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Categoría: Ciencia

Pandinus imperator - De escorpiones y hombres

De escorpiones y hombres

De escorpiones y hombres

Más rudo es el castigo que se inflingió, que el aguijón de la diosa Escorpión, y ella, cuyo curso es imperecedero, te lo ha hincado poderosamente, con efecto mortal…

 

El libro de los muertos

Los taxónomos no suelen ser muy imaginativos a la hora de nombrar las especies animales. Casi todos los nombres describen en latín atributos evidentes del animal que se quiere denominar. Sin embargo, algunas especies han recibido nombres evocadores. En mi gremio, siempre traemos a cuento la humilde mosquita de la fruta, que ha dado la mano a los genetistas por décadas, y recibió el poético nombre de Drosophila melanogaster, la “amiga del rocío con la pancita oscura”, o el hermoso colibrí collarejo de nuestras montañas, Florisuga mellivora, “el que chupa flores para alimentarse de miel”.

 

Los escorpiones o alacranes no han tenido la misma deferencia, en parte porque algunas especies son realmente temibles. Para citar solo unos ejemplos, el nombre del escorpión arábigo Androctonus crassicauda significa “el homicida de cola gruesa”, el escorpión de Suráfrica Hadogenes troglodytes, es un cavernícola nacido de los infiernos”, y ya más cerca de nosotros tenemos el escorpión mexicano Centruroides infamatus infamatus… sobran los  comentarios!  

 

Los escorpiones son los animales con los que he trabajado desde hace más de diez años. Me he dedicado especialmente a conocer su veneno, una mezcla compleja de proteínas y otras moléculas. A pesar de que toda la biología de los escorpiones es cautivante, las proteínas del veneno son la principal causa de que por todo el mundo se investigue sobre este grupo zoológico. Las proteínas son el componente más abundante del veneno, y están dirigidas a inmovilizar la presa, principalmente grillos, cucarachas, larvas y, si se ofrece, otros escorpiones.

 

Estas proteínas actúan sobre unas moléculas denominadas canales iónicos, omnipresentes en todas las células, desde las bacterias hasta las plantas y animales, y que permiten el flujo de pequeñas corrientes de iones, a través de las membranas celulares. Estos flujos de iones constituyen las biocorrientes de los seres vivos, que son el fundamento fisiológico de la actividad excitable en las células del músculo y el tejido nervioso. No debe sorprender pues, que las biocorrientes estén involucradas en el movimiento muscular, la contracción del corazón, la actividad nerviosa, y en últimas, determinen nuestra capacidad de movernos, pensar, sentir y recordar. ¡Y menos debe sorprender, que las toxinas del veneno de escorpión puedan interferir con esas actividades del ser vivo y llegar a ocasionar la muerte!

 

Miles de personas mueren anualmente por picaduras de escorpiones en México, Brasil, Venezuela, Israel, India, y otros países tropicales y subtropicales, donde el escorpionismo se considera problema de salud pública. En Colombia no hay especies tan letales, pero la picadura de algunas especies puede hacer pasar un mal rato a un adulto sano, y amenazar la vida de niños y adultos mayores. El intenso dolor es la experiencia más traumática e inolvidable para quienes han experimentado una picadura de escorpión. Luego, aparecen síntomas como fiebre, dificultad respiratoria, arritmias cardíacas y en casos extremos, la muerte.

 

Todos los escorpiones producen veneno, pero algunos usan una estrategia diferente, y prescindiendo del veneno, metabólicamente costoso, han optado por desarrollar mayor tamaño y poderosos grupos musculares con los que pueden hacerse a presas grandes, incluyendo pequeños roedores. Uno de los más conocidos, protagonista en varias películas, es el escorpión emperador africano (Pandinus imperator) que puede llegar a medir 25 cm y pesar unos treinta gramos. A pesar de su imponente aspecto, produce un veneno inofensivo, aunque no le recomiendo al lector que se deje prensar un dedo entre sus potentes pinzas.

Pandinus imperator - De escorpiones y hombres
Figura1. Hembra del escorpión gigante africano Pandinus imperator. Como todos los escorpiones, es venenoso, pero su picadura no es peligrosa para los humanos. Se alimenta de artrópodos y en ocasiones pequeños ratones y reptiles como las lagartijas, que domina gracias a su gran tamaño (alcanzan hasta los 20 cm) y la fuerte musculatura de las quelas. Imagen tomada de Arachnoboards

Los escorpiones son animales sorprendentes desde el punto de vista de sus adaptaciones evolutivas. Figuran en el registro fósil entre los primeros animales que colonizaron la tierra firme, hace más de 400 millones de años en el periodo que llamamos silúrico, durante el paleozoico (período de la vida antigua). El ancestro que vivió en el silúrico era un animal marino de gran tamaño, y las adaptaciones a la vida terrestre debieron incluir el desarrollo de pulmones, una gruesa cubierta externa que evita la deshidratación, y estrategias muy refinadas para la captura de presas. Son animales nocturnos y normalmente cazan al comenzar la noche, principalmente al acecho, localizando sus presas mediante sofisticados mecanismos de detección de las vibraciones del suelo y del aire.

 

Las hembras retienen los huevos en el cuerpo, las crías se desarrollan en una estructura llamada ovariutero, y nacen completamente desarrolladas. Luego las crías se suben al dorso de la hembra y allí permanecen casi un mes, hasta que son capaces de procurarse su propio alimento. Es conmovedor ver a las hembras recogiendo con infinito cuidado las delicadas crías cuando por alguna razón se caen de su cómodo mirador. La estrategia, que en biología llamamos cuidado parental, incrementa las posibilidades de supervivencia de las crías, y es muy diferente a la estrategia más común entre los artrópodos, el grupo zoológico al que pertenecen los alacranes, que consiste en hacer la puesta de huevos en un sitio conveniente, y dejar que las crías se apañen solas hasta llegar a la madurez.

Tityus forcípula
Figura 2. Hembra adulta del escorpión Tityus forcípula. Esta especie habita en las zonas montañosas del Valle del Cauca. Los habitantes locales lo llaman “Sietenudos”. Su picadura es muy dolorosa y puede causar serias complicaciones, sobretodo en niños y adultos mayores (Fotografía del autor).

Los escorpiones son muy austeros. Pueden sobrevivir perfectamente con una presa cada mes, en parte por sus bajas demandas metabólicas y sus hábitos tranquilos. Durante el día simplemente se retiran a sus moradas, y se aletargan. Eso les facilita sobrevivir largos períodos sin alimento ni agua, y les ha permitido colonizar los más inhóspitos desiertos.

 

Yo mismo soy testigo y causante involuntario, debo confesarlo, de una sorprendente historia de supervivencia. Un amigo me trajo un escorpión desde los ardientes valles desérticos del Huila, donde moran algunas de las especies más tóxicas de Colombia. Yo lo mantenía en su vivario, con agua y alimento regular, pero tuve que salir del país a una pasantía de cuatro meses, y entre una cosa y otra olvidé la existencia de mi escorpión. Al regresar, y tal vez pasaron dos semanas más, encontré la caja. El escorpión estaba perfectamente, vivito y coleando, aunque seguramente muy hambriento, pues se atracó con una cucaracha que, apesadumbrado por mi descuido, le ofrecí de inmediato. Este espécimen sobrevivió casi un año más en cautiverio y generosamente donó algo de su veneno para mis investigaciones. Por supuesto, si su linaje ha sobrevivido 400 millones de años a los avatares de la evolución, que son cuatro meses sin probar bocado…

Chactas vanbenedenii
Figura 2. Hembra del escorpión Chactas vanbenedenii, con crías recién eclosionadas sobre el dorso. C. vanbenedenii habita en las zonas montañosas del Valle del Cauca. Su veneno es de baja toxicidad, por lo cual su picadura es inocua (Fotografía del autor).
P.h.D. CIENCIAS BIOMÉDICAS - FRANKLIN HELID MORENO VÉLEZ, Universidad del Valle
Franklin Moreno-Vélez
PhD Ciencias

Sobre el autor:

Soy profesional en Ciencias Naturales, con experiencia como docente e investigador. Desde hace 15 años, estudio la composición y propiedades de los venenos de varias especies de escorpiones del Valle del Cauca, mediante técnicas cromatográficas, proteómicas y genómicas. 

Usain Bolt fabricado por tri-seven Enterteiment - La importancia de llamarse Speedy González

La importancia de llamarse Speedy González

La importancia de llamarse Speedy González

Y Aquiles nunca podrá alcanzar a la tortuga,

según la famosa aporía del Zenón.

Ocho humanos altamente entrenados se alinean en la raya de salida con los pies empujando contra un par de tacos, el cuerpo inclinado y las manos apoyadas en el suelo. Puede haber diez mil o veinte mil personas en el escenario, pero en el momento de la partida se hace un silencio casi absoluto. Suena la voz de “listos” y los atletas levantan la cabeza. Se escucha un disparo y todos salen impulsando el cuerpo contra los tacos de apoyo, y durante unos 10 segundos corren a máxima velocidad a lo largo de una pista de 100 metros, recta y llana, que devoran en unas 45 enérgicas zancadas. Es la prueba reina del atletismo. La fiesta del sprint.

 

Durante esos diez segundos escasos el cuerpo humano es llevado al límite de sus posibilidades. Es una prueba emocionante, como emocionantes son los mecanismos fisiológicos involucrados. La velocidad media que logran los corredores de élite es de casi 38 kilómetros por hora, y en los primeros 3 a 4 segundos, alcanzan velocidades cercanas a los 45 km/h. No es gran cosa si se compara con el guepardo, al que se le han registrado sprints de 115 km/h sostenidos durante unos 500 metros. Un caballo de carreras a 70 km/h casi dobla esa velocidad (con un jinete encima, además), y un galgo inglés es capaz de alcanzar los 65 km/h. Es claro que los humanos no clasificaríamos ni a octavos de final en una eventual competencia de animales velocistas.

Usain Bolt fabricado por tri-seven Enterteiment - La importancia de llamarse Speedy González
Figura 1. Póster de Usain Bolt fabricado por tri-seven Enterainment. Imagen descargada del sitio: Amazon

El principal límite fisiológico que la carrera de velocidad impone a cualquier animal, es la capacidad de movilizar una gran cantidad de energía en un tiempo muy corto, lo que en física se conoce como potencia. Después están las restricciones biomecánicas que optimizan el uso de la energía, como la estructura del cuerpo y la posición durante la carrera que puede ser apoyando dos o cuatro extremidades, la forma de apoyarlas y balancearse durante la carrera, y las palancas que se generan. Son temas que estudia la biomecánica. Me centraré en este ensayo en el primer punto.

 

Todos los animales oxidamos las moléculas con alto contenido de energía presentes en los alimentos que comemos, para obtener la energía que utilizamos en tareas como movernos, pensar, caminar, leer, fornicar, en fin, para estar vivos. La oxidación biológica de moléculas alimenticias ocurre en una secuencia de numerosas etapas bien establecidas y muy reguladas, que garantizan la transferencia de energía con mínimo desperdicio en forma de calor, hacia otras moléculas fabricadas por las células y que sirven como almacén temporal de esa energía. Todos sabemos que la grasa almacenada en las michelines es en realidad el resultado de un consumo de energía superior al gasto, y que la glucosa es la fuente de energía de casi todas las células.

 

Pero en realidad las células no pueden usar directamente moléculas como la grasa o la glucosa para impulsar procesos biológicos, sino que deben usar “monedas de cambio” con contenido energético más pequeño y accesibles de forma muy rápida. El más importante de esos intermediarios lo conocemos en bioquímica como ATP, o trifosfato de adenosina. Se podría representar la molécula como A-P~P~P, donde cada P representa un fosfato y el símbolo (~) equivale a un enlace químico con alto contenido de energía. Al romperse el enlace más externo, se libera su energía, y la célula acopla la ruptura del enlace con un proceso que requiera energía, pongamos por caso la contracción muscular. Podría simbolizarse la ruptura del enlace mediante una ecuación como las que aprendimos en la química del colegio, escribiendo: ATP àA-P~P + P + energía (o lo que es lo mismo, ATP à ADP + P + energía). Las ecuaciones y tecnicismos podrían parecer un poco pesadas, pero son necesarias para “la buena inteligencia de la historia”. El punto que nos importa es que al romperse el enlace químico, el ATP puede transferir la energía almacenada de forma casi instantánea.

 

Sin embargo, la cantidad de ATP que puede almacenar una célula es muy pequeña. Las razones son complejas y serían tema para otro ensayo, pero lo cierto es que las células almacenan la energía en los enlaces químicos de moléculas grandes como el glucógeno y las grasas, y luego utilizan estas moléculas para producir ATP, de modo que la reserva de ATP se gasta y se repone continuamente. Las células musculares almacenan también pequeñas cantidades de una molécula auxiliar que llamaremos fosfocreatina, que puede recargar rápidamente la pequeña reserva de ATP y se constituye en una segunda fuente de energía rápidamente utilizable.

 

Ahora vuelvo al atleta de los 100 metros planos. Como decía, el problema a resolver en el sprint no es la cantidad de energía necesaria, sino la potencia. ¡El sprint consume el ATP y la fosfocreatina almacenados en los primeros 3 a 4 segundos! De hecho, este es el límite de tiempo que un humano puede correr a máxima potencia. Enseguida, los músculos utilizan otra fuente de energía que es la ruptura de los enlaces de la glucosa en ausencia de oxígeno, proceso que es bastante menos rápido, rinde poco ATP y produce compuestos químicos que interfieren con el funcionamiento de los músculos. Es por eso que en el último tercio de la pista los corredores disminuyen gradualmente la velocidad. Han llegado a su límite fisiológico.

Usain Bolt 16 de agosto del 2006
Figura 2. El 16 de agosto de 2006 en la final de los 100 metros planos del campeonato mundial de atletismo en el Estadio Olímpico de Berlín, Usain Bolt paró el cronómetro en 9.58 s, alcanzando una velocidad máxima de 45 km/h y una media de 37.6 km/h. Imagen de France Bleu. © Maxppp - KAY NIETFELD.

¿Pueden los humanos correr aún más rápido? Speedy González y Flash de hecho lo logran, pero en el mundo real desde 1920, el tiempo de carrera en los 100 metros planos ha estado cerca de los 10 segundos. En 1968 los velocistas norteamericanos Jim Hines, Ronnie Smith y Charles Greene fueron los primeros en correr 100 metros en menos de diez segundos. El récord de velocidad lo mantiene todavía  el jamaiquino Usain Bolt, que necesitó solo 9.58 segundos.

 

La pregunta se ha abordado mediante complejos modelos computacionales que utilizan fundamentos biomecánicos, termodinámicos y cinemáticos, y se sospecha que el límite está alrededor de los 9 segundos. En una prueba tan corta todo cuenta. El viento a favor o en contra, la altura (las mayores velocidades se han registrado en ciudades como México, donde el aire es menos denso), el tiempo de reacción del corredor ante el disparo, el tipo de cronometraje. Hoy día los cronometrajes son electrónicos, para excluir los errores humanos que pueden introducir diferencias importantes en una prueba donde el ganador se define por milésimas de segundo. Los tacos de salida miden el tiempo de reacción del corredor ante el disparo, y se penaliza al que se adelanta pues obtiene una ventaja indebida. Se ha calculado que la reacción no puede ser inferior a 0.1 segundos.

 

En la película británica “Chariots of Fire” de1981, se narra la historia de dos corredores del equipo inglés, durante su preparación para participar en los juegos olímpicos de 1924. La inolvidable banda sonora de Vangelis enmarca los entrenamientos y las competencias de Harold y Eric. Puedo imaginar por qué los humanos hemos estado fascinados desde siempre con la carrera de velocidad. En nuestra impronta genética está la memoria del cazador recolector, corriendo a máxima potencia para sobrevivir a algún depredador hambriento, pongamos por caso un león. Aunque la posición erguida sobre dos piernas es muy desfavorable para la carrera de velocidad (¡todos los grandes velocistas terrestres son cuadrúpedos!), en realidad la competencia no era con el león, sino con los otros miembros de la banda de cazadores y recolectores. Al igual que hoy, al terminar la carrera los humanos exhaustos se abrazaban y felicitaban por su velocidad, mientras unos metros más atrás el león se regodeaba… con el más lento.

Usain Bolt final de los 100 metros
Figura 3. Usain Bolt cruza la línea de meta en la final de los 100 metros planos de los Campeonatos Mundiales de Atletismo de 2006 en Berlín. Imagen de France Bleu. © Maxppp - KAY NIETFELD. Puede ver el impresionante video en YouTube
P.h.D. CIENCIAS BIOMÉDICAS - FRANKLIN HELID MORENO VÉLEZ, Universidad del Valle
Franklin Moreno-Vélez
PhD Ciencias

Sobre el autor:

Soy profesional en Ciencias Naturales, con experiencia como docente e investigador. Desde hace 15 años, estudio la composición y propiedades de los venenos de varias especies de escorpiones del Valle del Cauca, mediante técnicas cromatográficas, proteómicas y genómicas. 

Fondo de playa - Retornar al huevo

Retornar al huevo

Retornar al huevo

Ayram corría descalza por las floridas praderas de Oniria, con su largo cabello oscuro ondeando al viento y el sol tibio sobre un cielo profundamente azul acariciándole la piel. Abrió los brazos y una leve brisa la llevó flotando hasta las colinas cercanas. Acompañaron su vuelo libélulas gigantes de alas iridiscentes y aves de plumajes multicolores que solo había conocido en las holoproyecciones de la escuela. Desde lo alto de la colina oteó el mar. La arena brillaba al sol y las olas iban a morir a la playa en explosiones de blanquísima espuma. Se detuvo un momento a escuchar el rumor de las olas. Aspiró con deleite la brisa marina y se dejó caer flotando suavemente hacia la playa. Luminoso como Febo Apolo vino hacia ella su amante, la tomó suavemente de las manos y con voz solícita le hizo las preguntas y demandas de siempre.

—¿Dónde habías estado en toda la eternidad, que nunca pude encontrarte?¿Me amas? Dí que sí, y tendrás Oniria a tus pies. Dí que sí, y quédate en Oniria por siempre—. Ayram le sonrió y se dejó llevar en sus fuertes brazos. Se tendieron sobre la arena tibia. Y se amaron, mientras los seres fantásticos de Oniria celebraban aquella fiesta de los sentidos.

 

Ingrávida y desnuda, Ayram flotaba en posición fetal dentro de la cápsula, bañada en una solución cuidadosamente regulada que mantenía su temperatura corporal, el balance de iones y nutrientes y el flujo de oxígeno a sus pulmones. En su habitáculo de 3 metros cuadrados, a cientos de metros de profundidad bajo la superficie del planeta, en las colmenas humanas del Complejo 248, Ayram mantuvo los ojos cerrados con obstinación, tratando de retener las últimas sensaciones de Oniria, mientras la difusa claridad del habitáculo aumentaba a medida que el ciberasistente la sacaba de sus sueños. Finalmente abrió los ojos, y con una sensación de abatimiento, se sentó en el piso de la cápsula, sintiendo como el líquido corría entre sus piernas y se vaciaba sin ruido. Una leve sensación de frío estremeció su cuerpo al elevarse la tapa superior de la cápsula. Ayram se puso en pié y la abandonó con los movimientos ligeramente torpes del despertar reciente. El ciberasistente absorbió los restos de líquido de su piel. Completamente vacía, la cápsula se plegó silenciosamente sobre la pared.

Ayram flotando
Crédito de la imagen: Foto tomada de muyinteresante.es

—Buenos días doctora Ayram. Son las diecinueve horas del día 23. Ha dormido usted más de 36 horas seguidas—saludó el ciberasistente—. Su superior ha intentado contactarla un par de veces y CBD-2.15 la ha llamado varias veces, cada día. En su consola hay 23 comunicaciones nuevas de la Corporación y se han agregado varias solicitudes a su agenda—. La voz la siguió por el minúsculo habitáculo, mientras Ayram iniciaba con desgano una rutina de gimnasia zen y el espacio se ensanchaba y se iluminaba con la proyección holográfica de bosques y llanuras hiperreales sobre las paredes.

 

Al terminar, secó con una esponja las ligeras gotas de sudor de su frente y cuello. El asistente le entregó una delgada túnica, que Ayram deslizó por sobre su cabeza rapada, y que se pegó como otra piel a su esbelto cuerpo. No tenía hambre, pero consciente de que cada gesto y cada acción suya eran registrados por el asistente, ordenó una mezcla de aminoácidos y minerales, dispensada de inmediato a través de una diminuta escotilla. Sorbió la papilla sin emoción. Activó con la palma de su mano la consola y escuchó en la voz del asistente los mensajes acumulados. Se dispuso a responder los mensajes marcados como urgentes, cuando la interrumpió el zumbido del visófono. Ayram cortó la llamada al ver en el identificador las credenciales de CBD-2.15, pero nuevos y apremiantes zumbidos la obligaron a contestar.

 

Ayram y CBD-2.15 tenían un acuerdo, nunca declarado, como pareja estable. Incubados en el mismo lote, habían crecido juntos en los kindergarten de la Corporación. Los habían separado a los siete años, cuando los cibertutores detectaron el incipiente y poderoso talento intuicionista de Ayram, en tanto que el racionalismo de CBD-2.15 lo decantó hacia la ingeniería. Siguieron buscándose durante los recesos, y al dejar atrás la niñez se emparejaron con la mayor naturalidad. Solo dejaron de verse un par de años, mientras Ayram terminaba el doctorado y CBD-2.15 hacía prácticas en la plataforma orbital. Cerca de cumplir los 14 años fueron oficialmente asimilados como miembros productivos del Subsistema Técnico y Científico, y se incorporaron a sus rutinas de adultos.

 

Entonces, sin poder precisar el momento exacto, Ayram había empezado a experimentar un cansancio que no era propiamente físico. Tumbada en su lecho, en la negrura sin tiempo del habitáculo, los ojos abiertos, sentía retumbar en su mente el latido sordo, monocorde del Complejo, viniendo de todas partes, y de ninguna. Encontraba cada vez menos placer en su trabajo como destacada científica. Le pesaban las expectativas que el Subsistema había depositado en ella y la inversión en su educación, que ahora debería retribuir con años de trabajo para la Corporación. Intuyendo oscuramente las causas, CBD-2.15 sentía como suya la tristeza de Ayram y desesperaba por comprender. Descartadas las razones fisiológicas, entraron en tratos con Somnia, y fue así como Ayram tomó en alquiler una cápsula de sueño  —no estaban a la venta—, y se hizo implantar en lo profundo del encéfalo los microelectrodos que según la proclama de Somnia le permitirían inducir y programar un sueño profundo y reparador.

—Buenos días 2.15. Recién me despierto… ¿qué es tan urgente?

—Estaba preocupado Ayram. Hace tres días que no se conecta a su consola. Llamé varias veces… Han pasado dos semanas sin que nos veamos.

—Ya sabe  2.15, tengo muchas responsabilidades en el proyecto de Campos G—. A través del visófono CBD-2.15 percibió la tristeza en el rostro de Ayram y el cansancio en su voz.

—Su asistente dijo que dormía ¿Por qué no quiere verme? Desde que instaló la cápsula solo quiere sumergirse en su mundo de sueños.

—Duermo mejor 2.15 ¿No era eso lo que estaba necesitando? ¿No se dolía usted de mi permanente cansancio?

—Escapa de la realidad cuando entra en su cápsula de sueño Ayram, pero no la siento más feliz, ni es más productiva. Ya casi no la veo. Empiezo a creer que lo de Somnia no ha sido una buena decisión, y en cuanto a mí, estoy cada vez más solo. 

—Entonces, no hay solución 2.15. Emparéjese con una racionalista. No me busque más…— Ayram cortó bruscamente la comunicación. Sentía un cansancio infinito y la necesidad urgente de flotar, dormida, en su cápsula.

 

El rostro de CBD-2.15  se perfiló en la placa del intercomunicador. Estaba en la entrada del Complejo y preguntó con voz insegura si podía verla verla.

—Estoy muy ocupada 2.15—, dijo Ayram con fingida severidad­— tal vez sea buena idea que no nos veamos por un tiempo.

CBD-2.15 dio un paso atrás y Ayram pudo ver su figura completa. Tenía las manos en la espalda y su aire desamparado la conmovió. Levantó las manos hacia ella. Sostenía un ramo de flores.

—Hidropónicas. Escogí sus favoritas…

—¿Qué ha hecho Ceb? —Todo rastro de irritación hacia CBD-2.15 desapareció de pronto ­—Es usted un loco… habrá gastado hasta su último crédito.

 

CBD-2.15 dormía a su lado. Ayram espió su suave respiración y le acarició los cabellos ensortijados. Él jamás entendería su determinación, pero la siguiente vez que entrara al saco amniótico, sería también la última. Haciendo valer sus derechos legales, había cedido a la Corporación Somnia sus ahorros y derechos sobre algunas patentes industriales que había contribuido a desarrollar. La siguiente vez que entrara al huevo se completaría la transferencia de su mente y sus recuerdos a un chip de silicio. Su conciencia pasaría a residir como una entidad virtual en Oniria. Su metabolismo se detendría y la Corporación se encargaría de desintegrar su cuerpo inerte. En la negrura infinita del habitáculo, mantuvo los ojos obstinadamente abiertos. Lágrimas ardientes rodaron por sus mejillas al pensar en Ceb… —Ya se las arreglará—, se dijo— es un racionalista.

 

A ella la esperaban Febo Apolo, y una vida eterna en un mundo luminoso llamado Oniria.

El sueño - Salvador Dalí
Figura 1. El sueño, obra del pintor catalán Salvador Dalí. Los surrealistas encontraron fuente de inspiración para su obra en la materia de los sueños. Imagen tomada del sitio web: Pinturas surrealistas cubistas, simbolistas y expresionistas.
P.h.D. CIENCIAS BIOMÉDICAS - FRANKLIN HELID MORENO VÉLEZ, Universidad del Valle
Franklin Moreno-Vélez
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Sobre el autor:

Soy profesional en Ciencias Naturales, con experiencia como docente e investigador. Desde hace 15 años, estudio la composición y propiedades de los venenos de varias especies de escorpiones del Valle del Cauca, mediante técnicas cromatográficas, proteómicas y genómicas. 

La persistencia de la memoria - Sueño con Serpientes

Sueño con Serpientes

Sueño con Serpientes

Qué es la vida? Un frenesí.

¿Qué es la vida? Una ilusión,

una sombra, una ficción,

y el mayor bien es pequeño;

que toda la vida es sueño,

y los sueños, sueños son.

Calderón de la Barca.

«Yo soy la que llega a tus sueños todas las noches y te dice esto: ojos de perro azul». Me gusta mucho este relato de Gabo, que leí por primera vez en unos libritos baratos de rústica edición que repartía a las bibliotecas escolares el Ministerio Colombiano de Cultura, y que cuenta la tragedia de una pareja cuyos encuentros solo ocurren en el mundo de los sueños, porque como reclama ella con amargura en la frase final: “Eres el único hombre que, al despertar, no recuerda nada de lo que ha soñado». 

En la obra de García Márquez están muy presentes los sueños, mensajeros de noticias y presagios. Los Buendía sueñan despiertos durante la peste del insomnio en Macondo, de modo que los personajes de sus sueños se pasean por la casa a plena luz del día y así todos pueden ver los sueños de los demás. Macondo hubo de ser puesto en cuarentena  para evitar la propagación de la peste del insomnio por todos los pueblos de La Ciénaga, porque la falta de sueño llevaba a la pérdida progresiva de la memoria y finalmente de la consciencia, destino que pudieron eludir gracias a las pócimas milagrosas de Melquíades.

La consolidación de la memoria y el aprendizaje es apenas una de las funciones del sueño. Esta «inútil costumbre» es vital para todos los animales, y la privación del sueño llega a amenazar la vida. Está bien documentada la importancia del sueño para la salud del sistema inmune, la recarga de energía y la desintoxicación del sistema nervioso, además de sus efectos en el aprendizaje. Durante mucho tiempo se creyó que el sueño era un proceso pasivo, que además de consumir un tercio de la vida humana nos dejaba indefensos y expuestos a los predadores y otros peligros naturales, y por supuesto al puñal del enemigo, de modo que la pregunta por cómo pudo evolucionar un estado tan desventajoso, ha obsesionado siempre a científicos y legos. 

A pesar de que la pregunta por la razón del sueño parece lejos de tener una buena respuesta, es claro que durante el sueño el cerebro está tan activo como cuando estamos despiertos, a pesar de la profunda inactividad física, de la falta de respuesta del cerebro a los estímulos externos y de la ausencia de respuesta muscular. Las técnicas para estudiar lo que ocurre dentro del cerebro, en particular el electroencefalograma (ECG), han permitido encontrar patrones bien definidos durante el sueño de los mamíferos. 

En los mamíferos que duermen se ha observado un ciclo regular de etapas que van desde el sueño ligero al profundo, con patrones típicos de actividad cerebral, empezando con ondas rápidas de baja amplitud en el electroencefalograma, hasta otras más lentas y amplias, durante el llamado sueño NMOR (sin movimientos oculares rápidos). Le sigue luego un corto período de actividad cerebral intensa, similar a la que se observa en estado de vigilia, y que en consecuencia se ha denominado sueño paradójico, o también sueño MOR, por los movimientos rápidos de los ojos siguiendo las imágenes de los sueños que tienen lugar principalmente en esta fase. Solemos despertar en medio o al final de la fase MOR, en tanto que en lo más profundo de la fase NMOR estamos profundamente dormidos, disminuye la actividad cardíaca, la temperatura del cuerpo, y los reflejos espinales. Experimentos con ratas mostraron que la privación del sueño NMOR durante varios días,  termina en la muerte de los animales. Los mamíferos acuáticos como las ballenas y delfines, fueron los inventores de la habilidad de “dormir con un ojo abierto”. Obligados a salir cada tanto a la superficie para respirar, un hemisferio cerebral duerme, mientras el otro en efecto hace vigilia.

Todos los animales duermen, pero soñar ya es otra cosa. Parece que la capacidad de recrear sueños vívidos y altamente emocionales solo está presente en animales con una corteza cerebral compleja. Por lo que sabemos, soñamos nosotros los mamíferos, y sueñan también las aves, lo que de paso nos dice que la capacidad de soñar surgió en la historia evolutiva al menos dos veces, de forma independiente. No sabemos cuál es el papel de los sueños, pero me inclino por creer que los sueños vívidos durante la fase MOR son el resultado de un truco evolutivo de nuestro cerebro para mantenernos conscientes de peligros potenciales, como las fieras, las serpientes o las caídas, lo que debía ser muy frecuente hace millones de años cuando nuestro ancestro primate dormía en un lecho improvisado en lo más alto de un gran árbol, lejos del alcance de los predadores. Eso explicaría que nuestros sueños más recurrentes sean sobre caídas al vacío y persecuciones. 

En la cultura tradicional, la del trabajar y trabajar, se ha incubado una suerte de estigma sobre los noctámbulos, búhos que se sienten muy cómodos entre las sábanas a las ocho de la mañana, mientras se ensalzan las virtudes de las alondras, de forma por demás inmerecida. Me permito ofrecer al respecto una buena explicación, y que a la luz de la teoría evolutiva asigna a los búhos un valiosos rol, considerando que los humanos a lo largo de la mayor parte de nuestra historia evolutiva hemos dormido en grupos. La solución evolutiva fue la estratificación del sueño en un rango más o menos amplio de tiempo, de modo que mientras las alondras se están cayendo de sueño a las 9, para los búhos la noche apenas empieza. Así, el grupo como unidad resulta menos vulnerable. 

En la fértil y poética imaginación griega, Hipno o Hipnos ─el sueño─, es hijo de la noche y medio hermano de Tánatos ─la muerte─, y por eso noche a noche los dos hermanos compiten por el alma de cada hombre, según los designios de las Moiras. Morfeo, uno de los mil hijos de Hipnos, cuida de los sueños vívidos de los humanos.  Y por último, no resulta menos poética, aunque inquietante, la posibilidad de que nuestra existencia, o lo que creemos que es nuestra existencia consciente, no sea más que el sueño de algún otro, como en «Ojos de Perro Azul». En tal caso, tendríamos que aceptar con Segismundo, que «toda la vida es sueño, y los sueños, sueños son».

La persistencia de la memoria - Sueño con Serpientes
Figura 1. Los pintores surrealistas encontraron en el contenido de los sueños diversos motivos para la creación artística. 'La persistencia de la memoria' (1931), obre del pintor catalán Salvador Dalí. GALA-SALVADOR DALÍ FOUNDATION/ARTISTS RIGHTS SOCIETY (ARS)
Fases o etapas del sueño No MOR y MOR
Figura 2. Fases o etapas del sueño No MOR y MOR con su duración media, y el tipo de ondas electroencefalográficas registradas en cada etapa. Tomado de Carrillo-Mora, Ramírez-Peris y Magaña-Vázquez. 2013. Neurobiología del sueño y su importancia: antología para el estudiante universitario. Revista de la Facultad de Medicina de la UNAM. 56(4:5-15).
P.h.D. CIENCIAS BIOMÉDICAS - FRANKLIN HELID MORENO VÉLEZ, Universidad del Valle
Franklin Moreno-Vélez
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Soy profesional en Ciencias Naturales, con experiencia como docente e investigador. Desde hace 15 años, estudio la composición y propiedades de los venenos de varias especies de escorpiones del Valle del Cauca, mediante técnicas cromatográficas, proteómicas y genómicas. 

Daguerrotipo - El asombroso caso de Phineas Gage

El asombroso caso de Phineas Gage

El asombroso caso de Phineas Gage o vivir sin una parte del cerebro

Phineas P. Gage vivió entre 1823 y 1860. Su historia no tendría nada de particular, y ninguna noticia de su vida habría llegado hasta nuestros días, de no mediar los extraordinarios hechos acaecidos el 13 de septiembre de 1848, que cambiaron completamente su vida y lo convirtieron en una celebridad, al menos para los estudiosos de la medicina y las neurociencias. Habría sido en efecto, uno más, entre los miles de obreros anónimos que trabajaron en la construcción de las líneas férreas que durante el siglo diecinueve se tendieron a lo largo y ancho del territorio de Estados Unidos.

En 1848 Phineas P. Gage tenía 25 años. Aunque no fue a la escuela, su inteligencia y eficiencia lo habían llevado a convertirse en capataz de una cuadrilla de barreneros, que trabajaban en el tendido de las líneas del ferrocarril Rutland & Burlington al sur de Cavendish, en el actual Vermont. Tarea no exenta de riesgo, pues requería volar con explosivos grandes masas de roca para nivelar el terreno. El 13 de septiembre, los obreros al mando de Gage habían estado perforando con herramientas manuales un gran hoyo en la roca que debían volar. Como a las cuatro y media de la tarde los obreros terminaron de perforar la roca y rellenaron el hueco con pólvora negra. Sobre la pólvora debían poner arena, que Gage compactaba firmemente con una gran barra de hierro, antes de encender la mecha para hacerla explotar.

Daguerrotipo - El asombroso caso de Phineas Gage
Daguerrotipo de Phineas Gage exhibiendo la barra que atravesó su cabeza, probablemente hacia 1850 (De J.B.S. Jackson, MD - A Descriptive Catalog of the Warren Anatomical Museum, 1870. Dominio público, Catálogo).

Era un día frío. Tal vez el invierno que se avecinaba, el frío cortante, o los días que se acortaban, hayan precipitado algún descuido. No lo sabemos. De ello no quedó registro. Y en todo caso, en medio de los sucesos que siguieron, es casi seguro que este fue un detalle menor. El hecho cierto es que Phineas Gage introdujo la barra de hierro de 5 libras de peso en un agujero sin arena y empezó a compactar la pólvora. La barra debió arrancar chispas de fuego de la roca, las chispas alcanzaron la pólvora y la explosión lanzó la barra como un proyectil a través del agujero, directo a la cara de Gage. El proyectil, de un metro de largo y más de tres centímetros de diámetro, penetró bajo su pómulo izquierdo, atravesó limpiamente la cabeza y fue a caer a más de veinte metros de distancia, ensangrentado y con restos de su masa cerebral.


Los horrorizados compañeros, sin duda creyéndolo muerto, acudieron a auxiliar a Phineas Gage, que yacía en el suelo. Pero increíblemente, éste se levantó a los pocos minutos, apoyándose en sus compañeros pudo caminar hasta una carreta y fue trasladado al hotel de la cercana Cavendish. Atendió el singular caso un joven médico de apellido Harlow, quien dejó constancia de que Phineas estuvo consciente todo el tiempo, que recordaba perfectamente los detalles del accidente y que reconoció a sus parientes. El Doctor Harlow limpió la herida, retiró fragmentos de hueso y masa encefálica, y finalmente logró contener la hemorragia. Phineas Gage durmió un poco esa noche.

Noticia Phineas
Así se registró la noticia del accidente en el Boston Post del 21 de septiembre de 1848 (De Boston Post Story - File: Phineas_Gage_notice.GIF, Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=27345829)

La herida se infectó, y en los días siguientes los médicos trataron la infección con los recursos de la época, pero con tan buen tino, que diez semanas después Phineas Gage fue dado de alta. Había perdido el ojo izquierdo pero sobrevivió sin aparente merma de sus funciones y capacidades a pesar de haber perdido parte considerable de su masa cerebral. Se reincorporó al trabajo, pero algo parecía haber cambiado en el joven afable y metódico que todos conocieron antes del accidente. Su lenguaje se había tornado obsceno, y su carácter irritable. Fue despedido, y pasó a exhibirse, junto con la barra causante del accidente, como una de las principales atracciones del Museo de PT Barnum & Noble. Consta que ejerció luego diversos oficios y se mudó varias veces, que fue conductor de coches y cuidador de caballos en Valparaíso y en Inglaterra, y que finalmente regresó a San Francisco, donde a la sazón vivían su madre y hermanos. Por aquellos días experimentaba crisis epilépticas, y murió poco después, a los 37 años.

Placa Caso Phineas
Placa conmemorativa del accidente, en Cavendish (Vermont). Cavendish es hoy un pequeño pueblo rural de unos 2000 habitantes. Fotografía de Daniel G. Axtell, CC BY-SA 4.0 , via Wikimedia Commons.

Algunos años más tarde, el Doctor Harlow exhumó los restos de Gage y recuperó el cráneo perforado. Se lamentaba de no haber podido realizar la autopsia del cadáver para constatar el estado de su cerebro, pero documentó ampliamente el caso y lo presentó en numerosos congresos médicos. Sus notas y dibujos han sido analizadas y revisadas y es así como la historia de Phineas P. Gage llegó a nuestras manos. En 1994 el neurólogo portugués Antonio Damasio estudió de nuevo el cráneo y publicó sus conclusiones en revistas especializadas. Según sus análisis, la barra metálica que le atravesó el cráneo de Phineas Gage destruyó el nervio óptico y cerca del diez por ciento de la masa del encéfalo en la región del lóbulo izquierdo, pero no lesionó ninguno de los delicados centros nerviosos que regulan las funciones vegetativas del ser vivo, localizado unos pocos centímetros más atrás, en el tallo del encéfalo. Tampoco lesionó las áreas motora ni sensoria, ni las intrincadas conexiones del cerebro con la periferia. La lesión del lóbulo frontal pudo ser la causa de los cambios en su personalidad, pues esta región del cerebro controla la organización del comportamiento, incluyendo la inhibición y las emociones. En palabras del Doctor Harlow, Gage ya no era Gage.

Cráneo
Fotografías del cráneo de Phineas Gage, tomadas desde varios puntos de vista. En Damasio et al., The Return of Phineas Gage: Clues About the Brain from the Skull of a Famous Patient Science. Vol. 264. 1994.
Trayectoria barra phineas
Trayectoria de la barra de hierro a través del cráneo y el cerebro de Phineas Gage, según las reconstrucciones computarizadas del estudio de Damasio. En Damasio et al., The Return of Phineas Gage: Clues About the Brain from the Skull of a Famous Patient Science. Vol. 264. 1994.

En el museo de anatomía Warren, en la Facultad de Medicina de Harvard, se puede ver todavía, aunque bastante deteriorado por el tiempo, el cráneo de Phineas P. Gage, el obrero ferroviario que vivió doce años con un agujero en el cerebro. Un correlato trágico de su caso fue la popularización de la lobotomía, una página negra de la siquiatría, que se aceptó como tratamiento de desórdenes síquicos y comportamientos criminales, en la primera mitad del siglo pasado. Pero esa es otra historia, y la comentaré en una próxima entrada.

P.h.D. CIENCIAS BIOMÉDICAS - FRANKLIN HELID MORENO VÉLEZ, Universidad del Valle
Franklin Moreno-Vélez
PhD Ciencias

Sobre el autor:

Soy profesional en Ciencias Naturales, con experiencia como docente e investigador. Desde hace 15 años, estudio la composición y propiedades de los venenos de varias especies de escorpiones del Valle del Cauca, mediante técnicas cromatográficas, proteómicas y genómicas. 

Planeta Tierra - Bitácora de laboratorio

Bitácora de Laboratorio

Bitácora de Laboratorio

Cuento, escrito por:

Ph.D. Franklin Moreno

Planeta Tierra - Bitácora de laboratorio

Día uno: Informe de ingreso

 

Axl y yo somos exobiólogos. Estamos a cargo del tamizar y catalogar las formas de vida dispersas a los largo de la galaxia. Somos parte del gigantesco proyecto de investigación de Elon, que busca nuevas vías bioquímicas, catalizadores con actividad nunca imaginada, chaperonas de choque térmico, y en general cualquier adaptación que pueda ayudarnos a enfrentar los retos de los viajes intergalácticos y de producir los híbridos genéticamente modificados capaces de trabajar en los confines más inhóspitos del universo, bajo temperaturas extremas, lluvias de radiación ionizante y atmósferas letales para la vida. Esta mañana recibimos once especímenes alienígenas, entre los más bizarros que colectaron los zoólogos en la campaña A. Los bichos fueron traídos en estado quiescente, pero hemos tenido que llamar la atención de Sid, porque los ejemplares se ven en muy mal estado, a pesar de que el viaje se hace ahora a 0.9 de la velocidad de la luz. Los monitores de biopotenciales muestran un rápido deterioro desde que fueron colectados. Es uno de los problemas de la bioquímica en fase líquida y ya habíamos advertido a los zoólogos.

Día dos: Alistamiento

 

Dispusimos los especímenes en cajas metálicas a 298 grados kelvin casi despresurizadas y los hemos activado lentamente para minimizar el daño molecular. Hemos replicado la composición de la atmósfera oxidante de su mundo originario, según las muestras que nos entregaron los zoólogos. Nos preocupa que no podemos reproducir las condiciones gravitacionales de su mundo, casi diez veces más baja que la nuestra. Eso puede interferir con el metabolismo de los animales, y nos dificulta la interpretación de los resultados. Además son pocos especímenes y creemos que la muestra no es representativa teniendo en cuenta la variabilidad. Hemos discutido con Axl la lista de experimentos a realizar y decidimos empezar por las pruebas bioquímicas, entre otras cosas, porque necesitamos establecer rápidamente su mecanismo de obtención de energía. Los especímenes se deterioran a cada momento.

Día tres: Pruebas bioquímicas

 

Estos bichos obtienen energía oxidando moléculas carbonadas. Eso explica su venenosa atmósfera oxidante. Según las fichas de los zoólogos, viven en profundas cavernas formadas por extensos sistemas de túneles subterráneos bajo la corteza sólida de su mundo, y parece que no pueden absorber energía de la enorme fuente de radiaciones ionizantes y no ionizantes, presente en la superficie de su planeta. No hemos podido identificar la molécula específica que utilizan como combustible primario, aunque ensayamos con varias mezclas de hidrocarburos de bajo peso molecular. Los robots inyectaron cuatro mezclas directamente en los fluidos biológicos de otros tantos especímenes y todos sus biopotenciales cayeron rápidamente a cero mientras los bichos se revolvían en las jaulas. Trabajamos contra el tiempo. Ya tenemos los resultados espectroscópicos de su composición bioquímica, pero vamos a aprovechar los especímenes inactivados para hacer una disección y obtener una idea más precisa de su organización interna y la composición de sus fluidos orgánicos. Los robots retiraron las carcazas de las jaulas y nos dedicamos el resto del día a planear la disección.

Día cuatro: Disección

 

Realizamos la disección con un procesador FM64 controlando un ciberbrazo MFB67. Axl y yo hemos supervisado el procedimiento con apoyo de dos morfofisiólogos especialistas en biología alienígena. La exocutícula es muy fina y delicada, y debajo encontramos un sistema caótico de bolsas y compartimientos rellenos de líquidos. La estructura interna es un endoesqueleto formado por unos 300 cilindros organometálicos rígidos. Hemos identificado al menos dos sistemas biomecánicos que distribuyen los fluidos por el organismo de estos bichos, pero están inactivos, a diferencia de lo que se observa en las tomografías de los especímenes que siguen en las jaulas. Tomamos muestras de todos los fluidos biológicos, las purificamos y las llevamos a los espectrómetros. Hemos identificado inicialmente más de cien mil moléculas con pesos de entre 20 y sesenta mil uma. ¡Localizar la molécula nutritiva de estos bichos equivale a atrapar un positrón en el espacio exterior!

Día cinco: ¡Óxido de hidrógeno!

 

Axl es un genio. Probó a sintetizar un óxido raro que según los análisis,  forma entre el cuarenta y el sesenta por ciento del peso de estos bichos. También cambiamos la estrategia de tamizaje, y en vez de inyectarles la sustancia directamente en sus fluidos, la dejamos en las jaulas. A las condiciones de temperatura y presión de las jaulas, el óxido permanece en estado líquido y cuando se lo ofrecimos a los bichos, lo succionaron rápidamente. Los monitores mostraron una inmediata recuperación de los biopotenciales. Parece que los especímenes pierden la sustancia todo el tiempo y necesitan reponerla. Mantendremos el suministro de este óxido ad libitum. Seguimos probando mezclas nutritivas hidrocarbonadas. Hasta ahora han rechazado más de mil sustancias diferentes que hemos sintetizado a partir de muestras de sus fluidos biológicos.

Día seis: Los resultados son promisorios…

 

Como dicen que dijo el Gran CeTé cuando descubrió el bosón masivo…Eureka! Hemos aislado la molécula nutritiva de estos bichos. Su entalpía de combustión no es muy alta y eso nos tenía despistados, porque hemos estado probando sustancias con energías de oxidación altísimas. Los bichos absorbieron la solución nutritiva y se observó un incremento del sesenta y cinco por ciento en sus biopotenciales. Luego realizamos los experimentos que pudimos. Los especímenes resultaron muy frágiles. No toleraron cambios drásticos de temperatura, ni aceleraciones a 2g, las radiaciones ionizantes desorganizan completamente los débiles enlaces de sus moléculas carbonadas y se asfixian sin remedio cuando dejamos que nuestra atmósfera invada las jaulas. Todos colapsaron, pero los resultados son prometedores. Hemos generado varios cientos de terabites de información que nos tomará unos días sistematizar. Creemos que hay varias moléculas promisorias en su bioquímica de fase líquida, pero se requiere investigación adicional. Hemos solicitado a Sid un grupo más grande de especímenes, para profundizar los experimentos y validar conclusiones.

Día siete: Pero necesitamos más experimentos

 

Por fin los exoecólogos nos enviaron un resumen de sus conclusiones sobre el nicho ecológico de estos animales en su mundo natal. La estúpida burocracia nos ha puesto a dar vueltas innecesarias. En realidad son bichos de superficie. Cavaron las profundas cavernas en la que viven hoy, después de destruir los ciclos biogeoquímicos de su planeta. Alguna vez fueron la especie dominante en su mundo, pero en el curso de unas pocas generaciones, las crisis climáticas provocaron confrontaciones entre varias poblaciones que habían desarrollado tecnología nuclear primitiva. Finalmente desataron una catástrofe de escala planetaria que calcinó completamente la litosfera de su mundo y llenó la superficie de radiaciones ionizantes letales para sus débiles estructuras carbonadas. Los sociólogos deberían tomar nota de este caso… Necesitamos sin embargo, continuar nuestros experimentos. Los exploradores extraerán más especímenes en la campaña B. Ya se encuentran en curso de su mundo, el tercer planeta sólido en un sistema solar alimentado por la energía de un único sol de segunda generación, en el brazo exterior de Orión. Su planeta es el único en el que hasta ahora los exoecólogos han detectado vida. Ya sabemos que no sobreviven sin el óxido de hidrógeno, H2O, y que deben oxidar C6H12O6 continuamente. Axl bautizó la molécula como maná, y hemos aprovisionado las naves con varios moles de ambas sustancias. No queremos que nos vuelvan a traer especímenes en mal estado, ¡y conste que no es por los bichos! Axl y yo somos científicos y ante todo nos interesa develar los misterios de la vida en el Universo.

P.h.D. CIENCIAS BIOMÉDICAS - FRANKLIN HELID MORENO VÉLEZ, Universidad del Valle
Franklin Moreno-Vélez
PhD Ciencias

Sobre el autor:

Soy profesional en Ciencias Naturales, con experiencia como docente e investigador. Desde hace 15 años, estudio la composición y propiedades de los venenos de varias especies de escorpiones del Valle del Cauca, mediante técnicas cromatográficas, proteómicas y genómicas.