Quilo de Ciencia

Tolerancia visceral

2012-02-12T13:46:00.003+01:00

“Ser tolerantes no solo es bueno para los otros, sino también para nosotros mismos”

Una de las bacterias más investigadas de los últimos años es nuestra conocida amiga Helicobacter pylori. H. pylori habita en nuestro estómago, y es ciertamente necesario tener mucho ídem para habitar allí, en un ambiente tan inhóspito, diseñado para digerir cualquier microorganismo. H. pylori se ha adaptado a las mil maravillas a ese ambiente y evita ser digerida. Para ello, su forma espiral (como un pequeño sacacorchos) le permite introducirse dentro de la mucosa estomacal que protege la superficie del estómago, nadando en contra del gradiente de ácido. Además, H. pylori posee altos niveles de un enzima que degrada la urea, la cual, aunque parezca sorprendente, abunda en el estómago. Esta bacteria transforma la urea en dióxido de carbono y amoniaco. Este último, una base, es capaz de neutralizar el ácido estomacal. Así, el microambiente de amoniaco del que H. pylori se rodea le protege del ataque de los ácidos gástricos.

H. pilory se ha confirmado como la responsable de casos de gastritis crónica, de úlceras gástricas y, en ocasiones, del desarrollo de tumores estomacales. A mediados de la década de los años 90 del siglo pasado, se comenzó a utilizar antibióticos para erradicar H. pylori de los estómagos de muchas personas. Esta estrategia terapéutica se ha revelado muy eficaz para evitar el desarrollo de úlceras gástricas y de tumores.

Helicobacter pylori

HECHOS INEXPLICADOS

Sin embargo, los estudios con H. pylori han revelado algunos hechos que requieren explicación. Uno de ellos es que se estima que más de dos tercios de la población mundial se encuentra infectada por esta bacteria. Afortunadamente, no todos los infectados sufren de problemas gástricos o de tumores. Por consiguiente, no solo es H. pylori la causante de estos problemas, sino algún otro factor que afecta a determinadas personas, pero no a otras.

Otro descubrimiento interesante es que mientras los casos de cáncer estomacal han disminuido a medida que se ha ido erradicando a H. pylori mediante el empleo de antibióticos, se ha observado que los casos de asma han aumentado de manera concomitante. Esta asociación no significa necesariamente que la infección con H. pylori proteja del asma, pero no deja de ser menos cierto que el incremento de las enfermedades alérgicas, de las que el asma es un ejemplo, se ha visto asociada a una mayor higiene desde la infancia. Esta “hipótesis de la higiene” mantiene que nuestras defensas, al no tener que luchar contra microorganismos patógenos en un ambiente limpio que carece de ellos, se dedica a luchar contra sustancias inocuas, como el polen o la caspa de perro o de gato, lo que causa alergias, incluida el asma. ¿Podría H. pylori ser una bacteria importante para conseguir una respuesta equilibrada de nuestras defensas que evite las alergias?

Un grupo de investigadores de la universidad de Zúrich se propusieron estudiar esta posibilidad. Sus descubrimientos, publicados en la revista científica Journal of Clinical Investigation, demuestran que H. pylori modula la activación de las defensas y las “convence” para tolerar a las bacterias amigas, como las de la flora intestinal, y también a la propia H. pylori. Sí, H. pylori no es una bacteria enemiga ya que, de hecho, no causa problemas a la mayoría de los infectados por ella.

Células presentadoras de antígenos

PRESENTACIÓN CONVINCENTE

En sus estudios, los investigadores demuestran algo sorprendente. Al parecer, H. pylori interacciona con unas células de nuestras defensas, llamadas células presentadoras de antígenos. Estas células son las que comunican la información de lo que han encontrado (virus, bacterias, etc..) a los linfocitos de las defensas sobre si un determinado microorganismo es dañino o no. H. pylori se presenta ante estas células presentadoras de antígenos como una bacteria amiga. Si las convence de que lo es, estas células ordenan al resto de las células de las defensas que no la ataquen. Las células presentadoras de antígenos, convencidas por H. pylori de su amistad, ordenan la generación de unas “células policía” especiales (llamadas linfocitos T reguladores) que impiden el ataque de las otras células inmunes a la bacteria. Esto evita la inflamación, propia de cualquier proceso de defensa inmunitaria, y favorece también la tolerancia de nuestras defensas frente a otras sustancias inocuas, como el polen o la caspa, lo que evita el asma. Sin embargo, el uso de antibióticos para erradicar H. pylori, incluso en personas que no presentan síntomas de úlceras, impide igualmente la generación de esa fuerza policial de linfocitos reguladores, lo que favorece el desarrollo del asma.

Cuando H. pylori, por razones que aún no se conocen por completo, es incapaz de convencer a las células presentadoras de antígenos de algunas personas de que es una bacteria amiga, surge un problema. En estas condiciones, no se genera esa fuerza policial para proteger a H. pylori y se ponen en marcha todos los mecanismos de ataque contra ella, lo que causa la inflamación de la superficie del estómago. Es esta inflamación, y no H. pylori propiamente dicha, la que puede causar gastritis crónica, úlceras e incluso un cáncer estomacal.

Estos intrigantes descubrimientos nos revelan ahora que, en ocasiones, las bacterias que creemos nuestras enemigas, de hecho, no lo son. Es nuestra reacción inapropiada de las defensas la que nos causa un daño innecesario. No deja de ser curioso que algo similar sucede también en nuestras relaciones con los demás. La mayoría de las veces, ser tolerantes no solo es bueno para los otros, sino también para nosotros mismos. Una lección que, sorprendentemente, podemos aprender de la ciencia.

Masagenes

2012-02-05T11:40:00.000+01:00

Los masajes modifican elfuncionamiento de los genes

En esta era de las nuevas tecnologías,paradójicamente muchos desconfían de la ciencia, incluso de la medicina, y selanzan a los amantes brazos de las mal llamadas medicinas alternativas. Y digomal llamadas alternativas porque si la medicina alternativa fuera eficaz no seríallamada alternativa, sino medicina sin adjetivos. Si a esta medicina se lesigue llamado alternativa es porque continúa sin estar demostrado que realmentesea eficaz, por lo que no es medicina propiamente dicha.

No obstante, muchas corrientes de lamedicina alternativa, como la homeopatía, la naturopatía, el herbalismo, etc,son muy populares. La popularidad de estas supuestas terapias levanta lasospecha de que son eficaces, aunque no sepamos cómo, ya que no parecerazonable que tanta gente las emplee si realmente no generan un beneficiomensurable. Esta sospecha ha conducido a estudiar científicamente algunas deellas y a concluir que, si bien en algunos casos, como la acupuntura, sí puede derivarseun beneficio concreto para algunos problemas particulares, el beneficio deotras, como la homeopatía, se debe al efecto placebo, del que ya hemos habladoen otras ocasiones. En otras palabras, muchas de estas terapias funcionanporque nos curamos solos.

A pesar de lo anterior, la popularidad dealgunas prácticas médicas todavía infundadas científicamente sigue muy vigente hoy.Una de ellas es el masaje. Muchos son los beneficios atribuidos al masaje,entre ellos una reducción del dolor, de la ansiedad o incluso de la depresión.Que el masaje ofrece estos y otros beneficios parece estar aceptado por lacomunidad médica. Sin embargo, no son aún conocidos los mecanismos por los queestos beneficios se producen. Algunos mantienen que se deben a la eliminaciónde ácido láctico generado durante el ejercicio, pero esto no está demostrado. Elmasaje no ha sido sometido a una investigación científica seria, ante laimposibilidad de realizar estudios clínicos bien controlados en doble ciego (enlos que hasta el final del estudio ni pacientes ni médicos saben si se administraplacebo o fármaco activo) ya que, obviamente, es muy difícil no saber que tedan un masaje (salvo si estás en coma). Se podrían intentar realizar “masajesplacebo”, pero ¿en qué consistiría exactamente un masaje placebo?

EJERCICIO E INFLAMACIÓN

A pesar de estas dificultades, no haynada mejor para iniciar una investigación científica que el hecho de que uncientífico experimente personalmente los efectos de algo que no sabe cómofunciona. La curiosidad científica se ve así espoleada y surgen experimentosimaginativos e interesantes para intentar averiguar el porqué de las cosas. Eslo que ha sucedido con el Dr. Mark Tarnopolsky, un investigador de launiversidad McMaster, en Hamilton, Canadá, quien tuvo la suerte de dañarseseveramente uno de los músculos del muslo en un accidente de esquí acuático,según él mismo cuenta en una entrevista publicada por la revista Science.

Como tantos otros médicos, el Dr.Tarnopolsky era un escéptico de la eficacia terapéutica de los masajes. Noobstante, se sometió a un régimen a base de los mismos para intentar mejorar sumúsculo dañado. La terapia resultó tan eficaz que el paciente-doctor se dijo quedebía investigar este fenómeno.

Era conocido que el ejercicio físicointenso puede dañar los músculos y desencadena una reacción inflamatoria, quetambién se produce cuando deben regenerarse tejidos tras hacernos una herida,por ejemplo. Sin embargo, una inflamación prolongada resulta perjudicial parala regeneración muscular. En cualquier caso, estos procesos siempre vanacompañados por cambios en el funcionamiento de algunos genes. ¿Qué efectotendrían los masajes tras el ejercicio?

DEPORTISTAS POR LA CIENCIA

El Dr. Tarnopolsky y sus colegas (que eneste caso incluyen a su propio masajista), se propusieron estudiarlo. Para ello,reclutaron a once esforzados jóvenes deportistas voluntarios que se sometierona una dura sesión de bicicleta. Diez minutos después, recibieron un masaje enuna de sus piernas, pero no en la otra, que serviría como control delexperimento. Esta era la parte agradable del mismo. La desagradable fue que losinvestigadores tomaron muestras de tejido muscular (biopsias) antes de lasesión de bicicleta, inmediatamente después de la misma, diez minutos despuésdel masaje y tres horas después del ejercicio. Los deportistas voluntarios amabantanto la ciencia que hasta accedieron a donar trocitos de sus músculos a lamisma.

Las biopsias fueron analizadas para determinarel funcionamiento de algunos genes importantes en el proceso de inflamación yen el metabolismo muscular. Como era de esperar, tras el ejercicio se detectóun incremento en el funcionamiento de genes relacionados con la inflamación yla regeneración. Lo sorprendente fue que el masaje afectó de manera muyimportante al funcionamiento de dichos genes. Así, el músculo de la piernamasajeada mostró incrementado en un 30% el funcionamiento de un gen implicadoen la reproducción de las mitocondrias. Las mitocondrias son los orgánulos celularesencargados de la generación de energía a partir de la oxidación de losalimentos, que obviamente es necesaria para la contracción muscular. Además, elmasaje disminuyó, por el contrario, el nivel de funcionamiento de otro genfundamental en el proceso de la inflamación, lo que también estaba relacionadocon los efectos beneficiosos del masaje.

Estos sorprendentes descubrimientos,publicados en la revista ScienceTranslational Medicine, revelan una conexión insospechada entre los masajesy el funcionamiento de los genes que será necesario explorar en profundidad, nosolo respecto al ejercicio físico, sino también en relación con otros problemasmédicos.

Neuronas "aquí estoy yo"

2012-01-29T12:47:00.000+01:00

“Algunasneuronas se activan al pasar por lugares determinados”

La cuestión de cómo percibimos el espacio,cuál es la naturaleza del mismo, ha llenado muchas páginas de tratados defilosofía. La corriente filosófica del empirismo defendía que el conocimientodel espacio dependía exclusivamente de lo que nuestros sentidos nos permitíanpercibir. El gran filósofo alemán, Immanuel Kant, defendió, sin embargo, lapostura opuesta. Kant, tras analizar con todo el poder de su razón lo que implicabala percepción, concluyó que necesariamente algunas percepciones solo pueden sercorrectamente interpretadas si poseemos ideas “a priori”, es decir, independientesde nuestros sentidos, que ayuden a organizar nuestras experiencias. En otraspalabras, Kant concluyó, con razón, que nacemos equipados con algunasintuiciones e instintos, con herramientas conceptuales, que nos permitenpercibir e interpretar el mundo correctamente. Una de esas intuiciones, argüía Kant,es el espacio, el cual, según dicho pensador, era un principio organizadorinnato de nuestra mente.

Ha habido que esperar más de un siglo para quela ciencia pudiera analizar si Kant estaba o no equivocado. Por lo que hoy hemosllegado a saber, Kant estaba en lo cierto, razón por la que algunos le hanconcedido el honor de considerarle el primer neurocientífico de la historia.Las investigaciones de las últimas cuatro décadas han puesto de manifiesto lapresencia de un sistema neuronal pre-configurado para representar el espacio ypara almacenar información relativa a nuestra posición espacial.

UN LUGAR, UNA NEURONA

El descubrimiento más importante en esteaspecto fue el de las “neuronas lugar”, a principio de los años 70 del siglopasado. Estas neuronas son un tipo particular de células cerebrales que seactivan cuando un animal se encuentra en un determinado lugar, pero no en otro.Se descubrieron en experimentos de neurofisiología en los que, medianteelectrodos colocados en el cerebro de ratas de laboratorio, se detectaba laactividad neuronal de las células de una región cerebral denominada hipocampo(llamada así por su forma similar a la de un caballito de mar, llamado también hipocampo).De este modo, se observó que determinadas neuronas se activaban cuando elanimal se encontraba, por ejemplo, en una de las esquinas de su jaularectangular, pero permanecían inactivas cuando se encontraba en medio de lamisma o en cualquiera de las otras tres esquinas. Otras células diferentes, sinembargo, se activaban cuando el animal, en su movimiento, alcanzaba otro lugarde la jaula. De esta manera se comprobó que el hipocampo reconstruía un mapaneuronal de lugares concretos. La presencia de las neuronas lugar se hacomprobado también en el cerebro humano.

Otro importante descubrimiento sobre la maneraen que el cerebro representa el espacio ha sido el de las “células rejilla”.Estas células, descubiertas en 2005, y localizadas en una región del córtexcerebral, se activan cuando el animal atraviesa determinados puntos de unespacio en el que se mueve libremente. El espacio por el que el animal se muevees representado así como una especie de cuadrícula de actividad neuronal, conpuntos en los que alguna neurona se activa con intensidad y puntos en los queninguna neurona muestra actividad. Es como si el cerebro “dibujara” unacuadrícula dentro del espacio que necesita representar, mediante la actividad oel silencio de determinadas neuronas. A diferencia de lo que ocurre con lascélulas lugar, que se activan en lugares concretos, como dijimos, la“cuadrícula” neuronal no depende de las características particulares del lugarpor donde el animal se mueve, sino que aparece de manera genérica sea cual seala forma del espacio en el que el animal se desenvuelva y las peculiaridadesdel mismo, incluidos los objetos que pueden encontrarse en su interior.

PIENSO, LUEGO ME MUEVO

Así pues, parece que nacemos con la capacidadneuronal de representar el espacio. Pero esta capacidad depende también denuestros sentidos. Así, se ha descubierto que nuevas células lugar se activantan solo minutos después de estar expuestos a un nuevo entorno. Es decir,cuando, por ejemplo, entramos por primera vez, supongamos que en un nuevocentro comercial, y nuestro sentido de la vista lo explora, a los pocos minutosalgunas células de nuestro cerebro ya se han encargado de construir un mapa dellugar y se activarán cuando pasemos por determinados puntos del mismo, pero nopor otros.

Descubrimientos más recientes han puesto demanifiesto otros tipos de neuronas encargadas de representar el espacio. Estasincluyen las “células frontera”, descubiertas en 2008, que se activan al llegaral límite del espacio en el que estemos, o las “células dirección” que seactivan solo cuando el animal se mueve en una dirección concreta. Igualmentelas células “visión espacial” se activan al percibir un determinado punto delespacio y parecen participar en la memoria episódica de “una vez estuve allí”.

Las nuevas técnicas de electrofisiologíacombinadas con la biología molecular están permitiendo realizar cada vez mássofisticados y sorprendentes descubrimientos relativos a la manera en que elcerebro nos permite movernos por el espacio. Esta función cerebral es la quealgunos consideran como la principal razón de la aparición del sistema nerviosodurante la evolución. Al fin y al cabo, solo los seres vivos que se mueven porlargas distancias, los animales, pero no las plantas, poseen un órgano que sepuede llamar cerebro. Comprender esta función se revela, pues, como algofundamental sobre el conocimiento del sistema nervioso.

La evolución del todos para uno

2012-01-23T19:51:00.001+01:00

Noparece difícil que surjan seres multicelulares

Para mí, una de las cuestiones másinteresantes de la ciencia es la de si, en tanto que seres inteligentes, estamoso no solos en el universo. La respuesta a esta pregunta no solo depende delconocimiento del número de estrellas y planetas que existan, sino también de laprobabilidad de que en un planeta adecuado para la vida, esta se desarrolle, yde la facilidad con que, una vez desarrolladas las primeras células, estas colaboreny formen organismos multicelulares, como nosotros, los únicos capaces dedesarrollar inteligencia y de comunicarse con otros.

La ciencia todavía no ha podido descubrircómo surge la vida, pero sí está respondiendo a la pregunta de cómo surgen losorganismos multicelulares y cómo estos organismos consiguen que las células quelos forman ejerzan las diferentes funciones necesarias para su supervivencia.Un importante avance al respecto ha sido publicado esta misma semana en larevista Proceedings de laAcademia de Ciencias de los EE.UU.

Los autores de este estudio se propusieronaveriguar si bajo unas condiciones de selección evolutivas concretas podríansurgir seres multicelulares a partir de seres unicelulares. Si esto sucedía,querría decir que la generación de seres multicelulares no es demasiadodifícil. Si, por el contrario, esto no sucedía implicaría que la generación deseres pluricelulares no resultó tan fácil a lo largo de la evolución, aunque finalmentesucediera, ya que estamos aquí.

EVOLUCIÓN POR SEDIMENTACIÓN

Para averiguar esto, los investigadoresutilizaron un organismo muy conocido: la levadura de la cerveza. Este microorganismounicelular es fácil de crecer en el laboratorio y se reproduce rápidamente, porlo que en poco tiempo obtenemos muchas generaciones, lo que permite seguir suevolución en tiempo real.

Puesto que un organismo pluricelular estácompuesto de muchas células, los investigadores supusieron que el primer pasoen la generación de estos organismos era la formación de grupos de células apartir de células individuales genéticamente idénticas. Esta identidad genéticaevitaría el conflicto de intereses reproductivos, ya que la reproducción desolo algunas células del grupo permitiría la propagación a la siguientegeneración de los genes comunes a todas ellas, que es lo que sucede también hoycon organismos como nosotros mismos. Solo unas pocas de nuestras células sereproducen: las células germinales. El resto de las células de nuestro cuerpono se reproducen y mueren irremisiblemente.

Para intentar generar grupos de célulasmediante el proceso de evolución por selección, similar al que sucede en laNaturaleza, los investigadores hicieron crecer las levaduras flotando en tuboscon medio nutritivo líquido. Tras agitar el tubo y dejarlo reposar por unosminutos, los investigadores extraían las células que más rápidamente habíanllegado al fondo por acción de la gravedad y las volvían a dejar crecer en otrotubo con medio líquido, al que agitaban de nuevo y dejaban sedimentar por unosminutos, tras lo cual volvían a extraer las células que primero habían llegadoal fondo… Esta operación fue repetida 60 veces.

Los investigadores supusieron que lascélulas que primero llegarían al fondo serían las que se habrían agrupado entresí, por lo que sedimentarían antes que las células sueltas. Generación trasgeneración, los grupos de células se irían haciendo más grandes. En efecto, asífue. Las células de levadura, seleccionadas de esta forma, formaban grupos dedocenas de células, de formas similares (vistos al microscopio) a las de loscopos de nieve. Los grupos provenían de células idénticas, que se habíandividido a partir de una original, pero que no habían llegado a separarse.

MUERTE PARA MÁS VIDA

Pero una cosa es que las células seagreguen, y otra que se comporten como si fueran un solo organismo. Para queasí sea, la selección natural debe operar sobre el grupo en su conjunto y nosobre las células individuales, al igual que opera sobre los animales o lasplantas pluricelulares. Para que esto sea así, los organismos deben reproducirseen su globalidad, no célula a célula. Y esto es también lo que sucedió con esosgrupos de levaduras. Los grupos se reproducían por fragmentación en dos gruposmás pequeños, uno de los cuales, el grupo “hijo” poseía una talla menor que elgrupo “madre”. Los grupos solo se reproducían cuando alcanzaban una tallamínima, lo que indicaba que, tras la reproducción, los nuevos grupos se encontrabanen un estado juvenil que debían superar para llegar al estado adulto y poderreproducirse de nuevo.

Además de la reproducción, otra de lascaracterísticas de los organismos multicelulares es la división de funcionesentre las células que los forman, la cual también se observó en estos grupos delevaduras, y de forma particularmente dramática. Los investigadores observaronque algunas de las células del grupo se suicidaban mediante el proceso demuerte celular programada (también llamado apoptosis), lo que permitía que lascélulas unidas a ellas se soltaran, es decir, la muerte de esas células estabaíntimamente ligada a la capacidad del grupo para dividirse en dos y reproducirse.Así pues, la función de algunas células del grupo era sacrificarse por el biencomún, lo que permitía la reproducción de sus compañeras genéticamenteidénticas.

Estos estudios demuestran de una maneramuy gráfica que la aparición de los organismos multicelulares no es demasiado difícil,lo que sugiere que en otros planetas en los que pueda desarrollarse la vida sudesarrollo será también probable. Son buenas noticias para quienes deseenpensar que no estamos solos en la inmensidad del universo.

Obesidad, diabetes y cáncer

2012-01-15T10:55:00.000+01:00

El metabolismo de laglucosa en la diabetes favorece el crecimiento tumoral

Durante mis investigaciones sobre elcáncer, cuando me encontraba en los Estados Unidos, me sorprendió muchoaprender que algunas células tumorales solo podían crecer en el laboratorio sise añadía insulina a su medio nutritivo. En aquellos años de relativaignorancia científica (la mía sigue siendo mucha) sobre lo que hacía crecer alas células tumorales ya se sabía que la insulina era necesaria para permitirel paso de la glucosa al interior de las células.

Parecía lógico pensar que, al igual quesucede con los pacientes diabéticos, en ausencia de insulina, la glucosa nopuede penetrar la membrana externa de las células tumorales. Siendo la glucosala principal fuente de energía, si la glucosa no penetra en las células, estasno pueden extraer energía y no crecen. Lo anterior sugería, ya en aquelloslejanos años 80, que las personas afectadas de diabetes de tipo II -enfermedadcaracterizada por un mayor nivel de insulina en sangre- y también las personasobesas, muchas de las cuales desarrollan diabetes de tipo II, tal vez podríanver aumentada la incidencia de cáncer.

INSULINA YCRECIMIENTO

Estudios realizados en los últimos años,algunos de los cuales se recogen en un artículo publicado en la revista Science este mismo mes, revelaninteresantes conexiones entre la diabetes, la obesidad y el cáncer, y el efectode otras moléculas muy similares a la insulina sobre el crecimiento tumoral,sobre todo la denominada factor de crecimiento insulínico 1, que todos loscientíficos conocen por sus siglas en inglés, IGF-1.

El IGF1 es un importante factor decrecimiento durante la infancia y la adolescencia, secretado por el hígado enrespuesta a la hormona del crecimiento. Es, en realidad, la molécula que ejercelos efectos positivos sobre el crecimiento. Investigaciones recientes handemostrado que la talla de las diferentes razas de perro dependen en granmedida de la cantidad de IGF1 que cada una de ellas produce, debido avariaciones génicas que se han ido produciendo a lo largo de su selecciónartificial. Igualmente, el factor IGF1 se ha visto involucrado en el crecimientode numerosos tipos de cáncer.

Los estudios de estos últimos añostambién han confirmado que la obesidad es responsable de hasta el 50% de variostipos frecuentes de cáncer, que incluyen el de mama y el de colon. Parece hoydemostrado que las células cancerosas se encuentran cómodas en el entornohormonal y metabólico de una persona obesa.

La razón por la cual la obesidad promueveel desarrollo del cáncer puede ser, como ya hemos apuntado, el mayor nivel deinsulina que poseen las personas obesas. La cuestión sigue siendo qué hace lainsulina y el IGF1, además de permitir el paso de la glucosa a las células,para promover el crecimiento de las células tumorales. Y es que si bien laglucosa es una fuente de energía necesaria, las células para dividirse, ademásde energía, necesitan materia, es decir, necesitan hacer acopio de materialesde construcción que permitan generar dos células completas a partir de una.Estos materiales son, sobre todo, los componentes del ADN, que la célula que sedivide necesita duplicar, y grasas, para formar una nueva membrana nuclear ycitoplasmática, que separa a la célula del mundo exterior. La glucosa sirve defuente de energía, pero ¿qué es lo que sirve de material de construcción?

La respuesta a esta pregunta, sorprendentemente,parece ser la misma: la glucosa. Para entender cómo y por qué la glucosa es elprincipal material de crecimiento tumoral, es necesario saber que existen dosformas principales de obtener energía a partir de la glucosa. La primera es laoxidación aeróbica (en presencia de aire), que consume completamente la glucosay genera dióxido de carbono y agua. Esta oxidación completa de la glucosagenera una gran cantidad de energía, pero no deja nada que pueda ser usado comomaterial de construcción.

MATERIAL Y ENERGÍA

Sin embargo, existe una segunda manera deobtener energía de la glucosa, que, además, la acción de la insulina facilita.Se trata de la oxidación anaeróbica (sin aire), la misma que utilizan laslevaduras para realizar la fermentación y generar vino, cerveza, o pan.Inducidas por cambios metabólicos posibilitados por la acción de la insulina ypor la incorporación masiva de glucosa desde el exterior en presencia de estahormona, las células cancerosas prefieren la oxidación anaeróbica para generar energíaa partir de la glucosa. Este método genera menos energía por molécula deglucosa, pero tiene la ventaja de que produce moléculas más pequeñas, restos nooxidados de la glucosa, las cuales pueden utilizarse como material deconstrucción de grasas o de ADN.

Así pues, gracias a la acción de lainsulina, y también del IGF-1, la célula cancerosa puede obtener las dos cosas,energía y materiales de construcción para su crecimiento. Este metabolismoparticular de la glucosa en las células tumorales se ve favorecido por lapresencia de altos niveles de insulina, típicos de la obesidad y de la diabetesde tipo II.

La comprensión de estos mecanismos puedeahora permitir manipularlos. Por ejemplo, un fármaco que impidiera la oxidaciónanaeróbica de la glucosa podría ser un fármaco antitumoral eficaz, aunquetambién causaría otros efectos sobre el metabolismo. En todo caso es, comosiempre, el nuevo conocimiento generado lo que abre nuevas avenidas deesperanza para mejorar nuestra frágil condición humana.

Esto trae cola

2012-01-09T08:07:00.001+01:00

Todos tenemos la idea, generalmente acertada, de que si poseemos un órgano o un apéndice en nuestros cuerpos es por una buena razón. El corazón bombea la sangre que transporta el alimento y el oxígeno a todas nuestras células; el estómago recibe y digiere los alimentos que ingerimos; el riñón filtra la sangre de residuos tóxicos. Igualmente, si poseemos dos manos con cinco dedos cada una es debido a los beneficios que nos proporcionan. Las manos permitieron a nuestros ancestros agarrarse a las ramas de los árboles y otras muchas capacidades, como desparasitarse, utilizar herramientas, etc. Esto facilitó su supervivencia, razón por lo que, durante la evolución, las manos no se perdieron y hoy seguimos beneficiándonos de ellas. Otros animales, en cambio, carecen de manos pero poseen patas o alas que les permiten sobrevivir en el medio en el que viven.Sin embargo, la función de uno de los apéndices más generalizados del reino animal, la cola, seguía sin ser conocida. Hoy, dicha función ha sido revelada gracias a unos recientes estudios biomecánicos realizados por investigadores de la universidad de California, publicados en la revista Nature.Como es normal, los investigadores no partieron de la nada. Hacía ya varias décadas que se habían postulado hipótesis sobre la función de la cola de los animales que la poseen. Una de ellas mantenía que la cola ejerce una función de balancín durante los saltos. Los movimientos de la cola durante las trayectorias aéreas de los animales saltadores tal vez les permiten corregir las trayectorias durante el vuelo, y asegurar así un aterrizaje más seguro.

ATERRIZA COMO PUEDAS

Para comprobar lo acertado o no de esta hipótesis, los investigadores realizaron filmaciones a muy alta velocidad de los movimientos de la cola durante el salto forzado de un lagarto (de la especie Arama arama, del tamaño de una rata pequeña). El lagarto era lanzado, con suavidad, pero con firmeza, a una velocidad lo suficientemente elevada para que su trayectoria le obligara a tener que saltar sobre una plataforma para alcanzar, tras un salto de cerca de medio metro, un sitio elevado seguro o, si fracasaba, estrellarse sobre una superficie acolchada que no le causaba daño. La superficie de la plataforma se recubrió de diversos materiales, más o menos resbaladizos. Una superficie resbaladiza no permite un buen impulso hacia arriba, mientras que una no resbaladiza, sí lo permite, a veces hasta en exceso. Esto posibilitó a los investigadores comprobar los movimientos de la cola según las diversas trayectorias de salida del lagarto en su salto.Los resultados de los experimentos son muy ilustrativos y pueden verse en http://www.nature.com/news/leaping-lizards-jurassic-park-got-it-right-1.9736#/b1. Cuando el lagarto debe saltar sobre una plataforma resbaladiza, el pobre animal recibe la desagradable sorpresa de que no puede hacerlo bien y sale disparado hacia adelante, más que hacia arriba. Cuando comprueba que no se ha dado suficiente impulso vertical, en un intento de elevarse y evitar la colisión con la plataforma acolchada que tiene enfrente, el animal eleva su cola todo lo que puede para impulsarse adicionalmente hacia arriba de esa forma. Cuando el lagarto es forzado a saltar sobre una plataforma demasiado adherente, el animal comprueba que se da un impulso demasiado fuerte, que tampoco esperaba, lo que compensa, en esta ocasión, bajando su cola por debajo del cuerpo mientras está en el aire. Sin embargo, cuando el lagarto debe saltar sobre una plataforma de adherencia normal y se da un impulso adecuado que no necesita compensar, mantiene la cola en el mismo ángulo que su cuerpo, es decir, en posición horizontal cuando está en el aire.

COLADO POR LA CIENCIA

Para comprobar la importancia de un apéndice como la cola para corregir trayectorias aéreas, los investigadores también realizaron ensayos con un pequeño vehículo robotizado (similar a un coche de juguete) al que habían colocado una cola y al que lanzaron sobre el equivalente de un pequeño precipicio, imitando la caída de un automóvil u otro vehículo similar. Cuando el vehículo carecía de cola o esta no podía ser movida, este se precipitaba en picado, de la forma en que tantas veces hemos visto en las películas. Sin embargo, si el vehículo poseía una cola que podía ser elevada en el momento del salto, en lugar de caer en picado, este mantenía una posición horizontal durante su trayectoria, lo que le permitía aterrizar sobre sus ruedas.Estos experimentos demuestran que la cola ejerce un efecto estabilizador durante los saltos que puede ser fundamental para permitir un aterrizaje sobre las patas y no sobre la cabeza lo que, cuando menos, podría resultar doloroso, si no mortal. Sin embargo, no todos los animales poseen cola o poseen solo colas muy cortas. Desde luego, los animales que no necesitan saltar largas distancias generalmente no la poseen. Pero, además, la cola ejerce un efecto perjudicial cuando es necesario cambiar la trayectoria en la carrera, por ejemplo, para escapar de la persecución de un predador. Esa es la razón por la que liebres o gacelas no poseen colas largas.Como suele suceder, estas investigaciones aparentemente anodinas, pueden tener importantes repercusiones en ingeniería, en el desarrollo de mecanismos estabilizadores de las trayectorias de diversos vehículos de transporte, o en el diseño de robots para la exploración espacial, por ejemplo, que hasta el momento han carecido de cola alguna. Todos los estudios científicos traen cola y, evidentemente, este no iba a ser una excepción.

El Efecto Nocebo

2012-01-01T16:40:00.000+01:00

“Nuestras creencias pueden disminuir la eficacia de los medicamentos”

Las investigaciones en Medicina, además de conseguir mejorar los tratamientos de muchas enfermedades, han revelado también interesantes peculiaridades de la mente humana. Una de ellas es la conocida por efecto placebo (del latín, te haré bien). Este efecto se produce porque la simple creencia en que un determinado tratamiento o medicamento va a hacernos bien incide realmente en que nos haga bien. El efecto placebo es el poder curativo de la mente en acción. La fe, si no mueve montañas, tal vez sí puede curarnos un dolor de cabeza.El efecto placebo explica los beneficios de los tratamientos homeopáticos, en los casos en los que se producen. Así lo han demostrado estudios científicos muy sólidos, realizados hace ya unos años. Por qué se sigue creyendo y usando la homeopatía, además de por los pingües beneficios que genera a algunos (el precio por gramo de medicamento homeopático es cercano a infinito), es probablemente por la misma razón que explica por qué muchos continuaron creyendo que la Tierra era plana a pesar de que Elcano ya había dado la vuelta al mundo: o no se enteraron, o no se lo creyeron. La falta de fe, y de conocimiento, puede dejar también las montañas en su sitio, aunque alguien las haya movido.

PODER DAÑINO DE LA MENTE

Como sucede con el yin y yang de la filosofía oriental, concepto que describe cómo dos fuerzas o entidades opuestas se encuentran, en realidad, interconectadas y no pueden existir de forma independiente, el efecto placebo posee su efecto contrapuesto: el llamado efecto nocebo (del latín, te haré daño). Este efecto se manifiesta porque la creencia de que un determinado medicamento o tratamiento no va a ser eficaz, o un factor externo nos va a hacer daño, incide de manera negativa en nuestra salud.El efecto nocebo no cuenta con tan numerosas evidencias científicas como el efecto placebo, ya que mientras se administra un placebo a los pacientes cuando se realizan ensayos clínicos de nuevos fármacos, no se les administra un nocebo. Sin embargo, los estudios clínicos han demostrado la existencia de este efecto, ya que muchos pacientes a quienes se administraba placebo se sentían peor, no mejor ni igual, como consecuencia de dicha administración. Esto indica que solo el temor de que el medicamento no funcione o pueda resultar perjudicial puede exacerbar los síntomas de la enfermedad.Algunos estudios han estudiado este efecto de manera directa. En uno de ellos, dos tercios de un total de 34 estudiantes universitarios desarrollaron dolor de cabeza cuando se les dijo que una corriente eléctrica que se iba a hacer pasar por el techo de la estancia podría inducirles dicho dolor. Sin embargo, lo que les causó el dolor de cabeza fue la creencia en lo que se les dijo, ya que la corriente eléctrica nunca se aplicó. A esto se añaden dos recientes estudios (meta-análisis) que han investigado la existencia del efecto nocebo en ensayos clínicos realizados con fármacos contra la migraña. Estos estudios revelaron que un 5% de los pacientes tratados con placebo se retiraron voluntariamente de los ensayos clínicos debido a efectos adversos, que solo pudieron ser generados por sus creencias negativas, ya que a ellos no se les administró medicamento alguno. Sorprendentemente, los efectos adversos sufridos por los pacientes eran los esperados para el medicamento real. Parece ser que el conocimiento que los pacientes poseen sobre el tipo de medicamento de que se trate afecta a las experiencias subjetivas adversas que ellos mismos generan.Pero el efecto nocebo va más allá. En un estudio realizado a comienzos de 2011, investigadores ingleses y alemanes demostraron que una simple sugestión en contra puede neutralizar los efectos beneficiosos reales de un analgésico. Es decir, si no creemos que el medicamento que nos prescriben va a funcionar, nuestra mente puede, en efecto, bloquear su funcionamiento, aunque este sea eficaz.

CONFIANZA Y SALUD

Uno de los factores que pueden inducir el efecto nocebo es la desconfianza en la seguridad de los medicamentos y en el sistema de salud general. La desconfianza del paciente, no ya en el medicamento, sino en el médico que lo prescribe, o en los medios aplicados para el diagnóstico, podría también anular sus efectos beneficiosos. Episodios como el sucedido recientemente en Francia con el fármaco Mediator, un antidiabético adelgazante prescrito a millones de pacientes durante más de tres décadas, hasta que fue retirado del mercado en 2009, tras demostrarse que causó la muerte a más de 2.000 personas y decenas de miles de hospitalizaciones, tampoco inspiran confianza, ni a médicos ni a pacientes. Si las vidas humanas perdidas por este episodio no conmueven a las autoridades francesas, tal vez lo logren los miles de millones de euros en reparaciones, por no haber dedicado recursos adecuados a la agencia pública de regulación de medicamentos.Ciertamente, se abre un espacio para la reflexión en los actuales momentos de recortes y de desánimo generales, de temor de muchos por perder lo conseguido en el área de la salud pública. En cualquier caso, si necesita ir al médico, tomarse un medicamento o someterse a un tratamiento, intente hacerlo con el mejor ánimo y confianza posibles: habrá recorrido así un buen camino hacia su curación. No es solo una opinión, parece que la ciencia así lo demuestra.

Más educación, más salud

2011-12-26T13:20:00.001+01:00

La educación incide en una mejor salud

Los conocimientos científicos han sido una de las fuerzas de cambio y progreso más portentosas de la historia. Numerosos progresos científicos se han plasmado rápidamente en nuevos productos accesibles en el mercado, que muchos pueden comprar a un precio relativamente módico para los salarios que perciben. Sin embargo, en mi opinión, existen áreas de la ciencia con importantes implicaciones para la salud y la felicidad de los ciudadanos que no están siendo debidamente implementadas. La razón es, tal vez, que estas áreas de la ciencia no generan productos comerciales, sino solo conocimiento que debería ser utilizado para cambiar los usos y modas de la sociedad y para tomar decisiones políticas y de gestión adecuadas y eficaces. Esto resulta más difícil que ir de compras.

LA PEOR SALUD DE LA COMARCA

Un ejemplo de lo que quiero decir lo encontramos en la ciudad de Kansas City, USA, que cuenta con una de las Facultades de Medicina y hospitales mejores de su Estado, como Albacete también cuenta con un excelente Hospital y Facultad de Medicina (por el momento). Un estudio realizado en 2009 indicó que, a pesar de contar con el mejor hospital, la salud de los ciudadanos de Kansas City y de su comarca era la peor de entre 105 comarcas estudiadas. El alcalde de Kansas City no aceptó sin más estos malos resultados y, como político preocupado y responsable (quizá hasta inkansable), decidió estudiar el problema.El alcalde descubrió que, como ya sabían los médicos del hospital y muchos de ellos intentaban explicar, la proximidad a un gran hospital no es sino uno de los factores que inciden en la salud general de la población, y no el más importante. Una dieta adecuada, el ejercicio físico, no fumar, puestos de trabajo de calidad, apoyo de la familia y amigos, son factores, entre otros, que inciden en la salud física y también mental de las personas, y en su felicidad. Si estos factores no se potencian, el mejor de los hospitales y los mejores profesionales sanitarios no podrán conseguir mejorar la salud de todos.En 2010, un estudio realizado por investigadores en salud pública de la Universidad de Wisconsin exploró con mayor profundidad qué otros factores, si los había, podrían impactar de manera significativa en la salud de la población. El conocimiento de estos factores permitiría incidir sobre ellos para intentar mejorar, de este modo, la salud en general.El estudio, publicado en el Journal of Public Health, reveló cuatro factores que incidían en la salud de manera muy importante. Tres de ellos eran ya conocidos: el tabaco, las enfermedades de transmisión sexual, y los accidentes de tráfico. Todos estos factores están relacionados con comportamientos inadecuados de la población, es decir, son factores que pueden ser modificados por nosotros. No se trata de factores externos como, por ejemplo, sería una mayor virulencia de algunos microorganismos, como el virus de la gripe.

SALUD EDUCADA

Un cuarto factor, del que ya se sospechaba pero que el estudio ha confirmado de forma sólida, es el nivel educativo. El estudio reveló que los afectados por el fracaso escolar morían antes que quienes habían terminado sus estudios. Por razones no bien comprendidas, el porcentaje de nacimientos prematuros y con menor peso es también mayor entre quienes cuentan con menores niveles de educación, lo que indica que la educación puede incidir de manera directa, no ya en la salud de las personas, sino también en la de sus hijos desde el momento de su nacimiento.El alcalde de Kansas City, decidido a mejorar la salud y felicidad de sus ciudadanos, ha tomado ya decisiones presupuestarias encaminadas a desarrollar programas de refuerzo educativo en los institutos de su ciudad y disminuir así el fracaso escolar. Mejorar los parques y las aceras para permitir paseos a pie más agradables, y potenciar el carril bici, han sido también otras medidas. Curiosamente, estas iniciativas no persiguen solo el objetivo de mejorar las infraestructuras de la ciudad sino, sobre todo, la salud de los ciudadanos.Evidentemente, como pasa con tantas cosas estudiadas científicamente, los resultados de estos estudios no son creídos por todos. Al fin y al cabo, ¿a quién creemos antes, a un estudio controlado realizado por expertos o a nuestra propia opinión? Muchos no comprenden qué relación puede existir entre una mejor educación y la salud. Sin embargo, es indudable que la relación existe aunque no comprendamos los mecanismos que operan (y que pueden ser, por ejemplo, una mayor capacidad para comprender los factores que inciden en la salud: por qué el tabaco es perjudicial, cómo infecta el virus del SIDA, etc.; y una mayor confianza en los consejos de los médicos y científicos, no de curanderos y otras hierbas).Lo anterior nos conduce irremediablemente a evaluar con una nueva perspectiva las decisiones que deben tomarse sobre educación y sanidad, tan de moda en estos días de ahorro compulsivo. Si recortamos gastos en ambas, las dos empeorarán. Pero si pensamos con altura de miras, una buena inversión en educación hoy podrá resultar en ahorros sustanciales en sanidad más adelante, ya que la educación va a incidir no ya en una mejor cultura, nivel intelectual y capacitación de las personas, lo que ayudará a la economía productiva, sino también en su salud. Lo más educado e inteligente sería reflexionar sobre esto.

Esos Empáticos Roedores

2011-12-21T10:02:00.001+01:00

Las ratas también sienten empatía por su prójimo.

Una de las características que nos hacen humanos es nuestra capacidad de sentir lo que otra persona siente cuando la vemos inmersa en diversas circunstancias de la vida, tristes, alegres o dramáticas. Esta capacidad, llamada empatía, es la principal motivadora de la acción social y de la caridad; la que hace posible la existencia de las ONGs.La empatía es una capacidad emocional innata, es decir, es parte de nuestra naturaleza. No recibimos lecciones en la infancia para aprender cómo debemos sentirnos al ver a un congénere en apuros. Los sentimientos hacia los demás afloran solos. Si las palabras de un profesor o de nuestros padres pueden modular esos sentimientos, es solo porque tenemos la capacidad de sentirlos. Sin esa capacidad no podríamos modificarlos, como tampoco podemos aprender lo que es el rojo u otro color si nacemos sin la capacidad de diferenciar los colores.

EMOCIÓN SOCIAL

Puesto que la empatía consigue que nos sintamos de manera similar a la que otro se siente, esta emoción nos incita a actuar con los demás con el objeto de mejorar su estado emocional, y mejorar así también el nuestro. Nuestro estado emocional, por tanto, no es individual: es social. Si los demás están bien, nosotros estamos bien.Todavía no son conocidos con profundidad los mecanismos cerebrales que sustentan esta emoción, tan importante para la cohesión social. Tampoco se conoce con certeza cuándo aparece la empatía a lo largo de la evolución de las especies. Es cierto que los primates, en general, la poseen, pero ¿la poseen también animales más primitivos?Para averiguarlo, investigadores de la universidad de Chicago decidieron estudiar de manera científica la capacidad empática de las ratas de laboratorio. Cualquiera que conozca bien a estos roedores sabe que no son tan “ratas” como su nombre indica y, de hecho, muestran indudables signos de generosidad. Pasa con ellos lo contrario que con algunos compañeros, que cuánto más los conoces, más “ratas” son.Para estudiar si las ratas poseían capacidad empática, los investigadores se inspiraron en el final de la película Casablanca y comenzaron por iniciar historias de gran amistad entre los roedores. Para lograrlo, simplemente hicieron convivir a dos ratas por dos semanas en la misma jaula. No sé si semejante convivencia lograría el mismo resultado, o el contrario, con dos seres humanos del mismo sexo, o incluso de sexo opuesto.Tras este periodo de “enlace emocional”, los investigadores diseñaron experimentos para comprobar lo fuerte que eran esos lazos, lo que dependería, sobre todo, de su capacidad empática. En estos experimentos, a una de las ratas de las múltiples parejas de amigos (y residentes en la jaula común) que se formaron se la dejó atrapada en un estrecho recipiente de plástico transparente semicilíndrico (en forma de túnel), perforado en sus paredes para permitir la respiración. Dentro del recipiente, la pobre rata presa casi no se podía mover. No obstante, el semicilindro poseía una puerta que podía ser abierta para permitir la salida del animal atrapado. Además, el mecanismo de apertura era lo suficientemente sencillo como para que una rata de normal inteligencia, actuando desde el exterior, aprendiera a usarlo.

COMPARTIR ES AMAR

La rata atrapada en el semicilindro fue introducida en una jaula amplia, donde se colocaba también a la rata compañera (y a pesar de ello, amiga) para observar sus reacciones. Estas reacciones fueron comparadas con las que la rata libre mostraba cuando se colocaba un semicilindro vacío en la jaula, u otro con una rata de peluche en su interior. Se realizaron sesiones repetidas durante doce días, que se grabaron y analizaron.Cuando veía y olía a su compañera presa, la rata libre establecía rápidamente contacto con esta a través de los agujeros del semicilindro, al que mordían, rodeaban y exploraban una y otra vez. No sucedía lo mismo si el semicilindro estaba vacío, o contenía una rata de peluche. Tras una media de siete sesiones, 23 ratas de 30 aprendieron a abrir la puerta del semicilindro y liberar a su compañera, mientras que solo 5 de 40 ratas a las que se enfrentó a un semicilindro vacío aprendieron a abrir la puerta. Claramente, la presencia de la rata atrapada inducía un comportamiento intencional encaminado a ayudar a la compañera presa. Además, una vez liberada esta, ambas ratas corrían alegres por la jaula, como celebrando la liberación. Estos resultados han sido publicados en la revista Science.Para intentar determinar el valor que para las ratas tenía liberar a su compañera, los investigadores colocaron a las ratas libres en jaulas con dos semicilindros cerrados. Uno contenía a su compañera presa, y el otro, cinco pastillas de chocolate, golosina extremadamente apreciada por estos roedores. Las ratas no solo liberaron primero a su compañera, sino que incluso compartieron el chocolate con ella, una vez libre, tras abrir el segundo recipiente. Vamos, igual que haría cualquier banquero.Así pues, no solo los primates, sino también animales sociales más primitivos son capaces de conmoverse por sus semejantes y ayudarlos cuando se encuentran en dificultades. Esta capacidad ha sido, probablemente, crucial para la relación social y, por tanto, para la supervivencia de las especies que la poseen. En tiempos difíciles, conviene tenerlo en cuenta para facilitar la supervivencia de nuestra propia especie y del mundo que ha sido capaz de crear gracias, evidentemente, a una adecuada, intensa y empática interacción social.

Cirugía contra la diabetes

2011-12-11T12:52:00.001+01:00

Como sabemos, la obesidad se haconvertido en un creciente problema en los países desarrollados. Ya en 2005 laOrganización Mundial de la Salud estimó que al menos 400 millones de adultos(9,8% de la población mundial adulta) eran obesos. El incremento de grasacorporal propio de la obesidad ejerce efectos deletéreos en la salud ydisminuye de manera importante la esperanza de vida.

Aunque una dieta controlada y elejercicio físico son los tratamientos más utilizados contra la obesidad, no sonsiempre eficaces. Los obesos mórbidos, caracterizados por una obesidad extremacausada por desórdenes hormonales de base generalmente genética, no pueden sertratados eficazmente, en general, solo a base de dietas bajas en calorías yejercicio. Para estos enfermos de la opulencia alimenticia, el tratamiento deelección suele ser la llamada cirugía bariátrica.

La cirugía bariátrica persigue, porvarios procedimientos, reducir la cavidad estomacal y, en ocasiones, reducirigualmente la capacidad de absorción de los nutrientes, acortando el intestinodelgado. Si disminuimos la cantidad de alimentos que podemos ingerir, porquesimplemente no nos caben en un estómago disminuido y, además, disminuimos laabsorción alimenticia al dejar un intestino más corto, el resultado inevitablees la pérdida de peso.

TRATAMIENTO DE PESO

Una de las técnicas quirúrgicas másempleadas que, de hecho, se realiza de manera magistral por el equipo decirugía bariátrica del Hospital de Albacete desde hace varios años, es elbypass gástrico de Roux en Y. En esta técnica, se corta desde el estómago (delque se deja una parte) hasta uno o dos metros abajo del intestino delgado. Laparte del estómago que queda aún unida al esófago se empalma directamente conel intestino delgado en el sitio de corte de este. Este es el bypass. El restodel estómago y de intestino cortado que queda suelto no se extrae, sino que se empalmaa otro punto del intestino delgado restante.

Evidentemente, este tipo de cirugía no esuna broma (de hecho, ninguna lo es) y es necesario un seguimiento cercano delos enfermos para evitar posibles complicaciones. Los estudios realizados conestos pacientes han demostrado que tan solo un 0,5% de los mismos puede morirseis meses después de la operación debido a complicaciones de la misma. Encontraposición, la mortalidad a largo término de estos pacientes se ve reducidaen un 40% como resultado de los beneficios derivados de la dramática pérdida depeso subsiguiente a la operación. No es extraño comprobar que los pacientes asítratados pierdan 50, 60, 70 kilos, o más.

Uno de los inesperados beneficios de estetipo de operaciones ha sido la curación de la diabetes de tipo II en muchos de lospacientes que la sufrían. Nada menos que de un 80 a un 90% de los obesosmórbidos que sufren esta enfermedad son curados de la misma, incluso antes deque pierdan ningún peso significativo. En otras palabras, son curados de estaenfermedad directamente por la cirugía, no por la perdida de peso subsiguiente.Esto era un interesante misterio que debía ser resuelto.

Como sabemos, la diabetes de tipo II secaracteriza por una resistencia a la acción de la hormona insulina. Aunque losdiabéticos de tipo II pueden producir cantidades normales o incluso superioresde esta hormona, las células del músculo y del hígado, sobre todo, no respondena ella de manera adecuada, por lo que no incorporan correctamente desde lasangre la glucosa procedente de los alimentos. Muchos pacientes de diabetes detipo II necesitan tomar medicación o inyectarse insulina adicional para podercontrolar adecuadamente sus niveles sanguíneos de glucosa.

GRUESO MISTERIO

Pero igualmente inesperado resultó elhecho de que muchos pacientes operados tampoco conseguían una menor absorciónalimenticia, a pesar del bypass. No obstante, tras la operación, perdían pesode la manera esperada. Así pues, la cirugía bariátrica es eficaz, pero no porlas razones que se suponía, es decir, no funciona solo por la reducción delestómago y de la absorción de nutrientes, sino por otro mecanismo, tal vezrelacionado con la capacidad de curar la diabetes de tipo II.

¿Por qué misterioso mecanismo se pierdepeso y se cura la diabetes de tipo II tras la cirugía bariátrica? Estudiosrecientes, a los que se acaba de unir uno publicado en la revista Diabetes porun grupo de investigadores de la universidad de Cincinnati, USA, parecen haberresuelto este misterio: al parecer el paso anormal de nutrientes desde el estómagoa un sitio distante 1,5-2 metros del duodeno somete a la mucosa intestinal enese sitio a una intensa y anormal exposición a los nutrientes. Esto causa unasecreción exacerbada de dos hormonas producidas por el intestino, poderosasreductoras del apetito, lo que puede explicar la pérdida de peso. Una de estashormonas, además, la llamada GLP-1, estimula poderosamente la secreción deinsulina por el páncreas, lo que puede igualmente ayudar a explicar la curaciónde la diabetes de tipo II, que se ve favorecida más tarde por la pérdida depeso subsiguiente a la operación.

La solución de este misterio medico abreahora la puerta a nuevos tratamientos hormonales contra la obesidad y ladiabetes sin necesidad de cirugía. Curiosamente, son las investigaciones que lacirugía ha permitido y estimulado las que pueden hacerlos posible.

Defensas contra la malnutrición

2011-12-04T08:24:00.001+01:00

La flora intestinal debe ser controlada

Siempre que la investigación científica desvela una nueva relación, antes insospechada, entre dos fenómenos de la realidad me parece un gran avance para el conocimiento humano. Por ejemplo, todos sabemos hoy que la masa y la gravedad están relacionadas, pero esto era desconocido antes de que Sir Isaac Newton lo desvelara. La explicación de esta relación, proporcionada siglos más tarde por Einstein, constituyó uno de los avances más impresionantes del conocimiento humano.Las relaciones más obvias en la Naturaleza han sido ya descubiertas, pero sospecho que quedan aún muchas relaciones sutiles y sorprendentes por descubrir y por explicar. Una de ellas, de hecho, ha sido descubierta y explicada recientemente. Se trata del efecto que nuestro sistema de las defensas, el sistema inmune, ejerce sobre nuestra capacidad para nutrirnos bien.Esta relación comenzó a desvelarse cuando unos trabajos de investigación dejaron al descubierto que ratones de laboratorio mutantes, con un sistema inmune anormal que carecía de las llamadas células B, también poseían sistemas digestivos anormales. Se comprobó que dichos ratones tenían dificultad para absorber las sustancias grasas de los alimentos, incluidas las vitaminas grasas y, por esta razón, estaban desnutridos.

FLORA Y DIGESTIÓN

Las células B de nuestro sistema inmune producen y liberan al exterior anticuerpos, es decir, moléculas que se unen a los virus, bacterias y otros microorganismos e intentan neutralizar su actividad perniciosa, o ayudan a su eliminación por las células fagocíticas, que los engullen y los digieren. Uno de estos anticuerpos, llamado anticuerpo A (o IgA), es secretado en todos aquellos fluidos que se encuentran en contacto con superficies epiteliales húmedas, donde viven bacterias, como la saliva, las lágrimas, la leche, y también en los fluidos intestinales. En estos fluidos los anticuerpos IgA mantienen a raya a las bacterias. En ausencia de células B este anticuerpo no puede ser producido; por ello, los investigadores pensaron que tal vez podría verse afectado el crecimiento o los efectos ejercidos por la flora intestinal, las bacterias “amigas” que en gran numero pueblan nuestro intestino y nos ayudan a digerir los alimentos y a protegernos de ataques de bacterias “enemigas”, aunque en ocasiones pueden también causar infecciones indeseadas si no son controladas debidamente.Para comprobar esta posibilidad, se criaron ratones mutantes que carecían de células B en un ambiente estéril, es decir, libre de bacterias, lo que causaba que los ratones también carecieran de las bacterias de su flora intestinal. Sorprendentemente, estos ratones podían absorber perfectamente las grasas de los alimentos. Por consiguiente, no era sólo la ausencia de células B la responsable de la malabsorción de las grasas, sino también la presencia de las bacterias intestinales. Sin embargo, qué era exactamente lo que los microbios hacían para afectar la absorción de las grasas seguía siendo un misterio.Con el objetivo de desvelarlo, investigadores de los Institutos Nacionales de la Salud de los EE.UU. volcaron su atención sobre el único protagonista de esta historia que no había sido estudiado: las células de la superficie del intestino, las llamadas células epiteliales. Era conocido que estas células desempeñan dos funciones: la absorción de los alimentos y también una función de defensa frente a posibles “abusos” por parte de la flora intestinal, que en ocasiones puede intentar penetrar en el organismo y causar infecciones. Esta función de defensa la llevan a cabo las células epiteliales mediante la producción de sustancias antimicrobianas.

ENERGÍA DESVIADA

Como sucede con todas las funciones fisiológicas y celulares, la producción de substancias antimicrobianas y la absorción de alimentos necesitan de aporte de energía. La energía es siempre limitada y si la célula debe aumentar la producción de sustancias antimicrobianas no puede dedicar la energía necesaria a la absorción adecuada de los alimentos y se produce entonces la malnutrición.En presencia de anticuerpos IgA producidos por las células B, las células epiteliales del intestino saben de alguna forma que están adecuadamente protegidas y dedican su energía, sobre todo, a la absorción de alimentos. Sin embargo, en ausencia de IgA, las células epiteliales detectan una amenaza más intensa por parte de la flora intestinal y desvían la mayor parte de su energía a la tarea de controlarla, a la espera de que las defensas normales se recuperen. Esto no sucede en los ratones de laboratorio mutantes, pero afortunadamente puede suceder en nuestro caso.Antes de que esta nueva relación se desvelara, se creía que el sistema inmune solo ejercía la función de defendernos de los microbios dañinos que pueblan el mundo exterior y causan enfermedades, pero no afectaba a las células de nuestro organismo sano. Estos descubrimientos, publicados en la revista Nature Medicine, desvelan que el sistema inmune ejerce una función “policial” en nuestro organismo, incluso manteniendo a raya los microbios “buenos”, que lo son mientras vean a la “policía” cerca, pero que en su ausencia pueden ceder a la tentación de invadirnos, lo que las células epiteliales del intestino intentarán evitar, aun a costa de absorber menos eficazmente los alimentos.

En busca de genes de la sinestesia

2011-11-27T09:18:00.001+01:00

¿Por qué nuestros sentidos nos proporcionan sensaciones de una determinada cualidad, y no de otra?

En ocasiones, tenemos tan asumidos determinados aspectos del mundo que es difícil que nos preguntemos por qué son así y no de otra manera. Entre ellos se encuentran nuestros sentidos. Pocos se han preguntado nunca por qué los sonidos los percibimos como tales, y no como colores, por ejemplo, o por qué los colores los percibimos de esa forma, y no como olores, o como sonidos. En otras palabras, ¿por qué nuestros sentidos nos proporcionan sensaciones personales de una determinada cualidad, y no de otra?La razón de esto probablemente reside en que, a lo largo de la evolución de nuestro sistema nervioso y de nuestros sentidos, ha resultado más eficaz codificar las sensaciones procedentes de vista, oído, olfato… de maneras diferentes. La distinta codificación de las informaciones que los sentidos captan del mundo exterior ha conferido un carácter particular a cada una de ellas (colores, olores, sonidos, dolor, calor…). Esto permite distinguirlas con claridad, además de experimentarlas de forma personal e intransferible, lo cual ha favorecido nuestra supervivencia en competición con otras especies.

RAREZA SENSORIAL

Algunas personas, sin embargo, sufren de “mezcla de los sentidos” en una mayor o menor proporción. Esto significa que una determinada percepción induce en ellas una sensación anómala de otro o del mismo sentido. Por ejemplo, algunos sonidos pueden inducir una sensación de sabor o de color cuando se los oye. Para esas personas los sonidos comunican también, por tanto, sabores o colores. Otras personas ven los números y letras en color, es decir, el número 6, lo ven siempre de color verde, y el 8, naranja, por ejemplo, sea cual sea el color en el que estén escritos. Igualmente ven cada letra de un color determinado, siempre.Esta curiosa propiedad, que no suele causar mayores problemas a quienes la poseen, se denomina sinestesia, palabra derivada de las palabras griegas sin (junto), y aistesis (sensación). La sinestesia no es tan poco corriente como podría parecer, ya que la experimenta entre el 2% y el 4% de la población humana. Y es que hay mucha más gente rara ahí fuera de lo que estamos dispuestos a admitir, quizá porque siendo todos raros de una u otra forma, nos empeñamos en creer que somos normales.Algunos tipos de sinestesia resultan aún más curiosos que los descritos arriba. En la sinestesia secuencio-espacial, los números de los años, los meses, o los días de la semana inducen una sensación espacial y los individuos con esta condición los perciben como si se encontraran ubicados en un espacio preciso, como si fueran libros ordenados en una estantería. Otro tipo de sinestesia, descrito recientemente, genera un sonido en respuesta a un estímulo visual. Ver encendido el intermitente de un vehículo, por ejemplo, puede inducir también una sensación de sonido. Esta sensación sonora puede variar con la frecuencia de la intermitencia o con el tipo o color de la misma. En total, hasta la fecha, se han descrito más de sesenta tipos de sinestesia, aunque sólo unos pocos han sido investigados científicamente. En todo caso, la investigación ha dejado claro que, dentro de un tipo de sinestesia, las percepciones sinestésicas varían en intensidad, y que una persona puede experimentar no solo una, sino dos o más percepciones sinestésicas. Igualmente, se ha comprobado que las personas varían también en el grado de consciencia sobre sus percepciones sinestésicas.

SINESTESIA FAMILAR

La investigación sobre esta curiosa condición ha revelado igualmente que las personas con sinestesia suelen agruparse en familias, muchos de cuyos miembros comparten esta característica, aunque no experimenten necesariamente el mismo tipo de sinestesia. No obstante, es posible también experimentar sensaciones sinestésicas cuando se toman drogas psicodélicas, que alteran las percepciones, o cuando se sufre un ataque epiléptico. Esto quiere decir que la estructura cerebral normal permite la mezcla de los sentidos, aunque en condiciones normales esté impedida por algún mecanismo, hoy aún desconocido. Posiblemente, por tanto, los individuos con sinestesia tengan este mecanismo debilitado por causa de alguna variante génica que han heredado también los miembros de su familia, lo que les genera esta condición.La búsqueda del gen o genes responsables de la sinestesia se ha intensificado en los últimos años, gracias a las modernas tecnologías de biología y genética moleculares. Sin embargo, estos esfuerzos no han dado aún el fruto esperado. Un estudio reciente dirigido por el neurólogo David Eagleman de la Facultad de Medicina Baylor, en Houston, USA, ha identificado una región en el cromosoma 16 que posiblemente alberga el gen responsable de la forma más común de sinestesia: la que asocia un color a cada letra o número. Los estudios continúan para identificar el gen responsable, pero esto no se ha conseguido todavía.El descubrimiento de aunque solo fuera un único gen implicado en la sinestesia permitiría comenzar a desvelar las causas de esta condición, pero también proporcionaría valiosa información sobre los mecanismos que actúan en el cerebro para codificar nuestras sensaciones, para diferenciarlas unas de otras, y sobre la intrigante posibilidad de que estas variantes génicas estén asociadas a determinadas características de la personalidad de los individuos con sinestesia, como una mayor apreciación del arte o una mayor creatividad. Sin duda, el cerebro humano encierra aún muchos misterios, pero como alguien dijo muy acertadamente: si tuviéramos un cerebro tan simple como para poder comprenderlo fácilmente seríamos tan estúpidos que no lo podríamos comprender.

Inteligencia artificial patológica

2011-11-20T11:26:00.001+01:00

“Este nuevo programa inteligente supone un paso decidido haciala medicina computacional”

Laspersonas inteligentes y motivadas suelen dedicar mucho tiempo al aprendizaje ypoco a escribir divulgación científica y otras actividades de dudosa utilidad.Solo así puede uno llegar a convertirse en un verdadero experto. Solo dedicandotiempo al aprendizaje puede una persona conseguir extraer y clasificar informaciónprecisa sobre el mundo, lo que para otros menos dedicados resulta imposible.

Uno delos profesionales de la medicina que más tiempo y esfuerzo debe dedicar paraconvertirse en un verdadero experto es el patólogo. Un patólogo experimentado debeser excelente en la identificación de patrones de información relevantes, quepermiten clasificar y caracterizar, por ejemplo, el estado de un cáncer de mamaobservando al microscopio el aparentemente informe amasijo de células que loforman. De las peculiaridades de forma y aspecto de una muestra tumoral, elpatólogo debe ser capaz de clasificar el tumor, de deducir su grado demalignidad, de proporcionar un pronóstico y de aconsejar sobre el tipo deterapia más eficaz.

Estahabilidad no se adquiere si no es dedicando muchas horas a la observación almicroscopio de innumerables muestras de cáncer, analizando sus similitudes ydiferencias, y aprendiendo a detectar características, signos yparticularidades que permiten distinguirlas. No menos de diez años sonnecesarios para adquirir adecuadamente esta destreza. Para lograrlo, además, esnecesario establecer qué propiedades de los tumores pueden ser más importantesa la hora de diferenciarlos y aprender a fijarse principalmente en ellas.

UN POCO DE HISTORIA

En elaño 1928, los doctores Pattey y Scarff descubrieron que la evaluación de tansolo tres características de los tumores mamarios era suficiente paraclasificar a las pacientes en tres grupos que mostraban significativasdiferencias en el tiempo de supervivencia a la enfermedad, en aquellos tiempos.Este método de clasificación de tumores de mama ha sido refinado a lo largo delos años, pero aún hoy, en la era de la medicina molecular, continúa siendo elmétodo estándar de clasificación tumoral, sobre todo en regiones del mundo “sanitariamentedesfavorecidas”, a las que pronto podrá incorporarse España, de seguir así lascosas.

Anteesta situación, confesemos que algo “patológica”, un grupo internacional deinvestigadores estadounidenses, canadienses y holandeses decidió que era horade utilizar algo más de inteligencia para clasificar los tumores de mama. Paraello, desarrollaron un programa de ordenador, al que llamaron C-Path, basado eninteligencia artificial, capaz de aprender y convertirse en un experto patólogoen solo cuestión de días, y capaz de distinguir nuevas características de lostumores que permitieran una mejor clasificación y determinación del pronósticode los mismos.

MUCHO FUTURO

C-Pathno se limita a tres, ni cuatro, ni cinco características diferentes de lostumores, sino que comienza su análisis determinando no menos de 6.642propiedades que pueden ayudar a distinguir a un tumor de otro. El número decaracterísticas que debían ser exploradas fue, de hecho, fijado inicialmentepor el propio programa de ordenador, y entre ellas se encuentran muchas que notienen ningún sentido aparente para un patólogo de bata blanca. Estaspropiedades fueron definidas no solo a partir de las características de laspropias células cancerígenas, sino también a partir de las células que rodean alas tumorales, las cuales interaccionan con ellas y les permiten, de hecho,crecer en tanto que tejido tumoral. Entre ellas, se encuentran las células delllamado estroma de los tejidos, que proporcionan apoyo y soporte a las célulasfuncionales de los mismos, y también células de los vasos sanguíneos, queaportan oxígeno y nutrientes sin los cuales el tumor no podría crecer.

C-Pathpasó inicialmente por un proceso de entrenamiento y así aprendió a determinarqué características de las más de seis mil se revelaban como las principalespara clasificar el grado de malignidad de los tumores de mama. Este aprendizajese realizó mediante el análisis de 248 tumores mamarios de los que loscientíficos conocían el resultado final, es decir, sabían si habían sido poco omuy agresivos, o si habían respondido o no a determinadas terapias. Esteconocimiento fue comunicado a C-Path para su entrenamiento. Tras el aprendizajeinicial, el programa fue enfrentado al análisis de otras 286 muestras de tumoresdiferentes de las que también los investigadores conocían el resultado final, peroque esta vez no fue comunicado a C-Path. Sin embargo, C-Path fue capaz dedeterminar la malignidad de esos tumores con una precisión muy elevada, esdecir, muy ajustada al resultado final, no obstante desconocido por el programa.Además, esta precisión se basó en características propias tanto del tumor comodel estroma que lo rodea, que normalmente no son tenidas en cuenta por lospatólogos de bata blanca. Estos estudios han sido publicados en la revista Science Translational Medicine.

Sinduda, este nuevo programa inteligente supone un paso decidido hacia la medicinacomputacional y la bioinformática clínica. Será necesario afinar sufuncionamiento para elevar su fiabilidad. No obstante, en unos años es posibleque podamos contar con esta y otras herramientas bioinformáticas de cabeceraque ayudarán a mejorar y a mantener nuestra salud, si sabemos financiaradecuadamente la formación, la investigación y la sanidad.

Inflamación y neurodegeneración diabética

2011-11-13T11:37:00.001+01:00

“Los pacientes diabéticos sufren atrofia de la materia gris”

Estamos familiarizados con los procesos inflamatorios. Cada vez que nos cortamos levemente, nos damos un golpe, nos pica un mosquito, o sufrimos una enfermedad infecciosa, experimentamos procesos inflamatorios. La inflamación es un proceso dinámico que conduce, en general, a la acumulación de células de la defesa inmunitaria en el sitio por donde intentan penetrar los microorganismos, o en donde se ha producido daño, como heridas y picaduras. En condiciones normales, la inflamación es, pues, un proceso normal de lucha contra las infecciones.Las células del interior de los vasos sanguíneos, es decir, las células del endotelio (el endotelio recubre el interior de todos los vasos sanguíneos, incluido el corazón), ejercen un papel fundamental en el control de la inflamación. Los linfocitos y muchas células fagocíticas (del griego “células comedoras”, que literalmente engullen a los microbios), se encuentran patrullando por la sangre, en el interior de los vasos sanguíneos. Sin embargo, los microbios que penetran la piel dañada en una herida no solo pueden pasar a la sangre; también pueden establecerse en algún lugar de la epidermis, donde las células de la sangre normalmente no llegan. ¿Cómo pueden entonces luchar contra los microbios establecidos allí? Aquí es donde las células endoteliales cercanas al sitio de infección intervienen. Comienzan a fabricar y a colocar en su superficie las llamadas moléculas de adhesión, unas moléculas pegajosas para los linfocitos y los fagocitos, que los fijan al endotelio y les permiten atravesarlo y salir de la sangre para dirigirse allí donde se encuentran los microbios. Este proceso se ve facilitado también por una constricción de los vasos sanguíneos en los lugares de infección, que causa cierta deficiencia de oxígeno local.Pero la inflamación no solo se produce en respuesta a un proceso infeccioso o de daño celular. Numerosas enfermedades cursan junto con procesos inflamatorios. El asma, la dermatitis, la aterosclerosis, son solo unas pocas enfermedades en las que la inflamación es la responsable de buena parte o de todo el daño que la enfermedad causa.

CEREBRO MENGUANTE

Sin olvidarnos de la inflamación, centrémonos ahora en la diabetes, como sabemos, una enfermedad causada por una deficiencia en la producción de insulina (o en la capacidad de detectarla y de responder frente a ella), la cual es necesaria para permitir la incorporación de la glucosa desde la sangre a las células de los órganos y tejidos. De no ser tratada mediante la administración de insulina u otros fármacos, la deficiente incorporación de glucosa causa graves problemas metabólicos. La razón de estos problemas es que frente a la incapacidad para incorporar glucosa, las células del cuerpo, en particular las del hígado, interpretan (erróneamente) que en la sangre hay muy poca y que, en consecuencia, el organismo debe encontrarse en un largo periodo de ayuno forzado, ya que la glucosa es alta si se ha comido. Un ayuno forzado podría resultar fatal para el cerebro, órgano que utiliza exclusivamente glucosa, no grasas, como fuente de energía. Por esta razón, el hígado inicia la fabricación y liberación a la sangre de moléculas sustitutas de la glucosa que el cerebro puede usar en ausencia de esta última.Sin embargo, en realidad, la abundancia de glucosa en la sangre de las personas diabéticas no supone amenaza alguna para el cerebro, que puede usar glucosa incluso en ausencia de insulina. A pesar de ello, durante los últimos años, un equipo de investigadores liderado por la neurofisióloga Vera Novak, en Boston, USA, ha estudiado los efectos de la diabetes en la salud mental de pacientes ancianos. Estos estudios han revelado que la diabetes va asociada con pérdida de memoria, depresión y otros tipos de deficiencias cognitivas. De hecho, mientras el volumen del cerebro de una persona mayor de 65 años disminuye alrededor de un 1% al año, el cerebro de algunas personas diabéticas puede disminuir hasta un 15%.

INFLAMACIÓN ANORMAL

Novak y sus colegas desconocían la razón por la que la diabetes se asocia a una degeneración acelerada de las capacidades intelectuales y cognitivas. Esta no podía ser la deficiencia de glucosa ya que, como hemos dicho, el cerebro puede usarla en ausencia de insulina. En un estudio publicado recientemente en la revista especializada Diabetes care, estos investigadores describen que, sorprendentemente, las deficiencias cognitivas se asocian con un proceso inflamatorio anormal en el organismo y, en particular, en el cerebro. Las células del endotelio de pacientes diabéticos fabrican dos moléculas de adhesión que capturan a las células inmunes en el cerebro, lo que causa daño a este órgano y atrofia alguna de sus áreas.Los investigadores estudiaron mediante novedosas técnicas de escáner cerebral el estado vascular en varias regiones cerebrales, y el efecto que podía causar en el flujo sanguíneo. Los escáneres revelaron que los pacientes diabéticos no solo mostraban una mayor constricción de los vasos sanguíneos, sino una mayor atrofia de la materia gris en zonas del cerebro tan importantes como el córtex frontal y temporal, regiones involucradas en aspectos cognitivos tan importantes como la toma de decisiones, el lenguaje, la memoria verbal y la realización de tareas complejas.Ante la epidemia de obesidad y diabetes que el mundo sufre, los problemas cognitivos causados por esta enfermedad, asociados a los conocidos problemas metabólicos y circulatorios, deben ser tenidos más en cuenta en una población que envejece. En mi opinión, estos nuevos y preocupantes datos sobre los efectos de la diabetes aconsejan que la investigación en este importante tema de salud pública se incentive para alcanzar pronto el objetivo urgente de curar esta seria enfermedad.

Limpieza celular de rejuvenecimiento

2011-11-06T09:44:00.001+01:00

“No todas nuestrascélulas envejecen a la misma velocidad”

La cienciasiempre ha intentado paliar los males de la humanidad, aunque de sus usos nosiempre se haya derivado el bien esperado. Quizá por esta vocación de laciencia de atajar los problemas que nos acucian, en una humanidad que envejececon rapidez, últimamente se acumulan avances que intentan cubrir lasdeficiencias de nuestro conocimiento sobre el proceso del envejecimiento.Recientemente hablé de ello en esta página, pero la actualidad científica (y elhecho de que tal vez ya me vaya haciendo viejo), aconseja tratar este tema denuevo.

Los estudiossobre el envejecimiento han incidido en los efectos que los genes y suregulación, o el ambiente (alimentación, estrés…) ejercen sobre elenvejecimiento. Estos estudios se han centrado en las células individuales y encómo los defectos genéticos pueden ir acumulándose, causando una pérdida deeficiencia de la función celular. Esta pérdida de eficiencia causaría elenvejecimiento.

Pero el organismohumano y los órganos que lo forman son algo más que un conjunto de célulasindividuales. El organismo es, de hecho, un conjunto de células organizadas, diferenciadasy coordinadas, que ejercen funciones especializadas concretas. Las células delorganismo, las de cada uno de sus órganos, funcionan en equipo.

La eficiencia de unequipo depende de la eficiencia de cada uno de sus miembros. Un equipo deremeros jóvenes y bien entrenados y alimentados remará más rápido que un equipode remeros jóvenes, igualmente bien entrenados y alimentados, pero que cuentacon un viejo entre sus miembros. El viejo, de hecho, no solo no remará con lamisma energía que los jóvenes, sino que tampoco podrá coordinar su acción almismo ritmo que ellos. Sus intentos de remar podrán incluso causar másperjuicio que si no remara en absoluto.

VELOCIDADES DE ENVEJECIMIENTO

Lasinvestigaciones sobre el envejecimiento han dejado claro que, aunque puedaparecer extraño, no todas nuestras células envejecen a la misma velocidad. Amedida que avanzamos en edad, algunas de nuestras células envejecen rápido,mientras que otras se siguen manteniendo jóvenes. Esto es así porque losavatares moleculares de la vida pueden diferir de célula a célula. Algunas denuestras células tienen la suerte de no ser dañadas por toxinas, por laradiación ultravioleta del sol, por el tabaco, el alcohol o la contaminación,con la misma intensidad que otras.

Las células quehan recibido más daño del que pueden soportar, normalmente son eliminadas. Dehecho, se eliminan ellas solas induciendo su propio suicidio. Este suicidio celular,llamado apoptosis, lo podemos observar de forma masiva si hemos tomadodemasiado tiempo el sol y nuestra piel se acaba pelando. Las células de la pielque perdemos de esta forma están muertas, evidentemente, y su muerte ha sidocausada por su suicidio, inducido por la radiación ultravioleta que las dañó.Este suicidio beneficia al organismo en su conjunto, ya que las células dañadasdeben ser sustituidas por otras sanas, lo que solo puede conseguirse si soneliminadas.

Pero no siemprelas células dañadas mueren. En ocasiones, entran en un estado llamado, muyapropiadamente, estado de senescencia. Las células senescentes no pueden yareproducirse, y tampoco pueden ejercer su función de manera adecuada. Se hanconvertido en el remero viejo del equipo y por ello podrían dificultar laacción de las células más jóvenes y menos dañadas que ellas, contribuyendo asíal envejecimiento global del organismo.

EUTANASIA CELULAR

El argumentoanterior parece muy razonable; sin embargo, para demostrar que es cierto esnecesario llevar a cabo experimentos que lo prueben. Pero, ¿cómo? Para probarque las células senescentes contribuyen al envejecimiento general seríanecesario eliminar del organismo a ellas solas, dejando indemnes a las demás.¿Cómo podemos conseguir esto a la escala global del organismo?

Como siempre enciencia, este y otros muchos logros absolutamente espectaculares, pueden conseguirseapoyándose en conocimiento anterior y utilizando el ingenio humano. Losinvestigadores de la universidad de Minnesota, USA, que consiguen llevar a caboesta proeza, publicada en la revista Nature,se han aprovechado del hecho de que todas las células senescentes han puesto enfuncionamiento un gen, llamado p16, que no funciona en las células jóvenes.Este gen impide su reproducción. Aprovechando este hecho, han generado un ratóntransgénico con un gen p16 modificado. Este gen modificado produce ahora unaproteína que, al ser tratada con un fármaco, induce la muerte celular porsuicidio. Es decir, los investigadores consiguen ahora con este fármaco, administrándoloa esos animales transgénicos, que las células senescentes, y solo ellas, sesuiciden, tal vez como debieran haberlo hecho desde el principio.

¿Qué efectos seobservan al eliminar las células envejecidas en esos animales? Lo ha adivinado:los ratones transgénicos tratados con el fármaco envejecen más despacio que losno tratados. Esto significa, en efecto, que la acumulación de célulassenescentes e inoperantes en los órganos y tejidos contribuye al fenómenoglobal del envejecimiento. La eliminación de estas células retrasaría,probablemente, este proceso también en seres humanos y protegería de lascondiciones y enfermedades propias de la edad, incluidas la normal pérdida defacultades físicas y mentales.

Pero no corra ala farmacia todavía. Un fármaco para eliminar a las células senescentes noestará listo mañana, si acaso alguna vez llega a existir. En todo caso, lainvestigación científica siempre abre puertas a la esperanza de un mundo mejor,incluso un mundo sin vejez, si no para nosotros, sí para nuestros hijos, nietoso tataranietos.

La Exhumación de la Muerte Negra

2011-10-30T12:33:00.001+01:00

“Las epidemias no solo pueden surgir por mutaciones en los microorganismos, sino por mutaciones nuestra propia actitud, nuestros hábitos, o nuestras ideas”

Los avances científicos siguen dejándonos con la boca abierta todas las semanas. Además, en ocasiones, dichos avances no se limitan a la ciencia, y se ramifican a otras áreas del saber, como la historia. Es el caso de la secuenciación del genoma de un microorganismo, desaparecido hoy, pero que asoló Europa durante el siglo XIV: la bacteria causante de la Peste Bubónica, también llamada Muerte Negra.Hasta la realización de este descubrimiento, que relatamos aquí, existía cierta controversia sobre la causa de la epidemia de peste que acabó con la vida de entre el 30% y el 50% de la población de Europa en tan solo cuatro años, de 1347 a 1351. Hoy, ya no queda duda de que la causa de esta espantosa epidemia es la bacteria Yersinia pestis.Se cree que la epidemia de Muerte Negra comenzó probablemente en las estepas de Asia central y desde allí fue llevada hacia el oeste por los ejércitos mongoles. La peste llegó a Europa en 1347 por la ruta de Crimea, tras el asedio mongol a la colonia genovesa de Caffa (actual Teodosia). Los escapados de Caffa que regresaron a Venecia fueron probablemente los culpables de la diseminación de la epidemia, que pronto se extendió a Francia, España e Inglaterra. Giovanni Boccaccio, en su famosa obra El Decameron, escrita sobre 1350, incluye una descripción de los síntomas de esta enfermedad: “La enfermedad se manifestaba primero por la aparición de inflamaciones en las ingles o los sobacos, algunas de las cuales crecían hasta el tamaño de un huevo o una manzana”.

CEMENTERIOS DE ADN

En 1348, la epidemia alcanzó Londres, ciudad de solo unos 70.000 habitantes por aquel entonces, a la que atacó con especial dureza. Más de 200 personas morían en Londres cada día durante el pico de la epidemia. Los cementerios londinenses no eran suficientes para albergar tanto cadáver, y el obispo de la villa decidió dedicar varios terrenos para habilitar cementerios exclusivamente destinados a enterrar a las víctimas de la peste. Uno de ellos fue el cementerio de la Iglesia de la Santa Trinidad.El hecho, históricamente documentado, de que la práctica totalidad de los restos enterrados en dicho cementerio pertenecen a víctimas de la Muerte Negra, ha permitido hoy exhumar algunos de ellos para intentar extraer el ADN del microorganismo causante de la enfermedad y obtener su secuencia génica. Utilizando una nueva tecnología de rescate de ADN antiguo, basada en el empleo de ADN de microorganismos actuales muy semejantes a los que se supone causaron la epidemia, investigadores de varios centros de investigación europeos y estadounidenses han sido capaces de extraer ADN de Yersinia pestis a partir de dientes y huesos bien preservados de cuatro víctimas de la enfermedad.Esta tecnología emplea la propiedad de las hebras de ADN de unirse a hebras de secuencia de letras complementaria, pero no a otras. De esta manera, el ADN de bacterias modernas semejantes a Yersinia pestis se ha utilizado como si fuera una especie de imán específico para extraer ADN de Yersinia y separarlo del ADN humano que, inevitablemente, también se encontraba en los restos exhumados

PESTES R US

Igualmente, las recientes y poderosas técnicas de secuenciación de ADN, capaces de secuenciar y luego poner en orden las secuencias de millones de fragmentos de ADN, han sido fundamentales para conseguir este descubrimiento, que se publica en la revista Nature. Estas técnicas de secuenciación están particularmente bien adaptadas para secuenciar ADN proveniente de restos antiguos, que se encuentra muy fragmentado debido a la degradación producida por el tiempo.Tras obtener la secuencia completa del genoma de Yersinia pestis, los investigadores esperaban encontrar las razones que explicasen la extraordinaria virulencia de microorganismo. Quizá mutaciones en uno o varios genes fueran las responsables de tanta muerte y miseria humanas. Sin embargo, no ha sido así. No se ha encontrado en el genoma de Yersinia nada que permita explicar la impresionante virulencia de la epidemia de peste que causó.¿Cuál fue entonces la causa de tan elevadas tasas de mortalidad, nunca vista en la historia de la humanidad?Los resultados de estas investigaciones ven reforzada idea de que fueron las condiciones económicas y sociales de la época las que espolearon la mortalidad. La falta de higiene, la mala alimentación, que afecta de manera importante a nuestro sistema inmunitario para hacer frente a las enfermedades infecciosas y, posiblemente, un periodo de cambio climático, asociado a inviernos particularmente fríos, que es también un factor debilitante de las defensas, son las causas más probables de la horrible epidemia.¿Qué podemos aprender entonces de estos nuevos datos? La lección más importante es que las epidemias no solo pueden surgir por mutaciones en los microorganismos, sino por mutaciones nuestra propia actitud, nuestros hábitos, o nuestras ideas. Se observa hoy un incremento de los casos de sarampión. El incremento no obedece a ningún cambio que el virus de esta enfermedad haya sufrido, sino a la negativa de algunos padres a vacunar a sus hijos, posiblemente por una falsa percepción del riesgo de administrar la vacuna. Esta falsa idea es, pues, la causa del incremento de casos de sarampión, no el virus propiamente dicho. Una buena información y una actitud correcta frente a los microorganismos se revela hoy también como un factor importante para frenar su progreso.

Epigenética del envejecimiento

2011-10-23T12:03:00.002+02:00

“Se abren nuevas posibilidades de retrasar el proceso de envejecimiento”

No hay duda de que determinados temas de investigación proporcionan cierto morbo comparados con otros. No es lo mismo investigar sobre un nuevo procedimiento para resolver ecuaciones diferenciales que sobre cómo evitar el envejecimiento y alargar nuestra vida; tema este, del envejecimiento, relativamente joven pero uno de los que más convincentemente promete cambiar la realidad de nuestra sociedad y de nuestro mundo.

Esta semana se han producido al menos dos interesantes noticias científicas sobre el envejecimiento. La primera es que el análisis del genoma de una mujer que murió a los 115 años de edad, pero en un estado general comparable con el de personas con cuarenta años menos, indica que existen variantes génicas que alargan la vida. Aunque esto ya se sospechaba, este estudio lo confirma y abre la puerta a su identificación y también a su posible modificación futura.

Pero si la genética es complicada y nos oculta aún muchos secretos, es necesario hoy contar, además, con la epigenética. La palabra epigenética se forma con el prefijo griego “epi”, que significa “sobre”. La epigenética, por tanto, se encarga de estudiar lo que sucede sobre, o alrededor de, los genes.

Y es que los genes, esas largas ristras de ADN que contienen la información genética, no están solos: se encuentran siempre unidos a proteínas que los organizan, los empaquetan en apretados ovillos (de otra manera el ADN no cabría en una célula) y, sobre todo, controlan su actividad. La unión de estas proteínas a los genes está controlada por cambios químicos que, en general, modifican su carga eléctrica, cambiando así su capacidad de unión al ADN.

QUÍMICA Y GENES

Conviene recordar, en este año internacional de la Química, que el ADN es una molécula y, como tal, posee propiedades químicas. Una de ellas es que contiene muchas cargas negativas en su superficie. Como sabemos, las cargas negativas atraen a las positivas, y las moléculas de proteína que se unen al ADN poseen regiones en su superficie, esta vez cargadas positivamente, lo que, en efecto, posibilita su unión. La actividad de los genes, en gran medida, está controlada por la atracción electrostática. Curioso, a la par que sencillo.

Sabiendo esto, podemos ahora comprender que modificar la cantidad de carga eléctrica sobre la propia molécula de ADN, o sobre las proteínas que se unen a él, permite activar o frenar esta unión. De esta manera, la célula controla la actividad de los genes, es decir, controla que actúen con mayor o menor intensidad, lo que afecta al metabolismo y funcionamiento celular en su conjunto.

Aquí es donde comienza la epigenética. La epigenética es el estudio de las modificaciones químicas que se producen en el ADN, o en las proteínas que se unen a él, y que modifican las cargas eléctricas en estas moléculas, así como el estudio de sus efectos sobre los genes. Esta modificación de cargas eléctricas no es difícil de conseguir: basta con añadir o quitar, a ciertos átomos que poseen carga, un grupo metilo (formado por tres hidrógenos unido a un carbono). El grupo metilo, cuando es añadido, neutraliza la carga del átomo que antes la tenía; en cambio, cuando es retirado, la vuelve a generar.

GENES SOBRE GENES

Una compleja maquinaria de proteínas, llamadas metilasas (que añaden metilos) y demetilasas (que los quitan), regula la adición o sustracción de grupos metilo en puntos concretos de las proteínas, o del ADN. Pero lo más interesante es que dicha maquinaria también produce las mismas modificaciones químicas en el momento de la división celular, cuando el ADN se duplica. Por esta razón, los cambios químicos en genes o proteínas son transmitidos de generación en generación. La maquinaria de metilación y demetilación está codificada también por determinados genes y si estos poseen mutaciones perjudiciales, la maquinaria no funciona bien y la regulación epigenética tampoco lo hace. Como vemos, existe pues una interesante, aunque compleja, relación entre la genética y la epigenética. La vida es un lío… o varios.

Pero vamos a aclararnos. Si hemos confirmado que ciertos genes pueden retrasan el proceso de envejecimiento, no sería de extrañar que las modificaciones epigenéticas también lo afectaran. Es lo que han intentado averiguar un grupo de investigadores de las universidades de Stanford y Harvard, en USA, quienes publican sus descubrimientos en la revista Nature, y en esto consiste la segunda noticia a la que me refería arriba.

Trabajando con el gusano nematodo Caenorhabditis elegans en el laboratorio, los investigadores encontraron ejemplares que vivían de un 20 a 30 por ciento más de lo normal. Los científicos comprobaron que estos longevos gusanos poseían mutaciones que afectaban su capacidad de modificar químicamente a la histona H3, una de las proteínas de unión al ADN más importantes. En esos gusanos, la maquinaria de metilación no podía añadir tres grupos metilo en un punto particular de dicha histona, lo que la dejaba con carga positiva, unida al ADN, disminuyendo la actividad de varios genes. Los investigadores comprobaron también que los efectos sobre la actividad de esos genes eran heredables y se transmitían de generación en generación. Es decir, los cambios epigenéticos eran transmisibles, como era de esperar.

Desconocemos aún si algo similar sucede en el ser humano y si las personas muy longevas, como la mujer que mencionaba al principio, poseen modificaciones epigenéticas, además de genéticas. De lo que no cabe duda es de que en unos años lo habremos averiguado, lo que abrirá nuevas posibilidades de retrasar un día el proceso de envejecimiento y de muchas enfermedades degenerativas asociadas con él.

Linfocitos antitumorales de diseño

2011-10-16T10:49:00.000+02:00

“Esta estrategia es una combinación de estimulación del sistema inmunitario y de terapia génica”

Una de las estrategias de terapia anticancerosa que está siendo investigada es la estimulación del sistema inmunitario para intentar conseguir que este elimine a las células tumorales como si fueran extrañas. Otra de las estrategias antitumorales que también está siendo investigada en la actualidad es la terapia génica, consistente en introducir genes en las células tumorales que impidan su crecimiento incontrolado. Pues bien, recientemente se ha ideado una nueva estrategia basada en la combinación de las dos anteriores para conseguir una nueva herramienta antitumoral. Esta estrategia ha tenido éxito, por el momento, solo en un número pequeño de pacientes de leucemia, pero promete ser también eficaz en el tratamiento de otros tipos de tumores. Veamos en qué consiste.

Para entender lo original y novedoso de esta estrategia conviene que nos detengamos un momento en algunos conceptos básicos y bien conocidos del sistema inmune. Como sabemos, un tipo de linfocitos del sistema inmune es el encargado de producir anticuerpos que nos protegen de microorganismos infecciosos. Normalmente, los anticuerpos solo son producidos contra moléculas extrañas, producidas por los microorganismos, a los que neutralizan. Sin embargo, los anticuerpos no pueden luchar contra los virus una vez estos han infectado una célula y se reproducen en su interior, ya que los anticuerpos no pueden penetrar dentro de las células.

ASESINOS EN SERIE

La lucha contra los virus requiere de otro tipo de linfocito, el denominado linfocito T citotóxico, llamado así porque es, de hecho, mortal para las células. Una vez generado y activado, este linfocito es un “asesino en serie celular” que mata a las células infectadas por un virus para evitar así que este se reproduzca en su interior e infecte a más células cuando salga. Para llevar a cabo esta función asesina, el linfocito examina la superficie de las células en busca de fragmentos de proteínas víricas, que solo las células infectadas mostrarán en su superficie. Si encuentra uno, secretará sustancias muy tóxicas que acabarán con la vida de la célula infectada. Una vez muerta esta, el linfocito partirá en busca de nuevas víctimas que muestren fragmentos víricos en su superficie.

Los fragmentos de proteína vírica se encuentran siempre unidos a unas proteínas especializadas en mostrarlos en la membrana exterior de las células normales, de manera que los linfocitos citotóxicos puedan detectarlos. Los linfocitos los detectan gracias, igualmente, a otras proteínas especializadas en esta función que estos linfocitos poseen, y que se denominan receptores T. La parte interna de este receptor es la encargada de poner en marcha los mecanismos de secreción de sustancias tóxicas cuando la parte externa del mismo detecta el fragmento de proteína vírica. Nada sucede, sin embargo, si los fragmentos de proteína que las células muestran provienen de las propias proteínas celulares, pero si un virus ha infectado a las células, algunos de los fragmentos serán de origen viral, el receptor T los detectará, y los linfocitos las matarán.

Es claro que las células tumorales no están infectadas por virus, en condiciones normales, por lo que los linfocitos citotóxicos no pueden matarlas. El igualmente claro que, aunque algunas células tumorales puedan ser atacadas por anticuerpos antitumorales, estos tampoco son capaces de matarlas. Pero si fabricamos un gen de diseño, que produzca una molécula doble, con dos partes: una combinación de un anticuerpo antitumoral y de un receptor T, e introducimos este gen en linfocitos T citotóxicos, tal vez podamos generar células asesinas antitumorales. Estas células poseerían un receptor T diseñado a propósito, que ya no detectaría fragmentos de proteínas víricas, sino una molécula de la superficie del tumor a la que la parte anticuerpo de este receptor de diseño se uniría. La otra parte del receptor de diseño activaría a la célula T a liberar las sustancias citotóxicas que acabarían con la vida de la célula tumoral. Esta estrategia es, por tanto, una combinación de la estimulación del sistema inmunitario y de la terapia génica.

MUERTE PARA DAR VIDA

Investigadores y médicos de la universidad de Pennsylvania y del hospital pediátrico de Philadelphia, han llevado a cabo y probado esta estrategia en tres pacientes de leucemia crónica avanzada que eran resistentes a otros tratamientos. Dos de estos tres pacientes han sido curados de su enfermedad y el restante ha experimentado una remisión parcial de la misma. Estos esperanzadores resultados han sido publicados en la revista Science Translational Medicine.

Estos estudios posibilitan ahora el diseño de receptores T antitumorales contra otros tipos de tumores, que muestren en su superficie moléculas específicas, blanco de anticuerpos. Estos anticuerpos podrán ser utilizados para el diseño de receptores T antitumorales específicos que, introducidos en linfocitos T citotóxicos, los estimularán a matar a las células tumorales. De hecho, de acuerdo a los anteriores estudios, se ha estimado que cada uno de estos linfocitos de diseño puede matar hasta 1.000 células tumorales antes de morir él mismo, exhausto.

Estos linfocitos de diseño se revelan, por tanto, como una herramienta antitumoral muy eficaz, que permitirá tal vez curar el cáncer o, al menos, alargar significativamente la vida de los pacientes.Como siempre, habrá que esperar varios años antes de ver perfeccionada esta estrategia. Y habrá que esperar más años aún antes de disponer de ella en nuestros hospitales, sobre todo si se siguen produciendo temidos recortes en sanidad e investigación, investigación que no solo permite descubrir e inventar, sino disponer de profesionales bien formados para poner en marcha aquí lo que otros inventan y descubren fuera.

Antigenes Antibióticos

2011-10-09T10:54:00.002+02:00

Ataquemos a los genes y las bacterias volverán a ser sensibles a los antibióticos

He hablado ya en varias ocasiones de las bacterias resistentes a los antibióticos. Debido al uso indiscriminado e inadecuado de los mismos, las bacterias han evolucionado y adquirido genes de resistencia a estos fármacos. Existen hoy especies de bacterias resistentes hasta a 18 antibióticos diferentes. Estas bacterias habitan, además, lugares frecuentados por personas que no se encuentran en las mejores condiciones para luchar contra ellas en caso de infección. Se trata de hospitales o de prisiones, lugares en los que los individuos no se encuentran en perfecto estado de salud y que, en ocasiones, tampoco se encuentran en un estado óptimo de limpieza. La aparición de estas especies de bacterias es un grave problema de salud pública, ya que un brote epidémico de una de ellas podría causar centenas o incluso millares de muertos o, lo que parece aún peor para muchos en estos días, grandes pérdidas en los mercados. Recordemos, si no, lo que el último brote epidémico de Escherichia coli causó en los pepinos y hortalizas españolas, y también en la vida de algunos alemanes y otros europeos que ya no están aquí para contarlo. Por esta razón se continúa investigando, antes de que la epidemia de crisis económica lo impida definitivamente, sobre nuevas maneras de matar a estos insidiosos microorganismos que son las bacterias, las cuales llevan viviendo sobre la Tierra más de tres mil millones de años sin que nadie les tosa, aunque algunas puedan hacernos toser. Sin embargo, uno de los obstáculos con los que se enfrenta este tipo de investigación es que puede resultar inútil si las bacterias continúan adquiriendo genes de resistencia a los nuevos antibióticos que puedan descubrirse. Es de esperar que un nuevo antibiótico sea eficaz solo por un tiempo, hasta que las bacterias evolucionen y se hagan resistentes al mismo.

NUEVAS ESTRATEGIAS

Afortunadamente, la ciencia, apoyada en varias disciplinas, en la microbiología, la biología molecular, y la química, entre otras, ha conseguido hoy estrategias capaces de vencer a los microorganismos más resistentes. Claro que en realidad no es la ciencia, sino la inteligencia humana, que hace posible la ciencia. Una de estas nuevas estrategias microbicidas ha sido recientemente publicada en la prestigiosa revista PNAS por un grupo de investigadores de la Universidad de Yale, USA. El principio utilizado es muy simple: si las bacterias adquieren genes de resistencia a los antibióticos, ataquemos a esos genes, impidamos que funcionen, y las bacterias volverán a ser sensibles a los antibióticos y podrán ser eliminadas por ellos. No me negará que la idea es excelente, además de sencilla, y podría habérsele ocurrido a cualquiera. Pero como en el cuento de los ratones y el gato: ¿quién le pone el cascabel al minino y, sobre todo, cómo? En este caso, poner el cascabel supone idear un método, un procedimiento, que permita llegar hasta los genes de las bacterias y dañarlos. Pero los genes de las bacterias se encuentran muy bien protegidos en su interior. Para llegar a ellos hay que atravesar varias barreras moleculares muy sólidas, que actúan como verdaderas murallas del castillo bacteriano. ¿Cómo penetramos la muralla? Y, más importante aún, ¿qué método usamos para dañar los genes?

ABRE LA MURALLA

Desde la guerra de Troya hasta las películas de romanos, atravesar la muralla ha sido siempre uno de los puntos álgidos de la historia. Sucede lo mismo con las bacterias: si penetramos en su interior, podremos vencerlas. De hecho, es así cómo funcionan muchos antibióticos, ya que desde fuera de la bacteria difícilmente podrían matarla. Pero una vez dentro de la muralla, debemos poseer un arma que acabe con la bacteria. Por fortuna, esta arma ya existe. Se trata de lo que podemos denominar antigenes. Los antigenes son fragmentos de genes de una secuencia de letras complementaria a la del gen que deseamos eliminar. Estos fragmentos pueden sintetizarse por procedimientos químicos conociendo la secuencia del genoma bacteriano, o de alguno de sus genes de resistencia a los antibióticos, lo que hoy está a nuestro alcance. Así pues, el problema que queda por resolver es cómo introducir estos antigenes en la bacteria. De nuevo, la química acude en nuestro auxilio, porque el conocimiento profundo de la naturaleza molecular de la muralla bacteriana permite generar hoy, igualmente por síntesis química, fragmentos de proteínas que, unidos a los antigenes, pueden penetrarla, transportandolos con ellos al interior bacteriano. Es lo que han conseguido los investigadores con varios antigenes contra los genes de resistencia bacterianos. Atacadas por estos antigenes, las bacterias no han podido hacer funcionar sus genes de resistencia a antibióticos como la penicilina o el cloranfenicol, y han podido ser eliminadas por tratamiento con ellos. Mejor aún: antigenes contra genes bacterianos necesarios para la vida de las bacterias funcionan como si se tratara de nuevos antibióticos, ya que también acaban con ellas. Es posible que la bacteria mute y se vuelva también resistente a estos antigenes, pero no obstante su capacidad de mutar no es infinita y podrá ser neutralizada con antigenes también mutantes, diseñados para neutralizar esas mutaciones. Estas investigaciones son muy prometedoras, pero habrá que esperar a que la estrategia se refine para poder ver este tipo de antibióticos en los hospitales. En todo caso, la lucha contra las bacterias está lejos de terminar, pero hoy sabemos que podemos vencerlas.

La invención del abrementes

2011-10-02T16:56:00.001+02:00

A menudo recuerdo lafrase de un estudiante quien, hablando del progreso, dijo: “algunas cosas queantes eran ciencia-ficción, ahora son”. La ambigüedad de la frase tiene ciertagracia; no obstante es cierta. Lo que antes solo podíamos imaginar, si nosatrevíamos a ello, hoy se ha convertido en realidad. Es el caso de lo quepodríamos llamar la “lectura del cerebro”.

No se asuste, no setrata de que la ciencia haya probado que la telepatía es cierta, o que la parapsicologíatiene una base científica, o que se haya probado científicamente que la guapa vecinade enfrente es capaz de leer la parte más primitiva de la mente de su vecino deenfrente. Nada más alejado de eso. Se trata de que hoy la ciencia y latecnología, en cooperación, son capaces de averiguar lo que una persona estáviendo mediante el análisis de su actividad cerebral en tiempo real a través dela técnica de resonancia magnética funcional y un programa informático.

ESCÁNER Y CÓDIGOS

¿Cómo ha sido posibleesta hazaña?

Las investigaciones delas últimas décadas han proporcionado un sólido conocimiento de nuestro sistemavisual, y de las regiones del cerebro involucradas en el procesado de lasseñales neuronales que provienen del nervio óptico. Los investigadores hanaprendido que el cerebro utiliza un código para procesar las señales, es decir,señales concretas procedentes del mundo exterior se traducen en actividadesneuronales concretas en las áreas visuales del cerebro de acuerdo adeterminadas reglas, aún no completamente conocidas.

Un código no es otracosa que una transformación de unas cosas en otras. El texto que estamosleyendo podría ser transformado mediante la aplicación de un código simple, porejemplo, cambiando cada letra por la siguiente en el alfabeto ordenado en uncírculo. El texto resultante sería ilegible, pero podríamos recuperar eloriginal aplicando el código empleado de manera inversa, es decir, cambiandocada letra por la anterior del alfabeto. Todo volvería a ser legible.

Algo así han sidocapaces de conseguir con el cerebro investigadores de la universidad deCalifornia, USA, que publican sus resultados en la revista Current Biology. Paraello han empleado modernas técnicas de imagen cerebral y también técnicasinformáticas. Parece complicado, pero el principio es simple. Veamos.

FLUJO DE IDEAS

Los investigadores hanutilizado la técnica de imagen funcional por resonancia magnética para analizarla actividad cerebral de tres voluntarios mientras veían varias horas de videosen el portal de Internet YouTube. La resonancia magnética funcional podemosentenderla como si se tratara de un escáner cerebral en tiempo real. Estatécnica detecta y mide los cambios de flujo sanguíneo que se producen en lasdiferentes áreas del cerebro cuando están implicadas en una tarea mental. Estoscambios no son tan rápidos como los cambios de actividad de las neuronas, peroes lo único que, por el momento, podemos detectar y medir que está relacionadodirectamente con dicha actividad.

Los científicosutilizaron un programa informático elaborado específicamente para establecer larelación que existía entre los datos extraídos del escáner cerebral en tiemporeal y los datos digitalizados de los fotogramas procedentes de los vídeos queestaban viendo. En otras palabras, los investigadores intentaron averiguar, almenos en parte, el código utilizado por el cerebro para transformar las señalesvisuales provenientes de la retina en señales neuronales. Si el programainformático era adecuado, y la calidad de las señales obtenidas de la actividadcerebral era también adecuada, podrían obtener un código que permitiríareconstituir más tarde lo que un sujeto estaba viendo, y esto solo analizandosu actividad cerebral y aplicando a la inversa dicho código.

El principio essimple, aunque la tecnología, complicada, inimaginable hace solo veinte años,tiempos muy cercanos, pero que para algunas tecnologías parecen la prehistoria.Consideremos, por ejemplo, que por aquellos años los afortunados que teníanordenador estaban aún usando Windows 3.1, o Mac OS 6, e Internet no existía.¡Qué tiempos aquellos!

Pero cuando losprincipios son simples y la lógica, clara, los resultados están garantizados,si la tecnología acompaña. Afortunadamente, ha sido así, y los investigadoreshan podido producir videos a partir de las señales cerebrales, con imágenesborrosas, bien es cierto, pero que se parecen bastante a las imágenes originales,las cuales pueden adivinarse visionándolos. Algunos de estos sorprendentes videospueden verse también en YouTube: http://www.youtube.com/watch?v=nsjDnYxJ0bo&feature=player_embedded.

Estos estudios indicanque una lectura cerebral en profundidad es quizá posible, la cual permitiráaveriguar no solo lo que vemos, o lo que imaginamos, sino el estado emocionalen el que nos encontramos. De hecho, los investigadores indican que si no sepuede averiguar todavía el estado emocional con un escáner es porque se conocemucho menos de la forma cómo el cerebro codifica las emociones que cómocodifica las imágenes. Cuando se conozca más sobre este código, y sobre otrosaspectos del cerebro, será posible, tal vez, leer los pensamientos y emocionesde una persona al hacerle un escáner.

Sin duda, estas nuevastecnologías dejarán al descubierto nuevos problemas éticos y legales, como, porejemplo, si sería adecuado usarla o no para leer la mente de un presuntoasesino. Igualmente, es de esperar que pueda ser usada como herramienta dediagnóstico de enfermedades mentales o de estados patológicos sutiles que hoyen día no pueden diagnosticarse con exactitud. Sea como sea, la tecnología y laciencia no deja de asombrarnos cada semana. Esperemos que siga haciéndolo, apesar de esta crisis económica que algunos pretenden utilizar para minar muchoslogros de la humanidad en todo el planeta.

¿Anti-vacunas de la gripe?

2011-09-25T20:24:00.002+02:00

Unaexcesiva reacción de nuestras defensas puede causar la muerte

A lo largo de lahistoria, desde el descubrimiento de los microorganismos y de que estos causanenfermedades, se ha intentado estimular de varias maneras el sistema inmunepara luchar contra ellos. La vacunación ha sido, sin duda, uno de los avancessanitarios más importantes de la humanidad y ha ayudado a evitar millones demuertes prematuras en todo el mundo. Seguimos intentando conseguir una vacunacontra el virus del SIDA, y también contra otras enfermedades menos mediáticasque carecen de vacuna eficaz. De esta manera, hemos adquirido la idea de que elsistema inmune siempre necesita ser ayudado, y que es por culpa de su perezapor lo que muchas enfermedades siguen siendo un problema para la humanidad. Sinembargo, es necesario desechar esta idea, porque nuevos descubrimientos revelanque, en ocasiones, es completamente falsa. Es, al contrario, una excesivareacción de nuestras defensas la que puede resultar mortal.

Los científicos ymédicos conocen desde hace unos años que, en respuesta a una infección por unmicroorganismo, nuestras defensas pueden originar lo que ellos llaman“tormentas de citocinas”. Al parecer las tormentas y huracanes no solo seproducen en la atmósfera, y las que se producen en nuestro cuerpo pueden serincluso más mortíferas.

HORMONAS DE LAS DEFENSAS

Las citocinas sonunas proteínas producidas, en general, por células del sistema inmunitario, esdecir, por nuestras defensas. Se trata, podríamos llamarlas así, de unas“hormonas de la defensa”. Al igual que las hormonas son necesarias para regularnuestro metabolismo, e incluso, según se produzcan algunas de las mismas,crecemos más o crecemos menos durante nuestra infancia y adolescencia, lascitocinas regulan la intensidad de la respuesta de nuestras defensas ante unaamenaza externa.

Las “tormentas decitocinas” son muy peligrosas, ya que conducen a una excesiva activación de larespuesta inmunitaria, la cual daña nuestros propios órganos. Al igual que enuna guerra se producen “daños colaterales”, en la guerra contra losmicroorganismos que tiene lugar dentro de nuestro cuerpo los daños colateralesson inevitables. El sistema inmune debe activarse alcanzando un equilibrio, demanera que el daño que inflija al enemigo sea superior al que se inflige alpropio organismo. Las “tormentas de citocinas”, en cambio, producen un desequilibrio ylos daños colaterales que el sistema inmune inflige son muy importantes y puedencausar la muerte.

Por ejemplo, enel caso de infección con ciertas cepas del virus de la gripe, incluida la mortíferacepa de virus de la llamada gripe española de 1918, se produce una “tormenta decitocinas” y el sistema inmune resulta excesivamente activado. Esta “tormentade citocinas” origina que una gran cantidad de linfocitos, muchos más de losnecesarios, infiltren el pulmón en un intento de eliminar al virus. La excesivainfiltración de linfocitos causa tal inflamación pulmonar que la respiración sehace imposible y sobreviene la muerte. Así pues, en este caso, no es el virusel que mata: son nuestras propias defensas.

CAPEAR EL TEMPORAL

Los científicoshan estudiado qué moléculas son las responsables de originar una “tormenta decitocinas”. No hace mucho, se descubrió que una molécula particular de las grasas,llamada esfingosina, era la responsable de la inducción de la tormenta. Esto yasupuso algo sorprendente. ¿Una molécula de grasa responsable de una excesiva activaciónde las defensas?

Una vez conocidoesto, los científicos impidieron la acción de la esfingosina en ratonesinfectados con cepas muy virulentas del virus de la gripe y comprobaron, enefecto, que esto mejoraba la supervivencia de los animales. Es decir, en estecaso, la disminución de la intensidad de la respuesta de las defensas es lo quepermite que se supere la enfermedad.

Pero seguíasiendo desconocido qué células eran las responsables de causar la “tormenta de citocinas”activadas por la esfingosina, es decir, qué células eran las responsables de producirun exceso de hormonas de la defensa que tanto daño colateral pueden causar. Estoes lo que han descubierto ahora investigadores del instituto de investigaciónScripps de California, los cuales publican sus resultados en la muy prestigiosarevista Cell. El descubrimiento haresultado ser otra sorpresa, porque no son las células del sistema inmunitariolas que producen las citocinas de la tormenta, sino las células de las venas dela sangre.

Resulta quecuando nos hacemos una herida por donde pueden penetrar los microorganismos ycausar una infección, las células de las venas cercanas a la herida dan laalarma de que por allí hay peligro de infección produciendo hormonas de ladefensa, es decir, citocinas. Al parecer, ante la infección con el virus de lagripe, son también las células de las venas del pulmón las que dan la alarma y,en respuesta a cepas virulentas de virus, producen tantas hormonas de la defensaque pueden causarnos un importante daño colateral, incluso la muerte.

En conclusión, lavacunación eficaz contra la gripe puede impedir que contraigamos estaenfermedad pero, si a pesar de todo la contraemos, dependiendo de la cepa delvirus, puede ser más beneficioso para superarla disminuir la reacción delsistema inmune y también la de las células de los vasos sanguíneos que avisande las infecciones. Esto abre una nueva estrategia de tratamiento de laenfermedad mediante fármacos inmunosupresores que, sin duda, puede ser muybeneficiosa ante brotes de cepas de virus de la gripe que produzcan estas “tormentasde citocinas”. Como siempre, nuevos descubrimientos motivados por la curiosidadhumana pueden conducir a importantes mejoras para la salud de todos.

Estado de bienestar bacteriano

2011-09-18T10:20:00.000+02:00

La actividad de lasbacterias de la flora puede, incluso, afectar a nuestra misma felicidad

Si hay una actividadhumana que nos ha proporcionado sorpresas literalmente de talla cósmica, esa hasido la ciencia. Desde el descubrimiento de que la Tierra gira alrededor delSol, y no al revés, pasando por el descubrimiento de que los átomos son máshuecos que una mosca volando en el centro de una catedral vacía, la ciencia noha dejado de modificar nuestros conceptos sobre el mundo, y también sobrenosotros mismos. Y precisamente el concepto que tenemos sobre nuestro cuerpopuede tener que modificarse debido a nuevos descubrimientos científicos, nosobre el propio cuerpo, sino sobre las bacterias que lo habitan.

Como es sabido, cientosde especies de bacterias colonizan prácticamente todas las superficies denuestros cuerpos, sean estas externas (piel, boca…) o internas (intestinos,vagina…). Las bacterias superan a nuestras células en una proporción de diez auno, por lo que muchos científicos comienzan a considerar a los humanos no comoun simple organismo, sino como un conjunto complejo de organismos, un sistema decélulas que conviven en una, a veces, frágil harmonía.

Pero tampoco es cuestiónde exagerar. Ya es suficiente con que la ciencia haya acabado con el ser humanocomo rey de la creación, y que haya descubierto que descendemos del mono o quenuestro cerebro no sea el mejor equipado del reino animal. ¿Acaso el hecho deque estemos colonizados por bacterias quiere decir que dichos microorganismosafectan lo que somos?

Es muy pronto todavíapara responder a esa pregunta. Sin embargo, los últimos estudios realizados tantocon seres humanos como con animales de laboratorio sugieren que las bacteriashacen mucho más que vivir tranquilamente sobre nuestra piel o en nuestrointestino. Su actividad afecta nuestra biología, a nuestra salud corporal, ypuede, incluso, afectar a nuestra misma felicidad.

BACTERIAS PROTECTORAS

Es bien conocido que lasbacterias amigables que habitan nuestro intestino evitan que este seacolonizado por bacterias que podrían causarnos infecciones graves. También seha demostrado que algunas bacterias de nuestra boca son beneficiosas y nos protegendel desarrollo de caries dentales.

En otros casos, lasbacterias de nuestro intestino pueden ejercer un efecto sobre nuestra saludcardiovascular. Un cambio en las poblaciones bacterianas del intestino puedeafectar de forma importante nuestra tendencia a la obesidad, o afectar el nivelde colesterol en sangre. La cantidad de grasa que es incorporada por el hígado,nunca buena en exceso, también es afectada por la combinación de especiesbacterianas que habitan nuestro intestino. Por otra parte, un estudio recientepublicado en la revista Naturedemuestra que determinadas bacterias producen sustancias que pasan a la sangrey pueden colaborar en el desarrollo de lesiones que causan infartos cardiacos ocerebrales.

Diversas especiesbacterianas también colonizan la superficie interna de la vagina. Estasbacterias suelen ser del tipo Lactobacillus,como las que se encuentran en el yogur, que fabrican elevadas cantidades deácido láctico. Este ácido genera un entorno hostil para otras bacterias yprotege, por tanto, de infecciones bacterianas que causan enfermedades o,cuando menos, serias molestias.

Igualmente, determinadasespecies de bacterias, como la denominada B.fragilis, producen sustancias antiinflamatorias que ayudan a mantener araya enfermedades crónicas del intestino causadas por una respuesta inmunitariadescontrolada. Las sustancias producidas por estas bacterias mantienen inactivadasa determinadas células del sistema inmunitario, causantes de la inflamación. Enausencia de B. fragilis, lainflamación puede causar graves problemas intestinales y digestivos. Lointeresante de esto es, además, que las sustancias antiinflamatorias sontambién beneficiosas para esta bacteria y ayudan a que B. fragilis no sea atacada por el sistema inmune. No obstante, estabacteria no causa enfermedad.

MICROBIOLOGÍA DE LA FELICIDAD

Pero las bacterias quenos habitan pueden manipular algo más que el sistema inmune. Los últimosestudios con animales de laboratorio indican que pueden manipular nuestraactitud frente a la vida e incluso influir en nuestro estado de ánimo y nuestrafelicidad. Así, ratones que han crecido en un entorno libre de bacterias sonmás temerarios y toman mayores riesgos que los que han crecido en un entornobacteriano normal. Los ratones libres de bacterias son también más activos.Estos efectos pueden ser eliminados si se inocula bacterias a los ratones en suinfancia, pero no si se inoculan las bacterias en la edad adulta, lo que indicaque los efectos de las bacterias sobre la actividad cerebral que afecta a esoscomportamientos suceden temprano en la vida.

Un último estudiopublicado en la revista Proceedingsdemuestra que un tipo de bacteria intestinal amistosa, llamada Lactobacillus rhamnosus, afecta alestado de ansiedad de los ratones de laboratorio. Los animales con nivelesnormales de esta bacteria son menos ansiosos que los que carecen de ella en suintestino. Esta menor ansiedad se acompaña de menores niveles de hormonas deestrés en la sangre y de diferencias en los niveles de algunosneurotransmisores cerebrales, es decir, los efectos son bien reales.

Como ya he comentado, esaún pronto para concluir que las bacterias ejercen efectos similares en losseres humanos, pero es probable que así sea con algunas de ellas (¿tendrá laflora intestinal algo que ver con el comportamiento ansioso de los mercados?).En todo caso, el estudio de los efectos potenciales que los cientos debacterias que cohabitan con nosotros pueden ejercer abre todo un fascinante yextenso mundo de investigación que será interesante seguir de cerca.

La Luna y el 11-S

2011-09-11T12:48:00.001+02:00

Si estamos hoyaquí es, precisamente, porque no somos puramente racionales

Como no hanpodido dejar de notar, hoy se cumplen diez años de los ataques a las Torres Gemelasde Nueva York. Curiosamente, estos días también se ha publicado la noticia deque la sonda de la NASA, LunarReconnaissance Orbiter, ha enviado fotos detalladas de las huellas dejadaspor las misiones Apollo a la Luna. Por esta razón, he creído oportuno hablarhoy de un fenómeno muy extendido y que está siendo analizado por la ciencia:las teorías de la conspiración.

Creo noequivocarme cuando afirmo que las mentes racionales suelen sorprenderse alcomprobar la extensión social de creencias infundadas de todo tipo. En el casode la llegada a la Luna, diversas encuestas han demostrado que hasta un 20% delos estadounidenses y un 28 % de los rusos no creen que el hombre llegó a laLuna. Creen, en cambio, que todo fue un montaje del gobierno estadounidense, conla ayuda de los técnicos de Hollywood.

Para aquellos que,a pesar de las fotografías enviadas ahora por la sonda de la NASA, aún siganpensando que hasta esas fotografías forman parte de una conspiración que nisiquiera WikiLeaks ha podido revelar, les recomiendo el programa “Fuimos a laLuna”, que se puede ver por Internet en http://blogs.elcorreo.com/magonia/2011/01/02/escepticos-fuimos-la-luna/. No obstante, a pesar de magníficos yracionales análisis como este, muchos seguirán pensando que lo de la Luna es unaconspiración.

¿ATENTADO O DEMOLICIÓN?

Esto es tambiénlo que muchos siguen pensando de la destrucción de las Torres Gemelas. De hechoesta “teoría de la conspiración” no deja de ganar adeptos en el mundo. Unaencuesta internacional realizada en 2008 reveló que solo un 46% de las personascree firmemente que los atentados fueron obra de Al-Qaeda. Menos mal que laverdad o falsedad de las cosas no puede establecerse por mayoría popular.

La teoría de quelas Torres Gemelas fueron destruidas por el propio gobierno estadounidense,como otras teorías de la conspiración, se apoya en aquellos puntos que no hanpodido ser completamente esclarecidos, y en supuestos hechos para los que noexisten pruebas. Por ejemplo, la manera en que las Torres se desplomaron setoma como evidencia de que fue una destrucción controlada mediante explosivos. Algunosincluso mantienen que se produjeron explosiones internas que fueron, enrealidad, las que acabaron por demoler las Torres. Las colisiones de dosaviones con pasajeros dentro fueron solo para despistar, evidentemente. Inclusoalgunos mantienen que el gobierno de los EE.UU oculta que se detectaron trazasde explosivos en los escombros. Otros dicen que el tamaño y forma de losescombros son “extraños”, lo que demuestra que la demolición fue “diseñada”para generar escombros de fácil limpieza. Manda narices.

Pero la pregunta quees importante responder es ¿por qué? ¿Por qué, confesémoslo, nos sentimosatraídos por estas teorías? ¿Por qué las “explicaciones” extraordinarias nosatraen más que las racionales y deseamos que sean ciertas?

CAUSA Y EFECTO

La respuesta aesta pregunta radica en la sociología, en la psicología, e incluso en nuestrahistoria evolutiva. Desde el punto de vista sociológico, no todo el mundo desearealizar análisis en profundidad de la realidad. Determinados individuos ogrupos de interés invaden el terreno con artículos, libros y películassensacionalistas que consiguen convencer o, al menos, sembrar la duda en lasmentes más susceptibles. Su manejo de la retórica es también muy hábil, yconsiguen presentar ciertos aspectos oscuros, que los hechos complejos siempreposeen, como efectos de causas imaginarias que ellos pretenden hacernos creer,por ejemplo la talla de los escombros como “prueba” del uso controlado deexplosivos.

Pero desde elpunto de vista psicológico y de nuestra historia evolutiva, las teorías de laconspiración se apoyan en la tendencia de nuestro cerebro a establecerrelaciones causa-efecto, incluso cuando tales relaciones no existen, así como aestablecer patrones inexistentes, como cuando atribuimos formas conocidas a lasnubes. Nuestros ancestros sobrevivieron gracias a esta capacidad, quizá la razónpor la que nos proporciona cierto placer. Así, un juego de sombras entre lashierbas de la sabana africana podía ser interpretado como una leona al acecho,aunque la leona no estuviera allí. En esos momentos, no hay tiempo paraanalizar racionalmente si se esconde o no una leona entre la hierba y es muchomás sensato para conseguir salvar el pellejo concluir sin más análisis que laleona se encuentra allí y salir corriendo como alma que lleva el diablo. Al finy al cabo, el error de interpretación no tiene graves consecuencias: un simplesusto sin importancia. Pero dedicar el tiempo al análisis racional paracomprobar si, en efecto, es o no una leona la que produce el juego de sombraspuede convertirnos en su cena. La racionalidad no matizada por las emociones,como el miedo, nos hubiera conducido a la extinción. Si estamos hoy aquí es,precisamente, porque no somos puramente racionales.

Al igual queotros procesos fisiológicos pueden desregularse, lo mismo sucede con esta tendenciaa establecer patrones y relaciones causa-efecto. Algunas personas puedendesarrollar una patología mental, denominada apofenia, que se caracteriza porel convencimiento de que el menor suceso ejerce un efecto importante en susvidas. Es decir, establecen relaciones causa-efecto donde no hay ninguna, oextraen conclusiones falsas a partir de hechos que son solo merascoincidencias. Tal vez, todos somos apofénicos en cierto grado.

Nuestro cerebroes sede de fuerzas contrapuestas, racionales e irracionales, que han sidofundamentales para nuestra supervivencia. La rápida aparición del mundo modernoque hemos creado no ha dado tiempo a que nuestra parte irracional se reduzca ynuestra parte racional aumente lo suficiente. Ambas siguen conviviendo yconspirando con nosotros, como un Dr. Jekyll y Mr. Hyde del intelecto.

Tentadores estudios

2011-09-04T01:00:00.000+02:00

La fuerza de voluntad no cambiamucho durante la vida

Unade las primeras lecciones que recibimos en la infancia es la de que debemosvencer a las tentaciones y no ceder fácilmente a los impulsos. Esta lecciónconlleva una filosofía que creo compartida por la gran mayoría de religiones yfilosofías de la humanidad. Al fin y al cabo ¿cómo podríamos vivir en unasociedad civilizada en la que sus individuos no pudieran controlar sus primitivosimpulsos?

Encualquier caso, la fuerza de voluntad, la capacidad de no caer ante lastentaciones que la vida nos presenta, debe depender de alguna manera delfuncionamiento de nuestro cerebro. Por esta razón, tal vez, algunosinvestigadores han caído en la tentaciónde estudiar qué parte de nuestro cerebro está involucrada en la resistencia ala tentación a lo largo de la vida.

ELEXPERIMENTO DEL CHUCHE

Losestudios sobre la fuerza de voluntad a los que me refiero aquí comenzaron hacemás de 40 años en la universidad de Stanford, en California. En la guardería dedicha universidad, 500 niños de muy corta edad fueron sometidos a un terribleexperimento: el experimento del chuche. Se ofrecía a los niños una suculentachuchería diciéndoles que podían comérsela de inmediato, pero que si esperaban15 minutos sin comérsela, se ganarían otra igual. ¿Se comerían el chuche deinmediato o esperarían para ganarse una segunda golosina? ¡Terribles momentosde duda y control de sus impulsos vividos por esos pobres niños!

Aligual que a unos les gusta el queso y a otros, no, los niños también mostrarondiferencias en su comportamiento, ya a tan tierna edad, cuando aún no sabían niquién era el diablo tentador, ni en qué consistirían las tentaciones a las queluego la vida les enfrentaría, como las presentadas por personas del sexoopuesto; por el dinero de la bolsa, de la deuda pública, o de las hipotecas subprime; o como meter o no el dedo enel ojo de tu enemigo por la espalda. Aún en esa ignorancia de las complejidadesde la vida, algunos niños se comieron la chuchería de inmediato; otros esperaronpara recibir su recompensa.

Hastaaquí, nada sorprendente. Los niños mostraron diferencias en su conducta probablementeporque sus personalidades eran diferentes, o porque algunos habían comido máschuches que otros en sus casas, lo que resultaba en diferentes grados deapreciación de las golosinas por cada niño. Seguramente, la educaciónsubsiguiente que recibirían igualaría esas diferencias y, llegados a una ciertaedad, todos serían capaces de controlar sus impulsos y tentaciones de manerasimilar.

RESISTENCIAY CEREBRO

Estoes lo que han querido estudiar ahora investigadores de varias universidadesestadounidenses, que publican sus resultados en la prestigiosa revistaProceedings. Cerca de 60 de esos niños, hoy ya personas hechas y derechas,fueron invitados a participar voluntariamente en un pequeño experimento paradeterminar su capacidad de vencer los impulsos. El experimento consistía enponerse frente a un ordenador y apretar un botón cada vez que un rostrosonriente aparecía en la pantalla, lo que era en sí mismo una experienciaagradable, una pequeña recompensa. Al apretar el botón otro nuevo rostrosonriente aparecía en la pantalla, otra pequeña recompensa. Sin embargo, lossujetos habían sido instruidos de que debían evitar apretar el botón siaparecía un rostro concreto, al igual que Adán y Eva podían comer de todos losárboles del paraíso, menos de uno. Si ese rostro aparecía debían frenar suimpulso y no apretar el botón. El número de rostros permisivos antes de queapareciera el prohibido variaba cada vez. A veces, solo dos o tres rostrospermisivos aparecían en la pantalla antes de que apareciera el rostro prohibido,lo que hacía más fácil controlar el impulso de apretar el botón que cuando aparecían20 o 30 rostros permisivos antes de que apareciera el prohibido.

¿Quéencontraron los investigadores? Sorprendentemente, encontraron algo inesperado.Aquellos que cuando niños se habían comido el caramelo sin esperar, mostraronmayores dificultades de frenar sus impulsos y no apretar el botón que aquellosque habían esperado para comérselo. La capacidad de controlar los impulsos, portanto, se mantenía más o menos constante a lo largo de la vida, a pesar de laslecciones de templanza que, supuestamente, la educación reglada y la propiavida no dejan de ofrecernos.

Losinvestigadores sometieron también a resonancia magnética funcional a loscerebros de 26 de esos participantes y descubrieron que una región de lacorteza prefrontal estaba involucrada en el control de los impulsos, mientrasque otra (el cuerpo estriado) estaba involucrada en ceder frente a ellos.Aparentemente el funcionamiento de esas regiones cerebrales, determinado ya enla infancia, probablemente por factores de naturaleza más genética queeducativa, es el responsable de que nos resulte más fácil o más difícilresistir a las tentaciones.

Estenuevo conocimiento nos tienta ahora, tal vez, a ceder más fácilmente a lastentaciones con la excusa de que “no soy yo, es mi pobre cerebro el que mefalla y me hace caer”. Por eso no puedo adelgazar, por eso no puedo dejar defumar, por eso no puedo dejar de meter el dedo en el ojo de mi enemigo…aunquetodos me vean en la tele. Puede ser verdad, pero puede también ser falso. Alcontrario, conocer que caer en las tentaciones depende de nuestro cerebro puedeayudarnos a intentar ejercitar más la habilidad de resistirlas, como seejercita la memoria, por ejemplo, para intentar mejorarla. El que resiste,gana.

El lenguaje oculto de las palabras

2011-08-28T10:41:00.000+02:00

Las palabras que usamos contienen información oculta sobre nosotros

Imagine que acude usted por primera vez a la consulta de su médico, a quien, por suerte, no ha tenido que conocer antes gracias a su buena salud. Lo primero que el médico le dice es se siente y dicte usted en el micrófono del ordenador o, si lo prefiere, escriba usando el teclado una redacción, o un relato, sobre los elefantes. Tras dictar o escribir el texto, el doctor lo analiza con un programa informático específico y, de inmediato, le dice a usted su edad, si está casado o no, su estatus social, qué le preocupa, y si se encuentra usted deprimido, entre otras cosas. ¿Será esto posible? (no lo será porque no habrá tiempo en la consulta para escribir el relato, pero eso es otro tema).

El lenguaje constituye la principal herramienta de comunicación de nuestros pensamientos y emociones a los demás. Las palabras que usamos, sin embargo, revelan también nuestra personalidad, nuestra situación social, y nuestro estado de ánimo. Dos personas no utilizarán las mismas palabras para relatar la misma historia. Las palabras no solo comunican lo que pretendemos decir a nuestro interlocutor, sino que también contienen gran cantidad de información que no pretendemos revelar, aunque es inevitable que lo hagamos.

Freud ya sospechaba que los lapsus verbales revelaban las verdaderas intenciones y deseos de quien los había cometido. Así, si dijéramos a nuestros hijos pequeños cuando nos molestan: ¡Barça ya!, está claro que lo que queremos decirles es ¡basta ya!, pero nuestras preocupaciones reales y deseos íntimos quedarían desvelados por nuestro lapsus linguae. En todo caso, salvo casos muy concretos y aislados, hasta esta época pocos eran capaces de extraer del lenguaje siquiera una ínfima parte de la información oculta que contiene. De hecho, se carecía de un método sistemático para poder hacerlo. Pero hoy, esta situación ha cambiado.

INFORMÁTICA Y LENGUAJE

El desarrollo de la informática, de potentes ordenadores personales, y también de nuevas herramientas estadísticas, ha conducido a una nueva era de análisis del lenguaje, no con fines literarios, sino psicológicos y médicos. Hoy, potentes herramientas informáticas permiten analizar los textos escritos o hablados con un enorme grado de detalle, clasificando las palabras no solo por su función gramatical o sintáctica, sino por la carga emocional, social y cognitiva que conllevan. Estos análisis se han llevado a cabo en estudios controlados, comparando sus resultados con los de otras pruebas que miden personalidad, inteligencia, o estado anímico. Esto ha permitido establecer un método informático de análisis del lenguaje que extrae del mismo interesante información oculta sobre quién habla.

Este método ha permitido revelar, entre otras muchas cosas, que existen diferencias significativas en el empleo del lenguaje entre hombres y mujeres, tomados en conjunto. Esto ya se sospechaba, pero los estereotipos que todos creíamos ciertos se han revelado falsos. Así, se creía que los hombres utilizaban pronombres en primera persona, como “yo”, “mí”; o palabras analíticas, como “porque”, “razón”, “creo”, “pienso”, más frecuentemente que las mujeres; y que las mujeres utilizaban palabras emotivas, como “feliz”, “triste” “amor”, “odio”, más frecuentemente que los hombres. Es falso. Los análisis informáticos han revelado que son las mujeres las que más frecuentemente utilizan pronombres en primera persona y palabras analíticas, mientras que no hay diferencia entre hombres y mujeres en el uso de palabras emotivas.

Otros estudios han revelado una asociación entre el empleo de las palabras y el estado psicológico. Por ejemplo, el empleo de los pronombres en primera persona aumenta en personas deprimidas, tal vez porque en este estado anímico la persona enfoca más su atención hacia sí misma y sus sentimientos que hacia los demás.

PALABRAS Y PSIQUE

El empleo de los pronombres revela también hacia donde dirige su atención el sujeto y los temas que le preocupan. Por otra parte, el empleo de los tiempos verbales revela las tendencias positivas o negativas de nuestro estado de ánimo. El futuro verbal es más utilizado si nos sentimos más animados, pero los tiempos pasados pueden dominar el discurso de quienes no experimentan emociones positivas en ese momento. Esto puede revelar también, en parte, las preocupaciones o intenciones reales de las personas, aunque pretendan ocultarlas.

El análisis informático del lenguaje también puede clasificar las palabras, no solo por su función gramatical sino por su contenido emocional. Algunos estudios han concluido que el empleo frecuente, en el lenguaje cotidiano, de palabras con contenido emocional en mujeres víctimas de violencia de género indica el grado de inmersión de la mujer en su trauma, es decir, la intensidad de su dolor psíquico, aunque conscientemente la víctima desee ocultarlo. Otros estudios han revelado que el empleo frecuente de determinadas palabras está asociado a nuestro estatus social, a la cohesión del grupo de trabajo en el estemos integrados, e incluso a si estamos mintiendo o diciendo la verdad.

El rápido desarrollo de las nuevas tecnologías, que ya no son tan nuevas, ha permitido crear poderosas herramientas de análisis del más importante comportamiento social humano: el lenguaje. Estos análisis pueden revelar nuevos y trascendentes conocimientos sobre nosotros mismos. Como siempre, estos conocimientos podrán ser usado para bien o para mal, para beneficio de todos, o para mayor control y manipulación de todos por unos pocos. Conviene estar atentos sobre las ramificaciones de estos y otros avances de la ciencia de manera que se empleen siempre para aumentar el bien común.

Lágrimas de vino y anillos de café

2011-08-21T11:22:00.001+02:00

El estudio de fenómenos cotidianos inexplicados puede conducirnos a ciencia de altos vuelos

En estos días de verano y vacaciones, que ya empiezan a tocar a su fin, uno suele encontrarse en contacto más íntimo con algunos fluidos. Los refrescos, un buen café o una buena copa de vino parecen sabernos mejor a la sombra, un día caluroso, o a la orilla de la playa. La tranquilidad de las vacaciones permite también sosegadas reflexiones. En mi caso, como no puedo evitar desear continuamente comprender algo más sobre el mundo que me rodea, los fluidos me ha conducido a reflexionar sobre la causa física de las lágrimas del vino y de los anillos del café. Seguro que los conoce. ¿Qué explicaciones nos proporciona la ciencia?

Los vinos también lloran

Probablemente haya visto lágrimas de vino en numerosas ocasiones. Se trata del fenómeno que puede observarse al agitar una copa de vino de manera que este se deslice por sus paredes y las humedezca. Al reposar la copa, el vino que ha quedado en las paredes cae, pero lo hace como si “llorara”, formando “lágrimas” que se deslizan hacia el líquido que les aguarda abajo… antes de que lo introduzcamos finalmente en nuestro gaznate. ¿Por qué llora el vino, pero no llora el agua?

La razón por la que el vino, y también otros licores con contenido alcohólico, “lloran” es consecuencia de la diferente velocidad de evaporación del agua y del alcohol en la superficie interior de la copa. El alcohol, siendo más volátil, se evapora más rápidamente que el agua. Esta, que queda ahora en mayor proporción, tiene tendencia a reunirse, formando gotas, ya que sus moléculas se unen entre sí más fuertemente que con las de alcohol. El vino de la pared, empobrecido ahora en alcohol, que se ha evaporado, se reúne pues en gotas que resbalan sobre la superficie interior de la copa.

Por consiguiente, las lágrimas del vino nos aguan este en una pequeña proporción. Pero como sucede en el caso de nuestras lágrimas, un simple pañuelo de tela, o una servilleta, secará también las lágrimas del vino. Si cubrimos la copa con una servilleta y la agitamos como hemos hecho arriba, las lágrimas no se formarán: el alcohol no podrá evaporarse en la copa cubierta, por lo que el fenómeno no sucederá. Puede probarlo con un buen vino. Que lo disfrute.

Café: el señor de los anillos

Tras el vino y la cena, un buen café es inexcusable. A veces, por desgracia, el café puede derramarse y si, por la pereza que nos ha causado el vino y sus lágrimas, no limpiamos las gotas derramadas, estas se secarán solas y dejarán un anillo oscuro en el borde de la gota, donde se concentrará todo el café de la misma. Probablemente, ha visto estos anillos de café cerca de su cafetera. Yo, desde luego, confieso que lo he hecho. ¿Por qué se evapora el café dejando un anillo, y no dejando una mancha homogénea en la superficie, como puede dejar una gota de pintura?

La explicación de este fenómeno fue publicada en el año 1997 en la revista Nature, como sabe una de las más prestigiosas del mundo de la ciencia. Y es que el estudio de fenómenos cotidianos inexplicados puede conducirnos a ciencia de altos vuelos, como ha sucedido en este caso. Los investigadores analizaron el proceso de evaporación de las gotas de café y comprobaron que esta era mayor en la superficie de la gota que en sus bordes. Al parecer, las moléculas de los bordes de la gota, debido a su mayor interacción con la superficie de la mesa, o de la encimera de la cocina, y a su superficie curvada en ese punto, se evaporan más despacio que las regiones centrales de la gota.

Claro está, lo que se evapora de la gota de café solo es el agua, no la mayoría de las otras sustancias y partículas disueltas en la misma, que proporcionan al café su color y aroma. Estas sustancias permanecen en el líquido de la gota que aún queda, a medida que se evapora. Como la evaporación es mayor en el centro que en la periferia de la gota, se crea entonces un flujo de estas partículas desde el centro a los bordes, que es donde permanece el agua sin evaporarse que mantiene a estas sustancias disueltas. Cuando finalmente el agua de los bordes acaba por evaporarse, las sustancias disueltas que formaban el café quedan concentradas en los mismos, y dejan el característico anillo oscuro.

La comprensión de estos fenómenos no está exenta de interés, no solo científico, sino también tecnológico. El depósito homogéneo de tintes o tintas sobre superficies es importante en procesos como la impresión (fotos, carteles), o el recubrimiento de superficies con diferentes sustancias protectoras. Es importante comprender lo que sucede cuando los tintes se secan, para poder controlar mejor el proceso y elevar la calidad del mismo. Por esta razón, las investigaciones sobre el fenómeno del anillo de café han progresado estos años. El último y muy reciente descubrimiento, de nuevo tan importante como para merecer ser publicado en la revista Nature, ha revelado que el fenómeno de formación de anillos puede evitarse si las partículas en suspensión en el líquido poseen forma elipsoide. La interacción interna entre este tipo de partículas impide que se acumulen en el borde, pero cómo y porqué sucede esto es muy largo de explicar aquí.

En todo caso, espero que estas explicaciones de fenómenos cotidianos no solo no le impidan, sino que le potencien el gozo y disfrute de saborear tan importantes fluidos para la humanidad como han sido y son el café y el vino. ¡A su salud!

Bacalao al genoma

2011-08-14T14:05:00.000+02:00

A nadie se le escapa que hoy existe una creciente interacción entre la ciencia y el dinero. Si Newton estudió las leyes de la mecánica e inventó el cálculo sin la menor idea de patentar nada ni enriquecerse comercializando sus inventos, las cosas hoy han cambiado sustancialmente. Aunque se sigue haciendo ciencia por pasión, se hace cada vez más ciencia por conveniencia.

Afortunadamente, la ventaja de la ciencia es que, se realice por una motivación u otra, siempre nos permite aprender algo nuevo, lo cual, aunque no pueda necesariamente ser patentado, enriquece el acervo cultural y científico de lo que aún queda de la humanidad, en estos tiempos de mercaderes.

Esto ha vuelto a suceder con la reciente secuenciación del genoma del Bacalao (Gadus morhua), realizada por un nutrido grupo de investigadores noruegos, y publicada en la revista Nature. Este pez teleósteo, que habita las frías aguas del Atlántico Norte cercanas a Noruega, tiene un indudable interés económico y gastronómico, no solo para los noruegos, evidentemente. Es importante, por tanto, aprender lo posible sobre él para poder criarlo en piscifactorías, lo que aún no se ha conseguido. El interés comercial ha espoleado las investigaciones sobre esta especie, razón por la cual se conoce más de la biología del Bacalao que de la de otros peces menos apetitosos, y razón por la que se ha secuenciado su genoma.

Inmunidad y genes

La secuenciación y análisis de este genoma ha revelado algunos aspectos muy interesantes, no sobre su modo de reproducción o alimentación, sino sorprendentemente sobre la evolución del sistema inmune, el encargado de defendernos contra los constates ataques de microorganismos, incluidos las bacterias y los virus. El sistema inmune de los animales vertebrados está perfectamente organizado como un complejo ejército en el que cada actor realiza una función específica. El ejército consta, en primer lugar, de una fuerza de intervención rápida, que ataca al intruso con rapidez y le impide establecerse en el organismo e invadirlo. Esta fuerza de intervención rápida es innata, es decir, nacemos equipados con ella y con los genes que la posibilitan, genes que han almacenado y utilizan el conocimiento adquirido por las especies a lo largo de millones de años de luchas contra los microorganismos. Estos genes permiten al sistema inmune distinguir entre los microorganismos y las células propias y atacar a los primeros con determinación y, la mayoría de las veces, con éxito.

Si la fuerza de intervención rápida fracasa en su intento de detener la invasión, da la alarma para que otras fuerzas inmunes más sofisticadas y poderosas se pongan en acción. Estas fuerzas inmunes, que están formadas por linfocitos especializados, son costosas, y se generan y activan en el momento de la infección de manera adaptada a la lucha contra ella. Al igual que un ejército de un país posee fuerzas de tierra, de mar y de aire, que se ponen en acción dependiendo de la naturaleza de la amenaza, el sistema inmune también pone a sus fuerzas en acción de manera adaptada a las amenazas con las que se enfrenta. En particular, existen dos tipos de amenazas que debe ser combatidas de manera diferente: las bacterias y los virus.

Las bacterias son combatidas por linfocitos que, en general, producen moléculas de anticuerpos especializados contra ellas y contra las toxinas que producen. Los virus, en cambio, son combatidos por linfocitos especializados en detectar las células infectadas y eliminarlas antes de que el virus pueda reproducirse en su interior e infectar a más células.

Genes perdidos

¿Qué ha revelado el genoma del Bacalao sobre su sistema inmune? La sorpresa mayúscula ha sido comprobar que el Bacalao, a lo largo de su evolución, ha perdido los genes que posibilitan la actividad de la fuerza de intervención especializada en la lucha contra las bacterias. El Bacalao, a diferencia de otros peces de especies relacionadas, carece del conjunto de dichos genes.

¿Cómo sobrevive entonces frente al ataque de las bacterias? El análisis de su genoma ha revelado igualmente que el Bacalao posee una mayor diversidad de genes que participan en la fuerza de intervención inmediata, su inmunidad innata. Al parecer, en las frías aguas del Atlántico Norte, en las que las bacterias no crecen con tanta rapidez, esta fuerza de intervención mejorada es capaz de mantenerlas a raya. Por otra parte, el análisis del genoma también indica que la segunda fuerza especializada, la dedicada a eliminar a los virus, ha evolucionado igualmente para luchar contra algunas infecciones bacterianas.

Esta historia nos enseña dos cosas. La primera es algo que los investigadores deseaban conocer: cómo funciona el sistema inmune del Bacalao para poder diseñar mejores vacunas específicas contra las enfermedades que podrían afectarlo en piscifactorías. La segunda es que la evolución no perdona a los genes que, en un momento dado, se revelan innecesarios. Cuesta mucha energía mantener un conjunto de genes que no producen un beneficio mensurable, y que por su acción generan, además, una serie de células inútiles, o ineficaces, que es necesario dar de comer y cuidar sin que el organismo en su conjunto se beneficie de ello. Entre estos genes se encuentran incluso los del sistema inmune, un sistema tan vital como los pulmones, el corazón, o el cerebro. Son lecciones importantes que, cuando menos, nos permitirán quizá disfrutar de excelentes y económicos platos cocinados con este suculento pescado cuando sea criado en cautividad.

Explicación por colisión

2011-08-07T18:27:00.001+02:00

La cara oculta de la Luna tal vez sufrió una gran colisión que la transformó

Al principio de la década pasada, la ciencia descubría que la Luna, que ilumina las noches terrestres con su halo de romanticismo y misterio, se había originado como consecuencia de una gigantesca colisión entre dos planetas. Uno de ellos era la Tierra primitiva; el otro, un planeta llamado Theia, del tamaño de Marte, que se había formado en la misma órbita que la Tierra, donde se mantuvo hasta que cambios en las fuerzas gravitatorias le forzaron a abandonarla y a colisionar con la Tierra.

La colisión acabó con la existencia de Theia pero, por fortuna, el choque no fue tan grande como para destruir a la Tierra y para enviar los restos de la colisión al espacio exterior. La mayoría de la materia expulsada en el rebote de esa gigantesca colisión entró en órbita alrededor de la Tierra y, con el tiempo, se reunió por gravedad para formar la Luna.

Como saben mis lectores, en un libro reciente he desarrollado argumentos sólidos que mantienen que sin la presencia de la Luna los humanos quizá no estaríamos hoy sobre la Tierra para observar el universo e intentar comprender sus misterios. Además, sin la existencia de otras colisiones que han cambiado el curso de la historia de la vida sobre la Tierra, probablemente tampoco estaríamos aquí. Sin duda, la más conocida es la colisión con un asteroide hace 65 millones de años, que acabó con la vida de los dinosaurios.

Grandes, pero pocas

Los científicos saben hoy que cuanto menores son los asteroides, mayor es la frecuencia de colisiones con ellos. Millones de meteoros del tamaño de pequeñas piedrecillas colisionan con la atmósfera terrestre cada día; un asteroide de 5 a 10 metros de diámetro colisiona con la Tierra una vez por año, por término medio. Estas colisiones liberan tanta energía como la de la bomba atómica que destruyó Hiroshima. No obstante, en general, pasan desapercibidas porque las explosiones suceden en la atmósfera, cuando el asteroide se vaporiza y se destruye, a decenas de kilómetros sobre la superficie de la Tierra.

Las colisiones con grandes cuerpos, capaces de alcanzar la superficie terrestre, son menos frecuentes. Se calcula que colisiones con asteroides de unos 50 metros de diámetro suceden una vez cada mil años. Asteroides de 1 km de diámetro impactan contra la Tierra cada medio millón de años, por término medio. Colisiones con asteroides mayores, de cerca de 5 km de diámetro, podrían suceder cada diez millones de años. La frecuencia de colisiones con asteroides mayores es aún menor. La última colisión conocida con un asteroide de alrededor de 10 km de diámetro es la ya mencionada, causante de la extinción de los dinosaurios.

Considerando lo anterior, uno está tentado a concluir de que si cuanto mayores, más improbables, entonces colisiones entre objetos del tamaño de planetas deben ser extremadamente improbables, y quizá solo sucedan aquí y allá en lugares dispersos del universo, en un número muy, pero muy, pequeño de sistemas solares. Sin embargo, contamos con evidencia de otras grandes colisiones en nuestro sistema solar, además de la que formó la Luna. Sin ir más lejos, nuestra propia Luna guarda restos de una considerable colisión: el cráter situado en el polo sur lunar (llamado depresión de Aitken), de unos 2.500 km de diámetro: el segundo mayor cráter del sistema solar. Sin embargo, esta gran colisión no dejó como resto ningún satélite ni de la Luna, ni de la Tierra.

El mayor cráter del sistema solar fue confirmado en 2008 y se encuentra en el hemisferio norte de Marte. Este enorme cráter es de unos 10.600 km de largo y 8.500 km de ancho y se estima que se produjo tras una gran colisión ocurrida hace cerca de 4.000 millones de años. Marte cuenta además con el tercer mayor cráter del sistema solar, la denominada Planicia Hellas, de unos 2.200 km de diámetro.

Una nueva gran colisión

La presencia de estos enormes cráteres sugiere que las grandes colisiones pudieron ser frecuentes en el origen del sistema solar. Y bien, recientemente, en un artículo publicado en la revista Nature, se ha propuesto la existencia de otra gran colisión para explicar la diferencia notable que existe entre la cara visible y la oculta de la Luna, en términos geográficos y geoquímicos. De acuerdo a los investigadores que realizan el estudio, estas diferencias surgieron como consecuencia de la colisión de nuestra Luna con una segunda Luna, 30 veces menos masiva que ella, que se formó igualmente en la misma órbita que la Luna tras la colisión de Theia y la Tierra. Esta colisión no produjo, no obstante, un satélite de la Luna, como sucedió con la Tierra y Theia, lo que hubiera convertido a nuestro planeta y a su satélite en una muñeca rusa de proporciones planetarias (por no mencionar la confusión que habría causado a los toros enamoraos de la Luna).

Aunque toda la comunidad científica acepta el origen de la Luna como resultado de la colisión entre la Tierra y Theia, no todos están de acuerdo en que la colisión mencionada entre la Luna y su compañera menor se produjera realmente. Habrá que esperar algunos años para ver cerrado este debate. En todo caso, la Luna seguirá guardando interesantes misterios.

El nacimiento de los abuelos

2011-07-31T16:29:00.003+02:00

Los abuelos pudieron ser quienes permitieron el moderno desarrollo y evolución del ser humano

Hace unos días celebrábamos en España el día de los abuelos. Dedicar un día para reconocer la contribución a la sociedad de las personas de mayor edad, grupo de población al que, si todo va bien, inexorablemente nos incorporaremos un día, si aún no pertenecemos a él, me parece una excelente idea. Es indudable que los abuelos ejercen una influencia muy positiva en la educación de sus nietos, aunque los padres piensen que malcrían a sus hijos. Los abuelos y abuelas se han convertido en figuras importantes para el desarrollo y la estabilidad social, y es de justicia reconocerlo.

También el día de los abuelos, como los demás días del año, es un buen día para plantearse cuestiones científicas que, en este caso, se refieren a nuestro origen como humanos modernos y a nuestra evolución. Y es que nuestra especie es excepcional: es la única que posee numerosos individuos con nietos (o que pueden tenerlos si sus hijos se esmeran). Los miembros de otras especies rara vez llegan a ser abuelos: su vida es demasiado corta. Muchos insectos, por ejemplo, no llegan nunca a ver ni a sus propios hijos, ya que mueren antes de que nazcan. La situación de aves y mamíferos no es tan dramática, pero lo normal es que los individuos de mayor edad hayan muerto, víctima de predadores o enfermedades, antes de que nazcan sus nietos. No sucede así en nuestra especie, tal vez la única especie social con numerosos abuelos y la única que, además, puede preguntarse: ¿cuándo a lo largo de nuestra evolución se alcanzan las condiciones que permiten una longevidad tan elevada en nuestra especie?

Dientes fósiles

No es una pregunta fácil de responder, pero hoy se ha conseguido la respuesta gracias a los trabajos de numerosos antropólogos y paleontólogos, y al desarrollo de nuevas técnicas de análisis de restos fósiles, en particular de dientes fosilizados. Los dientes son los restos fósiles mejor conservados debido a su gran contenido mineral, que los preserva de la mayor degradación que sufren otros huesos. Los dientes, además, guardan en su superficie signos de su degradación natural a lo largo de la vida como consecuencia de la masticación de los alimentos. Así, un diente fosilizado con numerosos arañazos proviene de un individuo que masticó alimentos por más años y que, por tanto, murió a una edad más avanzada.

La técnica del escáner por microtomografía computarizada de alta resolución permite hoy realizar un análisis en detalle de las erosiones de la superficie de los dientes fosilizados, recuperados de diversos yacimientos fósiles, incluido la Sima de los Huesos, en Atapuerca, que guardan restos de ancestros del ser humano actual que vivieron desde hace más de tres millones de años a solo cerca de 20.000 años. Este análisis permite clasificar los dientes fósiles como pertenecientes a individuos que murieron jóvenes, y que no podían, por ello, ser abuelos todavía, o pertenecientes a individuos de mayor edad, que tal vez hubieran podido tener ya nietos. Si se analiza un número suficientemente elevado de dientes y se calcula su edad relativa, puede determinarse el porcentaje de individuos jóvenes o viejos en una población. ¿Era este porcentaje igual hace tres millones de años que hace solo 30.000?

La juventud de la vejez

La respuesta a esta pregunta tiene su interés, tanto científico como humanístico. Esto es así porque si los ancestros del hombre moderno también llegaban a ser abuelos, aunque no vivieran tanto como los actuales porque el periodo entre generaciones fuera más corto, podríamos concluir que la base de nuestra elevada longevidad es genética y se ha mantenido así durante millones de años. Si, por el contrario, el porcentaje de individuos más longevos es superior en poblaciones recientes, pero no en las más antiguas, no sabremos todavía si este cambio es genético (una mutación que aumenta la longevidad), cultural (el progreso cultural y social permite una mayor supervivencia gracias al mayor control sobre el entorno), o si se debe a una conjunción de ambas causas.

Los resultados de los estudios de microtomografía han demostrado que, como se esperaba, el porcentaje de individuos capaces de tener nietos (aunque en aquellos tiempos esos individuos podían tener solo 30 años de edad) aumenta a medida que las poblaciones humanas se acercan a la edad moderna. Pero lo sorprendente es que se produce un vuelco extraordinario en este porcentaje hace solo unos 20.000 años, un reciente periodo de importante progreso tecnológico y cultural en la era paleolítica. Hasta ese momento, el porcentaje de individuos capaces de ser abuelos era siempre menor que el de quienes no lo eran. A partir de entonces, se produce la trasformación que aún disfrutamos hoy: existen más personas en edad de ser abuelas que las que no se encuentran en dicha edad.

Los antropólogos especulan todavía sobre las causas de dicha transformación (culturales, biológicas o ambas) y también sobre sus efectos. Dichos efectos pudieron ser muy importantes para el desarrollo de la humanidad y para su supervivencia. El capital de sabiduría y experiencia que las personas de mayor edad aporta a la sociedad pudo, en aquellos tiempos de vida dura, corta y brutal, constituir una fuerza transformadora que consiguiera que la vida fuera menos dura, menos brutal y más larga. El nacimiento de los abuelos pudo, por tanto, ser el evento que permitió el moderno desarrollo y evolución del ser humano. Algo que tenemos que tener en cuenta para cuidar y respetar a nuestros abuelos no solo un día al año, sino como siempre se merecen.

Para saber más:

Older Age Becomes Common Late in Human Evolution. Rachel Caspari and Sang-Hee
Lee in Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Vol. 101, No. 30, pages 10895–
10900; July 27, 2004.
Is Human Longevity a Consequence of Cultural Change or Modern Human Biology?
Rachel Caspari and Sang-Hee Lee in American Journal of Physical Anthropology, Vol. 129,
pages 512–517; April 2006.

Neuronas del amor y de la guerra

2011-07-24T19:12:00.003+02:00

No se puede hacer el amor y la guerra al mismo tiempo

La agresión es un comportamiento animal y humano que es importante comprender. Por ello, los estudios sobre al agresión siguen siendo numerosos, y este comportamiento natural, sin el cual la evolución de las especies no se hubiera producido como lo ha hecho, por lo que quizá no estuviéramos hoy aquí, se ha estudiado desde el punto de vista hormonal, genético, fisiológico, y también psicológico y cultural. Sin embargo, muy pocos estudios han conseguido adentrarse de manera íntima en las neuronas que la controlan. Este importante logro ha sido recientemente conseguido, aunque solo sea en nuestro amigo el ratón, por investigadores del Instituto Tecnológico de California, que han publicado sus resultados en la revista Nature.

Estudios previos sobre la agresión habían revelado que el comportamiento agresivo “reside” en una pequeña área del cerebro, conservada a lo largo de la evolución de los mamíferos, llamada el hipotálamo. El hipotálamo contiene una colección de diferentes neuronas involucradas en el control de funciones vitales básicas, comunes a todos los mamíferos, como la temperatura corporal, el sueño, el hambre, la sed, y también el comportamiento sexual y la agresividad, lo cual resultaba sorprendente porque agresividad y comportamiento sexual parecen cosas muy diferentes. En cualquier caso, se había demostrado que la estimulación mediante electrodos de una región del hipotálamo (denominada la región ventromediana) induce un comportamiento agresivo en ratas y gatos, pero distinguir de entre todas las neuronas del hipotálamo las involucradas en la agresión y el comportamiento sexual no se había logrado nunca.

Agresión al intruso, amor a la intrusa

Utilizando poderosas técnicas de biología molecular, los investigadores realizan una serie de espeluznantes experimentos con ratones que consiguen determinar qué células del hipotálamo están involucradas en la agresión, y cuáles en el comportamiento sexual. En primer lugar, los científicos someten a cientos de ratones machos a la “prueba del intruso”. En esta prueba, un ratón macho y sexualmente experimentado, mantenido solo en una jaula, normalmente ataca a otro macho introducido en la misma jaula, o intenta aparearse si lo que se introduce en la jaula es una hembra.

Tras dejar que los ratones atacaran al macho intruso o intentaran aparearse con la hembra, los investigadores analizaron el funcionamiento de un gen en las neuronas del hipotálamo que revela que dichas neuronas se han activado como resultado del comportamiento anterior, sea agresivo o sexual. Al comparar las neuronas en las cuales el gen se había puesto a funcionar tras uno u otro tipo de conducta, inducida por el intruso o la intrusa, los investigadores descubrieron que las neuronas del hipotálamo involucradas en la agresión son diferentes de las involucradas en la conducta sexual (no se puede hacer, el amor y la guerra a la vez, en efecto), aunque un 20% de las mismas participan simultáneamente en ambos tipos de conducta, lo que confirma una relación entre el sexo y agresión que siempre se ha sospechado.

Pero la pregunta más difícil de responder era si realmente la activación de esas neuronas era la causa del comportamiento agresivo, o si era solo una consecuencia del mismo. Es decir, ¿qué sucede antes: la agresión o la activación de las neuronas? Y es que podría suceder que la agresión fuera el resultado de la actividad inicial de otra área desconocida del cerebro y que al final también causara la activación de las neuronas del hipotálamo. En este caso la activación de estas neuronas sería una consecuencia, no una causa, de la agresión.

Técnicas neuroluminosas

Para responder a esta pregunta, los investigadores necesitaban encontrar un modo de activar las neuronas del hipotálamo que fuera independiente de un estímulo exterior (de un intruso o intrusa en la jaula) y comprobar si esta estimulación causaba agresión indiscriminada. Afortunadamente, la tecnología biomolecular está hoy muy desarrollada y este método existe. Consiste en lo siguiente: los investigadores generan un virus artificial capaz de infectar a las neuronas en la zona del hipotálamo donde es inyectado, con una jeringa muy fina. El virus contiene un gen que permite la fabricación de una proteína particular en la neurona infectada. Esta proteína es muy especial: ha sido diseñada para activarse con luz azul, y cuando lo hace activa a su vez a la neurona en la que se encuentra.

El cerebro es un sitio normalmente muy oscuro (incluso en el caso de que albergue alguna idea) pero puede iluminarse haciendo penetrar fibras ópticas finísimas, en este caso hasta las neuronas del hipotálamo infectadas por el virus. Cuando las neuronas se iluminaban con luz azul, el ratón atacaba lo que se le pusiera por delante, fuera esto macho, hembra, castrati, o un objeto inanimado. Por si esto no fuera suficiente para demostrar que la actividad de las neuronas del hipotálamo era la causa de la agresión, gracias a otra técnica especial, los investigadores lograron impedir que las neuronas del hipotálamo se activaran con normalidad ante la presencia de un intruso en la jaula. Como esperaban, comprobaron que en ausencia de activación neuronal normal, los ratones no atacaban.

Estos estudios constituyen un buen ejemplo de las proezas técnicas que los humanos somos capaces de realizar hoy para modificar la conducta animal y obtener conocimiento fiable sobre el funcionamiento del cerebro, aunque sea el de un ratón. Esperemos que, a la larga, este conocimiento pueda ser de aplicación para mejorar el excesivo comportamiento agresivo que puedan mostrar algunos individuos sociópatas.

Automonos

2011-07-17T17:24:00.000+02:00

Los chimpancés poseen un sentimiento de sí mismos tal vez similar a la de los humanos

Probablemente, una de las características más interesantes del ser humano es que es consciente de su propia existencia y la separa de la existencia de lo que le rodea. Es evidente que el concepto de un “yo autónomo” solo puede elaborarse si se es consciente de que el universo y uno mismo son cosas diferentes.

Desde el punto de vista científico, el concepto de “yo”, esta consciencia de sí mismo (es más: la consciencia de que se es consciente), debe provenir de la evolución natural y, probablemente, debe responder a alguna necesidad adaptativa dentro del entorno en el que nuestra especie se ha visto forzada a evolucionar. Sin embargo, aunque esta idea parece bastante clara, muy pocos estudios científicos la han abordado.

Espejito, espejito

No obstante, la evolución de la consciencia del “yo” se ha estudiado en experimentos con diversos animales para comprobar si son capaces de identificarse en un espejo (lo que no todo el mundo puede hacer inequívocamente por la mañana temprano). Si la imagen reflejada es identificada como propia, sin duda esto constituye una indicación de que el animal sabe que lo que ve en el espejo es él mismo. Esta “prueba del espejo” se ha utilizado para averiguar si un animal es capaz de usar su imagen para limpiarse marcas en su cuerpo (colocadas por los investigadores) que no son visibles sin el uso de un espejo.

Los animales que han superado la prueba del espejo incluyen todos los simios (chimpancés, bonobos, orangutanes y gorilas), delfines y orcas, el elefante, y la urraca. Con menor claridad pueden tal vez pasarla otros animales, incluidos monos inferiores, el perro, el gato, y la paloma.

Sin embargo, esta prueba no está exenta de problemas en la interpretación de sus resultados, y algunos investigadores desconfían de que superarla suponga, en realidad, que el animal que lo ha hecho posea una consciencia de sí mismo al mismo nivel que poseemos los humanos. Además, animales para los que la vista no es un sentido dominante, como los perros, pueden fracasar en esta prueba aunque eso no signifique que no sean conscientes de sí mismos. Por otra parte, aunque intentar limpiarse la marca al verla en el espejo demuestra cierto nivel de consciencia individual, la prueba del espejo no deja claras otras cuestiones, como, por ejemplo, en qué medida el animal se ve a sí mismo como un agente independiente del mundo, capaz de controlar algunos aspectos del mismo, aunque no otros (como los mercados financieros).

El control y yo

En este sentido, en efecto, estudios recientes confirman que cuando los humanos actúan sobre el entorno, experimentan una sensación de iniciar y controlar los movimientos de su cuerpo, necesarios para la acción de qué se trate, y son conscientes del efecto que dichos movimientos ejercen sobre el mundo exterior. La consciencia del “yo” parece indisolublemente ligada a la capacidad de iniciar acciones o comportamientos volitivos que ejercen cierto control sobre el mundo que nos rodea. Por ejemplo, en video juegos con varios jugadores en los que cada participante controla un personaje, puede ser confuso inicialmente quién controla a quién, pero los participantes pronto averiguan a quién controlan ellos y a quienes controlan los demás, lo que va acompañado de la sensación subjetiva de “yo controlo a ese”. Esta sensación es imposible sin la capacidad de evaluar los efectos que ejercerán las acciones propias sobre el entorno, lo que supone que se debe poseer el concepto de un “yo autónomo”.

La pregunta que se hicieron científicos del instituto de investigación sobre primates, en la universidad de Kyoto, en Japón, fue hasta qué punto los chimpancés poseen el sentimiento, tan humano, de controlar con sus acciones una parte del mundo. Para responderla, los investigadores enseñaron a tres chimpancés a mover un cursor en una pantalla de ordenador haciendo girar una bola (trackball), y señalar después en la pantalla del ordenador con el dedo el cursor que habían movido. Tras este entrenamiento, los chimpancés fueron colocados frente a una pantalla en la que ahora se movían dos cursores. Uno de ellos era el que los chimpancés controlaban haciendo girar la bola; el otro era un cursor que había sido movido por ellos mismos en una sesión anterior, y cuyos movimientos habían sido grabados. De esta manera, el chimpancé controlaba uno de los cursores en tiempo real, pero también había controlado el otro anteriormente. Un observador externo tendría dificultades en averiguar qué cursor controlaba el chimpancé en ese momento, ya que los dos cursores se movían controlados, de hecho, por el mismo animal, es decir, no había diferencias notables en los patrones de sus movimientos. Pero ¿sería capaz el chimpancé de indicar qué cursor controlaba él en ese momento?

En una serie de tres experimentos diferentes, los experimentadores comprobaron que los chimpancés identificaban correctamente el cursor que controlaban cerca del 99% de las veces. Sin embargo, dejaban de hacerlo si durante el experimento se hacía que el cursor se moviera unos segundos más tarde de girada la bola, haciendo así muy difícil que el animal correlacionara su propio movimiento con el resultado de dicho movimiento, lo que es necesario para evaluar la consecuencia de las propias acciones, también en el caso de los seres humanos.

Estos resultados son los primeros en demostrar que los chimpancés son capaces de distinguir entre ellos mismos y su entorno mediante la evaluación de los efectos de sus propias acciones. Decididamente, estos inteligentes animales no dejan nunca de sorprendernos.

Geometría Mundurucú

2011-07-10T20:09:00.003+02:00

“Los seres humanos nacemos con un instinto geométrico”

Es innegable que el filósofo y matemático griego Euclides no estudió geometría euclidea en la academia de Alejandría, ciudad donde nació y vivió: Nadie había inventado este tipo de geometría aún. Los cinco axiomas geométricos de Euclides, recogidos en su libro “Elementos”, le permitieron a él y a otros matemáticos que siguieron sus pasos construir el sólido edificio de la geometría que tan útil ha resultado para el desarrollo de la ciencia.

No obstante, un misterio que no ha sido resuelto todavía es el de la procedencia de los axiomas geométricos que Euclides postuló. Recordemos que un axioma es una verdad evidente en sí misma que no necesita demostración para sustentarla. Por ejemplo, uno de los axiomas de Euclides afirma que dados dos puntos en el espacio, por ellos solo puede pasar una única línea recta. Esto parece evidente sin necesidad de demostración, pero ¿por qué es evidente? En otras palabras: ¿Por qué nuestra mente acepta ese axioma como una verdad que no es necesario probar?

Un par de milenios tras Euclides, el filósofo Emmanuel Kant en su obra “Crítica de la razón pura” postuló la existencia de una intuición a priori del espacio y del tiempo en la mente humana. Es decir, del análisis del proceso de la percepción y del razonamiento humanos, Kant dedujo que algunas de nuestras capacidades para percibir y ordenar el mundo en nuestra mente no dependen de la experiencia, sino que son intuiciones, apriorismos, verdaderos en sí mismos. La mente humana no es una tabla rasa; algo existe en ella desde el momento del nacimiento que le permite ordenar las percepciones y dar sentido al mundo que nos rodea. Los postulados de Euclides bien podrían ser, por tanto, la traducción al lenguaje común de la intuición de nuestra mente sobre el espacio, con la que debemos nacer en tanto que seres humanos.

Matemáticas innatas

En todo caso, la cuestión de si la mente humana nace ya preparada para interpretar el espacio y con intuiciones innatas sobre la geometría del mundo no puede responderse con matemáticas, sino con investigación sobre la propia naturaleza humana. Este tipo de investigaciones hace ya varios años que se están llevando a cabo con una tribu primitiva que habita unas islas del Amazonas, en Brasil: Los Mundurucú. Hemos hablado de ellos en estas páginas en otras dos ocasiones. Los Mundurucú son individuos extraordinarios que solo saben contar hasta cuatro, a pesar de lo cual pueden estimar cantidades bastante bien y no es fácil engañarles con euros a cuatro pesetas, como sucede con tantos de nosotros. Evidentemente, los Mundurucú no van a la escuela a aprender matemáticas, por lo que sus capacidades sobre esta materia deben provenir de la propia naturaleza innata del cerebro y la mente humana.

El estudio de los Mundurucú ha demostrado que la mente humana viene equipada con algunas herramientas, siquiera rudimentarias, para resolver problemas matemáticos simples. Igualmente, el estudio de los Mundurucú demostró que la manera natural con la que los humanos nos enfrentamos a los números y cantidades no es la suma, sino la multiplicación. La mente humana no educada en matemáticas trata un incremento de 2 a 4 como más importante que un incremento de 4 a 6. En ambos casos existen dos unidades de diferencia, pero en el segundo caso no se ha duplicado la cantidad inicial; en el primero, sí.

Intuición geométrica

Un nuevo estudio realizado con los Mundurucú viene ahora a derramar nueva luz sobre las capacidades innatas de la mente humana para tratar con conceptos espaciales y geométricos. El estudio, realizado por el equipo de investigación que también realizó los estudios anteriores, publicado en la revista PNAS, se propuso responder a tres preguntas: ¿Entienden los Mundurucú que algunas líneas rectas nunca se cruzan?; ¿poseen la intuición de que la suma de los tres ángulos de un triángulo es constante?; ¿son conscientes de que estas propiedades se cumplen sólo en el caso de puntos y líneas sobre el plano, y no necesariamente sobre otra superficie, como una esfera?

El estudio era importante, porque además de que los Mundurucú no tienen acceso a una educación en geometría, experimentan el espacio de una forma muy diferente a la de las personas de la cultura occidental. Por ejemplo, los Mundurucú participan diariamente en la navegación, una tarea mucho más difícil que las que deben realizar personas que viven en el medio urbano, incluso si se trasladan en bicicleta. Además, el lenguaje Mundurucú carece de palabras para conceptos comunes de la geometría, como ángulo recto o paralelismo. Esto sugería que tal vez los conceptos geométricos innatos de los Mundurucú pudieran diferir de los de otras culturas.

Pero no fue esto lo que revelaron los estudios. Las respuestas de los Mundurucú a problemas geométricos simples a los que los investigadores les sometieron fueron similares a las dadas por adultos y niños occidentales que habían recibido educación en geometría, y reveló una comprensión intuitiva de las propiedades esenciales de la geometría euclidiana.

Por consiguiente, parece que los humanos no necesitamos estudiar geometría para comprender sus principios básicos. Euclides, probablemente, no era una mente geométrica privilegiada, sino alguien con la suficiente inteligencia y tiempo libre como para formalizar sus intuiciones geométricas, y también las nuestras, en un lenguaje matemático. Kant tenía razón y su intuición sobre el funcionamiento de la mente humana le hace valedor del título que algunos le han otorgado de primer neurocientífico de la humanidad, aunque no supiera de la existencia de las neuronas.

El lento mutar de los humanos

2011-07-03T20:03:00.002+02:00

“Los padres transmiten más mutaciones nuevas a su descendencia que las madres”

Hace unas pocas semanas hablábamos de la rápida velocidad de mutación de las bacterias la cual, junto con otros mecanismos de transferencia de genes entre ellas, les permite adaptarse rápidamente a cambios en el entorno y, en algunos casos, convertirse en bacterias patógenas. Un estudio reciente, publicado en la revista Nature Genetics, nos desvela ahora que nosotros, los humanos, también mutamos, pero lo hacemos mucho más lentamente que las bacterias. Además, no recibimos, en general, la misma proporción de mutaciones de nuestros padres que de nuestras madres.

Las modernas y potentes técnicas de secuenciación de ADN de las que se dispone en la actualidad, unidas a herramientas de análisis informático cada vez más sofisticadas, permiten ahora comparar genomas enteros. Para determinar la velocidad de mutación humana, los investigadores han hecho exactamente esto: comparar genomas enteros de dos familias de individuos cuyos genomas fueron seleccionados para su secuenciación como parte del proyecto “Mil Genomas”. Este proyecto internacional se inició en enero de 2008, y pretende establecer un catálogo detallado de la variación genética humana. Los científicos se proponen secuenciar los genomas de al menos un millar de participantes anónimos de diferentes etnias y determinar así las regiones del genoma humano más conservadas y también las más variables. La fase piloto del proyecto concluyó en 2010 y como consecuencia de su éxito, se decidió secuenciar otros mil genomas más, por lo que el proyecto en realidad ha pasado a ser el “Dos Mil Genomas” … por el momento.

Alta fidelidad del ADN

La comparación de los genomas entre padres e hijos de esas dos familias ha revelado algunos hechos sorprendentes. En primer lugar, el número medio de mutaciones nuevas que los padres transmiten a los hijos es de alrededor de treinta. Esto quiere decir que de los tres mil millones de letras del genoma que deben ser copiadas de generación en generación, solo se ha producido un error de copia en una de cada cien millones. Son muy pocos. Parece claro que el ADN humano no “desea” mutar; desea copiarse fiablemente, a pesar de lo cual la realidad de la vida (nunca mejor dicho) causa mutaciones inevitables aquí y allá que, en ocasiones, confieren defectos o virtudes, inconvenientes o ventajas.

Otro de los datos sorprendentes revelados por este estudio es que la proporción de mutaciones nuevas heredadas a partir del padre es mayor que la heredada a partir de la madre. Esto deja de ser tan sorprendente cuando pensamos que las hembras desarrollan los óvulos pronto y los mantienen intactos hasta el momento de su utilización, es decir, estos no deben dividirse ni copiar su ADN de nuevo, mientras que los machos producen espermatozoides continuamente. Quizá por este motivo los machos, en general, no solo los hombres, contribuyan a una mayor proporción de mutaciones nuevas a sus descendientes. Es también posible que la velocidad de mutaciones nuevas en los espermatozoides no sea constante con la edad, y los hombres jóvenes generen diferente proporción de mutaciones que los de edad algo más avanzada.

Humanos y chimpancés

Estos estudios abren, como no, otras incógnitas y debates. Sin ir más lejos, el número de nuevas mutaciones estimado aquí entre generaciones por secuenciación directa es de tres a seis veces menor que el estimado en otros estudios. Esto parece no tener importancia, pero tiene mucha desde el punto de vista científico, ya que la velocidad de mutaciones se utiliza para estimar el tiempo transcurrido desde que dos especies relacionadas se separaron en la historia evolutiva de su ancestro común. La velocidad de mutación se ha utilizado para determinar, por ejemplo, que humanos y chimpancés se separaron de su ancestro común hace de 5 a 7 millones de años. Pero si la velocidad de mutación entre generaciones es tres veces menor, por poner el valor menos problemático del rango ahora estimado, esto querría decir que humanos y chimpancés se separaron de su ancestro común hace de 15 a 21 millones de años y que, por tanto, la evolución humana no sucedió tan rápidamente, al menos al principio, como se estima.

No obstante, hay que tener en cuenta que la velocidad de mutación evaluada ahora es la nuestra, es decir, la de la especie humana en la actualidad. No sabemos si esta velocidad de mutación se ha mantenido constante con el tiempo a lo largo de la evolución. Quizá el ancestro de humanos y chimpancés tuviera una maquinaria de copia de ADN menos precisa que la nuestra y mutara a más velocidad, por lo que en efecto, humanos y chimpancé se separaran antes de lo que estos nuevos estudios sugieren. En cualquier caso, el debate está servido, aunque es de esperar que nuevos datos con nuevos genomas diluciden pronto esta cuestión.

Gorilas invisibles en la niebla mental

2011-06-26T19:49:00.000+02:00

“Los despistes son inherentes a nuestra psicología”

Uno de los descubrimientos que la tecnología ha permitido es averiguar que cuando la vida se desarrolla ante nuestros ojos, no siempre somos conscientes de todo lo que sucede a nuestro alrededor. Para confirmarlo, no hay más que ver algún video que nosotros mismos hayamos grabado. Al verlo una o dos veces, seguro que nos damos cuenta de algo que antes no habíamos apreciado, pero que había sucedido.

La vida, al contrario que un video, no se puede rebobinar para verla de nuevo. Aquello de lo que no nos hemos dado cuenta cuando sucede nos lo hemos perdido para siempre. Afortunadamente, los acontecimientos que nos perdemos suelen ser pocos o de poca importancia. Eso pensamos, pero algunos experimentos recientes y no tan recientes, indican que no es así.

¿Un gorila en la cancha?

Quizá el experimento más famoso que demuestra lo que acabo de decir sea el de “el gorila invisible”. En este experimento, a los participantes se les mostraba un video de una cancha de baloncesto, en la que tres jugadores vestidos con camisetas blancas y tres, con negras se pasaban el balón. Los participantes debían contar el número de pases en los 75 segundos que duraba el video. A los 45 – 48 segundos, una mujer disfrazada de gorila atravesaba la cancha por unos 5 segundos, y desaparecía.

Tras ver el video, se pedía a los participantes que escribieran inmediatamente el número de pases de balón que habían contado. Además, se les preguntaba si durante el video habían notado algo extraño en él. Pues bien, ante su mayúscula sorpresa, nada menos que el 46% de los participantes no se habían dado cuenta de la aparición del “gorila”.

Este experimento parece indicar que cuando estamos concentrados en una tarea, muchos de nosotros no nos daremos cuenta de algún acontecimiento que suceda inesperadamente a nuestro alrededor. Un experimento más reciente vuelve a ilustrar este hecho. En este caso, se pidió a jóvenes que corrieran 9 metros detrás de otro y contaran cuántas veces el compañero que les precedía corriendo se tocaba la cabeza. En un punto del camino de 400 metros de largo por el que debían correr, alejado solo 8 metros del mismo, tres personas simulaban una pelea con gritos y aspavientos. ¿Notarían su presencia los participantes? Aproximadamente el 50% no lo hicieron. No obstante, solo el 75% de las personas que debían correr en condiciones similares pero sin tener que contar las veces que el corredor que les precedía se tocaba la cabeza la notaron, es decir, nada menos que un 25% de las personas, en cualquier circunstancia, no se daría cuenta de una pelea cercana de características similares a las de las simuladas.

Despistes vitales

Estos experimentos se añaden a otros con mayores implicaciones para la vida real, como en el que se determinó el porcentaje de personas que podría seguir conduciendo un vehículo con seguridad mientras hablaba por el móvil. El experimento concluyó que la inmensa mayoría de las personas no percibe peligros súbitos de la carretera (un niño que sale corriendo, un perro que cruza, un coche que se incorpora a la circulación….) mientras mantiene una conversación por el móvil. El letrero que antaño se mostraba en los autobuses, “prohibido hablar con el conductor”, parece que tenía su razón de ser.

Estos experimentos tienen también implicaciones importantes para la justicia. Un testigo “presencial” de un acontecimiento delictivo ha podido no darse cuenta de algo crítico sobre el mismo; un policía que persigue a un ladrón puede no darse cuenta de que están matando a alguien mientras enfoca su atención en atrapar al sospechoso. De hecho esto sucedió a un policía de Boston que fue condenado a prisión por este motivo, ya que el jurado no se creyó su versión de que no había visto la pelea por lo que no intervino para detenerla antes de que fuera tarde.

Por si todo esto fuera poco, otros datos recientes indican que el fenómeno de “ceguera involuntaria” explicado arriba se acentúa con la edad. Ahí tenemos ahora la explicación del viejo científico distraído, quien está tan absorto en su investigación o en sus pensamientos que no se entera de las cosas normales de la vida, como la crisis económica, el paro, el terrorismo, o los devaneos de la última estrella del Pop.

Para terminar, no puedo dejar de recordar aquí la famosa canción del cantautor francés George Brassens, titulada “Cuidado con el Gorila”. Les recomiendo que la escuchen si no lo han hecho ya, porque es muy divertida. En todo caso, me temo que por mucho cuidado que tengamos, mientras sigamos envejeciendo con normalidad, lo que espero suceda por mucho tiempo, el “gorila” acabará por pillarnos tarde o temprano, sin que nos demos cuenta.

Larga vida a la investigación sobre la longevidad

2011-06-19T17:10:00.000+02:00

En estos tiempos de intensa búsqueda de rentabilidad puramente económica a corto plazo, lo que parece haberse convertido en el proyecto vital y objetivo único de la humanidad, algunos temas de investigación nunca serían financiados por las instituciones públicas o el capital privado. Casi con seguridad, nadie financiaría hoy el establecimiento de un laboratorio en una gruta para investigar la vida de una especie de salamandra subterránea, simplemente por amor a la biología. Sin embargo, se habría perdido así una gran oportunidad de comprender mejor el envejecimiento humano y de combatirlo, y también los enormes potenciales beneficios económicos derivados de dicha investigación.

Sin una buena dosis de romanticismo por el conocimiento y la ciencia, muchos de los avances de los que disfrutamos no se habrían descubierto nunca. Quizá este romanticismo esté amenazado hoy, más aún en los tiempos de profunda crisis que algunos nos están haciendo vivir. Pero no eran tiempos mucho mejores cuando solo unos años después de terminada la Segunda Guerra Mundial se establece, en efecto, un laboratorio en una gruta los Pirineos franceses para investigar la vida y costumbres del Proteus anguinus, un anfibio subterráneo originario del macizo montañoso de la costa del mar Adriático. Nadie sabía qué misterios iban a ser desvelados, pero hoy, tras sesenta años de pacientes investigaciones, los conocimientos adquiridos sobre la biología de este extraño batracio urodelo se conectan con los conocimientos sobre biología molecular acumulados en las últimas décadas, y abren una puerta insospechada a la comprensión del envejecimiento y a la posibilidad de retrasarlo o controlar su progreso temporal.

Salamandra de los records

Proteos anguinus es un anfibio cuyo estudio, cuando menos, no ha salido rana. Esta especie de salamandra ciega, que solo habita las aguas subterráneas, posee varios records del mundo animal. En primer lugar, es el batracio más longevo, y llega a alcanzar los 100 años de vida. Además, puede pasarse hasta ocho años sin comer. No es un error: ocho años sin comer. Por último, posee el record mundial de apnea: es capaz de aguantar la respiración durante tres días.

Proteus posee, además, otras características que lo convierten en un animal muy raro. Solo muestra cinco minutos diarios de actividad; el resto del tiempo lo pasa durmiendo o en reposo. Proteus alcanza la madurez sexual a los 15 años y medio y hasta los 80 años de edad no comienza a mostrar signos de envejecimiento, es decir, un individuo de 70 años de edad es prácticamente indistinguible de otro de 20 años, lo que de suceder en nuestra especie haría feliz a más de uno y a más de una. Proteus envejece manteniendo su juventud, lo que quizá sea la característica más extraordinaria de este batracio, que lo diferencia radicalmente del resto de animales de sangre fría.

Esta diferencia queda más patente cuando se desvela que la longevidad de esta clase de animales está correlacionada directamente con su tamaño. Proteus es una excepción notable porque su longevidad es tan elevada como la de la salamandra gigante de Japón, aunque es mil veces más ligero que esta. ¿Qué particularidad genética o metabólica posee Proteus que hace posible su enorme longevidad?

Vivituri te salutant

Los investigadores han analizado cuál de los posibles mecanismos antienvejecimiento conocidos podían estar operando en el caso de este animal. Uno de ellos es la generación, durante el metabolismo, de sustancias químicas antioxidantes que protegerían a los genes de las mitocondrias de un daño químico irreversible. Como sabemos, las mitocondrias son las centrales energéticas de las células y se ha comprobado que su degradación paulatina está relacionada con el envejecimiento. Sin embargo, Proteus no produce mayores cantidades de antioxidantes que otras especies menos longevas. La razón de la larga longevidad de Proteus debía encontrarse en otro fenómeno.

Las investigaciones realizadas hasta el momento indican que, de todos modos, el envejecimiento retrasado de Proteus está relacionado con la eficacia energética de sus mitocondrias, que son capaces de producir más unidades de energía (ATP) por gramo de oxígeno consumido que las de otras especies. Esta eficacia conduciría también a una menor producción de sustancias oxidantes, lo que haría innecesario aumentar la producción de sustancias antioxidantes protectoras.

Con el fin de averiguar en detalle las razones de la larga longevidad de Proteus y de su envejecimiento retardado, los investigadores se proponen ahora obtener la secuencia de su genoma así como estudiar en detalle los genes que regulan el metabolismo energético de este animal. Tras sesenta años de investigación sobre un tema inicialmente anodino, las nuevas tecnologías biomédicas pueden ser utilizadas ahora para intentar desvelar secretos que, una vez comprendidos, pueden afectar de manera radical el futuro de la especie humana, lo que sin duda sería el caso de poder llegar a triplicar o cuadriplicar nuestra longevidad, y retrasar la velocidad del envejecimiento con la edad. Quizá haya que esperar otros sesenta años para averiguarlo, si somos lo suficientemente inteligentes como para seguir apoyando la investigación fundamental con generosidad y altruismo. Aunque ese tiempo pueda parecernos muy largo, es solo un pestañeo comparado con el futuro esperable que aguarda a nuestra especie, la cual, en mi opinión, ha aparecido, en realidad, hace solo 400 años, con el nacimiento de la ciencia moderna que, como en su día sucedió con la aparición de la fotosíntesis en las plantas, que transformó la atmosfera terrestre y sus formas de vida, ha logrado también cambiar el mundo y podrá llegar a modificar igualmente algunos aspectos de nuestro mundo interior tenidos, hasta hace muy poco, por inmutables.

La evolución de Escherichia coli

2011-06-13T16:28:00.001+02:00

Las bacterias E. coli pueden evolucionar con gran rapidez

Cuando escribo estas líneas, cree haberse descubierto el origen de la mortífera bacteria Escherichia coli (E. coli) enterohemorrágica (EHEC), cepa 104:H4. Parece ahora claro que antes de señalar finalmente como culpables, tras varias semanas de estudio, a los brotes de semillas germinadas alemanas, los científicos albergaron numerosas sospechas acerca del origen de la bacteria, aunque nunca la certeza. Esto contrasta con la seguridad y rapidez con la que las autoridades políticas atribuyeron el origen del foco infeccioso a los pepinos españoles.

Al margen de problemas políticos y económicos, lo que nos interesa aquí es el problema científico que, bien es cierto, de resolverse ayudará igualmente a resolver los anteriores. ¿Cómo es posible que, de repente y sin previo aviso, aparezcan cepas de bacterias mortíferas y resistentes a una gran cantidad de antibióticos conocidos, como ha sido el caso con E. coli EHEC 104:H4?

Esta bacteria es cuando menos sorprendente. De alguna manera ha adquirido un gen que le permite liberar la toxina causante de la diarrea hemorrágica. Esta toxina penetra en las células e impide que puedan fabricar las proteínas que necesitan para vivir, por lo que mueren, lo que beneficia la penetración de las bacterias. Las primeras células en morir son las de la pared intestinal, lo que causa la diarrea. Además, la toxina mata también a las células de los capilares sanguíneos, penetra así en el torrente sanguíneo desde el intestino y ataca a las células de los vasos sanguíneos de otros órganos, en particular a las del riñón, que posee numerosos capilares para el filtrado de la sangre. Igualmente, la bacteria ha adquirido genes de resistencia a nada menos que ocho antibióticos (aunque algunas fuentes indican que son hasta catorce). Se ha calculado que tan solo 50 bacterias E. coli de esta cepa son suficientes para causar una infección que, en algunos casos, acaba con la muerte.

La evolución vuelve a explicarlo

Podrá sorprender a muchos que una bacteria con capacidades tan extraordinarias haya aparecido repentinamente. Sin embargo, para quienes estudian y van desvelando las capacidades evolutivas de las bacterias, la aparición de esta o de otras cepas bacterianas no es tan sorprendente. Es, simplemente, el resultado de la normal evolución de estos microorganismos en un entorno hostil al que aprenden a adaptarse.

Algunos investigadores llevan estudiando cómo evolucionan las bacterias durante más de 20 años. Es el caso del laboratorio de Richard Lenski, de la Universidad de Michigan. En 1988, Lenski inició unos cultivos de bacterias E. coli de una cepa inofensiva en 12 frascos y en las mínimas condiciones nutritivas para permitir su crecimiento. El objetivo era estudiar cómo, a partir de un ancestro bacteriano común, las bacterias evolucionaban en los frascos, y si esta evolución producía cepas más capaces que otras para sobrevivir frente a condiciones difíciles del entorno como, por ejemplo, una menor cantidad de alimento. Hoy, 23 años más tarde, las bacterias siguen creciendo y se han producido cerca de 50.000 generaciones en cada uno de los frascos.

¿Qué han descubierto?

Tras solo 10.000 o 12.000 generaciones, los investigadores comprobaron que las bacterias de todos los frascos habían evolucionado hacia variantes más eficientes en la obtención de energía a partir de glucosa, la molécula alimenticia preferida de las bacterias. Sin embargo, no todas eran igual de eficientes y si se ponían en competición unas con otras en un medio nutritivo limitado algunas eran capaces de llevar a la extinción a sus competidoras. En otros casos, las bacterias de uno de los frascos habían producido variantes “parásitas”. Una de las variantes que había evolucionado era capaz de nutrirse eficazmente a partir de la glucosa, pero secretaba algún producto de deshecho que servía de alimento a otra variante, aparecida en el mismo frasco, como la otra, por mecanismos aleatorios de mutación génica. Se establecía así una relación de dependencia entre las dos, un pequeño ecosistema bacteriano en el frasco.

La evolución no se limitó solo a aumentar la eficacia de utilización de glucosa. Tras 31.500 generaciones, súbitamente, sucedió algo sorprendente: una de las bacterias se convirtió en otra de una especie diferente. Esta bacteria era capaz de alimentarse no solo de glucosa, sino de otra molécula: el ácido cítrico, o citrato. Ninguna cepa de E. coli conocida es capaz de alimentarse a partir de citrato, lo que es una característica propia de otras especies de bacterias.

Esta transformación había sucedido mediante una acumulación de mutaciones génicas, una de las cuales, la última, confirió por fin la nueva capacidad a la bacteria. La nueva capacidad proporcionó una ventaja sustancial frente a otras bacterias en las condiciones de cultivo en las que crecían. Lo más impactante fue que esta nueva capacidad había aparecido en un entorno cerrado, en el que las bacterias no podían incorporar genes a partir de otras bacterias, como sucede en la Naturaleza, lo que permite una evolución aún más rápida.

La capacidad evolutiva de las bacterias es, por consiguiente, extraordinaria. Nuevas especies pueden aparecer o desaparecer en cuestión de solo años. Las profundas modificaciones que hemos producido al medioambiente bacteriano, desde la alimentación de las vacas con piensos, que modifican las condiciones de sus intestinos donde crecen las bacterias, hasta el empleo masivo de antibióticos, han generado un entorno evolutivo propio a la aparición de nuevas cepas bacterianas, algunas de las cuales, como EHEC 104:H4 son patógenas. En este entorno, el empleo de abonos orgánicos que favorecen el crecimiento bacteriano puede también, paradójicamente, ayudar a la difusión de la enfermedad. Decididamente, este brote bacteriano no será el último.

¿El fin de un dogma?

2011-06-05T08:53:00.000+02:00

Nuevos descubrimientos hacen que se tambalee uno de los dogmas más importantes de la biología

En estos días de protestas internacionales contra lo que tal vez sean dogmas de funcionamiento de nuestras sociedades, la ciencia viene a refrescarnos con lo que puede ser la muerte definitiva de uno de sus dogmas más queridos: nada menos que el dogma central de la biología molecular.

¿Qué establece este dogma? El dogma de la biología molecular, formulado en 1958 por Francis Crick, uno de los codescubridores de la estructura de la doble hélice del ADN, por lo que recibió el premio Nobel, establece que la información génica fluye en una dirección, desde el ADN al ARN mensajero y desde este a las proteínas, y que, en general, la información almacenada en el ADN es trasladada fielmente, es decir, la información no se modifica durante su transmisión. Lo anterior significa, en otras palabras, que la información almacenada en el lenguaje del ADN, en todos los seres vivos, es trasladada primero al lenguaje del ARN y desde aquí al lenguaje de las proteínas, de manera lineal y sin cambios.

Este dogma universal recibió un duro golpe con el descubrimiento de los denominados retrovirus, una clase de virus a los que pertenece el virus del SIDA, que no almacenan su información génica en ADN, sino en ARN. Tras la infección, el ARN es convertido a ADN, el cual, esta vez sí, ya dirige la producción de más ARN y de proteínas víricas. Claramente, este proceso es una excepción al dogma (la información génica fluye en sentido contrario), aunque una excepción muy puntual, ya que solo se observa en un tipo particular de virus, pero no en el resto de los seres vivos, que seguían el dogma fielmente…o eso parecía.

¿Edición limitada?

Eso parecía hasta que, en 1986, se descubrió que el parásito tripanosoma “editaba” el ARN producido por alguno de sus genes, en particular por genes de sus mitocondrias. Esta edición suponía un cambio de la información que había recibido desde el ADN, es decir, un cambio de una de las cuatro letras del ADN por otras diferentes. Así, por ejemplo, una “C” del ADN podía ser cambiada por una “U” en el ARN, lo que igualmente transgrede las reglas de transmisión de la información genética.

La edición del ARN reveló a su vez la existencia de una maquinaria molecular específica involucrada en la misma. Evidentemente, esta edición no podía realizarse de cualquier manera y de forma incontrolada en todos los genes, o de otra forma la información almacenada en el ADN se desvirtuaría hasta el punto de ser inservible. Se descubrieron enzimas involucradas en la generación de cambios determinados de unas letras por otras al parecer solo en sitios muy concretos de algunos genes. El fenómeno de la edición del ARN parecía, por tanto, muy limitado. El dogma central de la biología molecular seguía siendo aplicable como regla general.

Pero las nuevas tecnologías de secuenciación de ADN y de ARN permiten hoy realizar un análisis muy amplio en busca de posibles zonas de edición en los ARN mensajeros generados por todos los genes, algo que no había sido abordado hasta ahora para determinar la extensión real del fenómeno de edición del ARN. Un grupo de investigadores de las Facultades de Medicina de las universidades de Pensilvania y de Carolina del Norte han realizado este trabajo y han publicado sus sorprendentes y polémicos, aunque sólidos, resultados en la revista Science.

Ediciones múltiples

Los investigadores obtienen ADN y ARN a partir de células de la sangre de 27 sujetos diferentes, y comparan sus secuencias. Se dice pronto, pero es necesario obtener la secuencia y comparar miles de millones de letras de los ARN y ADN de cada individuo. Sin las modernas técnicas de secuenciación y las herramientas de bioinformática que se han desarrollado en la última década esta tarea sería imposible. Hoy, ya no lo es.

Los investigadores han encontrado que 28.766 letras difieren en más de 10.000 zonas génicas, entre el ARN y la secuencia de ADN correspondiente. Cada una de esas diferencias se observó en al menos dos individuos y, lo que es más importante, también en tipos celulares distintos, por ejemplo en células de la piel o del cerebro, procedentes de muestras obtenidas de otros individuos diferentes a los 27 inicialmente estudiados. Estos cambios de letras, además, son de todas las clases posibles, es decir, cualquiera de las cuatro letras del ARN puede ser cambiada por cualquiera de las restantes. Para comprobar que estos cambios de información desde el ADN al ARN se trasladan a su vez a las proteínas, los investigadores estudian las secuencias de las zonas de las proteínas afectadas, igualmente mediante avanzadas técnicas físico-químicas, y encuentran que, en efecto, las proteínas producidas a partir del ARN reflejan los cambios de letras producidos entre el ADN y el ARN.

Este descubrimiento, además de hacer tambalear, de nuevo y seriamente, el dogma central de la biología molecular, revela la existencia de mecanismos bioquímicos aún desconocidos por los que la información génica es modificada. Por supuesto, como con todos los mecanismos moleculares que sustentan la vida, defectos en el mismo tendrán implicaciones en el desarrollo de determinadas enfermedades. Como ha sucedido con la desaparición de otros dogmas, la probable caída del dogma de la biología molecular no parece ser algo de lo que tengamos que apenarnos, sino un nuevo rayo de luz para comprender mejor la vida y los estados de salud y enfermedad.

La resurrección de Miller

2011-05-29T11:13:00.019+02:00

Experimentos olvidados hace medio siglo nos revelan nuevos datos sobre el origen de la vida

Suelo decir a mis estudiantes que la investigación científica es una bonita manera de dejar para la posteridad los beneficios del conocimiento que nuestro trabajo desvele, conocimiento que no atiende a culturas ni a fronteras, porque es universal y siempre es útil, aunque solo sea para dejar patente de lo que el ser humano es capaz. Pero, en ocasiones, el investigador no deja para la posteridad conocimiento, sino duda, debate y polémica, que sus sucesores se esforzarán en aclarar. En escasísimas ocasiones es el trabajo original de un científico el que sirve a sus herederos para obtener nuevos datos que permitan dirimir o, al menos, avanzar en el debate que el propio científico creó. Es, sin embargo, el caso del trabajo del científico Stanley Miller, de la Universidad de Chicago, quien en 1953 se hizo famoso por sus experimentos sobre el origen de la vida.

Miller, junto con su mentor Harold Clayton Urey, se propuso estudiar la hipótesis de los biólogos Oparin y Haldane, según la cual, en las condiciones de la atmósfera de la Tierra primitiva, se habían producido reacciones químicas, que condujeron a la formación de compuestos orgánicos que más tarde originaron las primeras formas de vida. Para intentar probar o refutar esta hipótesis, Miller sometió a mezclas de gases que supuestamente formaban la atmósfera de la Tierra primitiva (varias mezclas de metano, amoníaco, hidrógeno y agua en recipientes cerrados) a descargas eléctricas de 60.000 voltios (que simulaban rayos producidos en tormentas) con el objeto de inducir reacciones químicas. Para su agradable sorpresa y la del resto de la comunidad científica y del mundo, el análisis de los compuestos generados reveló la formación de moléculas orgánicas, entre las que destacan varios aminoácidos: los pilares básicos de las proteínas. Sin embargo, algunos de los aminoácidos más importantes, en particular los que contienen átomos de azufre, nunca aparecieron entre esos compuestos.

Desgraciadamente, quince años tras la realización de estos experimentos se descubrió que la composición de la atmósfera primitiva no correspondía a las mezclas de gases que Miller había utilizado en los experimentos que había analizado. Se reavivó así el debate sobre si las moléculas de la vida se originaron en la Tierra, tal vez como resultado de la actividad volcánica, o si, por el contrario, fueron aportadas por asteroides y cometas que bombardearon nuestro planeta hace unos 3.900 millones de años. Como consecuencia, los resultados de Miller cayeron un poco en el olvido.

Miller Dos

Pero Miller era un buen científico y, por tanto, un científico cuidadoso. Miller había realizado múltiples experimentos con diferentes mezclas de gases de diversa composición que no tuvo tiempo o fuerzas para analizar. Tal vez careció del ánimo necesario de hacerlo al conocer la noticia de que los gases que usaba no correspondían, según las últimas investigaciones en esos años, a la atmósfera primitiva de la Tierra. En todo caso, Miller tuvo la precaución de guardar los compuestos producidos en cada uno de sus experimentos en frascos herméticamente cerrados y debidamente etiquetados que, como digo, nunca analizó.

Tras la muerte del científico, en 2007, sus discípulos, en particular los doctores Jeffrey Bada y Antonio Lazcano, decidieron estudiar qué otros experimentos, hasta entonces olvidados, había realizado su mentor. Tras estudiar sus notas y cotejarlas con los nuevos descubrimientos sobre la composición de la atmósfera primitiva terrestre, estos investigadores descubren, para asombro de propios y también de extraños, que algunos de los experimentos que Miller llevó a cabo fueron realizados con mezclas de gases que se acercan mucho a la composición correcta, que es similar a la de los gases volcánicos de la Tierra primitiva, aunque Miller nunca lo supo.

Los investigadores se apresuraron a analizar los compuestos químicos guardados en el interior de los frascos durante más de medio siglo. ¿Qué encontrarían? Para su satisfacción, los análisis de los compuestos contenidos en los frascos revelaron que Miller había conseguido la síntesis de nada menos que 23 aminoácidos, más que en ningún otro caso anteriormente analizado. Lo que es más importante, entre esos 23 aminoácidos se encuentran aminoácidos que contienen azufre, componentes fundamentales de todas las proteínas y precursores de compuestos bioquímicos importantes, que nunca antes habían sido detectados en frascos correspondientes a experimentos con otras mezclas de gases. Estos resultados han sido recientemente publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, de los Estados Unidos.

Casi 60 años después de que Miller comenzara sus famosos experimentos, se ha podido demostrar, gracias a los mismos y a la meticulosidad con los que los llevó a cabo, que la atmósfera primitiva de la Tierra contenía gases capaces de generar los pilares moleculares fundamentales de la vida. Esto no zanja la cuestión, por el momento, de si estas moléculas aparecieron realmente sobre la Tierra o fueron aportadas desde el exterior por cometas o asteroides: simplemente sabemos hoy que esto pudo ser posible. Tal vez para cerrar definitivamente este debate haya que esperar a nuevos análisis de otros experimentos de Miller, ya que decenas de frascos que él nos legó todavía no han sido analizados. Por otra parte, la realización de nuevos experimentos en diversas condiciones con mezclas adecuadas de gases podrá, tal vez, estimar la probabilidad, es decir, la facilidad o dificultad, con la que los componentes químicos de la vida pudieron ser formados en nuestro primitivo planeta Tierra.

Planetas Errantes

2011-05-22T08:57:00.000+02:00

“Numerosos planetas vagan por la galaxia sin una estrella que los guíe”

La mejora de los telescopios y otras técnicas de la astronomía ha permitido descubrir hoy más de 500 planetas alrededor de otras estrellas: son los llamados planetas extrasolares. Algunos de esos planetas son más o menos similares al nuestro, aunque es imposible decir, por el momento, si en ellos puede haber vida.

Las técnicas astronómicas, potenciadas por la creatividad e imaginación de los científicos, permiten hoy abordar, además, otra pregunta difícil de responder: ¿giran los planetas siempre alrededor de una estrella, o existen también planetas sueltos, libres y errantes por el universo, no sujetos a la tiranía de la gravedad de una estrella central? ¿Es esto posible? Y sí lo es, ¿cuántos existen y cómo lo averiguamos?

Esta pregunta ha sido respondida recientemente gracias a las investigaciones de un numeroso consorcio de astrónomos y astrofísicos, publicadas en al revista Nature. Para responderla, los astrónomos emplean una reciente técnica de observación astronómica, denominada microlensing, que en español castizo podríamos denominar microlupa. La microlupa es una técnica que aprovecha la deformación del espacio-tiempo causada por una masa. Esta deformación, en el caso de la luz, genera un efecto similar al causado por una lupa, aunque en este caso se trata de una lupa gravitacional.

De planetas y farolas

Si miramos a través de una lupa, puesto que esta desvía los rayos de luz y los concentra en una dirección, vemos los objetos aumentados respecto de su tamaño real. También podemos ver los objetos algo deformados, dependiendo de la distancia a la que miremos a través de ella. Y bien, una gran masa, como la de un gran planeta errante, debido a la fuerza de la gravedad, produce un efecto similar a una lupa, aunque muy pequeñita, en la luz que, emitida lejos de él por estrellas cualesquiera, pasa por sus alrededores. El planeta ejerce el efecto de una lupa, de hecho de una microlupa, y deforma la trayectoria de la luz de las estrellas que se encuentran detrás de él. Esta deformación solo se produce, evidentemente, cuando el planeta errante pasa por delante de la estrella. Cuando se aleja de ella, la deformación de la luz desaparece y volvemos a ver la estrella con normalidad.

Así pues, los planetas errantes pueden asimilarse a una nube de “mosquitos-lupa” que modificaran la luz de una farola lejana al pasar por delante de ella, no solo oscureciéndola, sino tambi afectando a la trayectoria de la luz que nos envía. Analizando cuantas anomalías se producen por segundo, uno puede averiguar, en primer lugar, si hay mosquitos o no, y en segundo lugar cuántos de ellos se encuentran revoloteando por la farola por término medio.

Los astrónomos han realizado algo similar con los posibles planetas errantes. En sus observaciones han descubierto diez planetas similares en tamaño a nuestro Júpiter. A partir de este dato, considerando la probabilidad de que esos planetas pasen por delante de una estrella lejana durante el periodo de observación, y la eficiencia de la detección, que no es muy elevada, los astrónomos alcanzan la increíble conclusión de que los planetas errantes similares a Júpiter duplican en número a las estrellas de nuestra galaxia, es decir, existen unos cuatrocientos mil millones de planetas errantes como Júpiter en la Vía Láctea.

¿Tierras errantes?

Este cálculo induce a pensar, a su vez, que puede haber incluso más planetas errantes similares en tamaño a la Tierra. Estos planetas son demasiado pequeños como para ser detectados con las técnicas de observación actuales, por lo que habrá que esperar al desarrollo de nuevas técnicas, o a la mejora de la tecnología para detectar alguno de ellos.

¿Podrían estos planetas explicar la materia oscura que, según las teorías actuales, llena el universo, y también nuestra galaxia? Y bien, lamentablemente, no. La masa acumulada de todos esos planetas errantes no supone ni el 1% de la masa de las estrellas, cuando la materia oscura supone nada menos que más de cuatro veces la masa estelar, es decir, más del 400% de dicha masa.

¿Podrían dichos planetas albergar vida? Aunque es posible, no parece muy probable. La razón es que la temperatura externa de esos planetas es enormemente fría. La vida quizá fuera posible solo en su interior. No obstante, lo más probable es que, de existir, se trate solo de vida primitiva, incapaz de realizar procesos vitales tan fundamentales como la fotosíntesis, ya que la vida se desarrollaría necesariamente en ausencia de la luz y calidez de una estrella. Sin duda, si deseamos encontrar vida, lo más sensato es buscarla en planetas que orbitan una estrella, y no en planetas errantes, que parecen suponer un enorme despilfarro en lo que a albergar vida, sobre todo vida inteligente, se refiere.

En todo caso, el universo no deja de sorprendernos con los secretos que, poco a poco, vamos desvelando sobre él. Nos encontramos en un mundo más fascinante de lo que suponíamos, y la ciencia, solo la ciencia, es la actividad humana que permite tanta fascinación.

¿Puede haber otros tipos de vida en el Universo?

2011-05-18T18:40:00.000+02:00

http://www.heraldo.es/noticias/suplementos/tercer_milenio/puede_haber_otros_tipos_vida_universo.html

En este año internacional de la química es importante darse cuenta de que

la vida es química, pero no cualquier clase de química

Más oscuridad sobre la materia oscura

2011-05-15T16:40:00.002+02:00

“Nuevas observaciones ponen en duda la existencia de la materia oscura”

La física es probablemente el mejor ejemplo de lo que todas las ciencias deberían ser. El continuo toma y daca entre teoría y observación la convierten en una ciencia muy sólida, precisamente porque se encuentra siempre al borde de desecharlo todo, si es necesario, y comenzar de nuevo con frescas teorías que intenten acomodar todas las observaciones sobre el universo. En esta situación de riesgo se encuentra ahora nada menos que una parte de las teorías derivadas de las ecuaciones de Einstein sobre el comportamiento del universo, y en particular la existencia o no de la llamada materia oscura.

La materia oscura, que nadie ha detectado directamente todavía (y que precisamente por eso se sigue denominando materia oscura), fue postulada en 1933 por el astrónomo Fritz Zwiky tras medir la velocidad de un cúmulo de galaxias y relacionarla con la masa que dicho cúmulo debía poseer de acuerdo a su luminosidad, es decir, de acuerdo a la cantidad de estrellas de cada galaxia. Sus cálculos demostraron que la masa de ese cúmulo debía ser muy superior a la estimada por su luminosidad ya que, de otra forma, las galaxias no podrían mantenerse unidas por gravedad a la velocidad a la que se movían. Esto le condujo no a negar las ecuaciones de Einstein, que habían sido confirmadas por otros medios, sino a postular la existencia de una misteriosa materia no luminosa que suponía, al menos, el 83% de la masa total de las galaxias. Según Zwiky el universo estaba lleno de una misteriosa materia oscura que no interaccionaba con ninguna forma de luz, es decir, más que oscura, transparente, pero que se manifiesta por la fuerza de atracción gravitatoria que ejercía sobre toda la materia, luminosa o no.

Por supuesto, la física no se conforma con una deducción a partir de una sola observación. La propuesta de Zwiky ha sido explorada por otros medios que no han encontrado resultados contradictorios. Hasta ahora, las observaciones, aunque no han sido capaces de confirmar la existencia de la materia oscura directamente, han sido también incapaces de desechar su existencia como la mejor explicación para los fenómenos astronómicos observados.

Solo hasta ahora.

Una nueva observación viene a derramar dudas sobre la existencia de la materia oscura y, por extensión, sobre las ecuaciones de la relatividad general de Einstein, nada menos. Aunque las predicciones de Einstein sobre la deformación del espacio-tiempo por la materia han sido confirmadas una y otra vez, incluso muy recientemente, al parecer el grado de deformación del espacio- tiempo con la distancia a una masa central es lo que esta nueva observación pone en duda, lo que, en términos más comprensibles, es como poner en duda que la fuerza de la gravedad desciende siempre de manera proporcional al cuadrado de la distancia.

Las nuevas observaciones que desafían esta ley universal, y que quizá logren que sea sustituida por otra más refinada, han sido realizadas por el astrónomo estadounidense Stacy McGaugh. Este investigador no pretendía acabar con la teoría de la relatividad general. Nada más lejos de su intención. Su objetivo era mucho más modesto. El Dr. MacGaugh solo buscaba confirmar o refutar una modesta ley del comportamiento de las galaxias, deducida, como todas las leyes de la ciencia, a partir de observaciones anteriores, en este caso realizadas por dos astrónomos también estadounidenses, Brent Tully y Richard Fisher. Por esta razón a esta ley se la conoce con el nombre de ley de Tully-Fisher.

¿Qué dice esta ley? La ley de Tully-Fisher establece que la masa visible de una galaxia espiral, como la nuestra, la Vía Láctea, medida en masas solares, es proporcional a la velocidad de rotación de sus estrellas, medida en kilómetros por segundo, elevada a la potencia 4. El Propio Stacy MacGaugh, ya en 1994, había confirmado esta ley para las galaxias espirales. Esto significaba que la distribución de materia oscura y de materia luminosa era similar en todas las galaxias espirales, porque, de no ser así, las estrellas no girarían siempre con una velocidad relacionada con la masa visible, debido a la diferente fuerza de la gravedad generada por la materia oscura.

Así pues, esta ley era, al parecer, dependiente de una distribución similar de materia oscura y luminosa en las galaxias. Esto hizo pensar al Dr. MacGaugh que en otro tipo de galaxias no espirales, en las que ambas clases de materia estuvieran desigualmente distribuidas, esta ley no se cumpliría. El Dr. MacGaugh se puso manos a la obra y determinó la luminosidad (relacionada directamente con la masa visible) y la velocidad de rotación de las estrellas alrededor del centro galáctico de 47 galaxias no espirales. Aquí es donde surgió la sorpresa porque esas 47 galaxias cumplen también a rajatabla la ley de Tully–Fisher, que parece ser ahora una ley más universal de lo que se sospechaba.

¿Qué implicaciones tiene este hallazgo? Una importantísima es que no es necesario postular la existencia de materia oscura par explicar el comportamiento dinámico de las estrellas en las galaxias. De hecho, dicho comportamiento parece incompatible con la existencia de materia oscura.

Por supuesto, es todavía muy prematuro concluir que esta observación por sí sola pueda acabar con todo el edificio de la física cosmológica construido hasta ahora. Sin embargo, la observación de un solo cuervo blanco es suficiente para echar por tierra la hipótesis de que todos los cuervos son negros. ¿Sucederá lo mismo en este caso?

Malaria Asfixiada

2011-05-11T12:58:00.000+02:00

Como es bien sabido, la malaria es una enfermedad causada por parásitos protozoos que son trasmitidos por la picadura del mosquito Anopheles. Estos parásitos invaden los glóbulos rojos, en el interior de los cuales se reproducen, matándolos. La función de los glóbulos rojos es, como también es de sobras conocido, nada menos que el transporte del oxígeno a las células y tejidos del organismo: una función fundamental. Este transporte lo realiza, en realidad, la proteína hemoglobina, que los glóbulos rojos albergan en su interior, pero que es liberada fuera de ellos cuando estos mueren.

La hemoglobina contiene una pequeña molécula que mantiene unido un átomo de hierro: el llamado grupo hemo (que otorga parte del nombre a la hemoglobina). El hierro unido a esta molécula de hemo es absolutamente fundamental para la función de la hemoglobina, ya que es este átomo el que enlaza la molécula de oxígeno para su transporte. Si algo se lo impide, puede resultar fatal. Es el caso del monóxido de carbono, que se une al hierro del grupo hemo con gran fuerza, impidiendo la unión del oxígeno, razón por la cual este gas es muy venenoso y mata por asfixia. La liberación de la hemoglobina a la sangre por la muerte de los glóbulos rojos es un problema para el organismo porque la hemoglobina en la sangre libera también el grupo hemo, que suelto es muy tóxico. Esta toxicidad es uno de los efectos perniciosos de la malaria, el cual se añade al menor transporte de oxígeno.

La malaria es, por tanto, una enfermedad que puede llegar a ser mortal a largo plazo debido a los efectos tóxicos del grupo hemo liberado y a la muerte de los glóbulos rojos causada por la invasión del parásito. Por esta razón, la malaria genera una “presión de selección” en las poblaciones donde esta enfermedad es endémica, es decir, permanente, como es el caso de regiones húmedas y cálidas del planeta, que cuentan con las condiciones de humedad y temperatura adecuadas para la reproducción continuada de los mosquitos portadores. Esta “presión de selección” no es otra cosa que la selección de mutaciones génicas que, de una forma u otra, sin impedir la función de los glóbulos rojos, no obstante dificultan la reproducción del parásito en su interior. Estas mutaciones facilitan la supervivencia de aquellas personas que las poseen en las regiones donde la malaria es permanente, por lo que cuando aparecen (aleatoriamente) son seleccionadas y transmitidas de generación en generación.

Anemia Falciforme

Una de estas mutaciones es la causante de la enfermedad llamada anemia falciforme, que en sus formas severas resulta también mortal. Esta anemia se caracteriza por una mutación en el gen de la hemoglobina que no impide su unión al oxígeno, pero que genera largas cadenas de moléculas de esta proteína que acaban por deformar a los glóbulos rojos, los cuales pierden su forma redondeada y su elasticidad y adquieren forma de hoz (de ahí el nombre de falciforme). Estos glóbulos rojos de forma anormal son atrapados y destruidos en el bazo mucho más rápidamente de lo normal, lo que causa la anemia. Si un glóbulo rojo normal vive de 90 a 120 días, uno falciforme vive solo de 10 a 20 días.

La pregunta que surge ahora es: ¿por qué una mutación que causa una enfermedad grave resulta beneficiosa en el caso de padecer malaria? La razón es que los individuos que poseen un solo gen (en realidad, un alelo, para ser precisos) de hemoglobina mutado, pero no el otro (de los dos que han recibido de sus padres) poseen glóbulos rojos solo parcialmente deformados, los cuales son destruidos en el bazo más lentamente que los completamente falciformes, pero no obstante todavía más rápido de lo normal, lo que dificulta el desarrollo del parásito. Tenemos aquí una situación de compromiso: los individuos con una mutación se encuentran en la mejor situación en un entorno con malaria, ya que al destruir más rápidamente sus glóbulos rojos son más resistentes a la infección, a pesar de tener algo disminuido el transporte de oxígeno, aunque no tanto como para sufrir una severa y mortal anemia, como en el caso de los individuos con mutaciones en ambas copias del gen de la hemoglobina.

Y bien, aunque este mecanismo de protección parece claro, recientemente se ha realizado el descubrimiento, publicado en la revista Cell por el grupo portugués dirigido por el Dr. Miguel Soares, de que existe otro importante mecanismo adicional causado por esta mutación, el cual, esta vez, puede conducir a tratamientos antimalaria eficaces. ¿Cuál es este nuevo mecanismo de protección de la anemia falciforme y en qué se basa?

Un buen monóxido de carbono

Debido a la destrucción más rápida de los glóbulos rojos falciformes, la hemoglobina de su interior es también liberada más rápidamente a la sangre, donde libera a su vez el grupo hemo, que es tóxico, como hemos dicho. Esto hace necesario eliminarlo lo antes posible para lo que el organismo cuenta con una enzima específica: la hemooxiganasa-1. Esta enzima es producida cuando las células detectan un aumento del grupo hemo libre y lo destruye por oxidación, liberando el hierro y produciendo monóxido de carbono en su acción. El monóxido de carbono, aunque es también tóxico, al ser producido en pequeña cantidad ejerce sin embargo un efecto beneficioso: se une al hierro del grupo hemo de la hemoglobina liberada a la sangre e impide que este grupo sea liberado, con lo que evita también su toxicidad. El monóxido de carbono en esas pequeñas cantidades ejerce, además, un efecto antiinflamatorio (como la aspirina, por ejemplo) que ayuda a tolerar la enfermedad. En este caso, un veneno (el hemo) al ser destruido genera otro (el monóxido de carbono) que al serlo en pequeñas dosis ejerce un efecto farmacológico, y no tóxico, como sucede también con otros venenos que, tomados en las dosis adecuadas, no matan, sino curan.

Y bien la mutación que causa la anemia falciforme también genera una mayor destrucción de los glóbulos rojos, como hemos explicado. Esto aumenta la cantidad de hemo libre en la sangre, lo que induce la producción del enzima que lo destruye, e incrementa la producción de monóxido de carbono. Este gas prepara al organismo para manejar mejor la toxicidad adicional en caso de infección por la malaria, por lo que la enfermedad es menos virulenta si se contrae. De hecho, los investigadores han comprobado que ratones mantenidos en una atmósfera con pequeñas cantidades de monóxido de carbono son resistentes a la malaria, mientras que los mantenidos en una atmósfera normal, mueren. Esto abre la puerta a tratamientos, al menos paliativos, a base de monóxido de carbono en cantidades farmacológicas. Igualmente, fármacos que mejoren la actividad del enzima hemoxigenasa-1 podrían ser de utilidad contra la malaria. Esperemos que pronto sea así y que los cientos de millones de personas infectadas de malaria anualmente cuenten con una esperanza más de curación