miércoles, 30 de enero de 2008

El cerebro, ese gran desconocido

Llega una noticia sorprendente relacionada con el funcionamiento del cerebro: un grupo de médicos, tratando de reducir el apetito de un paciente, han conseguido que recupere parte de la memoria que había perdido.

La verdad es que el hallazgo no debería ser demasiado sorprendente. Casi todo lo que sabemos del funcionamiento del cerebro lo hemos aprendido gracias a enfermedades que afectan a una zona pero no a otras o a "golpes" de suerte, a veces en el sentido más literal de la expresión. Posiblemente el caso más llamativo sea el del minero al que un barreno le atravesó la parte anterior del cerebro (¡sin matarlo!). El pobre hombre, a partir de ese momento, perdió toda su libertad de acción, era incapaz de desobedecer cualquier orden, fuera cual fuera. Por cierto que ese accidente permitió el desarrollo de una técnica médica, afortunadamente abandonada, llamada lobotomía. Con un pequeño pinchazo, que se realizaba solo con anestesia local, se conseguía que los "pacientes" se volvieran sumisos y obedientes. Desgraciadamente, se utilizó mucho con enfermos mentales.

El caso es que solo tenemos una idea muy aproximada de qué es lo que ocurre en el interior de nuestra cabeza. Sabemos que el cerebro está formado por dos tipos de células, las neuronas, que son las que "piensan" y las células de glía, que son algo así como sistemas de mantenimiento para ayudar a las neuronas a hacer su trabajo. Las neuronas están conectadas entre sí por una compleja red de conexiones, que llevan información de unas a otras. Una neurona puede estar unida a más de cien mil células diferentes, lo que nos da una idea de lo complicado que es lo que ocurre ahí dentro.

Parecemos estar relativamente seguros de que lo importante no son las neuronas individuales, sino las "redes" que forman entre ellas. Como solemos comparar lo que no entendemos con lo que más de moda está, es habitual comparar las redes de neuronas con redes de ordenadores. De esta forma, pequeños grupos de neuronas localizadas en regiones concretas del cerebro se encargarían de funciones concretas: la visión se produce, curiosamente, en la parte posterior del cerebro, en el lóbulo occipital, el oído reside en los lóbulos temporales o la capacidad de hablar se localiza en una pequeña zona del lado izquierdo del cerebro, próxima a la oreja, llamada área de Brocca... Muchas de estas zonas han sido identificadas estudiando a enfermos que habían perdido estas capacidades, aunque la tecnología actual nos permite observar la función cerebral sin necesidad de recurrir a esos casos.

Lo que se intentaba en este caso era introducir un electrodo para estimular el hipotálamo. La base de la técnica es que las neuronas se comunican entre sí mediante impulsos eléctricos, así que provocar pequeñas descargas eléctricas en su proximidad hace que se activen. Por otra parte el hipotálamo es una zona del encéfalo (no del cerebro) situada en la parte inferior y central del cráneo, en la que residen las funciones más "primarias", que realizamos conscientemente pero que son necesarias para mantenernos con vida, por ejemplo comer. Lo más sorprendente de la noticia es que se haya modificado precisamente la memoria, una función cerebral acerca de cuya localización no se tenía demasiada idea. De hecho, algunas teorías sostenían que no está localizada en un área concreta, sino que en su funcionamiento interviene todo el cerebro.

¿Permitirá este descubrimiento curar a los enfermos de Alzheimer? Esa es una cuestión mucho más delicada. Lo que sí se sabe acerca de la memoria es que funciona de forma diferente a corto plazo y a largo plazo. Una vez que tenemos una experiencia, en el sentido más amplio del término, se incorpora a nuestra memoria a corto plazo. Sin embargo, que este recuerdo permanezca o no dependerá de diferentes factores, entre otros nuestro interés en él. En todo caso, si el recuerdo se incorpora a nuestra memoria a largo plazo permanecerá allí prácticamente siempre; lo que llamamos olvido suele ser la dificultad de "evocar" ese recuerdo, de traerlo a primer plano y revivirlo.

Los enfermos de Alzheimer, más que la memoria a largo plazo, parecen tener alterada su capacidad de organizar sus recuerdos: en los momentos de crisis, no son capaces de acordarse de lo que acaban de hacer, o de reconocer incluso a las personas que conviven normalmente con ellos. Sin embargo, recuerdan cosas que les ocurrieron hace décadas, o confunden a personas que acaban de ver con otras que pudieron morir hace años. El descubrimiento de los médicos canadienses parece facilitar la evocación de recuerdos lejanos, lo que no tendría demasiado que ver con esta enfermedad. Sin embargo, algo avanzamos: ya tenemos una idea de qué botón tocar para "llamar" a nuestros recuerdos ¿Servirá para preparar exámenes?

domingo, 27 de enero de 2008

La NASA y la extinción de los dinosaurios

No, desde luego que no fue la NASA la que provocó la extinción de los dinosaurios, pero la observación desde el espacio puede proporcionarnos información importante acerca de cómo desaparecieron estos organismos.

En la actualidad, casi todo el mundo parece convencido de que el fenómeno que finalmente causó la extinción más conocida (aunque no la más importante) de la historia de la Tierra fue un cambio climático producido por el oscurecimiento de la atmósfera. La prueba más importante para sostener esta hipótesis es una delgada capa sedimentaria que se encuentra justo en el límite K-T, es decir, entre el Cretácico y el Terciario, que tiene una proporción de iridio mucho mayor de lo que es habitual en los materiales de la corteza terrestre. Sin embargo, no es fácil explicar la procedencia de este elemento, porque puede tener dos fuentes distintas. La composición de esta capa recuerda tanto a la de algunos tipos de meteoritos como la del interior de la Tierra, tal y como la podemos observar a través de las erupciones volcánicas.

Cualquiera de esos procesos habría producido un oscurecimiento de la atmósfera debido a la formación de cenizas en suspensión, así como un aumento de la nubosidad. Posiblemente el descenso de la temperatura que siguiera a este proceso pudo provocar la extinción de unos organismos incapaces de adaptarse a los cambios climáticos.

En cualquier caso los científicos siguen preguntándose cuál de los dos fenómenos pudo provocar el cambio climático, y las noticias se suceden unas a otras a gran velocidad. Si hace apenas unos meses parecía que había nuevas pruebas a favor de la hipótesis volcánica, ahora la NASA afirma haber recogido, desde el espacio, otras a favor de la teoría del meteorito. Imágenes de satélite relacionadas con estudios sísmicos parecen indicar que un cráter situado en la península del Yucatán, el Chicxulub, tiene la suficiente profundidad como para explicar por sí solo el enfriamiento necesario para provocar la extinción.

La noticia es un ejemplo de cómo en ciencia no existen campos demasiado separados entre sí: imágenes de satélite, que pretenden servir para estudiar los terremotos, acaban por aportar información interesante para la Paleontología.

"Esto sí que es un cambio, y no el climático"

Si hay alguna afirmación científica que haya sido despreciada, ridiculizada y utilizada como objeto de burla en los últimos tiempos es el aviso de que nos dirigimos a un cambio climático de consecuencias catastróficas. Aparte de las desafortunadas declaraciones de algún que otro político, nacional o internacional, o el desprecio hacia el problema que supone, por ejemplo, la frase que encabeza este texto, sacada directamente de un anuncio de radio, casi cualquiera se atreve a decir, en cualquier parte, que no cree en el cambio climático. ¿Puedo yo decir que no creo en los jueves? Pues eso.

El cambio climático es un hecho, no una cuestión de fe. Hoy por hoy, todas las instituciones científicas dedicadas al estudio climatológico están de acuerdo en que nos encontramos en un proceso de cambio climático. Lo mismo ocurre con organismos internacionales, como la propia ONU. Incluso los gobiernos menos dispuestos a tomar medidas para combatirlo están, hasta oficialmente, de acuerdo en señalar su existencia. En realidad, nadie discute, en círculos científicos, que el cambio climático existe. Lo que causa las disputas son las conclusiones que tenemos que sacar de este fenómeno.

Vamos a intentar aclarar algunos aspectos relacionados con el cambio climático. En primer lugar, decir que el clima es un proceso, un fenómeno dinámico, siempre cambiante. El cambio en el clima forma parte, necesariamente, de su propia naturaleza. Los registros fósiles nos muestran que nuestro planeta ha atravesado periodos más fríos que el actual, así como periodos más cálidos. Hasta en tiempos históricos las temperaturas de las zonas habitadas y conocidas han sido muy diferentes de las actuales: hace poco más de cien años, los sacerdotes suizos y franceses exorcizaban a los glaciares para que no entraran en sus poblaciones. Por el contrario, la Edad Media fue una época más cálida que la actual, hasta el punto de que en el valle del Rin era posible cultivar fresas. Un "poco" antes, la humanidad se enfrentó a una pequeña Edad de Hielo.

Otra cosa distinta es que la ciencia, por el momento, no ha conseguido explicar el mecanismo por el que se produce el cambio climático, aunque ya se cuenta con una teoría bastante satisfactoria. La hipótesis de Milankovitch explica, de una forma bastante ajustada, la periodicidad con la que se suceden los periodos cálidos y fríos en nuestro planeta, en función de diferentes cambios que ocurren en la órbita de la Tierra.
El cambio en sí es, entonces, un proceso natural. El problema es el ritmo. Lo que la mayor parte de los científicos afirman, entre ellos todo el grupo del IPCC (Panel internacional sobre el cambio climático) es que en la actualidad el clima terrestre está cambiando mucho más deprisa que en épocas anteriores de la historia de la Tierra. Y que esa aceleración del cambio (y esto es lo que empieza a provocar problemas, más políticos que científicos) se debe a la actividad humana.

En otro momento hablaré de las pruebas que sostienen que el hombre es el causante del cambio climático, y aún habrá también que dedicar tiempo a sus efectos, sin caer en el catastrofismo. Hoy toca señalar una noticia acerca del ritmo al que está ocurriendo el cambio: sabíamos que el hielo del hemisferio norte, sobre todo el del Ártico, se estaba derritiendo de una forma extremadamente rápida, hasta el punto de que en verano se encuentra una laguna a los 90º de latitud norte. También la pérdida de hielo en Groenlandia es rápida y constante. Ahora se publica que también se ha acelerado la pérdida de hielo en la Antártida, hasta alcanzar casi el mismo ritmo que en Groenlandia. ¿Quién no cree en el cambio climático?

Craig Venter y la "vida artificial"

En los últimos días Craig Venter ha sido noticia en todos los medios de comunicación, que afirman más o menos que ha conseguido crear "vida artificial". O, al menos, así lo han vendido los periódicos y las televisiones. Pero, ¿quién es Craig Venter y qué es exactamente lo que ha hecho?

Venter es uno de los principales responsables de la secuenciación del genoma humano. La firma de un acuerdo entre los organismos públicos de investigación y su empresa permitió acelerar este proyecto quizá en más de una década, con el avance que eso supone. Sin embargo, no es fácil entender qué significa ese logro. Para intentarlo, vamos a utilizar una metáfora.

Imaginemos que el genoma (es decir, la totalidad del material genético de un organismo) es una especie de cuadro de gran tamaño. Nosotros nos encontramos en una habitación muy pequeña, de forma que estamos muy cerca de él y no podemos verlo entero, así que somos incapaces de apreciar la imagen global del cuadro, aunque sí vemos algunos de sus detalles. El proyecto genoma consistió en trocear el cuadro, como si fuera un puzzle, y observar cada una de las piezas en detalle. Ahora mismo, lo que se ha conseguido es precisamente eso, tener un gran puzzle genético de cientos de miles de piezas y poder ver los fragmentos de imagen que hay en cada una de ellas. Los siguientes pasos son fáciles de imaginar: reconocer cada imagen y situarlas dentro del puzzle, hasta que nos hagamos una idea del conjunto y del papel que cada trozo juega en la composición del cuadro.

¿Qué ha hecho Venter en esta ocasión? Bueno, podríamos decir que ha encontrado la imagen central del cuadro y ha conseguido montarla a partir de las piezas del puzzle que tenía. Por lo tanto, lo que sabemos es cuáles son las piezas fundamentales para configurar la imagen central. Esto nos permite intuir cuáles son los genes imprescindibles para conseguir que un ser vivo pueda funcionar. Está claro que no es lo mismo que crear vida que, en nuestra metáfora, sería tanto como coger pinceles y pinturas y pintar un cuadro nuevo, pero para cualquiera que haya intentado hacer un puzzle también es evidente que hemos avanzado mucho para poder resolverlo. Seguramente, como ha reconocido el propio Venter, aún "sobran" algunas piezas, que tienen solo fondo del cuadro, y el futuro inmediato de su trabajo consiste en limpiar ese fondo, los genes que no son imprescindibles, y crear un organismo mínimo, con el menor número de genes posible.

Podemos exprimir un poco más la metáfora del cuadro y el genoma. Igual que pasa en una pintura, en todos los genomas hay partes que no corresponden a las figuras del cuadro, sino que solo forman parte del "fondo". Sin embargo, esto no significa que sean, como se ha dicho en ocasiones, regiones "basura" o "vacías". ¿Os podéis imaginar un cuadro sin fondo? Es evidente que la composición quedaría incompleta, desequilibrada. Pues algo así les pasaría a los organismos si se suprimieran esas regiones de su ADN. También por eso es importante el trabajo de Venter: sin duda nos ayudará a entender qué función desempeñan esas regiones de los genomas para los organismos.

Y todo esto, ¿para qué? En primer lugar, para conocer. El hombre ha buscado siempre entender lo que le rodea, porque es nuestra forma de adaptarnos a nuestro entorno. Pero, por supuesto, también hay un interés mucho más material, más aplicado; la técnica de Venter seguramente facilitará crear organismos "de diseño", que hagan por nosotros cosas que ahora son más o menos imposibles. Se ha hablado, por ejemplo, de organismos capaces de eliminar contaminantes "comiéndoselos", o de "secuestrar" dióxido de carbono, para combatir el cambio climático.

Aunque también hay que decir que hay otras líneas de investigación que han avanzado mucho en esta tarea, utilizando técnicas de ingeniería genética más comunes. Así que aquí y ahora ya existen organismos de genética modificada que se utilizan en la lucha contra las mareas negras, algunos de los cuales se están investigando en España, o que toda la insulina que se emplea en el tratamiento de la diabetes es producida por bacterias, a partir de genes humanos.