protones, como los atrapados en el campo magnético terrestre, o en el campo magnético de Júpiter, o en las manchas solares, incluso en la lejana nebulosa del Cangrejo. ¿Y los muy energéticos rayos X? Nos resulta más fácil producirlos frenando la partículas cargadas, en vez de acelerándolas.

Cambios de acidez en las células

Los químicos emplean la escala pH para medir la acidez de una disolución; consideran neutro a siete, ácido si es menor y básico si resulta mayor. El curioso lector se habrá fijado en que las etiquetas de los champús y jabones alaban el pH neutro del producto -habitualmente en torno a diez- porque, como la piel es ligeramente ácida -pH alrededor de cinco- un agente de limpieza que difiera mucho de ese valor perjudica la salud de la epidermis. Todos los fluidos del cuerpo tienen un pH característico; en unos, el margen de variación es grande: en la orina tres unidades y media; en otros, el rango del cambio es mínimo: en la sangre resulta mortal la alteración, cuatro décimas por encima o debajo, de su valor de siete unidades y cuatro décimas. 
No me detendré en estos cambios de acidez, sino en otros; que se producen dentro de las células y que resultan esenciales para nuestra supervivencia. Una sociedad humana requiere intercambiar bienes y servicios; si la sociedad tiene pocos miembros usará el trueque directo; pero a medida que se vuelve más numerosa y compleja, necesitará una moneda que permita los intercambios. Lo mismo sucede con las células, todas las células necesitan energía para hacer intercambios químicos, ya sea para moverse, comunicarse, reproducirse, repararse o nutrirse, y esa energía la obtienen de una molécula que los bioquímicos denominan ATP. Un banco central es el emisor de cualquier moneda ¿quién o cómo hace esa labor una célula? En resumidas palabras, cómo y quién fabrica el ATP, omnipresente en cualquier lugar de la célula donde se precise energía. En los motores de explosión de los automóviles, el cambio de temperatura conseguido por la quema de gasolina origina un flujo de energía, que se convierte en movimiento de las ruedas; de una manera similar, un cambio de pH dentro unos recipientes que contienen las células origina un flujo de iones positivos de hidrógeno responsables de la acidez; y ese flujo se acopla a unas macromoléculas que, como auténticas nanomáquinas, se mueven y el movimiento está acoplado a la síntesis de las moléculas de ATP. ¿Tienen nombre esos compartimentos celulares? Mitocondrias cuando el impulsor del cambio de pH es la oxidación (o quema a baja de temperatura) de compuestos orgánicos para dar dióxido de carbono; y cloroplastos -que sólo tienen los vegetales- cuando la luz es el impulsor del cambio de pH. 

Química bioortogonal y química del click

En 2022, se otorgó el premio Nobel de Química a Carolyn R. Bertozzi, Morten P. Meldal y Karl Barry Sharpless "por el desarrollo de la química del click y la química bioortogonal”. Es muy probable que el culto y curioso lector se pregunte por el significado de esta nueva química que el sabio jurado ha optado por ensalzar. Las proteínas están hechas de unidades de aminoácidos, los polisacáridos, de monosacáridos, los ácidos nucleicos, de nucleótidos. ¿Por qué no imitar a la naturaleza y hacer las síntesis artificiales de sustancias uniendo pequeñas unidades? Tal forma de realizar reacciones químicas se ha denominado química del click. Fijémonos de nuevo en otro aspecto de la naturaleza susceptible de copia: las enzimas consiguen que procesos bioquímicos, que necesitan grandes barreras de energía, transcurran mediante una serie de reacciones consecutivas, cada una de las cuales sólo requiere un pequeño gasto energético. Todavía quedan algunas condiciones de las reacciones de click que imitan a la naturaleza: ocurren en disolución acuosa, tienen alto rendimiento, máxima especificidad, los subproductos generados son inofensivos y su cantidad es mínima. Todas estas cualidades logran que las reacciones de click sean óptimas para hacer operaciones químicas en medios biológicos. Pero los criterios deben ser aun más rigurosos para que una reacción de click se pueda realizar en una célula o en un ser vivo: tiene que ser bioortogonal. ¿Qué significado tiene el calificativo bioortogonal aplicado a una reacción química? Que puede realizarse dentro de un ser vivo sin interferir con los procesos que en él ocurren, sobra añadir que no debe ser tóxica. Mediante reacciones de click los químicos utilizan moléculas pequeñas, en vez anticuerpos u otras grandes moléculas, como sondas que se enlazan a sus moléculas objetivos -que pueden ser glúcidos, lípidos y proteínas- en las células vivas. Las reacciones de click ya han demostrado ser útiles para marcar con una pequeña molécula fluorescente a una biomolécula con el fin de cuantificarla o localizarla. También, mediante reacciones de click, se han incorporado, a proteínas, aminoácidos no naturales con ciertas características. Cabe añadir que una reacción de click biortogonal ya se puede realizar en los cultivos de células, en los peces cebra vivos y en los ratones. En resumen, los galardonados con el Nobel han desarrollado un nuevo método de realizar reacciones químicas más simple, rápido, eficiente y no tóxico que el habitual. ¡Felicitémosles y felicitémonos! 

Hongos benefactores

 
¿Cuántas especies hay de hongos? Los expertos en biodiversidad estiman que existen tres millones (millón más o menos) de estos cosmopolitas organismos que habitan en todos los climas de nuestro planeta, de las cuales sólo se han identificado cien mil. En un libro reciente de divulgación, escrito por un experto micólogo, se alaba a los hongos sin mesura -el autor los considera bienhechores de la humanidad-. Juzgue el sabio lector si exagera quién defiende su profesión con tanto ahínco. 
Recurrimos a las levaduras (unos hongos) para fabricar el pan, vino y cerveza. Además de indispensables colaboradores en la fabricación de alimentos, también son nutritivos en sí mismos, no hay más que fijarse en los deliciosos champiñones (Agaricus bisporus), y en otras setas igual de exquisitas, como la Amanita caesarea, Amanita fulva, Amanita rubescens, Lactarius deliciosus (níscalo), Lactarius sanguifluus (níscalo también), Lactarius indigo, Lactarius deterrimus, Boletus edulis, Pleurotus ostreatus y Ramaria botrytis. Por término medio contienen el noventa por ciento de agua; del diez por ciento restante seis décimas partes corresponden a carbohidratos, en especial fibras dietéticas, tres décimas partes a proteínas y la décima parte restante se reparte entre los lípidos y minerales.
Si nos centramos en la importancia médica recordamos a los mohos de los que se extraen la penicilina y otros antibióticos. También los psiquiatras han de fijarse en los hongos, pues algunos de los pertenecientes a los grupos Psilocybe o Amanita contienen moléculas psicótropicas; como comprueban -después de probar los Psilocibe- quienes experimentan relajación, euforia, alteración de los colores, trastornos visuales, alucinaciones con percepción alterada de objetos y personas, alteraciones del tiempo y del espacio, sensación de despersonalización, también pueden tener pánico o sufrir un episodio psicótico; son diferentes los efectos de las Amanitas: provocan delirios.
La función ecológica de los hongos en la biosfera es esencial. Son los principales descomponedores de la materia orgánica en los bosques pues sólo ellos descomponen la lignina de la madera. Todavía nos queda por citar otra labor: los hongos se unen con las raíces de ocho de cada diez especies de plantas terrestres, unión beneficiosa para ambos participantes: en concreto, la planta capta con mayor facilidad agua y minerales (nitrógeno, fósforo y potasio) del suelo. Tan buena resulta la unión (que apellidan micorriza) que los botánicos ha comprobado que las plantas con micorrizas resisten mejor a los patógenos e, incluso algunas -los pinos-, viven más años.