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‘Quorum sensing’, el Twitter de las bacterias

Por Julián Guercetti (CSIC)*

Hoy nos resulta imposible pensar en un mundo sin redes sociales. Aunque es cierto que estas plataformas digitales nos rodean desde hace poco tiempo, han cambiado la forma en la que interactuamos y nos comunicamos de una manera radical. ¿Y qué dirían si les aseguro que llegamos tarde a tener la autoría sobre tamaño descubrimiento? Aunque sea difícil de creer, los seres humanos no fuimos los primeros en utilizar redes sociales sobre la Tierra. La realidad es que en la naturaleza existen organismos unicelulares que nos llevan miles de años de ventaja desarrollando sus propias redes de formas muy diversas… y además sin necesidad de wifi.

Las bacterias pertenecen al grupo de organismos más primitivos que lograron habitar la Tierra desde tiempos inmemorables y utilizan una red social denominada quorum sensing (QS) a través de la cual pueden comunicarse. Curiosamente, esta se asemeja mucho a Twitter. ¡Sí, acaban de leer que las bacterias tienen algo parecido a Twitter! Si no lo tomamos de manera literal, podemos decir que las dos herramientas comparten ciertas similitudes que vamos a discutir a continuación.

El descubrimiento de este sistema de comunicación se remonta a 1970, cuando un grupo de investigación que trabajaba con bacterias marinas logró demostrar que estos microorganismos –hasta ese momento se creía que no interactuaban entre sí– realmente podían comunicarse. La clave de esta historia es la bioluminiscencia, un fenómeno que también se observa en las luciérnagas y muchos otros organismos que, a través de una serie de reacciones químicas, son capaces de emitir luz.

Lo que llamó poderosamente la atención al equipo científico fue que, al acumularse muchas bacterias en un cultivo, aumentaba la bioluminiscencia. Mientras que, si la cantidad de bacterias era baja, la luz permanecía apagada. Fue así como este grupo se comenzó a plantear que de alguna manera las bacterias debían comunicarse para ponerse de acuerdo y decidir cuándo podían emitir luz. Ese comportamiento parecía estar asociado a la cantidad de bacterias que había en el lugar, es decir, que dependía de la densidad poblacional.

Dejando atrás la parte histórica, para cualquier usuaria o usuario de Twitter esta red social no tendría sentido sin los mensajes, los tuits de máximo 280 caracteres. En cambio, las bacterias crearon sus propios mensajeros químicos a los que llamamos autoinductores. Este tipo de ‘tuits’ son básicamente moléculas que generan las bacterias y que pueden ser detectadas por otras que se encuentren próximas, lo que les permite recibir el mensaje.

¿Cómo funciona la red social bacteriana?

Como dijimos, el QS es una red social bacteriana, pero, ¿cómo funciona? Para hacernos una idea debemos pensar que las bacterias son como influencers que se pasan el día generando autoinductores. Por lo tanto, cuando la cantidad de bacterias en un sitio aumenta de manera significativa, y cada una de ellas genera su autoinductor, estas moléculas comienzan a acumularse hasta alcanzar una concentración crítica, que enciende la alerta de que ya no queda mucho espacio en ese lugar y deben cambiar su comportamiento. Es decir, que después de tanto escribir y retuitear el mensaje, este se vuelve tendencia y ahora todas las bacterias saben que allí no cabe ni una más.

En microbiología las bacterias se pueden clasificar en dos grandes grupos basándose en una tinción diferencial conocida como tinción de Gram, en honor a su creador Christian Gram. Esta técnica permite obtener una primera aproximación acerca de la estructura de cada bacteria al diferenciarlas entre Gram+ y Gram-. Con los grandes avances en esta área, hoy sabemos que, dependiendo del tipo de bacteria, el mecanismo de quorum sensing puede ser diferente. Por ejemplo, en el caso de las bacterias Gram+ sus mensajes o autoinductores consisten en un tipo de moléculas denominadas péptidos, mientras que los mensajes de las bacterias Gram- son moléculas orgánicas pequeñas, muy diferentes a nivel estructural a las de las bacterias Gram+.

A partir del trabajo de muchos grupos de investigación, pudimos entender que cada tipo de bacteria es capaz de utilizar un mecanismo de quorum sensing para comunicarse con las de su misma naturaleza, por lo que se trata de una red social específica. Pero, al mismo tiempo hay sistemas que permiten la comunicación entre distintos tipos de bacterias e incluso con otros microorganismos, a las que podríamos denominar redes sociales universales. Por tanto, es evidente la complejidad que pueden presentar los distintos mecanismos de comunicación entre organismos tan diminutos que carecen de bocas y manos, pero que pueden organizarse mejor que nosotros.

Resistencia a antibióticos

Actualmente sabemos que las bacterias utilizan el QS como estrategia para regular cientos de comportamientos grupales como la bioluminiscencia, así como otros un tanto nocivos para la salud humana. Son los casos de la resistencia a antibióticos, la virulencia e incluso la formación de biopelículas. Este último fenómeno supone un gran problema dado que consiste en un consorcio bacteriano que logra asentarse de forma permanente en una superficie (órganos del cuerpo, instrumental quirúrgico, implantes, etc.) y son muy difíciles de remover e incluso generan mayor resistencia a los antibióticos. Un claro ejemplo del famoso refrán que dice “la unión hace la fuerza”.

En muchos laboratorios se trabaja para intentar descifrar el contenido de esos mensajes y poder interrumpir la comunicación entre las bacterias para evitar que se pongan de acuerdo y ataquen al organismo. El uso de los antibióticos es cada vez más limitado debido a la gran capacidad de resistencia que generan y por eso resultan necesarias nuevas estrategias de tratamiento para infecciones bacterianas que no se basen en este principio. En nuestro grupo de investigación del CSIC intentamos determinar si la presencia de estos autoinducotres y otras moléculas del quorum sensing podrían ser útiles como biomarcadores de una infección bacteriana y así adelantarnos a su tratamiento y evitar futuras complicaciones.

 

*Julián Guercetti es investigador en el grupo Nanobiotecnología para el Diagnóstico, del Instituto de Química Avanzada de Cataluña del CSIC. Ha sido finalista de FameLab España 2021.

¿Por qué no todo el mundo tiene la piel negra?

Por Lluis Montoliu (CSIC)*

Solamente hace falta sentarse unos minutos en un banco de una estación de metro concurrida de una gran ciudad y dedicarse a contemplar a las personas que pasan por allí para darse cuenta de la enorme diversidad que tenemos de colores de piel, pelo y ojos. ¿Cómo es posible que haya gente con la piel, cabellos y ojos tan claros y, a la vez, también existan otras personas con la piel, el pelo y los ojos muy oscuros, casi negros? ¿Por qué no todo el mundo tiene la piel clara? ¿Por qué no toda la gente tiene la piel oscura? Toda esta maravillosa diversidad de aspectos de los seres humanos es producto del funcionamiento de un grupo de genes que determinan nuestra pigmentación, los llamados genes de colores.

Una chica pelirroja en un ascensor suscita el interés de quienes están a su alrededor. / Ilustración de Jesús Romero

Pequeñas variaciones en algunos de ellos pueden causar grandes diferencias en nuestra apariencia externa, pero no debemos olvidar que en lo fundamental todos los seres humanos somos mucho más parecidos de lo que habitualmente algunas personas están dispuestas a asumir. Todos los seres humanos compartimos el 99,9% de nuestro genoma y las diferencias genéticas (0,1%) son fundamentalmente individuales. En otras palabras, por más que algunos se empeñen en seguir refiriéndose a este término, no existen las razas en la especie humana. Más allá de unas variaciones genéticas en algunos genes de colores que determinan el color de la piel, pelo y ojos, dos personas de origen africano pueden ser tan distintas entre sí como dos personas de origen europeo.

El color de piel de los primeros seres humanos

Nuestros antepasados homínidos tenían el cuerpo blanquecino, cubierto de pelo, como los chimpancés actuales. Posteriormente, cuando aquellas poblaciones ancestrales emigraron desde la selva a la sabana, tuvieron que adaptarse a temperaturas más elevadas y mayor radiación solar. Perdieron el pelo para así poder empezar a sudar y regular mejor la temperatura corporal, pero sin pelo tuvieron que desarrollar otro tipo de protección frente al sol. La aparición de mutaciones en algunos genes de colores que ennegrecían la piel fue providencial y así aquellos primeros seres humanos sin pelo con piel oscura pudieron sobrevivir bajo el sol. Esta adaptación les permitió proteger determinadas vitaminas necesarias para la vida y la reproducción que se degradan por el sol, como el ácido fólico, y reducir el riesgo de desarrollar cáncer de piel, que habría acabado con sus vidas.

Posteriormente, cuando los seres humanos emigraron desde África hacia el norte de Europa, llegaron a tierras con mucha menor radiación solar en las que el exceso de pigmentación era un problema, pues no les permitía aprovechar los pocos rayos de sol que tenían al día para poder sintetizar la cantidad mínima necesaria de vitamina D que producimos en nuestra piel por acción de la radiación ultravioleta del sol. De nuevo, la aparición de una mutación en otro gen que palidecía la piel fue providencial y permitió a esos humanos adaptarse a las duras y oscuras condiciones.

El origen de las personas pelirrojas

Esa mutación alteró la composición de la melanina que fabricábamos, tanto que algunas personas pasaron de acumular una mezcla de pigmentos formados por una melanina oscura, que llamamos eumelanina, y otra más clara, naranja-rojiza, que llamamos feomelanina, cuya mezcla es responsable de la gran diversidad de colores de piel que tenemos, a fabricar solamente feomelanina. Habían surgido las personas pelirrojas, cuya piel blanca les permitió adaptarse mejor a aquellas latitudes, además de proporcionarles esos fascinantes colores de pelo y ojos que el resto envidiamos. Y así es como, alterando la función de unos pocos genes de colores, podemos pasar de pieles blancas a más oscuras para luego regresar a pieles nuevamente pálidas.

En Europa es donde se concentra una mayor diversidad de patrones de pigmentación de las personas, y donde coexisten personas rubias, castañas, morenas, pelirrojas y negras formando casi un continuo de aspectos y colores. Erróneamente, tendemos a pensar que África es un continente mucho más uniforme. Sin embargo, existe igualmente una enorme variabilidad genética en personas de origen africano, que difícilmente puedan agruparse como una sola población. Por ejemplo, en cuanto a la pigmentación hay grandes diferencias entre las pieles más oscuras de personas nacidas en la región de Etiopía, Somalia y Sudán y las tonalidades mucho más claras de personas de los extremos del continente, el Magreb y Sudáfrica. Esto nos dice que no hay ‘un’ color de piel oscura, negra, sino muchos. De la misma manera que no hay un color de piel clara, blanca, sino muchos.

Misma cantidad de melanina, distinta capacidad de transportarla

Intuitivamente pensaríamos que una persona de piel negra debería tener más células pigmentarias, más melanocitos en la piel, que una persona de piel blanca. Y no es así. Esta es la típica pregunta de programa de televisión de cultura general que fallaría casi todo el mundo. La realidad es que dos personas, una de piel negra y otra de piel blanca, tienen aproximadamente el mismo número de melanocitos.

¿Cómo puede ser que la primera tenga la piel mucho más oscura que la segunda? La diferencia no está en el número de células pigmentarias, sino en la capacidad que tienen estas de trasladar el pigmento que fabrican, la melanina, a los queratinocitos de nuestra piel. Estas células son las que nos dan nuestra pigmentación, no los melanocitos, que se encuentran situados en capas más profundas de la piel, en el límite entre la epidermis y la dermis. Simplemente alterando la función de otros genes de colores, responsables del transporte de melanina entre melanocitos y queratinocitos, somos capaces de oscurecer significativamente el color de nuestra piel.

Estructura simplificada de las células de la piel, con los melanocitos en la base de la epidermis transfiriendo sus melanosomas repletos de melanina a los queratinocitos. / Ilustración de Jesús Romero

De todo ello se deduce lo absurdo e inútil que es intentar buscar diferencias entre dos personas simplemente porque presenten colores distintos de piel. Con muy pocas diferencias en algunos de los genes de colores somos capaces de cambiar el aspecto externo de una persona, pero en lo fundamental todas las personas, tengamos la piel blanca o negra, somos semejantes. Nunca estuvo justificado ningún tipo de racismo, tampoco desde la genética. Aceptemos y gocemos con la enorme variedad de aspectos que podemos tener los seres humanos sin que por ello haya personas que sean discriminadas o sufran rechazo, persecución o ataques por motivo del color de su piel.

 

* Lluis Montoliu es genetista e investigador del CSIC en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB). Este y otros temas relacionados con la genética de la pigmentación forman parte de su nuevo libro de divulgación Genes de colores, con ilustraciones de Jesús Romero y publicado por NextDoor Publishers.

¿Cuál será la primera planta en colonizar el volcán de La Palma? Tenemos una candidata: la lechuga de mar

Por Alberto J. Coello (CSIC)*

Las erupciones volcánicas son uno de los eventos de la naturaleza más increíbles y peligrosos que pueden producirse. Hace poco fuimos testigos de la última, ocurrida en la isla canaria de La Palma y que ha dejado patente el efecto destructivo de estos fenómenos. Durante 85 días, el volcán de Cumbre Vieja expulsó inmensas coladas de lava a más de mil grados de temperatura que alcanzaron la costa, cubriendo más de 1200 hectáreas y arrasando edificaciones, campos de cultivo y ecosistemas. Esta erupción recuerda, en muchos aspectos, a otra que ocurrió hace cinco décadas, la del volcán Teneguía, en el sur de la misma isla y que hoy es un espacio natural protegido.

Volcán de Cumbre Vieja en erupción. / César Hernández

Aquella erupción de 1971 duró varias semanas y dejó coladas de lava que alcanzaron también el océano y ampliaron la superficie isleña. Cabía esperar que la destrucción en la naturaleza producida por el volcán dejase daños irreparables por el efecto de la lava, pero la realidad fue diferente. Las coladas de lava depositaron sobre la superficie de la tierra material capaz de albergar vida al cesar las erupciones.

La llegada de organismos vivos a zonas recientemente bañadas de lava es un proceso lento. De hecho, tras 50 años desde la erupción del Teneguía, la diversidad que podemos observar en esa zona es todavía baja. Muchas especies necesitan la acción de otras con las que establecer estrechas relaciones para poder sobrevivir. Por ello, los primeros organismos que llegan a esos nuevos territorios, conocidos como pioneros, son fundamentales para la explosión de biodiversidad que sucederá más tarde en esas zonas.

Las coladas de lava de la erupción del Teneguía en 1971 cercanas a la costa, en la Punta de Fuencaliente, donde se aprecian individuos de la lechuga de mar (los verdes más brillantes con toques amarillos). / Alberto J. Coello

Pioneras tras la lava

Una de esas especies pioneras que podemos encontrar en abundancia creciendo sobre los depósitos de las coladas de lava del Teneguía es la lechuga de mar o servilletero (Astydamia latifolia). Esta especie de la familia Apiaceae vive en las costas de todas las islas del archipiélago canario y llega a alcanzar incluso la costa de Marruecos. Es una planta de hojas suculentas de un color verde muy brillante y con unas flores amarillas muy vistosas, que forma unos reconocibles paisajes de hasta kilómetros de extensión.

A pesar de que la Punta de Fuencaliente, al extremo más al sur de La Palma, no cuenta con un gran número de especies, la lechuga de mar es la más abundante, lo que deja patente su capacidad colonizadora en estos ambientes. De hecho, los análisis genéticos de esta especie han revelado que se ha movido múltiples veces entre las islas de todo el archipiélago. Esta gran capacidad colonizadora parece guardar relación con las estructuras de sus frutos.

La lechuga de mar (Astydamia latifolia) en El Cotillo, Fuerteventura. / Alberto J. Coello

Por un lado, presentan un ala que les permite moverse fácilmente por el aire, lejos de la planta en que se formaron. Por otro, cuentan con tejido corchoso, de tal manera que, una vez caen en el agua del océano, pueden mantenerse a flote y conservar la viabilidad de las semillas tras ser expuestas a la salinidad del agua. La capacidad que tiene la lechuga de mar de sobrevivir al agua marina es fundamental para especies que, como ella, viven en zonas de litoral. Esto le permite moverse entre islas con bastante más facilidad que otras plantas que no cuentan con este tipo de estructuras.

Con todo ello queda claro que la lechuga de mar posee una capacidad de supervivencia y colonización enormes, lo que la convierte en una importante especie pionera de nuevos ambientes como el que podemos encontrar tras las erupciones volcánicas en Canarias, y parece una gran candidata a ser de las primeras plantas en crecer sobre la lava de Cumbre Vieja. Solo el tiempo desvelará si estamos en lo cierto, pero los antecedentes permiten apostar por ella. De lo que no hay duda es que habrá vida después del volcán.

 

*Alberto J. Coello es investigador del Real Jardín Botánico (RJB) del CSIC. Este texto es un extracto del artículo ‘Habrá vida después del volcán’ publicado en El Diario del Jardín Botánico.

El cambio climático y la guerra en Ucrania están en nuestro plato

Por Daniel López García (CSIC) *

¿Cómo va a impactar la guerra de Ucrania en nuestra alimentación? La respuesta dependerá de las medidas que tomemos. Y también de si estas tienen en cuenta los efectos que el cambio climático está teniendo sobre el sistema alimentario y la relación entre cambio climático y sistema productivo. Trataré de explicarlo en las siguientes líneas.

Gurra contra la naturaleza

Traspasar las tensiones sociales a la naturaleza

Durante las últimas décadas, las desigualdades sociales se han tratado de aliviar facilitando el acceso a bienes de consumo baratos a toda la población. Esto ha supuesto un incremento creciente de la producción intensiva y el consumo desmesurado, que se ha asentado en una mayor presión sobre los recursos naturales. Por ello podemos decir que las desigualdades se han aliviado en buena medida gracias a traspasar la tensión social hacia la naturaleza… y eso a pesar de que esas desigualdades no han dejado de crecer.

El problema es que la naturaleza está mostrando un elevado nivel de agotamiento: cuanta más presión introducimos, más se desequilibra, lo que a su vez genera nuevas tensiones sociales. La guerra en Ucrania es una buena muestra de ello: un conflicto relacionado con el control de los recursos naturales –el gas ruso atraviesa Ucrania, un territorio rico en minerales y productos agrícolas– provoca un alza de precios y desabastecimiento que dan lugar a tensiones sociales en todo el planeta, como las recientes movilizaciones del sector agrícola y del transporte que hemos vivido en España. Algo similar ocurre con el cambio climático y la pandemia de COVID19, dos fenómenos que tienen su origen en la creciente presión humana sobre los recursos naturales y que han producido ya tensiones sociales a escala global: desempleo, empeoramiento de la calidad de vida, estancamiento de la actividad económica, migraciones, etc.

Un modelo agrícola en crisis

En estos bucles de insostenibilidad social e insostenibilidad ecológica nuestra alimentación juega un papel relevante. Por un lado, la producción de alimentos a gran escala se encuentra en crisis por su elevada dependencia de materias primas que han alcanzado o se encuentran cerca de su pico de extracción: el petróleo que mueve la maquinaria o el gas, los nitratos y los fosfatos que se utilizan en la producción de fertilizantes y pesticidas. Por otro lado, los rendimientos agrícolas generan y a su vez se ven afectados por algunos de los procesos ecológicos y geológicos en los que los límites planetarios están desbordados en mayor grado, como el cambio climático, la pérdida de biodiversidad, el agotamiento de los ciclos geoquímicos de nitrógeno y fósforo o el cambio en los usos del suelo. Y, por último, los flujos globales de alimentos baratos entre unas partes del mundo y otras han quedado en entredicho después de que la pandemia dificultara los transportes internacionales y el alza de precios del petróleo los haya encarecido sobremanera. Todo ello amenaza nuestra seguridad alimentaria, algo que se deja ver en parte en el alza de los precios de los alimentos.

En este contexto, ¿cómo deberíamos gestionar los impactos de la guerra en Ucrania sobre nuestra alimentación? Para intentar que el sector alimentario europeo no colapse, algunas voces están proponiendo rebajar los estándares ambientales en la producción de alimentos. Se plantea, por ejemplo, importar piensos transgénicos y alimentos cultivados con pesticidas prohibidos en la UE; o incrementar las superficies de cultivo en detrimento de los barbechos.

Esto supone un auténtico paso atrás con respecto a la estrategia “De la granja a la mesa”, aprobada en 2020 por la Comisión Europea tras un arduo debate, y que entre otras cosas establece reducciones en los usos de antibióticos en ganadería y de fertilizantes y pesticidas químicos en agricultura, así como el objetivo de que un 25% de la superficie cultivada europea en 2030 sea de producción ecológica. No nos podemos permitir retrasar los cambios a los que ya estamos llegando tarde, como evidencia el último informe del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC), que asigna un tercio de las emisiones de efecto invernadero al sistema alimentario, o las elevadas cifras de enfermedades no transmisibles (y el gasto sanitario asociado), relacionadas con pesticidas y con dietas insostenibles y poco saludables.

La hora de actuar

El cambio climático será (y en buena medida ya lo está siendo) mucho más destructivo que una guerra, y sus impactos durarán mucho más que la guerra más larga. El último informe del IPCC, presentado el 28 de febrero, hace hincapié en la necesidad urgente de adoptar medidas inmediatas y más ambiciosas para hacer frente a los riesgos climáticos. “Ya no es posible continuar con medias tintas”, asegura su presidente.

La gravedad del cambio climático y los últimos informes del IPCC han alentado a parte de la comunidad científica a movilizarse para demandar cambios urgentes. Durante la segunda semana de abril de 2022, científicos y científicas de todo el mundo llevarán a cabo acciones de desobediencia civil aliados con diversas organizaciones ambientalistas, como Extinction Rebellion.

La comparación entre cambio climático y guerra es muy clarificadora. A lo largo de los últimos siglos, y especialmente desde el siglo XX, nuestras sociedades han entendido la relación con la naturaleza a través de la dominación, como una guerra contra la naturaleza que ahora parece que vamos perdiendo. Pero ni la naturaleza está en guerra contra la humanidad ni esa guerra es posible, porque somos parte de la naturaleza y esta vive en cada uno de nosotros y nosotras. De hecho, para poder superar ambos problemas –la guerra en Ucrania y el cambio climático– será necesario salir del escenario bélico entre sociedad y naturaleza, plagado de ‘daños colaterales’, como la idea de que para enfrentar los impactos de la guerra podemos presionar más sobre los recursos naturales. Esta idea de guerra sociedad-naturaleza solo generará nuevas crisis que se solaparán con las actuales.

El caso es que hay un consenso elevado acerca de qué camino tomar respecto a la alimentación entre los estados nacionales y las instituciones globales, como la UE, el IPCC o las agencias de Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), el Medio Ambiente (UNEP) o la Salud (OMS). Recientes informes y acuerdos globales coinciden en que es urgente, posible y necesario alimentar al mundo a través de sistemas alimentarios agroecológicos; basar nuestra alimentación en alimentos locales, frescos, sostenibles (ecológicos) y de temporada; y modificar la dieta para reducir la ingesta de carnes (y limitarla a aquellas procedentes de la ganadería extensiva) y de alimentos procesados. La combinación de crisis sociales y ecológicas que hoy nos asola debe servir para iniciar ya los cambios necesarios, y no para seguir echando leña al fuego.

* Daniel López García es investigador del CSIC en el Instituto de Economía, Geografía y Demografía (IEGD-CSIC).

Superalimentos: mucho marketing y poca evidencia científica

Por Jara Pérez* y Mar Gulis (CSIC)

Jengibre, espelta, guanábana, bayas de goji, amaranto o panela son algunos de los muchos productos que solemos encontrar bajo la etiqueta de superalimentos. Aunque la lista no ha dejado de crecer en los últimos años, lo cierto es que no hay una definición legal o precisa del término y que muchas de las afirmaciones que se realizan sobre sus efectos en la salud tienen una base científica cuanto menos dudosa. Se podría decir que los superalimentos son alimentos con un origen generalmente exótico que no formaban parte de nuestra alimentación habitual hasta hace pocos años, pero que se han promocionado en los últimos tiempos debido a sus efectos en la salud, aparentemente muy poderosos. A la vista de que estos supuestos efectos están más basados en campañas publicitarias que en investigaciones nutricionales, podríamos ir más lejos y decir que los superalimentos son como los superhéroes: solo existen en la ficción.

Las bayas de goji contienen polifenoles en cantidades similares a otras muchas frutas, como la ciruela.

Bayas de goji frente a zanahorias

Un clásico dentro de los top ten de superalimentos son aquellos que contienen antioxidantes, sobre todo polifenoles, un grupo de compuestos que pueden reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares y diabetes de tipo 2. Es lo que se suele decir de las famosas bayas de goji, un producto procedente de Asia del que todo el mundo ha oído hablar, a diferencia del cambrón, una planta con características botánicas similares que se cultiva en Almería y que sigue siendo un gran desconocido.

Se publicita mucho, y es verdad, que las bayas de goji contienen polifenoles, pero no se dice que lo hacen en cantidades similares a otras muchas frutas, como la ciruela. También se insiste en que el contenido en betacaroteno de las bayas de goji es superior al de la zanahoria, pero no tanto en que con el consumo de 50 gramos de zanahoria cubrimos nuestras necesidades diarias de dicho compuesto.

Tampoco se habla del precio de estos productos y de que un kilo de bayas de goji suele costar unos 15 euros, mientras que la misma cantidad de zanahorias vale algo más de uno. Que un producto sea más caro no significa que sea nutricionalmente mejor. Si nos gusta comer bayas de goji, açaí (una fruta tropical que se toma en forma de batido) o cualquier otro alimento incluido en estas listas, podemos consumirlo, pero los antioxidantes, al igual que otros compuestos que se asocian a los superalimentos, se encuentran presentes en todos los alimentos provenientes del reino vegetal, por lo que aseguraremos una ingesta suficiente si tomamos cantidades elevadas de frutas, verduras, legumbres, frutos secos y cereales integrales.

Superalimentos détox que pueden intoxicar

Otro de los grandes protagonistas de estos ‘superhéroes’ de la nutrición son los productos détox. Sin embargo, la cuestión es que nuestro cuerpo ya dispone de potentes sistemas detoxificantes como son el hígado, los riñones, los pulmones y la piel. Muchos de los alimentos promovidos bajo esta etiqueta solamente tienen buenos perfiles nutricionales y son aptos para incluir en una dieta saludable, pero no van a desintoxicarnos.

Las verduras de hoja verde, uno de los principales ingredientes de los batidos détox, son ricas en ácido oxálico y calcio. Ambos compuestos pueden formar piedras en el riñón.

Más bien al contrario. De hecho, los batidos verdes preparados a base de grandes cantidades de verduras como las espinacas o las acelgas, y que algunos gurús aconsejan tomar en cantidades de hasta un litro al día, pueden convertirse en un producto perjudicial. Este tipo de verduras de hoja verde son ricas en ácido oxálico y calcio. La unión de ambos compuestos genera oxalatos, que forman lo que conocemos como piedras en el riñón. Por eso la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA por sus siglas en inglés) identificó en 2016 los niveles de ácido oxálico en los batidos verdes como un riesgo alimentario emergente.

Supercereales, superedulcorantes y sal ‘buena’

Los cereales también tienen su hueco en este mundo. Espelta, kamut, tritordeum o trigo sarraceno llenan los carteles de nuestras panaderías, pero, una vez más, no hay que dejarse cegar por lo exótico, ni pensar que lo que sensorialmente nos resulta más agradable, puede ser más saludable. Si pensamos en términos de salud y propiedades alimentarias, lo más relevante es que el pan que consumimos sea integral. La normativa actual señala que, para que un pan reciba esa denominación, tiene que haberse elaborado íntegramente con harina integral, o en caso contrario, la cantidad empleada ha de estar indicada expresamente.

El pan más saludable que podemos consumir es el integral.

Algo similar pasa con los edulcorantes. Panela, sirope de arce o azúcar moreno se anuncian como más saludables, pero en todos los casos estamos hablando de productos que contienen entre un 70 y un 95% de azúcar. Por eso, la idea que debemos fijar es que hay que bajar la ingesta de azúcares libres en nuestra dieta, independientemente de su presentación. No se trata de tomar tres bizcochos a la semana elaborados con azúcar moreno, sino de consumirlos esporádicamente y elegir el edulcorante que más nos guste.

La sal es otro los productos cuyo consumo debemos reducir, pero de nuevo aparece una alternativa prometedora: la sal rosa del Himalaya. Para empezar, proviene de la segunda mayor mina de sal del mundo, en Pakistán, nada más lejos de un bucólico paraje. Quienes la defienden dicen que es mejor que la sal común porque es rica en minerales, pero, una vez más, las cantidades importan. Deberíamos consumir de 50 a 600 gramos de sal rosa para ingerir los mismos minerales que nos aportan alimentos saludables tan comunes como las sardinas en aceite, las judías blancas o los pistachos.

Lo importante es la dieta

Además de tener en cuenta propiedades y precios, consumir alguno de estos superalimentos no nos puede llevar a despreocuparnos del resto de productos que comemos. Lo importante es asegurar una dieta sana y equilibrada, porque en una alimentación basada en cereales refinados, productos ultraazucarados y ricos en grasa de mala calidad, la incorporación de un puñado de bayas de goji o de dos cucharadas de chía no va a tener ningún efecto beneficioso.

Por tanto, la clave es consumir alimentos que se incluyan dentro de la categoría de saludables. Los superalimentos no existen, al menos no con esa idea que llevan asociada de propiedades curativas, únicas e independientes del conjunto de la dieta. La chía es igual de ‘super’ que las lentejas o que una naranja. Debemos cuidar el perfil global de la dieta y, a partir de aquí, es una elección personal si incluir esos alimentos conocidos como superalimentos, pero nadie debería pensar que va a estar malnutrido por no poder comprar este tipo de productos, porque existen opciones equivalentes y asequibles.

Jara Pérez es investigadora del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos y Nutrición (ICTAN) del CSIC y autora del libro Los superalimentos (CSIC-Catarata).

 

Cultura con C de Cosmos: Vida

Por Montserrat Villar, Eva Villaver, Natalia Ruiz, Ester Lázaro, José Antonio Caballero, Carlos Briones y David Barrado (CSIC)*

Vivimos en una sociedad hiper-especializada: profesionales de diferentes áreas del saber son excelentes en temas cada vez más específicos. Como consecuencia, el estudio, la investigación y la propia cultura se compartimentan en múltiples casillas que a menudo nunca se tocan. Alejarnos de nuestra especialización para sumergirnos en otras áreas del conocimiento es enormemente enriquecedor: nos permite reconstruir la historia, nos estimula a imaginar soluciones creativas a problemas complejos y, muy importante, nos hace dudar. Solo desde la duda puede progresar el conocimiento.

De estas reflexiones nació Cultura con C de Cosmos (C3), un proyecto surgido en el Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) cuyo objetivo es hacer divulgación científica promoviendo el encuentro y la comunicación entre áreas del saber generalmente percibidas como disociadas (ciencia vs. humanidades). En sus dos primeras ediciones (octubre de 2018 a marzo de 2019 y noviembre de 2019) nuestro objetivo fue divulgar la astronomía y la astrobiología a través del arte, la poesía y la música.

C de Cosmos

Cultura con C de Cosmos ha regresado en marzo de 2022 con una nueva iniciativa, C3: Vida, que aborda como tema central la posible existencia de vida fuera de la Tierra. Hasta la fecha la única evidencia de vida la tenemos en nuestro planeta. Sin embargo, desde épocas remotas la posibilidad de que exista en otros lugares del universo ha hecho volar la imaginación del ser humano y ha motivado una profunda reflexión sobre nuestro lugar en el cosmos. Esto ha quedado plasmado en numerosas manifestaciones de nuestra cultura, incluyendo las religiones, la filosofía o el arte. Así, durante milenios, artistas plásticos, escritores, músicos y filósofos han imaginado e incluso recreado otros mundos habitados.

La ciencia no podía ser ajena a esa inquietud y, desde que la tecnología lo ha permitido, tiene como uno de sus objetivos prioritarios investigar si los procesos que han conducido a la aparición de la vida en la Tierra podrían haber ocurrido en otros lugares del universo. Vivimos una época que quizá nos depare grandes hallazgos. Gracias a los avances en la investigación astrobiológica y astrofísica, podemos buscar vida fuera de la Tierra con estrategias muy sofisticadas basadas en el conocimiento científico. Por primera vez puede que estemos en condiciones de hallar indicios de esa posible vida extraterrestre. ¿Estamos preparados para un descubrimiento de esta magnitud?

 Vídeos, diálogos y directos de Youtube

De todo ello hablaremos en C3: Vida. Entre marzo y junio invitaremos a la sociedad a reflexionar acerca de este tema tan provocador. Personalidades del mundo de la cultura nos mostrarán en vídeos breves cuál es su visión acerca de la posible existencia de vida en otros lugares del cosmos. Rosa Menéndez, presidenta del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Miguel Falomir, director del Museo del Prado, Michel Mayor, premio Nobel de Física 2019, el guionista y director de cine Mateo Gil, la periodista y escritora Marta Fernández, el poeta y juglar Daniel Orviz, entre otros, nos acompañarán y compartirán sus reflexiones y sensaciones acerca de este tema trascendental.

Celebraremos, además, actividades de divulgación científica online y presenciales. Entre ellas destacamos el ciclo de diálogos en el mítico Café Gijón de Madrid, que se inaugura el jueves 17 de marzo con la conversación Pensar el arte, sentir la ciencia entre el bioquímico del CSIC Carlos Briones (CAB) y el artista multidisciplinar Antonio Calleja. Seguirán cinco diálogos, uno cada jueves hasta el 28 de abril, excepto Jueves Santo. Profesionales de la ciencia, el arte, la filosofía, el periodismo y la historia conversarán sobre temas diversos (incluyendo la vida extraterrestre) para estimular una reflexión interdisciplinar y mostrar cómo la aproximación a una misma idea desde caminos diferentes produce a menudo inspiradoras alianzas de gran riqueza intelectual.

A partir de mayo celebraremos directos de youtube. En un contexto permeado por la divulgación científica, el público tendrá oportunidad de preguntar a personas expertas lo que siempre quiso saber acerca de la posible existencia de vida extraterrestre. El diálogo permitirá compartir las dudas, ideas y sensaciones que inspira la reflexión acerca de una de las cuestiones más intrigantes y evocadoras para la humanidad desde hace milenios: ¿estamos solos en el universo?

* Montserrat Villar (directora de C3:Vida), Eva Villaver, Ester Lázaro, José Antonio Caballero, Carlos Briones y David Barrado son investigadores del CAB.  Natalia Ruiz es comunicadora en el CAB.  Forman el equipo de C3: Vida.

La vuelta al mundo de Jeanne Baret

María Teresa Telleria (CSIC)*

Este año, en el que conmemoramos el quinto centenario de la culminación de la primera vuelta al mundo por Juan Sebastián Elcano (1476-1526), nada mejor para celebrar el 8 de marzo que recordar la figura de Jeanne Baret (1740-1807), la primera mujer que completó el viaje de circunnavegación. Lo hizo dos siglos y medio después, disfrazada de hombre, al servicio del botánico Philibert Commerson (1727-1773) y enrolada en la expedición marítimo-científica de Louis Antoine de Bougainville.

Ilustración del proyecto ‘Oceánicas: la mujer y la oceanografía‘, del Instituto Español Oceanográfico (IEO-CSIC). / Ilustradora: Antonia Calafat

La mujer que burló su destino

La historia de Jeanne Baret es la crónica de una mujer valiente que no renunció a sus aspiraciones y luchó por su libertad. Trasgredió las normas de su tiempo y su epopeya es la crónica de un viaje de ciencia y descubrimientos con la botánica –la ciencia que se ocupa del estudio de las plantas– como compañera.

Contra todo pronóstico, Jeanne Baret formó parte del universo de aventura y exploración que, en el Siglo de las Luces, rodeó el mundo de la botánica. Nació en la región de Borgoña, en el centro-este de Francia, mediado el año de 1740. Hija y nieta de campesinos, por generaciones su familia se había ocupado de las labores del campo y a esas faenas parecía predestinada. Una vida a golpe de estaciones, partos, arado, yugo y zapapico era su destino. Pasó la infancia ayudando a su familia en tiempo de siembra y cosecha y, el resto de las estaciones, acompañando a su madre en las de recolección de plantas medicinales.

El conocimiento empírico de las plantas y sus propiedades terapéuticas, heredado de su madre, le abrió sin sospecharlo las puertas del mundo. El botánico Philibert Commerson se fijó en ella y en su experiencia y, al quedarse viudo, la contrató como ama de llaves. Baret le entregó su vida y Philibert compartió con ella su ciencia.

Grabado de autoría desconocida, publicado en ‘Navigazioni di Cook del grande oceano e intorno al globo’, Vol. 2 (1816).

El eunuco de la Étoile

Cuando a Commerson le ofrecieron la posibilidad de enrolarse como naturalista del rey en la expedición que, comandada por Bougainville, se preparaba para dar la vuelta al mundo, ella se aprestó a seguirle. Jeanne Baret no estaba dispuesta a quedarse en París, sola, cuidando de la casa y esperando su regreso. Acompañaría a Philibert en su exploración, aunque para ello tuviera que contravenir las leyes que prohibían a las mujeres embarcarse en los buques de la armada.

Para conseguir su objetivo, preparó un plan. Se disfrazaría de hombre y se enrolaría en el viaje de circunnavegación como criado del botánico. Un plan descabellado al que Commerson se negó rotundamente para, después, acabar claudicando.

Llegaron por separado al puerto de Rochefort de donde partieron, juntos, el 1 de febrero de 1767. Jeanne quería conocer el mundo y las plantas que proliferaban en las costas del inmenso océano, pero las cosas no fueron como imaginaba. A bordo de la Étoile, la urca reducida y claustrofóbica en la que navegaron durante muchos meses, vivió el pánico, la ansiedad, la pesadilla y el horror de sentirse continuamente vigilada y acechada por una tripulación a la que su disfraz de criado no engañaba. Su apariencia, su voz y sus modales la delataban y, para defenderse, además de llevar unas pistolas, tuvo que mentir confesando que era un eunuco.

La travesía fue larga hasta arribar a Port Louis, en Isla de Francia –hoy República Mauricio–, a primeros de noviembre de 1768. Permaneció allí durante seis años, hasta finales de 1774 cuando zarpó rumbo al puerto de L’Orient, en Bretaña, a donde llegó en la primavera de 1775. Había culminado su vuelta al mundo.

En este viaje Baret se probó a sí misma. Trabajó hasta la extenuación, padeció hambre y sed, miedo y soledad. Se codeó con la bondad más noble y la maldad más abyecta y logró sobrevivir tras su bajada a los infiernos.

Recorrido realizado por la circunnavegación de la expedición de Louis Antoine de Bouganville (1776-1779).

Buganvillas y el árbol del pan

Durante el viaje, esta mujer valiente prestó un servicio a la ciencia en el campo de la botánica. A ella le debemos el hallazgo de la buganvilla, que localizó en los alrededores de Rio de Janeiro en julio de 1767.  La historia se cuenta como sigue: Commerson estaba indispuesto, recluido en el camarote de la Étoile. No se podía mover. Una antigua herida en la pierna, que se abría con recurrente asiduidad, le impedía desembarcar y Baret debía realizar sola el trabajo en tierra firme. Comenzó la labor de exploración y, según pasaban los días, debía alejarse más y más de la costa adentrándose en el bosque tropical. Fue allí, donde su esfuerzo obtuvo la recompensa al toparse con una planta, la más hermosa que jamás había recolectado. De vuelta en la urca, al presentarle a Commerson aquel arbusto de coloridas brácteas, este fue consciente de que era una especie desconocida para él y para el resto de sus colegas botánicos. Decidió dedicársela a Louis A. de Bougainville, el comandante de la expedición, y la bautizó como: Bougainvillea spectabilis.

Izquierda: Bougainvillea speciosa, zincograbado de James Andrews (1801–1876), publicado entre 1861 y 1871. / Wellcome Library (Londres). Derecha: portada del libro sobre J. Baret de María Teresa Tellería (RJB-CSIC).

Jeanne Baret conoció muchas plantas más y, entre ellas, el árbol del pan, que vio por primera vez a su paso por Tahití. Este árbol producía unos frutos del tamaño de las calabazas que con solo hornearlos proporcionaban un pan tierno y esponjoso; debió parecerle creado para satisfacer las necesidades del hombre pues, sin trabajo, suministraba el alimento de cada día. Ahora, evocarlo nos lleva a ponderar el valor de las plantas ayer y hoy y a pregonar la necesidad de su estudio y conservación.

Tras su regreso a Francia, Baret se retiró a Saint-Aulaye y ahí se pierde su rastro. Sabemos que falleció en 1807, a la edad de 67 años.

El recuerdo de Jeanne Baret, este 8 de marzo, nos proyecta una hazaña al servicio de la ciencia que abre caminos de inspiración y esperanza.

 

*M.ª Teresa Telleria es investigadora ad honorem del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Real Jardín Botánico (RJB-CSIC), y autora de Sin permiso del rey (Espasa, 2021), libro donde reconstruye la extraordinaria peripecia de Jeanne Baret. Puedes ver la presentación del mismo en el RJB-CSIC aquí.

Una pareja que hizo historia en ciencia y en divulgación

Por Pedro Meseguer (CSIC)*

La inmigración no es un fenómeno nuevo. Durante todo el siglo XIX se mantuvo una corriente de Europa a América, donde los recién llegados compartían su origen de diáspora. Entre los muchos que cambiaron de país estaba la familia Eckhard, que llegó a Wisconsin desde Alsacia. Uno de los hijos, el pequeño Bernard de seis años, en el barco a América quizá se fijó en el duro trabajo de los marineros, o tal vez escuchó alguna historia cruda de derrotas y superaciones. Lo cierto es que en su nueva patria se abrió camino con energía: estudió, se graduó en la Universidad de Milwaukee y se estableció en Chicago donde, dedicado a la industria molinera, se convirtió en un empresario de éxito a la vez que en un líder ciudadano. Al final de su vida donó cientos de miles de dólares a la universidad de esa ciudad, que erigió el Eckhard Hall para albergar el Departamento de Matemáticas y una nutrida biblioteca.

Un día del otoño de 1954, una estudiante subía las escaleras de ese edificio y tropezó con un chico que bajaba. Era alto y guapo, con una mata de pelo castaño oscuro. Ella acababa de ser admitida como alumna adelantada a la temprana edad de dieciséis años. Lo que no sabía —y seguro que fue motivo de charla entre los dos— es que él también había entrado a una edad en que la mayoría de los adolescentes habitan la high school; a sus diecinueve años ya se había graduado y se encaminaba al máster con paso firme. Ese encuentro, sin duda feliz para ellos —se enamoraron rápidamente—, fue beneficioso para el resto de sus contemporáneos porque marcó el comienzo de una relación entre dos personas que llegaron a ser científicas eminentes y realizaron grandes contribuciones en la divulgación de la ciencia.

Lynn Margulis.

Ella se llamaba Lynn Petra Alexander, posteriormente conocida como Lynn Margulis, y tras pasar por las universidades de Chicago, Wisconsin-Madison y Berkeley, se convirtió en una brillante y controvertida investigadora en biología. Además de sus cualidades intelectuales, Lynn no tenía miedo: “He crecido en el sur de Chicago”, decía con orgullo, exhibiendo una credencial de vida que garantizaba su arrojo. La combinación de su talento con esa determinación le permitió construir una teoría que se enfrentaba a las opiniones científicas dominantes, y mantenerla durante años contra viento y marea. Su hipótesis de que ciertas partes de la célula eucariota habían sido antes bacterias independientes y que se habían unido mediante una simbiosis que beneficiaba a ambas fue ignorada durante años —y el artículo que la postulaba fue rechazado quince veces antes de su publicación—. Pero aplastantes pruebas genéticas la respaldaron y la teoría se aceptó. Durante toda su vida, ella mantuvo posiciones críticas con el neo-Darwinismo, en un debate sin fin. Hoy, sus ideas son ampliamente reconocidas.

Lynn Margulis y Carl Sagan el día de su boda.

Pero retrocedamos a Chicago. Allí, hace 65 años, una semana después de su graduación en liberal arts, Lynn se casó con ese novio de la universidad, un estudiante de doctorado en astrofísica llamado Carl Sagan. Ambos llegarían al más alto nivel académico en Estados Unidos, university professors —él en Cornell, ella en Amersh. Además, Lynn fue elegida para la Academia de Ciencias, un exclusivo reconocimiento que él no logró—. Ese 6 de junio de 1957 se unieron dos promesas académicas (entonces aún no se habían doctorado), que se divorciaron ocho años más tarde, con dos hijos en común. Hoy, cuando ya han desaparecido tras dejar dos espléndidas trayectorias científicas llenas de aportaciones —las de ella fueron revolucionarias—, tiene sentido preguntarse sobre su influencia mutua. Porque Lynn realizó muchas actividades divulgativas —un dominio donde Carl sobresalió, hasta el punto de tener un programa sobre astrofísica llamado COSMOS en la televisión estadounidense en 1980—. Con Dorian, su primer hijo, Lynn escribió varios libros sobre biología con títulos atrayentes o incluso provocativos, destinados a un público general. Curiosamente, el tema de investigación preferido de Carl era la vida extraterrestre, la exobiología, lo que llama la atención al ver la profunda investigación de Lynn sobre el origen de la vida en la Tierra. ¿Hizo suya Lynn la motivación de Carl, su objetivo de difundir la ciencia mediante el lenguaje de la calle? ¿Se dejó Carl influir por la inclinación de Lynn por el estudio de la vida?

No tenemos respuestas concluyentes, aunque ella confesó que el amor de Carl por la ciencia “era contagioso”. Sea como fuere, lo que sí podemos apreciar es el enorme impacto social de su actividad. Los libros de divulgación de Lynn, muchos traducidos, se vendieron por miles. Se estima que no menos de 400 millones de personas han visto la serie COSMOS en 60 países. Ellos perseguían el loable objetivo de poblar, con elementos científicos comprensibles, las mentes de sus conciudadanos. Su intención era que las ideas que profundizan en el conocimiento del mundo dejasen de pertenecer a unos pocos para ser libremente compartidas por la mayoría e incluidas en el patrimonio de todo el mundo. ¿Acaso no es esa una manera de repartir, sin discriminación, una nueva riqueza?

*Pedro Meseguer es investigador en el Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial del CSIC y autor del libro Inteligencia Artificial (CSIC-Catarata). Con este artículo queremos celebrar los ocho años que cumple el blog Ciencia para llevar, donde se publican entradas del personal investigador y técnico del CSIC y bajo la firma colectiva Mar Gulis, en homenaje a la científica Lynn Margulis.

Ultrasonidos: la revolución silenciosa de la medicina moderna

Por Francisco Camarena (CSIC-UPV)*

En 1983 nació la primera persona de mi familia sabiéndose de antemano cuál iba a ser su sexo. A su madre le habían hecho unas pruebas un poco raras echándole un gel pastoso y frío sobre el vientre, y el ginecólogo se había adelantado a la naturaleza diciendo: “creo que es una niña”. Las imágenes eran grises, ruidosas, bastante confusas y con mucho movimiento. ¿Cómo iba a deducirse de ese enredo de sombras que aquello iba a ser una niña?, debió pensar su madre con escepticismo.

Medida de la translucencia nucal con ecografía en la semana 13 de embarazo.

Corrían los años de la movida y las técnicas de imagen para diagnósticos médicos también se revolucionaban: acababan de concederles el Premio Nobel a los creadores de esa maravilla de imagen 3D que es la Tomografía Axial Computerizada (TAC). Los inventores de la resonancia magnética, también premiados con el Nobel, andaban haciendo imágenes espectaculares del cerebro humano utilizando propiedades cuánticas de la materia; y había unos científicos que obtenían imágenes de los procesos metabólicos del organismo con nada más y nada menos que antimateria, que es lo que se usa para obtener una imagen PET (Tomografía por Emisión de Positrones). Así que, ¿quién iba a dar importancia a unas imágenes tan pobres como las que se empezaban a tomar con sonidos?

Ventajas de los ultrasonidos

Lo cierto es que las imágenes tomadas con ultrasonidos no eran 3D, pero eran en tiempo real. Solo daban información anatómica, pero era complementaria a la que proporcionaban los Rayos X. Eran ruidosas, sí, pero incluso del ruido se podía extraer información relevante para el diagnóstico. Es verdad que dependían del operador que manejase la máquina, pero como no era más que sonido, y no podía ionizar átomos y afectar a nuestras moléculas de ADN, siempre se podía repetir la prueba las veces que fuese necesario. Y, sobre todo, se podía tener cien máquinas de ultrasonidos con lo que cuesta un TAC, una resonancia o un PET, y eso sí que es harina de otro costal.

Imagen de Microscopia de Localización con Ultrasonidos y Doppler Color de un corte coronal del cerebro de un ratón

Las décadas de los ochenta y noventa del S.XX permitieron la consolidación a nivel mundial de la técnica, con sus grandes éxitos en el campo de la obstetricia y la cardiología, que prácticamente no existirían sin esta modalidad de imagen, y con el desarrollo de la imagen Doppler, 3D y, en el campo de la terapia, de la litotricia para el tratamiento de cálculos renales y biliares con ondas de choque. El arranque del siglo XXI no fue menos fructífero: la elastografía, una variante de imagen ecográfica, permitió la mejora de los diagnósticos mediante la obtención de mapas de la dureza de los tejidos, y la aparición de sistemas cada vez más pequeños y económicos posibilitó la implantación de la tecnología en pequeñas clínicas de todo el mundo. En 2014, el número de pruebas con ultrasonidos a nivel mundial ascendió a 2.800 millones (éramos 7.200 millones de habitantes sobre la faz de la Tierra en ese momento), lo que aupó esta tecnología, junto con la de Rayos X, a la cima de las modalidades de imagen más utilizadas en medicina. Además, durante la segunda década de este siglo se ha extendido el uso del ultrasonido terapéutico, principalmente para producir quemaduras internas en los tejidos mediante la focalización del sonido, de un modo parecido a como focaliza una lupa la luz solar, lo que está permitiendo tratar de forma no invasiva enfermedades como el temblor esencial, la enfermedad de Parkinson, el cáncer de próstata o la fibrosis uterina.

Nuevas terapias contra el cáncer

El futuro próximo se vislumbra muy prometedor. Las mejoras técnicas están disparando el número de aplicaciones y en pocos años veremos consolidarse nuevas formas de terapia, como la histotripsia: ultrasonidos focalizados de altísima intensidad que trituran literalmente los tejidos tumorales y esparcen en derredor antígenos que favorecen la respuesta inmunológica del cuerpo contra el propio tumor. Otras novedades serán los dispositivos para modular con precisión quirúrgica el funcionamiento del cerebro humano y modalidades de imagen de una espectacularidad propia de la ciencia ficción, como la optoacústica o la microscopía de localización por ultrasonidos.

Mapeo de los vasos sanguíneos del cerebro humano realizado con ultrasonidos. 

Los ultrasonidos, ese sonido que los humanos no podemos oír, son la base de una tecnología que ha sido uno de los pilares sobre los que se ha construido el edificio de la medicina moderna. Han supuesto una revolución trascendental en el modo de observar el interior del cuerpo humano, hasta hace poco tan misterioso y opaco, y nos han permitido verlo como veríamos con los oídos, como ven los murciélagos, como componen su mundo las personas invidentes. Puede parecer menos, pero los murciélagos vuelan a oscuras y eso no lo pueden hacer los pájaros con sus flamantes ojos. Ha sido una revolución tranquila, de avances graduales pero fiables, sin excesivo ruido mediático, sin premios Nobel, sin estridencias, como no podía ser de otra manera al tratarse, como se trata, de sonido inaudible. Una revolución silenciosa, sí, pero una revolución, al fin y al cabo.

 

*Francisco Camarena Fermenía trabaja en el Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular (i3M, CSIC-UPV), donde dirige el Laboratorio de Ultrasonidos Médicos e Industriales (UMIL)

Escuchar los virus y las bacterias para el diagnóstico de enfermedades

Por Eduardo Gil (CSIC)*

Imagina que estiras un muelle. Esto hace que lo muevas de su posición de reposo. Se contrae, se estira y vuelve a su forma original. Mantendrá este movimiento oscilatorio durante cierto tiempo. El número de veces que se repite en un segundo se llama frecuencia, medida en hercios (Hz) – un hercio equivale a una oscilación por segundo-. Las oscilaciones de los muelles podemos observarlas con nuestros ojos, e incluso contarlas sin gran dificultad. Sin embargo, cuanto más pequeño sea un objeto, las oscilaciones tendrán una menor amplitud y una mayor frecuencia y, por tanto, será más difícil verlas.

Otro ejemplo clásico de resonador mecánico es el de la cuerda de una guitarra. Cada una de las cuerdas tiene dimensiones diferentes y por ello emiten sonidos distintos. Por ejemplo, cuando se toca la nota musical LA3 la cuerda vibra a 440 Hz, es decir, se comprime y expande 440 veces por segundo. Las vibraciones de una cuerda son más difíciles de observar con nuestros ojos y, por supuesto, no es posible contarlas. Sin embargo, estas vibraciones las percibimos con nuestros oídos, que son sensibles a su frecuencia, por ello distinguimos entre vibraciones que producen sonidos graves o agudos.

Microdiscos optomecánicos que actúan como sensores y bacterias Staphylococcus Epidermidis, que vibran a frecuencias de cientos de megahercios, cayendo sobre ellos. / Imagen: Scixel

Toda estructura mecánica es elástica en mayor o menor medida. Pero cada objeto vibra a frecuencias determinadas que dependen de sus propiedades morfológicas (forma) y mecánicas (densidad, rigidez, viscosidad, etc.). Por lo tanto, ‘escuchando’ las frecuencias de las vibraciones de un objeto podemos inferir sus propiedades físicas. Como se ha mencionado anteriormente, cuanto más pequeño es un objeto, mayores son sus frecuencias de vibración. En el caso de las bacterias y los virus, sus tamaños microscópicos e incluso nanoscópicos hacen que sus frecuencias de vibración sean extremadamente altas. Las bacterias suelen tener tamaños en torno a las micras (una millonésima parte de un metro), vibran a frecuencias de cientos de millones de hercios (cientos de millones de oscilaciones por segundo) con una amplitud extremadamente pequeña, en torno al tamaño de un átomo. Los virus son entidades aún más pequeñas, por lo que oscilan con amplitudes aún menores. Sus dimensiones se encuentran en torno a los cien nanómetros, e incluso por debajo. Son entre 10 y 1.000 veces más pequeños que las bacterias y, por lo tanto, oscilan a frecuencias entre 10 y 1.000 veces más altas. Así, los virus vibran más de mil millones de veces por segundo con amplitudes menores al tamaño de un átomo.

Nanosensores para detectar virus y bacterias

¿Y si hubiera aparatos para identificar y medir estas vibraciones? Desde el grupo de Bionanomecánica del Instituto de Micro y Nanotecnología del CSIC trabajamos desde hace casi dos décadas en el desarrollo de nanosensores para la detección, caracterización e identificación de todo tipo de entidades biológicas (células humanas, bacterias, virus, proteínas, etc.). Estos nanosensores también se pueden considerar como muelles. Vibran a ciertas frecuencias que se ven modificadas cuando las entidades biológicas se adhieren a ellos. A través de estas variaciones se pueden determinar la masa y las propiedades mecánicas de las bacterias o los virus, además de poder identificarse a nivel individual.

Hace poco más de un año se descubrió que estos mismos nanosensores eran capaces de detectar las vibraciones de las bacterias, es decir, de escucharlas. Pero, ¿para qué sirve escuchar las bacterias? Con esta nueva aproximación, los nanosensores poseen una sensibilidad muchísimo mayor que sus predecesores en la caracterización de los objetos analizados y, por tanto, en su identificación. Una de las aplicaciones de esta técnica consiste en desarrollar sensores universales que sean capaces de detectar la presencia de todo tipo de bacterias y virus en un único test. El fin último sería el diagnóstico de enfermedades infecciosas.

Una tecnología que reduciría el coste de los diagnósticos

Hoy en día, para diagnosticar una enfermedad infecciosa, es necesario que desde la medicina se intuya previamente qué patógeno podría estar causándola. Después, deben realizarse pruebas específicas para determinar si el patógeno concreto se encuentra en el cuerpo del paciente. Si la prueba es positiva, problema resuelto. Sin embargo, si la prueba arroja un resultado negativo o no concluyente, el diagnóstico de la enfermedad se retrasa. Esto obliga a hacer nuevas pruebas y demora el tratamiento del paciente. Al disponer de una tecnología que permitiese diagnosticar las enfermedades infecciosas de forma universal, se reduciría el coste del diagnóstico de manera significativa. Y lo que es más importante, los pacientes recibirían el tratamiento adecuado lo antes posible. Por otro lado, ser capaces de caracterizar las propiedades físicas de estas entidades biológicas con suficiente precisión tendrá un gran impacto en la biomedicina, dado que este avance que permitirá desarrollar nuevos medicamentos y tratamientos. La aplicación de estos nanosensores no se limita al estudio o detección de bacterias y virus, sino que se podría extender la tecnología a otras entidades biológicas como proteínas o células humanas y aplicarla, por ejemplo, a la detección temprana del cáncer.

*Eduardo Gil es investigador en el grupo de Bionanomecánica del Instituto de Micro y Nanotecnología del CSIC.