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¿Y si los alienígenas nos enviaran un virus por correo electrónico?

A estas alturas todo usuario del correo electrónico debería saber que los mensajes sospechosos se tiran sin abrirlos, e incluso sin previsualizarlos, y que jamás de los jamases debe cometerse la insensatez de pinchar en un enlace contenido en un mensaje de cuya legitimidad tengamos la más mínima duda. Imagino que a la mayoría el simple uso nos ha entrenado para saber reconocer los mensajes sospechosos, incluso cuando llegan disfrazados bajo la dirección de correo de nuestro mejor amigo.

Pero ¿y si un día recibiéramos el primer correo electrónico desde fuera de nuestro Sistema Solar? ¿Deberíamos abrirlo?

Imagen de William Warby / Flickr / CC.

Imagen de William Warby / Flickr / CC.

Esto es lo que opinan al respecto el astrónomo amateur Michael Hippke y el astrofísico John Learned, autores de un nuevo estudio disponible en la web arXiv.org y aún no publicado formalmente:

Un mensaje complejo del espacio puede requerir el uso de ordenadores para mostrarlo, analizarlo y comprenderlo. Un mensaje semejante no puede descontaminarse con seguridad, y los riesgos técnicos pueden suponer una amenaza existencial. Los mensajes complejos deberían destruirse en el caso de aversión al riesgo.

Hace algo menos de un año les hablaba aquí de la teleexploración. Actualmente los humanos estamos teleexplorando nuestro Sistema Solar, es decir, utilizando sondas robóticas que trabajan a distancia sin nuestra presencia física. Por medio de transmisiones de radio, los responsables de estas misiones reciben información de los robots y les envían comandos para ejecutar determinadas acciones, pero los aparatos también tienen una capacidad limitada de actuar por sí solos de acuerdo a su programación previa; por ejemplo, si detectan una amenaza a su integridad pueden proteger sus sistemas entrando en modo de reposo.

En el futuro, podemos esperar que el desarrollo de la Inteligencia Artificial nos lleve a fabricar sondas que sean capaces de diseñar sus propias programaciones, y que por tanto actúen de forma autónoma: a dónde dirigirse, qué muestras recoger, cómo analizarlas, cómo actuar en función de los resultados… Como conté, algunas misiones actuales ya utilizan plataformas de software con cierta capacidad de tomar decisiones complejas.

En un futuro aún más lejano, tal vez sea posible extender esta telepresencia de las máquinas a la creación de organismos biológicos en el lugar a explorar. Es decir, que los robots sean capaces de imprimir seres vivos. En los laboratorios ya se utilizan impresoras 3D que emplean células en lugar de plástico para crear tejidos y simulaciones de órganos. En otros casos, se imprime en 3D una especie de base biodegradable que sirve como esqueleto para que las células crezcan sobre él y fabriquen un tejido con la forma deseada. Un ejemplo es un estudio publicado el mes pasado, en el que científicos chinos han fabricado orejas para cinco niños con las propias células de cada paciente.

Pero el futuro de la teleimpresión biológica podría ir mucho más allá: como conté aquí, ya existe una máquina capaz de imprimir virus a distancia a partir de sus componentes básicos (los virus más simples solo son cristales de proteínas con un ADN o ARN dentro), y algunos científicos contemplan la idea de crear una especie de bacteria nodriza, a la que una máquina pueda cargarle el ADN de otra especie (por ejemplo, la humana) para recrear ese organismo (por ejemplo, un humano) en el lugar deseado. Y no son guionistas de ciencia ficción, sino investigadores líderes en biología sintética quienes fantasean con la idea de utilizar este sistema para que el ser humano se expanda por el cosmos, enviando naves ocupadas por bacterias que lleven el genoma humano o de otras especies y que puedan crear personas, animales y plantas en rincones alejados del universo. O sea, una versión futurista del Arca de Noé.

Imagen de Pixabay.

Imagen de Pixabay.

Todo lo dicho para la teleexploración podría aplicarse también a la teleinvasión. Si una civilización lo suficientemente avanzada quisiera conquistar nuevos territorios, como nuestro hermoso y fértil planeta, subyugar a distancia sería sin duda la opción recomendada por el comparador de paquetes de invasión interplanetaria. Bastaría con enviar un correo electrónico con un virus inteligente que pudiera ejecutar el programa deseado; por ejemplo, destruir todos los sistemas computacionales de la Tierra y volar por los aires todas las infraestructuras que dependen de ellos, lanzar los misiles nucleares, liberar todos los virus almacenados en los laboratorios y construir máquinas que fabriquen terminators para acabar con los flecos.

Y todo ello sin mancharse las manos o sus extremidades equivalentes; fácil, barato, rápido y limpio. Nueve de cada diez alienígenas hostiles inteligentes elegirían la teleinvasión y la recomendarían a sus amigos. Tiene mucho más sentido que otras opciones como, por ejemplo, enviar una flota de absurdas naves con forma de plato de postre que presuntamente tratan de ocultarse pero que se esconden con la misma facilidad que un elefante detrás de una palmera, ya que algún diseñador torpe las llenó de luces por todas partes. Hippke y Learned lo plantean de forma más seria:

Aunque se ha argumentado que una ETI [inteligencia extraterrestre] sostenible no será probablemente dañina, no podemos excluir esta posibilidad. Después de todo, es más barato para una ETI enviar un mensaje malicioso para erradicar a los humanos en comparación con enviar naves de guerra.

Respecto a si una ETI sería hostil o no, nadie puede saberlo. Nuestra visión fluctúa con el espíritu de los tiempos entre los invasores despiadados y los semidioses benevolentes. Desde hace años, el físico Stephen Hawking ha advertido repetidamente de que enviar mensajes al espacio delatando nuestra presencia puede no ser una buena idea. Incluso alguien que se dedica a escuchar posibles emails de las estrellas como Seth Shostak, el astrónomo jefe del Instituto SETI (Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre), suele comparar nuestro posible encuentro con alienígenas a la llegada de los europeos a América, lo que no resultó demasiado grato para los americanos.

Si alguien decidiera teleinvadirnos, su único riesgo sería que tiráramos su correo sin abrirlo. Pero tratándose de una especie como la nuestra, incauta y deseosa de conseguir algún follower galáctico, no sería difícil hacernos caer en la trampa si recibiéramos un correo bajo el encabezado “I love you“. Sobre todo si además llevara algún emoji simpático:

Resultado de imagen de alien emoji

Ante todo este panorama, Hippke y Learned recomiendan varias líneas de acción: encerrar el mensaje en una prisión, una especie de cuarentena informática aislada de la red, aunque esto podría resultar imposible si los destinatarios fueran múltiples y en todo caso el virus podría encontrar la manera de escapar, incluso convenciendo a sus captores; descontaminarlo, aunque sería complicado garantizar una descontaminación completa, sobre todo si el mensaje no se conoce en profundidad; o simplemente imprimirlo para analizarlo, porque es difícil que el papel haga ningún daño.

Claro que en su estudio Hippke y Learned pasan por alto un salto conceptual algo aventurado, y es dar por hecho que los alienígenas serían tan expertos en nuestros sistemas de computación como para poder explotarlos en su propio beneficio. Pero en cualquier caso, concluyen que finalmente solo nos quedarían dos opciones: “podemos escoger entre destruir el mensaje o asumir el riesgo”, aunque advierten de que “los posibles beneficios de unirnos a una red galáctica podrían ser considerables”.

Por si acaso, y si reciben un mensaje de alguien que solicita su ayuda para sacar cien mil millones de créditos galácticos de una cuenta corriente en un banco de Alfa Centauri y a cambio les promete el 10%, mejor no lo abran: reenvíenlo al Instituto SETI, que ellos ya sabrán qué hacer. Y si no es así, al menos no habrán sido ustedes los responsables del exterminio de la humanidad.

Los astronautas del futuro podrían (y deberían) reciclar sus heces para comer

Suele creerse que los astronautas comen píldoras, lo cual no es cierto. En los primeros vuelos espaciales se experimentó con tubos de pasta alimenticia, cubitos y comida en polvo. De hecho, en aquellos viajes pioneros los expertos ni siquiera estaban seguros de si sería posible comer en el espacio, ya que no sabían cómo la microgravedad podía afectar a la deglución.

La astronauta Sandra Magnus fue la primera que experimentó con la cocina en el espacio. Imagen de NASA.

La astronauta Sandra Magnus fue la primera que experimentó con la cocina en el espacio. Imagen de NASA.

Pero pasados aquellos tanteos iniciales, los astronautas comenzaron a alimentarse con comidas muy parecidas a las que tomamos aquí abajo, y su dieta está vigilada por nutricionistas que se aseguran de su correcta alimentación. No se preparan un solomillo Wellington, pero sí han llegado a experimentar con la cocina.

El principal problema allí arriba es que las cosas flotan, y por lo tanto no se puede echar un filete a una sartén ni hervir un huevo (el vapor no sube), se sustituye el pan por tortillas mexicanas para no crear una nube de migas y la sal viene en forma líquida. Pero comen pollo, ternera, fruta, verduras, pescado, e incluso en algunos casos pizza o hamburguesas. Las raciones preparadas suelen ir en paquetes sellados y deshidratados por comodidad y conservación, pero no por una cuestión de aligerar el peso del agua, ya que todo alimento seco debe rehidratarse, y en el espacio no es posible ir al río a por agua.

Pero todo esto se refiere a la única presencia humana actual en el espacio, la Estación Espacial Internacional (ISS). Y como siempre aclaro aquí, no olvidemos que la ISS, en términos de viajes espaciales, es casi un simulacro; la estación orbita a solo unos 400 kilómetros sobre la Tierra, algo menos de la distancia en AVE entre Madrid y Sevilla, que el tren recorre en unas dos horas y media. La diferencia en el caso de la ISS es que, al poner esos kilómetros de pie, llevar cualquier cosa allí es más complicado por la pegajosa gravedad de la Tierra. Pero recuerden que si todo flota en la ISS no es porque esté tan lejos que escapa del influjo gravitatorio terrestre, ni mucho menos, sino solo porque está continuamente en caída libre, como en esas atracciones de los parques donde te sueltan de golpe y sientes que la sangre se te sube a la cabeza.

Otra cosa muy diferente serían los viajes espaciales de verdad, esos que nunca parecen llegar. Pero si algún día ocurren, ¿cómo se alimentarán sus tripulantes? En el cine de ciencia ficción que se preocupa de estos asuntos, suelen plantearse posibilidades como los cultivos hidropónicos, que se crecen en agua y sin tierra. Esta es una opción real, y de hecho se practica en la ISS.

El astronauta Ed Lu, comiendo con palillos en la ISS. Imagen de NASA.

El astronauta Ed Lu, comiendo con palillos en la ISS. Imagen de NASA.

Pero tengamos en cuenta una realidad física: la materia no se crea ni se destruye, solo cambia de forma. Para que una tomatera produzca un tomate de 100 gramos, esos 100 gramos de materia debe robárselos a su entorno; otra cosa tiene que perder esos 100 gramos. Este es uno de los fallos más habituales en las otras películas de ciencia ficción, las que no se preocupan de estos detalles, y donde los seres crecen aparentemente de la nada.

En la ISS esto no supone un problema, porque los tripulantes reciben periódicamente naves de la Tierra con suministros frescos. Pero en un supuesto viaje interplanetario largo, no digamos ya interestelar, donde no pudiera llevarse toda la comida desde la Tierra y tuviera que fabricarse a bordo, los astronautas producirían sus propios alimentos, comerían, defecarían; si, como se hace en la ISS, expulsaran sus residuos al exterior, poco a poco irían robando materia al hábitat de la nave hasta que no quedara suficiente para seguir sosteniendo la producción de alimentos.

En el espacio abierto no hay materia que pueda recogerse; salvo que encontraran un oasis (como un planeta) donde repostar la química básica necesaria para sus alimentos, sobre todo carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre, la situación sería insostenible. Por supuesto, otro tanto ocurre con el agua. Los viajeros también podrían fabricar su propia agua, pero igualmente necesitarían ir reponiendo su stock de hidrógeno y oxígeno.

Así pues, no les quedaría otro remedio: deberían reciclar sus propias heces para producir alimentos. Por asqueroso que esto pueda parecer, mirémoslo desde un punto de vista estrictamente químico: las heces son materia rica en nutrientes. La mayor parte se compone de bacterias, pero contiene todos esos elementos que los viajeros espaciales no podrían permitirse el lujo de tirar al espacio.

Simplemente, esos átomos y moléculas se encuentran en una forma no utilizable directamente, porque han perdido la energía que podemos extraer de ellos. Los seres vivos somos vampiros energéticos. Al digerir el alimento, le robamos energía (y materia, por supuesto). Para transformar esos residuos otra vez en alimento, simplemente debemos aportarles energía para convertirlos en otras formas moleculares que podamos aprovechar como fuente de energía.

Y por suerte, energía sí la hay en el espacio: hay luz, viento solar, rayos cósmicos, partículas que viajan a alta velocidad… La solución consistiría en cosechar esa energía y utilizarla para recargar las moléculas de las heces, como se recarga una pila, y así convertirlas de nuevo en alimento.

Desde hace años, en la ISS se recicla la orina de los astronautas para producir agua potable, y como conté aquí hace unos meses, en la Tierra también se están probando sistemas con este mismo fin. Lo de las heces llevará más trabajo, pero esta semana se ha publicado un estudio que aporta un sistema completo. No es ni mucho menos autosuficiente ni recicla todos los componentes de las heces sino solo un compuesto concreto, pero es un comienzo.

La astronauta italiana Samantha Cristoforetti explica el funcionamiento del retrete de la ISS. Imagen de ESA.

La astronauta italiana Samantha Cristoforetti explica el funcionamiento del retrete de la ISS. Imagen de ESA.

Los investigadores, de la Penn State University, no han utilizado (aún) heces ni orina, sino un residuo sólido y líquido que se emplea habitualmente para testar los sistemas de reciclaje; algo así como una caca humana industrial. El primer paso de su sistema consiste en utilizar ese residuo como comida para microorganismos; aunque nosotros no podemos alimentarnos directamente de nuestras heces, para muchos microbios son un manjar. Este proceso se llama digestión anaerobia. Es similar al que tiene lugar en nuestro tubo digestivo y se aplica en la Tierra al tratamiento de los residuos.

De esta digestión anaerobia, para la cual el aparato utiliza filtros modificados de los que se ponen en los acuarios, los investigadores cosecharon uno de sus preciados productos: el metano, el componente fundamental del gas natural, que contiene carbono e hidrógeno. El metano se sirve entonces a otro tipo de bacteria que lo usa como alimento y que crece muy a gusto comiéndoselo. Esta bacteria, llamada Methylococcus capsulatus, tiene un 52% de proteína y un 36% de grasa, y todo ello en forma comestible; actualmente se emplea como alimento para el ganado. Y no piensen que comer bacterias continúa siendo algo extraño y repelente; ¿qué si no es el yogur?

Los investigadores han probado su sistema asegurándose de que no crecen bacterias tóxicas, aplicando rangos de pH (acidez/alcalinidad) muy restrictivos y temperaturas altas para que la comida no se estropee. De momento es solo un prototipo y aún está muy lejos de convertirse en un aparato práctico; pero hasta el día en que tengamos naves interestelares, hay tiempo de sobra para desarrollarlo. El director del estudio, el geocientífico Christopher House, dice: “imaginen si alguien pudiera refinar nuestro sistema para poder recuperar un 85% del carbono y el nitrógeno del residuo en forma de proteínas sin tener que utilizar hidropónicos o luz artificial; sería un desarrollo fantástico para los viajes al espacio profundo”.

Esto es lo que hace un científico cuando se encuentra larvas de mosca bajo la piel

Como otras muchas personas, Piotr Naskrecki se fue de vacaciones al Caribe. Como muchas de ellas, regresó a casa con más de lo que llevó. Pero como algunas de ellas, aquello que se trajo de más no fue solo un bonito recuerdo o alguna artesanía local, sino un souvenir infinitamente menos grato: una colección de larvas de mosca que habían anidado bajo su piel.

Dermatobia hominis, hembra adulta. Imagen de Wikipedia / J. Eibl, U.S. Department of Agriculture.

Dermatobia hominis, hembra adulta. Imagen de Wikipedia / J. Eibl, U.S. Department of Agriculture.

La Dermatobia hominis, que vive en la América tropical y que según la Wikipedia por allí llaman “rezno” o “tórsalo”, es una mosca. Sí, es una mosca grande, del tamaño de un abejorro, e incluso su aspecto es parecido. Puede intimidar a primera vista, pero es del todo inofensiva. No pica ni muerde; de hecho, no se alimenta, y ni siquiera tiene boca. En su fase adulta solo vive unos tres o cuatro días, que dedica exclusivamente a tratar de apañarse una First Date para copular. Es básicamente una máquina reproductiva.

El problema son las larvas. Las maravillas de la evolución biológica han llevado a este insecto a especializarse en enterrar sus huevos en la carne humana (aclaro que no es el único, ni parasita solo a los humanos). Y lo hace de una manera increíblemente astuta. Si un insecto nos hincara en la piel un aguijón para poner los huevos, muy probablemente nos daríamos cuenta y lo aplastaríamos de un manotazo. Así que el tórsalo ha encontrado otra estrategia: subcontratárselo a otro que de todos modos vaya a pegarnos un picotazo.

Larva de Dermatobia hominis en fase temprana. Imagen de Wikipedia / Colombo973.

Larva de Dermatobia hominis en fase temprana. Imagen de Wikipedia / Colombo973.

La mosca no pone sus huevos en la piel humana, sino en la chepa de un mosquito o una garrapata. Cuando alguno de estos molestos chupasangres decide abrirnos un bar en la piel, el calor de nuestro cuerpo hace que los huevos caigan y eclosionen, y entonces las larvas entran para acodarse y anclarse a la barra. Nunca mejor dicho, ya que para evitar que las echen del bar, se fijan a través de una especie de coronas de púas. Allí viven durante un par de meses, hasta que por fin salen al exterior, caen al suelo y duermen una resaca de dos o tres semanas en forma de crisálida o pupa para finalmente despertar como moscas adultas. Y entonces, a buscar el amor de su (breve) vida.

Todo este drama biológico fue el que se ventiló en la piel de Naskrecki en 2014. Al regresar de sus vacaciones en Belice, donde como fotógrafo estuvo capturando las bellezas naturales del trópico, se dio cuenta de que se había traído una de ellas consigo. Lo que le dio la pista fue la presencia en su piel de picaduras de mosquito que no parecían cicatrizar. Por repugnante que resulte estar incubando larvas de mosca, al menos no suele ser doloroso: otra maravilla de la evolución es que las larvas, como otros insectos parásitos, probablemente producen sus propios analgésicos para intentar pasar inadvertidas y completar su ciclo.

Como cualquier otro haría, Naskrecki compró un kit de succión de veneno para extraerse las larvas de la piel. Este es uno de los remedios más recomendados, junto con aplicar vaselina en la herida para asfixiar a las larvas. En algunos lugares también ponen carne sobre la piel como cebo para que la larva salga a probar.

Larva de Dermatobia hominis. Imagen de Wikipedia / Geoff Gallice.

Larva de Dermatobia hominis. Imagen de Wikipedia / Geoff Gallice.

Pero Naskrecki, además de fotógrafo y viajero, es un científico, entomólogo de la Universidad de Harvard. Así que hizo lo que solo algún científico haría: dejarse dos larvas para permitirlas que completaran su ciclo y filmar y documentar todo el proceso. Además, y como narra Naskrecki en el vídeo que relata toda la experiencia (y que por desgracia no puedo pegarles aquí porque el autor lo ha restringido), pensó: “al ser un hombre, esta era mi única oportunidad de producir otro ser que viviera y respirara a partir de mi carne y de mi sangre”. Ya, ya, la analogía con un embarazo es siniestra, pero también algo nerdie.

Les animo a que se pasen por Vimeo a ver el vídeo, pero les prevengo: lo que se dice bonito, solo lo será para quienes lo contemplen como un documental de naturaleza en el que se disfruta de ver cómo van creciendo los cachorrillos. El propio Naskrecki advierte en el vídeo: “una vez visto, ya no se puede desverlo“.

Y como Naskrecki no me permite mostrarles el vídeo aquí, en lugar de la Human Botfly, como la llaman en inglés, les traigo la Human Fly, una canción de 1978 de los Cramps, aquel fantástico grupo garage que inventó el psychobilly y que tocaba con dos guitarras y sin bajo.

Diez ideas para entender la clonación (6-10)

Les traigo hoy la segunda parte de las diez ideas para entender qué es y para qué sirve la clonación, con el fin de evitar esa desinformación que, como les decía ayer, solo lleva al lado oscuro… Empiezo con algo que contradice lo que quizá hayan escuchado muchas veces:

6. Dolly no fue el primer animal clonado, ni el primer mamífero, y ni siquiera la primera oveja.

Como les conté ayer, entre finales del siglo XIX y principios del XX se clonaron erizos de mar y tritones, y en 1938 el alemán Hans Spemann propuso por primera vez (hay quienes lo sugirieron incluso antes, como el francés Yves Delage) la Transferencia Nuclear de Células Somáticas (SCNT en inglés), lo que hoy conocemos como el “método Dolly”. Spemann nunca lo puso en práctica, y fueron los estadounidenses Robert Briggs y Thomas King quienes primero lo aplicaron con éxito en 1952 para obtener ranas clónicas.

Suele decirse que Briggs y King no conocían las ideas de Spemann, lo que resulta difícil de creer teniendo en cuenta que Spemann había ganado un Nobel. En efecto no hay ninguna referencia al alemán en el estudio de los americanos. Pero hay que tener en cuenta que, como expliqué ayer, Spemann era un científico trabajando para el Tercer Reich, por lo que no habría sido adecuado citarle.

Aún había una diferencia entre el experimento de Briggs y King y el “método Dolly”: para clonar la oveja en 1996 se utilizó el núcleo de una célula adulta (ayer expliqué brevemente el proceso), pero los dos estadounidenses tuvieron que emplear una célula embrionaria porque no lograron que funcionara con células adultas. Sin embargo, este obstáculo fue superado en 1958 por el inglés John Gurdon, que consiguió clonar ranas a partir de células adultas del intestino de un renacuajo.

El salto a los mamíferos llegó en 1975, cuando el también inglés Derek Bromhall obtuvo embriones clónicos de conejo. Dada la mayor dificultad de trabajar con células de mamíferos, Bromhall lo hizo solo con células embrionarias, y se detuvo en el paso de los embriones sin llegar a intentar producir conejos clónicos. En su día el trabajo de Bromhall fue muy divulgado, motivo por el cual el director de cine Franklin J. Schaffner solicitó la asesoría científica del británico para su película Los niños del Brasil, en la que se contaba la ficticia historia de la creación de clones de Hitler (y de la que hablé recientemente en otro medio).

La película ayudó a espolear el debate sobre la clonación humana, que tomó fuerza cuando en 1981 un investigador en Ginebra publicó la clonación de ratones, un experimento que hoy muchos consideran fraudulento. Pero poco después el danés Steen Willadsen obtuvo ovejas clónicas a partir de células embrionarias. Las de Willadsen, y no Dolly, fueron las primeras ovejas y los primeros mamíferos clonados.

Curiosamente, los experimentos del danés no fueron recibidos con tanto bombo y platillo como Dolly en la década posterior. Incluso se lee por ahí que Willadsen no llegó más allá de los embriones, a pesar de que su estudio de 1986 dice: “tres de los cuatro blastocistos [embriones] transferidos a ovejas receptoras durante la temporada de cría 1983-84 se desarrollaron hasta ovejas completas”. Seguramente le faltó algo de marketing y relaciones públicas. Además de bautizarlas con nombres pegadizos.

No, no es Dolly. Primeras ovejas clonadas en 1984 por el danés Steen Willadsen. Imagen de Willadsen, Nature 1986.

No, no es Dolly. Primeras ovejas clonadas en 1984 por el danés Steen Willadsen. Imagen de Willadsen, Nature 1986.

Antes de Dolly aún hubo un paso más, el que en 1987 lograron Neal First, Randal Prather y Willard Eyestone clonando dos terneros a partir de células embrionarias. Y por fin, en 1996 llegó Dolly, creada por Ian Wilmut y Keith Campbell en el Instituto Roslin de Edimburgo. La novedad que aportó Dolly fue que por primera vez se empleó el núcleo de una célula adulta cultivada. Es decir, que Dolly fue el primer mamífero clonado a partir de una célula adulta, en concreto de la glándula mamaria. Lo cual inspiró a los científicos para bautizarla en honor a los grandes pechos de la cantante Dolly Parton; esto sí es marketing, aunque la broma no fue bien recibida por todo el mundo.

Después de Dolly llegaría la clonación en otras especies, incluyendo los primeros monos clónicos creados con células embrionarias y los primeros embriones de monos clonados con células adultas. El nuevo estudio chino que comenté ayer ha conseguido los primeros monos clonados con células adultas. Entiendo que lo de células adultas, células embrionarias y embriones puede parecer un trabalenguas, pero quédense con este mensaje: todo lo contado hasta aquí se refiere a la clonación llamada reproductiva. El fin que se busca en humanos, la clonación terapéutica (que ahora explicaré), requiere poder utilizar células adultas. Esto lo logró por primera vez en 2013 el investigador ruso en EEUU Shoukrat Mitalipov.

7. Hay dos tipos de clonación, reproductiva y terapéutica.

La clonación reproductiva consiste en obtener un organismo clónico de otro. El interés en humanos es otro, la clonación terapéutica. Consiste en utilizar el núcleo de la célula adulta de una persona, por ejemplo de la piel, para producir un embrión clónico de esa persona. El embrión no se utiliza entonces para crear un bebé, sino para obtener células madre embrionarias con las cuales puedan fabricarse tejidos y órganos de reemplazo que puedan trasplantarse al paciente con un 100% de compatibilidad, ya que son sus propias células.

8. La clonación en animales es una valiosa herramienta de investigación.

Experimentos como el de Dolly y otros que he mencionado no se hacen por diversión o por un “mira lo que sé hacer”, sino que son parte de algo mucho mayor, un paso en el camino hacia un objetivo: disponer de modelos animales con los que investigar nuevos tratamientos para enfermedades hoy incurables. Aunque la clonación, como ya expliqué, no es ingeniería genética, combinándola con métodos de modificación del ADN (lo que se conoce como edición genómica) pueden crearse animales idénticos excepto en un gen, por ejemplo el causante de una enfermedad.

Actualmente esto se logra con cepas puras de animales, por ejemplo de ratones, ratas o moscas, obtenidas mediante cruces endogámicos hasta que todos los individuos son genéticamente muy parecidos. Esta semejanza genética es necesaria para experimentar sobre un fondo genético conocido y uniforme, sin variables desconocidas que puedan afectar a los resultados, y con animales de control muy similares a los del ensayo. Los investigadores llevan décadas empleando estos modelos para simular enfermedades humanas, desde la diabetes al cáncer pasando por las neurodegenerativas, y estos experimentos han aportado inmensos avances a la medicina. La posibilidad de crear animales clónicos, idénticos excepto en los genes responsables de ciertas enfermedades, permitirá evitar pasos en falso y reducir los controles necesarios, lo que acelerará las investigaciones.

Algunas áreas de investigación se bastan con cultivos celulares, como era el caso de mi campo durante mi época de investigador, los procesos moleculares en células inmunitarias. Pero para estudiar la respuesta inmune in vivo o la neurodegeneración en el cerebro, o para las investigaciones farmacológicas, los animales son irremplazables. Oigan lo que oigan por ahí, es extremadamente improbable que en el futuro un sistema in vitro o in silico (informatizado) pueda sustituir por completo a un sistema vivo. Hoy las autoridades y los propios centros de investigación manejan normativas muy estrictas de bienestar animal que tratan de evitar todo sufrimiento innecesario, pero si queremos medicina, la experimentación animal continúa siendo imprescindible y probablemente siempre lo será.

Quienes se oponen a la experimentación con animales tienen todo el derecho a sostener sus convicciones, pero no tienen derecho a privar al resto de la población de los beneficios que estos ensayos aportan a la medicina. Tampoco parecería sensato que tuvieran que acogerse a la opción personal de la objeción de conciencia, renunciando a todo tratamiento médico obtenido por experimentación animal, lo que más o menos equivale a decir todo tratamiento médico. Y a falta de esta renuncia, el argumento pierde toda fuerza.

9. En humanos, la clonación terapéutica puede ser una herramienta curativa insustituible.

La clonación terapéutica en humanos es una de las líneas más prometedoras de la medicina regenerativa personalizada, aquella en la que podrán crearse órganos y tejidos a demanda para un paciente concreto con sus propias células; serán como los repuestos “de la casa”.

Este procedimiento provoca rechazo por parte de ciertos grupos religiosos, ya que supone destruir un embrión viable para obtener sus células sueltas y cultivarlas. Pero la creación de embriones que no se llevan a término no es ni mucho menos una novedad: los centros de fertilidad congelan embriones que en muchos casos se desechan sin encontrar ningún fin beneficioso. Negar la posibilidad de que un embrión creado sirva para dar la vida a un paciente incurable por otras vías no parece demasiado compatible con los principios básicos del humanismo.

Extracción del ADN de un cigoto humano para introducirle después el de una célula somática. Imagen de Cell / Tachibana et al.

Extracción del ADN de un cigoto humano para introducirle después el de una célula somática. Imagen de Cell / Tachibana et al.

Existe una posible alternativa sin objeciones éticas, y es la reprogramación de células adultas; por ejemplo, tomar una célula de la piel y obligarla a que se desdiferencie, a que rejuvenezca para que pueda producir células cardíacas o hepáticas. Se está avanzando mucho en esta línea, y ya se han anunciado procedimientos que consiguen células reprogramadas muy similares a las embrionarias. En la práctica, unos métodos tendrán que medirse con otros no solo por su eficacia, sino también por su coste, para que la medicina regenerativa personalizada no sea algo reservado solo para los más pudientes.

10. Nadie en la comunidad científica está intentando crear bebés clónicos.

A lo largo de los últimos años, varios presuntos investigadores han anunciado la supuesta clonación de bebés humanos. En todos los casos se trataba de personajes pintorescos que no formaban parte de la comunidad científica, que no han publicado sus resultados ni los han puesto a disposición de otros investigadores. La clonación humana con fines reproductivos ha sido rechazada abiertamente por la comunidad científica en bloque, y no existe ningún indicio de que ningún investigador reconocido esté trabajando en esta línea.

Insisto en que esto se refiere a la comunidad científica. En China, una potencia científica creciente, muchas investigaciones aún son opacas hasta el momento en que se publican. Y esto por no hablar de casos como el de Corea del Norte, que están fuera no ya de la comunidad científica, sino casi de este planeta.

¿Una vacuna para dominarlos a todos (los virus de la gripe)?

Si leyeron mi artículo de ayer, se habrán quedado con la firme impresión de que es imposible fabricar una vacuna única, un comodín que, como el anillo de Tolkien, pueda dominar a todos los virus de la gripe con independencia de si son orcos o enanos. Pero no, no lo es. Posible, sí; fácil, no. Ya tenemos una en pruebas que podría llegar a su brazo preferido en unos años.

Como les contaba ayer, el problema con la inmunización contra la gripe es que las vacunas van dirigidas contra unos pinchos con forma de arbolito en la superficie del virus, formados por dos proteínas llamadas hemaglutinina (H) y neuraminidasa (N), que tienen una pasmosa facilidad para cambiar de forma.

Ilustración del virus de la gripe disponiéndose a infectar una célula a la que se une a través de su proteína hemaglutinina. Imagen de CSIRO / Wikipedia.

Ilustración del virus de la gripe disponiéndose a infectar una célula a la que se une a través de su proteína hemaglutinina. Imagen de CSIRO / Wikipedia.

La acción de las vacunas se basa en crear una memoria inmunológica que prepare la respuesta contra futuros ataques del mismo enemigo. Estimulando el sistema inmunitario con un virus muerto (ya he contado aquí que –y por qué– soy partidario de calificar a los virus como seres vivos, pero si no están de acuerdo, cambien “muerto” por “inactivado”) o con esas proteínas sueltas, creamos esa memoria que después repelerá un ataque real con fiereza. Si no creamos antes esa memoria, el organismo también reaccionará contra el invasor, pero padeciendo la enfermedad que este le provoca.

Así, y dado que el perfil grabado por la vacuna en la memoria inmunológica viene determinado por H y N, cuando estas cambian es como si el organismo se enfrentara a un virus casi completamente nuevo, aunque todo lo que haya por debajo de esos pinchos variables sea básicamente lo mismo que antes.

La pregunta entonces es: ¿no sería posible dirigir la vacuna contra algo que no cambie tanto en el virus de la gripe? La respuesta es que sí, sí lo es, pero encontrar la estrategia perfecta es complicado. Numerosos equipos de investigación en todo el mundo están trabajando en la creación de una vacuna universal contra la gripe, que pueda protegernos de una vez y para siempre (o al menos, para un buen número de años) no solo contra la estacional de cada año, sino contra cepas más raras de las que provocan pandemias como la mal llamada “gripe española” de 1918.

Como conté aquí hace un par de años, los expertos temen que en cualquier momento pueda brotar una cepa de un tipo exótico de gripe, como H9N2 o H10N8, que de repente convierta nuestra semanita de malestar y baja laboral en una amenaza muy seria para la vida. Y la posibilidad de contar con una inmunización que actúe a largo plazo permitiría aplicar la vacuna a los niños, cuando la respuesta es más fuerte, y no como ahora a edades avanzadas cuando el sistema inmunitario ya sufre de los mismos achaques que el resto del cuerpo.

Así, los intentos actuales de los investigadores por diseñar una vacuna universal contra la gripe se resumen en estas dos líneas:

1. Utilizar la base de los pinchos, menos variable que la cabeza

Las proteínas H y N del virus de la gripe varían mucho en sus cabezas, la parte más expuesta al exterior, pero no tanto en sus tallos, la parte que está unida a la cubierta del virus. Algunos grupos de investigación están tratando de lograr que el sistema inmunitario pueda reaccionar contra la base de los pinchos; pero dado que es menos accesible que la cabeza, está menos expuesta al reconocimiento de los anticuerpos de nuestro organismo, así que el desafío consiste en encontrar la manera de que sea más visible para el sistema inmune.

Un equipo de EEUU lo está intentando con nanopartículas cubiertas de pinchos a los que se les han cortado las cabezas para dejar sus tallos expuestos. Utilizando de este modo un pincho basado en la proteína H1, los científicos han conseguido proteger totalmente a los ratones y parcialmente a los hurones (dos modelos animales muy utilizados para los estudios de gripe) contra una infección letal de otro virus, el H5N1, llamado gripe aviar. Con una idea parecida, pero con los tallos de H1 en pequeños grupos como aparecen en el virus, el Instituto de Vacunas Crucell de Leiden (Países Bajos) ha logrado también neutralizar el H5N1 en ratones y monos.

Partículas del virus de la gripe al microscopio electrónico. Imagen de Pixnio.

Partículas del virus de la gripe al microscopio electrónico. Imagen de Pixnio.

2. Utilizar antígenos internos del virus

Un antígeno es todo aquello contra lo que nuestro organismo es capaz de producir anticuerpos, moléculas en forma de Y cuyos extremos encajan con la forma del antígeno como las piezas de un puzle. Nuestras venas y arterias están continuamente patrulladas por una inmensa legión de linfocitos, células del sistema inmunitario. Uno de sus tipos, las células B, están especializadas en producir cada una un tipo de anticuerpo capaz de reconocer y unirse a un antígeno concreto, llevando este anticuerpo en la superficie. Cuando por casualidad una célula B se topa con el antígeno que encaja en sus anticuerpos, lo captura y se lo traga, rompiéndolo en trozos que luego expone de nuevo en su superficie.

Esta célula espera entonces la ayuda de otras llamadas células T helper o Th (colaboradoras). Cuando una célula Th reconoce los trozos de antígeno expuestos en la cubierta de la célula B, produce una serie de moléculas llamadas linfoquinas que obligan a la célula B a multiplicarse. Algunas de las células resultantes de esta multiplicación se convierten en células de memoria, que se quedan a la espera, preparadas para responder a una futura infección (este es uno de los mecanismos que aprovechan las vacunas), mientras que otras se convierten en células plasmáticas, capaces de producir anticuerpos en masa que se liberan a la sangre.

Una vez circulando por la sangre, estos anticuerpos esperarán a encontrarse con su antígeno diana para unirse a él, recubriendo el virus y neutralizándolo. A menudo, los virus así recubiertos de antígenos serán después engullidos y eliminados por otros tipos de células llamadas fagocitos.

He explicado esto para que se entienda cuál es el problema: los virus también llevan antígenos en su interior, pero dado que están ocultos cuando el virus circula por el organismo, no pueden disparar esta respuesta que se conoce como humoral, llamada así por los anticuerpos que viajan libres por el humor o fluido sanguíneo. Pero por suerte, nuestro sistema inmunitario cuenta con otra respuesta llamada celular. Algunas células se tragan los virus y rompen todos sus componentes, incluyendo los internos, en pedazos que después exponen en su superficie. Ciertas células T reconocerán estos trozos para poner en marcha la respuesta de anticuerpos, como he explicado arriba, pero también se activan otras llamadas T citotóxicas o Tc que matan las células infectadas por el virus.

Por lo tanto, los antígenos internos del virus también pueden disparar la respuesta celular. Pero en general las vacunas se diseñan para provocar una fuerte respuesta humoral de memoria, y en cambio son poco eficaces en la respuesta celular. Actualmente muchas investigaciones sobre vacunas buscan precisamente esto, aumentar la respuesta celular para mejorar la reacción inmunitaria y ofrecer protección a más largo plazo.

Vacuna contra la gripe. Imagen de CDC.

Vacuna contra la gripe. Imagen de CDC.

Así, si fuera posible diseñar una vacuna capaz de poner en marcha una fuerte respuesta celular contra algún antígeno interno que varíe poco a lo largo del tiempo y entre unos virus y otros, tendríamos el anillo único, la vacuna universal contra la gripe. Para provocar una mayor respuesta celular, se ensayan vacunas con virus vivos debilitados en lugar de virus muertos o trozos sueltos como en las actuales, con la idea de que dispararán una buena respuesta celular.

Aunque la perspectiva de inyectarse un virus vivo pueda sonar alarmante, las vacunas con virus atenuados son muy comunes y funcionan maravillosamente; la triple vírica que se aplica a los niños contra el sarampión, las paperas y la rubeola es una vacuna de virus atenuados, lo mismo que la de la fiebre amarilla que nos ponemos los viajeros. Una ventaja adicional de las vacunas con virus atenuados es que algunas pueden administrarse por la boca o la nariz; la vacuna oral de la polio pudo distribuirse masivamente en los países en desarrollo, y es un factor decisivo en el esfuerzo hacia la erradicación de esta enfermedad.

De hecho, ya existe la vacuna nasal de virus atenuado contra la gripe, pero no ha sido muy eficaz. Esta semana se ha publicado en la revista Science un nuevo diseño que parece muy prometedor. Investigadores de China y EEUU han obtenido un virus mutante que tiene todo lo deseable en una gripe para vacuna: se multiplica bien, lo que le permite ser muy visible para el sistema inmunitario, pero apenas produce síntomas y en cambio dispara una fuerte respuesta de células T; además, es hipersensible al interferón, un antivirus natural de nuestro organismo que el virus normal de la gripe consigue eludir. Aún le queda mucho recorrido hasta demostrar su utilidad, pero por el momento ha funcionado muy bien en ratones y hurones.

He dejado para el final la vacuna que está más cerca de llegar a convertirse en una realidad. La compañía Vaccitech, un spin-off de la Universidad de Oxford, ha montado antígenos internos de la gripe en un virus falso que se utiliza como vehículo. El objetivo de esta vacuna es combatir absolutamente todos los tipos de gripe A, la más preocupante y la que provoca mayor número de muertes.

De las tres fases de ensayos clínicos que deben cubrirse antes de que un producto farmacéutico llegue al mercado, Vaccitech está ahora en la segunda. En la primera ya probaron que la vacuna es segura, después de demostrar su eficacia en animales. Actualmente la fase II está testando si es capaz de proteger contra la gripe en combinación con las vacunas estacionales. Esta etapa terminará en octubre de 2019. Si todo funciona según lo esperado, la fase III emprendería las pruebas finales antes de que la vacuna esté disponible, lo que podría ocurrir dentro de 5 a 7 años. Tal vez esta sea una carrera que podamos ganar antes de que llegue la próxima gran pandemia de gripe.

Por qué la vacuna de la gripe de este año funciona mal

Este mes se cumplen 100 años de la aparición de los primeros casos de la devastadora gripe de 1918, la que llegó a llamarse “gripe española” por un error de concepto en el que nadie suele reconocer un leve hálito de xenofobia. La explicación más común de este alias es que en noviembre de 1918, después de andar durante varios meses dando vueltas por otros países, la gripe comenzó a escalar en España, donde nuestros periódicos empezaron a contar la extensión de la epidemia que en otras naciones se había silenciado porque aún estaba vigente la censura informativa de la Primera Guerra Mundial.

Lo de la xenofobia es un tirón de orejas histórico; aunque hoy todos los expertos mundiales reconocen que la gripe no era de origen español, en su día se aceptó fácilmente un sobrenombre que cargaba las culpas en otro país. Pero hoy ya nadie llama a la sífilis el “mal francés”. Y si la gripe de 1957 continúa figurando en muchas referencias como “gripe asiática”, es porque, al fin y al cabo, surgió en Asia. La gripe de 1918 nació probablemente en EEUU o en China, pero es evidente que nadie va a llamarla “gripe estadounidense”. Aún hoy, sigue apareciendo mayoritariamente como “gripe española” incluso en los estudios científicos, y es dudoso que esto vaya a cambiar.

En fin, es un detalle menor que tampoco exige una sobreactuación. Incluso dándole la vuelta al argumento y por una parte que me toca profesionalmente, siempre podemos interpretar el alias de “gripe española” como un éxito del periodismo y de la libertad de prensa en este país un siglo atrás.

El virus de la gripe al microscopio electrónico, en una imagen coloreada. Las proteínas H y N son los 'pinchos' en la cubierta. Imagen de Pixnio.

El virus de la gripe al microscopio electrónico, en una imagen coloreada. Las proteínas H y N son los ‘pinchos’ en la cubierta. Imagen de Pixnio.

Lo destacable en estas fechas es que el aniversario de la pandemia que se llevó por delante —según las estimaciones científicas más usuales— entre 40 y 50 millones de vidas, la mayoría de ellas durante el otoño de 1918, nos llega precisamente cuando la vacuna de la gripe de esta temporada se ha revelado mayoritariamente ineficaz. Hoy vengo a explicarles por qué, y por qué es muy difícil evitar que esto vuelva a ocurrir.

Cuando hablamos de gripe en realidad estamos refiriéndonos a un conjunto de virus muy amplio. Por si a alguien interesa, lo conté con más detalle aquí, pero les hago un resumen sencillo: el nombre de gripe es solo una categoría taxonómica nacida de los criterios utilizados por los virólogos para nombrar los tipos de virus, del mismo modo que a todas las razas de perros las llamamos “perros” mientras que a un pariente muy próximo lo llamamos lobo.

En realidad estas distinciones no son caprichosas, sino que responden a ciertos criterios biológicos y evolutivos. Pero lo que es útil para la biología puede dar lugar a confusiones cuando se aplica a la medicina, porque en realidad estamos metiendo en el cajón de gripe varias cosas muy diferentes que podríamos diferenciar por el nombre, pero que solo diferenciamos por el apellido: gripe A, gripe B, gripe C y gripe D. La D es un nuevo virus reconocido oficialmente en junio de 2016 y que solo afecta al ganado. También podemos dejar fuera la gripe C, que hasta ahora no ha sido gran motivo de preocupación sanitaria. Nos quedamos con las dos importantes, la A y la B.

Pero dentro de estas existen además varios subtipos que son ligeramente diferentes en dos moléculas clave para la infección, denominadas hemaglutinina (H) y neuraminidasa (N). Por ejemplo, en la gripe A existen 18 formas distintas de H, denominadas de H1 a H18, y 11 de N, de N1 a N11. Así, existen diferentes gripes A, por ejemplo H1N1, H5N3, H5N8, H3N2… En cuanto a la gripe B, suelen circular dos tipos distintos que se conocen como Yamagata y Victoria.

Ahora, para complicarlo aún más: también existen diferentes subsubtipos o cepas de, por ejemplo, gripe A H1N1. La gripe de 1918 era A H1N1, pero era diferente a la A H1N1 de la pandemia de 2009 (entonces conocida como gripe porcina), la cual a su vez era diferente a la A H1N1 estacional que circulaba por entonces y a la cual llegó a reemplazar. Toda esta variabilidad se debe a que el virus de la gripe tiene una gran facilidad para mutar, dando lugar a nuevas cepas que ocasionalmente ganan a otras competidoras en su lucha por conquistar a sus víctimas, humanas o de otras especies.

De todo esto ya habrán imaginado que cada año lo que conocemos como gripe estacional es en realidad un pequeño zoológico compuesto por varias de estas diferentes criaturas, aunque suelen predominar tres: una gripe A H1N1, una gripe A H3N2, y un tipo de gripe B. Dos veces al año la Organización Mundial de la Salud revisa la información proporcionada por los centros nacionales de más de 100 países para decidir qué tipos se incluirán en la vacuna de la próxima estación respectivamente para cada hemisferio, en febrero para la próxima temporada de invierno en el norte y en septiembre para la del sur. Las vacunas suelen ser trivalentes, contra las H1N1, H3N2 y B más extendidas, o tetravalentes, cubriendo los dos tipos de B. Pero nadie tiene una bola de cristal, y por tanto la vacuna de cada año es una apuesta, que puede acertar o fallar.

Pero el problema principal de este año no ha sido que la previsión haya fallado, sino algo aún más intrincado. Seguramente habrán escuchado que el fracaso de la vacuna se debe a que el virus ha mutado. Es cierto, pero con una matización importante: la mayor parte del problema se debe no a que haya mutado el virus que se está transmitiendo en la calle, sino el que se ha empleado para elaborar la vacuna.

La gran mayoría de las vacunas contra la gripe se elaboran en huevos de gallina mondos y lirondos. La vacuna es un caldo de virus inactivado que no provoca infección, pero que dispara la respuesta protectora preventiva de nuestro sistema inmunitario. Para disponer de suficiente cantidad de virus que luego se inactiva, es necesario hacerlo crecer en algún hospedador, y el huevo es una incubadora natural perfecta y barata.

Inyectando huevos con virus de la gripe para la producción de vacunas. Imagen de FDA.

Inyectando huevos con virus de la gripe para la producción de vacunas. Imagen de FDA.

Para que el virus crezca en el huevo, tiene que adaptarse a ese nuevo hospedador. Normalmente esto se produce sin que las variaciones afecten a nada fundamental. Pero cuando los fabricantes de vacunas inyectaron huevos con la gripe A H3N2 actual para producir la vacuna del año pasado, en la temporada 2016-17, lo que sucedió fue que el virus mutó para adaptarse al ambiente del pollo de una manera que sí afecta a la respuesta inmunitaria. Como consecuencia, la reacción del sistema inmune de las personas vacunadas no es tan buena contra el H3N2 que se está propagando en la calle; aunque existe algo de reacción cruzada, la vacuna no cumple su función: en la temporada pasada, su efectividad contra el H3N2 estacional se estimó en un 34%.

Para este año se ha cambiado la cepa H1N1 empleada para las vacunas, pero este tipo es minoritario en la temporada actual. En cambio, se ha mantenido la misma H3N2 que el año pasado. La eficacia de la vacuna ahora es aún peor, bajando a entre un 10 y un 20% para H3N2. Según los expertos, a la mutación en el pollo se une que el H3N2 también está variando en la población humana; pero además hay otro factor adicional, y es que ha crecido la extensión de la gripe B Yamagata, que solo está cubierta por la vacuna tetravalente. La gripe B suele ser menos contagiosa que la A, pero sus síntomas son los mismos.

Lo peor es que el problema tiene difícil solución. La gran mayoría de la infraestructura de producción de vacunas está preparada para utilizar el huevo como incubadora del virus. Solo en personas alérgicas se emplean vacunas elaboradas en sistemas celulares de insectos o mamíferos. También existen las llamadas vacunas recombinantes, que no se basan en crecer el virus en un sistema vivo para después inactivarlo, sino que directamente fabrican solo las moléculas similares a las del virus que por sí solas pueden disparar la reacción inmunitaria. Pero tanto las vacunas basadas en células como las recombinantes son más costosas y laboriosas de producir.

Por suerte, hay otra posible solución que podría llegar en unos pocos años, y que les contaré mañana. Pero hoy quiero terminar subrayando lo evidente: incluso con vacunas deficientes como la de este año, para los grupos con mayor riesgo alguna protección es mejor que ninguna protección. La gripe mata cada año a miles de personas, e incluso una vacuna poco eficaz puede lograr que el curso de la enfermedad sea más benigno. Por último, una parte de la efectividad de las vacunas en el mundo real se basa en la llamada inmunidad grupal: cuanta más gente se vacuna, menor es la carga de virus que circula por ahí amenazando a los más débiles.

La cara es el espejo de los genes, pero ¿cómo se produce ese reflejo?

La cara es el espejo del alma, dice un viejo refrán. El problema es que lo mismo decía la frenología, una ciencia muy popular en la primera mitad del siglo XIX que asociaba rasgos de personalidad con la forma del cráneo, de modo que era posible, por ejemplo, descubrir las tendencias criminales en la cara de alguien. Evidentemente esto no funciona así, y es que la frenología no era una ciencia, sino una pseudociencia. En realidad, la cara no es el espejo del alma: creo que todos conocemos a algún que otro cabrón cuyo rostro podría coronar la efigie de un angelito en cualquier friso catedralicio.

Si de algo es espejo la cara, es de nuestros genes. Es una obviedad, pero nos parecemos a nuestros padres, y nuestros hijos se nos parecen, debido a esa herencia que se transmite sin pasar por Hacienda ni pagar impuestos, la genética. Es otra obviedad, pero si no somos idénticos a nuestro padre o a nuestra madre es porque no somos clones, sino que procedemos en un 50% de papá y en el otro 50% de mamá. ¿Y por qué entonces no somos idénticos a nuestros hermanos?, tal vez se pregunten.

Imagen de Max Pixel / CC.

Imagen de Max Pixel / CC.

La respuesta está en dos mecanismos. En primer lugar, nuestros hermanos y nosotros recibimos ese reparto genético de nuestros progenitores al 50/50, pero esto significa que no recibimos el otro 50% de cada uno de ellos, y por tanto significa también que mi 50% de mi madre no tiene por qué ser el mismo 50% que el de mi hermano. Por ejemplo, tanto mi hermano como yo recibimos un cromosoma 5 de mi madre y otro de mi padre. Pero dado que mi madre tiene dos cromosomas 5, que ella a su vez heredó respectivamente de su padre y de su madre, mis abuelos maternos, tal vez el que yo he recibido procede de mi abuelo, mientras que a mi hermano le ha tocado el de mi abuela.

El segundo mecanismo complica aún más las cosas. Los espermatozoides y los óvulos son las células que solo tienen ese 50% del equipamiento genético total de quien los produce. Pero en realidad ese 50% que tiene, por ejemplo, el óvulo de una mujer, tampoco es una copia idéntica de un 50% de su genoma, debido a algo llamado recombinación genética.

Cuando se produce el óvulo, como hemos dicho llevará únicamente un cromosoma 5, ya sea el paterno o el materno. Imaginemos que ambos son bolas en un bombo de lotería y que elegimos una de ellas al azar. Pues bien, esta comparación no sirve, porque en realidad las dos bolas se intercambian pedazos entre sí antes de que una de ellas salga por el pitorro del bombo (disculpen mi desconocimiento del lenguaje técnico de los bombos de lotería).

En su lugar, nos sirve mejor el ejemplo de las cartas: los cromosomas 5 paterno y materno son dos barajas que se mezclan entre sí y luego vuelven a separarse en dos mazos para elegir solo uno de ellos. Así, los genes se barajan, de modo que el cromosoma 5 que recibo de mi madre no es idéntico a ninguno de los que ella recibió de su padre ni de su madre, sino una combinación de ambos, una nueva versión, un remix; una recombinación.

En realidad la historia tampoco acaba aquí, porque además existen mutaciones espontáneas, es decir, cambios que surgen porque sí (o por fallos en la maquinaria de los genes, o vaya usted a saber por qué). Y por último, existe además la epigenética, que es como un topping en los genes: el helado (gen) es el mismo, pero se le pueden echar encima virutas de chocolate o trocitos de cacahuete, y el sabor final cambia. La ración que recibimos de papá o mamá puede venir ya con esos toppings, pero también creamos los nuestros propios dependiendo de los factores ambientales a los que estamos expuestos.

Si dejamos de lado estos dos últimos efectos, la mutación espontánea y la epigenética (no es que carezcan de importancia, pero dejarlos de lado es una forma de facilitar y simplificar la aproximación teórica), hay un caso en el que sí existen dos personas clónicas entre sí, y es el de los gemelos idénticos.

Los astronautas gemelos Mark y Scott Kelly han servido para estudios genéticos sobre la influencia de las condiciones del espacio. Imagen de NASA.

Los astronautas gemelos Mark y Scott Kelly han servido para estudios genéticos sobre la influencia de las condiciones del espacio. Imagen de NASA.

A diferencia de los mellizos, que proceden de dos pares distintos de espermatozoide/óvulo y por tanto solo se parecen entre sí lo mismo que dos hermanos cualesquiera, los gemelos idénticos o monocigóticos proceden de un solo par espermatozoide/óvulo, un único huevo fecundado que se divide en dos embriones separados, ambos con exactamente la misma información genética. Este es el motivo por el que los gemelos son un recurso tan valioso para los estudios que tratan de relacionar genotipos (genes) con fenotipos (rasgos observables): son un experimento natural que permite estimar si un fenotipo concreto deriva exclusivamente de los genes o si también está influido por el ambiente, en función de que los gemelos se hayan criado juntos o no. Y si es lo primero, facilita llegar a saber cuáles son los genes implicados.

Respecto a esto último, no se fíen de todo lo que lean u oigan. Aunque coloquialmente todos, y me incluyo, tendemos a decir cosas como “este no tiene el gen de la simpatía”, lo cierto es que relacionar genes con rasgos es algo extremadamente complicado. Lo único que producen los genes son proteínas, no simpatía, instinto asesino ni habilidad para el bádminton.

Solo en unos pocos casos se ha podido correlacionar directamente un rasgo con un gen concreto como causa y efecto. Un ejemplo, y no es coña, es si el cerumen de los oídos es seco o húmedo. Ciertas enfermedades genéticas también siguen este patrón que se denomina herencia mendeliana. Pero la inmensa mayoría de los rasgos dependen de muchos genes, sin contar la influencia ambiental, y hallar relaciones con variantes génicas concretas requiere estudiar poblaciones muy grandes, obtener sus genomas, y procesar enormes volúmenes de datos con algoritmos sofisticados en ordenadores muy potentes. Estos estudios se conocen como Genome-Wide Association Studies (GWAS), o estudios de asociación en genomas completos.

Y volvemos al caso de la cara. El de los rasgos faciales es un buen ejemplo. Todos conocemos familias a cuyos miembros los sacaron del mismo molde, pero también casos contrarios en los que cada uno parece, nunca mejor dicho, de su padre o de su madre. Uno de los deportes no olímpicos más populares es sacar parecidos a cada bebé recién nacido, algo en lo que participa hasta el frutero de la esquina. Pero ¿cuáles son los genes que determinan esos parecidos familiares?

Es un caso muy difícil para los detectives genéticos; no solo porque probablemente sean muchos los genes implicados, sino porque además es difícil cuantificar lo que llamamos el parecido. Cuando Harry Potter creció, se convirtió en Frodo. Me confieso prácticamente incapaz de diferenciar por separado al tipo que hace de Capitán América del de Guardianes de la galaxia y Jurassic World. Incluso confundo a Natalie Portman con Keira Nightley, aunque probablemente sea un problema solo mío. En cambio, y como ya conté aquí, puedo distinguir fácilmente a Brian May de Isaac Newton porque del segundo solo tenemos pinturas al óleo y, además, está muerto. Pero ¿en qué parámetros concretos medibles se basan estos parecidos?

Imagen de Pixabay / CC.

Imagen de Pixabay / CC.

Por suerte, hoy la tecnología viene a echar una mano. Utilizando sistemas de imagen y algoritmos de procesamiento, es posible cuantificar los parámetros de los rostros tomando puntos y distancias en, por ejemplo, la punta de la nariz o las comisuras de los ojos. Esto es lo que ha hecho ahora un equipo de investigadores de las Universidades de Oxford y Surrey dirigido por Walter Bodmer, un genetista de largo prestigio. Los científicos han procesado de esta manera casi 3.500 caras de personas británicas, asiáticas y gemelos. Tras obtener sus parámetros faciales y sus genomas, han metido todos los datos en un sistema para hacer un GWAS, y de todo ello han podido identificar tres variantes de genes que influyen en los rasgos de la cara.

Según el estudio, publicado en la revista PNAS, dos de esos genes están ligados a los perfiles faciales en las mujeres, mientras que el tercero aparece vinculado a la forma de los ojos (es decir, a la forma de la parte de la cara que rodea los ojos) tanto en mujeres como en hombres. Así, ya tenemos nuevas pistas sobre cómo nuestros genes nos dan el aspecto que tenemos.

Pero como he dicho arriba, cuidado con hablar del “gen de la nariz respingona”: insisto, los genes solo producen proteínas, y son complejas interacciones bioquímicas posteriores las que llevan al rasgo. En concreto, una de las variantes identificadas por los investigadores produce una proteína implicada en la síntesis de esteroides, lo que da una idea que del gen al rasgo hay un largo trecho.

Y esto es solo el principio: según escriben los investigadores en el estudio, “utilizando métodos como los descritos, en el futuro podrán encontrarse muchos más efectos específicos y relativamente grandes de variantes genéticas en los rasgos faciales humanos”.

Una conclusión interesante del estudio es algo que ya podíamos intuir, pero que es necesario demostrar. Según Bodmer, “los gemelos idénticos criados juntos o por separado muestran parecidos faciales asombrosos, lo que sugiere que el control de los rasgos faciales humanos es mayoritariamente genético”. En otras palabras, que con más estudios de este tipo, en el futuro tal vez sea posible hacer un retrato robot de una persona conociendo solo sus genes, lo cual sería de inmensa utilidad para el trabajo de la policía científica. Sin contar que algún día las madres recién paridas no solo recibirán en el hospital la visita de los fotógrafos de bebés, sino también la del morfogenetista: sepa qué aspecto tendrá su bebé con 40 años…

Diez reglas que debería cumplir todo alienígena (también los de ficción)

Hace cosa de un mes, un equipo de zoólogos de la Universidad de Oxford publicaba un estudio destinado a especular sobre cuál podría ser el retrato biológico de un alienígena. Como ya he contado aquí, los científicos no suelen arriesgarse a lanzar divagaciones de este tipo, y cuando lo hacen es en tiempo de extraescolares, después de quitarse la bata. Las revistas científicas tampoco son el lugar donde ponerse a inventar ciencia ficción.

Pero el estudio de Oxford era tan contenido que resultaba casi frustrante. El trabajo de los investigadores puede resumirse en dos ideas: los alienígenas estarán sometidos a evolución por selección natural, como nosotros los terrícolas, y estarán formados por partes más pequeñas en una jerarquía de niveles, como nosotros los terrícolas (genes, células, tejidos, órganos, individuos, sociedades…).

Tal vez no parezcan pistas como para parar las máquinas, aunque como guinda y gancho de cara a los medios, los autores se permitían adornarlo con una propina: el octomita, nombre que daban a un alienígena hipotético basado en estas reglas y que les presento aquí. Aclaro que su aspecto es puramente imaginario; lo esencial del octomita es el esquema basado en niveles crecientes de organización.

El octomita, un alienígena hipotético. Imagen de Levin et al., International Journal of Astrobiology 2017.

El octomita, un alienígena hipotético. Imagen de Levin et al., International Journal of Astrobiology 2017.

Si el estudio no llegaba más allá es porque un trabajo científico (también los teóricos) solo debe llegar hasta donde le deja el suelo bajo sus pies. Mirado de este modo, el hecho de que la argumentación teórica permita sostener estos dos requisitos de la vida extraterrestre cierra bastante el campo de lo que podríamos encontrarnos por ahí fuera, si es que existe algo y si es que algún día lo encontramos.

Como ya expliqué en dos entregas anteriores (aquí y aquí), no todo vale en biología, ni aquí ni en GN-z11 (la galaxia más lejana conocida, a 13.400 millones de años luz). Por tanto, no todo vale a la hora de imaginar la vida extraterrestre. Estudios como el de Oxford, que aplican las reglas de la biología, restringen el repertorio de opciones posibles para cualquier tipo de vida que pueda considerarse como tal, con independencia de cómo sea su planeta natal.

Es más: como les conté anteriormente, y por mucho que las ideas del biólogo y divulgador Stephen Jay Gould sobre la imprevisibilidad absoluta de la evolución hayan calado no solo en la comunidad científica, sino incluso entre el público interesado en estas cosas, los experimentos tienden a quitarle al menos una parte de razón: si nos fiamos de los datos reales que tenemos hasta hoy (y no podemos fiarnos de otra cosa), parece que la evolución tiene algo de margen para lo diferente, pero también algo de determinismo, convergencia y cánones comunes; lo que el biólogo Víctor Soria Carrasco llamaba “un tema central”.

Vida en la atmósfera de un planeta similar a Júpiter, según Carl Sagan. Imagen de la serie Cosmos (1980) / PBS.

Vida en la atmósfera de un planeta similar a Júpiter, según Carl Sagan. Imagen de la serie Cosmos (1980) / PBS.

En conclusión, la idea que por ahí circula sobre vida alienígena tan diferente de nosotros que tal vez ni siquiera la veríamos delante de nuestras narices es un buen argumento para el cine, los periódicos y las charlas de café, pero no se compadece con las reglas de la biología.

Así, recogiendo trocitos como el aportado por los investigadores de Oxford y otros, y añadiendo unas gotas de biología esencial, podemos armar una lista con unos cuantos requisitos que debería cumplir todo alienígena, por muy diferente que sea de la vida terrícola; también los de ficción, si pretenden ser plausibles. Por supuesto que esta es una lista en construcción y provisional, que trataré de ir actualizando-completando-rectificando con los datos que nos traigan los nuevos estudios.

  1. Todo ser vivo debe nacer, crecer, (tener capacidad de) reproducirse y morir. De acuerdo, esto es ponerlo muy fácil; pero es la definición más básica y clásica de la vida, aunque hoy se prefiere introducir criterios metabólicos y evolutivos. Qué menos que empezar por esto, pero también tiene su miga: algo tan aparentemente sencillo es uno de los motivos (el otro es el metabolismo, a lo que iré más abajo) por los cuales se discute si los virus son seres vivos. No solamente es que sean parásitos dependientes de piezas ajenas; muchos otros seres vivos también lo son. Es que los virus no crecen.
  2. Todo ser vivo está constituido por materia. Sí, también es fácil llegar a sacar un 2 en esta prueba. Pero ¿en cuántas películas los alienígenas se nos presentan como seres de energía pura que pueden adoptar cualquier forma que se les antoje? Si algo no está formado por materia no es un ser vivo, sino un poltergeist, por muy alienígena que sea. El payaso de It no es un ser vivo.
  3. Todo ser vivo debe estar formado por unidades elementales repetidas en varios niveles jerárquicos, la más básica de las cuales es un gen. La biología se basa en un principio de construcción según el cual hay una coherencia entre las partes pequeñas y el conjunto, o entre genes, células, órganos, individuos y sociedades. Por ejemplo, con células humanas no se puede construir un perro, ni con células alienígenas se puede construir un humano. Esto implica la existencia de genes en sentido amplio; no necesariamente como los terrestres, pero sí como unidades materiales mínimas que llevan la información esencial para construir el siguiente nivel jerárquico.
  4. Todo ser vivo debe respetar las leyes universales de la física. No es posible violar los principios de conservación de la materia, la energía o la cantidad de movimiento, o las leyes de la termodinámica en general.
  5. Todo ser vivo debe estar sujeto a evolución por selección natural y exhibir un cierto grado de adaptación a su entorno de origen. La evolución funciona a escalas temporales dependientes de los procesos biológicos, y estos a su vez dependen de la velocidad de los ritmos físicos y químicos. La evolución funciona en escalas espaciales que permitan la interacción entre un ser vivo y su entorno.
  6. Todo ser vivo debe estar enclavado en un ecosistema que lo sostenga. Una especie alienígena no puede ser la única forma de vida presente en su planeta, a no ser que sea la primera (esta sería una discusión interesante, pero lo cierto es que la abiogénesis aún es una caja negra para la biología) o la última superviviente, en cuyo caso está abocada a la extinción. Un ser vivo, incluso los quimio o fotosintéticos, es parte de la biomasa, pertenece a un ecosistema que lo alimenta pero también lo limita, actuando como cinta transportadora de la energía a lo largo de la cadena alimentaria.
  7. Todo ser vivo debe mantener poblaciones mínimas viables y conexas. La idea del Arca de Noé no permite la supervivencia de una especie. Debe existir un número suficiente de ejemplares en un mismo entorno físico que asegure un tamaño de diversidad genética capaz de sostener la supervivencia de la especie. Para los científicos esta es una estimación compleja que varía para cada especie y que hoy se calcula con simulaciones matemáticas por ordenador. Pero la naturaleza lo sabe.
  8. Todo ser vivo debe tener un metabolismo y una fisiología intrínsecamente plausibles y coherentes. Por ejemplo, los procesos metabólicos producen energía, y parte de esta energía se traduce en calor. Esto impone ciertas limitaciones de cara a construir un organismo, sin importar cómo sean las condiciones de su planeta de origen. Si un ser vivo es muy grande, también lo será el calor interno generado. Su temperatura de funcionamiento debe mantener el solvente biológico (en nuestro caso, el agua) en un estado que facilite las reacciones químicas y que permita a las biomoléculas conservar su configuración estructural nativa (en nuestro caso, el ADN y las proteínas pierden su estructura a temperaturas demasiado altas). Por tanto, toda forma de vida está limitada por su propio rango de temperaturas. Por otra parte, esta regla impone también la necesidad de un metabolismo, al menos durante alguna fase de la vida. Volvemos a lo mencionado antes sobre los virus: no tienen metabolismo cuando están en forma de virión (estado libre), pero sí cuando se activan en su célula hospedadora, aunque para ello utilicen piezas ajenas (algo que también necesitan otros parásitos). Desde este punto de vista, un virión puede entenderse como una fase de resistencia, como una espora o una semilla, y un virus puede caber en la definición de ser vivo. Incluso en cierto sentido, el hecho de subcontratar el metabolismo puede interpretarse como un refinamiento evolutivo que permite ahorrar energía, al menos si es que los virus se han desarrollado a partir de otros organismos que sí tenían metabolismo propio.
  9. Todo ser vivo debe tener un metabolismo y una fisiología plausibles en las condiciones de su entorno original. Por ejemplo, para que un parásito prospere, incluso aunque sea capaz de parasitar formas de vida como los humanos con las que nunca antes haya tenido contacto (lo cual puede ocurrir), ha tenido que coevolucionar con algún hospedador original en su entorno primitivo.
  10. Todo alienígena que baje a la Tierra y prospere debe tener una biología compatible con las restricciones impuestas por las condiciones terrestres. Por ejemplo, es posible que un ser de cincuenta kilos (medidos en condiciones de gravedad terrestre) pueda flotar sin esfuerzo en la atmósfera densa de su planeta de origen, como podría ocurrir en Venus si estuviera habitado. Pero en la Tierra no puede seguir haciendo lo mismo impunemente.

¿Son plausibles los alienígenas (parecidos a nosotros) de la ciencia ficción? (II)

Un humano es un organismo con forma de tubo (boca y ano), simetría bilateral, un bloque central que contiene los órganos internos flanqueado por pares de extremidades para la movilidad y la interacción, y un control centralizado (el cerebro) situado en un apéndice específico (la cabeza) que contiene además los principales mecanismos sensoriales.

Desde los hombrecillos verdes o grises hasta las variaciones como los xenomorfos de Alien, infinidad de películas nos presentan seres antropomorfos, que comparten con nosotros estos mismos planos generales de construcción. Pero ¿es esto posible? ¿Es plausible que un alienígena se parezca tanto a nosotros?

Alienígenas de 'Encuentros en la tercera fase'. Imagen de Columbia Pictures.

Alienígenas de ‘Encuentros en la tercera fase’. Imagen de Columbia Pictures.

La respuesta corta es que nadie lo sabe, dado que, una vez más, aún no conocemos alienígena. Para la respuesta larga, debemos comenzar respondiendo a otra pregunta: ¿la evolución es determinista o indeterminista? Es decir: a partir de una situación inicial y si jugamos la partida dos veces, en la Tierra y en otro planeta, ¿cuánto se parecerá el resultado final en los dos casos?

A su vez, la respuesta corta a esta pregunta es que nadie lo sabe. Hay quienes intuyen que un alienígena debería parecerse algo a nosotros, porque… ¿no? Y hay quienes intuyen que debería ser completamente distinto, porque… también, ¿no?

Pero la simple intuición no responde a la pregunta de hasta qué punto un experimento evolutivo paralelo encontraría o no algunas de las mismas soluciones como adaptaciones favorables en un medio parecido o diferente del terrestre. Haría falta repetir el experimento completo de la evolución, primero en nuestra propia Tierra, después en otros planetas habitables.

Por desgracia, esto no está a nuestro alcance. Tal vez algún día la Inteligencia Artificial logre refinar una simulación lo bastante completa como para darnos pistas reales, pero son tantas las variables implicadas que no será tarea fácil aproximarse lo suficiente a un escenario comparable a la realidad. Sería la simulación más complicada jamás emprendida.

A pesar de todo, tampoco estamos completamente perdidos. Tenemos teorías razonables, y tenemos también algunos datos experimentales que pueden tirar algún que otro raíl en el camino hacia estas respuestas. A continuación les cuento algunas de estas pistas, pero ya les adelanto que la conclusión nos devuelve a la respuesta corta: en realidad, nadie lo sabe.

E. T. Imagen de Universal Pictures.

E. T. Imagen de Universal Pictures.

Comencemos por la teoría. En los años 70 Stephen Jay Gould, una de las mentes más preclaras de la biología evolutiva del siglo XX, defendió la hipótesis de que la evolución no es determinista sino imprevisible, y que si pudiéramos rebobinar la cinta del planeta Tierra unos cuantos millones de años y volver a ejecutar el programa, los humanos ni siquiera estaríamos aquí.

Hay que tener en cuenta que toda la vida en la Tierra (al menos la que conocemos hasta ahora) procede de un antepasado común, el cual ya había adoptado ciertas opciones evolutivas que todos hemos heredado. Al ir diversificándose en ramas separadas, estas a su vez también fueron optando por determinadas soluciones que restringían el repertorio de configuraciones de sus descendientes. Pero según la hipótesis de Gould, que siguen muchos otros biólogos evolutivos, si pudiéramos regresar al comienzo quizá la segunda vez se elegirían soluciones diferentes y todos tendríamos, por ejemplo, simetría radial, como los equinodermos (estrellas y erizos de mar).

La teoría de Gould tendería a rechazar la posibilidad de alienígenas antropomorfos. Pero no todos los expertos están de acuerdo con él. Otros biólogos evolutivos, como Richard Dawkins o Simon Conway Morris, piensan que la evolución es al menos en parte un proceso determinista. Es decir, que desde la misma situación de partida, hay sucesos que tienden a repetirse.

Para comprender lo complicado que resulta teorizar sobre esto, tengamos en cuenta que incluso desde enfoques opuestos puede llegarse a conclusiones parecidas, pero también desde un mismo enfoque puede llegarse a conclusiones opuestas. Dos ejemplos: Conway Morris es creyente, Dawkins es ateo, y ambos son deterministas. Conway Morris es determinista, Gould lo contrario, y ambos se basan en las mismas pruebas, el esquisto de Burgess, un conjunto de fósiles hallado en Canadá a comienzos del siglo XX.

Un fósil de Anomalocaris del esquisto de Burgess. Imagen de Wikipedia / Keith Schengili-Roberts.

Un fósil de Anomalocaris del esquisto de Burgess. Imagen de Wikipedia / Keith Schengili-Roberts.

La razón principal que suelen esgrimir los deterministas es la evolución convergente. A lo largo de la historia de la vida en la Tierra, ha habido innumerables ocasiones en que la evolución ha encontrado las mismas soluciones en ramas independientes del árbol genealógico de los seres vivos.

Por ejemplo, los murciélagos y las aves tienen alas, pero las desarrollaron de forma independiente. Los ojos de los pulpos son pasmosamente parecidos a los nuestros, pero es evidente que ellos y nosotros no procedemos de un antepasado común con ojos. Este año un estudio descubrió que el apéndice, ese colgajo intestinal al que tradicionalmente no se le suponía otra función que llevarnos a Urgencias, ha surgido en la evolución más de 30 veces de forma independiente en unos animales y otros. ¡Más de 30 veces! Esto no solamente nos dice que muy probablemente el apéndice sirve para algo más, sino que es otro magnífico ejemplo de evolución convergente. El propio Conway Morris ha documentado muchos ejemplos en los fósiles de Burgess.

Así que la teoría no nos ofrece una respuesta clara. Pasemos ahora a la práctica: ¿qué nos dicen los experimentos? Obviamente, no podemos regresar al pasado, volver a jugar la partida de la evolución desde el principio y ver qué ocurre. Pero sí podemos hacer lo segundo mejor: ver qué hace la naturaleza en situaciones de evolución a corto plazo, y diseñar experimentos en condiciones controladas donde puedan estudiarse estos trocitos parciales de evolución.

Sobre lo primero, se han estudiado casos en animales como peces y lagartos. Respecto a lo segundo, hace tres años y medio les conté aquí un precioso ejemplo, un experimento con insectos palo llevado a cabo por el español Víctor Soria-Carrasco en la Universidad de Sheffield (Reino Unido). Los investigadores emplearon un tipo de insecto palo californiano que prácticamente nace, vive y muere en la misma planta, y del que existen dos variedades diferentes adaptadas al camuflaje en dos tipos de arbustos. Intercambiando los bichos de planta en unos lugares y otros, podían comparar los cambios genéticos que se producían entre dos de estos experimentos evolutivos independientes.

El resultado fue que en la evolución de estos bichos palo había un 80% de cambios diferentes y un 20% de cambios comunes. O sea, que a pesar de que mayoritariamente la evolución seguía caminos distintos en dos partidas diferentes, había un 20% de evolución convergente, o un 20% de determinismo evolutivo. Por supuesto que entre este caso y la evolución de la vida en otro planeta media un abismo, pero esta era la especulación de Soria-Carrasco sobre si los alienígenas podrían seguir caminos evolutivos parecidos a los nuestros: “muchas cosas serían diferentes, pero probablemente seríamos capaces de distinguir un tema central que siempre sería el mismo”.

El experimento más extenso de la historia de la ciencia para entender cómo funciona la evolución se desarrolla desde hace 30 años en la Universidad de Harvard. En febrero de 1988, el biólogo evolutivo Richard Lenski sembró bacterias Escherichia coli en 12 frascos con medio líquido de cultivo, algo habitual en muchos laboratorios de biología. Pero Lenski dejó a las bacterias la glucosa justa solo para sobrevivir durante la noche hasta la mañana siguiente, y por la tarde recogió a las supervivientes para trasvasarlas a un nuevo cultivo. Así, día tras día, durante más de 29 años.

Con la limitación de alimento, Lenski introducía un factor de presión para dirigir la evolución de las bacterias; tal como hace la selección natural, solo las bacterias mejor adaptadas al medio sobrevivirían. Cada 75 días, lo que equivale a unas 500 generaciones de E. coli, los investigadores congelan una parte de los cultivos para capturar una foto del proceso evolutivo. Analizando los genes de las bacterias en estos distintos momentos del proceso, pueden observar cómo están evolucionando, y comparar las 12 líneas entre sí para analizar si siguen los mismos caminos evolutivos o no. En total, en los casi 30 años del experimento se han sucedido más de 68.000 generaciones de bacterias, lo que equivale a más de un millón de años de evolución humana.

Y después de todo esto, el resultado es…

Durante los primeros miles de generaciones, los investigadores observaron que las bacterias seguían caminos al menos no totalmente separados. Los diferentes cultivos tendían a mostrar mutaciones diferentes, pero en los mismos genes. E incluso con las diferencias, todas mostraban un patrón común: las células se hacían más grandes, crecían más deprisa y aprovechaban mejor la glucosa. Esto parece un claro caso de evolución convergente.

Pero ¡oh, sorpresa! De repente, transcurridas unas 31.000 generaciones, una de las 12 líneas empezó a dejar de lado la glucosa y a comer citrato, otra fuente de carbono presente en el medio. Solo una de las 12 líneas. Dado que una característica de E. coli es la incapacidad de metabolizar el citrato, esta línea está evolucionando por el camino de convertirse en una nueva especie diferente. Y esto parece un claro caso de evolución no determinista.

Con todo esto, ¿qué opinan Lenski y sus colaboradores sobre el grado de determinismo de la evolución? Según su último estudio, esto: “nuestros resultados muestran que la adaptación a largo plazo a un ambiente constante puede ser un proceso más complejo y dinámico de lo que a menudo se asume”.

Sí, sí, vuelvan a leer la frase, y la segunda vez les dirá lo mismo: nada. Una paráfrasis para decir que, en realidad, no se sabe. Ya les advertí de que aún no tenemos una respuesta definitiva sobre si Gould o Conway Morris, y por tanto sobre si sería posible que en otro planeta evolucionara una especie básicamente similar a la nuestra. Pero quiero dejarles otro ejemplo de un experimento natural que nos ha permitido observar cómo funciona la evolución. Ese experimento se llama Australia.

La idea, de la que también les hablé aquí, es del científico planetario Charley Lineweaver. Es lo que él llama “la falacia del planeta de los simios”, o la idea popular de que, como decía Carl Sagan, en otros planetas habitados debe llegarse a un equivalente funcional del ser humano. Lineweaver pone como ejemplo su propio país, una gran isla separada del resto de los continentes desde hace unos 100 millones de años.

De este modo, Australia ha sido un experimento natural de evolución independiente durante millones de años. Y como decía Lineweaver, ¿qué es lo que ha surgido allí? Canguros. La aparición de los humanos en el gran bloque Eurasiafricano no ha interferido absolutamente de ninguna manera en la evolución australiana. Y sin embargo, allí la evolución no ha producido nada similar a los seres humanos. Si Australia fuera la única tierra seca de todo el planeta, no estaríamos aquí. Y por tanto, no hay evolución convergente; si los canguros tienen brazos y piernas como nosotros, es solo porque el antepasado común que compartimos con ellos ya los tenía.

Por todo lo anterior, los científicos no suelen arriesgarse a inventar aliens, a riesgo de ver su credibilidad dañada. Hay excepciones: en los años 70, Carl Sagan propuso un ecosistema modelo para un planeta joviano, un gigante gaseoso como Júpiter. Sagan imaginó varios linajes de seres voladores que controlarían su flotación a través de los distintos niveles de densidad de la atmósfera, formando una cadena alimentaria cuya base estaría sustentada por una especie de plancton atmosférico que se alimentaría de los nutrientes moleculares presentes en el gas. Así lo contaba Sagan en su mítica serie Cosmos:

Como resumen de todo lo contado aquí, mejor quédense con esta cita del gran maestro Sagan:

La biología es más parecida a la historia que a la física. Hay que conocer el pasado para comprender el presente. No hay predicciones en la biología, igual que no hay predicciones en la historia. La razón es la misma: ambas materias son todavía demasiado complicadas para nosotros. Aunque podemos comprendernos mejor comprendiendo otros casos.

A pesar de todo, si es extremadamente difícil aventurar cómo podría ser un alienígena, en cambio es más posible predecir cómo no podría ser. Como les contaba en la entrega anterior, no todo vale, y con esto podríamos arriesgarnos a construir una lista de reglas que debería cumplir un alienígena de ficción para ser mínimamente plausible. Vuelvan otro día y se lo cuento.

¿Son plausibles los alienígenas de la ciencia ficción? (I)

En una ocasión ya conté aquí que ocurre algo muy curioso con la relación entre cine y ciencia. Mientras que múltiples expertos en mútiples webs suelen llevar las películas de ciencia ficción a la rueda de interrogatorios para destripar su plausibilidad científica y sacar a relucir sus errores, tanto los expertos como los errores suelen ceñirse a la física. En cambio, la biología suele olvidarse. Al fin y al cabo, como aún no tenemos la menor idea de cómo son los alienígenas –si es que existen–, todo vale. ¿No?

Pues no, no todo vale. De hecho, probablemente no valgan más cosas de las que valen. La biología tiene sus propias reglas. En último término, la biología es una aplicación de la física y la química, y aunque el mayor número de variables aumenta la cota de incertidumbre, está claro que hay cosas que no pueden ser de ninguna manera.

Por ejemplo, las críticas científicas de la saga Alien analizan los bocados relativos a las naves, el espacio, la presión, la gravedad y cosas por el estilo. Pero nunca he leído ninguna (aunque probablemente exista sin que yo la haya descubierto) que abra el siguiente y evidente melón: es enormemente cuestionable que un organismo pueda multiplicar su tamaño y peso de forma desmedida en horas o días; pero desde luego, es absolutamente imposible que lo haga sin alimentarse de la materia necesaria para ganar ese aumento de peso y volumen.

Alien: Covenant. Imagen de 20th Century Fox.

Alien: Covenant. Imagen de 20th Century Fox.

La materia no se crea ni se destruye; para que un ser vivo multiplique su peso por diez, necesita incorporar una cantidad de materia aún mayor, teniendo en cuenta que una gran parte de su alimento se excretará en forma de desechos o para mantener funciones básicas como la refrigeración (sudor). Conclusión: a no ser que se inflen simplemente con aire, ni un pulpo, ni un percebe ni un xenomorfo pueden crecer de la nada en unas horitas.

Plantear un alienígena plausible no es tarea fácil, dado que en efecto aún no conocemos ninguno. Pero son tantos los frentes a cubrir, el biofísico, el bioquímico, el bioenergético, el fisiológico, el ecológico o el evolutivo, que casi todo alienígena inventado corre el riesgo de hacer aguas por un lado u otro, incluso en aspectos tan aparentemente nimios como el que ya conté aquí a propósito de Chewbacca: dado que el folículo piloso y la glándula sudorípara son especializaciones de la piel mutuamente excluyentes, los animales peludos (salvo los caballos, un caso peculiar que también comenté) no sudan lo suficiente como para regular su temperatura, por lo que los wookies deberían pasarse toda la saga de Star Wars jadeando como los perros.

Ya, ya, es cierto que George Lucas nunca ha pretendido que Star Wars sea científicamente creíble. (Pero esperen: ¿no era este el mismo tipo que se inventó aquello de los midiclorianos en analogía con la teoría de la endosimbiosis para convertir la Fuerza en, según sus propias palabras, “una metáfora de una relación simbiótica que permite la existencia de vida”?)

Es más; incluso solucionar el problema del frío cubriendo a los alienígenas de una gruesa capa de pelo es cuando menos infundado. Hoy parece suficientemente demostrado que el pelo de los mamíferos y las plumas de las aves proceden evolutivamente de las escamas de los reptiles, y que los genes específicos para fabricar pelo ya existían en estos últimos antes de que engendraran las ramas que darían lugar a los otros dos grupos.

Por lo tanto, los mamíferos no inventaron realmente el material básico del pelo, sino que se limitaron a modificar algo que habían heredado de los reptiles para acomodarlo a sus necesidades (por decirlo de algún modo; entiéndase que la evolución no tiene propósitos ni intenciones); entre ellas, la protección térmica. Esto de aprovechar un invento de la evolución para otro fin diferente al original se conoce en biología como exaptación.

Pero los reptiles en los que surgió el material necesario para crear el pelo vivían en climas cálidos, por lo que originalmente este mecanismo no era un invento contra el frío. En resumen, es probable que una especie alienígena que ha evolucionado en un planeta helado no lleve pelo para abrigarse, sino algún otro tipo de ingenio evolutivo más específicamente adaptado a esa misión.

Recordando los alienígenas de casi cualquier película que nos venga a la mente, es inmediato que suelen fallar en un aspecto u otro, o en todos. Por ejemplo, todo ser complejo tiene una forma definida, ya que es una regla básica de la biología que la complejidad requiere un alto grado de especialización estructural. Así que no es posible cambiar de forma alegremente cada minuto o tomar el aspecto de otros organismos, salvo que seas algo tan poco inteligente como un moho mucilaginoso. Adiós a La cosa y a las múltiples versiones de La invasión de los ultracuerpos.

La cosa (versión de 1982). Imagen de Universal Pictures.

La cosa (versión de 1982). Imagen de Universal Pictures.

Tampoco existen los seres vivos aislados, ni como especies ni como individuos. En su día, el astrofísico Carl Sagan hizo un cálculo de cuántos monstruos del lago Ness podrían existir si existía alguno, aunque aplicó exclusivamente criterios de física de colisiones. Pero además todo organismo necesita lo que en biología se conoce como Población Mínima Viable, un número de ejemplares que permita la supervivencia de la especie con una diversidad genética suficiente como para perpetuarse sin acabar degenerando hasta la extinción. Y toda especie requiere un aporte de biomasa, así que un alienígena viable depende de un ecosistema que le sostiene.

Otro error frecuente es pasear a los alienígenas por el medio terrestre como si estuvieran en su casa. No se trata solo de la respiración de nuestra atmósfera, sino que la Tierra impone una multitud de condiciones ambientales que podrían resultar hostiles y hasta invivibles para una especie surgida en otro planeta diferente, desde nuestra gravedad hasta nuestros niveles de irradiación, o incluso las amenazas biológicas que nosotros hemos aprendido durante millones de años a mantener a raya.

Un ejemplo muy bien concebido de esto último eran los marcianos de H. G. Wells en La guerra de los mundos, que sucumbían a las bacterias terrestres al carecer de nuestra inmunidad. Wells era biólogo, así que ya hace un siglo predecía que el mayor riesgo para un marciano durante una invasión terrestre no serían los humanos, sino las infecciones.

La guerra de los mundos (versión de 2005). Imagen de Paramount Pictures / DreamWorks Pictures.

La guerra de los mundos (versión de 2005). Imagen de Paramount Pictures / DreamWorks Pictures.

En cuanto a las presuntas bioquímicas alternativas propuestas a menudo en la ciencia ficción, a veces son pura fantasía sin el menor sustento científico. El ejemplo más clásico es el silicio como alternativa al carbono. Una regla básica de la vida es que empleamos materia para alimentar nuestros procesos vitales gracias a la energía almacenada en los enlaces químicos de esas sustancias. Como resultado del proceso, generamos compuestos degradados con un nivel energético menor; es una simple resta. Cuando los organismos terrestres consumimos compuestos orgánicos para alimentarnos, producimos agua y dióxido de carbono (CO2) como productos finales. Son los residuos oxidados de la actividad biológica.

El CO2 es un gas a temperatura ambiente, motivo por el cual lo evacuamos fácilmente. Pero aunque el silicio ofrezca una estructura atómica equiparable a la del carbono en sus posibilidades de formar enlaces, algunos de sus compuestos tienen propiedades químicas notablemente diferentes.

Por ejemplo, el dióxido de silicio (SiO2) es sólido; para entendernos, básicamente es arena. Su temperatura de fusión es de 1.713 ºC, y la de ebullición es de 2.950 ºC; nos pongamos como nos pongamos, temperaturas incompatibles con cualquier forma de vida. En la Tierra, muchos organismos emplean SiO2 precisamente por su dureza, como material de construcción o defensa contra depredadores. Pero una situación muy diferente sería producirlo como residuo metabólico, ya que sería muy difícil eliminarlo de forma constante y en grandes cantidades. ¿Imaginan cómo podríamos estar continuamente expulsando arena de nuestros pulmones?

Un alienígena basado en el silicio en el episodio 'The Devil in the Dark' de la serie 'Star Trek' (1967). Imagen de CBS Television Distribution.

Un alienígena basado en el silicio en el episodio ‘The Devil in the Dark’ de la serie ‘Star Trek’ (1967). Imagen de CBS Television Distribution.

En la próxima entrega seguiremos hablando de esta cuestión, entrando en otro de los clásicos de la ciencia ficción: los alienígenas con forma más o menos humana. ¿Es plausible que en un planeta muy diferente del nuestro evolucionen seres antropomorfos?