¡Bacterias en las nubes!

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 26 de junio de 2013

Para quien no sea microbiólogo (como lo es un servidor), la frase de Stephen Jay Gould, “Según cualquier criterio razonable, las bacterias fueron desde un principio, son hoy y serán por siempre los más exitosos organismos sobre la Tierra” (Full house, 1996), puede sonar exagerada.

Mucha gente cree, según el bien conocido mito, que los insectos son los seres vivos más abundantes en nuestro planeta. Pero no es así: son los procariontes –organismos unicelulares sin núcleo definido– los que constituyen el mayor porcentaje de biomasa en la Tierra: 500 mil millones de toneladas, según algunas estimaciones. (Y el dato de que hay 10 veces más células bacterianas en ese ecosistema que es el cuerpo humano que células de Homo sapiens viene sólo a confirmar el dato: vivimos en un mundo de bacterias.)

En los años 80 se descubrió, sorpresivamente, que existe una cantidad inusitada de bacterias viviendo en el subsuelo, a profundidades de hasta 5 kilómetros, en condiciones de alta temperatura y falta de luz: se calcula que podrían constituir el 50% de la biomasa total del planeta (aunque hacen falta muchos estudios para tener información clara). La geomicrobiología extendió así hacia abajo el alcance de lo que concebimos como biósfera.

Hoy el fenómeno se repite, pero en dirección contraria. Desde hace años los aerobiólogos han sabido que existe una población importante (aunque ni de lejos tan numerosa como la que hay en mares, tierra o el subsuelo) de bacterias en la atmósfera. Estas bacterias podrían estar involucradas en procesos importantes como reacciones bioquímicas (por ejemplo, utilizando compuestos de carbono presentes en la atmósfera para alimentarse), el control del clima (al servir como núcleos de condensación que pueden permitir la formación de nubes e influir en los patrones de lluvias) y la transmisión de enfermedades infecciosas a largas distancias.

Pero, a pesar de estudios hechos a nivel de suelo (ya desde los tiempos de Pasteur y Darwin), en las altas montañas o usando aviones (Charles Lindbergh y Amelia Eardhardt colaboraron en estudios para obtener muestras de aire), no se tenían datos confiables sobre las posibles poblaciones de bacterias en capas superiores.

Por eso es importante el estudio pionero dado a conocer en febrero pasado en la revista PNAS, realizado por un equipo encabezado por Konstantinos Konstantinidis, del Instituto Tecnológico de Georgia, en Atlanta, Estados Unidos, en colaboración con la NASA. Usando un avión DC-8 que voló sobre mar y tierra antes, durante y después de los huracanes Karl y Earl, en agosto y septiembre de 2010, y filtrando el aire exterior, los investigadores obtuvieron partículas de la tropósfera (de 8 a 10 kilómetros de altura).

Usando métodos de análisis genómico, descubrieron que 20% de las partículas eran células, principalmente bacterias (y algunos hongos), de más de 300 tipos –de los cuales 17 parecían ser habitantes constantes de la tropósfera–, y que 60% de ellas eran viables (es decir, estaban vivas y podían reproducirse).

El estudio es preliminar: habrá que averiguar si las bacterias sólo son arrastradas a la atmósfera temporalmente o si viven e incluso se reproducen ahí (es decir, si la atmósfera es un verdadero hábitat); cómo se distribuyen geográficamente y qué posibles funciones cumplen. Quizá, con suerte, podríamos llegar a utilizarlas para combatir fenómenos como el calentamiento global, haciendo que transformen gases de invernadero en compuestos inocuos.

Por lo pronto, hoy sabemos que las bacterias están también ahí… como en todos lados.

¿Te gustó? ¡Compártelo en Twitter o Facebook!:

Compartir2218

Para recibir La ciencia por gusto cada semana

por correo electrónico, ¡suscríbete aqui!

Menopausia y machos

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 19 de junio de 2013

Los machos de la especie humana –y los mexicanos machos, en el sentido peyorativo del término– podemos ser muy crueles ante la menopausia femenina. Por ejemplo, haciendo comentarios hirientes basados en el prejuicio y la ignorancia.

Pero no es ese mi tema hoy, sino la noticia que circuló extensamente la semana pasada: que los machos humanos podríamos ser los “culpables” de la menopausia.

Y es que, aunque la presentan algunos simios y una especie de ballenas –hay algunos casos reportados en algunas otras especies de mamíferos, pero no están confirmados, pues se han observado sólo en ejemplares en cautiverio–, al parecer la menopausia (el cese de la función de los ovarios: la producción mensual de óvulos y el crecimiento del revestimiento uterino que, cuando se desprende, forma el sangrado menstrual) es un fenómeno casi exclusivamente humano.

Para un biólogo, la pregunta es casi automática: ¿qué favoreció que este fenómeno evolucionara en nuestra especie?

Existen varias explicaciones plausibles; algunas suponen que es un simple fenómeno sin utilidad evolutiva. La menopausia podría ser un simple efecto secundario del envejecimiento; pero si es así, ¿por qué los machos no pierden la fertilidad con la edad? También podría ser consecuencia del aumento en la duración de la vida de nuestra especie, que no estaba “programada” para ser fértil durante tantos años; pero surge la misma objeción que en el caso anterior. Podría ser también que, como el número de óvulos disponibles en los ovarios de la mujer es limitado, la menopausia se presente cuando éstos se agotan; pero la evidencia experimental no apoya esta idea.

También se ha especulado que la menopausia podría cumplir alguna función adaptativa, y ser favorecida por la selección natural. Es popular la “hipótesis de la abuela”, que postula que los genes que producen la pérdida de la función reproductiva, que normalmente serían eliminados por la selección natural, podrían ser conservados si la menopausia favorece que las hembras de mayor edad, no siendo ya fértiles, cooperen al cuidado de las crías de las más jóvenes, favoreciendo así la conservación de dichos genes no en sí mismas, sino en su parentela.

La nueva hipótesis, basada en estudios de simulación en computadora en los que se observa el comportamiento de los genes en una población a través de miles de años, fue propuesta por el equipo encabezado por Rama Singh, del Departamento de Biología de la Universidad McMaster, en Ontario, Canadá, y publicada el 13 de junio en la revista PLOS Computational Biology. Muestra que es posible que la conservación de los genes que causan la pérdida de la fertilidad en hembras, pero no en machos, sin afectar al mismo tiempo su supervivencia, haya sido producto de la tendencia de los varones, a lo largo de las generaciones, a preferir a las mujeres más jóvenes para reproducirse.

Así, la edad reproductiva tendería a reducirse, y las mutaciones que afectan la fertilidad en mujeres mayores no serían “visibles” para la selección natural, que no podría eliminarlas.

Aunque ha habido críticas –otros expertos opinan que quizá el fenómeno es inverso: fue la existencia de la menopausia la que fomentó la preferencia masculina por mujeres jóvenes–, lo interesante es que se tiene una nueva alternativa para resolver el misterio de la evolución de la menopausia, sin que sea necesario postular que tenga una utilidad evolutiva indirecta (como ocurre con la hipótesis de la abuela).

De cualquier modo, tengamos o no la culpa de las muchas molestias que las mujeres sufren durante la menopausia, sin duda estamos obligados a combatir los prejuicios que rodean a esta etapa natural de la vida, y a comprender y ayudar a las mujeres para que les sea lo menos ardua posible. ¡Es lo menos que podemos hacer!

¿Te gustó? ¡Compártelo en Twitter o Facebook!:

Compartir2218

Para recibir La ciencia por gusto cada semana

por correo electrónico, ¡suscríbete aqui!

Estado laico

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 12 de junio de 2013

La Constitución mexicana, en su artículo 3º, establece que la educación pública deberá ser laica y “ajena a cualquier doctrina religiosa”. Al mismo tiempo, exige que esté basada en “los resultados del progreso científico”, y luche contra “los fanatismos y prejuicios”. En su artículo 40 extiende el laicismo a todo el Estado: “es voluntad del pueblo mexicano constituirse en una república representativa, democrática, laica, federal”.

Los recientes y vergonzosos incidentes que han protagonizado diversos alcaldes y gobernadores de distintos estados, en que “consagran” las entidades que gobiernan al sagrado corazón de Jesús, o bien las “entregan” al señor Jesucristo, reconociéndolo como “máxima autoridad”, son muestra de la embestida que las iglesias cristianas –la católica y la evangélica, en una competencia nefasta– están llevando a cabo contra el Estado laico.

La exclusión de la religión en todo acto y decisión de gobierno –y la confianza en la ciencia– no son meros caprichos jacobinos. Existen al menos tres argumentos que la justifican.

El primero, expuesto en varias ocasiones por el experto Roberto Blancarte en las páginas de Milenio Diario es que, existiendo múltiples religiones, dar preferencia a cualquiera de ellas es, inevitablemente, discriminar a las demás. La única alternativa es dejar a todas al margen del estado, relegándolas, con toda justicia, al ámbito de lo privado. Lo cual no quiere decir prohibir sus manifestaciones públicas; sólo aquellas en las que se mezclen con los asuntos de gobierno.

El segundo argumento es que, como forma de resolver problemas, las religiones, más allá del confort espiritual que pueden ofrecer, son notoriamente ineficaces (a diferencia de la ciencia, que ofrece conocimiento confiable para tomar decisiones informadas, el cual resulta muy útil para solucionar problemas). Pensar, como expresó la impresentable alcaldesa de Monterrey, Margarita Arellanes (quien ha sido además acusada de otorgarse un salario excesivo, superior al del gobernador de su estado), que “la participación humana… no tiene la capacidad de revertir las tinieblas que sólo la luz de la fe de Dios puede desvanecer” es reconocerse incapaz de cumplir con la función que le encomendaron los ciudadanos: gobernarlos y protegerlos. Si esa es su manera de resolver problemas como la inseguridad, poco puede esperarse.

Finalmente, como expresó el regidor Eugenio Montiel Amoroso, del ayuntamiento de Monterrey, la idea de que los problemas de un municipio, una estado o un país provienen de “fuerzas oscuras” y pueden ser resueltos por seres espirituales –existan éstos o no– posiblemente revela alguna patología psicológica que impide distinguir realidad y fantasía.

Son ya demasiados casos de este “populismo” o “exhibicionismo” religioso que abiertamente viola la Constitución y la Ley de Asociaciones Religiosas. Es hora de que la Secretaría de Gobernación, a través de su Subsecretaría de Asuntos Religiosos, tome cartas en el asunto y sancione –no sólo regañe o “reconvenga”– a los funcionarios que, en abierto desacato ("voy a seguir participando", advierte la alcaldesa regia), desafían el estado laico. ¿O tendremos que ser los ciudadanos quienes lo exijamos?

¿Te gustó? ¡Compártelo en Twitter o Facebook!:

Compartir2218

Para recibir La ciencia por gusto cada semana

por correo electrónico, ¡suscríbete aqui!

Ver lo invisible

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 5 de junio de 2013

Una gran frustración de los químicos ha sido siempre no poder ver las moléculas con las que trabajan.

En efecto: los microbiólogos pueden ver vagamente células, que miden micrómetros (milésimas de milímetro) usando un microscopio óptico. El microscopio electrónico, que usa chorros de electrones en vez de luz, e imanes para enfocarlos en vez de lentes, permitió estudiar con detalle el interior de las células, y vislumbrar las nanomáquinas moleculares que las animan.

Pero las moléculas individuales, incluso las más grandes, son virtualmente invisibles incluso con este método. Son mil veces más pequeñas: se miden en nanómetros (millonésimas de milímetro), e incluso Angstroms (décimas de nanómetro).

¿Cómo se sabe entonces qué forma tienen las moléculas y cómo cambian durante las reacciones químicas? Mediante métodos indirectos (como por ejemplo la espectroscopía: bombardear con radiación electromagnética), cálculos (cuánta energía se absorbió y cuánta se emitió en la reacción), modelos y, más modernamente, simulaciones en computadora. Los químicos no veían directamente las moléculas, pero con base en los datos podían construir representaciones extremadamente precisas de ellas.

Por eso, cuando en 1989 vi en la revista Nature las primeras fotos de la molécula en doble hélice del ADN (ácido desoxirribonucleico) enloquecí de gozo. ¡Por primera vez podía ver la molécula maestra de la vida! Hasta entonces, sólo se contaba con modelos a escala o representaciones gráficas construidas, luego de complicados cálculos, a partir de los datos producidos por la laboriosa técnica de cristalografía de rayos X.

Por supuesto, no era precisamente verla: la técnica usada, la microscopía de efecto túnel, usa un fenómeno cuántico –el paso de una corriente eléctrica a través del vacío entre dos átomos cuando se encuentran suficientemente cerca– para “tocar” la superficie de una molécula. Completamente aislado de vibraciones, y usando una punta ultrafina, el microscopio fue recorriendo lentamente la superficie del ADN para producir un retrato “táctil”, a la manera de un ciego que recorre un rostro con sus dedos.

Pero ver una molécula es una cosa: ver una reacción química es otra. El pasado 30 de mayo un grupo de científicos de la Universidad de Berkeley, California, con colaboraciones de científicos españoles del País Vasco, usaron una técnica similar –el microscopio de fuerza atómica, modificado con una punta consistente en un único átomo de oxígeno– para visualizar una molécula orgánica antes y después de sufrir una reacción química compleja, que la transformó de tener 3 anillos aromáticos a tener 7.

Para lograrlo, la adosaron a una superficie de oro, la enfriaron a 4 grados Kelvin, para detener toda vibración atómica, y la escanearon con el microscopio. Luego elevaron la temperatura, para permitir que la reacción ocurriera, la volvieron a enfriar y tomaron una segunda “foto” táctil.

Más allá de las implicaciones prácticas (el método permitirá controlar mucho más precisamente las reacciones orgánicas y diseñar nuevos materiales con propiedades a la medida, como componentes para computadoras), es asombroso pensar que lo que alguna vez se pensaba como “sólo un modelo” concebido por los científicos para darle sentido a una realidad inasible pueda hoy ser visto con claridad.

Los abstractos y teóricos entes estudiados por la química hoy están, si no frente a nuestros ojos, sí entre nuestros dedos virtuales.

¿Te gustó? ¡Compártelo en Twitter o Facebook!:

Compartir2218

Para recibir La ciencia por gusto cada semana

por correo electrónico, ¡suscríbete aqui!