MITOLOGÍA NATURAL

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  • Arsénico: historias de bacterias y de nobles italianos

    El 17 de octubre de 1587, después de 11 días de agonizante sufrimiento, el Gran Duque de Toscana, Francesco I de Medici murió a consecuencia de la malaria, de acuerdo con los documentos oficiales de la época.  La muerte del duque italiano probablemente no se hubiera convertido en evento histórico de no ser por una extraña circunstancia: apenas horas después del fallecimiento del sobrio gobernante, su esposa Bianca Cappello murió también de la misma enfermedad.

    Dos semanas antes de este extraño episodio, Ferdinando, el hermano menor de Francesco, se había mudado a la villa de los Medici en Poggio a Caiano, en las afueras de Florencia.  Ferdinando era el sucesor natural de Francesco, y de hecho fue el último de los duques de Toscana después de la muerte de su hermano.  Sin embargo, Bianca tenía dos hijos de un matrimonio anterior y cabía la posibilidad de que el mayor de ellos fuese nombrado heredero del ducado.  Todas estas circunstancias hicieron surgir el rumor de que la muerte de Francesco y Bianca no había sido natural y que probablemente Ferdinando había urdido un letal plan para conservar su rica herencia.

    A finales del 2006, un equipo encabezado por Francesco Mari, de la Universidad de Florencia, encontró altos niveles de arsénico en restos de órganos atribuidos a Francesco, aunque esos niveles fueron relativamente bajos en muestras de hueso y cabello.  Este patrón, que es consistente con una exposición de corto plazo al arsénico, llevó a Mari y sus colegas a concluir que Francesco había muerto por envenenamiento y que posiblemente Ferdinando habría usado trióxido de arsénico, el llamado arsénico blanco, para asesinar a su hermano y su cuñada.

    El arsénico es probablemente el veneno más conocido, al menos en la mente de los asiduos lectores de las novelas policíacas y de intriga.  También es protagonista de una de las historias en El sistema periódico, el clásico libro de Primo Levi, en la que un zapatero se presenta en el modesto laboratorio de Levi en Turín para solicitar el análisis químico de una muestra de azúcar con la que, sospecha el zapatero, un competidor está tratando de envenenarlo con arsénico. En diferentes épocas se ha atribuido al arsénico la muerte de personajes como Napoleón y Simón Bolívar.  También se piensa que varios pintores impresionistas podrían haber sufrido envenenamiento crónico con arsénico por el uso del verde de París, un pigmento que contiene un compuesto de cobre y arsénico.

    El arsénico actúa a nivel celular inhibiendo el funcionamiento de enzimas clave en la captación de energía.  La disrupción de la función celular se manifiesta a nivel del organismo con desbalances en la concentración de iones de potasio y subsecuentes fallas en los órganos vitales.  En su forma aguda, el envenenamiento produce espectaculares episodios de vómito y diarrea, así como intensos dolores abdominales y sudoración fría.  Es fácil ver cómo un envenenamiento con arsénico puede confundirse con una malaria fulminante (o viceversa).  Como el arsénico tiene la capacidad de suplantar al fósforo en algunas moléculas y cambiar la química de esas moléculas, se convierte en un potente veneno para cualquier forma de vida.

    Hoy (2 de diciembre de 2010), la NASA ha anunciado el descubrimiento de un tipo de bacteria (llamada GFAJ-1) que no sólo es capaz de crecer perfectamente en un ambiente con alta concentración de arsénico, sino que incluso ha evolucionado para incorporar los átomos de arsénico en sus biomoléculas.  En el ambiente extremo del lago Mono, en California, la bacteria ha logrado incorporar el arsénico en las moléculas de DNA en los lugares normalmente ocupados por átomos de fósforo.  Se trata, sin ninguna exageración, de un tipo de molécula completamente nueva, no conocida en ningún otro organismo del planeta.  Como explica Felisa Wolfe-Simon, investigadora principal en el estudio, nos encontramos ante un organismo que abre una enorme serie de nuevas puertas para el estudio de la vida en la Tierra y fuera de ella.

    No se trata de una forma de vida extraterrestre, como algunos medios especularon durante la semana, pero sí es un tipo de organismo que demuestra la enorme versatilidad y capacidad de adaptación de la vida.  Si hay bacterias capaces de sobrevivir, y de hecho prosperar en un ambiente que resultaría absolutamente inhóspito para otros organismos, es perfectamente plausible la existencia de vida de algún tipo en los ambientes extremos de algunos de los planetas y satélites de nuestro sistema solar.  El descubrimiento también abre la puerta para especulaciones sobre la existencia de vida en alguno de los más de 500 planetas que se han descubierto recientemente fuera del sistema solar.

    El arsénico, ese poderoso veneno protagonista de tantas historias de muerte e intriga, resulta fundamental para la vida bacteriana en un lago de California.  Así como las pinturas impresionistas nos muestran en los vivos colores verdes un aspecto positivo del arsénico, los descubrimientos anunciados por la NASA nos proporcionan una perspectiva completamente nueva: el arsénico como componente imprescindible para un ser vivo.

    ¿Y realmente el arsénico mató a Francesco de Medici?  En septiembre de este año, Gino Fornaciari, de la Universidad de Pisa y sus colaboradores demostraron con métodos inmunológicos que Francesco estuvo expuesto a Plasmodium falciparum, el protozoario responsable de la malaria.  Los altos niveles de arsénico encontrados por el equipo de Mari podrían resultar de los químicos usados en el embalsamamiento del cuerpo del duque y no de un envenenamiento, en opinión de Fornaciari.  De acuerdo con este nuevo estudio, la muerte del duque de Toscana, y probablemente también la de su consorte, se debió a la malaria, tal como fue asentado por los médicos de la época.

    ACTUALIZACIÓN [1 DE MARZO 2019]
    El artículo sobre GFAJ-1 se publicó el 11 de junio de 2011 en la revista Science (ver Wolfe-Simon et al. 2011 en las referencias). De inmediato provocó severas críticas por no demostrar experimentalmente algunas de las afirmaciones fundamentales del trabajo, como la presencia misma del arsénico en las biomoléculas de la bacteria. Sin embargo, como estas críticas no se publicaron en revistas científicas sino en el blog técnico de la investigadora Rosie Redfield, la controversia continúo por algunos meses.

    El golpe final que terminó por desmentir el trabajo de Wolfe-Simon y colaboradores fue la demostración de que la incorporación de arsénico es letal para GFAJ-1, como sucede en todos los seres vivos, y que de hecho la bacteria puede sobrevivir en el ambiente extremo del lago Mono a través de mecanismos químicos que le permiten distinguir los fosfatos (PO4) de los arsenatos (AsO4) y emplear solo los primeros, aunque la concentración de arsénico sea muchísimo mayor que la de fósforo.  (Elias et al. 2012).

    Figuras

    1. Francesco I de Medici, Gran Duque de Toscana.
    2. Pintura de Paul Cézanne.  En la parte inferior se muestra (aproximadamente) el color verde de París.
    3. La bacteria GFAJ-1.  Foto NASA.

    Referencias

    Elias, M., et al.. (2012). The molecular basis of phosphate discrimination in arsenate-rich environments. Nature, 491(7422), 134.

    Fornaciari, F. et al. (2010) Plasmodium falciparum immunodetection in bone remains of members of the Renaissance Medici family (Florence, Italy, sixteenth century). Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene 104:583-587.

    Mari, F. et al. (2006) The mysterious death of Francesco I de’ Medici and Bianca Cappello: an arsenic murder? British Medical Journal 333:1299-1301.

    Wolfe-Simon, F. et al. (2011) A bacterium that can grow by using arsenic instead of phosphorus. Science. 332 (6034): 1163–1166.

    2019: Año Internacional de la Tabla Periódica

  • Galileo y el rapto de Europa

    Io, Europa, Ganimedes y Calisto son los nombres de los cuatro satélites mayores de Júpiter.  En la mitología clásica, cada uno de ellos corresponde con amantes de Zeus (el equivalente griego de Júpiter) y cada uno tiene historias fascinantes.  Se cuenta que Europa, por ejemplo, era una princesa fenicia que fue seducida por Zeus, quien había tomado la forma de un portentoso toro blanco.  Cuando Europa montó al animal, la bestia emprendió un prodigioso viaje a través del mar para llegar a Creta.  Europa, al parecer complacida por su supuesta abducción, procreó con Zeus varios hijos, entre ellos Minos, futuro rey de Creta.

    La historia verdadera de los satélites de Júpiter es casi tan extraordinaria como la mitológica.  En diciembre de 1609, Galileo Galilei tuvo la genial idea de apuntar su “lente de espía” (un primitivo telescopio) hacia el espacio.  Las observaciones y deducciones que Galileo hizo en los siguientes meses cambiaron para siempre la imagen que de los cuerpos espaciales se tenía.  La Luna, por ejemplo, era considerada en la visión aristotélica como un objeto de total perfección en forma y movimiento.  Galileo observó en cambio un mundo cubierto por enormes cráteres, extensas llanuras y numerosas montañas.  Galileo también observó las fases de Venus, un fenómeno compatible con el modelo heliocéntrico de Copérnico pero difícilmente explicable dentro del modelo geocéntrico de Tolomeo.  Finalmente, probablemente a principios de 1610, Galileo observó unos nuevos cuerpos espaciales cercanos a Júpiter.

    Galileo pensó que estos nuevos cuerpos eran estrellas alineadas en ese momento con Júpiter.  En las semanas subsecuentes, sin embargo, pudo constatar que los cuatro objetos eran en realidad satélites en órbita alrededor del planeta gigante, un hecho tremendamente difícil de explicar con el modelo geocéntrico.  Galileo llamó a los cuatro objetos Medicea Sidera en honor de los cuatro hermanos Medici, aunque propuso también el sistema de llamar a los satélites Júpiter I, II, III y IV de acuerdo con su posición respecto al planeta.

    En 1614, el astrónomo alemán Simon Marius publicó Mundus Iovialis, un tratado sobre Júpiter en el que afirmó haber descubierto los cuatro satélites del planeta gigante con anterioridad a Galileo.  Fue Marius quien llamó a los satélites con los nombres de seres mitológicos asociados con Júpiter/Zeus:

    Io, Europa, Ganimedes puer, atque Calisto lascivo nimium perplacuere Iovi.
    (Io, Europa, el niño Ganimedes y Calisto dieron gran placer a Júpiter el lujurioso).

    El sistema numérico de Galileo se empleó ampliamente hasta mediados del siglo XX cuando el descubrimiento de satélites adicionales lo hizo impráctico (hasta la fecha se han catalogado 63 satélites de Júpiter).  En consecuencia, los nombres mitológicos de Marius son los más utilizados en la actualidad.

    En años recientes, algunas peculiaridades de Europa han llamado la atención de los científicos planetarios.  El satélite es aproximadamente del tamaño de la luna terrestre, pero tiene una superficie mucho más lisa, sin el accidentado relieve que Galileo descubrió en nuestra luna.  Los científicos han interpretado la superficie de Europa como una gruesa costra de hielo y las líneas que aparecen en las imágenes del satélite podrían ser enormes grietas en el hielo.  Lo más interesante es que por debajo de la costra de hielo podrían existir enormes extensiones de agua en estado líquido, formando un ambiente propicio para el desarrollo de la vida.

    Si en efecto existe vida en Europa (el satélite, no el continente), probablemente no estaría basada en un proceso similar a la fotosíntesis.  Después de todo, el sistema joviano se encuentra poco más de cinco veces más lejos del Sol que la Tierra, lo que significa que la luz solar es 25 veces más tenue.  Sin embargo, se conoce en la Tierra la existencia de ecosistemas enteros basados en la síntesis orgánica en lugares totalmente oscuros.  En las ventilas hidrotermales del fondo del mar, ciertas bacterias sintetizan biomoléculas empleando reacciones químicas que aprovechan la energía termal disponible en esos sitios.  Es posible que en Europa existan fuentes de energía similares a las ventilas hidrotermales, por lo que la existencia de vida en el satélite es plausible.  De hecho, Europa es considerado el cuerpo del Sistema Solar con mayores probabilidades de albergar algún tipo de vida extraterrestre.

    La Europa mitológica aceptó su destino de ser consorte de Zeus y procrear algunos de sus hijos.  En el mundo real, el satélite Europa podría ser el lugar donde finalmente encontremos indicios de vida fuera de nuestro planeta.  Como en otros casos, es difícil decidir cuál de las dos historias es más fascinante.

    Referencias

    Hamilton, E. 1942. Mythology.  Back Bay Books.
    International Astronomical Union.  Planet and satellite names and discoverers

    Figuras

    1. El rapto de Europa, por Nöel-Nicolas Coypel (1690–1734).
    2. Europa, satélite de Júpiter.  Foto NASA.
    3. El rapto de Europa, por Fernando Botero (n. 1932).
    4. Io, Europa, Ganimedes y Calisto.  Foto NASA.

  • NUESTROS ANTÍPODAS EXTINTOS

    Antes de llegar al País de las Maravillas, mientras caía a través del hoyo del conejo, Alicia comenzó a imaginarse lo que sucedería si atravesara la Tierra y apareciera en el otro lado del planeta.  «¡Qué divertido sería salir entre esas gentes que andan con la cabeza abajo, y que son los antipatas, creo…!»  [antipathies en el original en inglés].  Antípodas son personas que habitan en lados opuestos de la Tierra, aunque el término también puede emplearse para referirse a dos sitios localizados en lugares opuestos del mundo.  Si imaginamos la Tierra como una esfera, la ruta imaginaria más corta entre un par de antípodas pasaría por el centro del planeta y la geodésica (la distancia más corta entre ellos sobre la superficie curva de la Tierra) mediría 20,000 kilómetros.

    Alicia puede haber tenido mal el nombre de los antípodas, pero estaba en lo correcto cuando se imaginó emergiendo en algún lugar de Nueva Zelanda, ya que ese país está bastante cerca del lado opuesto del mundo desde Inglaterra, e incluso comprende el archipiélago de los Antípodas, localizado al sureste de las islas principales.  Más precisamente,  los antípodas de los neozelandeses son los españoles, como podemos ver en el mapa a la izquierda.  Para encontrar el lugar donde viven nuestros antípodas debemos cambiar el signo de la latitud (siendo la latitud sur negativa y la latitud norte positiva) y sumar o restar 180 grados a nuestra longitud.  De esta manera, podemos constatar que si cayéramos por el hoyo del conejo de Alicia desde la ciudad de México, apareceríamos en un lugar del Océano Índico localizado a 19° 25′ 48″ S y 80° 51′ 46″ E.  Desafortunadamente para nosotros, nos encontraríamos en la mitad del mar, sin tierra alguna a la vista.

    El accidente geográfico más cercano a nosotros sería la depresión de Langseth (Langseth Trough), una especie de cañón submarino con una profundidad máxima de poco más de cinco kilómetros localizado a unos 100 kilómetros al noroeste de nuestro punto de emergencia.  Curiosamente, si iniciáramos nuestro viaje a través del centro de la Tierra en la depresión de Langseth, emergeríamos del otro lado de la Tierra a unos 34 kilómetros de Zihuatanejo, en el estado mexicano de Guerrero.

    Sin contar algunos picos volcánicos que apenas asoman del mar, la tierra firme más cercana a la antípoda de la ciudad de México es la isla de Rodrigues, en el archipiélago de las Mascareñas que forman la nación de Mauricio.  Los antípodas de los mexicanos son, entonces, los 40,000 habitantes de Rodrigues, en su mayoría de ascendencia francesa y africana y que hablan un tipo de lengua criolla basada en el francés.  La isla toma su nombre de Diogo Rodrigues, un explorador portugués que avistó las islas Mascareñas a principios del siglo XVI.

    Si por alguna razón nos interesaran nuestros antípodas no humanos, nos llevaríamos una enorme decepción.  La gran mayoría de las especies de animales nativos de la isla, todos ellos endémicos (es decir, que no se encontraban en ningún otro sitio) se extinguieron pocos años después de la colonización europea.  El más curioso de ellos era sin duda el solitario de Rodrigues, un ave no voladora cercanamente emparentada con el dodo de la isla Mauricio.  El solitario fue visto por primera vez por los europeos en 1691 y para 1755 había ya desaparecido de la isla.  Según los relatos de la época, los colonizadores gustaban de la carne de estas aves, particularmente la de los polluelos.

    Junto con los solitarios desaparecieron varias otras especies de aves: palomas, lechuzas, pericos, gallaretas, etc.  Actualmente solo persisten dos especies de aves paseriformes.  También desaparecieron dos especies de lagartijas y dos de tortugas terrestres gigantes.  El único mamífero originario de la isla, el murciélago de la fruta de Rodrigues, aún existe pero se considera en peligro de extinción.

    Este impresionante proceso de extinción es, desafortunadamente, típico de islas como la de Rodrigues.  La fragilidad de estos ecosistemas y la ausencia de adaptación de las especies nativas a depredadores tan feroces como el ser humano y sus animales domésticos hacen que la extirpación de faunas enteras en las islas sea la norma y no la excepción.  ¿Debemos lamentarnos o preocuparnos por los sucesos que han tenido lugar literalmente al otro lado del mundo?  Tal vez debemos aprender alguna lección en la historia de nuestros antípodas extintos y evitar en la medida de lo posible un futuro similar para nuestros propios animales.

     

    Referencias y notas

    Carroll, L. 2002. Aventuras de Alicia en el País de las Maravillas / Al otro lado del espejo. Valdemar. Madrid [Traducción de Mauro Armiño].
    Day, D. 1989. Vanished species.  Gallery Books.  Nueva York.
    Se puede encontrar fácilmente la antípoda de cualquier sitio de la Tierra usando wolframalpha.
    Un mapa más detallado de los antípodas puede consultarse en el sitio de National Geographic.

    Figuras

    1. Ilustración de John Tenniel para Alicia en el País de las Maravillas.
    2. Mapa de los antípodas.  Un habitante de un continente marcado en magenta debe buscar su antípoda en los continentes dibujados en azul y viceversa. El color oscuro denota pares de sitios en tierra firme que son antípodas.   Tomado de Wikipedia.
    3. El solitario de la isla Rodrigues, ilustrado por Frederick William Frohawk.
    4. La tortuga terrestre gigante de Rodrigues.