Los viajes de Einstein

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¿Por qué estamos aquí? Quizá es una sugerente pregunta, incluso recurrente en conversaciones sobre lo humano y lo divino. Le podemos dar una sencilla respuesta si nos basamos en los hechos. Yo estoy aquí porque un espermatozoide fecundó un óvulo y resulté como combinación de ambas informaciones genéticas. También podemos llegar a conclusiones como las del instinto de reproducción de la especie. Sin embargo, ¿podríamos aplicar esa teoría a todos los animales? Porque, aunque seamos egocéntricos por naturaleza, no somos más que un miembro del reino animal, uno como otro cualquiera, y nuestra forma de reproducirnos también es una de tantas.
Hoy quisiera tocar, muy por encimita, como siempre procuro, la reproducción de algunos de los más minúsculos organismos conocidos. Que nadie se me alarme, que no será esta una clase de sexualidad, sólo quisiera explicar cómo obtengo dos células cuando sólo tenía una. Al terminar la sección entenderá, o eso espero, que usted ya había llevado a cabo el experimento una vez en un placentero lugar.

Las células eucariotas, que son las que tienen un núcleo donde guardan como oro en paño el material genético, tienen un ciclo de vida que se puede dividir en dos fases. La primera es la interfase, donde la célula crece y sintetiza diversas sustancias. La interfase está dividida a su vez en tres a las que vamos a llamar, para entendernos, a, b y c. En la fase a la célula sintetiza las proteínas necesarias para ponerse grande y fuerte. En la b se replica el ADN, es decir, se hace una copia de la información genética de la célula; y por último en la c el organismo se prepara para dividirse.
En realidad no existe tanta diferencia con los seres humanos. Muchos se hacen medianamente adultos y hala, a traer hijos al mundo. Y lo de mediana no es por la edad, a no ser que estemos hablando de la mental.
En fin, dejando homo poco sapiens a un lado, después de la interfase llega el momento más divertido con el nombre menos divertido que se les pudo imaginar: la fase M. Es el momento en el que la célula se divide en dos, y, de repente, de una célula madre te encuentras dos células hijas con la misma información en sus genes.

Esto se lleva a cabo en dos pasos. En primer lugar, la mitosis. Dentro de este paso tienen lugar muchísimos cambios dentro del bichillo. Comienzan por la condensación del ADN en cromosomas. Estos últimos poseen ambas copias de la información celular y tienen forma de tijera: la parte izquierda de la tijera tiene una copia y la derecha otra. Los cromosomas se sitúan en medio de la célula para llevar a cabo el siguiente paso. Como si de minúsculas cuerdas se tratase, el huso acromático tira de cada una de las partes del cromosoma, dejando la mitad en un extremo de la célula y la otra mitad en el otro extremo.   

Para visualizar esta fase, que en tiempo real dura apenas un instante, puede usted imaginarse los polos de nuestro planeta. Si hacemos un paralelismo entre las zonas en las que se sitúan los casquetes polares y la célula en este momento llamado anafase, podremos saber dónde se visualizar el ADN.
Por último, tiene lugar la citosinesis. Para entendernos, la célula se parte en dos. ¿Cómo lo hace? Pues mediante un anillo contráctil que aparece en el ecuador de la célula y que se va haciendo cada vez más chiquitillo. Como si algún poderoso dios griego amarrara el planeta Tierra con una cuerda y apretara y apretara hasta que quedaran dos globos terrestres, pero hablando de células y filamentos.
En el caso de las células vegetales esta última parte del proceso es algo diferente. Verá, las células animales tienen una membrana flexible que las cubre del exterior a la vez que les permite relacionarse con él.  Sin embargo, las vegetales tienen una pared celular rígida que permite a las plantas mantener la verticalidad.
Por tanto, un sencillo anillo contráctil formado por filamentos no podría contraer la gruesa pared celular. Entonces, ¿cómo se dividen las células vegetales? Muy sencillo. ¿Qué hago si quiero separar mi habitación de la mi hermana? Pongo un tabique. Pues lo mismo hacen estas sabias criaturillas, ponen un tabique de separación llamado fragmoplasto y asunto resuelto. Sin embargo, como en toda familia, entre estas células hermanas debe haber comunicación, por lo que el tabique es perforado para permitir el intercambio de sustancias.
Al comienzo de la sección prometí que usted entendería cuándo y cómo llevó a cabo la división celular, porque por mucho que intente no se acuerda. El útero materno queda a años luz de nuestro recuerdo, pero fue ahí, tras la fecundación del óvulo, cuando usted llevó a cabo la mitosis y la citocinesis. Poco a poco sus células se fueron especializando y crearon órganos, huesos, uñas y pelo. A su debido tiempo nació, dejando a un lado el laboratorio materno para experimentar la vida.
Y vivió y vivió y termina un año más. Espero que el siguiente esté lleno de ilusiones, de alegrías y de mucha curiosidad científica.

Dulce veneno

Quizá no es del calibre de Wikileaks, muchísimo menos del jaleo con los controladores, pero la noticia que apareció la semana pasada  sobre el gran hallazgo biológico de la NASA es para portada. Es tan extraordinaria que los libros de Biología del mundo entero tendrán que modificarse. Es tan inesperado que nos abre un abanico de posibilidades que no alcanzábamos a ver. Porque la vida, señoras y señores, no tiene que ser tal como la creíamos. O por lo menos como creíamos hasta la semana pasada. Mi concepción de la ciencia se tambaleó con la buena nueva.

Pero bueno, vayamos por partes. Todo comenzó un lluvioso, frío y firguense día. Yo tenía algún año menos y mi pasión por la biología empezaba a echar raíces. Sentada en clase, atenta mientras los demás dormitaban, escuchaba a la más exigente de las profesoras. Tan exigente era la menuda mujer que hoy, después de bachillerato y casi una licenciatura, puedo seguir charlando sobre las bases de la vida.

Hablaba la maestra sobre los elementos fundamentales de la vida. De los 92 elementos que generalmente se pueden encontrar en la naturaleza, unos 40 son los que vemos en la estructura de plantas y animales (en diferente combinación, claro está). De estos 40, sólo 18 son los que de verdad se necesitan. Seguimos restando. De este último grupo de elementos son apenas 6 los que ocupan más del 95% de la composición total. Estos elementos son: oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre.

Yo apuntaba en mi libreta, esa libreta que todo universitario mira con desprecio por haber dejado rota su espalda en la época escolar. Porque no me dirán que las maletas de los chiquillos pesan poco. El caso es que yo seguía apuntando mientras la tutora explicaba que los elementos fundamentales forman el ADN, las grasas o las proteínas, por lo que pueden encontrarse en toda forma de vida conocida. Quizá debió esta señora, a la que por entonces llamaba “seño”, añadir a esa frase un necesario “hasta ahora”. Ya que unos años después, cuando ya solo afloran los recuerdos de instituto de vez en cuando y con cariño, la NASA da un comunicado que pone las lecciones de mi querida profesora en entredicho.

Existe un lago, perdido de la mano de Dios y del hombre, en el que desde hace no se sabe cuánto existen bacterias (que son pequeños microorganismos sin membrana nuclear que rodee el material genético) un tanto curiosas. El Lago Mono, que se encuentra en California, es el escenario. La investigadora Felisa Wolfe Simon, la protagonista. En la trama un veneno, el arsénico. Sin embargo no hay crimen. Por el contrario hay vida, una nueva e inquietante vida.

Lago Mono

El lago en cuestión es de lo más inhóspito. Lleno de sal y de arsénico, resulta altamente tóxico para las habituales formas de vida. Pero a las nuevas bacterias que encontró nuestra amiga Felisa no les va mal en este ambiente, ya que han incorporado el arsénico en sus biomoléculas vitales, dejando fuera del partido al fósforo.

Es decir, si hace una semana alguien me preguntaba por el fósforo como elemento fundamental para la vida mi respuesta era tajantemente sí. Hoy la respuesta es no.

Pero entonces, si uno de los elementos que creíamos fundamentales no lo es, ¿cómo podemos estar seguros de que los demás lo son? No podemos, amado público, no podemos. Porque, para colmo, la  toxicómana bacteria no eligió otro elemento más modosito para cambiar por el fósforo; eligió nada menos que a uno de los mayores venenos conocidos, el arsénico.

¿Qué nos aporta este nuevo descubrimiento? ¿Qué puertas nos abre? Pues muchas. Ahora sabemos que no deben darse obligatoriamente condiciones similares a las de nuestro planeta para que se produzca el fenómeno de la vida. No se necesitan las bases que creíamos. Otras formas de vida no tienen por qué asimilar  las sustancias que asimilamos nosotros. Y cuando digo nosotros no me refiero en exclusiva a los seres humanos; con nosotros me refiero a las algas, a los peces, a las ranas, a los cocodrilos, a las jirafas, a todo lo que conocíamos hasta hace unos días. ¡Despierte de una vez, querido público, que ha vivido un descubrimiento que cambiará la historia de la biología!

Es una llamativa coincidencia que se hayan encontrado estos bichejos en un lago con nombre desde siempre asociado a la evolución. Porque el mono nos recuerda a Darwin, nos recuerda nuestra propia historia como especie. Pues bien, ¿saben donde pudo haber grandes concentraciones de arsénico? En el lugar donde comenzaron todas las historias de vida, el escenario de escenarios: el caldo primitivo. ¿Es posible entonces que desde épocas tan remotas exista este estilo de vida? Quién sabe.

Felisa Wolfe Simon

Mi pequeña aportación biológica de la semana tenía por objeto, además de hacer germinar una desconfianza por las verdades absolutas, dar a conocer esta lección de humildad que unas microscópicas bacterias han dado a la ciencia del siglo XXI.

Os daré La Tierra

¿Piensa usted viajar en estas vacaciones de Navidad? Los que pueden darse el lujo en lo que ya nos parece eones de crisis son pocos. Pero casualmente una de mis transatlánticas amigas cogerá un avión en diciembre. Su familia ha decidido visitar los montes Apalaches. Curiosa opción, la verdad, pero allá van. Curiosa también fue la cara que se le quedó cuando le dije que si encontraba algún fósil de los primeros organismos vivos, me llamara la primera para, de alguna manera, pensé yo, quitarle el mérito. “¿Pero no surgieron en el mar?”, fue la lógica pregunta. “Sí”, contesté, “pero la tierra que ahora está a una altura de 2.000 metros sobre el nivel del mar fue, hace mucho tiempo, parte de las profundidades del océano.”

Esto ocurrió cuando Norteamérica y Europa colisionaron impulsadas por las fuerzas del interior del planeta. Cuando se separaron de nuevo, y como ven la tierra trae a los continentes en un baile infinito; cuando se separaron, repito, quedaron formados los montes Apalaches al este de Norteamérica y los Caledonios en Escocia. Ambos se encuentran hoy entre las montañas más viejas de nuestro planeta.

He comenzado con un poco de geología porque de tierra es de lo que vamos a hablar hoy; concretamente de su colonización por parte de los organismos vivos.

En el Cámbrico, hace unos 570 millones de años, ya los mares estaban repletos de vida. Un potaje de caparazones, tentáculos, exoesqueletos y corales bullía en los océanos. Entonces aparecieron animales como las estrellas de mar y depredadores como el nautilus, que nada tiene que ver con el de Veinte mil leguas de viaje submarino. Este animalillo, una especie de pulpo chirriquitín, con 90 tentáculos y metido en un caparazón, era considerado en aquella época rey y señor de las profundidades marinas.

Nautilus

No crean que entonces fueron los valerosos animales, nuestros ancestros, los que decidieron aventurarse a pisar tierra. Nada de eso. Tuvieron que ser las plantas las que tomaran, en un primer momento, los continentes. Pero no se encaminaban hacia un meta fácil, ya que sus estructuras tenían que luchar ahora contra una mayor gravedad. Además, se encontraron con el reto de crear un nuevo sistema para llevar los nutrientes a todas sus células. Algo así como nuestro sistema circulatorio. Todas estas trabas fueron superadas por los intrépidos vegetales sólo 70 millones de años después de que el nautilus comenzara a rondar los mares.

Ahora que la comida había escalado la tierra, era mucho más fácil que los animales se subieran al barco. Los primeros fueron bichejos que ahora nos repugnan, como arácnidos, escorpiones y milpiés. Pero, tranquilos, para encontrar nuestro verdadero ancestro no debemos irnos a los escorpiones (aunque me parece a mí que muchos humanos salieron con algún rasgo de estas alimañas, pero bueno, ese es otro tema). Fue un anfibio, como lo son las ranas, el antepasado común de todos los vertebrados.

Cuando nuestro tatara-tatara y un millón de veces tatarabuelo empezaba a poner pies en tierra, llegó la edad Carbonífera, hace unos 350 millones de años. En este período hubo grandes árboles de hasta 30 metros de altura, libélulas del tamaño de un perro mediano y milpiés del tamaño de una ardilla, además de enormes cucarachas y escorpiones. Vamos, que los fóbicos a los insectos iban a pasarlo en grande.

Aparecieron también los sinápsidos, un híbrido entre mamíferos y reptiles, por ello también conocidos como reptiles mamiferoides. Me explico. Los mamíferos tienen pelo y mamas; los reptiles no tienen pelo y ponen huevos. Pero los sinápsidos se cree que tenían pelo, mamas y que ponían huevos. De aquí vinieron los primeros mamíferos propiamente dichos, los cuales tuvieron la mala suerte de tener que aguantar a los dinosaurios, viviendo bajo su sombra unos 150 millones de años. Llega el período Jurásico.

Sinápsidos

Hace más de 200 millones de años los dinosaurios colonizaron la Tierra. Llegaron a todos los nichos de vida, implantándose en prácticamente cada rincón del planeta. Algunos, como ustedes ya sabrán, llegaron a tener tamaños descomunales. Aunque parezca extraño, las aves, que comienzan a aparecer en este período, son descendientes de los dinosaurios, ya que fueron algunos de éstos los que desarrollaron las primeras plumas del reino animal.

A rey muerto, rey puesto, por lo que tras la extinción de los dinosaurios los mamíferos se convirtieron en los animales dominantes. Surgió el archiconocido tigre de dientes de sable, el rinoceronte lanudo o el mamut. Esto ocurrió unos 150 millones de años después de que el primer dinosaurio posara su patita en el globo.

Aparte de feroces bestias, aparecieron seres más tiernos, adorables y accesibles a nuestra estatura media de 1,80. Por ejemplo, unas pequeñas criaturas con los andares de una ardilla: los primeros primates. De estos simpáticos animales procedemos usted y yo; distintos, quizá radicalmente, pero seres humanos, al fin y al cabo. Una extraña especie capaz de realizar los más increíbles sueños y las más horribles pesadillas. Una especie capaz, incluso, de conocer su propia historia.

Los reyes del mambo

Comienza el frío. Los guantes, los abrigos, los paraguas, la temprana Navidad,… Las personas se arropan unas a otras y el metro ya no parece un lugar tan lúgubre, tornándose en un acogedor y cálido refugio. Poco a poco llegamos al final del año, momento de promesas y de grandes esperanzas. Cada 365 días podemos empezar de nuevo. Y todo bajo un frío manto. Hay que ver qué casualidad que los inicios de la vida compleja también llegaran con la bajada de temperaturas. Pero todo es relativo, ya que nuestro concepto de frío no tiene nada que ver con los aproximadamente 52ºC que necesitaron las células eucariotas, que son las de mayor complejidad, para nacer. Sin embargo, viniendo de una temperatura terrestre de 70ºC, se entiende que estos microorganismos se sintieran en el cielo celular con un descenso de 20ºC.

¿Y por qué se asocia la bajada de las temperaturas a la aparición de las células eucariotas? Pues es bien sencillo. El ascenso térmico es incompatible con la compleja estructura molecular de estos organismos.

Supongo que usted alguna vez ha pasado por la común experiencia de quemarse la mano por algún descuido casero. Una plancha, la sartén o un café con leche demasiado caliente son buenos ejemplos. Pues bien, cuando esto ocurre, la zona de piel que ha sido quemada pierde su función y se forma una ampolla para la llegada de los eficientes trabajadores del sistema inmune. Así puede usted ver cómo las altas temperaturas son opuestas a la proliferación de vida compleja.

Hace algún tiempo de todo esto, unos 1.800 millones de años, un tercio de la edad de nuestro planeta. En esta época los continentes permanecían aún desiertos, sin rastro de animalillos o plantas que decoraran sus ríos y lagos, por lo que la vida aún quedaba recluida en los mares. Fue en este ambiente acuoso en el que las eucariotas cayeron en la cuenta de que el trabajo en equipo resultaba mucho más fácil y eficaz que la aburrida vida en solitario que llevaban hasta entonces. Fue cuando surgieron las colonias, grupos de células que realizan las funciones vitales en conjunto. Estos grupos tuvieron más éxito en la protección contra otros organismos y en la recogida de nutrientes. Es decir, era más difícil que se los comieran y ellos comían mejor. Las células de las colonias se especializaban en una función concreta. Vamos, como si en una empresa unos se dedican a las cuentas y otros a la producción, lo que mejora las capacidades del grupo en su conjunto.

Célula eucariota

Las eucariotas comenzaron a agruparse de diferente manera: llegaban los seres pluricelulares. En esta nueva forma de vida también se daba una división del trabajo, pero además actuaban como una unidad. Tras esta simple explicación muchos aún no sabrán diferenciar entre una colonia y un ser pluricelular. Pues el ejemplo más esclarecedor lo podemos ver en los experimentos de H.V. Wilson, un biólogo de principios del siglo XX de la Universidad de Carolina del Norte. Este muchacho cogió una esponja, que es una colonia, y la partió en trocitos chiquiticos. A continuación puso los pedacitos en un platillo de agua y cuál fue su sorpresa al descubrir que con el paso de los días la esponja se iba regenerando a sí misma. Prueben ustedes a coger el maravilloso rosal de su jardín y pártanlo en mil pedazos a ver qué pasa. Aquello no revive ni en broma. Pues ahí podemos observar la clara diferencia entre colonia y ser pluricelular.

Esponja roja

Lo que realmente les ocurre a las células componentes de un animal o una planta, que son organismos pluricelulares, es que, aunque todas tienen el conjunto de la información genética, sólo una parte se expresa. ¿No han oído decir en alguna película que se encontró el ADN de alguien en el lugar del crimen? Lo que encuentran realmente son células, ya pueden ser del pelo o de las uñas, que aunque poseen toda la información que aporta el ADN, han expresado sólo la parte referente a la uña o al pelo. El resto de información queda silenciada. Así que la próxima vez que decidan cometer el asesinato perfecto ya saben, guantes y redecilla.

Volviendo a nuestros ancestros, cuando el desarrollo biológico permitió que los pluricelulares tuvieran órganos diferenciados, la diversificación de la vida fue extraordinaria. Surgieron animales como los artrópodos, que son los invertebrados que poseen un esqueleto externo y patitas articuladas, o los moluscos, que son invertebrados con cuerpo blando. Como gran ejemplo de artrópodos podemos poner la araña, mientras que de los moluscos el caracol.

Aunque para entendernos haya puesto ejemplos de animales terrestres, debemos tener en cuenta que en esta época, hace unos 600 millones de años, aún no se habían conquistado los continentes.

Estudiando la historia de la vida, he aprendido a ser humilde como ser humano. ¿Saben cuánto llevamos nosotros encima de la Tierra como homínidos? Unos 2 millones de años. El homo sapiens surgió hace apenas medio millón. La vida en el planeta lleva una historia de más de 3.500 millones de años a sus espaldas. ¿Por qué nos seguimos creyendo los reyes del mambo? Supongo que el “humano-centrismo” es cuestión de genética.