21Dic/1563

MTC, una estafa de aquí a la China

Con la “medicina” alternativa, la paranoia farmacéutica y la occidentofobia orientalista de moda, es muy común oír hablar de los milagros de la “medicina” tradicional china (MTC). Y sí, realmente es artífice de milagros; el milagro consiste en sobrevivir a ella. Lejos de ser muy exagerado, este conjunto de disparatadas pseudoterapias además de no poseer ningún punto a su favor, posee múltiples en contra: desde muertes causadas por acupuntura hasta compuestos tóxicos y cancerígenos. Y por si fuera poco perjudicar a los humanos que recurren a ella, la medicina tradicional china va más lejos y llega a poner en jaque la existencia de una especie animal entera.

Si es viejo, es bueno.

Si le creemos a los artículos que circulan por la web, la MTC es un conjunto de prácticas medicinales desarrolladas en China durante milenios. Incluye remedios herbales, masajes, ejercicios y, por supuesto, acupuntura.  Como tantas otras nociones vitalistas precientíficas, se basa en la existencia de una “energía vital” (el Chi) y en que todas las enfermedades surgen de un “desbalance” entre la “energía negativa” (ying) y la “energía positiva” (yang).

Más allá del hecho de que es una falacia creer que algo al ser antiguo es bueno, en este caso hay que saber que en realidad, la MTC tal como la conocemos hoy, de milenario no tiene nada; más bien sólo tiene algunas décadas. El estudioso de la cultura china Paul Unschuld lo explicó en una entrevista del 2004:

[La MTC es] un sistema artificial de ideas y prácticas de atención de salud generados entre 1950 y 1973 por los comités en la República Popular de China, con el objetivo de reestructurar el vasto y heterogéneo patrimonio de la medicina tradicional china de manera tal que se ajustara al tipo de principios marxistas-maoístas, la democracia y la ciencia y la tecnología modernas sobre las que se iba a construir el futuro de la República Popular China.

En una entrevista más reciente, Unschuld manifestó:

Lo que se ofrece en nuestro país para los pacientes como MTC es una construcción que se ha creado en China en un escritorio de oficina que se ha alterado aún más en su camino hacia Occidente. Ya a principios del siglo 20, los reformadores y revolucionarios instaron a que la medicina tradicional en China debía ser abolida y que la forma occidental de medicina debía introducirse en su lugar. El pensamiento tradicional se veía como atrasado y se le responsabilizaba de la superioridad opresora de Occidente. La introducción de las ciencias naturales, la medicina y la tecnología occidentales también se pensaron más tarde, después de la fundación de la República Popular, como esenciales para hacer que el país fuera competitivo de nuevo. Dado que la medicina tradicional china no podía ser abolida totalmente entonces porque ofrecía el sustento para muchos ciudadanos, esta se redujo a un núcleo, que podía ser llevado casi en línea con la orientación científica de la futura sociedad comunista. En los años 50 y 60, una comisión especialmente designada había estado trabajando en esta tarea. El filtrado que crearon a partir de la tradición médica original, de ahí en adelante se llamaría MTC...

(Gracias a David Osorio de De Avanzada por popularizar dichas entrevistas)

El periodo de surgimiento y establecimiento de la MTC es esencial para comprender su impacto en occidente. En épocas de guerra fría, con el posmodernismo asentándose y el new-age cocinándose  es totalmente entendible el por qué este conjunto de supersticiones irracionales impactó de tal modo. Tanto como a comienzos de la década de los 60 como hoy, la idealización de lo oriental, lo anticientífico y alternativo estaba totalmente de moda.

El remedio peor que la enfermedad.

Un reciente estudio publicado en la prestigiosa revista científica Nature (Combined DNA, toxicological and heavy metal analyses provides an auditing toolkit to improve pharmacovigilance of traditional Chinese medicine) concluyó que  el 92% de 26 compuestos utilizados en la MTC (siglas de medicina tradicional china) poseen contaminantes. En dicho estudio se realizó la detección de metales pesados, análisis toxicológico y secuenciación de ADN. El 50% de los remedios estudiados contenían medicamentos no declarados como diclofenac o paracetamol, se encontró uno con niveles de arsénico 10 veces superiores a los niveles aceptables y la mitad tenían ADN de animales o plantas no declaradas, incluyendo una especie de pantera en peligro de extinción.

Lo cierto es que en este estudio no hay en definitiva, nada nuevo. Hace tiempo se tienen bien conocidos los peligrosos de la MTC. Por ejemplo, un estudio de 1977 (Lead poisoning from ingestion of Chinese herbal medicine.) ya reportaba el alto contenido de plomo de varios compuestos utilizados por esta.  Y hay más, un estudio publicado en Science Translational Medicine y en el que participaron investigadores de Estados Unidos, Singapur, China y Taiwán llegó a la conclusión de que la Aristolachia, planta frecuentemente utilizada en la MTC para el tratamiento de las heridas mal cicatrizadas, úlceras y supuraciones, produce mutaciones de genes y tumores, llegando a ser más cancerígeno que el mismísimo tabaco. Incluso uno de los investigadores la clasifico como “el mayor agente genotóxico descubierto hasta la fecha”. Merecidamente la Aristolachia fue prohibida en muchos lugares desde comienzos del 2000, incluyendo Estados Unidos y Taiwán.

Para colmo, como  si ingerir plomo o correr el riesgo de remplazar una ulcera por un tumor fuera poca cosa, los defensores acérrimos de la MTC en China se dan el gusto de publicar estudios autocomplacientes de pésima calidad que dificultan o impiden una acción inmediata en la prohibición de estos peligrosos productos.

La acupuntura, sus riesgos  y sus…. ¿beneficios?

Uno de los pilares de la MTC actual es la famosísima acupuntura (sí, la de las agujas clavadas en el cuerpo). La noción es que los desbalances en el ya mencionado Chi pueden revertirse si se clavan pequeñas agujas en la piel en puntos específicos llamados “meridianos”. Originalmente basados en nociones precientíficas, muchos defensores de la acupuntura actualmente intentan relacionar los meridianos con la anatomía del sistema nervioso.

Pero lejos de remitir a filosofías milenarias, fueron reposicionados a principio de los años 30 por el pediatra chino Cheng Dan’an, quien, al proponer que el efecto de las agujas era nervioso y no vascular, decidió acercarlos cerca de los nervios y lejos de las venas. En efecto, es muy posible que la acupuntura antigua fuera una forma de medicina similar a la sangría. De hecho, en palabras de Unschuld, originalmente, “carecía de cualquier elemento espiritual en sus fundamentos teóricos”.  Dan’an también es el responsable del uso de agujas finas y delicadas en vez de gruesos cilindros.

Antiguas agujas de acupuntura

Antiguas agujas de acupuntura

Fue esta acupuntura reformada la que ganó popularidad en la China comunista, luego de haber sido eliminada de la lista de medicinas reconocidas por el Estado en 1822 y prohibida desde 1929 hasta 1949 por ser altísimamente ineficaz y peligrosa.

Por si su dudoso origen fuera poco, la acupuntura erra desde la base. Y cuando una teoría ya parte de sostenerse sobre una “energía” primitivamente supersticiosa e inexistente –en este caso el Chi-, pocas esperanzas quedan de su eficacia. Al igual que con el resto de la MTC, China produjo una montaña de basura compuestas de artículos engañosos que "probaban" su supuesta eficacia. Esto hace pensar en uno de lo más recurridos argumentos de los defensores de las pseudociencias, el alegar que la ciencia “está manipulada por los intereses comerciales”. Todo parece mostrar, que los que más se esfuerzan por falsificar estudios son los mismos pseudocientíficos, que también tienen un millonario negocio que mantener (con la diferencia es que la medicina de verdad al menos cura). Tal vez el mejor ejemplo es el lobby de los homeópatas, que todos los años publican una pila de estudios basura que luego son refutados.

La evaluación empírica de la acupuntura se ve dificultada por la enorme cantidad de variedades existentes, por lo difícil que es desarrollar una intervención placebo, y porque China y Japón inundan la literatura científica con, literalmente, un 100% de estudios favorables.  Pero lo cierto es que la evidencia en su conjunto (incluyendo cientos de estudios sobre problemas específicos y meta-análisis randomizados de correcta metodología y revisados por pares) indica que no es más eficaz que el placebo.

A la falta de eficacia, hay que sumarle los riesgos. La acupuntura está posiblemente asociada con el contagio de infecciones por la mala costumbre de no usar guantes   (por ejemplo, Hepatitis C o Hepatitis B). Estudios de los efectos adversos encontraron casos de neumotórax, daños en la columna vertebral y argiria localizada. En otro estudio  de más de 200.000 pacientes, un 2% tuvo complicaciones que requirieron tratamiento, y en los últimos 45 años existen reportes de 85 muertes relacionadas con la acupuntura.

Ante estos números hay que tener en cuenta que los acupunturistas no reportan las complicaciones que se dan durante el tratamiento, por lo que hay que considerar que los registros son casi con certeza una subestimación de los riesgos de un tratamiento que no tiene ningún beneficio.

Los acupunturistas, además, caen tan bajo que recurren a entrometerse y jugar con la vida y la salud de inocentes animales.

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Ni ética médica, ni de ningún tipo

Como si someter a un perro a múltiples agujas fuera poco, la MTC va muchísimo más allá. En gran parte gracias a la creencia estúpida y completamente infundada de que los cuernos de rinoceronte poseen propiedades curativas para el tratado de fiebre y convulsiones (contrario al mito popular de que se cree que es un afrodisiaco), en Sudáfrica se matan cerca de 400 rinocerontes al año corriendo serios peligros de extinción. Se estima que quedan tan solo cerca de 23.000 ejemplares, y solo en el 2012 se llegaron a matar 455 especímenes.

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Consecuencias de la superstición.

Como modo de salvar a los rinocerontes de esta despreciable horda de magufos millonarios (los cuernos llegan a valer hasta 100.000 dólares), un grupo de biotecnólogos se propuso la genial idea de remplazar en el mercado con productos sintéticos los cuernos de esta amenazada especie.   De todas formas, el efecto placebo seguiría siendo el mismo.

La MTC da material como para completar varios tomos enciclopédicos, ya dentro de la misma la variedad de prácticas es aterradoramente amplia. Finalizaremos el análisis aquí aunque debe saberse que amerita otros varios artículos. La conclusión es clara, la MTC no es más que un copilado de pseudoterapias absurdas sin ningún tipo de evidencia a favor pero con pilas de evidencia en contra. Los estudios que la demuelen son tantos que se podrían usar de ladrillos para otra muralla china.

22Abr/132

Ciencia de Mass Effect: la reproducción asexual de las asari

Uno de los aspectos biológicos más interesantes en el Mass Effect es la cuestión de la reproducción de las asari. Es algo que ni los personajes del juego comprenden bien y que es incluso confuso para los propios miembros de esta especie.

En el Mass Effect se nos dice que las asari en realidad no son hembras sino que tienen un único sexo. Claro que esto no convence a nadie, dado que los desarrolladores y artistas las diseñaron con características bastante femeninas, para nada asexuadas y con prominentes “mamas no mamíferas”. Son esencialmente una variante más de los “sexy aliens verdes” (o azul, en este caso).

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Durante la “cópula” las asari “unen sus sistemas nerviosos” con su pareja y no hay intercambio de material genético. Estos estereotipos femeninos ofensivos pueden reproducirse con cualquier especie de la galaxia (aunque la hija es 100% asari, no un híbrido), lo cual es un gran problema para la definición de especie.

Creo que está más que claro que la única motivación para la existencia de las asari es el fanservice pero aún así las cuestiones biológicas son interesantes. ¿Cómo se puede perpetuar una especie con un solo sexo? ¿Cómo es que se reproducen con otras especies?

Cuando mamá y papá se quieren mucho...

A menos que alguna bacteria esté leyendo esto, es seguro asumir que todos nosotros fuimos el resultado de la reproducción sexual. Esta se caracteriza por que el material genético de los hijos es una mezcla del de los padres. Quizás tengamos la nariz de nuestro papá y los ojos de nuestra mamá. Un padre de piel oscura puede tener un hijo del mismo color aún cuando la madre sea pálida como la porcelana. También se pueden heredar problemas genéticos como la talasemia (como es mi caso) o la anemia falciforme.

Esta mezcla del código genético puede darse debido a que las gametas femeninas (óvulos) y masculinas (espermatozoides) son haploides, es decir, contienen la mitad de los cromosomas que las células ordinarias. En el momento de la fecundación, estos dos pares de cromosomas se unen formando una célula diploide que luego se desarrollará en un ser humano con todas sus funciones.

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Para hacer una analogía, imaginen que tienen dos mazos de cartas españolas (uno de dorso azul y otro de dorso rojo). La reproducción sexual involucraría mezclar cada mazo por separado, y luego agarrar una mitad de cada uno y combinarlos para armar un nuevo mazo. Éste va a tener una mezcla aleatoria de las cartas de cada mazo y va a tener la mitad de las cartas de dorso rojo y la mitad azul.

La reproducción sexual es muy importante en la evolución ya que es una excelente forma de crear variabilidad genética entre los individuos de una especie. Una mayor variabilidad implica mayor adaptabilidad, mayor resistencia a las enfermedades, menor probabilidad de expresar defectos genéticos.

La analogía del mazo de cartas permite ver por qué es muy difícil la reproducción entre distintas especies. Sería como mezclar un mazo de cartas españolas con uno de poker. Tienen distintas cartas y distinta cantidad. Cuanto más distantes sean las especies, más imposible se hace su reproducción. Cuando estamos hablando de seres extraterrestres de un planeta a años luz del sistema solar, reproducirse sexualmente con ellos sería más difícil que reproducirse con una petunia como decía el gran Carl Sagan.

Entonces, ¿cómo es que parejas interespecíficas de asari con humanos pueden tener descendencia fértil? Es que la descendencia de las asari no tiene un código genético que es mezcla del de sus padres sino que se reproducen de una forma más cercana a la reproducción asexual.

Barajando genes

La reproducción asexual clásica que se ve en bacterias es esencialmente una clonación. El “hijo” de una bacteria es una copia idéntica de su “padre”. En plantas y animales, también hay un tipo de reproducción similar denominada partenogénesis, y la reproducción asari podría entrar dentro de esta categoría.

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Los genes de una asari provienen en su totalidad de su madre pero por alguna razón no son copias exactas de ella. Esto es porque éste fue “mezclado” utilizando la información en el material genético de tu padre. Esto tiene un poco de fundamento científico en la epigenética. En organismos complejos no sólo importa qué genes están presentes en el ADN sino que, en cierta medida, también importa cómo están ordenados. Un gen que crea una proteína en particular, por ejemplo, puede desactivarse o reducir su función si se mueve a una parte del ADN que está más enrollada.

Para volver a la analogía de los mazos de cartas. La reproducción asari vendría a ser como tener dos mazos de cartas, agarrar el primero y, utilizando el orden de las cartas como información, crear algún tipo de algoritmo para mezclar el segundo mazo de determinada manera. El nuevo mazo, entonces, va a tener las cartas de este segundo mazo pero en un orden distinto, determinado por el primero.

Como sólo se utiliza la información del orden de las cartas del primer mazo, éste puede ser de cualquier baraja. Puede ser española, de poker, tarot, de karuta, cartas Magic, o cualquier otro tipo de mazo que pueda inventarse en el futuro. Cómo es que funciona este proceso es algo que no se dice en el juego y es un poco de bio-magia.

Análogos terrestres

Quizás la biología de la reproducción asari sea similar a la de algunas especies de lagartos de cola látigo; ciertamente deben haber sido la inspiración creativa. Algunas especies de este grupo carecen de machos y, al igual que las asari, mantienen la diversidad genética mediante la recombinación de su propio material genético. Las asari probablemente utilicen algún proceso similar en el cual la información genética del “padre” es utilizada para asistir este entrecruzamiento; hay que repetir, sin embargo, que ningún gen del “padre” se transmite a su hija.

Existen algunos animales que realizan un proceso relacionado a la partenogénesis llamado ginogénesis o pseudogamia que quizás sea más similar a lo que hacen las asari. Esto refiere a un proceso en el cual el óvulo necesita la presencia de esperma para comenzar a desarrollarse pero en el que no hay aporte de material genético. El esperma no es necesariamente de un miembro de la misma especie, sino que puede ser de especies cercanas. Algunas especies de salamandras hacen esto y es común en plantas. Dado que las asari parecen necesitar la estimulación de una pareja, quizás tenga sentido decir que su reproducción es una forma extrema de ginogénesis.

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¿La asari original?

En definitiva, el método reproductivo de las asari no es del todo absurdo. Hay fundamentos científicos que lo hacen plausible, especialmente si somos un poco laxos y damos por sentado esta idea de utilizar la información genética de cualquier especie para inducir la recombinación genética.

Nuevamente, la ciencia informando a la ficción

Este modelo de la reproducción asari abre algunos interrogantes. Por ejemplo, ¿puede una asari reproducirse con cualquier ser vivo? Si puede tener descendencia en pareja con un humano, ¿por qué no con una petunia? Está claro que no podrán “unir sus sistemas nerviosos”, sea lo que sea que signifique eso, pero no veo que haya razón alguna para que no pueda usar el material genético de cualquier animal o vegetal para asistir en la reproducción.

Quizás podría haber algunas asaris que deciden hacer esto y tienen descendencia mediante la “cópula” con plantas. Podrían ser una especie de versión extraterrestres de nuestros hippies terrestres y tener similares connotaciones en la cultura asari. Este agregado sin duda sería muy atractivo para los jugadores que quieran, literalmente, ser uno con las flores.

17Abr/135

De supernovas y bacterias

Si una de las características más impactantes de la ciencia es cómo campos totalmente alejados se encuentran y confirman mutuamente, éste debe ser un excelente ejemplo. Un equipo de investigadores cree haber encontrado en bacterias fósiles, en el fondo del mar, el rastro de la explosión de una supernova que pudo acelerar la extinción de la fauna marina de hace dos millones de años.

La historia de este descubrimiento comienza en realidad hace más de diez años. En 1999 científicos en Alemania encontraron en sedimentos marinos pequeñas cantidades de hierro-60, un isótopo radiactivo del hierro que no puede formarse en la Tierra. Se creía que podía haber llegado allí al pasar el Sistema Solar por un área del espacio abundante en dicho isótopo.

Por otro lado, hace también bastante que los paleontólogos ponen el límite entre dos períodos geológicos recientes, el Plioceno y el Pleistoceno, en el momento de una gran extinción de organismos marinos (que dejó su rastro en forma de restos fósiles característicos). Se consideraba probable que una de las causas de esta extinción fuera un aumento en la radiación ultravioleta solar, que habría matado al plancton cercano a la superficie marina.

En 2002 un equipo liderado por Narciso Benítez (John Hopkins University) propuso que una o más explosiones de supernova cercanas habían emitido rayos cósmicos intensos que, al llegar a la Tierra, habían dañado la capa de ozono, dejando pasar más rayos UV de lo habitual, que exterminaron al delicado plancton del cual depende el ecosistema. Señalaron tentativamente a la Asociación OB Escorpio-Centauro, un grupo que incluye unas cuarenta estrellas gigantes jóvenes y activas, a 450 años luz de nuestro planeta. Las asociaciones estelares OB son bastante típicas: se forman a partir de nubes de gas dando origen a múltiples estrellas muy masivas que viven rápido, mueren jóvenes y a veces dejan un hermoso cadáver.

Cuatrocientos cincuenta años luz es demasiado lejos para afectar la Tierra. Pero según han logrado determinar Benítez y sus colegas, hace dos millones de años algunas estrellas de Escorpio-Centauro podrían haber pasado a sólo 130 años luz. Y aunque no hemos visto ninguna supernova ahí, hay rastros de veinte explosiones en los últimos once millones de años.

Hace pocos días un físico, Shawn Bishop, reveló el hallazgo de hierro-60 en muestras del océano, por medio de un método que elimina las posibles fuentes inorgánicas, como por ejemplo, los minerales arrastrados por la lluvia desde los continentes. El origen de este hierro son bacterias magnetotácticas, que viven en el fondo marino y se orientan guiándose por el campo magnético terrestre, utilizando para ello cantidades microscópicas de magnetita (óxido ferroso-diférrico) que acumulan en sus células. Estos rastros fósiles tienen una antigüedad de 2,2 millones de años, exactamente lo que se esperaría si las bacterias vivieron durante la extinción del Plioceno-Pleistoceno.

Supernova como posible causante de la aparición de hierro-60 en bacterias magnetotácticas fósiles

Podemos imaginar cómo habrá sido: la explosión de la supernova, expulsando inmensas cantidades de átomos pesados; unos siglos después, una lluvia de rayos cósmicos que habrá hecho volar al espacio gran parte de nuestra capa de ozono; el plancton marino, frito por la radiación ultravioleta solar; la Tierra pasando por una nube de hierro-60 y otros isótopos radiactivos; y estas pequeñas bacterias capturando y utilizando ese hierro, ya oxidado, como brújula, para luego morir tranquilamente y dejar su huella en los sedimentos.

El objetivo de los investigadores es, ahora, encontrar más muestras del mismo tipo en otras partes del fondo marino. El sueño, encontrar a la culpable: el rastro en el cielo, ya débil, de la supernova que nos golpeó.

28Nov/123

Mass Effect y la quiralidad (3)

Este es el artículo 3 de 3 de la serie Mass Effect y la quiralidad

Los aminoácidos son los ladrillos moleculares que se apilan para producir las proteínas que forman nuestro cuerpo. Éstos existen en dos variantes (L-aminoácidos y D-aminoácidos) que son iguales en composición química pero organizados de forma simétrica (más detalles: Mass Effect y la quiralidad (1)). La biología en la Tierra utiliza casi exclusivamente L-aminoácidos, y las razones son todavía cuestión de debate (Mass effect y la quiralidad (2)).

En el juego Mass Effect existen dos especies extraterrestres cuya biología utiliza D-aminoácidos en vez de L-aminoácidos como nosotros: los quarians y los turians.

En varios momentos del Mass Effect se hace referencia a que los quarians y turians no pueden comer la misma comida del resto de las especies. Según el Codex del Mass Effect, si uno de ellos comiera comida con L-aminoácidos, lo mejor que podría pasar es que pasara sin digerirse ni proveer nutrición alguna y, en el peor de los casos, le daría una “reacción alérgica” posiblemente fatal. En la Citadel, una enorme estación espacial que funciona como la capital de la civilización intergaláctica, se mantienen estrictas normas de higiene para que estas especies no entren en contacto con comida con L-aminoácidos.

¿Pero qué pasa si una forma de vida basada en D-aminoácidos comiera L-aminoácidos?

Comiendo la D-manzana prohibida.

Para empezar, es probable que el quarian le sienta un sabor raro a la comida. En nuestro planeta, los mamíferos tenemos receptores en la lengua que reacciona con los aminoácidos. Este interesante paper por Nelson et. al publicado en Nature exploró el rol de la familia de receptores T1R. En células donde se expresan los receptores T1R1 y T1R3, éstas reaccionaban ante la presencia de casi todos los L-aminoácidos, cosa que no sucede con los receptores individuales. Lo que es curioso es que este receptor T1R1+3 no es sensible a ningún D-aminoácido. Por otro lado con otro tipo de receptores (T1R2+3) pasa lo contrario. Éstos son sensibles a una variedad de D-aminoácidos que son dulces para los humanos pero a ningún L-aminoácido.

Si esto se puede generalizar a los quarians y turians del Mass Effect, al comer comida con L-aminoácidos sus papilas gustativas (o estructuras análogas) activarían distintos receptores, haciendo que experimenten un gusto distinto al que normalmente están acostumbrados.

Habrán notado que más arriba dije que ciertos D-aminoácidos son dulces para los humanos, ¿pero no es que eran tóxicos? En realidad, al contrario de lo que dice el Mass Effect, la ingesta de D-aminoácidos no es necesariamente moral o carente de nutrición. De hecho, si bien se dice que la vida en la Tierra utiliza sólo los L-aminoácidos, esto no es estrictamente cierto. Existe una variedad de D-aminoácidos con función biológica en plantas, bacterias e incluso en humanos.

La dieta humana contiene cantidades medibles, y a veces significativas de D-aminoácidos. La fuente natural más importante probablemente sean las bacterias. Estas no sólo pueden usarlos sino que, en algunos casos, les son indispensables. La D-Alanina, por ejemplo, es un aminoácido presente en la pared celular de casi todas las bacterias y también está involucrada en la resistencia a los antibióticos. Quienes disfruten de la comida marina tienen que estar atentos ya que varias especies de bivalvos tienen cantidades irrisorias de D-aminoácidos. La Solemya reidi, por ejemplo, tiene prácticamente la misma cantidad de L- y D-Aspartato.

El procesado de la comida también es una gran fuente de D-aminoácidos. El calor combinado con un pH muy alto tienden a convertir L-aminoácidos en D-aminoácidos. Un análisis, por ejemplo, encontró que el un 17% del aspartato en café y el mate es D-Aspartato. El café que tomamos todas las mañanas contiene unos 20mg de D-aminoácidos por cada 100ml. El pan, los lácteos, el vinagre, las salsas, las frutas y verduras, los huevos, la carne; en todos estos productos –y más– se puede encontrar cantidades detectables de D-aminoácidos. Algunas especias pueden tener hasta 600mg de D-aminoácidos por cada 100ml.

Eso quiere decir que en nuestra vida cotidiana ingerimos cantidades importantes de D-aminoácidos y no nos morimos ni tenemos “reacciones alérgicas a ellos”. Es que nuestro cuerpo tiene mecanismos para lidiar con los D-aminoácidos. Las D-aminoácidos oxidasas son enzimas que los convierten en L-aminoácidos. Sin embargo este proceso no es 100% eficiente y los D-aminoácidos, aunque no sean tóxicos, suelen ser menos nutritivos, aunque la variación es grande.

Tabla de valor nutritivo de algunos D-aminácidos (fuente: Origin, Microbiology, Nutrition, and Pharmacology of d-Amino Acids)

En realidad el efecto de los D-aminoácidos es, como todo en este mundo, más complicado que eso. Con 20 aminoácidos esenciales y cientos de derivados, es de esperar que haya una gran variabilidad en sus efectos. Algunos son dañinos, otros pasan directamente por nuestro organismo sin pena ni gloria, algunos incluso tienen efectos beneficiosos. Por ejemplo, la D-arginina (en ratas) protege contra el daño producido por radicales libres, inhibe el crecimiento de tumores y (en humanos) muestra actividad anticonvulsiva. La D-fenilalanina, por su parte, tiene actividad como analgésico. Esta excelente revisión de la literatura tiene mucha información al respecto.

Cabe aclarar que todo esto es válido sólo para los aminoácidos libres y que todavía no está claro su efecto cuando son parte de una proteína.

En resumen, podemos especular que si un quarian comiera una manzana terrestre no le pasaría nada tan dramático como una “reacción alérgica” mortal. A lo sumo le sentiría un gusto raro, pero podría alimentarse de comida humana por períodos cortos de tiempo. Los efectos a largo plazo probablemente no sean buenos pero quizás sí sean evitables con el uso de suplementos dietarios.

Posibilidades inimaginadas.

Aunque podría estar equivocado, no creo que los desarrolladores del Mass Effect hayan pensado todo esto. Lo más probable es que alguno de los escritores conociera un poco del concepto de moléculas quirales y considerada interesante agregarlo al juego. Pero opino que el guión se podría haber beneficiado enormemente de un análisis como este (o más profundo todavía). Quizás hubiera sido imposible por cuestiones de tiempo y recursos pero el potencial argumental de esto es enorme.

Sólo pensándolo por 5 minutos y no siendo escritor, ¿cómo se reflejaría en la situación social de una especie con esta extraña biología? En un universo cuyas leyes prefieren los L-aminoácidos (asumiendo que esa es la solución al problema de la homoquiralidad), sería interesante ver cómo viven individuos cuya biología es tan “anti-natural”. En el universo del Mass Effect ya existe un duro prejuicio en contra de los quarians, ¿cómo sería si para colmo se los tratara como una ofensa a las leyes del universo? Como mínimo sería algo para agregar al arsenal de insultos.

Si los desarrolladores hubieran sabido sobre las sutilezas de los efectos nutritivos de los D-aminoácidos en humanos, los quarians y turians, en vez de tener que evitar la comida de otras especies, podrían sentirse atraídos sus exóticos sabores. Podría ser una especie de exquisitez que sólo algunos pueden probar y que sólo se puede comer en contadas ocasiones por sus efectos negativos a largo plazo.

Como en tantas otras veces estamos ante un caso en el que la ciencia puede informar al escritor para brindarle posibilidades inimaginadas. La ciencia no es enemiga del arte.


Mass effect y la quiralidad
Primera parte - Segunda parte - Tercera parte

24Nov/1211

Somos primates – Día del Orgullo Primate

Somos primates. No sólo descendientes de primates. Somos primates. Y somos mamíferos y animales.

En general la gente comprende muy mal a la evolución. Muchos entienden la evolución como progreso, que el animal que evoluciona de otro es mejor y superior. De ahí surgen preguntas como: ¿Por qué existen todavía los monos? Para empezar, vamos a quitar eso del medio. No es así, la evolución no es progreso y nosotros no somos superiores. Somos un animal más; únicos y especiales, pero también son únicos y especiales los gatos, a su propia manera. Y los monos que viven hoy en día no son nuestros antepasados, no son menos que nosotros, no son inferiores. Vienen a ser algo así como nuestros primos.

La evolución da lugar a un árbol, no a una piramide.

La evolución da lugar a un árbol, no a una piramide.

El chimpancé y el bonobo (su especie hermana) no son nuestros antepasados. No, ellos tienen algunas cosas que nuestro antepasado común -nuestro “abuelo”- no tenía, como unos dientes enormes. Los dientes de nuestro abuelo por lo que sabemos eran pequeños como los nuestros. También hacen cosas que nuestro abuelo no, como caminar sobre nudillos en cuatro patas. Nuestro abuelo andaba por los árboles, en densas selvas, y por eso nos es tan difícil a los paleontólogos encontrarlo, porque son muy pocos los fósiles que se conservan en la selva.

Ellos son nuestros primos lejanos, no nuestros antepasados

Ellos son nuestros primos lejanos, no nuestros antepasados

Igual al decir “abuelo” y “primos” estoy acercando mucho cosas que están muy lejanas. Antes de nuestra especie, el “Homo sapiens” hubo muchas especies de humanos, hubo parientes más cercanos a nosotros que un chimpancé, especies de humanos que sí son nuestros antepasados y especies que no, que son nuestras verdaderas “especies hermanas” y “primas”. Y aún antes de esos humanos, hubo muchas especies de Australopitecos, que son antepasados de los primeros humanos, pero no del chimpancé ni del bonobo. Como los chimpancés, los australopitecos tenían caras grandes y eran pequeños. A diferencia de los chimpancés, pero igual que los fósiles más antiguos que se conocen de simios, los australopitecos tenían dientes pequeños y piernas largas. Y al igual que nosotros, y aunque vivían mucho tiempo en los árboles, los australopitecos eran bípedos (caminaban en 2 piernas). Lo sabemos por sus caderas, pero sobretodo lo sabemos por sus fémures. El fémur cambia con nuestra forma de caminar, y el de ellos era como el nuestro.

Hubo muchos humanos antes que nosotros.

Hubo muchos humanos antes que nosotros.

Por ser humanos no dejamos de ser simios, ni primates, ni mamíferos, ni animales. Somos todo eso y además somos humanos. Como todos los primates, necesitamos de los demás, jugamos, nos peleamos, nos abrazamos, nos cuidamos. La crueldad del hombre y la bondad del hombre también están en sus primos, que pueden hacer la guerra, maltratar a otro animal, o cuidar de un enfermo, o velar durante días a uno que acaba de morir. La creatividad del hombre también está en sus primos, en piedras usadas como martillos, o en palos como lanzas, o en robar cosas del frigobar de los hoteles, como hacen los monos cai en el Sheraton de Iguazú. Parece que nos distinguimos por ser extremos, extremadamente creativos, extremadamente crueles o bondadosos, pero sin dejar nunca de ser primates.

Un mono cai usa dos piedras para romper una semilla, una como yunque y la otra como un martillo.

Un mono cai usa dos piedras para romper una semilla, una como yunque y la otra como un martillo.

19Nov/120

Mass Effect y la quiralidad (2)

Este es el artículo 2 de 3 de la serie Mass Effect y la quiralidad

Recapitulando mi artículo anterior, los aminoácidos que forman nuestras proteínas vienen en dos variedades (enantiómeros) que tienen los mismos átomos pero ordenados de forma reflejada llamados L-aminoácidos y D-aminoácidos. Son como las manos; ambas tienen cuatro dedos y un pulgar pero ordenados de forma distinta tal que uno puede diferenciar, sin dificultad, una mano izquierda de una derecha.

Lo que es interesante es que la vida en la Tierra, con muy pocas excepciones, utiliza exclusivamente L-aminoácidos. ¿Esta homoquiralidad será una constante en toda la galaxia? Asumiendo que haya otras formas de vida, ¿utilizarán también los mismos enantiómeros, o estarán intercambiados? ¿Podrá existir alguna forma de vida que no tenga esta preferencia y que viva en un medio con la misma cantidad de cada versión (es decir, un medio racémico?

En general se piensa que no. La replicación del ADN en un medio racémico parece muy difícil ya que los errores serían muy altos. Por lo tanto, se puede argumentar que la homoquiralidad es un prerrequisito para la vida. Cómo es que ésta surgió es un tema todavía abierto y muy interesante con varias explicaciones propuestas.

Explicación 1: Un feliz accidente.

En este artículo los autores argumentan que en presencia de actividad biológica, cualquier pequeño exceso enantiomérico se incrementaría hasta que sólo quedara una de las dos formas. Esto sucede por un proceso llamado inhibición cruzada enantiomérica. La unión de aminoácidos en largas cadenas de proteínas se ve cortado cuando en un extremo se encadena un aminoácido de quiralidad opuesta. A su vez, las cadenas largas de aminoácidos pueden comenzar la producción de aminoácidos de su misma quiralidad.

Es decir, largas cadenas de L-aminoácidos fabrican más L-aminoácidos, mientras que largas cadenas de D-aminoácidos fabrican más D-aminoácidos. A su vez, la presencia de L-aminoácidos dificulta la creación de largas cadenas de D-aminoácidos y viceversa. Esto hace que un pequeño exceso en la cantidad de alguno de los dos tipos de aminoácidos luego de cierto tiempo se transforme en una gran diferencia y finalmente en la extinción de los aminoácidos del otro tipo.  Es algo así como cuando si un gallo pone un huevo en el borde de un techo a dos aguas y un pequeño corrimiento hacia la izquierda o derecha resultan en finales completamente distintos. Un equilibrio inestable.

Según en este modelo, en los primeros momentos de la vida de la Tierra, podrían haber habido continentes enteros con estructura pre-bióticas que usaran D-aminoácidos que eventualmente fueron llevados a la extinción por la proliferación de las formas de vida con L-aminoácidos. ¿Sería posible encontrar, en las profundidades del océano, formas de vida aisladas basadas en D-aminoácidos? Ciertamente es una excitante posibilidad, aunque remota.

Si este es el caso, entonces la prevalencia de D- o L-aminoácidos es accidental y aleatoria. Quizás en otros planetas, incluso dentro de nuestro sistema solar, podrían existir formas de vida, civilizaciones, cuya biología esté basada en D-aminoácidos. En el Mass Effect (ver el post anterior) hay más de una docena de especies pero sólo dos utilizan D-aminoácidos en su biología. Tal disparidad sugiere que en ese universo la preferencia de quiralidad no es aleatoria.

Explicación 2: Inhomogeneidades locales.

Existen procesos que dan preferencia a uno u otro enantiómero. La luz polarizada circularmente y los electrones de espín polarizado, por ejemplo, aceleran las reacciones químicas de forma preferencial según su quiralidad (este paper explora varios de esos procesos). En el espacio interestelar no faltan fuentes de este tipo; es posible, entonces, que vastas regiones de nuestra galaxia, afectadas por una fuente de electrones espín-polarizados o de luz polarizada circularmente estén enriquecidas con un exceso enantiomérico. Regiones distantes podrían estar enriquecidas con distintos enantiómeros.

Esto supondría una alta probabilidad de que la vida en el sistema solar y sus alrededores usaría la misma preferencia. No parece ser el caso en el universo de Mass Effect. El planeta natal de los quarians es Rannoch, que se encuentra prácticamente en al lado opuesto de la galaxia a Palaven, el planeta de los turians. Además Palaven se encuentra muy cerca de la Tierra.

Mapa de los principales sistemas estelares en el Mass Effect (por DWebArt)

Explicación 3: Una preferencia del Universo.

Pero también es posible de que la preferencia por L-aminoácidos sea una propiedad intrínseca del universo. Esta posibilidad es una de las más interesantes ya que relaciona a la biología con la física fundamental. En física hay tres simetrías: las leyes físicas no cambian si se invierten las coordenadas (Paridad), el sentido del tiempo Tiempo o la Carga electromagnética. El Teorema de simetría CPT dice que las leyes de la física se conservan si se realizan las tres transformaciones pero se sabe que existen violaciones de C, CP (que por el teorema CPT implica también violación de T) y, más importante para nuestro tema, de P.

La violación de la simetría P significa que, de alguna manera, las leyes físicas hacen diferencia entre la izquierda y al derecha. Esto es algo notable pero también sirve para encontrar explicaciones plausibles para la homoquiralidad. Existe una diferencia de energía por la violación de la paridad (PVED, por sus siglas en inglés) que es del orden de los 10-19 eV. Los L-aminoácidos, entonces, tienen menor energía, lo que los haría más estables que su contraparte. Esta diferencia, sin embargo, es muy pequeña y todavía hay debate sobre si es suficiente para explicar la homoquiralidad. Un extenso resumen profundo sobre esta temática puede leerse en este artículo de Laurence Barron.

De estas tres posibilidades, me parece que la más congruente con los hechos del Mass Effect es que la homoquiralidad se deba a la violación de la Paridad. En el universo del juego la gran mayoría de las especies usan L-aminoácidos y las dos únicas excepciones podrían ser explicadas por características locales.

La vida desde el cielo

Por desgracia, en la vida real la explicación de la homoquiralidad de la vida se nos sigue escapando. Sin embargo existen observaciones que podrían darnos pistas que favorezcan una u otra explicación. Además de el descubrimiento de una vasta comunidad galáctica de extraterrestres, una de estas observaciones es la del análisis molecular de meteoritos.

Cada año caen a la Tierra entre 37.000 y 78.000 toneladas de materia extraterrestre, mayormente en forma de polvo. Sin embargo es posible encontrar rocas de tamaño considerable que pueden ser recolectadas y analizadas. Si se pudiera encontrar aminoácidos en ellas podríamos ver la distribución de aminoácidos es uniforme o está sesgada. El primer caso favorecería la Explicación 1, en el que la decisión biológica de usar L- o D-aminoácidos es simplemente una cuestión de azar, mientras que el segundo caso favorecería la Explicación 2 o 3, según las cuales hay una preferencia hacia una de las dos versiones, ya sea local o universal.

Por desgracia, según me parece, la evidencia es inconclusa. Existen meteoritos, como el famoso Meteorito Murchison, contienen un exceso de L-aminoácidos, incluso en aminoácidos que no son utilizados por la biología. ¡Evidencia en contra de la aleatoriedad de la homoquiralidad! Pero tampoco faltan meteoritos, como uno caído en 2008, que muestran una mezcla homogénea de aminoácidos, ¡evidencia en contra de una preferencia universal o local!

Lo que estos meteoritos nos muestran sin lugar a dudas es que las moléculas básicas de la vida pueden sintetizarse naturalmente en el espacio exterior, lo cual tiene implicaciones para la investigación sobre el inicio de la vida.

Pregunta sin respuesta

En resumen, todavía no sabemos por qué la biología en la Tierra usa sólo L-aminoácidos ni sabemos si puede existir una civilización extraterrestre que utilice sólo la versión opuesta. Es uno de los fascinantes temas abiertos de la ciencia que abarca tanto la biología como la física elemental.

Lo que sí sabemos es que en el universo del Mass Effect no sólo hay civilizaciones que usan D-aminoácidos sino que éstas tienen contacto rutinario con nosotros. ¿Qué resultaría de un contacto de este tipo? Para no fastidiar al lector, eso quedará para el próximo post.


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13Nov/121

Mass Effect y la quiralidad (1)

1 Comentario    

Publicado por:Elio Campitelli.

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Este es el artículo 1 de 3 de la serie Mass Effect y la quiralidad

Y así termina una gran saga…Este fin de semana terminé de jugar el Mass Effect 3. Un juego sublime, en mi opinión, a excepción de los últimos 5-10 minutos; la resolución final parece sacada de otro guión, sin respeto por la mitología o los hechos previamente establecidos y poco satisfactoria. Pero no voy a quejarme ya que el resto del juego ofrece una historia apasionante, donde todos los conflictos y arcos argumentales quedan cerrados de la manera más excelente a la vez que mantiene la tensión a medida que la guerra contra los Reapers va avanzando. Quizás los momentos más emotivos, para mí, fueron las últimas escenas en Rannoch, el planeta natal de los quarians.

Consejo del Almirantazgo de la Flotilla quarian.

Los quarians son una de las tantas especies extraterrestres que conforman la comunidad galáctica. Con una historia tortuosa, son vagabundos espaciales que se vieron obligados a migrar de sistema estelar en sistema estelar luego de perder su planeta ante la raza de robots sintéticos que ellos mismos crearon, los Geth. Una de las cosas interesantes de los quarians es que, junto con los turians, son la única especie inteligente que utiliza dextro-aminoácidos en su biología. Si siguen este blog hace tiempo y leyeron mis artículos sobre Mass Effect y grafos y Skyrim y los anillos de hadas ya sabrán para donde apunta esto, ¿qué son los dextro-aminoácidos y con qué se comen?

En biología, la Derecha y la Izquierda también están Polarizadas.

Para entender esto primero conocer el concepto de quiralidad. Esencialmente la quiralidad es la propiedad de una estructura de ser derecha o zurda. Nuestras manos son quirales, obviamente, pero no nuestra cara. Una estructura quiral es aquella que no puede superponerse en su imagen especular.

 

Como se puede ver en la imagen, la palabra “Quiralidad” es quiral. No importa cómo roten su imagen reflejada, no va a quedar derecha. Muchas moléculas también tienen esta propiedad. Los aminoácidos –los eslabones que se encadenan para formar proteínas–, vienen en dos formas (o enantiómeros) , D-aminácidos y L-aminoácidos. Los azúcares también tienen esas dos versiones, dextro y levo azúcares. Hay varias nomenclaturas y, como siempre pasa con la química y sus nomenclaturas, son bastante confusas. La nomenclatura (+)/(-) está relacionada con la actividad óptica de la molécula, mientras que la nomenclatura D-/L- utiliza una molécula de referencia y no tiene mucha relación con la anterior. Ya que es la que se usa en biología, es probable que el Mass Effect usen esta última, aunque el sufijo dextro- y levo- se usan en la primera.

El descubrimiento de la existencia de moléculas quirales se remonta hace más de 200 años cuando Jean–Baptiste Biot observó que ciertas mezclas hacían rotar el plano de polarización de la luz. Si pensamos a la luz como una onda, podemos ver que ésta puede oscilar en un plano en particular.

Lo que Biot descubrió allá a principios del 1800 es que ciertos cristales y mezclas orgánicas cambian el plano de polarización. Por ejemplo, un haz de luz polarizado horizontalmente podría terminar polarizado verticalmente luego de pasar por un cristal de cuarzo. En general el cambio es menor y el plano sólo rota unos grados. Lo interesante es que cuando se hace pasar un haz de luz polarizada a través de una solución de moléculas quirales, éste giro es siempre en el mismo sentido (horario o antihorario) dependiendo si las moléculas son “derechas” o “izquierdas”.

Si se tiene una solución con igual cantidad de moléculas derechas e izquierdas (una mezcla racémica) la mitad de las moléculas van a girar el plano hacia la derecha y la mitad hacia la izquierda dando como resultado neto, una solución que no es ópticamente activa.

Lo que es interesante es que toda la vida en Tierra utiliza L-aminoácidos en su biología. Así como en Español escribimos exclusivamente de izquierda a derecha y nos resulta muy trabajoso leer al revés, también nuestra maquinaria molecular “lee” en un sentido preferencial y le cuesta hacerlo en el otro. Y así como existe el Hebreo, que se lee de derecha a izquierda, en el Mass Effect, la biología de los quarians y los turians “lee” en el sentido contrario a la humana.

Además de usar sólo L-aminoácidos, la biología terrestre utiliza sólo D-azúcares. Como dije antes, las soluciones homoquirales rotan el plano de polarización de la luz y el efecto es proporcional a la densidad de moléculas quirales. El sacarímetro es un instrumento que hace esto. Uno agarra una fruta y pone una gotita de su jugo en el aparato y, mediante una serie de láminas polarizadas se puede medir cuánto rota el plano de polarización y, por lo tanto, la concentración de azúcares en la muestra.

Esta homoquiralidad es un tema interesantísimo que será explorado en los próximos posts. Presenta profundas preguntas, desde el origen de la vida hasta las propiedades de las leyes físicas de nuestro universo. Y todo eso por un videojuego.


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