The chemist of OZ

Por supuesto que todos amamos los mimos de mamá; su sola presencia nos puede calmar, yo no recuerdo mejores siestas que cuando me dormía en sus brazos siendo niña. Pero mamá no sólo nos mima a nosotros también a nuestros microbios.

El embarazo implica diversos cambios físicos y psicólogicos, como retención de agua, aumento de la frecuencia cardíaca, aceleración del metabolismo, propensión a diabetes tipo 3 y por supuesto aumento en el tamaño de los senos debido a la produccion de leche. Tras el parto otra cascada de hormonas inician el proceso de 'let-down' de la leche materna, la que, yo considero el auténtico "súper alimento".

                                                      Superfood!

Debo hacer aquí un pequeño paréntesis, no pretendo hacer sentir culpable a quién, por cualquier circustancia, no haya amamantado con leche materna a su bebé. El embarazo y parto ya son de por sí procesos intensos, a mí parecer a veces se exagera con querer que todo sea natural y a la vez perfecto: el parto en agua, sin analgésicos, con música relajante o cantos de ballenas, guardar el cordón umbilical o enterrarlo en el jardín, y después una lactancia de por lo menos 2 años sin nada de leche de vaca con químicos... porque ¡yiak! Seamos realistas, las cosas casi nunca salen como uno las planea y producto de estas espectativas tan poco reales se genera un enorme sentimiento de culpa. El hecho de que un bebé haya nacido por cesárea y alimentado con fórmula desde que nació no nos hace ni menos mujeres ni menos madres.

Terminado el paréntesis y regresando a nuestro "súper-alimento" la leche humana contiene más o menos la misma composición que la leche de vaca o la de cabra aunque brinda más calorías, tiene menor concentración de proteína, sodio, hierro y calcio pero mayor concentración de grasa, carbohidratos, folato y vitamina C que sus contrapartes vacuna y caprina. A eso hay que sumarle anticuerpos, factores de crecimiento, hormonas y péptidos antimicrobianos. La leche materna humana ayuda a proteger a los bebés en su etapa más vulnerable; provista con lisozima, enzima que ataca bacterias que pueden causar diarrea; lactoferrina, proteína que trabaja en conjunto con el sistema inmune para localizar y atacar patógenos y citocinas, proteínas que actúan como señales para el sistema inmune.

Bueno, bueno, pero ¿cómo era eso de que la leche materna es buena para nuestros microbios? A donde quiera que vamos, no vamos solos, nos acompañan los microbios que nos habitan; en nuestra piel, boca, mucosas y por supuesto en nuestro intestino.  Nos sobrepasan por trillones, son de miles de especies diferentes e incluyen bacterias, hongos, virus y hasta protozoarios. Cada vez más investigaciones encuentran importantes nexos entre la salud de nuestra flora intestinal y la del gran autobús humano que las contiene y este vínculo empieza desde que nacemos.

No estamos solos... nunca

Adquirimos a nuestro primeros huéspedes al momento de nacer y son diferentes dependiendo de si nacimos vía vaginal o por cesárea. Todo microorganismo con el que mantengamos contacto a partir de que salimos del vientre materno será asimilado como huésped o eliminado por los inquilinos existentes que literal, le echarán montón. Estos microorganismos, principalmente bifidobacterias y lactobacilos son capaces de producir ácido láctico (que sirve para mantener a otras especies a raya) y producir diferentes metabolitos secundarios, como vitaminas y antibióticos. Estos amigables inquilinos sobreviven a base de un particular tipo de azúcares conocidos como oligosacáridos. Los oligosacáridos contienen dos o más monosacáridos (como la glucosa o la fructosa); la lactosa, por ejemplo, es un disacárido formado por glucosa y galactosa (así es, cada vez que tomas leche estás ingiriendo glucosa, por ello que, a los diabéticos se les restrinja el consumo del níveo líquido). Bifidobacterias y lactobacilos pueden consumir oligosacáridos que nosotros no podemos digerir porque no tenemos las enzimas necesarias para romperlos; sin la presencia de estos microorganismos los oligosacáridos pasarían a través del tracto digestivo sin pena ni gloria, directito al 'water'. Además de utilizarlos como fuente de energía, para sobrevivir y reproducirse, estas bacterias liberan vitaminas y minerales como subproducto, mejoran el proceso de digestión haciendolo más efectivo de modo que la comida se aprovecha mejor y pasa menos tiempo en los intestinos.

Todo esto suena muy bien pero ¿qué tiene que ver con la leche humana?

Recientemente, se han descubierto más de 200 diferentes oligosácaridos presentes en la leche materna, llama la atención la gran variedad y que constituyen el tercer ingrediente más abundante. Si no los podemos asimilar entonces ¿qué hacen ahí? Esto es todavía motivo de investigación pero se discuten dos posibilidades (que no son excluyentes una de la otra). La primera de ellas es que estos oligosacáridos no están destinados para el bebé sino para su microflora, para que tenga las mejores oportunidades de establecerse en el territorio vírgen del intestino de un infante. En particular,  Bifidobacterium longum infantis disfruta sobremanera del menú de oligosacáridos y en la tarea libera ácido siálico, nutriente asociado al desarrollo cerebral. Las células intestinales además utilizan los ácidos grasos liberados por otros microoganismos (tras la comilona) para sintetizar proteínas necesarias para cerrar vías de entrada al flujo sanguíneo.  La segunda teoría es que este tipo de oligosacáridos sirven de señuelo para microorganismos no amigables ya que se parecen mucho a los componentes de las células del intestino; al adherirse a los oligosacáridos, que no son digeridos por las enzimas humanas, bichos y todo tendrán como último destino la cloaca (primero la humana y luego la municipal). Muchos microorganismos patógenos caen en la trampa, incluyendo Salmonella, Vibrio cholera (sí, adivinan bien, causante del cólera), Listeria y Entamoeba histolytica (también conocida como amiba).

Y es así como mamá a través de la leche mima al infante, a sus células y hasta a sus inquilinos amistosos. Pero que conste que no estoy diciendo que vayan y se hagan un licuado con leche materna, como adultos nuestra flora microbiana ha dejado de ser lo que era y los beneficios no serían los mismos. Y si, como madre tienes leche materna de sobra, por favor considera donarla a un hospital o un banco de leche donde un bebé puede beneficiarse considerablemente.

¿Quién no ha escuchado hablar de los chaperones?  Aquel hermanito, primo o tía que acompañan como mal tercio a un par de tórtolos para impedir que se comporten de forma indebida. Del mismo modo se les llama a otro tipo de acompañantes que no escoltan señoritas... bueno sí, pero a unas señoritas proteínas.

Chaperón, na.  Del francés chaperon : caperuza, capirote.Persona que acompaña a una pareja o a una joven como carabina. Acompañante. Escolta.

Una célula es la unidad básica estructural y funcional de la vida. Cientos de millones de células conforman a un organismo y dentro de cada célula ocurren miles de procesos que permiten la continuidad de la vida. Las proteínas1  –del griego προτειον , prôteios, “preminente”, materia primordial de los seres vivos- son las macromoléculas más abundantes en la célula –al grado de que constituyen 50% del peso de cualquier ser vivo-, y también las más versátiles en sus actividades como enzimas, elementos estructurales o transportadores que llevan sustancias específicas dentro y fuera de la célula.

Como todas las biomoléculas las proteínas dependen de una estructura definida para llevar a cabo su función, al proceso donde una proteína adquiere su forma tridimensional definida se le llama plegamiento. Sin embargo, durante este proceso pueden ocurrir errores y es ahí donde entran en escena los «chaperones». Los chaperones moleculares son proteínas que evitan interacciones «indebidas» entre proteínas inmaduras que, sin su estricta vigilancia, podrían crear un gran desorden en las funciones vitales.

Biología molecular

¿Cómo fue que de simples observadores de la naturaleza llegamos a especificaciones tan complejas? Desde finales del siglo XIX se descubrió que las proteínas están constituidas de aminoácidos: sustancias orgánicas solubles en agua en cuya composición entran un grupo amino (-NH2 )- derivado del amoníaco- y otro carboxilo (-COOH) –ácidos débiles que se disocian de forma parcial para liberar iones de hidrógeno-. Su enorme relevancia biológica deriva del hecho de que pueden polimerizarse para formar péptidos y proteínas. La polimerización  es un proceso químico por el que los reactivos compuestos de bajo peso molecular se agrupan químicamente, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero . Sin embargo no se conocía la manera en como estos aminoácidos se hallaban unidos entre sí.

Tras años de esfuerzos por parte de los bioquímicos se dilucidó que el grupo carboxilo de un aminoácido se une al grupo amino del siguiente; pero no fue hasta 1953, que el bioquímico inglés Frederick Sanger logró determinar la secuencia de los aminoácidos de la insulina. Por éste y muchos otros descubrimientos en biología molecular, Frederick Sanger recibió dos veces el Premio Nobel de Química.

No se hagan bolas... háganse nudos.

Una proteína se estructura a partir de los pequeños eslabones que forman los aminoácidos, que se juntan uno con otro como una cadena. La proteína recién construida se encuentra desplegada, como un hilo suelto, y corre el riesgo de enredarse fácilmente. Entonces los chaperones moleculares entran en acción «sujetando» la hebra de proteína naciente y evitan que se agregue, o «enrede» con quien no debería. Cuando una proteína está completa, los chaperones la liberan para que pueda plegarse, esto es, que adquiera una estructura tridimensional definida; una especie de nudo que sólo encaja con otros compuestos, como los engranes de una máquina cuyas partes sólo encajan con las que les permiten funcionar.

Estación del metro en «hora pico»

Que una proteína adquiera su estructura tridimensional correcta suena muy sencillo, pero en realidad es un proceso bastante complejo, empezando por el hecho de que una proteína debe intentar plegarse en un ambiente caótico, saturado de proteínas y sales, entre otra infinidad de moléculas. 

Se tiene la idea de que el citoplasma en el interior de una célula es un líquido en el que de repente flotan por aquí y por allá los organelos y moléculas, como un ballet  lleno de armonía. Nada más alejado de la realidad: el interior de una célula es muy similar al tumulto en una estación del metro en «hora pico».

Por otro lado una proteína se encuentra formada de cientos a miles de aminoácidos, existen 20 aminoácidos o eslabones básicos y, como es de suponer, cada uno tiene características distintas. 

El orden en el que los aminoácidos se encuentran en una proteína y su abundancia, determinan la estructura de la proteína, lo cual sería menos complicado si los bloques fueran rígidos, pero no es este el caso, pues pueden llegar a tomar diferentes posiciones uno con respecto del otro.

Si cada aminoácido adquiriera por su cuenta- es decir, sin ayuda de otros compuestos su conformación correcta, una proteína podría tardar hasta 10173  millones de años para plegarse correctamente. Mas para fortuna nuestra, en una célula esto ocurre en fracción de segundos. Entonces, ¿dónde esta el truco? ¿qué hace que una proteína se pliegue tan fácilmente? Esta interrogante es aún motivo de debate —e investigación minuciosa— entre los científicos.

Una posible cura al Alzheimer, Parkinson...

Con mayor razón, estando los chaperones de por medio, harían falta unas celestinas  que les permitieran plegarse más rápidamente ¿no?. 

Pues bien, existen otro tipos de chaperones  moleculares llamados chaperoninas  que no sólo se conforman con evitar las interacciones inapropiadas, sino que son más bien medio alcahuetas, porque facilitan el plegamiento de la proteína. Pero, ¿no resulta contradictorio que unas eviten ciertas formaciones y otras lo fomenten? No, porque la función de los chaperones es evitar que se plieguen cuando aún no están completas, mientras que la de las chaperoninas es hacerlo cuando están listas, es decir, recién salidas de la fábrica, y los encargados de sintetizarlas a partir de la información genética que les llega de los ribosomas.

La célula gasta energía durante este proceso. Sin embargo, todo este ir y venir, de chaperones y chaperoninas con las diversas proteínas tiene una razón determinante porque ¿qué pasaría si no intervinieran los chaperones? Los errores en el plegamiento de estas nanomáquinas podrían ser fatales. Muchas enfermedades como el Alzheimer, la enfermedad de las vacas locas, la esclerosis, el Parkinson, la fenilceturonia y algunos tipos de cáncer, se encuentran relacionadas con proteínas que no se pliegan correctamente.

Por ejemplo, en el caso del Alzheimer, la estructura incorrecta de la proteína precursora amiloidea ocasiona que las proteínas «se peguen» unas con otras, una alteración que se conoce como agregación . Estos agregados o formas amiloides son muy estables y no pueden ser degradados por las proteasas , enzimas que se encargan de romper las cadenas de proteínas cuando estás han perdido su función para que los eslabones que las forman sean reciclados en la formación de nuevas cadenas. El problema con las formas amiloides es que al paso del tiempo se acumulan y causan los síntomas del Alzheimer.

"Es un alivio llorar; las penas se desahogan y son arrastradas por las lágrimas"

Ovidio

No me gusta llorar. No importa la circunstancia que genere mis lágrimas, se enrojecen los ojos, el maquillaje se corre, quedas hinchada y abotagada; sin embargo hay algo de liberador en llorar, tras un episodio de llanto puedo sentirme más tranquila y reconfortada independientemente de si ocurrió sola o acompañada, porque me hace sentir que saqué algo de mí.

Uno llora cuando las emociones no pueden contenerse, cuando de golpe cae la gota que derrama el vaso y no sabe cómo lidiar con la rabia, la impotencia, la alegría o la tristeza. Las lágrimas no se pueden fingir, por lo tanto son la expresión más auténtica de lo que experimentamos y de su intensidad. Y resulta que por ser infalsificables podemos identificar cuando un niño está haciendo berrinche o cuando algo le duele, cuando nuestra pareja es honesta y cuando alguien está genuinamente conmovido por algún evento.

¿Hambre? ¿Frío? ¿Sueño? ¿cambio de pañal? lo cierto es que algo necesita esta pequeña.

Bueno, ¿y qué con las lágrimas que nos provoca la cebolla, o cuando alguien nos pica el ojo? esas sí son “reproducibles” ¿o no? pues sí, pero resulta que son químicamente diferentes a las lágrimas derramadas por emoción. El llanto emocional además de agua, sales de sodio y potasio, glucosa y proteínas (como la lisozima que posee efecto antiséptico), también contiene endorfinas, como las encefalinas con propiedades analgésicas, hormonas como la adrenocorticotropina que se produce en respuesta al dolor, miedo, cansancio o cambios de temperatura (ahora tiene más sentido que Shakira llore “sobretodo cuando hay frío”) y prolactina, hormona que estimula la producción de leche en las glándulas mamarias y actúa en centros nerviosos que controlan la afectividad, las mujeres poseemos niveles más altos de prolactina, eso explicaría por qué las mujeres somos más propensas a llorar.

Cualquier parecido con la morfina…

¿Y qué hace ese cóctel de sustancias en nuestras lágrimas emocionales e incontenibles? De acuerdo a William H. Frey, bioquímico de la universidad de Minnesota a través del llanto disminuimos la cantidad de estas moléculas en nuestro sistema, en otras palabras “las mandamos al caño”; claro que tendríamos que llorar y llorar y llorar para eliminarlas completamente, pero al parecer lloramos lo suficiente para restablecer el equilibrio químico. Y eso es bueno, ya que permanecer en largos períodos de estrés eleva nuestra presión arterial y deprime nuestro sistema inmune lo suficiente para acabar en una trombosis coronaria o un accidente cerebrovascular (sí, sí, ya sé que exagero y sueno tan alarmista como Lolita Ayala y sus “consecuencias de la desidia”).

¡Estréeeeees!

Claro que también hay estudios como el de Randall B. Martin de la universidad del norte de Illinois que dicen que llorar no es tan benéfico pues disminuye tus niveles de Inmunoglobulina A, una de las moléculas que responden como primer defensa ante el ataque de patógenos; entonces ser “llorones” podría hacernos más propensos a enfermarnos.

El entrecomillado es porque en algunas sociedades llorar está mal visto: ¿o no conminamos a lo chiquillos con “no chille, sea machito”? ¿por qué la fórmula “vieja chillona” se da por sentado? ¿por qué llorar tiene una connotación negativa? ¿Las personas que se permiten llorar son de algún modo débiles? Cierto es que al llorar dejamos expuestos nuestros sentimientos y somos vulnerables, pero aceptarnos como falibles, creo, requiere de mucha valentía.

Evolutivamente llorar podría habernos dado alguna ventaja, de otro modo ¿por qué gastar energías? ¿por qué permitir que nos vean con la defensa baja? la respuesta podría ser: porque se forman lazos con los otros, lazos muy fuertes. Nuestras lágrimas  prueban que el sentimiento por el que atravesamos debe ser tomado muy seriamente.

En 1666 Sir Isaac Newton (que no era todavía Sir) descansaba bajo la sombra de un árbol cuando un espécimen de Malus domestica cayó a su lado. Si la historia se contará así, podríamos imaginar que a nuestro amigo Isaac le cayó encima un animalejo propio de un libro de fantasía o bien que su no-muy-buena ama de llaves le cayó encima mientras lo espiaba.

A menos que estemos en algún congreso de biología, nos referimos a la Malus domestica con el nombre de ‘manzana’ y entonces sí, nos viene a la mente ese fruto rojo, casi esférico, lirondo, dulce y jugoso. Claro, para Isaac no era ‘manzana’ sino ‘apple’ o (si Newton no hubiese sido súbdito de la reina) la hubiera llamado ‘pomme’, ‘maça’, ‘mela’ o ‘apfel’... Sin contar que el término ‘manzana’ aplica para una amplia variedad de estos frutos que incluyen a las amarillas y verdes, las chicas y grandes, las dulces y ácidas. Eventualmente los amantes de las manzanas en todas sus variedades decidieron que se requería poner un nombre único a cada especie encontrada, como estos manzanólogos venían de distintas partes del mundo, prefirieron usar el latín y el griego clásico como base para estos nombres. Al principio se trataba de casi una descripción del fruto. Posteriormente Carlos Linneo propuso su sistema binomial, el cual funciona como con nosotros: apellido familiar y nombre de pila; luego entonces se le decidió llamar a la manzana Malus domestica. Malus es el latín para manzana, y se le agregó domestica para separarla de su pariente silvestre (la Malus sylvestris).  

El sistema fue un éxito porque era sencillo; la mayoría de estos nombres eran triviales y hacía que las personas recordaran rápidamente a qué especie en particular se referían. Claro que uno no anda por ahí diciéndole a los lobos Canis lupus, pero hay algunos que trascienden el ámbito científico, como por ejemplo, la Mantis religiosa que de inmediato nos trae a la cabeza la imagen de un insecto en actitud meditante, propia de la oración. No cabe duda que Herman Burmeister, en 1838, encontró un nombre atinado para la mantis, y dado que quien descubre al organismo tiene el privilegio de llamarle como mejor le plazca, se hizo la voluntad de Herman.

Otros científicos han hecho patentes sus aficiones en los nombres otorgados a las especies descubiertas por ellos, generando nombres bastante curiosos. Hay nombres palindrómicos como la mosca Xela alex, otros extremadamente largos como el del crustáceo acuático Gammaracanthuskytodermogammarus loricatobaicalensis, el particularmente corto Ia io para una especie de murciélagos y algunos más son redundantemente musicales como el ave Pica pica. Otra serie de nombres ponen en evidencia la libertad de nombrar a las especies llevándolas a un extremo ridículo honrando (o deshonrando) a personajes de ficción, escritores, músicos, frases y famosos.

Los de ficción Al parecer J. R. R. Tolkien es de los escritores favoritos de los científicos, así encontramos al Gollumjapyx smeagol (un especie de libélula) que, al igual que el personaje de ficción, se adaptó a una vida de oscuridad subterránea. Los coleópteros Macrostyphlus gandalf y Macrostyphlus frodo son otra muestra de la influencia de la saga del Señor de los Anillos.  Siguiendo en la lista de especies que honran a series de fantasía, un extinto dinosaurio fue nombrado Dracorex hogwartsia, rey dragón del castillo de Howarts. El reconocimiento a la ciencia ficción como parte importante de la cultura no podía faltar, y así tenemos a Yoda purpurata, un gusano acuático con orejas parecidas a las del Jedi de piel verde, acompañado por Polemistus chewbacca  y Polemistus vaderi, dos especies de insectos voladores de una galaxia no tan lejana.

(El lagarto apropiadamente llamado Smaug)

Los amantes de los vampiros podrían cultivar una de las orquídeas Dracula diabola, Dracula nosferatu, o Dracula vampira. Otros nombres relacionados con personajes de ficción incluyen a Madeleinea lolita (una mariposa), Crocidura cinderella (una musaraña), Otocinclus batmani (un pez con diseños que evocan el escudo de Batman) y Godzillus robustus (un enorme árbol), por nombrar unos cuantos.

Los Famosos Claro, hasta dentro de los científicos hay malos gustos como el nombre escogido para una especie de mosca: Carmenelectra shechisme (que se lee Carmen Electra she kiss me), o una especie de escarabajo de ‘brazos fornidos’ denominado Agra schwarzeneggeri. El Cirolana mercuryi no posee ni un bigote abundante, ni una dentadura prominente. La única relación de este crustáceo con el líder de la banda Queen es que se descubrió en la isla de Zanzíbar, cuna del polifacético cantante. Claro que si lo que se busca es a una banda completa, los fans de los Sex Pistols la tienen en los trilobites de género Arcticalymene:, A. cooki (Paul Cook), A. jonesi (Steve Jones), A. matlocki (Glen Matlock), A. rotteni (Johnny Rotten) y A. viciousi (Sid Vicious),

Además de los personajes de novelas famosas, algunos científicos honran directamente a los escritores, en esta lista sobresalen: el Nanocthulhu lovecrafti (un artrópodo), el Draculoides bramstokeri (un arácnido) y el Leucothoe tolkieni (un crustáceo).

Las frases

Si en una conversación salen a colación ‘La cucaracha’, ‘La cerveza’ y ‘La paloma’ seguro piensas en bebidas alcohólicas, pero para un entomólogo es el nombre de tres especies de polillas bautizadas por distintos científicos. La que sí fue obra de un solo hombre es la familia de moscas llamadas M. querida, M. muchacha, M. amada (sin albur), M. chamaca, M. chamaquita, M. chica, y M. vidamia (del género Maruina). Una de dos: a Charles Hogue le parecían particularmente lindas las moscas o bien era una cínica alusión al carácter carroñero y chupasangre de estos dípteros.

Si lo tuyo es la historia tu insecto favorito debería ser el Ytu Brutus, si estás empezando tu vida en el seminario, tal vez quisieras investigar más sobre el Homo diluvii testis, un homínido cuyo descubridor creía era un sobreviviente al diluvio narrado en la Biblia.  Y si algún día tuvieras que bautizar una nueva especie, piénsalo más de una vez, que al cabo del tiempo no vaya a ser como el pájaro Vini vidivici, que lejos de venir, ver y vencer, lleva extinta más de 700 años.