Quien más y quien menos ha escuchado el teorema del mono infinito, en el que se dice que si se deja a 1000 monos con 1000 máquinas de escribir podrían acabar escribiendo obras como El Quijote, o Hamlet por puro azar. Pero han hecho falta muchos menos, concretamente 230 titíes, y ninguna máquina de escribir, para avanzar en el conocimiento de enfermedades neurodegenerativas que afectan a los humanos. El estudio, publicado en la revista Cell, parte de la premisa de que los titíes sufren pérdidas de memoria relacionadas con la edad, así que en su genoma podrían encontrarse las claves para comprender el deterioro del cerebro en la vejez.

Por ello, en la Universidad de California en Santa Cruz, la estudiante de doctorado Prajna Hebbar y el catedrático de Ingeniería Biomolecular Benedict Paten se propusieron crear un genoma de referencia completo del tití. Esto quiere decir leer todos los nucleótidos que forman la cadena de ADN y así obtener su “libro de instrucciones” completo. El resultado supone un enorme avance con respecto a la versión de 2014, en la que los grandes huecos e incógnitas impedían estudiar correctamente algunas regiones del ADN.

El proyecto se engloba en el Consorcio Telomere-to-Telomere (T2T), una iniciativa internacional que tiene por objetivo crear genomas de referencia completos y de alta calidad de distintas especies. Este mismo consorcio hizo historia en 2022 con el primer genoma humano verdaderamente completo y desde entonces ha seguido desarrollando nuevos métodos para reducir los costes de secuenciación. Según resume Hebbar: “La genómica T2T rutinaria está haciendo que los hallazgos sean más fáciles y plausibles, ya que podemos acceder con mucha más facilidad a regiones complejas del genoma”.

Cómo un tití puede ayudar a comprender el alzhéimer

Una vez obtuvieron el genoma de referencia del tití, los investigadores analizaron una lista de genes conocidos relacionados con el alzhéimer, el párkinson y otras enfermedades neurodegenerativas en 230 ejemplares de la especie. En total, 76 de estos genes coinciden en ambas especies.

En palabras de la propia Hebbar: “Observamos variaciones en estos titíes en los mismos genes que analizamos en los seres humanos, lo que refuerza aún más la idea de que el tití es un buen modelo para estudiar la enfermedad de Alzheimer”. Además, gracias a los datos de transcriptómica pueden ver qué genes se encuentran activos y cuáles no en cada momento vital del tití.

Aun con estas buenas noticias, los autores insisten en que se necesitan más estudios para conocer la importancia de estos descubrimientos y, sobre todo, su aplicabilidad. Aunque para Hebbar, lo más importante es todo lo que queda por descubrir en el campo. “Es una locura que esté llevando a cabo esta investigación en lo que es uno de los mejores momentos para hacer un doctorado en genómica”, afirmó Hebbar.

Más que el alzhéimer

Además de estos genes relacionados con la neurodegeneración, los investigadores también han analizado otros lugares del genoma cruciales para el sistema inmunitario. Concretamente, se han centrado en el Complejo Mayor de Histocompatibilidad, que es el que “enseña” a los sistemas de defensa celulares qué es un enemigo y qué no. Por ello, en humanos este conjunto de genes está relacionado con un gran número de enfermedades autoinmunes y de otros tipos, como la diabetes tipo uno, la esclerosis múltiple o la artritis reumatoide.

Por otro lado, también identificaron diferencias en la producción de proteínas en las células del tití dependiendo de su sexo. Estos cambios ya se habían descrito anteriormente en orangutanes y gibones, lo que amplía el conocimiento de cómo funcionan las células en distintas especies de primates. “Aunque es posible que estas diferencias entre sexos no tengan ningún efecto sobre la especie, ahora que podemos realizar secuenciaciones T2T, obtendremos más información al respecto”, afirma Hebbar.

“Es genial formar parte de esta época en la que realmente se pueden estudiar todas estas regiones complejas” indica la estudiante. Y no es para menos, porque gracias al avance de la tecnología de secuenciación se están empezando a abrir nuevas vías para estudiar enfermedades humanas. Lo curioso es que, como comentábamos al principio, para entender estas enfermedades no basta con estudiar a los humanos. Los titíes, como modelos de laboratorio, pueden ser clave para seguir comprendiendo qué sucede cuando la mente empieza a funcionar mal.

Los elefantes africanos no sudan, pero han aprendido a enfriarse con una estrategia eficaz. Para refrescarse, al igual que los humanos nos damos un buen chapuzón en la piscina, o una ducha, ellos toman agua con sus trompas y la esparcen por su cuerpo. Pero hasta aquí llegan las similitudes. En nuestro caso, al darnos una ducha la piel actúa como una barrera impermeable y provoca que gran parte de esa agua se deslice y acabe en el suelo. La piel del elefante, en cambio, logra absorber esa agua y distribuirla por su superficie gracias a una red de grietas natural.

Inspirados por las propiedades de la piel del elefante, investigadores de la Universidad de Pennsylvania han creado un tipo de cemento capaz de distribuir el agua en todas direcciones. Para lograrlo, han empleado un tipo de tierra especial formada por diatomeas, que son restos fósiles de algas ricos en sílice. Debido a los distintos tamaños de los fósiles, al fraguar el cemento aparecen canales diminutos que son capaces de guiar el agua por una propiedad llamada capilaridad. De este modo, el agua puede moverse por el interior del cemento incluso en contra de la gravedad.

Pero lo realmente útil de este agua no es que el cemento retenga agua, sino que los canales permiten que esta agua se mueva a la superficie muy lentamente y, cuando la temperatura aumenta, se evapore. Para pasar de líquido a gas, el agua necesita tomar energía del propio material y del aire cercano, lo que resulta en el enfriamiento del material. Este mecanismo es, por tanto, muy similar al que permite enfriar el agua del interior de un botijo.

Convertir la debilidad en una fortaleza

Por lo general, las grietas que se forman en el cemento siempre se han considerado un defecto, puesto que aumentan la fragilidad del material y pueden comprometer la estabilidad de las estructuras. Sin embargo, en esta investigación han convertido esa debilidad en una ventaja. Al controlar las condiciones de secado del material, las grietas no aparecen de forma aleatoria, sino que forman una red predecible que permite distribuir el agua.

Gracias a esta red, el cemento de diatomeas puede absorber una gota de agua en menos de 50 milisegundos, tan rápido que, aunque caiga con fuerza, no le da tiempo a rebotar ni a rodar por el material. Una vez en el interior, se queda almacenada, aunque la baldosa esté inclinada o en posición vertical.

“Nos dimos cuenta de que almacenar agua y transportarla son, en realidad, dos problemas distintos”, explica Kun-Hao Yu, autor del estudio. “Los poros microscópicos del interior del material actúan como pequeños depósitos que absorben rápidamente cada gota, mientras que la red de grietas diseñada actúa como un sistema de canales que redistribuye esa agua por toda la superficie. Es precisamente la combinación de esas dos características lo que permite que la baldosa retenga el agua en lugar de perderla”.

¿Cuánto enfría este cemento?

Para medir el poder de enfriamiento de este material, los investigadores crearon tres maquetas distintas de casas. La primera estaba recubierta con estuco comercial, la segunda con un tipo de estuco especial agrietado y la tercera, con baldosas modeladas mediante este cemento. Sobre las tres estructuras, una lámpara de infrarrojos actuaría como el Sol, calentando las superficies. Cada pocos minutos, los investigadores dosificaban un poco de agua sobre las maquetas para ver cómo enfriaban.

Al final del experimento, la temperatura de la maqueta recubierta de baldosas del nuevo cemento era de alrededor de 32 grados. A primera vista, 32 grados puede no parecer una temperatura especialmente baja, ya que se encuentra en el umbral de la incomodidad. Sin embargo, en los otros dos materiales se registraban temperaturas de 52 y 42 grados respectivamente, por lo que la diferencia es más que notable. Aun así, los propios investigadores advierten que el salto del laboratorio todavía plantea algunas preguntas sobre su comportamiento en un entorno real.

“En Estados Unidos, pasamos aproximadamente el 90 % de nuestro tiempo en espacios cerrados”, afirma Shu Yang, coautora del estudio, “Y los edificios consumen alrededor del 40 % de la energía. Casi la mitad de esa cantidad de ese consumo se destina a la calefacción, la refrigeración y la ventilación”, añade. En ese contexto, materiales como este cemento de diatomeas no sustituyen por sí solos a los sistemas de climatización, pero sí apuntan a una forma de diseñar edificios que necesiten menos energía para hacer frente a un clima cada vez más cálido.

La viruela mayor era una enfermedad terrorífica. Las personas que se contagiaban comenzaban a sentir un fuerte dolor de cabeza, fiebre alta y, a veces, vómitos. Después, una pequeña erupción empezaba a extenderse por la piel. Un indicativo de que todo iba a ir a peor. Poco a poco, la erupción se transformaba en dolorosas pústulas que desfiguraban el rostro y las extremidades, lo que podía provocar desde ceguera hasta infecciones graves por bacterias oportunistas. Tras varias semanas de tormento, las pústulas se transformaban en costras que, al caerse, dejaban en su lugar terribles cicatrices. Pero, aunque no lo parezca, pasar por todo el proceso era una buena noticia, porque al menos un tercio de las personas no vacunadas que se contagiaban de la viruela no llegaban a contarlo.

Por fortuna, el párrafo anterior está escrito en pasado porque desde el 26 de octubre de 1977, en Somalia, no ha habido casos de contagio natural de viruela. Por ello, desde 1980, la OMS la considera la única enfermedad infecciosa completamente erradicada de la Tierra. Uno de los logros más notables de las vacunas.

Sin embargo, en los siglos XV y XVI, cuando los europeos descubrieron que había más territorios en ultramar, los conocimientos microbiológicos eran mucho más limitados. Por ello, siempre se ha asumido que, en sus barcos, viajaban como polizones diversas enfermedades y, entre ellas, debía encontrarse el virus Orthopoxvirus variola, causante de la viruela. Pero hasta ahora no había pruebas empíricas, sólo evidencias en forma de documentos y relatos.

Dos momias, una misma cepa de viruela

No ha sido hasta recientemente que los investigadores del Trinity College de Londres han hallado restos del virus de la viruela en dos momias chilenas que datan de la época colonial. Estos resultados, publicados en un artículo de la revista Science, muestran una pieza clave de aquella época truculenta, puesto que son una prueba sólida de que la enfermedad provino del Viejo Continente. Según explican los autores, los virus encontrados en las momias corresponden a un linaje de viruela que emergió en Europa en 1296, previo a los linajes más modernos.

“Este descubrimiento ofrece la primera confirmación molecular de que la viruela fue introducida en América durante el periodo colonial”, afirma el Dr. Shigeki Nakagome, autor del estudio. Concretamente, los autores apuntan a tres vías distintas que están recogidas en documentos de la época. La primera vez que se reportó un brote de viruela fue en 1518, en el Caribe, que se expandió rápidamente por las poblaciones y llegó a México en 1520.

Como relatan las crónicas, la enfermedad llegó a las puertas del Imperio Inca en 1525 y siguió expandiéndose por los territorios hasta llegar a Chile a mediados del siglo XVI. En dicho territorio, la primera epidemia bien documentada data del 1561, pero se cree que pudo llegar varios años antes. Tras esto, el virus siguió causando estragos en oleadas, y se estima que, en pocos años, pudo causar entre tres y cuatro millones de muertos. Las muertes ocurrieron mayoritariamente entre las poblaciones indígenas que no habían tenido exposición previa a la enfermedad.

La viruela fue evolucionando a lo largo del tiempo

“Más allá de rastrear la llegada de la enfermedad, nuestro estudio también arroja nueva luz sobre cómo evolucionó la viruela”, explica Nakagome, y da paso a la Dra. Lara Cassidy, de la Facultad de Genética y Microbiología. “Descubrimos que el virus sufrió un largo periodo de cambios genéticos hasta el siglo XVI, pero que su evolución se ralentizó notablemente durante el apogeo de la expansión colonial y las grandes epidemias de viruela de los siglos XVII y XVIII”, indica la Dra.

El hallazgo sugiere que la viruela pudo alcanzar lo que los investigadores llaman un óptimo evolutivo. Este término se refiere a una configuración en la que el virus puede propagarse con éxito sin adaptarse, por lo que su genética se mantiene estable durante un largo periodo de tiempo. Probablemente, dicho óptimo fue posible gracias a que las poblaciones americanas no tenían ningún tipo de inmunidad natural contra el virus.

Como indican en el artículo, el periodo de estabilidad genómica de la viruela acabó en el siglo XIX, cuando comenzaron las campañas masivas de vacunación. Debido a que la población estaba más protegida, el virus tuvo que evolucionar para tratar de escapar del sistema inmunitario y seguir infectando, pero su ADN no pudo cambiar suficientemente rápido como para encontrar una nueva forma de infectar.

Bruno Romero González, primer autor del estudio, pone de relieve la importancia de esta unión entre historia y ciencia: “En conjunto, los hallazgos muestran cómo es probable que acontecimientos históricos importantes, como la colonización, los cambios demográficos y la vacunación, hayan influido en la evolución de una de las enfermedades infecciosas más devastadoras de la humanidad. A su vez, demuestran el potencial escondido en el ADN antiguo para resolver cuestiones históricas que llevan mucho tiempo sin respuesta”.

Una importante reflexión sobre la integridad en la investigación

Además de su dimensión científica, el artículo reabre un debate sobre la investigación con ADN antiguo, especialmente de países con menor inversión en financiación. La coautora de correspondencia del estudio, la Dra. Constanza de la Fuente Castro, de la Universidad de Chile, explica que el problema radica en que, para obtener las muestras necesarias para realizar los análisis, se ha de destruir parte de los restos arqueológicos, que son únicos e irremplazables. “Esto plantea dudas acerca del consentimiento, la gestión responsable y la conservación futura de dichos restos”, afirma.

Además, afirma que existe una relación asimétrica en la investigación entre los países del hemisferio norte y del sur. “Las muestras viajan desde el Sur Global, mientras que la financiación, el análisis y la toma de decisiones (así como la autoría principal y la de los autores correspondientes que se derivan de ello) siguen concentradas en instituciones del Norte Global”, apunta.

Por tanto, aunque en la actualidad existen ciertas directrices sobre la participación comunitaria que incluyen una rendición de cuentas, la realidad es que su cumplimiento sigue siendo voluntario. Por ello, “Me gustaría que las revistas científicas y los organismos financiadores exigieran un liderazgo conjunto local documentado, una procedencia transparente y registros de consentimiento, además de una inversión sostenida en la capacidad de los laboratorios de los lugares de donde proceden los restos”, concluye la investigadora.

Cada día repetimos multitud de gestos sin pensar. Automáticamente. Hay personas que cierran la puerta de casa y la empujan un par de veces. Otras, al pararse en un semáforo, se llevan las manos a los bolsillos en busca del teléfono, y otras tienen una serie de pautas para preparar el café que no pueden saltarse de ninguna de las maneras. Estos movimientos, vistos desde fuera, parecen completamente voluntarios, pero están guiados por regiones cerebrales que funcionan en silencio. Las que se encargan de los hábitos.

Durante décadas, la ciencia ha descrito los hábitos como el resultado de una transición. Es decir, comenzamos con una conducta, como puede ser cerrar la puerta de la habitación antes de dormir, y poco a poco, al repetirla, iremos formando un hábito. Una vez creado este hábito, cada vez que entremos al cuarto, cerraremos la puerta automáticamente, sin dedicarle el más mínimo pensamiento. Hasta ahora se pensaba que bastaba con repetir esa acción una y otra vez hasta que se grabara en nuestras neuronas. Pero un nuevo estudio publicado en Nature Communications propone una visión más compleja y reveladora de cómo cambia el cerebro mientras se crea un hábito.

Según explican los investigadores de la Universidad de Kioto, un hábito estaría formado por dos dimensiones distintas. Un mecanismo que decide cómo realizamos el hábito, y otro, cada cuánto tiempo lo llevaremos a cabo. Y para comprender su hipótesis han llevado a cabo un experimento en ratones con el que ver cómo se crean estos hábitos. “Al descubrir cómo funcionan los hábitos, quizá lleguemos a encontrar formas de controlarlos en lugar de dejar que ellos nos controlen a nosotros”, explica Nozomi Asaoka, autor correspondiente del estudio.

Aunque vale la pena aclarar que los hábitos son una forma muy eficiente de ahorrar energía mental. Durante estas acciones nuestro cerebro entra en una suerte de “modo automático” y eso ayuda a ahorrar recursos que tendrá que emplear en otras situaciones más demandantes. Pero también nos pueden hacer caer en conductas dañinas, especialmente cuando la frecuencia del hábito es muy elevada, como puede ser el número de desbloqueos de la pantalla del móvil a lo largo del día.

Cómo crear un hábito en un ratón

El corazón del estudio es un entrenamiento en dos fases realizado en ratones. Primero los investigadores enseñaron a los ratones que tenían que presionar una palanca para obtener una recompensa. En este caso, alimento. Al principio, con que la pulsaran en una ocasión era suficiente, y después tendrían que pulsarla varias veces antes de recibir la recompensa. Tras un tiempo, el ratón entiende que accionar la palanca, tarde o temprano, le dará comida.

Después, los investigadores cambiaron los parámetros del comedero para que diese igual cuántas veces pulsen la palanca, la comida caía al cabo de un tiempo establecido. Es decir, la acción ya no tenía ningún valor, no importaba cuánto se esfuercen los ratones en mover la palanca.

Lo curioso es que, llegados a este punto, los ratones seguían pulsando la palanca, pero ahora ya no lo hacían por un objetivo concreto, sino porque se habían habituado a ello. Irremediablemente, esta acción recuerda a las que realizan millones de personas en su día a día, cuando entran cada pocos minutos en redes sociales para ver si tienen alguna notificación, o revisan constantemente el teléfono en busca de un correo nuevo.

Y al igual que sucede en humanos, en el experimento no todos los ratones ejecutaban el hábito con la misma intensidad. Algunos seguían pulsando la palanca compulsivamente, mientras que otros reducían las pulsaciones porque se daban cuenta que no importa cuánto lo hiciesen. Y esa diferencia no dependía de la motivación, ni de un aprendizaje distinto. Sino del cerebro.

Creando y deshaciendo un hábito de forma artificial

Durante todo el proceso, los ratones tenían dispositivos de medida y optogenéticos colocados directamente en el cerebro. Estos dispositivos permiten controlar qué áreas cerebrales están en funcionamiento en cada momento y, mediante pulsos de luz, activar o desactivar grupos de neuronas a voluntad de los investigadores.

Como pudieron observar, al principio, cuando los ratones estaban creando el hábito, se activaba una región del cerebro llamada córtex cingulado anterior y su conexión con la corteza retrosplenial. En humanos, estas zonas son claves para regular las emociones y controlar cómo realizamos las acciones. Es decir, nos permiten realizar una acción de forma consciente y mejorar su ejecución. Pero una vez creado el hábito, esta región se desactiva.

Ahora bien, si los científicos manipulaban el cerebro del ratón y desactivaban la región cuando los ratones todavía le daban a la palanca sólo si caía comida, creaban brevemente un hábito. En cambio, cuando ya le daban a la palanca por hábito y activaban esa zona, los ratones dejaban de pulsar la palanca si no había recompensa. Es decir, los deshabituaban.

Por otro lado, también han observado otras dos regiones distintas que controlan cuántas veces le daban a la palanca una vez formado el hábito: la corteza orbitofrontal lateral y el estriado central. En los ratones que más la pulsaban, la conexión entre ambas regiones era más fuerte, en los que menos, más débil. Pero cuando los investigadores desactivaban la unión neuronal en los ratones que más accionaban la palanca, de pronto pasaban a darle muchas menos veces. También observaron el efecto contrario.

Una nueva visión del hábito

El hallazgo cambia la forma que tenemos de entender los hábitos, ya que no se tratan de copias automáticas de acciones del pasado, sino que transforman profundamente el cerebro. Además, también muestra que la acción y la frecuencia con la que la hacemos son dimensiones distintas y están controladas por mecanismos cerebrales diferentes. Por tanto, esta visión abre una nueva vía de estudio para comprender cómo funcionan los hábitos, y, sobre todo, cuándo se convierten en obsesiones como las que aparecen en el Trastorno Obsesivo Compulsivo. En las personas que lo sufren el problema no suele ser el hábito en sí, pero sí su ejecución excesiva.

Quizá la parte más inquietante del estudio es que hay una parte de nuestra vida que ocurre sin que seamos plenamente conscientes. Esas acciones automáticas que realizamos todos los días y que nos ocupan, en ocasiones, más tiempo del que deberían. Por fortuna, este estudio muestra que, al menos en ratones, se pueden cambiar, y los investigadores esperan que sus descubrimientos se materialicen en futuras estrategias con las que “hackear” al cerebro de los hábitos dañinos.

Ninguna ruptura es sencilla. Sin embargo, la del supercontinente Pangea, que aglomeraba a todos los continentes actuales en una única masa de tierra, fue mucho más brutal de lo que cualquier relación humana pueda aspirar. Cuando se separaron los continentes, las enormes fisuras que se generaron en el terreno provocaron el surgimiento de gigantescos volcanes, especialmente en la que se ha denominado la Provincia Magmática del Atlántico Central. Este área cubría zonas de la actual Norteamérica, Sudamérica, África y Europa, y se cree que en pocos cientos de miles de años transformó la Tierra en un infierno.

Se estima que las erupciones comenzaron hace 201.566 millones de años y fueron sucediéndose en pulsos de varios miles de años durante un total de 600.000. Pero fue al final del evento, en los últimos 20.000 años, en los que el vulcanismo acabó liberando tanto CO₂ a la atmósfera que pudo provocar un aumento de las temperaturas de entre 5 y 10ºC. El CO₂, además de calentar la superficie, también se disolvió en las aguas oceánicas, lo que las acidificó y desplazó al oxígeno, dando lugar a una situación de anoxia que provocó el colapso de los ecosistemas marinos.

El tierra firme las cosas no iban mucho mejor. Debido a la cantidad de CO₂ emitida por los volcanes y al consecuente aumento de las temperaturas, los otrora paisajes llenos de bosques fueron muriendo, y los suelos fueron erosionándose hasta convertirse, en su mayor parte, en grandes eriales. Ahora bien, una zona desprovista de gran vegetación es una oportunidad para otras clases de plantas, y así fue como los helechos fueron colonizando enormes extensiones de terreno.

En palabras del Dr. Bas van de Schootbrugge, de la Universidad de Utrecht: “Los helechos son plantas verdaderamente extraordinarias que han resistido numerosas crisis a lo largo de la historia de la Tierra, y algunas especies son capaces de adaptarse a los entornos más extremos. Se les puede considerar especies especialistas en desastres”. Pero tanto helecho también puede causar un problema. Y sólo se necesita una pequeña llama.

El infierno en la Tierra

“Cuando los helechos se secan, forman una especie de alfombra densa de vegetación seca que es el combustible ideal para desencadenar incendios forestales masivos”, explica Van de Schootbrugge. Y en un periodo que duró entre 40.000 y 300.000 años, había sabanas que podían ocupar miles de kilómetros cuadrados repletas de estas plantas. Por tanto, todo ardía periódicamente en incendios de una magnitud inimaginable. Aunque para “ver” estos incendios pasados han tenido que darle una vuelta al registro sedimentario.

En un estudio publicado en Nature Geoscience, el equipo de Van de Schootbrugge analizó detenidamente cuatro testigos de sondeo (cilindros que se extraen del terreno), incluido uno de 640 metros de longitud. Según iban profundizando más y más en la tierra, fueron detectando lugares en los que había mayor concentración de carbón y otras moléculas relacionadas con paleoincendios, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs), procedentes de ceniza y humo.

Estos registros, junto a los fósiles de polen y esporas, permitían reconstruir la historia hasta cierto punto, pero había un problema para la datación de ciertos incendios: el carbón es muy frágil. Cuando se rompe, sus trozos más pequeños pueden mezclarse con otras capas y, por tanto, dar lugar a interpretaciones erróneas. Además, los PAHs no tienen por qué caer cerca de donde se produce el incendio, lo que añade todavía más incertidumbre.

Los tonos oscuros del núcleo

Así pues, el equipo de Van de Schootbrugge decidió centrarse en un aspecto que normalmente pasa desapercibido en este tipo de muestras: el color de los microfósiles. Cuando la materia orgánica queda enterrada, debió a la presión y a la temperatura va cambiando de color. Cuanto más tiempo pasa y más profundo se encuentra, mayor es la temperatura y, por tanto, el color se vuelve más oscuro. Pero cuando hablábamos de que los investigadores le habían dado la vuelta al registro, en realidad nos referíamos a los colores, ya que no coincidían con lo esperado.

Las muestras más antiguas son más claras que las que coinciden con el intervalo de la extinción, donde también hay más carbón y PAHs. Y después del evento, los microfósiles vuelven a ser de un amarillo claro. “Este fenómeno nos dejó bastante perplejos”, explica Van de Schootbrugge, “ya que se produce en los cuatro núcleos exactamente al mismo tiempo, por lo que no podía estar relacionado con el enterramiento de los sedimentos, dado que las cuatro cuencas tuvieron historias geológicas muy diferentes”. La única explicación era que los incendios afectasen que abarcaba prácticamente toda tierra firme. Un infierno a nivel continental

Según concluye el profesor: “La lección que podemos extraer de todo esto es que la combinación del cambio climático, la deforestación y la propagación de especies oportunistas puede reunir todos los ingredientes para una tormenta perfecta”. Una tormenta que acabó con los ecosistemas del pasado y que puede ser un reflejo de lo que ocurra en el futuro.

El futuro se torna oscuro para los animales del lago Massawippi, en Canadá. Literalmente. Desde hace algo más de una década, los pescadores reportan unas misteriosas manchas negras han comenzado a teñir la piel de los peces gato de la zona (Ameiurus nebulosus). En 2012, sólo las tenían unos pocos peces, y era una curiosidad más que un motivo de preocupación, pero en 2014, al menos 1 de cada 3, peces gato capturados tenían estas manchas oscuras en su piel, lo que ya comenzó a levantar sospechas y a atraer a los científicos para comprender qué estaba pasando.

La presencia de peces gato está considerado un indicador de calidad del agua, por lo que se empezó a barajar que podría haber algún tipo de contaminación afectando al lugar o que se tratase de un patógeno específico de la especie. “Al principio, pensábamos que esta enfermedad podría ser un virus”, explica Julie Dragon, investigadora de la Universidad de Vermont y colíder del estudio que ha tratado de resolver el misterio. “Pero esa hipótesis no se sostenía” Apunta. Los peces estaban enfermos, pero no sabían de qué.

Tras años de investigación, se dieron cuenta que las lesiones oscuras que tenían los peces eran un melanoma, un tipo de cáncer de piel. En humanos, los melanomas pueden aparecer por la exposición repetida a los rayos ultravioleta procedentes de la luz solar. Estos rayos, al incidir sobre el ADN, pueden provocar mutaciones que, si ocurren en ciertos lugares, pueden llegar a transformar una célula corriente en una cancerosa. De ahí la importancia de protegerse del Sol.

Pero hay un problema cuando se trata de extrapolar esta explicación. Massawippi, en el idioma Abenaki, significa “el gran lago profundo”, y en peces que viven en las aguas turbias del fondo (a alrededor de 40 metros bajo la superficie) los rayos de sol no penetran con tanta intensidad.

El cáncer que se expande

Por tanto, si el melanoma no estaba provocado por la luz solar, había que encontrar una explicación. Así que decidieron investigar a fondo la genética de estas células cancerosas, así como algunas células de los propios peces para compararlas. Lo que esperaban, según indican los propios autores, era hallar alguna especie de mutación hereditaria que volviese a los peces más susceptibles a desarrollar un melanoma. Algo similar a los humanos que heredan mutaciones en BRAC1 o BRAC2, que tienen más probabilidad de padecer cáncer de mama. Pero lo que hallaron era mucho más extraño.

Las células de las muestras de melanoma de varios peces se parecían mucho entre ellas, pero no compartían la misma genética con el pez en el que estaban. Es decir, el cáncer se estaba comportando como un parásito, un ente que había aparecido en algún momento y que se expandía por la población. Todas las células cancerosas que provocaban los melanomas procedían del mismo lugar, y ese lugar no era el pez al que afectaban. Algo completamente inusual.

La cuarta vez que se ve en todo el mundo

Hasta ahora sólo se conocían tres casos similares: Un tipo de tumor facial entre los demonios de Tasmania, un tumor que se transmite por contacto sexual entre perros y una enfermedad similar a la leucemia en almejas, mejillones y otros moluscos bivalvos. Por tanto, debido a la rareza del caso, ha sido muy complicado descartar el resto de las hipótesis.

Según creen, la contaminación de las aguas ha jugado un papel fundamental en la diseminación del cáncer. Los altos niveles de arsénico en las aguas (de origen natural en este lago) y hallados también en las células mutadas apuntan a que esta podría ser la causa. Además, otros contaminantes modernos pueden haber alterado el sistema inmunológico de los peces y haber favorecido que las células cancerosas se adhieran y colonicen su piel, expandiendo la enfermedad. Por otro lado, en las épocas de reproducción, estos peces suelen formar grandes grupos en los que se juntan unos con otros y el roce, en este caso, puede haber transmitido algo más que el cariño.

Lo que esperan tratar de comprender ahora es el impacto que va a tener el cáncer en el ecosistema. En el caso de los tumores de los demonios de Tasmania, su enfermedad ha llegado a acabar con el 90 % de algunas poblaciones. Pero con los perros la historia es muy distinta, puesto que el perro donde se originó el cáncer venéreo vivió, probablemente, hace miles de años, y desde entonces cohabita con ellos sin causarles demasiado problema.

De momento no se ha visto que los animales afectados sufran demasiado por el melanoma, y los investigadores aseguran que las 175.000 personas que dependen del lago para obtener agua potable están completamente a salvo. Incluso los pescadores que atrapen uno de estos peces con cáncer pueden manejarlos sin ningún tipo de miedo, ya que estas células no pueden colonizar otra especie. Sin embargo, “yo no me comería los que tienen tumores”, afirma Mark Henderson colíder del estudio.

Una oportunidad para observar la evolución del cáncer

Lo más interesante del estudio es que, ya en 1852, el escritor, poeta y filósofo estadounidense Henry David Thoreau detalló la observación de varios peces enfermos que coinciden con los síntomas actuales. Sus anotaciones, realizadas en el rio Concord y en algunos de sus afluentes, indican que los peces gato estaban visiblemente afectados: “Tumbado en el fondo, cerca de la orilla, evidentemente enfermo. Deja que la barca se acerque a menos de dos pies de él. Casi la mitad de la cabeza, desde el hocico hacia atrás en diagonal, está cubierta por una especie de lepra de color negro azabache, parecida a un liquen crustáceo”.

Por tanto, los investigadores están tratando de detectar si hay otros sistemas fluviales en los que los peces también tengan estas manchas negras, ya que es una oportunidad única para entender tanto la dinámica de las poblaciones de peces, como la expansión de un cáncer transmisible. En palabras de la propia Julie Dragon: “Al estudiar cómo sobreviven los cánceres y cómo se propagan fuera de su huésped original, podemos aprender mucho sobre qué es lo que mantiene a raya a los cánceres y qué ocurre cuando esas barreras se rompen”.

Cuando entramos en redes sociales en busca de consejos para practicar deporte nos bombardea una enorme cantidad de información acerca de si es mejor entrenar en ayunas, justo después de comer, cuando ha terminado la digestión, con ejercicio moderado, intenso, y un larguísimo etcétera de sus posibles combinaciones. Con tanta información contradictoria al final la sensación que suele quedar es más de desasosiego y no saber qué hacer. Todos estos consejos parten de la rama de la cronobiología, una ciencia compleja que estudia cómo el cuerpo humano sincroniza sus procesos vitales con la hora del día.

Ahora bien, antes de sumergirnos en este mundo, es importante tener en cuenta dos cosas. Si la meta es practicar deporte en sí, siempre va a ser bueno practicarlo cuando nuestro cuerpo lo permita. Cualquier pequeña acción que nos libere del sedentarismo va a tener un impacto positivo en la salud. Aunque para deportistas empedernidos, también hay que tener en cuenta que, a partir de cierto momento, puede llegar a ser lesivo, como explicábamos en este artículo.

Por otro lado, todavía quedan algunas lagunas que explorar en la cronobiología, por lo que pueden existir conjuntos de poblaciones o personas concretas para las que estos consejos prácticos no sirvan y, por tanto, es aconsejable contactar con un profesional de la salud antes de realizar cualquier cambio importante en la dieta o en las acciones que se vayan a realizar durante el día. En este artículo nos vamos a centrar concretamente en la oxidación de los lípidos. Es decir, cuándo el músculo comienza a extraer energía de las grasas.

Comer antes o después de entrenar

Como regla general, entrenar en ayunas, especialmente por las mañanas, aumenta la oxidación de lípidos durante el ejercicio. El cuerpo, al disponer de menores reservas de glucógeno y azúcares por llevar sin ingerir alimentos desde antes de acostarse, trata de obtener la energía necesaria quemando las reservas de grasas intramusculares y de los depósitos de tejido adiposo. Esto está respaldado tanto en estudios realizados en biopsias, como en estudios en humanos.

Eso sí, la intensidad del ejercicio es muy importante para activar un tipo de metabolismo u otro. En el caso en el que los ejercicios sean de intensidades altas, el cuerpo tratará de agotar todas las reservas de carbohidratos para suplir de energía al músculo. En cambio, en intensidades bajas o moderadas durante un periodo más prolongado de tiempo, las reservas de azúcar se agotarán y comenzará la quema de lípidos.

A nivel celular, se tiene constancia que el cuerpo activa mecanismos metabólicos como la regulación por LKB1, una ruta molecular que coordina el metabolismo de la glucosa y los lípidos en respuesta al estrés celular. Además, también intervienen otras rutas moleculares relacionadas con la mitocondria, lo que puede explicar que haya cierta variabilidad entre las personas.

La clave está en para qué estás realizando ejercicio

Por tanto, si lo que esperas a la hora de realizar un ejercicio es maximizar la oxidación de lípidos, lo más común es priorizar el ejercicio matutino en ayunas y con intensidades bajas o moderadas. Pero en cambio, si el objetivo es maximizar la mejora en el rendimiento, como la fuerza, es conveniente ingerir alimentos (especialmente carbohidratos) antes de realizar los ejercicios para que así el músculo disponga de una mayor cantidad de glucosa para poder recuperar el glucógeno muscular en los descansos entre las series.

Ahora bien, una idea clave en todo esto es que la oxidación de lípidos no siempre está ligada a mayor pérdida de grasa corporal. Para que disminuyan las reservas de grasa es crucial mantener un balance energético negativo (quemar más calorías de las que se consumen a lo largo del día o la semana) y la adherencia al ejercicio, que permite remodelar el equilibrio entre tejido muscular y adiposo.

Además, entrenar en ayunas también conlleva ciertos riesgos, ya que hay personas que pueden sufrir mareos o que directamente sus cuerpos no toleran el ejercicio a estas horas. De ahí que al principio del artículo indicásemos la importancia de la individualización y de buscar asesoramiento por parte de profesionales. Al final, estos consejos que se extraen de grandes cohortes de voluntarios pueden valer para el grueso de la población, pero cada individuo presenta ciertas condiciones que pueden requerir de un análisis más personalizado.

Según avanzan los días, meses y años en el calendario las experiencias se acumulan en nuestros cuerpos. Reflejo de estas experiencias son las cicatrices, marcas evitables que cuentan la historia de aquella vez que nos caímos yendo en bicicleta o que fuimos demasiado optimistas al dar un salto. Pero para algunas marcas no hace falta ningún evento, sino que su origen es el mismo paso del tiempo. Y aquí, cada cuerpo reacciona de una forma. Por ello se dice que la edad cronológica (cuántos años llevamos vivos) puede ser muy distinta de la edad biológica (cómo de envejecido está nuestro cuerpo).

Estamos totalmente indefensos ante la edad cronológica, ya que las leyes de la física nos impiden desplazarnos hacia atrás en el tiempo. Pero cada vez hay más investigación que trata de frenar, o incluso revertir hasta cierto punto la edad fisiológica. Pero claro, para medir la edad fisiológica no es tan sencillo como preguntar la edad, sino que se trata de una estimación que se obtiene a partir de ciertos parámetros biológicos asociados a la juventud, lo que da lugar a un valor. Lo ideal es que este valor sea menor que la edad real, ya que quiere decir que se está envejeciendo mejor que el promedio de la población.

Cada vez hay más estudios que tratan de comprender cómo disminuir esta edad fisiológica, para así poder envejecer con una mayor calidad de vida y mantener la independencia en la vejez. Y gracias a estos estudios, se ha obtenido que los cinco pilares del envejecimiento son el ejercicio físico, la dieta sana, el manejo del estrés, una buena higiene del sueño y tener buenas conexiones sociales. Pero en el envejecimiento, al igual que con un postre, cuanto más azúcar, más dulce. Así que se siguen buscando nuevos pilares con los que disminuir aún más la edad fisiológica.

Seis pilares, mejores cimientos

Los países a los que más les interesa comprender cómo mantener la independencia en la vejez son aquellos que tienen una población más envejecida, como España o Japón. Por ello, ambos territorios cuentan con equipos de investigación punteros en el estudio de la gerontología. Y en este caso, del país nipón viene un estudio que trata de comprender cómo influye participar en actividades culturales en el envejecimiento fisiológico.

La conclusión del artículo, publicado en la revista Journal of Epidemiology and Community Health, es bastante clara: Cuanta mayor participación tiene una persona en actividades culturales, como ir a museos, al cine, o al teatro, menor es su edad fisiológica en comparación con la gente que no tiene estas aficiones. O al menos así lo muestran los datos de 1899 adultos que participaron en otra investigación previa llevada a cabo en Reino Unido, llamada English Longitudinal Study of Ageing que tuvo lugar entre 2004 y 2009.

Lo que han hecho estos investigadores es aislar la variable cultural y comparar los marcadores biológicos (cómo la presión sanguínea, concentración de hemoglobina, o fuerza de agarre en las manos entre otros) entre los distintos participantes. Tras analizar los datos, el estudio reveló que las personas con altos niveles de participación en actividades culturales, que acudían con una frecuencia mayor a una vez al mes a estos eventos) tenían una edad fisiológica media de 66,9 años, tres años menor que aquellos que participaban en estos eventos (69,9 años).

Culturizarse para mantenerse joven

Los autores sugieren que este tipo de participación, por lo general, actúa como un catalizador para un estilo de vida más saludable. Acudir a estos eventos fortalece las relaciones sociales, promueve estilos de vida más saludables y, de paso, mejora la salud mental, al enfrentar al cerebro a situaciones nuevas. Sin embargo, el estudio es meramente observacional, por lo que no se puede extraer una conclusión clara de causa - efecto.

Es decir, que puede ser que sea del revés, que las personas más sanas tiendan a participar más en estas actividades porque puedan hacerlo, mientras que aquellas personas que se encuentran peor físicamente, al no tener tanta movilidad, no tengan fuerzas para acudir. Esto explicaría por qué las personas con mayor participación solían ser mujeres de un nivel socioeconómico más alto, con empleo y con buena salud. Por tanto, según indican los autores, se necesitan más estudios para confirmar o desmentir estas observaciones.

Pero sea como fuere, nunca va a hacer mal acudir a un museo, al cine o al teatro a culturizarse. Como ya hemos abordado en artículos anteriores, para evitar el detrimento de la plasticidad neuronal es muy importante poner al cerebro ante desafíos nuevos que lo estimulen. Si, además, esta actividad supone salir de casa, caminar y quedar con personas, lograremos fortalecer dos de los pilares de nuestro envejecimiento, con el beneficio a la salud que esto supone.

La vida en los mares y océanos es fascinante por su complejidad y disparidad. La fuerte presión evolutiva a la que se someten los seres que habitan el fondo marino les provoca cambios en los cuerpos que los adaptan a situaciones realmente complejas. Algunos de estos cambios, incluso redefinen los fundamentos más básicos de la clasificación de la materia.

En nuestra infancia, en el colegio, una de las primeras clasificaciones que aprendemos distingue entre el mundo animal, mundo vegetal y mundo mineral. Esta clasificación, nos ayuda a diferenciar algunos de los aspectos más básicos de lo que observamos en el mundo tangible. Animal es todo aquello que está vivo y se mueve por sí mismo, vegetal que está vivo y no se mueve, mientras que queda relegado a mineral el resto de materia que no cumple ninguna de las dos premisas anteriores.

Por supuesto, la clasificación es muy incompleta; ni incluye hongos, ni microorganismos, ni ideas, ni otro tipo de materiales (personalmente no clasificaría un ladrillo como un mineral), pero nos sirve para salir al paso en los primeros estadios de la vida. Ahora bien, cuando ahondamos un poco más en comprender la materia que conforma todo lo que nos rodea nos damos cuenta que esas barreras o fronteras que establecemos de pequeños son, en realidad, mucho más difusas de lo que creíamos.

Aún así, una clasificación que sigue bastante presente es la que distingue la materia viva de la que no lo está. Pero como siempre, hay excepciones, y en este caso, vienen de Perinereis cultrifera, un gusano depredador que puede superar los 20 cm y que habita aguas poco profundas de ciertos mares.

La mandíbula de metal

Al observar detenidamente el orificio por el que se alimenta este gusano, los investigadores de las principales universidades de Viena han descubierto algo muy especial. Perinereis cultrifera, así como otros gusanos similares, pueden triturar o morder a sus presas mediante unas mandíbulas formadas por proteínas estructurales e iones metálicos. Este material, que no pueden clasificar ni como material biológico ni como metal, requiere de una nueva categoría. Por ello, han acuñado el término de “biometales” y en la actualidad es un campo emergente de la biofísica.

Como cualquier nuevo campo científico, una de las primeras acciones es tratar de poner orden al caos del conocimiento que se tiene al respecto. Así pues, de momento, han establecido que los biometales se pueden clasificar según tres cualidades: dureza, mecánica de deformación y estructura ion-proteína. Así que, tras dar con esta clasificación, los investigadores se pusieron a analizar las características de la mandíbula de P. cultrifera.

Todo sobre el biometal

Para estudiar la dureza, los investigadores emplearon una técnica denominada nanoindentación, que consiste en hacer hendiduras microscópicas en un material y después aplicar análisis químicos y otras técnicas de imagen. De este modo, pudieron confirmar que la concentración de metal es mayor en las puntas de la mandíbula, la zona que está en contacto con los alimentos, y que también se trata de la zona más dura.

Pero además de dureza, las mandíbulas también tienen unas propiedades que no comparten con otras sustancias. Como explica el autor del estudio: Christian Hellmich: “Las mandíbulas de estos gusanos también tienen cierto grado de elasticidad dependiente del tamaño; esta es una característica distintiva de los biometales en comparación con los metales cristalinos estándar como el cobre o la plata”.

¿Y todo esto por qué?

Llegados a este punto, cualquier persona podría llegar a preguntarse por qué dedicarle tanto esfuerzo y estudios a comprender un biometal en una mandíbula de un gusano marino. Y es una duda legítima, porque puede que en el corto plazo no se le encuentre ninguna utilidad, pero en un futuro, este tipo de materiales podrían emplearse para diversas aplicaciones médicas, como prótesis biocompatibles.

Aunque de momento, todas esas ideas quedan muy lejos. Por lo pronto, los investigadores de Viena tienen previsto seguir ampliando la base de datos con nuevas especies para seguir comprendiendo la teoría y explorar el papel de la genética en la creación de este tipo de materiales.  “Todo ello va acompañado de un auténtico entusiasmo por la belleza, la elegancia y el refinamiento que se encuentran en la naturaleza y que esta misma produce.” Concluye Hellmich.