Erika, la que regresó del frío.

Criopreservación, crionización y animación suspendida.

En el invierno de 2001, siendo 24 de febrero, una bebé canadiense de trece meses llamada Erika Nordby cometió la mayor travesura de su corta vida; la clase de trastada infantil que debería haberla matado sin remisión. Mientras su madre dormía, Erika se escapó de la cuna y de la casa por la puerta trasera. Fuera, hacía veinticuatro grados bajo cero y ella ya no fue capaz de encontrar el camino de regreso al calor del hogar. Sólo llevaba puesto su pañal por toda protección.

La encontraron cuatro horas después convertida en un minúsculo montoncito de carne azul en medio de la nieve y el hielo, con una temperatura corporal de 16 ºC. Estaba, por supuesto, clínicamente muerta; llevaba al menos dos horas en parada cardiorrespiratoria. Pero como un intento in extremis de resucitación cardiopulmonar obtuvo algún resultado, la enviaron con la máxima urgencia al Hospital Universitario de Alberta en Edmonton. Allí, con técnicas de medicina intensiva avanzada y amplia experiencia en casos de hipotermia, consiguieron sacarla adelante.

Hoy en día, Erika tiene diez años y no recuerda nada, pues era demasiado pequeña para recordar; pero está bien, no le falta ninguna extremidad y no le han quedado secuelas. Como siempre en estos casos se habló de milagro (entonces, ¿estos otros qué fueron?) y hasta le dedicaron una canción. Erika gateó al frío, murió y regresó de entre los muertos agarrada a la mano de la ciencia. Y ella, a cambio, le hizo un regalo a la ciencia: la demostración palmaria de que es posible morir de frío y retornar sin daños significativos. De que, en último término, la animación suspendida podría tener alguna posibilidad más allá de la pura ciencia-ficción.

Morir y no-morir de frío.

Por supuesto, el caso de Erika no es único; pero sí, con mucha probabilidad, el mejor documentado y más extremo. En 2006, por ejemplo, un funcionario japonés llamado Mitsutaka Uchikoshi se fue con unos colegas a hacer una barbacoa en lo alto de los Montes Rokkō –un destino habitual para excursionistas–. Cuando llegó la hora de bajar los demás lo hicieron en teleférico, pero él decidió darse un paseo por la nieve hasta el valle. Uno podría pensar que el señor Uchikoshi, de 35 años de edad, se había pasado un pelín con el sake; aunque según los médicos sólo consumió agua mineral junto con el resto de productos propios de una barbacoa. El caso es que se perdió, resbaló sobre el hielo y se partió la pelvis. Lo encontraría un montañero veinticuatro días después, ensangrentado y medio sepultado por la nieve.

Sin embargo, Mitsutaka no estaba muerto. Debería haber muerto por al menos media docena de razones –entre ellas hipotermia, deshidratación, hemorragia interna, embolismo graso e inanición– pero presentaba algo de pulso, muy débil, y una temperatura corporal de 22 ºC. Trasladado a un hospital de Kobe, se repuso también por completo de sus lesiones y de haber estado expuesto a la intemperie con temperaturas tan bajas. En su caso no llegó a morir como la pequeña Erika –mantenía la actividad cardiopulmonar, aunque reducida a un mínimo–; lo cual es, si nos ponemos, casi aún más asombroso. Según sus declaraciones, "al segundo día, el sol se había ido... Estaba en un campo, y me sentía muy bien. Eso es lo último que recuerdo."

Los casos de Erika y Mitsutaka son excepcionales. Lo normal en semejantes circunstancias es morir definitivamente: la exposición al frío extremo puede acabar con una persona incluso en pocos minutos. Al menos hasta hace algún tiempo, los procedimientos operacionales de la OTAN para tiempos de guerra sólo contemplaban la búsqueda de un piloto derribado sobre el Atlántico Norte en invierno durante un máximo de una hora; prolongarla más sería una pérdida inútil de tiempo y recursos muy necesarios durante un gran conflicto, pues sin duda el pobre tipo estaría ya pajarito, sumergido en agua a cerca de 0 ºC.

En general, la hipotermia es un viejo enemigo que se nos lleva con facilidad y una extraña dulzura, esa sensación de bienestar que mencionó nuestro superviviente nipón. Se ha llamado de siempre la muerte dulce, pues al parecer hay un momento en que se deja de sentir el frío atroz y éste se ve reemplazado por una especie de fuerte borrachera muy agradable –señal de que te estás muriendo–. No es raro encontrar a los congelados con una sonrisa en la cara, que muchos creen rictus, pero según quienes han logrado sobrevivir se correspondería más bien a ese singular colocón. Y sin ropa: por algún motivo cerebral desconocido, tendemos a desnudarnos paradójicamente cuando nos estamos muriendo de frío.

Más allá de la muerte clínica –el momento en que se interrumpe la actividad cardiopulmonar– los tejidos congelados tardan bastante en morir del todo. En realidad, lo que ocurre cuando nos congelamos es una progresiva ralentización y finalmente paralización de los procesos metabólicos que nos mantienen vivos pero también de los de la muerte (pues unos y otros no son sino reacciones químicas que sólo pueden ocurrir dentro de un determinado rango de temperaturas, como cualquier otra). Con lo cual estamos ante una especie de parálisis inducida, que permite a algunos animales adaptados evolutivamente congelarse y descongelarse con normalidad.

Sin embargo, en humanos –y en los seres de sangre caliente en general– la cosa se complica, pues dependemos de una serie de complejos equilibrios térmicos para que nuestros órganos no sufran daños. De manera muy notoria, la parada cardiorrespiratoria –con la subsiguiente interrupción del flujo de oxígeno y nutrientes– provoca rápidamente graves lesiones isquémicas en el cerebro, que suele congelarse más tarde y por tanto sigue teniendo necesidades de suministro; el encéfalo queda destruido antes de detenerse también, lo que imposibilita la recuperación posterior. Esto es precisamente lo que hace extraordinario el caso de la bebé Erika, que estuvo parada durante más de dos horas.

Conforme la temperatura sigue descendiendo y baja de cero grados, se produce otra lesión masiva y definitiva: la destrucción celular. Por un lado, se forma hielo entre las células, separándolas y provocando daños mecánicos y químicos. Por el otro, si la velocidad de congelación excede la pérdida de agua por ósmosis a los espacios intercelulares, el citoplasma forma cristales que rompen la membrana y dañan la célula irreversiblemente. Un cuerpo congelado, pese a su aspecto posiblemente saludable, tiene las células destruidas y no se puede recuperar. Está definitivamente muerto.

Criopreservación.

Hace muchos años que sabemos cómo conservar algunos tejidos en frío sin que sufran esta clase de daños. En la actualidad se congelan normalmente materiales humanos como el semen, los óvulos, los embriones o la sangre para su utilización posterior. Fue James Lovelock –el de la Hipótesis Gaia– quien se dio cuenta por primera vez de que el daño causado a los glóbulos rojos de la sangre durante la congelación estaba estrechamente relacionado con el ritmo de pérdida de líquidos por ósmosis; y propuso un mecanismo sencillo para impedirlo mediante la modificación de su salinidad. A Lovelock se le recuerda también por la invención del detector de captura de electrones, todo lo cual le pone intelectualmente bastante por encima de la mayoría de sus críticos.

Los órganos para transplantes también se suelen transportar refrigerados (aunque no congelados). En la actualidad, diversas técnicas médicas enfrían al paciente para reducir su metabolismo y ralentizar así los daños causados por un proceso patológico mientras se intenta corregir; como, por ejemplo, en la terapia cardio-hipotérmica.

La idea de congelar a un ser humano para resucitarlo con posterioridad es aún más antigua, y se deriva directamente de la momificación, de la observación de las propiedades conservantes del enfriamiento (por ralentizar o detener todas las reacciones químicas, incluyendo los metabolismos) y de los animales que se pueden hibernar e incluso congelar sin sufrir daños cuando vuelve el calor. El concepto ya fue acariciado por Ben Franklin y por los cosmistas rusos, pero no resultaría plasmado en su forma moderna hasta los años '60 del siglo XX, a raíz de los trabajos del científico norteamericano Robert Ettinger y del particular Evan Cooper; en esencia, ambos propusieron la congelación controlada del cuerpo humano para preservarlo durante un tiempo indefinido.

Los motivos para investigar estas técnicas son variados y potentes: la obligación ética de proteger la vida de un paciente por todos los medios posibles hasta que aparezca en el porvenir una manera de curarlo; la posibilidad de hacerlo hasta que se descubra algún modo de detener o revertir el envejecimiento; facilitar vuelos espaciales a grandes distancias u otras actividades de muy larga duración; avanzar en la medicina de urgencias; mejorar radicalmente la tecnología de conservación para transplantes, permitiendo así el surgimiento de bancos de órganos mucho mejores que los actuales; y otros muchos. Sus críticos también son diversos y fuertes, extendiéndose desde numerosos ámbitos de la ciencia (que lo consideran una remota posibilidad futura y las ofertas comerciales actuales, un simple fraude) hasta la religión, siempre recelosa ante todas estas cuestiones de la vida, la muerte y la reproducción que escapan radicalmente de sus tradiciones y capacidades.

El concepto es sencillo. Consiste en congelar un cuerpo humano o al menos su cerebro a la temperatura del nitrógeno líquido, en la que puede perdurar durante un periodo de tiempo muy largo, de tal manera que sea posible su descongelación y reanimación en el futuro. A partir de aquí, claro, empiezan las dificultades; y no sólo de índole científico-técnica, sino de orden humano común. Por ejemplo: es muy difícil hacer predicciones a largo plazo. Cualquier cálculo a más de veinte o treinta años vista resulta sumamente aventurado, y a más de cincuenta, fantasía.

La conservación del cuerpo y sus condiciones puede verse afectada por numerosos hechos frecuentes en la historia de la humanidad, como guerras y revoluciones de importancia o transformaciones sociales, políticas, ideológicas, religiosas y económicas. El hecho de que en la actualidad estos intentos sean cosa de entidades privadas incrementa la incertidumbre, pues éstas se hallan característicamente sujetas a vaivenes del mercado, la moda, cambios de modelo político-económico o simples cuestiones de éxito y fracaso empresarial. Cuanto mayor sea el plazo antes de la reanimación, mayores serán estas inseguridades: las pirámides de Egipto han perdurado cuatro milenios y medio, pero sus contenidos fueron saqueados antes de que transcurriese el primero (y por tal razón los siguientes faraones optaron por esconder sus enterramientos en desiertos remotos como el Valle de los Reyes, con parecido éxito: ninguno). Y eso que aquella fue una sociedad singularmente estable y ordenada, más lenta y con una duración mucho mayor que cualquiera de las modernas.

Técnicamente, el problema está también lejos de ser resuelto a pesar de la esperanza que nos aportan casos como el de Erika o Mitsutaka. Ambos, y sobre todo la primera, demuestran que es posible un proceso de congelación sin daño cerebral isquémico significativo; sin embargo, la razón exacta de que salieran tan bien parados aún no está clara. Hace poco, investigadores del Centro Fred Hutchinson de Investigación sobre el Cáncer propusieron que pudo deberse –paradójicamente– a que ambos quedaron acostados boca abajo sobre la nieve, con la nariz y la boca bloqueadas al menos parcialmente, y por tanto privados de oxígeno en alguna medida; al parecer, esta privación en condiciones de frío extremo podría lanzar un proceso denominado animación suspendida por anoxia inducida. Y aseguran haberlo aplicado con un 97% de éxito usando unos gusanitos cuyo metabolismo es muy parecido al nuestro.

Parte del problema de todo esto, claro, es que la experimentación aplicada resulta de lo más peliagudo. En todos los países del mundo, congelar a un ser humano hasta pararlo sin reanimarlo inmediatamente a continuación constituye –simplemente– homicidio. Y aunque no fuera así, mediante la incorporación de alguna exención voluntaria, ya estarían los comités de ética dispuestos a echarse las manos a la cabeza. Esto significa que sólo se puede congelar un cadáver, concepto que puede variar según países, costumbres y prácticas generalmente admitidas, pero que siempre implica parada cardiorrespiratoria previa y certificado de defunción. De la misma forma que no se permite la eutanasia en la mayoría de países por mucho que el paciente la pida, tampoco se permite la criogenización en vivo (pues, a efectos legales, sería una forma de eutanasia; no existe ninguna legislación que prevea un tercer estado suspendido además de vivo o muerto, y alguien que no respira ni palpita ni presenta actividad cerebral está técnicamente muerto, con lo que hallaríamos ante un homicidio por eutanasia).

Esto complica enormemente toda posible investigación y convierte a la criopreservación integral, hoy por hoy, en una forma de enterramiento; lo que genera sus propios problemas con las religiones, pues muchas de ellas no la admiten como práctica funeraria. Esto no es lo más grave. Lo más grave es que, al tener que esperar necesariamente a que el paciente esté legalmente muerto, se dificulta muchísimo cualquier posible intento futuro de reanimación (porque los tejidos están ya muy dañados y los procesos de descomposición, iniciados).

Pero, ¿está la criopreservación lo bastante avanzada como para empezar a plantearse estos problemas? Pues depende de quien lo diga. El mero hecho de que estas investigaciones estén tan severamente restringidas, por supuesto, retrasa toda la disciplina. En la actualidad existe la demostración palmaria de que una persona puede pararse en frío –como la pequeña Erika, que no es la única– sin sufrir daños cerebrales dignos de mención. Paralelamente, se está trabajando en las llamadas técnicas de vitrificación y en el uso de crioprotectores (sustancias similares a las que producen de manera natural los seres que son capaces de congelarse y descongelarse sin daños). Pero si alguien plantea directamente la pregunta "¿es posible hoy por hoy congelar a un ser humano con la perspectiva razonable de reanimarlo en el futuro?" la respuesta es "muy probablemente, no".

Sin embargo, hay matices a ese "no". En primer lugar, casi por definición –dado que no podemos prever el futuro– no es posible saber si en tal o cual década será posible reanimar cuerpos que hoy en día consideramos difuntos y bien difuntos; sí es posible predecir razonablemente que, cuanto menos dañado se encuentre el sistema nervioso central, más fácil resultará. Por otra parte, es posible que incluso pequeños avances en vitrificación y crioprotección representen saltos importantes en la posibilidad de criogenizar un cuerpo humano con expectativas sensatas de que se pueda resucitar. En tercer lugar, una apertura legal a la suspensión voluntaria (con las garantías que se quiera) podría acelerar significativamente estas investigaciones sin tener que estar pendientes de accidentes espantosos e incontrolados como el de la pequeña Erika. Que volvió del frío de la mano de la ciencia y, si ella pudo, otros podrán.

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Esta es tu naturaleza.

Hoy nos vamos de paseo hasta el fondo de ti.

La semana pasada, viajamos muy atrás en el tiempo para desentrañar un poquito de dónde vienes (y vengo, y venimos).

La anterior, viajamos muy lejos en el espacio para descubrir dónde estás (y estoy, y estamos).

Hoy vamos a viajar también muy allá, pero hacia adentro. O sea, muy aquí. Por el camino, trataremos de arrojar un poquito de luz sobre lo que eres (y soy, y somos).

Hay una cosa que debo decirte, honestamente: no lo sabemos todo. Tardaremos aún algún tiempo en saberlo todo, o casi todo. Pero en estos dos o tres siglos que llevamos de método científico, hemos aprendido ya unas cuantas cositas. Más de lo que muchos creen. Pensar que lo sabemos todo sería de una vanidad infinita; pero creer que no sabemos nada es de una ignorancia bastante cañera. Tenemos un muy buen marco de lo que pasa en este universo, muy sólido. Nos falta, sobre todo, el esquema grande; el muy grande. Y profundizar aún mucho más en lo que sabemos. Y, por supuesto, descubrir todas esas cosas nuevas y maravillosas que están esperándonos detrás de cada rincón de la realidad aguardando a que seamos capaces de estudiar un poco más, de aprender un poco más, de pensar y sentir un poquito mejor.

Sin embargo, como te digo, ya no somos tan ignorantes como éramos (porque antes de tener el método científico éramos ignorantes como piedras). En las distancias cercanas, hemos llegado muy, muy hondo. Si me dejas, vamos a ver lo hondo que podemos llegar hoy dentro de ti (y de mí, y de nosotros).

Eres hija de la lluvia.

Decíamos que hace dos semanas viajamos por los senderos de la astronomía y la astrofísica para llegar a nuestro hogar: Universo, Supercúmulo de Virgo, Vía Láctea, Brazo de Oríon, Cinturón de Gould, Sol, Tierra. Etcétera.

Y hace una, recorrimos el largo camino de la biología para alcanzar nuestro origen: homínidos, primates, mamíferos, animales, pluricelulares, biosfera terrestre. Y demás.

¡Vaya! Cualquiera diría que hay un cruce de caminos bastante claro para comenzar a explicarnos a nosotros mismos: la Tierra. Y las dos primeras ciencias que nos permiten hacerlo son la geología y la química. Específicamente, la geología superficial y la química del carbono.

Pues –como ya dije antes en este blog– existimos en una minúscula, delgadísima lámina de realidad entre el abismo abrasador y el cosmos helado: la biosfera terrestre. Resulta difícil enfatizar lo muy pequeño y estrecho que es este lugar: apenas se extiende desde un poco por debajo del fondo de los océanos hasta la zona alta de la estratosfera. En un universo de miles de millones de años-luz, en un planeta con casi trece mil kilómetros de diámetro, eso son sólo cincuenta mil metros, paso arriba, paso abajo.

Todo lo que somos, casi todo lo que amamos, existe en esa estrechísima franja vertical de cincuenta kilómetros. Como de Madrid a Aranjuez. O de Barcelona a Manresa. O de Buenos Aires a Colonia Sacramento. O de Valencia a Burriana. Si fuera horizontal, se podría recorrer de punta a punta con el puñetero metro. O con el cercanías, que lo mismo me da.

Nuestra historia comenzó con la lluvia. Fue el día en que esta Tierra nuestra comenzó a llover los gases producidos durante su formación cuando se sentaron las bases de la vida. De manera muy destacada, un gas relativamente común en el universo que se vuelve líquido por debajo de 100 ºC de temperatura: el agua, resultado de la combinación entre el hidrógeno y el oxígeno. El hidrógeno (específicamente el hidrógeno-1) es el elemento más común de este universo, y la inmensa mayor parte de la materia que se generó durante el Big Bang. Después viene el helio, que es un gas noble y apenas reacciona con otras cosas. Y a continuación el oxígeno (oxígeno-16): el tercero más común de nuestra galaxia. Esta abundancia de hidrógeno y oxígeno, que se combinan fácilmente en forma de H2O, hacen que el agua sea frecuente en nuestro sistema solar y en todas partes en general. Es agua entre el 55% y el 78% de lo que eres, soy, somos.

Así pues, conforme la temperatura del planeta fue descendiendo después de la formación del sistema solar, el vapor de agua alrededor de la Tierra pasó a estado líquido y comenzó a llover. Las depresiones y simas empezaron a llenarse de agua, formando ríos y mares y océanos. Así comenzó nuestra historia.

Pues el agua presenta muchas otras propiedades interesantes, y la más importante de ellas para la vida es su cualidad de disolvente universal a temperaturas planetarias bastante típicas y compatibles con la química del carbono (que es el cuarto elemento más corriente del universo). Son muchos los átomos y moléculas que se dispersan fácilmente por el seno del agua, permitiendo su fácil contacto, interacción y combinación. Así fueron surgiendo en la Tierra (y es de presumir que en muchos otros lugares) moléculas cada vez más complejas.

Entre estas moléculas se encuentran los aminoácidos. Un aminoácido no es mucho más que un átomo de nitrógeno (el séptimo más corriente de la galaxia) y otro de hidrógeno (el más común) enlazados químicamente con oxígeno (el tercero más habitual), carbono (el sexto) y una cantidad variable de átomos menos frecuentes, pero aún así abundantes. Nada fuera de lo ordinario, como vemos: son sólo combinaciones químicas vulgares de los elementos más comunes en nuestro universo, nuestra galaxia y nuestro sistema solar, muy facilitada por hallarse disueltos en el agua líquida de los mares terrestres (y seguramente de muchos más sitios). Glicina, alanina, triptófano, cosas así de sencillas. En las cercanías de los volcanes submarinos, al haber más temperatura y movimiento, estas reacciones se producen de manera extensiva y acelerada; pero en general suceden por todas partes.

Los aminoácidos, con el paso del tiempo, se recombinan a su vez en cadenas de átomos más largas y complejas, que llamamos proteínas. No son especialmente complicadas: sólo largas tiras de aminoácidos enganchados químicamente. Si siguen reaccionando y combinándose durante más tiempo (hablamos de cientos de millones de años), algunas de estas proteínas terminan formando cadenas enormes, muy liosas y relativamente inestables por su misma complejidad. Se rompen con facilidad, a lo largo de sus uniones químicas menos estables. Entonces, los fragmentos desestabilizados tienden a atraer nuevos átomos de esos tan corrientes, con el resultado de formar cadenas nuevas con una forma parecida a la anterior. Una y otra vez.

Eso son ya reacciones biológicas. Eso es la vida.

La vida no son más que estas cadenas moleculares de átomos corrientes en la galaxia rompiéndose y reproduciéndose a sí mismas continuamente dentro de un entorno de agua común. Con el paso del tiempo (más cientos de millones de años) se van volviendo más y más complicadas, estableciendo nuevos tipos de uniones y combinaciones, hasta formar células, seres pluricelulares, plantas, animales, tú y yo y nosotros.

A lo largo de los eones, estas cadenas de átomos corrientes han ido recogiendo por ahí otros más raros (pero aún así, nada infrecuentes). Tu cuerpo y el mío están así formados de los muy vulgares oxígeno (65%), carbono (18%), hidrógeno (10%) y nitrógeno (3%); la mayor parte, en forma de agua (hidrógeno + oxígeno) y bases aminoácidas (nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, carbono). El resto de las cosas que hemos ido pillando por ahí a lo largo de la larguísima historia de la vida son calcio (1,5%), fósforo (1,2%), potasio (0,25%), azufre (0,25%), cloro (0,15%), sodio (0,15%), magnesio (0,05%), hierro (0,006%), flúor (0,0037%) y otros cuantos más en cantidades marginales, hasta un total de sesenta elementos sobre los aproximadamente cien que se dan de forma natural en el universo, en la galaxia y en el sistema solar.

En la historia de la vida, las invaginaciones en el abdomen inferior de los seres pluricelulares son muy anteriores a las proyecciones. Cuando esta historia se reproduce en el desarrollo embrionario, como vimos en el post anterior, ocurre lo mismo (¿te has fijado alguna vez en esa especie de costurón o cicatriz que hay a lo largo de los genitales de los chicos, por la parte de abajo? Se llama el rafe, y no es otra cosa que el cierre de la invaginación primigenia –no muy fino; un buen cirujano lo haría mejor–). Como todos tuvimos raja antes que ninguna otra cosa (en la historia de la vida y en nuestra historia personal), y pudimos surgir porque empezó a llover, a mí me gusta decir que todos y todas somos hijas de la lluvia.

Evolución de un embrión humano en el útero materno (semanas 3ª a 8ª).

Eres polvo de estrellas.

Pero, ¿de dónde salieron todos estos átomos y elementos, para que pudieran llegar a ser tan comunes en nuestra galaxia y por tanto en la Tierra?

Aún no sabemos con exactitud cómo se formó el universo. Sabemos que el componente esencial de este proceso de formación fue la explosión total a la que llamamos Big Bang, ocurrida hace ahora unos trece mil setecientos millones de años. Esta explosión sigue sucediendo en la actualidad: a eso se debe la inflación cósmica, que constituye la característica más notable de nuestro universo. Seguimos cabalgando la gran explosión, atenuada después de todo este tiempo pero gran explosión, y seguiremos haciéndolo hasta los momentos finales del universo. En ciencia, es la alta física quien estudia de qué manera pudo ser esto. Y, ¿sabes una cosa? Lo vamos a descubrir. Tardaremos más o tardaremos menos, pero lo vamos a descubrir.

En realidad, empezamos a tener ya una buena idea del proceso a grandes rasgos. Nos falta el detalle fino, y la naturaleza última del mismo. Para llegar hasta ahí, nos faltan tres escalones: una Teoría de la Gravedad Cuántica, una Teoría del Campo Unificado, y finalmente una Teoría del Todo (seguramente sabrás ya a estas alturas que la teoría –a diferencia de lo que cree el lenguaje vulgar– constituye el nivel más alto del conocimiento humano: un conjunto global de leyes demostrables y/o demostradas que explican la totalidad de un fenómeno; quienes dicen cosas como eso sólo son teorías confundiendo teoría con hipótesis o incluso conjetura no hacen sino manifestar su ignorancia).

Tenemos mucha certeza, por ejemplo, de que al mismo inicio del proceso se produjo la aparición de la dualidad entre materia y energía que viene estudiando la mecánica cuántica. Esto sucedió muy pronto, en la primera fracción de segundo, tan proto como cero coma treinta y seis ceros uno segundos (10^-36 s.). O incluso antes, hacia la frontera del Tiempo de Planck. Desde prácticamente los primeros momentos, este universo nuestro fue materia y energía a la vez. La hipótesis más aceptada sobre el modo exacto como esto se produjo es el Mecanismo de Higgs, a través de la llamada popularmente partícula de Dios, partícula-dios o más técnicamente el bosón de Higgs. Según este modelo, el bosón de Higgs debe seguir por aquí después de todo este tiempo, y hemos empezado a buscarlo ya con instrumentos como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN. Si resolvemos esta cuestión –la naturaleza profunda del vínculo entre energía y materia–, estaremos mucho más cerca de saber cómo empezó todo. Además de abrir el paso a nuevas ciencias energéticas y de materiales que pueden llegar a ser tan sorprendentes como la fusión nuclear podría serlo para alguien de la Edad Media.

Tenemos asimismo mucha seguridad de que la materia formada en estos primeros instantes fue sobre todo hidrógeno. Esto lo estudia también la física, a través de la bariogénesis y la nucleosíntesis primordial. Cuando se completó el surgimiento de nuestro universo, había sobre todo hidrógeno (hidrógeno-1, hidrógeno-2 o deuterio e hidrógeno-3 o tritio) más una pequeña suma de helio (helio-3 y helio-4), litio (litio-6 y litio-7) y berilio (berilio-7 y berilio-8); estos últimos en cantidades despreciables.

No tiene nada de extraño, y de hecho es lo más lógico. Si has seguido los numeritos habrás visto que van del 1 al 7, en proporción cada vez menor. Estos numeritos definen el isótopo exacto del elemento al que hacemos referencia; se trata simplemente del número atómico, es decir, el número de protones en su núcleo. Esta explosión primordial fue muy bruta, muy primario, y sólo pudo formar los siete primeros aglomerando pequeños núcleos de protones y sus correspondientes neutrones: la formación de átomos más grandes, pesados y complejos estaba totalmente fuera de su alcance. Esto, en lo que respecta a la materia bariónica (la materia de la que estamos hechos tú y yo, y casi todo lo que ven nuestros ojos y tocan nuestras manos). Se formó mucha más materia oscura, de la que tenemos buenos motivos para pensar que está constituida por cosas aún más básicas, todavía por descubrir (neutralinos, axiones, neutrinos estériles, WIMPs, etcétera). Y puede que una pequeña cantidad de otra materia no bariónica y materia extraña.

Todo lo cual resulta radicalmente insuficiente para formar algo como el sistema solar, y no digamos ya la vida terrestre. Demasiado básico, demasiado primario.

Por suerte, el hidrógeno primordial comenzó a acumularse, atraído entre sí por su propia gravedad (una característica fundamental de la masa, de la materia). Primero lo hizo en forma de nebulosas, y después terminó concentrándose en determinados puntos, formando esferas de hidrógeno cada vez más y más densas. Al hacerse más densas, aumentó la presión y con ella la temperatura. Hasta tal punto, que comenzaron a encenderse por fusión nuclear. Habían nacido las primeras estrellas. Pronto, conforme más hidrógeno primordial se iba concentrando en estas esferas súper-densas, comenzaron a aparecer por todo el universo. Y el universo se iluminó, con una miríada de estrellas, organizándose como galaxias. Billones y billones de estrellas en cientos de miles de millones de galaxias, consumiendo hidrógeno cada vez más deprisa.

La fusión nuclear se caracteriza por unir dos o más de estos átomos primordiales en otros más complejos, liberando energía en el proceso. Al principio, no mucho más complejos: la reacción de fusión más corriente del universo está compuesta por hidrógeno que se une entre sí, formando helio y algo de litio y berilio. Con lo que no hemos ganado gran cosa.

Sin embargo, una estrella está en equilibrio entre la fuerza hacia adentro ocasionada por su gravedad y la fuerza hacia afuera causada por la fusión nuclear (que es una explosión sostenida). Conforme la estrella va agotando su hidrógeno, como vimos en este otro post sobre los agujeros negros, la energía hacia afuera generada por la fusión nuclear se va disipando, y la gravedad hacia adentro vuelve a ganar la partida. Así, estos soles vuelven a comprimirse sobre sí mismos hasta que alcanzan tanta presión y temperatura que son capaces de fusionar helio (del primordial y del que han ido generando) en vez de hidrógeno. Esta reacción es mucho más interesante para el surgimiento de la vida.

Normalmente sólo produce berilio-8, que es inestable y se vuelve a romper rápidamente en forma de helio, con lo que tampoco hemos ganado gran cosa. Pero si la estrella es lo bastante grande y térmica, como una gigante o supergigante roja, entonces empieza a generar también átomos mucho más grandes y complejos: carbono-12 y oxígeno-16. En grandes cantidades. Un átomo de berilio-8 son sólo dos átomos fusionados de helio-4. Un átomo de carbono-12, tres átomos fusionados de helio-4. Un átomo de oxígeno-16, cuatro átomos fusionados de helio-4. Así de fácil. Esto se conoce como el proceso alfa, mediante el que una estrella de buen tamaño crea un montón de elementos complejos cuyos núcleos atómicos son múltiplos del helio-4.

¿Recuerdas? Hidrógeno, oxígeno, carbono. Ya sólo nos falta el nitrógeno para tener las bases de la vida. En realidad, ya se ha estado formando también durante todo este proceso, mediante el ciclo CNO. En lo que muy bien podría ser el sueño de un alquimista, el hidrógeno primordial transmuta dentro de las estrellas en helio, carbono, nitrógeno, oxígeno y otras muchas cosas. La materia de la vida, la materia que nos compone a ti y a mí, ya se han formado en estas grandes estrellas.

En un determinado momento, estas grandes estrellas estallan en forma de supernovas. Entonces, todos estos átomos son despedidos a inmensas distancias y comienzan a aglutinarse de nuevo en estructuras más pequeñas. En nuevas estrellas y discos de materia a su alrededor, que terminan formando sistemas solares. Sistemas solares como el nuestro, donde puede surgir la vida que conocemos. Excepto el hidrógeno, toda la materia que compone la Tierra y nos compone a ti y a mí surgió en estas grandes estrellas a lo largo de la historia del universo. En acertadísima expresión del genial Carl Sagan, eres, soy, somos polvo de estrellas.

Eres el espejo de Alicia.

Toda esta materia que nos compone existe en este universo como dualidades onda-partícula (es decir: es materia y energía a la vez), que además conserva su memoria y seguirá haciéndolo hasta el fin de los tiempos.

La materia bariónica (esa que podemos tocar, y tocarnos) está compuesta de moléculas y átomos y todo eso. Si seguimos viajando dentro de los átomos y las moléculas que nos forman a ti y a mí, pronto encontraremos un universo cuántico que normalmente no ven los ojos, pero está ahí. Y mucho. Tanto, que constituye nuestra verdadera naturaleza profunda. El universo macroscópico, el que ven nuestros ojos, no es más que la resultante de todos los fenómenos clásicos, relativistas y cuánticos que constituyen su ser.

Todas las partículas subatómicas presentan comportamiento cuántico; cuanto más pequeñas son, más evidente se vuelve. La primera característica de esta naturaleza cuántica es la dualidad: todo se comporta a la vez como onda y como partícula. Como materia y como energía, simultáneamente; su interacción con el resto de la realidad (llamada el observador, término desafortunado porque supone alguna clase de consciencia que no es tal) determina cuándo lo hace de una manera o de otra. Estamos a ambos lados del espejo de Alicia a la vez.

Eres esencia del cosmos.

Estamos formados por moléculas. Nuestras moléculas están formadas por átomos. Los átomos están compuestos por protones, neutrones y electrones. ¿Y de qué están hechos estos protones, neutrones y electrones?

Los electrones son ya una onda-partícula fundamental en sí misma: un tipo de leptón, de la familia de los fermiones. Son los responsables inmediatos de todas las interacciones químicas de las que hemos hablado, cuya naturaleza es esencialmente electromagnética.

El protón y el neutrón son hadrones (también de la familia de los fermiones), pero no son tan fundamentales: están compuestos por quarks, la verdadera onda-partícula fundamental del núcleo atómico. Las partículas del núcleo atómico de toda la materia bariónica (como tú) está compuesta por tres quarks. El protón está formado por dos quarks arriba y un quark abajo; el neutrón, por dos quarks abajo y uno arriba.

Estos quarks y leptones y demás se vinculan entre sí a través de las cuatro fuerzas fundamentales: cromática, electromagnetismo, débil y gravedad. Y estas fuerzas o energías están a su vez vehiculadas por cuatro onda-partículas: el gluón, el fotón, los bosones W y Z e, hipotéticamente, el gravitón. El único que queda por demostrar en estos momentos es el gravitón; la gravedad es una fuerza tan increíblemente débil (aunque no lo parezca) en comparación con las otras tres que su partícula hipotética interacciona muy poquito con la realidad. El LHC del CERN también se dispone a buscar pruebas (aún indirectas) de la existencia del gravitón. Todas tienen un comportamiento muy parecido y obedecen a la teoría de campos clásica y cuántica.

Las especialidades de la física que estudian estas fuerzas fundamentales son la cromodinámica cuántica, la electrodinámica cuántica, el modelo electrodébil y la teoría de la relatividad general. En estos momentos, ya nos ha sido posible unificar en gran medida el electromagnetismo y la fuerza débil, a través de la teoría electrodébil. Cuando logremos unificar las cuatro en una teoría del campo cuántico, estaremos en el último escalón antes de la Teoría del Todo.

Actualmente, sistematizamos estas onda-partículas que constituyen nuestra materia y nuestra energía en el Modelo Estándar (imagen a la izquierda). Este modelo, seguramente, es aún incompleto: hay indicios fuertes para pensar que existen algunas más, o que en realidad forman parte de estructuras más esenciales que todavía se nos escapan. Poco a poco. En todo caso, la materia y la energía que te forman a ti son indudablemente la misma materia y energía que constituyen la totalidad del cosmos. Eres esencia del cosmos.

Eres tú.

Universos paralelos aparte, la probabilidad de que haya surgido o vuelva a surgir alguna vez un ser idéntico a ti es absurdamente baja. Somos muy pequeñitos, muy pequeñitos, muy débiles y muy frágiles, aunque también únicos. Tampoco te crezcas demasiado: todo en este universo es igualmente único, esencia del cosmos, polvo de estrellas, espejo de Alicia, parte indisoluble de la naturaleza de la realidad. Hija de la lluvia, allá donde haya formas de vida parecidas a las nuestras. El mismo viento y la misma lluvia que nos trajo, se nos llevará. Aunque nuestra memoria permanecerá mientras siga existiendo este universo, integrada inextricablemente en el mismo tejido último de la realidad.

Si te ha gustado esta miniserie, es probable que te guste también Hijas de la Lluvia, publicada anteriormente en este mismo blog.

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Esta es tu herencia.

El largo camino por donde llegamos aquí.

Anterior: Esta es tu dirección

Dos especialistas en ingeniería criogénica alistan el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) para su puesta en marcha. El LHC del CERN es el instrumento científico más grande y sofisticado de la historia de la humanidad: la obra más avanzada, hoy por hoy, del homo sapiens sapiens.

Porque piensas, porque sueñas con los ojos abiertos, porque puedes observar el cielo y el mar y la tierra con la frente despejada y la mirada atenta, porque eres capaz de hablar, y de escuchar, y de escribir, y de leer, y de construir herramientas para llegar adonde no llegarían tus ojos y tus manos, y de hacerte preguntas y desear las respuestas, te llamaremos sapiens. Que en latín significa sabio, quien puede conocer. Como además eres capaz de hacer cosas maravillosas en tu busca del sentido y la verdad –música exquisita, naves espaciales, obras literarias, aceleradores de partículas, medicina, filosofía, grandes construcciones, aparatitos ingeniosos, de todo– nos concederemos el beneficio de la duda y nos llamaremos dos veces sapiens: sapiens sapiens.

Hay quien nos llama también la raza de los ingenieros, porque todos nosotros, tú y yo, somos capaces de crear cosas nuevas y mejores donde no las había. Cualquier cosa que hagas con tus manos, con tu cuerpo, con tu mente, no existía antes en ningún lugar del universo. Todas esas posibilidades increíbles las llevamos entre las orejas, en ese kilo y medio de pasta grisácea que llamamos cerebro (mayormente, un pastel de proteínas y grasas –lípidos–). Pero para que ese cerebro provisto de un encéfalo superior llegara a ser, hubo que recorrer un camino muy largo. Hace falta mucha base. Una base que fue evolucionando lentamente, a lo largo de los siglos, de los milenios, de los eones. Somos los herederos de una larga historia de la vida que comenzó hace cuatro mil millones de años, y lo llevamos grabado dentro de cada una de nuestras células, dentro de lo que somos. Esta es tu, mi, nuestra estirpe.

Homo sapiens sapiens.

No hemos sido los únicos que han pensado sobre la faz de esta Tierra vieja. Pero sí somos los únicos que quedan. Sabes, es posible que los matáramos. Muy posible. Como mínimo, los desplazamos y absorbimos. Lo hicimos porque podíamos, porque éramos más inteligentes, porque somos gente muy chunga cuando nos disputan la tierra, el cielo, el mar y el amor. En realidad, no más que cualquier otro ser vivo; sólo que nosotros tenemos más posibilidades –tanto para crear como para destruir– gracias a ese cerebro gordote. Fíjate, hemos aprendido mucho desde entonces; ahora sabemos que no se debe exterminar a nadie o a nada ni porque podamos, ni por ningún otro motivo. Pero para poder llegar a aprender esa lección, primero teníamos que existir.

Hubo más; hubo otras gentes, a las que ahora quizás añoramos acariciando sus pobres huesos viejos y rotos. Añorar, sentir, amar, odiar: eso es homo, y no sólo caminar sobre las dos patas de atrás. El día en que un africano partió una piedra con otra para hacerse algo que cortara, empezó nuestra historia moderna, la historia de la humanidad. Y sí, fue en África. Somos africanos por dos veces: como homo y como homo sapiens. Surgimos allí, en una franja de sabana a ambos lados del ecuador, hace unos dos millones y pico de años y luego otra vez hace más o menos doscientos mil. Y desde allí, conquistamos el mundo, viajamos al espacio y quién sabe a dónde llegaremos.

Homínidos.

Y surgimos en un lugar donde hay muchos más bichejos parecidos a nosotros. Hace unos catorce millones de años que comenzamos a separarnos de los demás grandes monos: el gorila, el orangután, el chimpancé. Cualquiera que haya visto un chimpancé de cerca con ojos de ver –¿alguna vez viste a mamá chimpancé acunando a chimpancito, o a un chimpancé y un humano borrachos?– comprende de inmediato que esa gente son primos. Primos cercanos. Para quienes tienen la mirada turbia de supersticiones viejas, disponemos a estas alturas de unos cuantos miles de pruebas de toda índole: genéticas, morfológicas, arqueológicas, demográficas, antropológicas, de todo. Y ninguna en contra. A la derecha, feto de chimpancé en el vientre de su mami.

Catarrinos.

Vamos a empezar a retroceder un poquito. Mírate la nariz. La tienes proyectada hacia abajo en la cara, con dos orificios sin membranas ni nada de eso, separados por un tabique nasal estrecho. Catarrino, en griego, significa exactamente eso: la gente que tiene la nariz hacia abajo. A diferencia, por ejemplo, de un perro, de un gato o de una vaca. O de un pez. Además, todos los catarrinos disponemos de treinta y dos dientes en la boca adulta, no tenemos cola o no es prensil, somos diurnos y nuestras uñas son planas.

Además de los humanos y demás homínidos, pertenecen a los catarrinos los gibones y macacos. En la imagen, un bebé de macaco rabón abrazado a una mano humana.

Haplorrinos.

Sigamos con la nariz; es que esto de la nariz fue de lo último que cambió. Tócatela. Salvo que tengas un gripazo, estará mayormente seca. Esto es porque nuestro labio superior no se encuentra unido directamente a las fosas nasales, a diferencia de los lemures o gálagos; nos separamos de ellos hace unos 63 millones de años.

Esta característica de la nariz permite un rango más variado de expresiones faciales, pero no es el único factor que nos caracteriza. Todos los haplorrinos tenemos un cerebro más grande, un útero de una sola cámara, visión tricolor y una placa ósea detrás de los ojos. Y debido a ese útero de cámara única tendemos a tener una sola cría por parto, aunque a veces salgan mellizos o trillizos o más debido a esos jueguecillos de Mamá Naturaleza. En la foto, un pariente haplorrino: el macaco de cola larga.

Primates.

Este es nuestro gran clan. Los primates constituimos una extensa familia de bichos con un aspecto general parecido. Como somos tan antropocéntricos, los llamamos antropomorfos, es decir, con forma de persona (más bien, claro, deberíamos decir que nosotros somos primatemorfos). Además de la evidente similitud anatómica y fisiológica general, todos los primates compartimos características únicas en el reino animal. Entre estas se cuentan:

• Diferenciación clara de la corteza cerebral. Reacciones inteligentes muy desarrolladas.
• Cerebelo independiente y bien desarrollado.
• Cinco dedos en cada miembro, con alguna clase de pulgar oponible total o parcialmente.
• Dos tetas separadas y ubicadas en el pecho.
• Pene pendulón y testículos en una bolsa exterior.
• Clavículas en la cintura escapular y hombros articulados en varios ejes.
• Tendencia a caminar erguidos.
• Visión aguda en color, frecuentemente a costa del olfato, tendiendo a una cara plana.
• Un ciego intestinal bien desarrollado.
• Almohadillas sensitivas en la punta de los dedos.
• Existencia de sistemas sociales altamente desarrollados.

...y muchas más. En general, un médico de personas podría tratar a cualquier primate con sólo unos cursos de especialización no muy distintos de las especialidades médicas comunes. Así de parecidos somos. Así de cerca estamos. Los primates aparecimos sobre la faz de la Tierra hace entre 70 y 85 millones de años, pero sólo nos transformamos en una especie endémica a partir de la extinción de los dinosaurios, hace 65 millones y medio de años. En la imagen, un lémur de cola anillada.

Euarcontoglires.

Vaya con el nombrecito, ¿eh? Es que son dos nombres unidos: euarcontos y glires. Euarcontos significa los antecesores verdaderos, y los glires son básicamente los roedores: ratas, ratones y demás. Es importante porque representa la gran evolución de los mamíferos placentarios que dio lugar a los roedores y a los primates; fue en este instante, hace unos 90 millones de años, cuando los primates y roedores nos separamos de los laurasiaterios. ¿Y esto qué son? Pues estos son otros mamíferos importantes como los pegasoferae (caballos y animales parecidos, pero también los murciélagos); los cetáceos (ballenas, delfines, etc.); los artiodáctilos (jirafas, hipopótamos, camellos...) y demás por el estilo.

Si lo piensas, hay muchos primates que se parecen bastante a las ratas y ratones. Y es lógico, porque aquí estábamos estrechamente emparentados. En cierta medida, los humanos no somos más que una especie de rata o musaraña grande, erguida y cabezona. Lo cual puede que explique muchas cosas. Ahora ya sabes por qué se usan más ratones que peces de laboratorio para experimentar tratamientos humanos, aunque sea de manera limitada. En la foto, una musaraña arborícola.

Placentarios.

La placenta es seguramente el órgano menos valorado de todos, y muchos piensan que constituye una especie de porquería del parto. Pero de porquería, nada. La placenta –un órgano completo para conectar el útero con el feto, que se forma durante el embarazo y se elimina con el parto– representó y representa una transformación radical en la historia de la vida. Permitió y permite el desarrollo de fetos muchísimo más complejos, durante un tiempo significativamente mayor que sus antecesores. Sólo gracias a la placenta es posible gestar todo lo que hemos contado hasta ahora. En la imagen vemos un saco amniótico humano abierto, mostrando la placenta  (abajo) y el cordón umbilical.

Los primeros placentarios aparecieron en la Tierra hace unos 125 millones de años. También usan placenta algunas serpientes y lagartos, pero estos no tienen otras características exclusivas de los placentarios. Por ejemplo, la presencia de un gran espacio en la base del hueso de la cadera, desprovisto de huesos epipúbicos, para permitir el nacimiento de esta descendencia tan desarrollada (y que, ciento y pico millones de años después, nos permitió la posibilidad de caminar erguidos sobre las dos patas traseras).

Mamíferos.

Esta es nuestra gran patria común. Por encima de ninguna otra cosa, somos mamíferos: un bicho que suda, pare vivas a sus crías y les da de mamar con unas glándulas sudoríparas especializadas que llamamos mamas. O tetas. Como la de la foto. Resulta difícil exagerar la brutal transformación que el surgimiento de los mamíferos significó para la evolución de la vida en la Tierra... y lo mucho que les costó lograrlo. Hace unos doscientos y pico millones de años, poco después del Gran Morir –la extinción súper-masiva del Pérmico-Triásico– los amniotas comenzaron a multiplicarse y separarse en distintas clases. Luego veremos lo que es eso de los amniotas, pero por el saco de arriba ya te harás una idea.

La clase de amniotas de mayor éxito en aquel momento fueron los dinosaurios, que dominaron los ecosistemas terrestres durante más de ciento sesenta millones de años. Durante todo ese tiempo, los mamíferos dábamos la teta a nuestras crías escondidos por los agujeros y bajo las piedras como quien dice, porque los dinosaurios mandaban de forma indiscutible. Sin embargo, en esos animalillos huidizos de sangre caliente se ocultaba la esperanza del futuro. Pero nosotros vamos a seguir viajando hacia el pasado.

 Junto con el ornitorrinco, los equidnas australianos (aquí, un bebé) constituyen los únicos superviviendes de las especies a caballo entre el mamífero y el reptil: ponen huevos (aunque ya en bolsa, al estilo marsupial, en lo que representa el primer paso para la gestación terrestre completamente dentro del cuerpo) pero dan de mamar a sus crías a través de unos poros que son la expresión más antigua de los pezones.

JUEGO:

En esta imagen hay quince embriones de distintos animales, incluyendo humanos (puedes ampliarla haciendo clic). A ver si eres capaz de distinguir cuáles de ellos son los humanos. Nota especial para quien además logre identificarlos. La solución, al final del post.

Amniotas.

Los amniotas fueron los primeros animales en abandonar definitivamente el agua y adentrarse en la tierra. Evolucionaron a partir de los anfibios primitivos, hace unos 340 millones de años, y fue posible porque mutaron en una cosa esencial: huevos capaces de sobrevivir en lugar seco. Para ello se necesitaba una actividad aún más ancestral: la reproducción sexuada interna mediante cópula, que ya poseían. De esa forma, el huevo se puede producir y elaborar durante un cierto tiempo dentro del cuerpo de la hembra, permitiendo el desarrollo de varias capas membranosas capaces de mantener la humedad en su interior.


Esa "telilla" que le quitamos a los huevos cocidos es, precisamente, este saco amniótico (que cuando se desarrolla dentro del cuerpo de un mamífero llega a adquirir el aspecto que vimos más arriba). De esta manera, el huevo u óvulo puede mantener húmedo al embrión en tierra firme, lejos del agua. Más o menos por aquí surge también el esternón, ese hueso duro que cierra la caja torácica y te puedes tocar en el centro del pecho. Y la pilila y la vagina modernas. Así como el astrágalo del tobillo, necesario para poder soportar algún peso sobre el suelo y algún día –mucho tiempo después– dejar de arrastrarnos sobre el vientre. Así fue como salimos del mar y conquistamos la tierra definitivamente, hizo esta mañana unos trescientos cuarenta millones de años. En la foto, un bebé tortuga naciendo de su huevo amniota.

Tetrápodos.

Cuéntate las patas. Una, dos, tres, cuatro, ¿cierto? (No, eso otro no es una pata) Esta estructura de cuatro patas, común a todo lo que hemos contado hasta aquí, surgió hace unos 395 millones de años en los bajíos de poca profundidad próximos a las costas. A un animal marino las patas no le sirven de gran cosa, pero a un animal que ya está moviéndose cerca de la orilla comienzan a venirle bien. Era sólo una cuestión de tiempo que algunas aletas fueran mutando para convertirse en patas primitivas; cuatro orientadas hacia la región ventral aportan una interesante capacidad de desplazamiento estable en aguas poco profundas.

Arrastrándonos por los bajíos y sacando la cabeza fuera del agua comenzaron a surgir también los primeros pulmones aéreos. En la foto, una salamandra moteada.


Sarcopterigios.



Y el pez que lo logró fue un sarcopterigio, que en griego significa aletas de carne. Siguen existiendo algunos en la actualidad, como los celacantos. Aquellos de quienes vinimos, en cambio, ya se extinguieron para darnos paso a nosotros. Todos los sarcopterigios tenemos al menos cuatro extremidades carnosas, esqueleto de hueso, columna vertebral, cráneo, mandíbulas diferenciadas y dientes con esmalte. Otra variante del sarcopterigio que también ha sobrevivido hasta hoy son los dipnoos, provistos con pulmones funcionales y orificios nasales abiertos al exterior (aunque sólo los usan para oler; si quieren llevar aire a los pulmones, lo tragan por la boca como los anfibios).

Todos los dipnoos tienen una capacidad limitada de salir del agua. Uno de ellos, el pez pulmonado de Australia (en la imagen), es ya capaz de vivir arrastrándose sobre sus cuatro aletas carnosas y respirando aire en vez de agua. Los sarcopterigios primitivos comenzaron a hacer esto mismo hace 416 millones de años. Y una de sus líneas de descendientes, los tetrapodomorfos, terminó por convertirse en los tetrápodos, en los mamíferos, en nosotros.

Gnatóstomos.

Curioso de pronunciar, ¿eh? Da igual, todos nos olvidamos de la G y decimos natóstomos. Pero para poder pronunciarlo necesitas mover la mandíbula, ¿a que sí? Y para moverla, primero tienes que tener una. Exacto: un gnatóstomo es un bicho que ha desarrollado una mandíbula articulada independiente en la boca. Todos los mamíferos, anfibios, reptiles, aves y peces óseos somos gnatóstomos. El primero de todos nosotros apareció en el mar a partir de los peces vertebrados, hace unos 450 millones de años.

Además de la mandíbula, imprescindible para que te puedas pasar todo el día cotilleando, estos tatarabuelos marinos nos dejaron también en herencia el sistema inmunológico adaptativo y la funda de mielina en las neuronas. Sin el primero, nunca habríamos logrado sobrevivir fuera del agua. Sin la segunda, los cerebros complejos jamás habrían podido ser; y la inteligencia o las emociones, ni en broma. En la foto, unos primos nuestros gnatóstomos: los atunes.

Vertebrados y craneados.

Date unos golpecitos en la cabeza. Debajo tienes el cráneo conteniendo tu encéfalo, ¿a que sí? Y a lo largo de la espalda seguro que te corre la columna vertebral, protegiendo la médula espinal que viene del encéfalo. Eso espero, vaya, pues de lo contrario tendrías un problema.

Este pez óseo que dio lugar a los gnatóstomos tenía también un cráneo conteniendo su encéfalo y una columna vertebral alrededor de su médula espinal. Esto último surgió hace unos 525 millones de años y el cráneo, aún antes. Además de todos estos huesos singularmente útiles, estos antepasados nos legaron también un sistema cardiovascular con corazón de dos o más cámaras, los riñones, los glóbulos rojos capaces de transportar oxígeno a través de la hemoglobina y otras cosillas igualmente prácticas.

A la derecha, un mixino; el único superviviente de aquellos tiempos que tiene cráneo pero no vértebras verdaderas.

Cordados.

Para tener una columna vertebral protegiendo la médula espinal, lógicamente, primero hay que tener médula espinal. Esto es, un cordón nervioso único que circula a lo largo del cuerpo para transmitir los impulsos nerviosos del cerebro al resto del organismo; y viceversa.

En todos nosotros, los cordados, este cordel nervioso está estrechamente vinculado al surgimiento del notocordio en el embrión: esto es una estructura ósea o cartilaginosa que circula paralela al mismo a modo de espina dorsal.  Sólo los vertebrados llegamos a desarrollar una verdadera columna vertebral a partir de ahí.

Los primeros cordados nos dejaron también una cola que se proyecta más allá del ano, y que los primates tenemos atrofiada: es el cóccix, más conocido como el hueso del culo. Comenzamos a aparecer en el mar hace unos 530 millones de años. Todos los mamíferos, reptiles, aves, anfibios y peces somos cordados.

La existencia de este cordel permitió que uno de sus extremos, el situado más cerca de los órganos sensorios principales, comenzara a engordar y desarrollarse para poder atenderlos adecuadamente. Así empezó la historia del cerebro.

Celomados deuterostomios.

Estarás de acuerdo conmigo en que el hecho de que la comida entre por la boca y salga por el culo, y no al revés, resulta ciertamente agradable. Y sin embargo ocurriría lo contrario si no fuéramos, también, deuterostomios. Los deuterostomios creemos que ese es el sentido correcto de circulación de comida, mientras que los protostomios (como muchos insectos, moluscos, calamares y gusanos) no lo tienen tan claro. Los deuterostomios opinamos que también es importante reproducirnos mediante embriones, cosa que los demás no hacen.

Sin embargo, todos los celomados coincidimos en tener barriga. O, más exactamente, celoma: esta es una segunda bolsa dentro de la bolsa principal que es tu cuerpo, capaz de contener órganos separados de la parte interior de la piel. Gracias al celoma, disponemos de grandes órganos diferenciados y separados del pellejo, como los pulmones en su pleura, el corazón en su pericardio, o el peritoneo lleno de intestinos, estómago, bazo, útero, hígado y demás.

Los celomados deuterostomios empezamos a surgir hace más o menos 540 millones de años. En la foto, una holoturia (más conocida como pepino o carajo de mar), que está de acuerdo con nosotros en la conveniencia de tener una panza con órganos internos independientes, y en que la comida debe viajar de la boca al culo y no al revés. Sin embargo, algunas de ellas piensan que el esqueleto constituye un lujo innecesario, propio de señoritingos cordados.

Eumetazoos bilaterales.

Si te miras en el espejo, enseguida descubrirás que eres un ser vivo simétrico: las dos mitades a ambos lados de la línea que te va de la nariz al churro o raja son casi idénticas, como vistas a su vez en un espejo biológico. E igual que te pasa a ti (y a mí), nos pasa a todos los demás animales excepto las esponjas y los cnidarios (pólipos, medusas, corales...). Este cuerpo con simetría bilateral resulta también esencial para ser lo que somos; y apareció por primera vez hace aproximadamente 555 millones de años, con un molusco llamado kimberella (en la imagen, un fósil).

La simetría bilateral permitió el surgimiento de los cordados, al situar todo el cuerpo alrededor de un eje central.

Y todos los animales a excepción de las esponjas y placozoos somos eumetazoos: esto es, provistos con tejidos verdaderos organizados en varias capas o bolsas corporales (alguna de las cuales llegaría a ser el celoma); una característica que también se puede distinguir en el fósil de kimberella de la imagen.

Animales pluricelulares eucariotas.

Todas las cosas que comemos carbono y lo quemamos en una cámara interior propia para arrastrarnos por nuestros propios medios bajo la luz de este sol somos animales pluricelulares eucariotas. Los primeros animales aparecimos hace en torno a 610 millones de años, en el Precámbrico; separándonos así para siempre de las plantas, las algas, los hongos y los protistas.

Somos pluricelulares porque todos nosotros estamos compuestos por más de una célula. Estas asociaciones de células han ocurrido muchas veces en la historia de la vida; la nuestra se produjo hace 1.000 millones de años, minuto arriba, minuto abajo.

Somos eucariotas porque todas y cada una de nuestras células son complejas, conteniendo diversos órganos dentro de la membrana: el núcleo que alberga nuestro ADN, las mitocondrias, los cloroplastos, el aparato de Golgi y demás. Y con esto, nos separamos también de las bacterias, las arqueas y los virus, siendo tal día como hoy de hace unos 2.000 millones de años.

En la imagen, un caenorhabditis elegans teñido en rojo e iluminado, de tal modo que se puede apreciar el núcleo de sus numerosas células organizadas en una estructura compleja dentro de la bolsa de tejido biológico. El c. elegans es un gusanillo de apenas un milímetro de longitud.

Terrestres.

Y todos, todos nosotros, formamos parte de la vida que surgió en el planeta Tierra hace al menos 3.700 millones de años, y puede que hasta 4.200. En esos momentos este mundo aún estaba terminando de formarse, junto al resto del sistema solar.

Y todos, todos nosotros somos seres compuestos por moléculas complejas de carbono (de esas que comemos), que se reproducen mediante la replicación de aminoácidos, estructurados bajo la forma de ARN o ADN. Esta capacidad de reproducirse a sí mismos es la característica más esencial de todo lo que llamamos vida, pero no la única. Por ejemplo, todos intercambiamos energía con el exterior pero somos capaces de mantener un interior estabilizado, al menos hasta que morimos. Para lograrlo, todos gozamos de un metabolismo. Todos podemos crecer para multiplicarnos. Todos podemos evolucionar y convertirnos en cosas distintas, cosa que hicimos una y otra vez en esta larga historia de la vida que cubre un tercio entero de la edad del universo. Y a lo largo de todo ese tiempo abismal, fuimos transmitiéndonos la herencia de todos nuestros antecesores hasta el día en que fuimos capaces de preguntarnos por qué. Y cómo.

Porque piensas, porque amas, porque sientes, porque odias, porque naces, porque respiras, esta es tu herencia ancestral: terrestre, pluricelular, eucariota, animal, eumetazoo, bilateral, celomado, deuterostomio, cordado, craneado, vertebrado, gnatóstomo, sarcopterigio, tetrápodo, amniota, mamífero, placentario, euarcontoglir, primate, haplorrino, catarrino, homínido, homo sapiens sapiens. Eso es lo que eres, soy, somos; seguimos siendo todas y cada una de esas cosas. De ahí venimos. Por ese largo camino llegamos aquí. Esa es nuestra auténtica estirpe, nuestra verdadera herencia para siempre jamás.

SOLUCIÓN AL JUEGO:
(atención: spoiler si sigues bajando)

Sí, somos así de parecidos. No sólo eso: se puede apreciar cómo, en gran medida, el desarrollo del embrión va reproduciendo los mismos pasos que siguió la evolución de nuestros antecesores (aquello de que el fenotipo reproduce el genotipo). A simple vista puede apreciarse cómo, por ejemplo, desarrollamos primero cola para luego perderla; o estructuras similares a agallas (especial atención a los embriones 5 y 6). Estamos enormemente cerca de todas las demás especies biológicas, y dentro de todos nosotros se halla la memoria de lo que fuimos antes. (Clic para ampliar)

Siguiente: Esta es tu naturaleza.

Si te ha gustado esto, puede que te guste también Hijas de la Lluvia, en este mismo blog.

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Aquella vez en que no fuimos muchos más de mil.

Eventos ligados a nuestra extinción. O casi.

En el corazón de cada una de nuestras células, de lo que somos, acecha un misterio inquietante. El estudio del ADN mitocondrial –que se transfiere de madres a hijas desde el principio de la reproducción sexuada– ha establecido repetidamente que todos nosotros, tú y yo, estamos emparentados con una misma hembra homo sapiens que vivió en África hace entre 140.000 y 200.000 años: la llamada Eva mitocondrial. Esto se pudo determinar gracias a que el ADN mitocondrial acumula mutaciones capaces de transferirse a la siguiente generación una vez cada 3.264 años aproximadamente. Contando el número de mutaciones que separan a los humanos más distantes genéticamente entre sí, fue posible establecer esta datación.

No sólo eso. El estudio del cromosoma Y –que se transfiere de padres a hijos– ha permitido descubrir también que hace entre 60.000 y 90.000 años vivió también en África un cierto Adán cromosómico-Y, con el que todos estamos igualmente emparentados. La técnica del reloj molecular es determinante para conocer estas fechas.

Hay mucha gente que ha oído campanas sobre este asunto, pero con frecuencia de forma distorsionada. Por ejemplo: en contra de lo que muchos creen, esto no significa que Eva mitocondrial fuera la única hembra que vivió en su momento, como tampoco Adán cromosómico-Y fue el único macho de su tiempo; ni se puede afirmar que ambos coincidieran en el tiempo: les separan de 60.000 a 140.000 años . Lo que sí significa es que todos estamos emparentados al menos a través de ellos, y para que pudiera darse un caso así, tuvimos que ser muy pocos en esos momentos. Muy, muy pocos. Menos de quince mil. Según algunos autores, poco más de mil, de los cuales la mayor parte serían niños. Eso quiere decir que al menos en dos ocasiones habríamos debido estar en la lista roja de la IUCN como especie en peligro de extinción. Si hubiera habido algún observador externo en esos momentos, es muy posible que la enorme dificultad de encontrar alguna pareja humana sobre la faz de este mundo le hubiese conducido a pensar que estábamos en peligro crítico o, simplemente, extinguidos.

Este fenómeno de coalescencia genética se puede observar muy bien en la actualidad gracias al estudio de especies que estuvieron recientemente en peligro de desaparecer, como el bisonte europeo, el elefante marino del norte, el guepardo o el hámster dorado. Incluso se puede estudiar en los animales domésticos de pura raza, a quienes los criadores inducen un cuello de botella genético artificial por el método de cruzarlos únicamente con otras parejas de similar pedigrí.

En resumen: que, según estos indicios y otros más, hubo dos veces en que fuimos muy poquitos: un grupo o algunos minúsculos grupos interconectados vagando por los bosques africanos en un intento desesperado de sobrevivir. Quien hubiera observado entonces a aquellas lamentables criaturas difícilmente habría podido imaginar que, unos milenios después, sus descendientes tendrían problemas de sobrepoblación en un mundo plagado de ellas por todas partes.

Eva mitocondrial nos es de utilidad –entre otras muchas cosas, bastantes de ellas con interesantes aplicaciones en medicina genética– para ubicar y poner fecha al momento y lugar aproximados en que el homo sapiens sapiens surgió en el planeta Tierra. Adán cromosómico-Y nos cuenta un relato distinto: el de aquella otra vez en que casi nos fuimos de aquí. Pero, ¿por qué?

La hipótesis Toba.

Hace entre 700 y 750 siglos, la Caldera de Toba (que actualmente se halla en la Isla de Sumatra, Indonesia) estalló en la erupción volcánica más poderosa de los últimos dos millones de años. Liberó un gigatón de energía (aproximadamente la mitad que todas las armas nucleares existentes en la actualidad, juntas) y propulsó a los cielos materia suficiente para cubrir toda Indonesia y partes de Malasia con seis metros de cenizas o más y el subcontinente indio entero, con quince centímetros. Entre otras cosas, emitió a la atmósfera cien millones de toneladas de ácido sulfúrico, provocando una lluvia ácida masiva.

Para que nos hagamos una idea, la erupción volcánica más potente de los tiempos históricos –la del Tambora, no muy lejos de allí, en 1815– fue unas diez veces más pequeña, y aún así provocó graves efectos climatológicos. Este fue el año sin verano debido a que los gases y cenizas taparon la radiación solar por todo el mundo, provocando pésimas cosechas y la muerte de mucho ganado por la pérdida de los pastos, lo que causó la peor hambruna del siglo XIX en Europa, Norteamérica, China y otros muchos lugares.

La hipótesis Toba vincula la explosión de este volcán con una gran mortandad de aquellos humanos primitivos que pudo empujarnos al borde de la extinción hace de 70.000 a 75.000 años, precisamente en los tiempos del Adán cromosómico-Y. Según este análisis, aquella erupción volcánica pudo dejarnos durante varios años compitiendo por unos escasos restos de comida con el resto de animales, con los corredores ecológicos dislocados, ateridos de frío entre la bruma y las tinieblas; una situación análoga a la que produciría una guerra termonuclear total a pequeña escala, aunque sin radiactividad. Cualquiera diría que, realmente, se pareció mucho a un evento ligado a la extinción.

El largo cuello de botella.

Otros autores, en cambio, opinan que el suceso de Toba no fue más que la puntilla en un largo proceso de alta presión evolutiva que afectó al homo sapiens sapiens y sus inmediatos ancestros durante una buena parte de su existencia. El número de fósiles humanos durante los primeros 100.000 años que pasamos aquí es francamente reducido, muy distinto de lo que cabría esperar en una especie que ha demostrado sobradamente su capacidad de reproducirse más allá de la sensatez. Los rápidos cambios que condujeron desde los primeros homo erectus al humano moderno nos hablan también de una evolución acelerada, lo que sería compatible con un entorno muy hostil que exigía constantes adaptaciones al medio. Hawks, Hunley, Lee y Wolpoff proponen, incluso, un cuello de botella de dos millones de años de duración –la práctica totalidad de la presencia homínida en este planeta–, donde Toba sólo sería una anécdota y los tiempos presentes, una excepción; o, al menos, una serie constante de cuellos de botella a lo largo de nuestra prehistoria.

Los estudios paleoclimáticos apuntan a que África sufrió una serie de sequías mayores durante un larguísimo periodo, desde hace 135.000 años hasta hace 90.000. Recientemente se ha apuntado que estos u otros fenómenos mantuvieron a las poblaciones humanas muy reducidas y aisladas entre sí, llegando incluso a estar a punto de dividirse en dos especies distintas. En todo caso, parece claro que hasta la Edad de Piedra Tardía, durante el Paleolítico Superior, no comenzamos a multiplicarnos y extendernos significativamente. O, dicho de otra manera, sólo comenzamos a abandonar el borde de la extinción cuando fuimos capaces de desarrollar las tecnologías de la revolución paleolítica.

Provistos de estas herramientas que nos facilitaban la supervivencia, pudimos abandonar África por segunda vez, como nuestros antepasados homínidos lo habían hecho algún millón de años antes. Así terminaríamos llegando a Eurasia, donde desplazamos al Neandertal. O, más probablemente, lo exterminamos, pese a lo que digan las –cada vez más difíciles de sustentar– hipótesis de absorción. Buenos somos nosotros cuando nos disputan la tierra, el cielo y el mar.

Hipótesis multirregional frente a hipótesis africana.

En el mundo científico ya prácticamente no quedan defensores de la hipótesis multirregional, según la cual el ser humano habría evolucionado en distintos lugares de manera más o menos simultánea, a partir de los homínidos precedentes que salieron de África mucho antes. Merece la pena mencionarla por motivos históricos, pero tanto los estudios paleoantropológicos como sobre todo los genéticos hacen muy difícil ya sustentarla. Específicamente, estos análisis del ADN mitocondrial y el cromosoma Y nos hablan de una población humana reducida y estrechamente emparentada durante la mayor parte de nuestra existencia, lo que no sería el caso si hubiéramos evolucionado en lugares y momentos diferentes.

Según casi todo lo que sabemos en la actualidad, somos por dos veces africanos. La primera vez, cuando el homo habilis, el primer constructor de herramientas, evolucionó en la Cuenca de Olduvai (actualmente, Tanzania) a partir de los australopitecos precedentes. Estos homos y sus sucesores permanecieron en África, aunque algunos de ellos fueron saliendo lentamente hacia otras latitudes para ir transformándose en otras especies como, por ejemplo, el Neandertal. La segunda vez fue cuando homo sapiens sapiens evolucionó a su vez en algún punto del África subsahariana y, tras sobrevivir a estos cuellos de botella, se dotó de nuevas herramientas y conquistó el mundo.

Es bueno recordar de dónde venimos, entre otros motivos para hacernos una idea de a dónde vamos. Somos una especie delicada, que depende enormemente de la estabilidad medioambiental y de su ciencia y su tecnología para sobrevivir en la inmensa mayoría de los lugares que ocupamos, y no digamos ya para intentar vivir en otros. Hubo al menos una vez en que, siendo ya como somos tú y yo, estuvimos muy cerquita de extinguirnos. Y todos nosotros, todos los que sobrevivimos, somos mucho más parientes de lo que algunos quisieran saber. De todo esto no hace millones de años. Por aquel entonces, ya estábamos tallando diseños geométricos en las piedras de África del Sur, que treinta mil años después se convertirían en el en arte rupestre de Namibia, Francia y otros lugares; y, sesenta y pico mil después, en las pirámides de Egipto y los ziggurats de Mesopotamia. Quienes vivieron aquello ya eran como nosotros y vivían de manera muy parecida a la de algunas de las comunidades más primitivas del presente. Ya eran nosotros.

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