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UAM (Universidad Autónoma de Madrid)

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La Universidad Autónoma de Madrid es una universidad pública española, ubicada en Madrid y fundada en 1968, momento en que sus facultades estaban dispersas por diversos edificios de la capital española. En junio de 2018 la Universidad Autónoma de Madrid cumplirá sus primeros 50 años. Para celebrar este aniversario, la universidad prepara un programa conmemorativo que se desarrollará entre los años 2016 y 2019 e incluirá actividades abiertas a todo el conjunto de la sociedad. https://www.uam.es/

Entrevista con el Dr. Eduardo Fernández Valiente

Fuente: Excodra | Publicado: 09-11-2016
En los niveles de organización por encima del nivel de organismo (sociedades, comunidades, etc.), surgen los mismos interrogantes, es difícil definir el límite superior de vida ¿está viva una sociedad? ¿Está vivo un ecosistema? ¿Está vivo el planeta? Personalmente pienso que sí. Para mí la vida es un proceso unitario y global que se manifiesta en todos y cada uno de los elementos que constituyen los diferentes niveles de organización, células, organismos, sociedades, comunidades, etc.
Derechos: Google Maps. La Tierra.
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Eduardo, para comenzar, hay algo que me llama muchísimo la atención, sobre lo que es la vida, es decir, qué sea un ser vivo, ¿es una convención? Siempre pienso en el debate de si los virus son o no seres vivos, si tienen o no tienen vida, me parece fascinante que lo que sea la vida se pueda debatir, ¿qué opinas sobre las distintas posturas y cuál es tu opinión sobre lo que es tener vida?


La vida es algo que en apariencia es fácil de intuir, pero difícil de definir. El niño que juega con su perro y una pelota puede fácilmente percibir que el perro está vivo y la pelota no. Los dos se mueven, pero el perro se mueve por sí mismo, mientras que a la pelota hay que empujarla. El mismo niño tendría más dificultades ante un árbol sin hojas en invierno, distinguir entre un árbol seco y otro en periodo de letargo invernal es algo más complicado para una mente infantil, aunque un adulto sí podría distinguirlos porque el árbol seco es más quebradizo mientras que el árbol que está en letargo tiene mayor flexibilidad en sus ramas. La flexibilidad es sin duda una de las características de la vida, lo vivo es flexible mientras que lo muerto es rígido, esa es una de las enseñanzas de los antiguos chinos taoístas.


Normalmente se considera a la célula la unidad mínima de vida ya que es capaz de auto-conservarse, auto-regularse y auto-reproducirse, pero en los niveles de organización sub-celulares (orgánulos, macromoléculas, etc.) intuir que algo está vivo no es tan sencillo. Los virus son estructuralmente un agregado macromolecular formado por proteínas y un ácido nucleico (ARN o ADN), cuando están aislados en un tubo de ensayo no interaccionan entre sí, no toman nutrientes del medio y no se reproducen, es decir son totalmente inertes. Sin embargo, si se añaden células al tubo de ensayo, los virus las infectan y utilizan toda la maquinaria celular para reproducirse ellos mismos, ahí sí manifiestan su capacidad vital. Personalmente pienso que los virus sí deben considerarse seres vivos, son formas de vida parásitas que utilizan las capacidades vitales de sus células hospedadoras para poner de manifiesto su propia vitalidad.



En los niveles de organización por encima del nivel de organismo (sociedades, comunidades, etc.), surgen los mismos interrogantes, es difícil definir el límite superior de vida ¿está viva una sociedad? ¿Está vivo un ecosistema? ¿Está vivo el planeta? Personalmente pienso que sí. Para mí la vida es un proceso unitario y global que se manifiesta en todos y cada uno de los elementos que constituyen los diferentes niveles de organización, células, organismos, sociedades, comunidades, etc.


Una célula está viva porque sus orgánulos interaccionan entre sí y la célula interacciona con el medio externo obteniendo los materiales y la energía que necesitan para mantener su orden interno. Yo estoy vivo porque mis células interaccionan entre sí y eso me permite interaccionar con el medio externo y obtener de él la energía y la materia necesaria para mantener mis células y sus interacciones. La sociedad se mantiene sustentada por las interacciones entre los organismos, esas interacciones permiten a la sociedad adquirir la materia y energía necesaria para mantener a los organismos y por lo tanto para mantenerse ella misma. La vida es pura interrelación, en el momento en que no somos capaces de relacionarnos con nuestro entorno y obtener de él la energía que necesitamos para mantener nuestra organización y nuestra funcionalidad nos morimos. La vida es flexibilidad y en relación la muerte es rigidez y aislamiento.


Admiro mucho tus artículos sobre el origen de los seres vivos y la evolución, sé que ya has escrito mucho sobre ello, pero, ¿podrías comentarnos aquí un poco sobre los últimos hallazgos en torno a nuestros orígenes a nivel celular y molecular y qué repercusión tienen para interpretarnos?


Si admitimos que la célula es la unidad mínima de vida, explicar el origen de la vida y de los seres vivos es explicar el origen de la célula. Uno de los principios básicos de la teoría celular es el principio de Virchow: “Toda célula procede de otra célula preexistente”, eso es cierto hoy en día, pero no lo fue en el principio de la vida, la primera célula no se pudo formar a partir de otra célula sino a través de otros procesos que desconocemos. ¿Cómo, cuándo y dónde surge la primera célula? Por ahora sólo tenemos teorías y especulaciones como respuestas a esas preguntas. La célula más sencilla, la célula bacteriana o procarionte, tiene un nivel de complejidad enorme, está formada por miles de moléculas y macromoléculas que interaccionan entre sí de formas específicas generando un patrón de organización que se transmite de una célula a sus células hijas durante la división celular. Junto al patrón celular, la célula transmite también una copia de su ADN, que es la molécula que lleva la información para la síntesis de los miles de proteínas y moléculas de ARN que la célula hija va a necesitar a lo largo de su vida. La mayoría de la gente piensa que el ADN lleva toda la información, pero eso no es del todo correcto, el ADN no lleva la información del patrón de organización celular, éste lo lleva la propia célula y nada más que la célula. Si al manipular una célula en un tubo de ensayo la célula se nos rompe y pierde su patrón de organización, la célula muere y no es capaz de reproducirse. En el tubo de ensayo están todos los constituyentes celulares, incluido el ADN, pero éste no puede reconstruir la célula por mucha información genética que contenga. Tiene la información para sintetizar los ladrillos, tuberías y ventanas de la casa, pero no contiene los planos de la casa, los planos de la casa los tiene la propia casa, la célula. Ese es el auténtico significado del postulado de Virchow “toda célula proviene de otra célula”, cada célula recibe de su célula madre el patrón de organización celular además del ADN. Por tanto, para explicar el origen de la célula hay que explicar el origen de su patrón de organización y el origen de su ADN. En su libro “Los orígenes de la vida”, Dyson, recogiendo las ideas de von Neumann, comparaba la célula con un ordenador, compuesto de software y hardware, una cosa es el hardware (las proteínas y su organización en la célula) y otra bien distinta es el software (el ADN) ¿qué fue primero el software o el hardware? ¿El patrón de organización o la información genética? ¿Tuvieron un origen común o se originaron por separado y luego se juntaron? Son preguntas para las que no tenemos respuestas, sólo opiniones y teorías.



Hay consenso en torno a la idea de Oparin de que la vida surgió como consecuencia de una evolución química prebiótica en la que en fases sucesivas se fueron formando compuestos progresivamente más complejos hasta llegar a los grandes polímeros: proteínas y ácidos nucleicos. En el laboratorio se han podido reproducir muchas de estas posibles reacciones prebióticas, pero el gran problema está en las proteínas y en los ácidos nucleicos (ARN y ADN). Estas macromoléculas son secuencias ordenadas de sus respectivos monómeros (aminoácidos y nucleótidos) y la cuestión está en cómo surge ese orden. Hoy en día la información sobre el orden la lleva el ADN, pero para la síntesis de ADN hacen falta proteínas, es el viejo problema del huevo y la gallina.


Una posible solución está en la molécula que hace de intermediario entre el ADN y la proteína, es decir, en el ARN. El ARN lleva información en su secuencia de monómeros y además puede tener también propiedades catalíticas y reguladoras como las proteínas. Así pues, es posible que la secuencia de información actual de ADN a ARN y de éste a proteína, se iniciara por el medio, por el ARN, el cual por una parte originó ADN y por otra parte proteína. Es lo que se conoce como “el mundo del ARN”. Esta idea resolvería el problema del origen de la información genética, pero no el problema del origen del patrón de organización celular.


Un aspecto esencial para la síntesis abiótica de materia orgánica es la necesidad de una atmósfera reductora rica en hidrógeno, metano, amoniaco y otros gases reductores. La atmósfera de la tierra en la época en la que debió originarse la vida no era reductora, pero sí podía haber lugares concretos con atmósferas reductoras, eso es lo que ocurre hoy en día en las fosas submarinas en la que los gases que surgen del interior de la tierra entran en contacto con el agua del mar. Ése es un ambiente idóneo para la síntesis abiótica de materia orgánica ya que es un ambiente rico en energía. Además, es un ambiente rico en sulfuros que son compuestos con propiedades catalíticas y que además forman pequeñas celdillas en cuyo seno pueden tener lugar reacciones de síntesis orgánica. Estas celdillas proveen de un espacio pequeño y limitado que favorecería las interacciones entre moléculas que condujeron al establecimiento del patrón de organización celular. A día de hoy ésta es la idea más plausible de cómo pudo surgir la vida en el planeta, aunque evidentemente quedan miles de detalles por concretar.


En cuanto a la pregunta de cuándo surgió la vida, las evidencias nos las proporcionan los restos fósiles tanto biológicos como geoquímicos. Hay claras evidencias de fósiles microbianos a lo largo de todo el periodo Proterozoico (2500 a 600 millones de años). Pero del periodo anterior, del Arcaico (4000-2500 millones de años), las evidencias no están tan claras ya que hay muy pocas formaciones rocosas de esa época susceptibles de contener fósiles. Hasta hace poco las evidencias más aceptadas, obtenidas en formaciones rocosas de Australia y Sudáfrica, situaban los primeros restos de vida en alrededor de hace 3400 millones de años, pero recientemente se han publicado nuevas evidencias, obtenidas en formaciones rocosas de Groenlandia, que retrasarían los primeros signos de vida hasta hace 3700 millones de años. Se trata de restos fósiles de ecosistemas microbianos, conocidos como estromatolitos, que han quedado expuestos por el progresivo deshielo del Ártico y que son muy similares a los que se pueden encontrar hoy en día en muchos lugares del planeta. De confirmarse la autenticidad de estos fósiles, el margen de tiempo para la evolución química prebiótica y la posterior evolución biológica hasta un ecosistema complejo como es un estromatolito, sería sólo de 300 millones de años, desde los 4000 millones de años en los que se inicia el periodo Arcaico hasta los 3700 millones de años. El periodo Hadeano anterior (4500 a 4000 millones de años) es el periodo de formación del propio planeta y sus condiciones ambientales se consideran incompatibles con la vida. Personalmente considero muy poco probable que todos los procesos que conducen desde los pequeños gases reductores hasta los ecosistemas microbianos tuvieran lugar de forma lenta y progresiva durante sólo 300 millones de años.



Hay dos posibles explicaciones a este dilema, que no son incompatibles entre sí. La primera es que la vida, o al menos las moléculas orgánicas necesarias para la misma, procedan del espacio, es decir la teoría de Panspermia. En este sentido hay evidencias de la presencia de aminoácidos y otros compuestos orgánicos en meteoritos. La segunda posibilidad es que el proceso evolutivo, tanto prebiótico como biótico, no sea lento y progresivo como proponía Darwin, sino una evolución a saltos, como proponían Gould y Eldredge con periodos de evolución rápida y diversificada, seguidos de periodos de estasis sin cambios evolutivos notables. Un ejemplo de proceso de evolución rápida y diversificada es el que se conoce como la explosión del Cámbrico que dio lugar en un corto periodo de tiempo a la aparición de todos los patrones de organización animal.


¿Cuánto le debemos a la fotosíntesis?


Todo, le debemos la vida.


Los seres vivos en particular y la vida en general nos caracterizamos por el orden, somos orden y reproducimos orden, tenemos un nivel de organización altísimo, incomparablemente más alto que cualquier otra estructura. Ese orden biológico resulta, en apariencia, contradictorio, tal y como puso de manifiesto Schrödinger en su famoso libro “¿Qué es la vida?”, con el 2º Principio de la Termodinámica. Según el 2º principio de la Termodinámica los sistemas cerrados tienden a aumentar su entropía, es decir, su desorden, sin embargo, los seres vivos tendemos al orden.



¿Cómo es posible crear orden en un universo que tiende al desorden? Sencillamente, porque los seres vivos generamos y mantenemos nuestro orden interno a base de consumir energía del ambiente externo y exportar desechos (desorden) al ambiente. Es decir que el orden de la vida genera desorden en el universo.


La energía que sostiene y mantiene la vida en el planeta es la energía radiante del sol, sin embargo, la energía que utilizamos directamente los seres vivos, incluidas las propias plantas, es energía química resultante de la oxidación de compuestos orgánicos como la glucosa o los ácidos grasos. La fotosíntesis es el proceso que va a transformar la energía radiante del sol en energía química. La fotosíntesis permite reducir el CO2 a compuestos orgánicos, que son la fuente directa de energía que utilizamos todos los seres vivos. Y no sólo produce los compuestos orgánicos, sino que también produce el oxígeno que respiramos y que necesitamos para oxidar los compuestos orgánicos y extraer de ellos la energía. Por eso decía que se lo debemos todo a la fotosíntesis, sin ella no hay energía disponible, sin energía no es posible mantener el orden y sin orden no es posible la vida.


Hay un concepto en tus escritos que tiene muchísima relevancia, el de la transferencia lateral de genes, como así lo destacas, y que estoy totalmente de acuerdo contigo en que parece que no se le ha prestado la atención que requiere. Entonces, ¿qué es la transferencia lateral y qué implicaciones tiene en las teorías de la evolución?


Como decíamos antes, cuando un organismo se reproduce transfiere a su descendencia el ADN y el patrón de organización celular. Este ADN contiene toda la información genética necesaria para que los descendientes puedan sintetizar todas las proteínas y ARNs que van a necesitar para su desarrollo. Esta forma de transmisión de ADN de padres a hijos se conoce como transferencia vertical de genes y es la habitual, ya que es intrínseca a los procesos de reproducción.


Hay además otra forma de transmisión de genes que no está relacionada con los procesos de reproducción y que se conoce como transferencia lateral u horizontal de genes. En la transferencia lateral de genes un organismo puede transferir a otro, con el que no está necesariamente emparentado, todo un conjunto de genes. La transferencia lateral de genes puede tener lugar entre organismos de la misma o de distintas especies e inclusive entre organismos de especies muy alejadas entre sí taxonómicamente. Esta transferencia lateral de genes está ampliamente documentada en el mundo procarionte de bacterias y arqueas, pero también se da, aunque de forma más restringida en el mundo eucarionte, tanto en organismos unicelulares como pluricelulares.



Hay distintos mecanismos que permiten esta transferencia lateral de genes, uno de ellos, quizás el más importante en la transferencia entre organismos de distintos grupos taxonómicos es la transmisión a través de virus. Cuando un virus infecta la célula de un organismo puede incorporar a su ADN parte del ADN de la célula hospedadora, posteriormente, cuando ese virus infecta a otro organismo de la misma o de distinta especie, puede transmitirle el ADN adquirido de su antiguo hospedador. Por tanto, mediante este mecanismo, un organismo adquiere un carácter genético que antes no tenía.


Este carácter adquirido puede transmitirse a la descendencia en algunos casos, aunque no en todos. En el caso de los organismos unicelulares, sean procariontes o eucariontes, la transmisión a la descendencia es prácticamente segura ya que la unidad reproductora es la propia célula. En los organismos pluricelulares la cuestión es más complicada, ya que no todo el organismo participa en la reproducción, sólo sus células reproductoras, los gametos en el caso de la reproducción sexual. Para que el carácter adquirido se transmita a la descendencia, dicho carácter tiene que estar presente en las células reproductoras, si sólo está en las células somáticas el carácter no se transmitirá.


La transferencia lateral de genes es sin duda alguna un mecanismo fundamental en la evolución bacteriana. Generalmente, al hablar de evolución se suele centrar la atención en la evolución de animales y plantas, obviando a otros organismos y obviando todo lo sucedido en el planeta con anterioridad a la aparición de animales y plantas. Pero hay que tener en cuenta que el proceso de evolución anterior, que es básicamente de evolución bacteriana, es el que pone los cimientos que permiten la posterior evolución de plantas y animales. Las bacterias desarrollaron todos los procesos metabólicos que tienen hoy en día plantas y animales, incluida la fotosíntesis, que como decía anteriormente, es el proceso que incorpora la energía solar a la biosfera y el que aporta el oxígeno que respiramos. La aparición y acumulación del oxígeno en la atmósfera es, sin duda alguna, el cambio ambiental más importante que ha experimentado el planeta en su historia ya que propició el desarrollo de la vida tal y como hoy la conocemos. Además, la evolución bacteriana permitió el cierre de los ciclos biogeoquímicos del carbono, nitrógeno y otros elementos, permitiendo el reciclaje de la materia. Sin ese reciclaje hace mucho tiempo que la vida habría desaparecido del planeta.



Así pues, la evolución bacteriana es clave en la historia evolutiva del planeta y en ella ha jugado y sigue jugando un papel clave la transferencia lateral de genes. La evolución depende de la existencia de variabilidad genética, es decir, de que haya diferencias entre los organismos.


En los organismos de reproducción sexual, como nosotros, la fuente de variabilidad genética es el propio proceso de reproducción, en el que la descendencia recibe una mezcla de las características genéticas de sus progenitores, sin embargo, en los organismos de reproducción asexual, como las bacterias, los descendientes son idénticos a su único progenitor, no hay posibilidad de mezclar genomas. En estos organismos, las fuentes de variabilidad genética son las mutaciones y la transferencia lateral de genes, de hecho, a los procesos de transferencia lateral de genes se les ha dado clásicamente el nombre de “sexualidad bacteriana”, entendiendo sexo como intercambio de información genética.


En los organismos pluricelulares la transferencia lateral de genes es mucho más restringida y su papel evolutivo no está tan claro, pero en el mundo bacteriano su transcendencia evolutiva no tiene ninguna duda.


La Teoría de Sistemas, ¿qué es? Cada día se va haciendo más patente para conducir cualquier investigación, ¿cómo cambia la concepción de nuestro entorno en general?



La Teoría de Sistemas se está convirtiendo en el nuevo paradigma científico, que viene a complementar o más bien a sustituir al viejo paradigma cartesiano y reduccionista que ha impregnado hasta ahora el desarrollo de la ciencia y de la sociedad.


Esta visión reduccionista surge durante la revolución científica de los siglos XVII y XVIII impulsada por figuras como Descartes, Newton y Bacon. Es una visión basada en las relaciones directas causa-efecto y en la idea de que el conocimiento del todo puede reducirse al conocimiento de las partes que lo constituyen. La Teoría de Sistemas supone un cambio radical de pensamiento, las relaciones causa–efecto no son lineales sino en red, una causa puede provocar múltiples efectos y un efecto es el resultado de múltiples causas. Las causas se van encadenando y entremezclando unas con otras hasta provocar un determinado efecto. Un ejemplo absurdo pero ilustrativo: alguien va por la calle donde hay unos niños jugando con la pelota y sin querer le dan un balonazo y le rompen las gafas. Es un hecho fortuito con una clara relación lineal causa-efecto: se le han roto las gafas por el balonazo, una casualidad. La visión reduccionista se queda ahí, la visión sistémica va más allá, ¿qué circunstancias han hecho coincidir en el espacio-tiempo la cabeza con el balón? Puede ser que la persona pasara por ahí en ese justo momento porque un par de minutos antes alguien le había parado en la calle para preguntarle una dirección, si no le hubieran preguntado habría pasado por el sitio del balonazo un par de minutos antes y no se habría encontrado con el balón. Las causas se encadenan y se entremezclan ¿por qué salió el balón en esa dirección y no en otra?


Otro aspecto diferencial entre la visión reduccionista y la sistémica es la relación entre el todo y las partes. Como decíamos, en la visión reduccionista el todo es igual a la suma de las partes, conocido el funcionamiento de las partes conoceremos el todo. En la visión sistémica el todo es mucho más que la suma de las partes porque las partes interaccionan entre sí para constituir el todo, si te limitas a estudiar las partes tendrás una visión muy limitada del todo, porque estás perdiendo la información relativa a las interacciones entre las partes.



Mi organismo es mucho más que el sumatorio de corazón, hígado, riñones, etc., si me limito a estudiar los órganos tendré una visión incompleta de lo que es mi organismo. Por llevarlo a un lenguaje matemático, la visión reduccionista suma, la sistémica integra.


Hoy en día la visión sistémica va penetrando poco a poco en distintas ramas del saber, aunque todavía queda mucho camino por recorrer. En Biología, por ejemplo, la visión sistémica está muy extendida en el campo de la Ecología, pero bastante menos en el campo de la Biología y Genética moleculares. Aunque poco a poco, también en este campo, se va dejando atrás la vieja relación lineal “un gen-una proteína” por una visión más sistémica del genoma como un conjunto de secuencias génicas y reguladoras que funcionan en red. Las ideas sistémicas van poco a poco impregnando las ciencias físicas y naturales, la medicina y las ciencias sociales, sin embargo, la visión sistémica tiene todavía un largo camino que recorrer en la sociedad.


El Polo Norte y el Polo Sur, se están, literalmente, derritiendo… ¿cómo está afectando a la vida en el planeta? ¿Hay marcha atrás para este proceso?


Desde un punto de vista sistémico todavía es pronto para saber las profundas consecuencias que el cambio climático va a tener sobre el planeta. En este momento estamos empezando a conocer algunas de las relaciones lineales causa-efecto derivadas del cambio climático, como es el progresivo deshielo no sólo de la Antártida y el Ártico, sino también de los glaciares de todos los continentes. Sin duda alguna, el deshielo de esas masas polares puede alterar las corrientes marinas, de las que dependen en gran medida las condiciones climáticas del planeta.



No es la primera vez que el planeta experimenta grandes cambios climáticos, con periodos glaciares seguidos de periodos de calentamiento, pero lo que hace único e imprevisible al cambio climático actual es la velocidad con la que está teniendo lugar, lo que otras veces ha ocurrido en miles de años ahora está ocurriendo en décadas y eso lo hace más imprevisible todavía.


Los grandes cambios climáticos siempre han ido acompañados de profundas modificaciones en la biosfera, con desaparición de especies y aparición de otras nuevas, por ahora, en el actual cambio climático, podemos documentar la desaparición de especies, pero es pronto para documentar la aparición de nuevas especies.


En el campo que yo más conozco, que es el de la fisiología y metabolismo de las plantas, es difícil prever las consecuencias del cambio climático, ya que hay factores que influyen de forma contrapuesta. Por ejemplo, las altas temperaturas favorecerían en principio a especies tropicales y subtropicales que, como el maíz o la caña de azúcar, tienen un tipo especial de fotosíntesis (fotosíntesis C4), sin embargo, el aumento de CO2 en la atmósfera, que es una de las causas responsable del cambio climático, favorecería a las plantas como el trigo o el arroz, que tienen la fotosíntesis más habitual (fotosíntesis C3). ¿Alterará el cambio climático la distribución de las plantas? Posiblemente sí, aunque no podamos predecir en qué sentido.


Personalmente creo que el cambio climático es ya irreversible y más teniendo en cuenta la falta de interés político en subsanar las causas que lo provocan. Si se actuara ahora se podrían minimizar los cambios, aunque no evitarlos del todo. Y digo cambios y no daños porque la vida, como proceso global, no ha sufrido daños, ha experimentado cambios. Nuestra propia existencia como especie es fruto de algunos de esos cambios. El hombre es hoy en día un factor evolutivo determinante, es el que está provocando los cambios ambientales a los que la vida tendrá que adaptarse, que nuestra especie sobreviva a esos cambios es algo imposible de saber.


Y, colateralmente, ¿qué más se podría descubrir, para el entendimiento de la evolución, en lo que el deshielo está dejando al descubierto…?


Como comentaba antes, el deshielo en Groenlandia ha puesto al descubierto en la formación de Isua los restos fósiles de un ecosistema microbiano de hace 3700 millones de años, en esa formación ya se habían encontrado hace unos años evidencias geoquímicas de posible vida de hace 3500 millones de años. El problema es que hay pocas formaciones rocosas del periodo Arcaico y la única que yo conozco que esté en zonas polares es la de Isua, es posible que el progresivo deshielo de esa formación pueda aportar nuevas evidencias. Por otra parte, la Antártida puede ser también una fuente de sorpresas ya que se han detectado allí con cierta frecuencia restos de meteoritos que impactaron con la Tierra y en muchos de ellos hay restos de compuestos orgánicos. Hace unos años se observó en uno de esos meteoritos la presencia de unas estructuras que podían interpretarse como posibles restos de células, aunque finalmente no se ha confirmado esa hipótesis. Quizás el deshielo pueda traer nuevas evidencias de restos orgánicos o incluso celulares. Personalmente no lo descarto, aunque es poco probable.


Por acercarnos un poco al metabolismo de los seres vivos, sobre el nitrógeno… ¿cuál es su papel en los ciclos biológicos, en la vida?


El nitrógeno es uno de los bioelementos esenciales para la vida ya que forma parte de las proteínas y los ácidos nucleicos. Las plantas, que son los mineros de la biosfera, lo incorporan a la materia orgánica tomándolo del suelo en forma inorgánica (nitratos y amonio) y una vez incorporado lo reducen a nitrógeno orgánico. Para ello utilizan la energía y el poder reductor de la fotosíntesis. Es decir que la fotosíntesis no sólo permite incorporar el carbono a la materia orgánica, sino también el nitrógeno.



El problema es que la cantidad de nitrato y amonio presente en los suelos es relativamente escasa y ello, junto con la disponibilidad de agua, limita el crecimiento de las plantas. El nitrógeno orgánico fruto de los desechos animales y vegetales puede mineralizarse en el suelo por la acción de distintos tipos de hongos y bacterias y de esta manera pueden regenerarse y reciclarse el nitrato y el amonio del suelo, pero siempre en cantidades limitadas.


El gran reservorio de nitrógeno en la biosfera es el nitrógeno molecular (N2), que constituye el 78% del aire que respiramos, pero ni las plantas ni los animales somos capaces de utilizarlo. Los únicos organismos capaces de utilizarlo son algunos grupos de bacterias, que son capaces de reducirlo a nitrógeno orgánico en un proceso que se conoce como fijación de N2. Estas bacterias fijadoras de N2 enriquecen los ecosistemas acuáticos y terrestres con nitrógeno, manteniendo así su fertilidad. Además, las plantas leguminosas aprovechan directamente el nitrógeno fijado por un tipo de bacterias, los Rhizobium, con las que establecen una simbiosis en las que la planta cede a la bacteria carbono orgánico y la bacteria cede a la planta nitrógeno orgánico. Hoy en día uno de los campos de investigación más punteros, subvencionado entre otros por la fundación Gates, es el de introducir los genes necesarios para la fijación de N2 y conseguir que funcionen en plantas no leguminosas como el arroz.


Para terminar, leyendo tus artículos, la verdad es que me hizo recordar algo de suma importancia, aquella sentencia tan básica y capital de que “la materia ni se crea ni se destruye, sólo se transforma”. ¿Crees que hemos perdido de vista este concepto, su importancia para el conocimiento del propio universo?


No, no creo que nos hayamos olvidado de ese principio fundamental de la química, aunque quizás no se ha reflexionado socialmente sobre él. Este principio está interrelacionado con los principios termodinámicos, ya que toda transformación de la materia va acompañada de cambios en la energía. Los seres vivos tomamos materia de alta calidad energética, glucosa, aminoácidos y ácidos grasos en el caso de los organismos y combustibles fósiles y otros recursos naturales en el caso de la sociedad. Parte de esa materia la transformamos para obtener de ella los materiales que necesitamos para edificar nuestros tejidos o nuestras ciudades y otra parte la quemamos para obtener de ella la energía que nos permite mantener el orden estructural. La energía está contenida en los enlaces químicos de las moléculas, cuando estos se rompen en la combustión, la energía se libera y los átomos se reorganizan para formar otras moléculas de menor energía como el agua, la urea o el CO22, que son los residuos que liberamos al ambiente. Es decir, la materia útil consumida no se destruye, simplemente se transforma en residuos. Igual sucede con la energía, parte de la energía liberada se transforma en trabajo y otra parte se transforma en calor, que es energía no útil. De esta manera, la materia estructurada y ordenada consumida en forma de azúcares o hidrocarburos se transforma en residuos y calor, aumentando así la entropía del universo, como dice el 2º principio.



La sociedad en que vivimos no es consciente que tiene cumplir, y de hecho cumple, los principios químicos y termodinámicos que rigen en el universo, cuanto más ordenada es la sociedad, más recursos y energía tiene que consumir y más calor y residuos contaminantes produce. Todos los problemas ambientales que se están registrando no son más que el resultado ineludible de los principios físico-químicos del universo, no nos podemos escapar de ellos, al igual que no nos podemos escapar de la gravedad.


El hacer del hombre está alterando los ciclos biogeoquímicos que reciclan los bioelementos, consumimos recursos a una mayor velocidad de la que el planeta puede reponerlos. Pensamos que los recursos son infinitos, pero no es así, si no se reciclan se agotarán. Los combustibles fósiles que consumimos son el fruto de la fotosíntesis que desarrollaron las plantas de épocas geológicas pasadas, tardaron en formarse millones de años y los estamos quemando en unas cuantas décadas. Los cálculos más optimistas calculan que, en la actualidad, la fotosíntesis de algas y plantas recicla como mucho el 50% del CO2 que emitimos a la atmósfera, y lo mismo sucede con los otros elementos, se recicla menos de lo que se consume. El CO2 no reciclado se acumula en la atmósfera y da origen al famoso efecto invernadero y al consiguiente calentamiento global. La solución a los problemas ambientales no es fácil. Utilizar otras fuentes de energía menos contaminantes, como el sol, el viento o las mareas, permitiría reducir los problemas energéticos, pero si no disminuimos también la utilización de otros recursos naturales seguiremos con los problemas del reciclaje de la materia. Ahí la solución es más compleja, me temo que o cambiamos de forma de vida, o terminaremos teniendo que buscar recursos en otros planetas.

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Eduardo Fernández Valiente

Catedrático de Fisiología Vegetal del Departamento de Biología de la UAM. Dr. y Profesor Universitario en Biología y Coordinador/Director de Respuestas Fisiológicas a Cambios Ambientales en Organismos Fotosintéticos en la UAM.

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