Lo que todos debemos saber

¿Qué son las vitaminas y por qué las necesitamos?
Extraído de "Cien preguntas básicas sobre la ciencia", Isaac Asimov

Para entender lo que son las vitaminas tenemos que empezar por las enzimas. Las enzimas son moléculas que sirven para acelerar ciertos cambios químicos en el cuerpo. Las enzimas se presentan en miles de variedades, porque cada cambio químico está gobernado por una enzima particular.

Para controlar un cambio químico no hace falta más que una cantidad minúscula de enzima, pero esa cantidad minúscula es imprescindible. La maquinaria química del cuerpo está interconectada de un modo muy intrincado, de manera que el retardo de una sola transformación química por culpa de la falta de una enzima puede resultar en una enfermedad grave o incluso en la muerte.

La mayor parte de las enzimas las puede fabricar el cuerpo con las sustancias que se hallan presentes en casi todos los alimentos. No hay peligro que nos quedemos sin ellas, salvo que nos estemos muriendo materialmente de hambre. Pero hay un pero.

Algunas enzimas contienen, como parte de su estructura, ciertas combinaciones atómicas poco usuales. Estas combinaciones de átomos no suelen encontrarse más que en las enzimas y, por tanto, sólo se necesitan en cantidades ínfimas, porque las propias enzimas sólo se necesitan en esas proporciones.

Pero el cuerpo tiene que tenerlas. Y si una de estas combinaciones de átomos escasea, las distintas enzimas que las necesitan dejarán de funcionar. Ciertos cambios químicos empezarán a desarrollarse mal y como consecuencia de ello sobrevendrá la enfermedad y finalmente, la muerte.

El peligro estriba en que, a pesar que la mayoría de las moléculas enzimáticas las puede fabricar el cuerpo, estas combinaciones particulares de átomos, no. Tienen que ser absorbidas, intactas, de los alimentos. El cuerpo humano se muere si la comida que ingiere no contiene cantidades minúsculas de estas singulares combinaciones de átomos.

Cuando se descubrió esto a principios del siglo xx, no se conocía la naturaleza química de dichas naciones. Se pensaba que algunas de ellas al menos, pertenecían a una clase de sustancias llamadas "aminas". Por eso se les dio el nombre de "vitaminas" ("aminas de la vida").

Las plantas son la fuente básica de las vitaminas. Fabrican todas las sustancias de sus tejidos a partir de productos químicos elementales, como son el anhídrido carbónico, el agua, los nitratos, etc. Si no fuesen capaces de fabricar todas y cada una de vitaminas a partir de cero, no podrían sobrevivir.

Los animales, en cambio, pueden comer plantas y utilizar las vitaminas que se hallan ya presentes en los tejidos vegetales, sin tener que fabricarlas por su cuenta. Los animales almacenan las vitaminas que absorben allí donde los mecanismos enzimáticos más los necesitan: en los músculos, el hígado, los riñones, la leche, etcétera. Los animales carnívoros obtienen las vitaminas de las reservas que poco a poco han ido acumulando sus presas herbívoras.

El no tener que fabricarse sus propias vitaminas tiene ciertas ventajas, porque su fabricación exige la presencia de una maquinaria química muy respetable en cada célula. Eliminando esta función queda más espacio, por decirlo así, para desarrollar la maquinaria que requieren las muchas cosas que las plantas no tienen que hacer: acción nerviosa, contracción muscular, filtración renal, etc.

El precio que se paga, sin embargo, es la posibilidad de una falta de vitaminas. Los seres humanos que viven con una dieta muy pobre (sea porque les guste o porque no tengan otra cosa) pueden caer víctimas de enfermedades como el beriberi, el escorbuto, la pelagra o el raquitismo; todas ellas son el resultado de una química del cuerpo, que va parándose poco a poco debido al mal funcionamiento de ciertas enzimas por falta de una vitamina.
¿Cómo surgió la vida?
Extraído de "Cien preguntas básica sobre la ciencia", Isaac Asimov.

Una respuesta clara y rotunda no la hay, porque cuando empezó la vida no había nadie allí que sirviese de testigo. Pero se pueden hacer análisis lógicos del problema.

Los astrónomos han llegado a ciertas conclusiones acerca de la composición general del universo. Han encontrado, por ejemplo, que un 90% de él es hidrógeno y un 9% helio. El otro 1% está constituido principalmente por oxígeno, nitrógeno, neón, argón, carbono, azufre, silicio y hierro.

Partiendo de ahí y sabiendo de qué manera es probable que se combinen tales elementos, es lógico concluir que la Tierra tenía al principio una atmósfera muy rica en ciertos compuestos de hidrógeno: vapor de agua, amoníaco, metano, sulfuro de hidrógeno, cianuro de hidrógeno, etc. Y también habría un océano de agua líquida con gases atmosféricos disueltos en ella.

Para que se iniciase la vida en un mundo como éste es preciso que las moléculas elementales que existían, al principio se combinaran entre sí para formar moléculas complejas. En general, la construcción de moléculas complicadas de muchos átomos a base de moléculas elementales de pocos átomos requiere un aporte de energía. La luz del: Sol (sobre todo su contenido ultravioleta), al incidir sobre el océano, podía suministrar la energía necesaria para obligar a las moléculas pequeñas a formar otras mayores.

Pero ¿cuáles eran esas moléculas mayores?

El químico americano Stanley L. Miller decidió en 1952 averiguarlo. Preparó una mezcla de sustancias parecida a la que, según se cree, existió en la primitiva atmósfera terrestre, y se cercioró que era completamente estéril. Luego la expuso durante varias semanas a una descarga eléctrica que servía como fuente de energía. Al final comprobó que la mezcla contenía moléculas algo más complicadas que aquéllas con las que había comenzado. Todas ellas eran moléculas del tipo que se encuentran en los tejidos vivos y entre ellas había algunos de los aminoácidos que son los bloques fundamentales de unos importantes compuestos: las proteínas.

Desde 1952 ha habido muchos investigadores, de diversos países, que han repetido el experimento, añadiendo detalles y refinamientos. Han construido diversas moléculas por métodos muy distintos y las han utilizado luego como punto de partida de otras construcciones.

Se ha comprobado que las sustancias así formadas apuntan directamente hacia las complejas sustancias de la vida: las proteínas y los ácidos nucleicos. No se ha hallado ninguna sustancia que difiera radicalmente de las que son características de los tejidos vivos.

Aún no se ha conseguido nada que ni por un máximo esfuerzo de imaginación pudiera llamarse viviente, pero hay que tener en cuenta que los científicos están trabajando con unos cuantos decilitros de líquido, durante unas cuantas semanas cada vez. En los orígenes de la Tierra, lo que estaba expuesto al Sol era un océano entero de líquido durante miles de millones de años.

Bajo el azote de la luz solar, las moléculas del océano fueron haciéndose cada vez más complejas, hasta que en último término surgió una que era capaz de inducir la organización de moléculas elementales en otra molécula igual que ella. Con ello comenzó y continuó la vida, evolucionando gradualmente hasta el presente. Las formas primitivas de "vida" tuvieron que ser mucho menos complejas que las formas más simples de vida en la actualidad, pero de todos modos ya eran bastante complejas. Hoy día los científicos tratan de averiguar cómo se formó esa singular molécula que acabamos, de mencionar.

Parece bastante seguro que la vida se desarrolló, no como un milagro, sino debido a la combinación de moléculas según una trayectoria de mínima resistencia. Dadas las condiciones de la Tierra primitiva, la vida no tuvo por menos de formarse, igual que el hierro no tiene por menos que oxidarse en el aire húmedo. Cualquier otro planeta que se parezca física y químicamente a la Tierra desarrollaría inevitablemente vida,
¿En qué se diferencian microbios, bacterias, gérmenes y virus?
Extraído de "Cien preguntas básicas sobre la ciencia", Isaac Asimov

Las bacterias son un grupo de organismos unicelulares reunidos por los biólogos bajo el nombre de "esquizomicetes". La célula de la bacteria tiene una pared muy parecida a la de las células vegetales normales, pero carece de clorofila.

Las bacterias se distinguen de otras células vegetales en que son muy pequeñas. Además, no poseen un núcleo diferenciado, sino que el material nuclear está disperso por toda la célula.

Cada vez es más usual agruparlas junto con otras criaturas unicelulares, formando una clase de seres que no están considerados ni como plantas ni como animales: constituyen un tercer reino de vida, las "protistas". Hay bacterias que son patógenas es decir, que causan enfermedades. Pero la mayoría de ellas no lo son, e incluso hay muchas que son muy beneficiosas. La fertilidad del suelo, por ejemplo, depende en gran medida de la actividad de las bacterias nitrogenantes.

Un "microbio" es cualquier forma de vida microscópica, porque el término viene de dos palabras griegas que significan "vida pequeña". El término "germen" es aún más general, pues significa cualquier fragmento pequeño de vida, aunque sea parte de un organismo mayor. Por ejemplo, la sección de la semilla que contiene la verdadera porción viviente es el germen; así hablamos del "germen del trigo", por ejemplo.
En el lenguaje corriente, sin embargo, se utilizan las palabras microbio y germen como sinónimos de bacteria, en especial de bacteria patógena.

La palabra "virus" viene del latín y significa "veneno". Esta etimología viene de los tiempos en que los biólogos no sabían exactamente qué eran los virus, pero sí que ciertas preparaciones contenían algo que ocasionaba enfermedad.

Los virus difieren de las bacterias y de todos los demás organismos en que no están compuestos de células. Son mucho más pequeños que las células y su tamaño viene a ser el de una gran molécula. Están formados, por un arrollamiento de ácido nucleico, rodeado de un recubrimiento de proteína. En esto se parecen a los cromosomas de una célula.
Los cromosomas controlan la química de la célula; los virus, cuando se introducen en una célula, establecen un contra control por su cuenta. Por lo general son capaces de someter toda la química de la célula a sus propios fines, poniendo toda la maquinaria celular al servicio de la formación de nuevos virus.
Los virus, a diferencia de las bacterias, no son capaces de llevar una vida independiente. Sólo se pueden multiplicar dentro de las células.
¿Por qué la Luna muestra siempre la misma cara hacia la Tierra?
Extraído de "Cien preguntas básicas sobre la ciencia", Isaac Asimov.

La atracción gravitatoria de la Luna sobre la Tierra hace subir el nivel del océano a ambos lados de nuestro planeta y crea así dos abultamientos. A medida que la Tierra gira de oeste a este, estos dos bultos, de los cuales uno mira siempre hacia la Luna y el otro en dirección contraria, se desplazan de este a oeste alrededor de la Tierra.

Al efectuar este desplazamiento, los dos bultos rozan contra el fondo de los mares poco profundos como el de Bering o el de Irlanda. Tal rozamiento convierte energía de rotación en calor, y este consumo de la energía de rotación terrestre hace que el movimiento de rotación de la Tierra alrededor de su eje vaya disminuyendo poco a poco. Las marcas actúan como un freno sobre la rotación de la Tierra, y como consecuencia de ello los días terrestres se van alargando un segundo cada mil años.

Pero no es sólo el agua del océano lo que sube de nivel en respuesta a la gravedad lunar. La corteza sólida de la Tierra también acusa el efecto, aunque en medida menos notable. El resultado son dos pequeños abultamientos rocosos que van girando alrededor de la Tierra, el uno mirando hacia la Luna y el otro en la cara opuesta de nuestro planeta. Durante este desplazamiento, el rozamiento de una capa rocosa contra otra va minando también la energía de rotación terrestre. (Los bultos, claro está, no se mueven físicamente alrededor del planeta, sino que, a medida que el planeta gira, remiten en un lugar y se forman en otro, según qué porciones de la superficie pasen por debajo de la Luna.)

La Luna no tiene mares ni mareas en el sentido corriente. Sin embargo, la corteza sólida de la Luna acusa la fuerza gravitatoria de la Tierra, y no hay que olvidar que ésta es ochenta veces más grande que la de la Luna. El abultamiento provocado en la superficie lunar es mucho mayor que el de la superficie terrestre. Por tanto, si la Luna rotase en un período de veinticuatro horas, estaría sometida a un rozamiento muchísimo mayor que la Tierra. Además, como nuestro satélite tiene una masa mucho menor que la Tierra, su energía total de rotación sería ya de entrada, para períodos de rotación iguales, mucho menor.

Así, pues, la Luna, con una reserva inicial de energía muy pequeña, socavada rápidamente por los grandes bultos provocados por la Tierra, tuvo que sufrir una disminución relativamente rápida de su período de rotación. Hace seguramente muchos millones de años debió de decelerarse hasta el punto que el día lunar se igualó con el mes lunar. De ahí en adelante, la Luna siempre mostraría la misma cara hacia la Tierra.

Esto, a su vez, congela los abultamientos en una posición fija. Uno de ellos mira hacía la Tierra desde el centro mismo de la cara lunar que nosotros vemos, mientras que el otro apunta en la dirección contraria desde el centro mismo de la cara que no vemos. Puesto que las dos caras no cambian de posición a medida que la Luna gira alrededor de la Tierra, los bultos no experimentan ningún nuevo cambio ni tampoco se produce rozamiento alguno que altere el período de rotación del satélite. La Luna continuará mostrándonos la misma cara indefinidamente; lo cual, como veis, no es ninguna coincidencia, sino consecuencia inevitable de la gravitación y del rozamiento.

La Luna es un caso relativamente simple. En ciertas condiciones, el rozamiento debido a las mareas puede dar lugar a condiciones de estabilidad más complicadas. Durante unos ochenta años, por ejemplo, se pensó que Mercurio (el planeta más cercano al Sol y el más afectado por la gravedad solar) ofrecía siempre la misma cara al Sol, por el mismo motivo que la Luna ofrece siempre la misma cara a la Tierra. Pero se ha comprobado que, en el caso de Mercurio, los efectos del rozamiento producen un período estable de rotación de 58 días, que es justamente dos tercios de los 88 días que constituyen el período de revolución de Mercurio alrededor del Sol.