Ciencia EXtrema - Cienciaes.com

Los viajes de Gulliver es un cuento que estimula nuestra imaginación con la posibilidad de que una misma persona (Lemuel Gulliver) pueda ser un gigante en la tierra de Liliput, en donde es doce veces más grande que sus habitantes, o un ser minúsculo en la tierra de Brobdingnag, doce veces más pequeño que las personas que allí viven. Con esta idea en mente, les invitamos a descender escalonadamente por el mundo microscópico, disminuyendo mil veces el tamaño en cada escalón. Así, una persona de tamaño medio podrá compararse con una hormiga, una bacteria, un virus, un átomo, un protón o un quark… y continuará empequeñeciendo hasta alcanzar el mínimo tamaño posible en un espacio gobernado por la geometría clásica. Ése límite se denomina “longitud de Planck”.

El mundo microscópico es esa dimensión de la longitud que durante siglos estuvo oculta a los ojos de casi todas las generaciones de humanos que han existido y que apenas, hace pocos siglos, nos fue revelada. Aún recuerdo la primera vez que utilicé el microscopio para observar el micro mundo. De pronto Glóbulos rojos, bacterias, parásitos, cristales y otros estructuras y seres vivos aparecieron frente a mis ojos. De simples esquemas, dibujos y fotografías, ahora podía verlos. Una experiencia fascinante. Hoy quiero invitarle a un pequeño viaje. A uno verdaderamente pequeño. Tan pequeño que no tendrá que moverse de su lugar, sin embargo, le advierto que puede llegar a parecerle infinito.

Al medir la temperatura, lo que se mide en realidad es la energía cinética que contiene la materia. Es decir, medimos la energía del objeto debida al movimiento de sus partículas. Cuanto más baja es la temperatura de un cuerpo, menor es el movimiento de los átomos y moléculas que lo componen. Siguiendo este razonamiento, si vamos bajando más y más la temperatura de un cuerpo, debe existir un punto en el que los átomos y moléculas ya no se muevan. Esa temperatura es -273,15 ºC ¡El cero absoluto! Ése es el límite inferior. Ahora, nos falta por descubrir la temperatura más alta que puede existir ¿puede haber un límite? Sí, lo hay. Un límite marcado por una constante de la naturaleza: La velocidad de la luz. Se lo contamos en este podcast.

Daniel Iván Reyes nos invita a viajar por el interior de la célula, ampliada un millón de veces, de manera que ocupe el volumen de un globo aerostático de 20 metros de diámetro. Profundizando en la imagen que ya nos ofreció en el programa especial dedicado a los 20 millones de audios servidos en CienciaEs, Daniel ha decidido dar una vuelta de tuerca más a la idea y forzar nuestra imaginación para que podamos comprender las dimensiones relativas de la membrana, núcleo, mitocondrias y otros elementos de una célula cualquiera, como las que forman nuestros propios cuerpos, cuando ésta se compara con un objeto conocido.

El ADN humano está formado por millones de pequeñas moléculas llamadas nucleótidos. Se estima que contiene unos 3.450 millones. Cada nucleótido mide la tercera parte de un nanómetro, es decir 0,34 nm ¿Cuantos metros son 0,34nm por 3.450 millones nucleótidos? Un metro y 17 centímetros. Ahora bien, la célula tiene el ADN por duplicado, así que la célula tiene una hebra de 2 metros con 34 cm de ADN. Se estima que en un humano promedio de unos 70kg de peso hay entre 50 a 100 billones de células. Si uniéramos todas las cadenas de ADN de esas células obtendríamos una única hebra de 175.500 millones de kilómetros. Naturaleza extrema ¿no les parece?

Los humanos, cuando mucho, vivimos 100 años. Si quisiéramos recibir una respuesta de una posible civilización existente en un radio que dé tiempo a nuestra vida de recibir respuesta, tendríamos que buscar vida a no más de 50 años luz de distancia. De esta manera la señal podría viajar 50 años a la velocidad de la luz hasta el destinatario y luego regresar con la respuesta dentro de otros 50 años… las grandes distancias y la limitación de la velocidad de la luz, nos confina a no aspirar a establecer comunicación, si es que queremos recibir la respuesta en vida, a no más de 100 años… cien años de soledad.

A pesar del gran daño que los microorganismos infecciosos han demostrado provocar en la humanidad, alguien se atrevió a emplearlos como armas contra sus semejantes. La historia está plagada de ejemplos: los persas contaminaban pozos con cuerpos de personas o animales muertos por enfermedades contagiosas; otros ejercitos lanzaban flechas contaminadas con excremento humano con la esperanza de matar a los enemigos infectándolos; durante los asedios se catapultaban cadáveres infectados por la peste o, incluso, se hacían regalos envenenados con agentes infecciosos al enemigo para debilitarlo. Esos fueron los inicios de una guerra bacteriológica que ahora alcanza niveles muy sofisticados en forma de virus modificados o esporas de ántrax.

Las plantas están limitadas en su habilidad para buscar un lugar con condiciones favorables para la vida y el crecimiento, pues pues no pueden desplazarse. Entonces, ¿qué pretende un árbol al envolver sus semillas de esta forma en un fruto tan irresistible? La respuesta es obvia, quieren que otros seres vivos se las coman, ellos no pueden esparcir sus semillas, pero un animal sí. Ahora, los humanos hemos ido más lejos. Hemos creado bancos de semillas para salvaguardar la diversidad de plantas para el cultivo alimentario en el futuro.

Hoy, Daniel Iván Reyes nos invita a escuchar un relato de ciencia ficción que sucede en un lugar existente en la actualidad. En el interior de una montaña de una isla remota en el archipiélago de Svalbard, a medio camino entre la punta más septentrional de Noruega continental y el Polo Norte, se encuentra un banco de semillas que lleva por nombre La Bóveda Global de Semillas de Svalbard, también conocida como “La bóveda del Fin del Mundo”. Es un refugio de enormes dimensiones, construido a prueba de terremotos y bombas nucleares, donde se almacenan en la actualidad más de 850.000 muestras de semillas pertenecientes a 4.000 especies, una cantidad en continuo aumento porque el refugio tiene capacidad para 4.5 millones de muestras. Todo ello con el fin de preservar la riqueza genética vegetal para el futuro.

Los alimentos, además de proporcionarnos las materias primas como el calcio para formar huesos, proteínas para formar músculos, piel, etc, además nos dan energía. Para que pueda darse una idea, tan sólo trate de imaginar la energía que debería transferirle a un robot para que se mueva durante todo un día tal y como lo hace usted desde que se levanta hasta que se acuesta. Así mismo, trate de calcular cuánta energía emplearía para mantener prendida una computadora 24 horas cada día realizando millones de operaciones por segundo simulando nuestro cerebro. Y sobre todo, para mantener a ese robot a una temperatura interna de 37º C independientemente de que haga frío o calor en el ambiente. Todo ello demanda energía, mucha energía.

Hoy quiero invitarle a realizar una investigación. De esas que, en el campo de la criminología, Sherlock Holmes realizaría con ávido interés. Pero esta será una investigación en el campo de la biología. Específicamente una de esas investigaciones que tanto apasionan al Dr. House. Intentaremos obtener algunas conclusiones basándonos en la observación tal y como ellos lo hacían. Emplearemos su método de observación para destacar algunos fenómenos de la naturaleza extrema de la especie humana ante diferentes situaciones: Adaptación, selección artificial, fenotipo y mutación.

Mi nombre es Daniel Iván Reyes y tengo 38 años. Soy químico especializado en microbiología y me dedico a asesorar a la industria de alimentos para evitar que microorganismos contaminen la comida que consumimos en casa o en restaurantes. Me gusta la ciencia y en mis tiempos libres, comparto mis conocimientos y razonamientos sobre ella en este podcast titulado Ciencia Extrema. A poco más de 6 meses de haber comenzado la producción de una nueva etapa del podcast ciencia extrema, hemos completado ya 10 capítulos. Durante este tiempo nos hemos adentrado al microuniverso de la célula y de ahí hemos saltado al macrouniverso, explorando sus interacciones con la energía, el tiempo, la velocidad y la vida misma. De éstas y de otras muchas cosas, les he hablado desde Chihuahua, la ciudad de los atardeceres y el estado más grande de la República Mexicana

En atletismo, los records de velocidad son asombrosos, los corredores en competencias de larga distancia como el maratón, alcanzan velocidades constantes de 20 km por hora, siendo capaces de recorrer los poco más de 42 kilómetros en 2 horas y tres minutos. O lo que es lo mismo, casi 6 metros por segundo. Un corredor de 100 metros planos, alcanza la sorprendente velocidad de 36 km/hora. Es decir, 100 metros en poco menos de 10 segundos. Eso es muy rápido. El record actual es de poco menos de 10 metros por segundo. ¿Puede haber algo más rápido? Por su puesto. Hay infinidad de objetos que se mueven más rápido que una bala.

Julio Verne, en el siglo XVIII, ya jugaba con el tiempo y lo plasmó en su famosa novela “La vuelta al mundo en 80 días”, en la cual, Phileas Fogg, su protagonista, emprende un viaje alrededor del mundo apostando toda su fortuna en demostrar que puede hacerlo en 80 días o menos. Partiendo desde Londres, el protagonista viaja hacia el Este y vuelve por el oeste de Inglaterra. Tras 80 días perfectamente contabilizados, a la mañana siguiente de haber terminado el plazo, descubre que, en Londres, sólo han transcurrido 79 días y que tiene tiempo de sobra para cumplir la apuesta, ¿Cómo es esto posible? Este curioso fenómeno es sólo un juego comparado con otras características del tiempo aún más sorprendentes. Características no tan lógicas e intuitivas, que generan fenómenos extraños que son precisamente quienes le confieren al tiempo, su naturaleza Extrema.

Un humano de unos 70 kilos de peso, contiene unos 12 kilogramos de carbono, aproximadamente 45 kilos de oxígeno, 7 kilos de hidrógeno y 2 kilos de nitrógeno. Estos tipos de átomos se combinan entre sí de diversas formas para crear moléculas llamadas proteínas, grasas y carbohidratos. Lo sorprendente, es que podríamos reunir y organizar a todas las sustancias químicas y estructuras que forman a una célula y no por ello habría vida. Lo único que sabemos por el momento, es que cuando nace un ser viviente, éste no adquiere vida, sino que hereda la vida, es decir, nace con la habilidad para construir estructuras capaces de capturar y manipular la energía a su favor.

Una enfermedad epidémica que se expandió en 2009 por casi todo el planeta. El cambio del curso de un río y su relación con los lobos en el parque de Yellowstone. La conexión entre la caza de brujas, los gatos y la Paste Negra que diezmó la población mundial en la Edad Media. Todos estos acontecimientos son ejemplos de las múltiples batallas libradas durante la “Guerra de los Mundos”, una guerra que, desde que surgió la vida en la Tierra, libran entre sí seres, microscópicos o no, que luchan hasta las últimas consecuencias por la supervivencia en nuestro planeta. Se lo contamos en este capítulo de Ciencia EXtrema.

Si en una galaxia cercana a la nuestra, digamos a unos 65 millones de años luz de nuestro planeta, existiera una civilización inteligente con telescopios adecuados para observar hacia nosotros, en este momento estarían expectantes por presenciar el impacto de un enorme cometa contra el planeta Tierra. Cada detalle de este evento, que aquí acabó con una buena parte de la vida terrestre, fue recogido por la luz y desde entonces viaja a toda velocidad para contar a otras civilizaciones lo que aquí sucedió. En este mismo contexto, podemos afirmar que todo tipo de eventos sucedidos en nuestro planeta mucho antes de que los seres humanos llegáramos aquí para presenciarlos y documentarlos, en este momento, viajan a otros rincones del universo y serán observables con todo detalle, segundo a segundo.

Estamos acostumbrados a esperar largos periodos de tiempo para que un ser vivo pueda reproducirse. En el caso de los humanos, se requieren casi 9 meses de gestación, un elefante requiere 22 meses y un caballo 11 meses pero las bacterias únicamente requieren horas e incluso únicamente minutos para reproducirse. La bacteria denominada como Salmonella, un nombre que puede resultarle conocido, por la enfermedad que produce, la Salmonelosis, puede reproducirse aproximadamente 1 vez cada 35 minutos, lo cual implica que 1 sola bacteria de esta especie puede procrear en 24 horas ¡2.19 billones de bacterias!

En la historia de la humanidad, la información oportuna ha sido y es una valiosa herramienta que da ventajas trascendentales a quien la posee. La velocidad con la que llega esta información, ha cambiado muchas veces el curso de la historia, en batallas y otras circunstancias igual de importantes que se perdieron o ganaron ya sea porque la información llegó a tiempo o bien porque no llegó. Hoy, Daniel Iván Reyes cuenta historias, mezcla de verdad y leyenda, como preludio a la presentación del mensajero más veloz del Universo, la luz, que, al recorrer las distancias extremas que nos separan de estrellas y galaxias, llega hasta nosotros con una información envejecida que habla de acontecimientos sucedidos en tiempos remotos.

Cuando un árbol se encuentra en crecimiento, usa el dióxido de carbono del aire y comienza a unirlo mediante reacciones químicas con moléculas de agua para formar glucosa. Una molécula que funciona como una especie de batería capaz de almacenar energía ¿De dónde obtiene esa energía que almacena? Lo hace directo de la fuente de energía más cercana que tenemos: Una estrella, ¿su nombre? Sol. El camino seguido por esa energía, desde su nacimiento en el interior de nuestra estrella, hasta la planta que la almacena ha durado más de un millón de años. Hoy, Daniel Iván Reyes nos cuenta esa odisea.