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EL LADRóN DE CEREBROS. COMER CEREZAS CON LOS OJOS CERRADOS

Pere Estupinyà

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Fragmento

Introducción

El sentido científico

Algo maravilloso ocurre cuando levantas la palma de tu mano e intentas mirar a través de su piel. Con los ojos no puedes, pero con el cerebro sí.

A diferencia del resto de los animales cuyos ojos sólo perciben radiación electromagnética; los oídos, ondas sonoras; el gusto y olfato, moléculas químicas; el tacto, presión y cambios de temperatura, y en ciertas especies, campos magnéticos por mecanismos desconocidos todavía, nuestro cerebro es capaz de ampliar sus sentidos y llegar a descubrir lo imperceptible orgánicamente. Lo hace de dos maneras: con la imaginación y con la ciencia.

La imaginación es fabulosa. Con ella creamos dioses y seres mitológicos, novelas y música, ideales y normas, y todo tipo de teorías con las que interpretar la naturaleza. La imaginación de Demócrito descubrió los átomos antes de que lo hiciera la ciencia, la de Newton que existía una fuerza llamada gravedad, la de Pasteur sentó los principios de la vacunación, la de Ramón y Cajal intuyó que aquellas mariposas del alma eran neuronas comunicándose por señales químicas, y la de Freud que el inconsciente tenía un peso determinante en nuestro comportamiento tan aparentemente racional. Sin imaginación y filosofía no habría ciencia. Pero la ciencia, que es muy reciente en la historia de la humanidad, ha logrado ampliar nuestros límites espaciales y temporales de una manera impresionante: ahora podemos observar directamente virus y bacterias, detectar agujeros negros y planetas extrasolares, entender la extinción de los dinosaurios y la evolución de nuestros antepasados homínidos, saber por qué brillan las estrellas, pronosticar que si emitimos más dióxido de carbono la temperatura del planeta no dejará de aumentar, y deducir que si quitamos un fragmento específico del ADN de un niño evitaremos su enfermedad. Ramón y Cajal no hubiera descubierto las neuronas sin un microscopio y el método de tinción celular desarrollado por Golgi, ni Watson y Crick la estructura del ADN sin las cristalografías de Rayos-X de Rosalind Franklin. Gracias a esta portentosa fusión entre tecnología y ciencia podemos ver lo más grande y lo más pequeño, el pasado y el futuro, y comprender cómo funciona desde el interior de nuestro cerebro hasta las leyes que rigen el universo exterior. Obviamente la retroalimentación entre ciencia y tecnología aporta también inestimables herramientas para transformar el mundo y mejorar nuestras vidas, con beneficios mucho más tangibles que el simple conocimiento. Pero quizá lo más fundamental y revolucionario de la ciencia, y algo que representa uno de los principales mensajes de este libro, es que nos permite saber si nuestra admirada imaginación está equivocada o no.

Recibe antes que nadie historias como ésta

Yo concibo la ciencia como nuestro verdadero sexto sentido, un sentido creado por la cultura que permite al cerebro interpretar información externa llegada a través de experimentos. A la imaginación, sin embargo, costaría catalogarla de sentido, pues al igual que la intuición, nace dentro del cerebro y se proyecta hacia fuera. La ciencia, en cambio, sí es una especie de órgano sensorial externo y colectivo que permite ampliar nuestra visión de la realidad, superar nuestras limitaciones de espacio y de tiempo y descubrir mundos que nunca percibiríamos con el resto de nuestros limitados sentidos.

En este libro te invito a un tour científico por los últimos avances de la neurociencia, la genética, la cosmología, la medicina, la psicología y las investigaciones que nos ofrecen útiles recomendaciones para mejorar nuestro bienestar físico y espiritual. Pero confieso que me gustaría que cumpliera otro gran objetivo además de ayudarte a aprender cosas nuevas: me encantaría que te incitara a abrir de verdad tu mente a la ciencia; que te impregnaras no sólo de sus conocimientos, sino también de su manera de pensar. A lo largo de esta obra te voy a sugerir encarecidamente que despliegues tu sentido científico. Lo hago porque estoy convencido de que la ciencia te permitirá desarrollar un pensamiento más crítico con el que elaborar hipótesis, analizar en qué puede estar traicionándonos nuestra imaginación, valorar el cambio de opinión como algo tremendamente positivo y ayudarnos a conocernos mucho mejor, evitar engaños y tomar decisiones personales y profesionales mucho más fundamentadas. Una mente cerrada es la que cree, no la que duda.

De ninguna manera, esta lógica debe impedir que nos dejemos llevar por las emociones irracionales cuando esto nos haga más felices. La ciencia no debe tomarse como una doctrina. Pero estoy convencido de que pensar científicamente nos puede ayudar en nuestro día a día, inspirarnos cuando nos descubre nuevos mundos casi poéticos, y sin duda significa tener una mente más abierta que la dogmática aferrada a las creencias y resistente a cambiar de opinión. La ciencia escucha, cierra los ojos al comer las cerezas y luego decide. Si frente a un cesto de cerezas tempranas o picadas buscas la más madura y reluciente para justificar que son buenísimas, no estarás actuando científicamente. La ciencia no sólo implica experimentar, sino también —más importante incluso y mucho más difícil— interpretar objetivamente los resultados e información de la que dispongas. Comer cerezas con los ojos cerrados y la mente abierta es, en realidad, el gran reto intelectual que te sugiero.

Permitidme terminar esta introducción reconociendo que mi otro deseo confesable es que estas páginas te sepan a poco, que los capítulos se te hagan cortos y que te generen un picor intelectual que te fuerce a rascar desesperadamente en zonas del conocimiento que antes no te escocían. Al igual que tener hambre es más excitante que estar saciado, no saber de una disciplina puede ser más ilusionante que dominarla. Este libro está escrito desde la emoción del asombro, desde el placer de aprender y desde un optimismo no ingenuo hacia el papel que puede desempeñar la ciencia en nuestras vidas y sociedades. Pero no perdamos más tiempo y empecemos ya el viaje científico por la ampliación de nuestros sentidos, regresando a la palma de tu mano.

NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO

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Las estrellas en la palma de tu mano

 

 

Observa tu mano con atención. ¿De dónde proceden la carne, las uñas, la piel, los nervios o los huesos? Qué pregunta más obvia: de la comida. Desde que naciste hasta ahora, todo lo que haya crecido tu cuerpo proviene de átomos ingeridos por tu boca. Cuando muerdes una manzana, tras masticarla e insalivarla, unos enzimas llamados amilasas empiezan ya a degradar carbohidratos. Es el inicio de un proceso de trituración molecular dirigido a transformar esa manzana en energía y pequeñas piezas químicas que puedan incorporarse a las células de tu organismo.

El bolo de manzana baja por el esófago hasta el estómago, donde la acidez de los jugos gástricos empezará a romper las paredes de las células de la manzana, la pepsina a disolver sus proteínas, y se creará un medio donde las moléculas quedarán sueltas y preparadas para ser absorbidas por el intestino. El proceso de digestión estomacal tardará entre 30 minutos y 2 horas, aunque algunas moléculas sencillas como agua y alcohol, incluso fármacos o cafeína, pueden pasar directamente a la sangre desde los capilares del estómago. Es por eso por lo que a veces sientes un ligero y repentino vahído tras tomar una copa directamente sin comer, o que un café parece despejarte en cuestión de segundos.

El viaje digestivo de la manzana continúa por el intestino. En su primer fragmento, llamado duodeno, recibirá fluidos de la bilis y del páncreas que ayudarán a fragmentar en trocitos todavía más pequeños las grasas o moléculas complejas como ácidos nucleicos. También se irán absorbiendo minerales como el calcio, hierro o magnesio. Cuando la comida alcance el yeyuno —la parte media del intestino delgado—, muchas proteínas ya se habrán descompuesto en aminoácidos, los lípidos en ácidos grasos y los carbohidratos en azúcares más simples preparados para ser absorbidos. En caso de que algunos polisacáridos complejos se resistan, las bacterias de la flora intestinal ayudarán a fermentarlos y extraer parte de sus nutrientes, generando gases como producto secundario. A medida que las moléculas de manzana vayan avanzando por el yeyuno y el íleon, un rugoso y ultravelludo tejido epitelial en la cara interna del intestino, cuya área eficiente de absorción es de casi 300 metros cuadrados, facilitará que todos estos nutrientes, vitaminas y sales se filtren por los capilares sanguíneos y, con permiso del hígado, lleguen hasta el torrente sanguíneo para ser repartidos por todo tu cuerpo.

A nivel celular la historia empieza a complicarse. Cada tipo de molécula seguirá una ruta metabólica diferente y, en función de si necesitas más energía o menos, tus órganos internos decidirán qué hacer con estos nutrientes que acabas de comer. Simplificando mucho y quedándonos en el nivel conceptual, lo básico es que algunos de estos monosacáridos, aminoácidos y ácidos grasos sí podrán ser captados directamente por tus células para construir partes de sus estructuras, pero la mayoría deberán descomponerse todavía más para, primero, obtener energía y utilizarla después para mover tus músculos, y, segundo, para volver a unir los restos químicos de la manzana convirtiéndolos en nuevas proteínas, ácidos grasos o nucleótidos que formen parte de tus células.

Tomemos, por ejemplo, una molécula de glucosa, cuya estructura fundamental es un hexágono de seis átomos de carbono con varios átomos de oxígeno y de hidrógeno unidos a él. Atención a los enlaces de carbono, pues son el punto clave de la historia: toda la vida se basa en construir y destruir enlaces de carbono, por la parte estructural, y porque cada vez que se rompe un enlace de carbono se libera un poco de energía. Simplificando mucho, cuando la molécula de glucosa entre en la célula, esos seis enlaces de carbono empezarán a segmentarse uno a uno, primero en el citoplasma y finalmente en las mitocondrias. Aquí radica el mecanismo fundamental de la obtención de energía a partir de los alimentos: el oxígeno que inspiras por los pulmones es llevado por la hemoglobina hasta el interior de las células, con el objetivo de encontrarse con la glucosa y ayudar químicamente a dividir sus enlaces de carbono. Y, cada vez que se parte un enlace de carbono, se libera un poco de energía. La manera que tienen nuestras células de guardar esta energía es creando un nuevo enlace químico, al transformar una molécula llamada ADP en otra llamada ATP. Da igual lo que sean exactamente; el concepto que hay que retener es que cuando la oxidación de moléculas como la glucosa libera energía, esta energía se guarda en moléculas de ATP, que pueden ir fácilmente de un sitio a otro del cuerpo, y que cuando ven que hace falta energía, se transforman, de nuevo, en ADP liberando en esa zona la energía química que habían guardado. El ATP es como las baterías moleculares para guardar energía en el sitio donde se produce y llevarla hasta donde se necesite. Actúan literalmente como unas pilas, que cargas en un enchufe, y luego introduces en el aparato que quieres utilizar. De nuevo, esta energía obtenida al romper enlaces de la manzana se puede utilizar de dos maneras: para mover tus músculos y realizar funciones básicas del organismo, y para construir nuevos enlaces químicos entre átomos de carbono que conformarán las grasas, proteínas, ADN y en definitiva células y órganos que forman tu cuerpo.

Haciendo balance, los seis átomos de carbono de las moléculas de glucosa de manzana se habrán desenlazado gracias al oxígeno y convertido en H2O y CO2 (por eso inspiras oxígeno y espiras dióxido de carbono) y en energía que utilizarás para tensar una fibra muscular, alimentar los requerimientos energéticos de tus neuronas o sintetizar nuevas proteínas a partir de aminoácidos absorbidos de la propia manzana. Ten en cuenta que las proteínas de una vaca o un plátano no son exactamente como las tuyas, y por eso a nivel molecular todo el proceso es como una especie de fábrica donde primero destruyes materiales y luego los vuelves a construir.

Pero vayamos un poco atrás: ¿dónde se generaron inicialmente estos energéticos enlaces de la glucosa de la manzana? En las hojas de su árbol. Con permiso de otros organismos fotosintéticos o bacterias quimiosintéticas, esta vida animal basada en constantes intercambios de energía guardada en enlaces químicos tiene su fundamento en las plantas. Ellas están en la base energética de la vida. Obvio que un filete de ternera también te da energía y materiales moleculares, pero los enlaces químicos de su cuerpo proceden de la hierba que haya comido. Incluso la leche o el queso que comemos es hierba transformada por la vaca. En ultimísima instancia, todos los átomos de carbono que forman tu cuerpo proceden de las plantas (y del fitoplancton si comes mucho pescado). Ellas son —y no los animales— las que pueden conseguir algo tan maravilloso químicamente como extraer energía del sol y hacer la fotosíntesis.

En los verdes cloroplastos de las células de las hojas de las plantas ocurre lo contrario que en tus mitocondrias. Antes decíamos que gracias al oxígeno nosotros podíamos descomponer la glucosa en CO2, agua y energía. Las plantas logran justo lo inverso: tomar energía del sol y juntar el CO2 y el agua para componer la glucosa que comes y liberar el oxígeno que respiras. Ellas utilizarán esta glucosa para construir su cuerpo junto a los minerales y nitratos absorbidos en las raíces y para guardarla en sus frutos. Y aquí es donde empieza a cerrarse un curiosísimo círculo.

Las hojas de las plantas toman el CO2 del aire que has espirado y utilizan la energía de los rayos solares para construir moléculas complejas. Estas moléculas serán las que tú luego comas y degrades obteniendo energía, incorporándolas a tu cuerpo y liberando un CO2 que tarde o temprano volverá a ser capturado por la hoja de alguna planta. Es un verdadero ciclo de materia y energía. Si lo piensas bien, tu cuerpo está hecho de aire y te mueves con la energía del sol. No es un juego de palabras. La energía que obtienes rompiendo enlaces de carbono y te sirve para caminar proviene en última instancia de los rayos solares que sirvieron para que las plantas crearan esos enlaces. Y de la inconmensurable cantidad de átomos de carbono que existen en tu cuerpo, muy probablemente alguno habrá sido exhalado por Cristóbal Colón, Darwin, Galileo o Aristóteles y llegado a ti tras pasar por los organismos de varias plantas, animales y múltiples moléculas de dióxido de carbono.

Pero vayamos todavía un poquito más lejos. Estos átomos de carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, calcio... y las trazas de hasta 90 compuestos químicos más que ahora mismo forman parte de tu mano, que antes estaban en una manzana y que mucho antes flotaban en la atmósfera primigenia de nuestro planeta..., ¿cómo llegaron a la Tierra? ¿Dónde estaban antes? ¿Dónde se formaron? Qué aventura... Déjame que empiece por el principio: el Big Bang.

¿POR QUÉ BRILLAN LAS ESTRELLAS?

Hace 13.800 millones de años toda la materia y energía del universo estaba confinada en un punto cuya comprensión se escapa a las leyes de la física. No hay manera de saber qué había antes del Big Bang, ni cuáles eran las características de este punto de densidad y temperaturas infinitas que los científicos llaman singularidad. Lo que sí conocemos, gracias a señales recibidas del cosmos y experimentos que han confirmado la teoría de la gran explosión, es que 13.800 millones de años atrás esta singularidad inició una expansión descomunal inimaginable, y que en los tres primeros y vertiginosos minutos de nuestro universo se separaron las fuerzas fundamentales, se formaron primero antimateria, leptones, quarks y gluones, y hubo una breve etapa de nucleosíntesis que dio lugar a un plasma de electrones, fotones y núcleos atómicos de hidrógeno y helio expandiéndose de manera acelerada por el cosmos. Así en esos primeros instantes del cosmos se formó la materia primigenia del universo.

Quedan enormes misterios por resolver: qué había antes del Big Bang, cuáles son los límites del universo, por qué se formó más materia que antimateria, si las leyes que conocemos son las mismas en otros rincones del universo y si podrán los físicos teóricos algún día encontrar una teoría unificada que describa todos los fenómenos de la naturaleza. Pero si continuamos analizando las primeras etapas en la formación del universo y damos un salto de centenares de miles de años, resulta que, a medida que el cosmos se expandía y enfriaba, la distribución de la materia y la energía no fue del todo uniforme. En esos momentos, el universo era todavía oscuro; no había estrellas ni rayos de luz. Pero poco a poco y durante millones de años, algunas zonas del universo acumularon una mayor densidad de hidrógeno y helio, que por gravedad empezaron a agruparse y apiñarse hasta dar lugar a las primeras estrellas unos 500 millones de años después del Big Bang. Aquí empieza lo bueno.

Hasta la tercera década del siglo XX, toda la humanidad observaba las estrellas sin saber por qué brillaban. Ahora sabemos que una estrella se forma cuando la acumulación de hidrógeno y helio en un punto del espacio es tan colosal y la gravedad interna de toda esa masa gaseosa tan gigantesca, que los átomos del centro de la inminente estrella se aprietan con tantísima fuerza que empiezan a darse reacciones de fusión nuclear en su interior.

Dos átomos de hidrógeno se comprimen con tanta potencia, con tantísima presión, que de repente... ¡plof!, dos núcleos de hidrógeno se fusionan convirtiéndose en un átomo de helio. Y cuando esto ocurre, se produce la mayor liberación de energía que puedas imaginar. Hay científicos en la Tierra intentando reproducir de manera controlada esta fusión nuclear en nuestro planeta, para obtener una nueva y poderosa fuente de energía. Pero de momento sabemos que sólo se produce en el interior de estrellas que sean como mínimo 80 veces el tamaño de Júpiter. De hecho, si la concentración de gases que formaron Júpiter hubiera sido 80 veces mayor, la gravedad y densidad hubiera sido tan grande que en lugar de un planeta, Júpiter hubiera sido una estrella.

Es espectacular. Quintillones de átomos de hidrógeno se están fusionando constantemente en el Sol, liberando la energía que hace brillar a las estrellas y que llega a ti en forma de radiación electromagnética. El calor que notas cuando levantas tu cara hacia el Sol proviene de reacciones de fusión nuclear en el centro de la estrella. Y esa misma energía en forma de radicación es la que utilizan las plantas para unir los átomos de carbono que te darán energía a ti cuando los comes y los rompes. La energía que en estos momentos utiliza tu corazón para latir o tu cerebro para leer proviene en primera instancia de las reacciones de fusión nuclear de hidrógeno en el centro del Sol. ¿Impresionante, no? Pues todavía hay más.

¿Qué ocurre cuando una estrella termina de transformar casi todo su hidrógeno en helio? Pues algo extremadamente interesante: empiezan otras reacciones de fusión nuclear, que formarán átomos más grandes. Los núcleos de helio e hidrógeno remanentes vuelven, de nuevo, a apretujarse con fuerzas extremas hasta empezar nuevas reacciones de fusión que darán lugar a otros elementos como el nitrógeno, el oxígeno, el carbono... liberando, de nuevo, cantidades ingentes de energía. Si la estrella es muy grande y la fuerza de gravedad todavía mayor, en su interior llegarán a formarse átomos de sodio, potasio, calcio, cloro,... incluso de hierro y níquel. El hierro y el níquel son los elementos más compactos y pesados que se pueden formar en el interior de las estrellas por este proceso conocido como nucleosíntesis. La nucleosíntesis estelar es el verdadero origen de todos los átomos que en este momento constituyen tu cuerpo. Aunque cueste imaginarlo, los átomos de la mano que sujeta tu libro se formaron en el interior de las estrellas. Como dijo Carl Sagan, somos literalmente polvo de estrellas. Pero ¿cómo llegaron estos átomos hasta ti?

Hay dos maneras principales: una es que cuando finalmente se termina el combustible nuclear de las estrellas medianas, estas se transforman en enanas blancas, y durante el proceso expulsan al espacio interestelar compuestos químicos que forman nebulosas planetarias de donde nacerán cometas o planetas como la Tierra. Pero si la estrella es muy masiva, sucede algo muchísimo más apocalíptico.

Durante su vida normal, una estrella está en equilibrio. Por un lado, la enorme fuerza de la fusión nuclear expulsa hacia fuera sus capas externas, y estas mismas capas, dado que la gravedad es tan potente, hacen fuerza hacia el interior. Durante miles de millones de años ambas fuerzas se compensan y la estrella se mantiene estable. Pero cuando se termina el combustible nuclear de una estrella supermasiva, la fuerza «hacia fuera» empieza a disminuir y las capas externas de la estrella se desplazan hacia el centro provocando un colapso, una presión titánica y una especie de onda de choque de energía tan absolutamente colosal, que durante un tiempo se produce una locura de reacciones y distintas fusiones entre átomos, neutrones, electrones e isótopos, formándose el resto de los elementos químicos naturales más pesados como yodo, platino, paladio, oro, plomo, uranio... que ves en la tabla periódica. Esta etapa aumenta todavía más la energía de manera que inmediatamente después se produce una explosión de dimensiones inconmensurables, llamada supernova, que esparce estos elementos por el cosmos. Es alucinante.

Aunque menos conocido, hay otro proceso en el que algunos átomos como el litio, el berilio y el boro se forman cuando los rayos cósmicos chocan con el polvo interestelar y son capaces de fragmentar átomos grandes en más pequeños. Pero al final, sea por un proceso u otro, lo determinante es que todos estos materiales expulsados en las primeras supernovas estelares quedaron dispersados por el espacio y empezaron a acumularse en regiones concretas. La manera más habitual en que estos materiales se agrupan es alrededor de estructuras mayores, formando una especie de discos de acreción, que serían como una extensa capa de polvo, gas y diminutos fragmentos sólidos girando alrededor de una masa mayor. Esta se puede convertir en una estrella, y los materiales que giran en torno suyo empezar a chocar entre ellos, juntarse fragmentos, hacerse mayores, atraer más material de sus alrededores, frenarse un poco e ir «barriendo» todo lo que encuentren en su órbita, y poco a poco ir creciendo hasta formar planetas como los de nuestro sistema solar. De hecho, así es como se supone que se formó la Tierra y nuestros planetas vecinos. Hace 4.600 millones de años una gran nube empezó a colapsar y concentrar materiales hasta formar una nebulosa protosolar que acumuló hidrógeno en lo que hoy es nuestro Sol; se empezó a formar un disco protoplanetario iniciando una serie de acreciones, expulsiones y movimientos de órbita que finalmente constituyeron unas masas de dimensiones y composición diferentes a las iniciales y que dieron lugar a los planetas del Sistema Solar. La Tierra primigenia era más pequeña que la actual y fue recibiendo más aportación de materiales, como el agua. También sufrió grandes impactos, como el de un megameteorito que expulsó un enorme fragmento de la Tierra al exterior que se convirtió en la Luna. La Luna no era un satélite que pasó por ahí y se quedó. El hecho fundamental es que en pocas decenas de millones de años la Tierra ya estaba formada y contenía los átomos de carbono que ahora forman tu cuerpo. Esos mismos que tú tomaste de las plantas, ellas del aire, y que se formaron en el interior de astros celestes que explotaron miles de millones de años atrás. Tu materia y energía procede de reacciones nucleares en el interior de las estrellas. Es intelectualmente sobrecogedor. Pero la aventura no ha hecho más que empezar...

2

 

¿Estamos solos en el universo?

En 1892 Francis Galton, primo de Charles Darwin, publicó un artículo en el que explicaba un nuevo método para construir espejos y enviar haces luminosos a Marte que «a los habitantes de Marte —si tienen ojos, ingenio y buenos telescopios— les harán reflexionar y querer contestar».

En esa época, lo que se preguntaban los científicos no era si había vida en Marte —de eso estaban convencidos—, sino cuál sería la mejor manera de comunicarnos con ella. Todo empezó a mediados del siglo XIX cuando los astrónomos empezaron a obtener mapas con cierto detalle de la superficie marciana, y el planeta pasó a concebirse como una Tierra más antigua, que por tanto podía tener vida todavía más inteligente. Además, en las imágenes astronómicas se divisaban una especie de canales que por lógica debían de ser obra de sus habitantes. Incluso algunos, como el francés Charles Cross, aseguraban haber observado pequeños destellos de luz correspondientes a ciudades. Cross, poeta e inventor, propuso en 1869 enviar pulsos de luz que formaran una especie de código en dirección a Marte. Y seis años después, en 1875, el sueco Edvart Neovius diseñó un aparato formado con 22.500 lámparas para intentar establecer contacto directo con los marcianos. Hasta el gran Nikola Tesla estaba fascinado con el contacto extraterrestre, y en 1901 publicó un ensayo titulado Hablando con los planetas donde explicaba que mientras trabajaba en sus máquinas eléctricas recibió una especie de interferencia, que se repetía de manera periódica y ordenada, y que interpretó como señales provenientes de Marte. Tesla escribió: «He sido el primero en escuchar el saludo de un planeta a otro», y dedicó gran parte de su inagotable energía científica a crear un mecanismo de comunicación con los habitantes de Marte. Era ya 1937 cuando en una solicitud de financiación escribió: «Mi descubrimiento será todavía recordado cuando todo lo demás que haga esté cubierto en polvo».

Las expectativas de encontrar vida compleja en Marte se fueron diluyendo a medida que avanzaba el siglo XX. Misiones como las Mars 2, Mariner 4 y las sondas Viking fueron revelando que las condiciones actuales de Marte no son favorables para la vida, y que si existiera algún tipo de organismo sería —que no es poco— microscópico y habitaría en el subsuelo. En la actualidad, el Rover Curiosity lleva paseando por Marte y tomando muestras de su superficie desde agosto de 2012. En diciembre de 2014 encontró una señal que parecía indicar una mínima expulsión temporal de metano, lo cual sugería que el planeta podía estar todavía geológicamente activo y tener energía interna para albergar algún tipo de vida microscópica. Pero en realidad, más que las evidencias, la gran fuerza que aferra a los investigadores a creer (desear) en el descubrimiento de vida en Marte es su intrínseco optimismo.

Sí; el optimismo es una característica connatural de la ciencia. Y lo es por la sencilla razón de que, en realidad, el optimismo es un requerimiento imprescindible para tener una carrera individual exitosa o involucrarse con pasión en proyectos colectivos tan faraónicos como descubrir el bosón de Higgs, comprender el cerebro humano, curar el cáncer o encontrar energías renovables que puedan llegar a sustituir al petróleo y el carbón. El investigador que no disponga del combustible que representan la ilusión y el optimismo, tarde o temprano abandona su difícil y a menudo desagradecida carrera. Los científicos exitosos son optimistas y entusiastas por un proceso darwinista de «selección laboral», que elimina de la carrera a los que no cuentan con la energía del entusiasmo. Yo diría que son incluso idealistas, con las trampas psicológicas que esto les puede ocasionar a la hora de evaluar la realidad presente y futura.

Dicho esto, las expectativas ante el descubrimiento de vida extraterrestre están ahora más justificadas que nunca.

DESCUBRIREMOS VIDA EXTRATERRESTRE EN LOS PRÓXIMOS 20 AÑOS

Cuando levantas la mirada al cielo nocturno y ves las estrellas, al menos la mitad de ellas tienen planetas girando a su alrededor. Esto, que se conoce con cierta precisión desde hace muy poco, está significando una de las grandes revoluciones de la ciencia. Obviamente ya sospechábamos que nuestro sistema solar no era único en el universo, pero hasta que en 1992 no se descubriera el primer planeta fuera de él, que durante la primera década del siglo XXI se le sumaran unas cuantas decenas de planetas más y, sobre todo, a partir de 2013 el telescopio espacial Kepler descubriera miles de ellos en un pequeño rincón del cosmos, no podíamos afirmar con seguridad que nuestro universo estaba plagado de planetas y tampoco soñar con descubrir vida en alguno de ellos.

Si te preguntas cómo diantre se puede detectar un planeta a decenas de años luz de distancia y llegar a distinguir si tiene vida, debes asumir primero que todo se logra indirectamente a través de la observación de la luz de la estrella alrededor de la que gira. Imagina dejar a un telescopio observando constantemente la luz de varias estrellas, y de repente ver una cuya intensidad baja un pelín durante unos momentos. Si esto ocurre, podría indicar que pasó un planeta por delante suyo. Si continúas observando y resulta que esa misma disminución ocurre de manera periódica y regular cada cierto tiempo, confirmarás que es un planeta y ese tiempo será su órbita. Existen otros métodos de detección de planetas, cada uno con sus ventajas e inconvenientes, pero este conocido como «tránsito» es el que de momento más planetas ha descubierto.

Saber si en esos planetas hay vida es, de momento, imposible con la tecnología actual. Para ello se necesitará construir un telescopio mucho más poderoso que pueda analizar sutilezas espectroscópicas de la luz solar que pasa bordeando el planeta a través de su atmósfera. Si el análisis detallado del espectro de los finos rayos de luz que atraviesan su atmósfera indica presencia de clorofila, bioindicadores o una combinación de gases atmosféricos que sólo sea explicable gracias a la existencia de vida, se podrá anunciar el mayor descubrimiento de la historia de la humanidad: vida extraterrestre.

¿Cuán cerca estamos de descubrir que no estamos solos en el universo? Si el desarrollo de telescopios espaciales continúa según lo esperable, no mucho más de 20 años. ¿En qué baso esta afirmación? Por un lado en el optimismo de los científicos y apasionados de la ciencia, entre los que me incluyo. Pero también en la constatación científica reciente de que realmente existen infinidad de planetas esparcidos en el universo, y que si bien la mayoría son gigantes gaseosos a distancias solares incompatibles con la vida, una proporción pequeña de ellos (enorme en número absoluto) son planetas rocosos de tamaño similar a la Tierra y a una distancia del Sol que permite agua líquida y por tanto química prebiótica. El número absoluto de planetas parecidos a la Tierra es tan grande en el universo, que por muy difícil que sea combinar átomos hasta formar moléculas, y que estas se junten para formar vida microscópica o incluso multicelular, en algún sistema solar no muy lejano a la Tierra debe existir por fuerza un planeta con vida. De hecho, debe haber millones de planetas con vida en el universo, y encontrar alguno será cuestión de tiempo, puntería y algo de suerte.

Sin ir muy lejos, en julio de 2015 la NASA anunció el descubrimiento de una supertierra en la constelación Cassiopeia a sólo 21 años luz de nosotros, que gira alrededor de una estrella que se puede ver a simple vista en una noche despejada. Esto, en términos astronómicos, es cerquísima. El planeta HD 219134b (los astrofísicos dicen que son románticos pero es de boquilla) es rocoso y tiene cuatro veces y media la masa de la Tierra. Por desgracia, su temperatura es demasiado elevada para albergar vida, pero es un buen candidato para medir su atmósfera, y, sin duda, aparecerán candidatos más hospitalarios y cercanos que sí alimentarán las esperanzas de encontrar vida. Sin duda, cuando la nueva generación de telescopios permita analizar en detalle los mejores candidatos y confirmar la presencia de actividad biológica en uno de ellos, renacerán las ideas del siglo XIX de enviar señales en busca de respuesta.

A mí me fascina porque estoy convencido de que, de una manera u otra, llegaré a presenciar el descubrimiento de vida extraterrestre. De hecho creo que en las próximas décadas constataremos que el cosmos está repleto de vida, y que en realidad no somos tan especiales ni la vida es un fenómeno tan complejo como imaginamos. Los astrobiólogos que estudian el origen de la vida están convencidos de que la vida microscópica apareció varias veces en nuestra propia Tierra primigenia, y relativamente rápido desde el momento en que el planeta empezó a enfriarse. Pero dejemos el espacio, y regresemos a la Tierra.

3

 

El origen y la evolución de la vida

En 1952, un joven Stanley Miller realizó uno de los experimentos con mayor carga conceptual de la historia de la ciencia. En su laboratorio de química de la Universidad de Chicago, y bajo la supervisión del premio Nobel Harold Urey, diseñó un circuito cerrado de matraces donde intentó recrear las condiciones que se pensaba podrían tener las pequeñas balsas de la Tierra primigenia, 4.000 millones de años atrás. Puso agua evaporándose en un matraz, un tubo que conducía el vapor hasta otro matraz que contenía una mezcla de metano, hidrógeno y amoníaco, allí aplicaba descargas eléctricas emulando las frecuentes tormentas que había durante las primeras etapas de la formación del planeta, y a medida que la mezcla se condensaba, la parte líquida regresaba al matraz inicial. Así estableció un ciclo que reproducía la «sopa prebiótica» que en ese momento se creía contenían los primeros charcos de la Tierra. Al cabo de una semana, Miller tomó la muestra, la analizó por cromatografía en el laboratorio, y para su sorpresa descubrió la presencia de varios aminoácidos (moléculas con las que se construyen las proteínas). La simplicidad del experimento y la rapidez en aparecer moléculas complejas hizo que la investigación se publicara al año siguiente en la revista Science, y se sacó la conclusión de que la aparición de moléculas prebióticas a partir de moléculas simples era un proceso muy sencillo. Como curiosidad, ya entrados en la década del año 2000 un ex alumno de Miller encontró viales antiguos de sus experimentos, los analizó con métodos cromatográficos que no existían en su época y descubrió hasta 22 aminoácidos diferentes, muchos de lo cuales Miller no pudo identificar.

Ahora sabemos que las condiciones de la Tierra primigenia no eran como Miller y Urey las habían descrito, y se han identificado gran cantidad de aminoácidos, lípidos y nucleótidos incluso a bordo de meteoritos. La aparición espontánea de estas moléculas prebióticas no parece químicamente tan misteriosa, y el verdadero gran reto es entender cómo llegaron a formar ácidos nucleicos y proteínas capaces de autoorganizarse y replicarse en una protocélula. A pesar de eso, el experimento de Miller continúa siendo una referencia por su valor simbólico al demostrar que los átomos expulsados de las estrellas podrían construir fácilmente las moléculas que forman parte de los seres vivos, y por impulsar el sueño de intentar comprender científicamente el origen de la vida.

Otro investigador de enorme valor en su época fue el bioquímico leridano Joan Oró, quien a principios de los sesenta publicó varios experimentos demostrando que añadiendo ácido cianhídrico (HCN) a mezclas prebióticas, se podían producir los nucleótidos del ADN. En cierta manera, Joan Oró fue un visionario por dos motivos: en primer lugar por ser el primero en sugerir que esta química prebiótica podría haber empezado fuera de la Tierra y llegar a nuestro planeta a bordo de cometas, y, en segundo lugar, por incorporar en sus experimentos el ácido cianhídrico, que a posteriori se confirmaría como un componente verdaderamente fundamental en la evolución de la química prebiótica en la Tierra. Joan Oró fue un investigador excepcional, que recibió más atención en el extranjero que dentro de su propio país. Muchos científicos afirman que Miller y Oró merecían haber ganado el premio Nobel de química por sus experimentos, y es una pena que Joan Oró no haya tenido más justo reconocimiento.

De hecho, el HCN es clave en un estudio publicado por el inglés John Sutherland en 2015, que explora los siguientes pasos hacia la comprensión del origen de la primera célula. Antes de continuar con el batiburrillo de nombres extraños que viene a continuación, te pido que te armes de paciencia y agudices tu imaginación. Merece la pena si quieres tener una idea de cómo habría aparecido la vida en la Tierra.

EL MUNDO DE ARN, Y EL HUEVO O LA GALLINA MOLECULARES

Imaginemos un cosmos en el que la explosión de estrellas ha ido diseminando infinidad de átomos y polvo molecular por el espacio, que con el tiempo se fueron agrupando en planetas junto a moléculas simples como agua, ácido sulfúrico, dióxido de carbono o ácido cianhídrico, y que llegaron a existir pequeñas balsas o lagos subterráneos repletos de aminoácidos, lípidos o precursores de ácidos nucleicos. Hasta aquí todo es perfectamente factible. La inmensa pregunta sin respuesta todavía es cómo estas moléculas prebióticas se juntaron y terminaron formando una especie de célula cerrada que codificara información, aprovechara energía del medio y se reprodujera. Entramos en terreno de las hipótesis y del estudio científico que se conforma con dar una explicación químicamente coherente al origen de la vida.

Desde hace un tiempo ya parece descartado que —por su complejidad molecular y de mecanismos de acción— el ADN estuviera presente en las primeras células que aparecieron en la Tierra. Todo apunta a un mundo inicial de ARN en el que la información genética estuviera contenida en unas más pequeñas y simples moléculas de ARN (molécula «parecida» al ADN pero de una sola cadena) que pudieran hacer copias de sí mismas y, al mismo tiempo, catalizar reacciones químicas. Esta doble capacidad del ARN (codificar información y tener actividad catalítica) es lo que le sitúa como molécula clave en el origen de la vida y precursora del ADN.

El gran debate, que recuerda al de si fue primero el huevo o la gallina, es que las moléculas de ARN, aun pudiéndose formar químicamente por sí solas, no podrían funcionar y evitar ser degradadas sin un entorno de proteínas determinado y sin una capa de lípidos que las protegiera. Y a su vez, todo esto no puede formarse sin el ARN. Aunque se trata de un misterio todavía lejísimos de ser comprendido, el equipo de John Sutherland observó que bajo ciertas condiciones y en presencia de formaldehído, acetileno y ácido sulfúrico, el HCN puede facilitar que la química prebiótica genere simultáneamente pequeñas proteínas, cadenas de lípidos y ARN de hasta cuatro nucleótidos. De esta manera, la paradoja de si fueron primero ácidos nucleicos o proteínas y de cómo pudieron formarse unos sin los otros quedaría superada por la visión de una sopa prebiótica con enorme complejidad macromolecular, con todos los ingredientes esenciales para la vida habiendo aparecido por su cuenta, y en la que poco a poco los ARN se podían ir enganchando a largas cadenas de lípidos que les daban protección y empezaban a reaccionar con las proteínas del medio. El ARN explotaría su versatilidad para codificar información, para catalizar (construir) estructuras proteicas y para hacer copias de sí mismo. De esta manera, la complejidad molecular pudo ir aumentando, las cadenas lipídicas se alargaban y empezaron a unirse por sus extremos, y así aparecieron unas pelotitas con un espacio interior protegido donde las reacciones químicas podían acelerarse drásticamente. Con millones de estructuras similares evolucionando químicamente y generando moléculas y mecanismos cada vez más sofisticados, quizá tras millones de años e infinitos experimentos moleculares apareció el ADN para sustituir al ARN como codificador de información, y proteínas mucho más complejas que hicieran funciones más específicas.

Cierto que todavía parece un cúmulo de coincidencias inverosímil, pero debemos tener en cuenta que estamos hablando de millones de años de fugaces reacciones químicas que se producen en nanosegundos. Además, estos trillones de experimentos prebióticos se pudieron realizar en entornos muy diversos, mediante un constante prueba y error molecular. Y si recurrimos al análisis de probabilidades y al principio antrópico, no parece tan descabellado que en algún rincón de la Tierra, del Marte antiguo o de otro punto del universo se hubiera formado la primera protocélula sin ningún otro apoyo que las leyes de la física y la química.

Nunca podremos averiguar con certeza cómo fue exactamente este proceso, ni qué ocurrió en esos primeros centenares de millones de años de evolución molecular sobre la Tierra. Los investigadores se limitan a obtener datos para comparar opciones y ver cuáles resultan más viables. Pero en estos momentos, y con los experimentos acumulados, la hipótesis del mundo de ARN ofrece una narrativa lógica bastante coherente.

No olvidemos t ...