Sobre la (no) seriedad de las cosas

Queridos escasos lectores, me he dado cuenta de que llevar este blog como quisiera es un poco difícil. Si vieran mi lista de tareas se encontrarían con cuatro "ensayos por escribir" que requieren un nivel de concentración y de tiempo que no logro darme, y como no quiero dejar las cosas a medias entonces los pospongo como uno más de los pendientes en mi corta vida mortal. Ya me cansé un poco del asunto, e imagino que ustedes también de mis quejas y de mi falta de actualizaciones.

Entonces decidí quitarle el cyberpolvo a este blog y aprovechar para quitarle también la seriedad, porque francamente le sobra. Tales cavilaciones me llevaron a pensar que la ciencia, o al menos la manera de hacer ciencia, no es tampoco una cosa seria, contrario a la imagen rígida que la sola mención del método científico suele causar. Es más, aunque en el gremio no faltan los amargados, la mayoría de los científicos que he tenido la oportunidad de conocer o aunque sea de ver pasar por la Facultad de Ciencias, el Instituto de Ecología y las conferencias a las que he asistido son personas.... poco serias. No me refiero a que carezcan de profesionalismo (todo lo contrario) sino a que manejan las cosas con una óptica cálida, como si en la búsqueda de la formalidad de los experimentos fuera necesario burlarse un poco de los formalismos.

Yo creo, habrá quien opine diferente, que esa es la mejor manera de hacer ciencia. Por eso me reí tanto viendo este video (gracias 5inister por pasármelo) y lo consideré no sólo la diversión momentánea de alguien, sino un feliz recordatorio de que al final hay gente en el mundo que es feliz haciéndose experta en temas que sólo otro puñadito de humanidad entiende, que parecen no trascender más allá de porqué brillan las medusas o que parece tan severo, tan académico, tan elevado que la mayoría de la gente escapa antes de darse cuenta de la poca seriedad con la que puede sobrellevarse.





Gould dijo alguna vez (palabras más, palabras menos, no tengo la cita a la mano) que “los paleontólogos son una clase rara de adulto que trabaja en lo que de niño decía querer ser de grande”. Tal vez ahí esté la raíz del asunto.

Uno de mis bichos favoritos

Hoy es uno de esos días en que el tiempo fluye con una lentitud adorable pero el ímpetu no alcanza para comenzar a hacer la tormenta de trabajos que se perfilan para estos finales. Así que aquí estoy, escribiendo sobre cosas que no vienen al caso, esperando encarrilarme para lograr empezar a redactar sobre lo que sí debo.

El otro día en un intermedio de una clase le comenté a un amigo que las metanógenas son sin duda mi procarionte favorito (la entrada pasada de este blog es prueba fiel de esto) y de ahí nos enfrascamos en el absurdísimo juego de primaria de enumerar nuestras cosas favoritas: mi animal microscópico favorito son los tardígrados, mi invertebrado favorito es el pulpo... y así ,y así, ridículeces maravillosas en que entretener la memoria. Sólo no pude responder cuál sería mi anaerobio favorito, pero me escapé con un típico "tendré que pensarlo". Días después traté de pedalear una subida como si no hubiera dejado la bici por un par de semanas y no tardé en sentir el reclamo de mis muslos. Hasta ese momento mi lista de anaerobios se limitaba a bacterias de ambientes insólitos (cualquiera lo haría; tendemos a considerar los procesos anaerobicos como exclusivos de procariontes) pero cuando terminó la subida sin que yo detuviera mi andar recordé que en realidad los eucariontes podemos ser anaerobios por períodos cortos.

El fenómeno es bastante común, incluso cotidiano para los deportistas, sucede cada vez que sobrejercitamos un músculo: el oxígeno transportado en la sangre no es suficiente para que las células realicen la respiración, es decir que obtengan energía a partir de la glucosa y oxígeno y desechen bióxido de carbono. Entonces, si la demanda energética continúa las células musculares recurren a la fermentación del ácido láctico, proceso anaerobio en el que se obtiene energía también a partir de la glucosa pero en ausencia de oxígeno y el desecho es lactato. La respiración se lleva a cabo en las mitocondrias, y la fermentación del ácido láctico en el citoplasma, o en otras palabras el camino con oxígeno necesita mitocondrias y el sin oxígeno no.

Según la popular teoría de Margullis, las mitocondrias fueron alguna vez bacterias aerobias de vida libre que fueron engullidas por un protoeucarionte anaerobio tolerante (que no utiliza oxígeno, pero que puede vivir en condiciones donde lo hay) . Sin embargo resultó que el protoeucarionte no logró digerir a la bacteria y que el ambiente citoplasmático era ideal para ésta, por lo que comenzó a producir energía de más, beneficiando a la célula mayor. Fue el inicio de una endosimbiosis estrechísima que culminó con la bacteria transformándose en lo que ahora llamamos mitocondria y a la que le debemos el poder respirar.

La fermentación del ácido láctico ahora nos parece una "alternativa de emergencia", pero en realidad antes de la aparición de las mitocondrias fue EL mecanismo para obtener energía. Sustituirlo no estuvo de más: la respiración es más eficiente, el ácido láctico es tóxico en grandes concentraciones, es difícil de eliminar y además forma cristales que dañan el tejido.

La mayoría de los animales que recorren grandes distancias sin detenerse, como las aves migratorias, pueden brindarle suficiente oxígeno a sus músculos como para que sus mitocondrias hagan el trabajo, pero muchos otros, como los humanos, no podemos abastecer bien al músculo cuando la actividad es demasiado intensa, casos de emergencia donde la fermentación del ácido láctico entra en acción.

Al final, mi anaerobio favorito son mis propias células que a pesar de tener mitocondrias y funcionar en un mundo de oxígeno mantienen en algún lugar de su genoma nuclear la información para efectuar la ancestral fermentación del ácido láctico.

Arroz con leche y calentamiento global

(Escribí esto hace año y medio para Contaminación Ambiental,
algunos datos nuevos podrían agregarse, pero la idea sigue siendo la misma)

Un gas invernadero es aquel que al estar en la atmósfera evita que la radiación infrarroja salga de la Tierra, aumentando la temperatura. Esto es llamado efecto invernadero, y es una de las propiedades de nuestra atmósfera, gracias a él tenemos un planeta relativamente cálido (un promedio de 15°C en vez de -18°C)donde la vida tal como la conocemos puede existir (Smith, 2001). La magnitud del efecto de un gas invernadero depende de sus propiedades para absorber y liberar la radiación, y de la cantidad en la que se encuentre.

Actualmente la elevada concentración de estos gases está causando el calentamiento global; o sea el incremento de la temperatura promedio de la Tierra. Tal fenómeno ya ha pasado antes en la historia de nuestro dinámico planeta, pero pocas veces en la velocidad que ahora está sucediendo. En doscientos años se ha casi duplicado la concentración atmosférica de cada gas invernadero. Gracias a eso, la temperatura de la superficie terrestre ha aumentado aproximadamente 0.6°C en el último siglo (IPCC, 2006). Suena mísero, pero la diferencia en unos cuantos grados podría causar desde el derretimiento de los glaciales y el aumento del nivel del mar, hasta la inversión del clima (inundaciones en sitios áridos, sequía en lugares húmedos), pasando por la redistribución de los ecosistemas, la extinción masiva de especies y todo lo que implica. En realidad, aunque los ánimos apocalípticos se prenden con facilidad, no existe actualmente un modelo que prediga con total seguridad cuáles serán las consecuencias si continúa el entibiamiento de la Tierra (Smith, 2001).

Lo que sí sabemos con certeza es que la concentración tan elevada de estos gases tiene un orígen antropogénico; el crecimiento exponencial de la población humana, el uso masivo de combustibles a partir de la Revolución Industrial y los desechos de la vida urbana pueden correlacionarse directamente con el repentino disparo en las concentraciones de los gases invernadero más importantes: bióxido de carbono, metano, cloroflurocarbonos, óxido nitroso y ozono estratosférico (IPCC, 2006).

Hasta aquí no cave duda que este ensayo trata sobre el calentamiento global, pero ¿Qué tiene que ver el arroz con leche? Pues bien, el rumen del ganado y los sembradíos de arroz son de los habitats donde más metano se produce y libera a la atmósfera. Estos sitios corresponden a parte importante de nuestras fuentes de alimento, por consiguiente han aumentado su cantidad conforme a los requisitos de la población mundial. La concentración atmosférica actual de metano es 1.7 ppmv, poco más del doble de lo que era hace doscientos años (.8ppmv). El metano es el segundo gas invernadero más importante, ya que aunque se encuentre en mucha menor concentración que el bióxido de carbono (355 ppmv) se considera mucho más efectivo como gas invernadero (Ferry, 1993).

¿Cómo pueden una vaca y una planta, el uno heterótrofo, el otro fotosintético, producir un hidrocarburo de cuatro hidrógenos enlazados a un carbono? No son ellos quienes generan el metano, sino un gran grupo de archeas anaerobias cuyo metabolismo es conocido como metanogénesis: la obtención de ATP a partir de un compuesto de carbono de bajo peso molecular e hidrógeno, desechando metano y agua al final de la reacción. La metanogénesis puede realizarse a partir de bióxido de carbono, acetato y otros. Las metanógenas, como buenos procariontes, se encuentran distribuidos en más habitats de los que supondríamos. Están en vida libre en las chimeneas marinas y en zonas anaerobias que se crean en aguas estancadas, como los pantanos o los cultivos de arroz; o en endosimbiosis junto con más archeas y bacterias dentro de organismos con dietas ricas en celulosa difícil de digerir, como las termitas madereras o los rumiantes.

Las metanógenas han existido desde antes que nosotros, pero no en las proporciones actuales. Basta con tratar de imaginar cientos de miles de cabezas de ganado (¿cuántas vacas habrá en el mundo?) y pensar que cada una eructa, producto de la metanogénesis que se lleva a cavo en su rumen, al rededor de cien a doscientos litros de metano al día. Si eso además lo multiplicamos por los 365 días del año el resultado final es de 80-100x10¹² gramos de metano al año. Y eso que no consideramos el que se sigue produciendo en el estiércol antes de que se seque y las metanógenas mueran. La defecación de tres o cuatro vacas, o de seis cabras, expulsa suficiente metano como para abastecer la cocina de una familia y mantener bien iluminada una casa diariamente. Lo mismo va con el arroz, es el componente principal de la dieta en Asia, donde por cierto están los países más poblados del mundo. No puedo concebir en una sola imagen a 1.3 mil millones de chinos, pero sí puedo entender porqué se producen 70-120x10¹² gramos de metano al año en los sembradíos de arroz. Lo cual equivale a de tres a ocho veces más metano del que anualmente se extrae como gas natural (Ferry, 1993). Quién diría que el arroz con leche fuera una mezcla (deliciosa) con origen tan ecológicamente problemático.

Los rumiantes necesitan a las metanógenas para poder digerir, el arroz requiere las aguas estancadas. La metanogénesis es un proceso natural, pero en última instancia ha aumentado gracias al Homo sapiens. Si contamos las emisiones de metano que directa o indirectamente son causadas por nosotros, nos encontramos con que el total se estima en 201-441x10¹²g de metano al año. Producto en menor medida de procesos y desperdicios industriales y automovilismo; y en mayor medida de ganado, sembradíos de arroz y quema de plantas.

Ahí están las metanógenas, seres minúsculos con el poder de cambiar las condiciones climáticas de la Tierra. Tal vez actualmente contribuyan al calentamiento global, pero muchos ojos ya las tienen en el centro de investigaciones que podrían disminuir los gases invernadero: desde aprovechar los gases vacunos hasta reciclar el bióxido de carbono generando metano para utilizarlo como combustible.
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• Ferry, G. James. 1993. Methanogenesis. Ecology, physiology, biochemistry and genetics. Chapman
& Hall Inc. New York. EEUUA.
• Smith Robert Leo y Smith Thomas M., 2001. Ecología. 4ta edición, Pearson Education, S. A.,
Madrid, España, 664 pp.
• Panel Internacional sobre Cambio Climático ( IPCC por sus siglas en inglés). Página WEB oficial,
última actualización 6 de junio del 2006.

Caquitas de ratón

Estoy en la biblioteca de mi facultad estudiando para un examen de fisiología. Me encontré por azares del destino con un dato divertidísimo que de inmediato quise compartir con ustedes, pero como siempre el tiempo apremia y "guardar la idea para escribir un ensayo" sólo sumaría uno más a la larga lista de ensayos que les debo. Así que decidí inaugurar un nuevo tipo de entrada a este blog: curiosidades.

Tenía en mis manos el libro Animal Physiology de Schmidt-Nielsen y pasaba por su índice analítico en busca de la palabra "rodopsin" un pigmento relacionado con la vista cuando, decepcionada por no encontrar el término, leí en un istante automático rodents y como subtema coprophagy. Por la misma razón que puedo perderme horas en un diccionario terminé llendo a la página 149 a dar sólo un vistazo (y heme aquí).

La coprofagia significa literalmente comer excremento, que es precisamente lo que los roedores hacen no como una desviación extraña de comportamiento, sino como parte de su nutrición. La caca de roedor que popularmente conocemos, esas bolitas redondas tan parecidas a cierto cereal que cualquiera identifica como propias de un conejo, hamster, rata o ratón son sólo un tipo de heces, el otro es uno más suave, largo y ligero que el animal no "deja salir" así namás, sino que las ingiere directamente del ano (viva la elasticidad). Este tipo tan particular de desecho-alimento se mantiene separado del resto de las heces en el recto y su reingestión es clave para la sobreviviencia del animal: es parte de su digestión.

Se ha observado que si se evita la coprofagia de estas particulares heces (no puedo imaginar tal apartado en los métodos del artículo...) en ratas los animales tienen déficits de vitamina K, biocina y otras vitaminas, además de que su tasa de crecimiento disminuye entre 15 y 25%.

AHHHHH. No puedo dar más detalles porque falté una semana a clases (las dulzuras de ser biólogo e ir al campo) y falta menos de una hora para mi examen.... ¡diablos! Bueno... el apartado del libro continua explicando las diferencias entre los ratones y las libres y conejos y brinda otros datitos sorprendentes acerca de las consecuencias de evitar un hábito tan extraño para nosotros.

Sin duda este es un tema interesante que, según veo, se desprende de la problemática de localizar la fermentación de la celulsa al final del tracto digestivo. La celulosa es muy difícil de partir y los herbívoros lidian de maneras diferentes con eso, las vacas tienen un rumen y los roedores son coprofágicos ¿porqué no?

La ciencia atada a Homo sapiens

Pocos biólogos llegan a la carrera sin haber leído El Origen de la vida de Alexander Ivanovich Oparin. Yo lo hice por primera vez en secundaria, con un ejemplar, que según veo en sus datos de publicación, cumple una década este septiembre. Tristemente en aquella época yo tenía la costumbre de no hacer notas ni subrayar los libros, estoy de acuerdo que en ciertas obras tal acto es un crimen, pero en este caso me hubiera encantado el ejercicio de reencontrarme con las opiniones de esa Alicia que fui.

Me encontraba realizando tales personales recapitulaciones mientras leía el primer capítulo: La Lucha del Materialismo contra el Idealismo y la Religión en torno al Problema del Origen de la Vida, cuando me di cuenta de que, así como esa parte introductoria del libro es una lección histórica de cómo el hombre ha atendido la cuestión del origen de la vida, el libro en sí es otra lección histórica. No me refiero al hecho de que se haya publicado por primera vez (en ruso) en 1924, ni a que actualmente se encuentre traducido a muchísimos idiomas y se considere (y sea, o por lo menos en nuestro país) un clásico indispensable de la biología, ni siquiera está relacionado con su relevancia para la materia. El libro es una lección de historia porque a lo largo de sus páginas demuestra lo que en el primer capítulo critica de la manera de “hacer ciencia” o simplemente de entender la naturaleza: el hombre está atado al hombre. Toda explicación de los fenómenos que nos rodean, sobre todo del origen de la vida, está ligada a las ideas sociales, políticas y religiosas del momento. Ideas absolutamente descabelladas como la aparición de ratones a partir de estiércol o de gusanos por la pudrición de los pecados eran perfectamente congruentes con la cosmovisión de la época. Claro que, me argumentaría cualquiera, ninguna de esas teorías tenía un sustento científico, pruebas irrefutables para cualquier hombre que carecieran del acto de fe ni mucho menos. Pues bien, a nuestro parecer, y al de Oparin, la ciencia moderna es laica y por ende no está impregnada de sesgos absurdos: Dios dejó de ser siquiera una hipótesis a considerar. Sin embargo la ciencia sigue atada a nosotros, a nuestra cosmovisión y entrono sociopolítico. El origen de la vida es una lección histórica perfecta de este caso: está tan repleta de menciones del comunismo como muchas obras más antiguas de alabanzas innecesarias a Dios.

Doy algunos ejemplos:

[...] de qué modo tan completo nos descubre ese camino la esencia de la vida y cómo nos permite dominar la naturaleza viva, modificarla conscientemente en el sentido deseado y transformarla en beneficio de los nombres que construyen el comunismo. ¹

En nuestros días el principio del desarrollo evolutivo de la materia es aceptado ya por muchos naturalistas, no sólo en la Unión Soviética, sino también en otros países. Pero la mayoría de los investigadores de los países capitalistas únicamente hace extensivo este período de la evolución de la materia que precede a la aparición de los seres vivos. Pero cuando se trata de esta etapa, la más importante de la historia del desarrollo de la manteria, estos investigadores se deslizan inevitablmente hacia las viejas posiciones mecanicistas, invocan la “feliz casualidad” o buscan la explicación en inescrutables fuerzas físicas. ²

Los éxitos alcanzados últimamente por la biología soviética nos permiten confiar en que esa creación artificial de seres vivos muy sencillos no sólo es posible, sino que se conseguirá en un futuro no muy lejano.³

No conozco la biografía de Oparin más allá de elementales detalles, por lo que no me atrevo a ahondar en sus motivos para escribir de tal manera, aunque en realidad sólo hay tres posibilidades: o estaba plenamente convencido de que en su obra tenía que exaltar al comunismo; lo hacía porque de no hacerlo no sería publicado o una feliz combinación de ambas. El comunismo tiene una fuerte fundamentación en el materialismo, y el materialismo fue una pieza clave para poder comenzar a hablar del origen de la vida como algo ajeno a las fuerzas divinas, la discusión de Oparin es entonces lógica e inacusable. Pero el caso es el mismo: su libro obedece a su momento histórico, y esto no es ninguna acusación: a pesar de que los individuos son quienes revolucionan las ideas ellos mismos son los hijos de su tiempo.

Al final, por supuesto, sabemos que la obra de Oparin es extremadamente importante para la biología, se trata de la primera discusión sobre el origen de la vida con fundamentada únicamente desde el punto de vista científico. Gracias a él, y al inglés Haldane, el estudio del origen de la vida se abrió como uno de los campos más extraordinarios de la biología, y las teorías actuales siguen fundamentándose en sus ideas.

Si ya me he atrevido a hacer tales sentencias de personajes pasados, entonces no hay motivo para negar que la fuerza del Homo sapiens sobre el Homo sapiens exista hoy ¿Podemos negar que la ciencia está atada a nosotros mismos? Me pregunto entonces qué clase de respuesta esperamos al investigar el origen de la vida, y si esta respuesta es tan objetiva como deseamos que sea o si sin darnos cuenta la vemos a través de un velo que hemos creado nosotros mismos. ¿Qué clase de ciencia puede hacerse hoy? ¿Nos percatamos de cómo influye nuestro contexto social, político, económico y cultural en nuestra ciencia?

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1 A. I. Oparin. El Origen de la Vida. Trabajos Manuales Escolares. 1ra edición, septiembre 1998. México. p. 10

2 Ídem p. 27

3 Ídem, p. 134.

LHC y el pan de cada día

LHC - the aim of the exercise: To smash protons moving at 99.999999% of the speed of light into each other and so recreate conditions a fraction of a second after the big bang. The LHC experiments try and work out what happened (1)

Todos los días leo el periódico, actividad nada placentera ya que en general, y más últimamente, las noticias son malas, incluso aterradoras, noticias. Aún así de vez en cuando hay una buena nueva por la que vale la pena levantar los ánimos. Ayer en particular hice trampa: realicé mi ritual de siempre sabiendo que, cuando menos en segunda plana, tendría que haber una buena noticia: la inauguración del LHC.

El LHC, por sus siglas en inglés es el Gran Colisionador de Hadrones, el juguete científico más grande y caro de la historia. Se trata de un acelerador de partículas de 27 km de circunferencia entrerrado a 50 - 175 m de profundidad en la frontera franco-suiza. ¿Para qué construir semejante mole? El Modelo Estándar de la física de partículas, que describe cómo el Universo está compuesto por partículas y sus interacciones, tiene aún lagunas y espacios en blanco. Con el LHC podremos acercanos (aramos dice la mosca, claro) a cuestiones como: a) el bosón de Higgs y el orígen de la masa, partícula hipotetizda en 1964 necesaria para que el Modelo Estándar funcione; b) ¿Qué son la materia y la energía oscura (es decir el 96% del universo...) c) ¿Porqué la proporción materia-antimateria favorece por goliza a la materia? d) ¿Podemos detectar las dimensiones extras que según la teoría de cuerdas deben existir? (2) A estas muy intensas razones para construir un LHC que parecieran sólo a los físicos podemos agregar el impacto que tendrá en general en la cultura, la educación a nivel superior (habrá toda una generación de primeros posgrados investigando el LHC) y las otras ciencias (de modo que seguro hasta los biólogos sacaremos un feliz provecho, ya lo verán).

El caso es que dada la magnitud e importancia del acontecimiento se le mencionó desde hace semanas en diversos medios de comunicación. El único problema fue que, a partir de una bienintencionada difusión científica, se desató un meme típico humano: prender el LHC crearía un agujero negro y sería el FIN DEL MUNDO. Yo no sé que tenemos que nos encanta inventar cataclismos. El caso es que tal pánico injustificado llenó los blogs, nicks, foros, columnas de opinión y demás medios de expresión de despedidas dramáticas y quejas contra la comunidad científica que “atenta contra la humanidad en vez de ayudar a curar el hambre”(3).

Hasta el día de hoy no había hecho mas que ignorar tales desviaciones, tachándolas de estúpidas e irremediables, mi desdén era absoluto. Mientras platicábamos en el cubículo sobre la inauguración del LHC Ale comentó que una chica se había suicidado previendo el fin del mundo. Mi primera reacción ante la noticia, debo admitir, fue de lo más deplorable: la califiqué duramente como el nivel último de la estupidez, sálvenos de gente como esa. Tal vez fue la mirada incisiva de mis compañeros o la espina de tristeza que en el fondo produce oír de un suicidio: no he podido dejar de pensar en el asunto.

Olvidé comentar algo al principio: escucho a diario tres podcasts (excelentes para el laboratorio o para pasear a Miguelángela, mi perra) que me mantienen al tanto de temas científicos recientes y que a diferencia de los periódicos están llenos de buenas noticias: nuevos descubrimientos, experimentos prometedores, grupos de investigación entusiastas. Este contraste entre mis dos panes de cada día es una tristeza: las universidades, los centros de investigación están desconectados de la sociedad más allá de sus muros. El resultado es muy claro, por ejemplo Estados Unidos en general es --con todo y que el LHC es un proyecto europeo-- el mayor país productor de ciencia y tecnología, y sin embargo tienen una candidata a la vicepresidencia (Sarah Palin) que es el ejemplar tipo de la derecha retrógrada cristiana; poseen inimaginables sectas de charlatanes; a pesar de que sus propios científicos son grandes contribuyentes de estudios sobre el cambio climático muchos de sus políticos siguen sin “convencerse” al respecto y demás hermosas características de nuestros vecinos del norte que, por supuesto, podemos reconocer fácilmente en nuestra propia sociedad.

La chica hindú de 16 años que se quitó la vida es entonces una tragedia (4). Es la muestra de que el sistema educativo está fallando y de que los medios de comunicación venden sensancionalismos irresponsable. Si bien esa joven no era de nacionalidad mexicana, nuestra realidad también está llena de incultura científica ¿Son necesarios los ejemplos?

Las universidades no deben ser esferas aisladas de la sociedad, en realidad no pueden serlo, al fin y al cabo todos los grandes pensadores son hijos de su tiempo. Como científicos debemos integrarnos de algún modo con la sociedad. Como dijo Gould : "Science is an integral part of culture. It's not this foreign thing, done by an arcane priesthood”(5).

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(1) LHC- el objetivo del ejercico: colosionar entre sí protones moviéndose a 99.999999% de la velocidad de la luz y recrear así las condiciones una fracción de segundo después del Big Bang. Los experimentos del LHC tratarán y resolverán qué sucedió.

(2) Para mucha más información al respecto ¿porqué no visitar el sitio oficial (http://lhc-machine-outreach.web.cern.ch/lhc-machine-outreach/)

(3) Basta poner “LHC end of the world” en google y divertirse con los resultados, sobre todo en yahoo respuestas.

(4) Para la historia completa: http://news.bbc.co.uk/1/hi/world/south_asia/7609631.stm

(5) La ciencia es una parte integral de la cultura. No es esa cosa ajena, realizada por un sacerdote arcano.

Una regla de tres en biología

escrito el 13 de junio de 2008
para Animales III (Biología del desarrollo)

Supongo que en algún momento de mi tierna infancia, probablemente durante el segundo embarazo de mi madre, pregunté suficientes veces “¿de dónde vienen los bebés?” como para que me regalaran un libro de lo más bonito (hasta con ilustraciones plegables) que explicaba la formación de un niño desde la fertilización hasta el parto. Por supuesto que se trataba de un trabajo de divulgación para preguntones de mi edad, pero a mí me pareció el último tratado de embriología con descubrimientos tan fascinantes como que los pollos, lagartijas, ranas y humanos se parecen mucho en algún punto de su desarrollo.

Es la segunda vez que recuerdo ese episodio, la primera fue una década después de que ocurrió, cuando leí Dientes de gallina y dedos de caballo y Los monstruos útiles (1) de Stephen Jay Gould, seguidos de otros ensayos donde escuché inauguralmente de la ontogenia y la filogenia. Ahí comencé a imaginar (muy torpemente) la importancia del desarrollo para la biología, particularmente para la evolución. Luego vino ese relativamente largo período en la carrera de todo protobiólogo en el que oímos hablar con cierto grado de solemnidad del ecto, meso y endodermo y aprendemos (cual hecho en vez de concepto aseveraría Wood) que en los deuterostomados el blastoporo degenera en el ano, sin tener una idea concisa de la base conceptual y biológica de todos esos términos, excepto tal vez aquel recuerdo de las muy generales lecciones de la preparatoria.

Hasta ahora me he limitado, no sin goce, a relatar anécdotas personales que vagamente se relacionan con el tema central de este ensayo: la gastrulación. Para el que no esté familiarizado con el término o sufra las bromas de la memoria, la gastrulación es el proceso en el cuál un cúmulo de células se convierte formalmente en un embrión, de modo que se forman las capas (endodermo, ectodermo y mesodermo) y el plan corporal del organismo maduro se establece, esto implica movimientos celulares “masivos” y una enorme cantidad de actividad molecular: se ha establecido una forma muy compleja a partir de una simple. Para Scott F. Gilbert, autor de uno de los libros de cabecera del área, la gastrulación es el punto en el cual prácticamente todos los principios del desarrollo son puestos a prueba, de modo que estudiarla es subrayar y aprender la esencia de la biología del desarrollo. No por nada en un artículo de la CBE –Life Science Education- donde William Wood, Scott Gilbert y Jeff Hardin responden a la pregunta ¿Cuáles son los conceptos clave en la biología del desarrollo? (2), queda claro que la gastrulación es un tema central, que si bien pude abordarse desde diferentes puntos de vista o hacer hincapié en otros, es imprescindible al enseñar biología del desarrollo.

Para el primer autor resulta fácil comprender que los estudiantes nos sintamos abrumados por los interminables tipos y variantes de los controles reguladores del desarrollo. Por eso, aunque considera que durante las clases deben citarse tanto conceptos como hechos, considera que el concepto de control combinatorio ayuda a dejar en claro que la regulación se da por una serie de, valga la redundancia, combinaciones de reguladores transcripcionales, postrascripcionales, componentes de las rutas de señalización, elementos del citoesqueleto y otras proteínas y ARNs sintetizados previamente. Hardin por el contrario considera que de nada sirve entender toda la morfología y señalización molecular si no se entiende la gastrulación como un proceso. Habla pues de la importancia de los modelos en 3D para que el estudiante entienda los tan célebres movimientos morfogenéticos y de cómo es necesario volverlos modelos de 4D, donde la cuarta dimensión es el tiempo (término que está implícito en la palabra processus por cierto), para que verdaderamente cobren sentido biológico al hablar de desarrollo. Dejo a Gilbert para el final porque ya he resumido su ensayo: todo lo que necesitas saber de la biología del desarrollo está en la gastrulación.

Como científica, o cuando menos como pretenciosa, recurro a la experimentación y a la experiencia propia para probar estas palabras. Decidí consultar el plan de la materia (plan 1997) que por alguna razón se llama Animales III, donde en la carrera de Biología de la Facultad de Ciencias de la UNAM se ve biología del desarrollo. El tema II. Mecanismos de Interacción y comunicación celular durante la morfogénesis, sobresale solemnemente porque incluye lecciones como adhesión celular, hormonas e información posicional y demás información básica para explicar la gastrulación, que, según el mismo plan de estudios, debe darse ¡antes! Quedé fascinada, pocas veces la teoría encaja tan bien con la práctica como en este caso: la dificultad de la enseñanza concepto/hecho que menciona Wood está ahí y me temo surge por el artificio que es dividir una materia, particularmente esta, en temas y subtemas (3). La realidad empírica a la que fui expuesta cuando cursé Animales III fue que los veintidós principios de la biología del desarrollo de los que habla Gilbert realmente ocurren y deben ser enseñados en la gastrulación (sugiero arduamente al lector que los consulte alguna vez), de modo que aunque mis profesores (afortunadamente) no dieron el tema II acorde a la estructura del curso todo su contenido quedó claro, haciendo una mezcla justa, método muy parecido a la conclusión de Wood.

Con este divertido y obvio descubrimiento podría sugerir más de un cambio al famoso programa de la materia, pero en realidad tengo una, llamémosla crítica, más elemental al plan de estudios y a la enseñanza en general de la biología del desarrollo. El artículo de Hardin del que tanto he hablado se titula La dimensión perdida en la enseñanza de la biología del desarrollo (4), y se trata, según sus palabras, de la cuarta dimensión: el tiempo. Bajo este esquema sugiero yo una quinta dimensión, aquella que en realidad es el motivo último por el cual los biólogos estudiamos el desarrollo de los seres vivos, llamémosla la dimensión olvidada: la evolución.

Históricamente la biología del desarrollo ha sido uno de las vertientes con las que se ha sustentado y construido la teoría evolutiva. Si bien la famosa frase “La ontogenia recapitula la filogenia” que Ernst Haeckel postuló en 1866 como la teoría de la recapitulación ha sido desmentida y aclarada por la biología moderna (tirando de igual manera mis pininos de interpretación del libro de ilustraciones plegables) es innegable que la embriología fue y continúa siendo una de las fuentes no sólo de evidencia de que la evolución ocurre, sino que ha generado experimentos y descubrimientos acerca del cómo.



El primer ejemplo de esto que se me ocurre es sin duda “la utilidad de los monstros” y el cómo las desviaciones inducidas y controladas de la normalidad pueden dejar al desnudo las leyes del orden. Ya que estamos con Gould, pues esa cita es de Los monstruos útiles, vuelvo a sus dientes de gallina, lo que en realidad es darle demasiado crédito a él, ya que el experimento que me interesa mencionar fue aquel que hicieron Kollar y Fisher en 1980. Tomaron epitelio de lo que formaría la mandíbula (ectodermo farigeo) en un embrión de pollo de 5 días y lo combinaron con el mesénquima molar de embriones de ratón de 16‐18 días, los tejidos se adherieron uno al otro y fueron cultivados en la cámara interna de un ojo de ratón (sí, ahí, y con buenos motivos). Después de algo de tiempo y “desarrollo normal” el resultado de esta extraña quimera es el famoso diente de gallina (aunque per se no es un espectáculo, no resisto la tentación de mostrar una imagen: Figura 1). Lo que sucede es que el epitelio es un inductor necesario para que el mesénquima forme dentina ¿Pero, porqué las aves no tienen dientes? El epitelio de pollo sigue teniendo la capacidad de producir esmalte e inducir al mesénquima a formar dentina, pero es el mesénquima de pollo el que ha perdido la capacidad de formarla, de modo que ésta no se produce y el epitelio no puede continuar su desarrollo hacia dientes. Así, en palabras de Gould, "un diente de gallina es la estructura potencial codificada en el epitelio de pollo durante sesenta millones de años, pero no expresada por la ausencia de la dentina necesaria para inducirla". Este maravilloso ejemplo ha sido abordado en repetidas ocasiones (por Wang, Chen, Arechagay y sus respectivos colaboradores) y ya se conoce más a fondo la mecánica molecular detrás del fenómeno. Pero mi conclusión favorita es que la historia evolutiva de los organismos persiste (hasta cierto punto cuando menos) en forma latente, esto abre a los biólogos todo un campo de estudio dentro de la embriología y permite a la evolución del grupo contar como legado con un acervo genético con enorme potencial de cambio. Entender esta quinta dimensión de la biología del desarrollo, un tiempo que trasciende al individuo y al ADN traducido en proteínas, es un reto para la enseñanza y compresión que va mucho más allá de la presentación de la gastrulación y anatomía comparada en los diversos grupos de animales. Cuando menos desde el punto de vista de la biología como ciencia y al igual que la biodiversidad, la biología del desarrollo debe entenderse a la luz de la evolución.

De nuevo he dejado de lado a la gastrulación y más pareciera que estoy hablando de la importancia en general de la biología del desarrollo. Pues bien, para colmar aún más el atrevimiento me tomo la licencia de volver a mis anécdotas infantiles. El título del artículo del que he hablado de Gilbert está basado en un bestseller del 88 de Robert Fulghum cuyo título Todo lo que realmente necesito saber lo aprendí en el jardín de niños (5), me trajo un remoto recuerdo de la primaria. Durante una clase de matemáticas, alguien hizo la obligada pregunta “¿para qué me va a servir eso?” a lo cual nuestra guía contestó con un pragmatismo espectacular: mucho de lo que les enseño lo aprenderán porque tienen que aprenderlo, pero la regla de tres les prometo que la van a usar todo el tiempo”. Y aunque su discurso no era el más inspirador para conocer por el mero deseo de saber era rotundamente cierto: a la fecha me sorprendo de la interminable utilidad de la regla de tres. Conocer, si no en intimidad cuando menos de una manera aceptable, el proceso de gastrulación es saber hacer una regla de tres en biología. Releyendo Dientes de gallina y dedos de caballo reconozco prácticamente toda la lista de 22 puntos de Gilbert. Como muestra y para no ir más lejos el punto uno: “el destino de una célula está dado porqué tanto escucha a su madre vs que tanto escucha a sus vecinos” y el punto dos: “no tienes que estar completamente diferenciado para influir en tus vecinos” (6) se ejemplifican perfectamente en nuestro amigo diente quién a pesar de contar con la información genética para producir dentina, no cuentan con el vecino correcto que lo induzca, proceso que, como hemos dicho, sucede en células no completamente indiferenciadas del ectodermo faríngeo y el mesénquima molar.

De igual manera otros ejemplos de los que leí antes de conocer realmente algo de gastrulación, como el de los dedos de caballo, la fíbula de las aves, las moscas de la fruta y sus mutantes homeóticos u otros que cualquier estudiante de biología se topa durante sus estudios, como los IRES (internal ribosome entry site, por sus siglas en inglés), los deuterostomados, el blastoporo y el celoma, son infinitamente más comprensibles, sorprendentes y valiosos biológicamente hablando si uno entiende la gastrulación no sólo como una regla de tres, sino como el proceso de cinco dimensiones que es.

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1 Hen's Teeth and Horse's Toes y Helpful Monsters en el título original en ingles.
2 Los tres artículos se encuentran disponibles en: http://www.lifescied.org/cgi/content/full/7/1/10, http://www.lifescied.org/cgi/content/full/7/1/12, y http://www.lifescied.org/cgi/content/full/7/1/13, respectivamente.
3 El programa de la materia completo, por si la curiosidad es tal, se encuentra disponible en https://estudiante.fciencias.unam.mx/areas/licenciatura/asignaturas/1600.pdf
4 The Missing Dimension in Developmental Biology Education
5 All I Really Need to Know I Learned in Kindergarten
6 Del texto original y completo en inglés: 1. One’s fate is determined by how much one listens to mother versus how much one listens to neighbors (Bard, 1997). Thus, as philosopher W.V.O. Quine said, “To be is to be a value of a variable.” A cell is given pluripotency. Its interactions and heritage determine its destiny. 2. You don’t have to be fully differentiated to influence your neighbors. You can make a difference while you are still young. The optic cup cells influence the outer ectoderm to become lens before the optic cup tissue is retina. The myotome cells of the somite tell the dorsalmost layer of the sclerotome to become tendon cells
before the myotome cells differentiate into muscle. The embryo is created by “immature” cells.

Inaguración de la botella

En mi sala tengo un galón de vidrio en el que alguna vez hubo jugo de manzana y que decidí convertir en pecera. La elevada población de charales inicial disminuyó drásticamente en parte por irresponsabilidades mías y en parte por esa tendencia a alcanzar la k. Al final quedaron tres peces y muchas algas de crecimiento masivo que se volvieron su alimento. Tendrá dos años que no hago nada por mantenerlo más allá de agregar agua de vez en cuando. Los peces fallecieron tras unos meses, pero las algas continúan y han aumentado su diversidad (vivan las esporas). Además agregué otros habitantes: caracoles, crustáceos diminutos y platelmintos.

Ese es el biogalón. Su realidad es como la del mundo natural en si, existe bajo leyes que conocemos a manera general pero que no podemos asentar del todo; aunque podemos alterar su destino bastante si metemos las manos. Decidí estudiar biología entre otras cosas porque solía, haciendo la metáfora, observar durante horas la botella. Ahora, irónicamente, estudiar la ciencia de la vida me deja poco tiempo para reflexionar sobre ella.

Este blog tiene un egoísta y simple propósito: obligarme a escribir los ensayos sobre temas biológicos que siempre tengo en mente pero que nunca realizo y hacerme publicar los ensayos que entrego en alguna materia y luego pierdo en la inmensidad del disco duro. Espero que ustedes, estimadísimos compañeros, amigos y ciberperdidos que dieron con esto al azar encuentren entretenido este espacio.

Saludos, y a aquellos que entran en la categoría: no se olviden nunca de porqué estudiaron biología, ni que ésta es una ciencia.