El nacimiento de la tabla periódica

Atenea brota de la cabeza de Zeus. Imagen tomada de una vasija griega antigua. Wikimedia Commons.

En la mitología griega, la diosa Atenea nació enterita y guerrera de la cabeza de su padre, Zeus. Éste sufría una jaqueca horrible y le pidió a otro dios que lo curara dándole un hachazo en plena coronilla. Zeus recibió el golpe y ahí brotó Atenea.

La imagen me viene a la mente siempre que leo historias de grandes hallazgos teóricos en la ciencia, cuando el descubridor, después de mucho cavilar en un problema —su dolor de cabeza—, termina un día por dar a luz una teoría novedosa y revolucionaria.

La primera tabla periódica de los elementos nació más o menos de ese modo. El 17 de febrero de 1869, el hoy famoso químico ruso Dimitri Mendeléiev (1834-1907) canceló una visita que iba a hacer a una fábrica de quesos a la que estaba invitado y se puso a elaborar una tabla de los 63 elementos entonces conocidos, ordenándolos según su peso atómico y sus propiedades químicas. Mendeléiev, que llevaba unos diez años pensando en el asunto, confirmó entonces definitivamente su idea de que, si todos los elementos químicos se disponen en orden creciente de su peso atómico, se manifiesta una “repetición periódica” de propiedades:

Surge así la ley periódica o de la periodicidad: las propiedades de los elementos, al igual que las formas y propiedades de los compuestos que originan, se hallan en dependencia periódica o son una función periódica de la magnitud de sus pesos atómicos [Principios de química].

Unos días después saldrían de la imprenta 200 ejemplares de esta primera tabla, los cuales el científico ruso envió a químicos de toda Europa. El 6 de marzo, un colega dio a conocer la tabla en una asamblea de la Sociedad Rusa de Química, que recibió el descubrimiento con fuertes aplausos. La tabla periódica de Mendeléiev no tardó en aparecer en las revistas científicas europeas.

Monumento a Mendeléiev en Bratislava, Eslovaquia. Foto: Guillaume Speurt (Flickr Creative Commons).

Tabla profética

Mendeléiev no era el único que había observado cierta correlación entre los pesos atómicos y las propiedades de los elementos.

El químico inglés John Alexander Reina Newlands, casi al mismo tiempo que Mendeléiev, se dio cuenta de que, si los elementos se ordenan según su peso atómico, cada siete elementos surgía uno de propiedades químicas semejantes a las del primero, de lo que concluyó que los elementos químicos, como las notas musicales, siguen una ley de las octavas. Por su parte, el químico alemán Julius Lothar Meyer descubrió también una ley periódica, con la que pudo elaborar una especie de gráfica de los elementos, la cual publicó en 1870.

Grupo de doce elementos de una exposición permanente de la Universidad de Oregon sobre la tabla periódica. Foto de Wolfram Burner (Flickr Creative Commons).

Pero hay diferencias muy importantes entre el hallazgo de Mendeléiev y los de sus colegas. Meyer, por ejemplo, se concentró en las propiedades físicas, mientras que Mendeléiev estaba bien familiarizado con las propiedades químicas y fueron éstas las que tuvo más en cuenta. Y, por encima de eso, lo más significativo es que la primera tabla periódica, la de Mendeléiev, incluía varios huecos para elementos todavía no descubiertos y hasta predecía cuáles serían los pesos atómicos de algunos de ellos, así como sus principales propiedades físicas y químicas.

Mendeléiev, como él mismo lo puso de relieve más tarde, había encontrado, en efecto,

la posibilidad de pronosticar las propiedades de elementos aún desconocidos, cuando están rodeados de conocidos. Esto nos permite ver que la ley periódica no sólo es útil para describir lo conocido, sino también para penetrar en lo desconocido. En la década de 1870 se desconocía la existencia de algunos elementos, pero sus huecos, casillas vacías, quedaron ubicados en la tabla periódica [Principios de química].

De ahí que se haya llamado muchas veces a Mendeléiev el profeta de la química moderna.

Nuestra actual tabla periódica de los elementos ya no es la misma que elaboró Mendeléiev. No sólo se han descubierto los elementos que entonces faltaban, sino que otros descubrimientos —los elementos transuránicos, muy especialmente— han obligado a reorganizar parcialmente la tabla, en especial para acomodar la serie de los actínidos. Entre los elementos transuránicos figura el mendelevio, bautizado así por sus descubridores.

La posibilidad de hacer predicciones basadas en el principio de periodicidad no paró con Mendeléiev. Glen T. Seaborg, uno de los descubridores de los elementos transuránicos, modificó la tabla periódica para colocar los elementos actínidos debajo del cuerpo principal de la misma. Su modificación hizo posible predecir con exactitud las propiedades de elementos transuránicos aún no descubiertos. Seaborg, por cierto, estuvo entre los galardonados con el Premio Nobel de Química de 1951.

El congreso de Karlsruhe

Estoy convencida de que el intercambio de ideas y el debate civilizado son poderosos catalizadores del progreso científico. El camino al hallazgo de 1868 pasó por un notable acontecimiento en la historia de la ciencia: el primer congreso internacional de química, celebrado ocho años antes.

A mediados de 1860, docenas de químicos de Europa recibieron una invitación a reunirse ese mismo año en la ciudad alemana de Karlsruhe. La convocatoria fue idea del gran químico orgánico Friedrich August Kekulé (1829-1896), preocupado por las discordias que había entre los químicos profesionales europeos sobre nomenclatura, notación, pesos atómicos y el propio concepto de átomo.

Se carecía, entre otras cosas, de un sistema uniforme para la formulación de las sustancias químicas, al grado de que, a veces, una misma fórmula representaba diferentes compuestos o un mismo compuesto se representaba con distintas fórmulas. Kekulé atestiguaba, por ejemplo, haber encontrado hasta 19 fórmulas diferentes para el ácido acético. A ello se añadía la confusión entre pesos atómicos y pesos moleculares, derivada de que tampoco se tenía del todo clara la diferencia entre átomos y moléculas.

Stanislao Cannizzaro, uno de los protagonistas del congreso de Karlsruhe, reunido del 3 al 5 de septiembre de 1860. Las ideas de Cannizzaro tuvieron poderosa influencia en Mendeléiev y Meyer, descubridores del principio de periodicidad de las propiedades de los elementos químicos. Imagen de Wikimedia Commons.

Convencido de que una gran reunión en que los químicos más importantes del mundo intercambiaran opiniones podría ayudar a superar las “diferencias de opinión teórica que han surgido”, Kekulé se puso al habla con sus colegas Adolphe Wurtz y Carl Weltzien, con los que acordó la organización de lo que sería el primer congreso internacional de química. Pronto, los tres despacharon las invitaciones, en francés, inglés y alemán. El 3 de septiembre 140 personas se presentaron en Karlsruhe para la apertura de la reunión, que duró hasta el día 5. Entre los asistentes estuvieron Mendeléiev y Meyer.

El congreso terminó sin un acuerdo definitivo sobre el problema de los pesos atómicos y moleculares. Pero el químico italiano Stanislao Cannizzaro hizo un insistente esfuerzo por convencer a sus colegas de que las moléculas son entidades en verdad diferentes de los átomos y en la última jornada repartió copias de un escrito suyo sobre pesos atómicos, en el que utilizó explícitamente el trabajo previo de su compatriota Amedeo Avogadro (1776-1856). El escrito, titulado Sunto di un corso di filosofia chimica, hacía la distinción entre peso atómico y peso molecular. De su importancia en toda esta historia me dio cierta idea lo que después escribiera Julius Lothar Meyer: que el trabajo de Cannizzaro le abrió los ojos.

Sospecho que tuvo un efecto parecido en Mendeléiev, quien, en sus Principios de química, anota: “Con la aplicación de la ley de Avogadro, el concepto de molécula queda perfectamente definido y, por ende, la noción de peso atómico”. Lo demás ya se los conté y lo pueden completar con los libros que menciono abajo.

Lecturas recomendadas

Esteban Santos, Soledad (2009). La historia del sistema periódico. Madrid: Universidad Nacional de Educación a Distancia.

García, Horacio (1990). El químico de las profecías, Dimitri I. Mendeléiev. México: Pangea Editores.

Mendeléiev, D. (1905). The Principles of Chemistry. Tercera edición en inglés; traducción de George Kamensky. Nueva York: Longsman, Green, and Co. [Las citas de Mendeléiev que he puesto en el artículo vienen de este texto del químico ruso.]

Scerri, Eric R. (2011). The Periodic Table: A Very Short Introduction. Oxford University Press.

Los amargos peligros del azúcar

Buñuelo azucarado. Foto de Leonard John Mathews (Flickr Creative Commons).

“¡Azúcar!”, exclamaba Celia Cruz en medio de una alegre rumba. “Eres el azúcar de mi café” se titulaba una canción romántica popular el siglo pasado. Apenas dos ejemplos recientes —entre miles— para ilustrar que, por largo tiempo, nuestra cultura popular ha asociado el azúcar con las cosas buenas de la vida. Por desgracia, el consumo excesivo de azúcares ha traído consigo cosas no tan buenas.

Desde 2002, la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha recomendado que el consumo de azúcares libres no represente más del 10% de la ingesta calórica total diaria. En otras palabras, si una persona ingiere un total de 2000 kilocalorías diarias, la recomendación se traduce en que no debe ingerir más de 200 kilocalorías al día en forma de azúcares libres. La idea es que las autoridades, la industria y el público tomen medidas para conseguir ese objetivo.

El pasado 5 de marzo, la OMS abrió una consulta pública acerca de un proyecto de nuevas directrices sobre la ingesta diaria de azúcares para niños y adultos. El proyecto mantiene la recomendación de hace doce años, pero añade que si la ingesta calórica diaria representada por los azúcares libres se reduce a 5% o menos los beneficios extra serían muy considerables. Este porcentaje significa 100 kilocalorías provenientes de azúcares libres como máximo en una dieta de 2000 kilocalorías diarias; puesto que los azúcares proporcionan 4 kilocalorías por gramo, la idea es no consumir más de 25 gramos de azúcares por día (unas 6 cucharaditas cafeteras).

El proyecto incluye dos advertencias importantes. “Estas recomendaciones”, dice, “no son pertinentes a individuos en necesidad de dietas terapéuticas, entre ellas las empleadas para enfrentar casos de desnutrición severa, moderada o aguda”, para lo cual la OMS elabora directrices específicas cuya aplicación, obviamente, es responsabilidad de las instituciones y profesionales de la salud. Pero asimismo el documento advierte que la ingesta de azúcares libres no es una estrategia apropiada para aumentar la ingesta calórica en individuos con ingesta calórica insuficiente si se dispone de otras opciones.

En parte por los progresos de la medicina que han permitido tratar y prevenir un gran número de enfermedades infecciosas, las enfermedades no trasmisibles han pasado a primer plano en las estadísticas de morbilidad y mortalidad. La obesidad es un factor contribuyente al aumento de la incidencia de estas enfermedades. Imagen: calaveritas de dulce; foto de Angélica Portales (Flickr Creative Commons).

Obesidad y caries

El proyecto de la OMS se ha elaborado con apoyo en una montaña de estudios científicos sobre las consecuencias del consumo excesivo de azúcares. Hay evidencias cada vez más abundantes de que el consumo elevado de azúcares libres —sobre todo en forma de bebidas azucaradas— conduce a que la gente ingiera más calorías de las que necesita y menos alimentos que le serían más beneficiosos desde el punto de vista nutricional, lo que desemboca en aumento de peso y mayor riesgo de enfermedades no trasmisibles, como diabetes o padecimientos cardiovasculares. Las enfermedades no trasmisibles son ya el factor principal de mortalidad y morbilidad a escala mundial, dice la OMS.

El documento de la OMS subraya que hay un buen número de estudios sobre la relación entre el consumo de azúcares libres y la incidencia de la caries dental.  A pesar de lo mucho han mejorado la prevención y el tratamiento de las enfermedades dentales, éstas todavía se cuentan entre las enfermedades no contagiosas con mayor prevalencia en todo el mundo. En muchos países, la caries infantil temprana es la enfermedad crónica infantil más común.

Las enfermedades dentales siguen causando dolor, ansiedad, limitaciones funcionales y desventajas sociales para un gran número de personas en todo el mundo, dice el documento. “El tratamiento de las enfermedades dentales es caro: para los países industrializados representa entre el 5 y el 10% de sus presupuestos de salud; para muchos países pobres rebasaría el total de los recursos disponibles para la atención sanitaria infantil.”

La recomendación de reducir aún más el consumo de azúcares libres, a menos del 5% de la ingesta energética total, se basa precisamente en estudios que establecen una relación lineal entre la ingesta de azúcares y la caries dental, así como en el hecho probado de que la caries se arrastra de la infancia a la edad adulta. “A fin de minimizar el riesgo de caries dental para toda la vida, el consumo de azúcares libres debe ser lo más reducido posible.”

La consulta pública de la OMS estará abierta hasta el 31 de marzo de 2014. Al mismo tiempo que se desenvuelve la consulta pública, el proyecto será revisado por un grupo externo de expertos. Al final le tocará al Comité de Examen de Directrices aprobar la versión definitiva. Mientras tanto, algunas compañías —en particular, ciertos fabricantes de bebidas azucaradas— vienen promoviendo una campaña de propaganda y relaciones públicas en contra del proyecto de la OMS. La colega bloguera Tabitha M. Powledge da detalles en un artículo publicado este 14 de marzo.

La OMS ha indicado que quienes deseen presentar observaciones acerca del proyecto podrán hacerlo a través del sitio web de la propia organización. Pongo aquí los enlaces, por si alguno de mis lectores siente que tiene algo que aportar (quienes presenten observaciones antes deberán llenar y firmar una declaración de intereses).

Los estudios encuentran una clara relación entre el consumo de bebidas azucaradas y el riesgo de caries dental. En la foto, la teniente Joyce Yang y el técnico Adrian Murphy, de la Marina de los EUA, atienden a una joven paciente dental en Indonesia. Foto tomada por Rebecca J. Moat (Marina de los EUA).

Azúcares libres

Es importante precisar quéentiende la OMS por azúcares libres. El documento de la OMS distingue tres clases de azúcares en la dieta:

• azúcares intrínsecos, es decir, aquéllos que forman parte de la estructura de frutas y verduras intactos;
• los azúcares de la leche (lactosa y galactosa);
• azúcares libres, que abarcan todos los monosacáridos (por ejemplo, la glucosa y la fructosa) y disacáridos (por ejemplo, la sacarosa) añadidos a los alimentos sea por los fabricantes, los cocineros o los propios consumidores, así como los azúcares presentes de forma natural en la miel, los jarabes y los jugos de fruta, específicamente.

Como no hay evidencia de que el consumo de azúcares intrínsecos tenga efectos adversos para la salud humana, según la OMS, “las recomendaciones se concentran en el efecto del consumo de azúcares libres”. Los cuales, por cierto, aparecen muchas veces donde menos se espera. Es muy sabido que una lata de refresco endulzado con azúcar puede contener hasta 40 gramos (unas 10 cucharaditas cafeteras) de azúcar; pero gran parte de los azúcares libres que se consumen hoy en día se ocultan en alimentos elaborados que por lo común no se consideran dulces, añade el organismo internacional.

Pocas personas creerían que su hamburguesa tiene azúcar, pero una sola cucharada de cátsup contiene unos 4 gramos de azúcar, más lo que contenga el bollo. Hay quien le pone a su hamburguesa y a las papas fritas adjuntas el equivalente a cuatro o cinco cucharadas de cátsup; hagan la cuenta. Otro ejemplo: a menos que se use un edulcorante artificial, una porción de yogur endulzado puede venir tan cargada de azúcar como un refresco de lata, sobre todo si trae mermelada de fruta en el envase. Según la base de datos del Departamento de Agricultura de los EUA (USDA), en un envase de 225 gramos de yogur con conserva de fruta, bajo en grasa, hay 43 gramos de azúcar.

Naranjas. Foto de Gyorgy Weil (Flickr Creative Commons).

Además, hay que observar que, cuando la OMS habla de azúcares intrínsecos, la definición exige que las frutas y verduras que los contienen estén intactos. Como lo explica por su parte el Servicio Nacional de Salud (NHS) de la Gran Bretaña en sus recomendaciones al público, los azúcares contenidos naturalmente en las frutas enteras ofrecen menos probabilidades de causar deterioro dental, pues están contenidos en la estructura de la fruta; pero cuando la fruta se exprime o licúa los azúcares se liberan y pueden crear condiciones que dañan los dientes, sobre todo si el jugo se bebe con frecuencia.

El NHS recomienda consumir las frutas enteras y los jugos de fruta tomarlos junto con la comida, para reducir el riesgo de caries, así como diluirlos con agua, que puede ser mineralizada, si a uno le gustan las bebidas burbujeantes. En lo personal, esta última alternativa me gusta con un poco de vino tinto.

La antigüedad del vino

Uvas viníferas. Foto de tribp (Flickr Creative Commons).

El pasado noviembre, en un boletín de prensa, la Universidad Brandeis, de los Estados Unidos, anunció que un grupo de arqueólogos había desenterrado “lo que pudiera ser la bodega de vinos más antigua —y más grande— del Cercano Oriente”. Descubierta en las ruinas de un palacio de la ciudad cananea de Tel Kabri, en el norte de Israel, la bodega albergaba 40 vasijas, cada una de las cuales habría contenido, en su momento, 50 litros de vino.

Dos cosas me dejaron intrigada. Convencida como estoy de que el vino —uno de los primeros productos de la biotecnología alimentaria— ha tenido parte en la vida humana desde tiempos remotos, todo hallazgo que venga a corroborarlo me entusiasma. Pero la antigüedad del sitio, según el boletín, se remonta solamente unos 1,700 años antes de Cristo. Yo sabía de cuando menos un par de bodegas considerablemente más antiguas y más grandes, así como de los hallazgos de la arqueóloga Mary Voigt, que encontró en Irán lo que luego resultó ser residuos de vino en restos de vasijas de entre 5400 y 5000 a.C. ¿Dónde encajaría realmente el hallazgo de Tel Kabri en la historia del vino?

Asimismo, picó mi curiosidad bioquímica la observación de uno de los descubridores, el doctor Andrew Koh, de que los residuos hallados indican que la bebida se elaboró con gran cuidado y que “la receta de este vino se siguió estrictamente en todas y cada una de las vasijas”. El boletín de Brandeis no da muchos detalles de la “receta” del vino —al que cataloga de “dulce y fuerte”— pero menciona que Koh encontró trazas de “compuestos que sugieren ingredientes populares en la elaboración antigua del vino, como miel, menta, canela, bayas de junípero y resinas”. Me gustaría saber qué compuestos son ésos que Koh halló en las costras pegadas a la cerámica.

Copa armenia antigua en el Museo Histórico de Yereván. Foto de Rita Willaert (Flickr, vía Wikimedia Commons).

La tierra del vino

En busca de perspectiva, comenté el asunto con un notable experto en la historia del vino, el doctor Patrick McGovern, director científico del Proyecto de Arqueología Biomolecular del Museo de la Universidad de Pensilvania y autor del libro Ancient Wine.

Las bodegas de vino más antiguas químicamente probadas —me confirmó McGovern— son, primero, la que se encontró en la tumba del rey egipcio Escorpión I, fechada alrededor de 3150 a.C., y, segundo, la hallada en la cueva de Areni, en lo que hoy es Armenia, fechada alrededor de 3000 a.C. Las dos se localizan fuera de la antigua Canaán. La bodega de Escorpión I contuvo unos 4,500 litros de vino, importado del valle del Jordán y la zona adyacente, ya que la uva no crecía en Egipto. De la cueva armenia McGovern me dijo que, hasta donde él sabe, no se ha estimado la cantidad de vino que contuvo. Los restos que encontró Mary Voigt en Irán, bastante más antiguos, son de vasijas de una cocina hogareña.

Así que, “si nos referimos únicamente a la antigua Canaán y nos circunscribimos a los palacios, entonces sí la bodega de Kabri pudiera ser la más antigua”, me comentó McGovern. Y, como quiera que sea, el hallazgo sería importante “porque los cananeos perfeccionaron en alto grado la elaboración del vino, posiblemente ya a partir de 5000 a.C. Los cananeos luego trasplantaron el cultivo de la vid y la elaboración del vino al delta del Nilo, donde los faraones establecieron una industria real alrededor de 3000 a.C. y luego trasmitieron la cultura del vino a través del Mediterráneo a Creta, Italia, España y otros lugares merced al comercio marítimo y la colonización en los milenios subsiguientes”.

Fue así —me explicó McGovern— como los cananeos y los fenicios echaron las bases para la elaboración de vino en todo el mundo a partir de la uva euroasiática (Vitis vinifera). “Los celtas del sur de Francia adoptaron la cultura del vino de los etruscos por vía de los fenicios y, como se dice, lo demás es historia, conforme las variedades hortícolas francesas fueron trasplantadas al Nuevo Mundo”, dijo.

Mapa del imperio hitita. El área marcada en rojo oscuro muestra su extensión hacia 1560 a.C. En rojo claro, su máxima extensión. Los hititas, población de origen indoeuropeo, se asentaron en la región central de Anatolia entre los siglos XVIII y XII a.C. Su ciudad capital fue Hattusa. Imagen: Wikimedia Commons.

A juicio de McGovern, el hallazgo de Tel Kabri vendría a representar, pues, una importante etapa tardía de la producción de vino en Canaán propiamente dicha. Engarza muy bien con las enormes “bodegas” y almacenes contemporáneos o posteriores de los que hay testimonio en Kültepe y en la capital de los hititas (Hattusa) en Turquía central y en el sitio de Mari, a lo largo de los ríos Éufrates y Khabur en el norte de Mesopotamia. Este último sitio “aún no está confirmado por medio de análisis químico”, apuntó McGovern, “pero existe abundante evidencia arqueológica, arqueobotánica y literaria en pro de la hipótesis”.

La producción de vinos en el Cercano Oriente alcanzó en tiempos bíblicos volúmenes colosales. Como McGovern lo detalla en Ancient Wine, se ha calculado que una sola vasija (pithos) de Hattusa contuvo 1,750 litros, casi la misma cantidad que se ha estimado para todo el almacén de Tel Kabri. Son de recordarse también las “bodegas de vinos” de Urartu, fechadas hacia 700 a.C., con capacidad para entre 400,000 y 500,000 litros. En Canaán propiamente dicha —lo que es ahora la Ribera Occidental—, en tiempos de los israelitas hubo 63 cavas en Gibeón que se estima contuvieron alrededor de 100,000 litros de vino.

El hallazgo del Neolítico

Es imposible cultivar uvas y no terminar haciendo algo de vino, observa Stefan K. Estreicher en su libro Wine: From Neolithic Times to the 21st Century. La razón es sencilla: sobre el pellejo de la uva viven levaduras; si se exprimen uvas en una vasija y la temperatura es apropiada, las levaduras se alimentan del azúcar del mosto y producen alcohol y dióxido de carbono. Cuando el contenido alcohólico supera más o menos 5%, una población se vuelve dominante: la de Saccharomyces cerevisiae, el servicial microorganismo que la humanidad ha empleado por milenios para hacer vino, pan y cerveza. (La sucesión de poblaciones, así como su sobrevivencia durante la fermentación alcohólica, depende también de factores como la temperatura y el pH.)

Estreicher conjetura que el proceso fermentativo se descubrió accidentalmente a principios del Neolítico, unos 8,000 años antes de Cristo, cuando la humanidad estableció sus primeros asentamientos permanentes. Luego, la fermentación se empezó a provocar deliberadamente y se buscó la manera de conservar el producto. “La gente domestica animales y cultiva la tierra. En el Cercano Oriente, las vasijas de barro más antiguas que se conocen capaces de servir para conservar semillas de una siembra a la otra, protegiéndolas de roedores y aves, aparecen alrededor de 6000 a.C.” Unos siglos después, una familia de Irán guardó su vino en algunas de esas vasijas en su cocina, dejando el testimonio que desenterraría Mary Voigt en 1968.

Al principio no se sabía que estos fragmentos de cerámica contenían residuos de vino. Pero en 1991 McGovern —según lo narra él mismo en Ancient Wine— empezó a buscar activamente especímenes de vino neolítico. “¿Y qué mejor lugar que mi propio Museo de la Universidad de Pensilvania, que tenía una de las mejores colecciones del mundo de artefactos excavados bien documentados?” Algunos de esos artefactos provenían de la expedición arqueológica de Mary Voigt a Irán. McGovern le preguntó a Voigt, para entonces profesora de antropología en el Colegio de William and Mary, si entre dichos objetos no habría algunas posibles vasijas de vino o algunos residuos intrigantes. Voigt le mencionó unos curiosos residuos amarillentos hallados en restos de la parte interna inferior de una vasija, los cuales se había pensado que provenían de algún lácteo pero dieron resultados negativos cuando se analizaron.

El pisado de las uvas. Como lo ilustra este detalle de un mosaíco de Santa Constanza, en Roma, antiguamente esta operación la efectuaban personas descalzas que trituraban las uvas con los pies. Hoy en día, se efectúa con maquinas, pero se sigue llamando «pisado». Foto de Lawrence OP (Flickr Creative Commons).

El laboratorio de McGovern sometió a análisis un fragmento de unos 13 centímetros de largo por 5 de ancho, cubierto de un fino depósito amarillento. Los resultados mostraron claramente la presencia de ácido tartárico, así como de tartrato de calcio. La vasija había contenido vino.

Salud

Aparte de sus efectos sobre nuestro sistema nervioso y nuestro estado de ánimo, el vino le ha prestado significativos servicios al hombre. Como lo comenta Estreicher en el libro que cité arriba, la fundación de asentamientos permanentes trajo consigo la cuestión de la falta de agua potable, a la cual todavía nos enfrentamos en ocasión de guerras o desastres naturales. No fue difícil observar que, consumido en moderación, el vino es una bebida segura, que no trasmite las temibles enfermedades que resultan de beber agua contaminada con gérmenes patógenos (aunque las poblaciones del Neolítico no tuvieran ni idea de lo que son estos bichos).

El vino ha servido como antiséptico. Si la uva tiene azúcar suficiente, el contenido alcohólico del vino puede llegar a alrededor del 15% por volumen, suficiente para matar a un buen número de bacterias dañinas. Cuando, con el paso del tiempo, se terminó por descubrir la destilación, no sólo se halló una manera de producir bebidas alcohólicas más fuertes, sino también un antiséptico más eficaz: el alcohol etílico puro (o casi).

Otros beneficios del vino, como los atribuibles a su contenido de antioxidantes, se han descubierto hasta tiempos muy recientes. Mientras tanto, la elaboración de vinos se ha perfeccionado con el refinamiento de cada uno de sus pasos, desde la selección y el cultivo de las muchas variedades de Vitis vinifera hasta el reposo del producto en las condiciones más apropiadas. Pero, como me comentó McGovern, hoy se siguen usando los mismos principios y a veces hasta el mismo equipo que en la Antigüedad. “La vinicultura moderna sencillamente sabe muchísimo más y tiene acceso a mucho más equipo”.

Referencias

Estreicher, Stefan K. (2006). Wine: From Neolithic Times to the 21st Century. Algora Publishing.

García Garibay, Mariano; López-Munguía Canales, Agustín (1993). Bebidas alcohólicas no destiladas. En Biotecnología alimentaria. Limusa, México.

McGovern, Patrick (2003). Ancient Wine: The Search for the Origins of Viniculture. Princeton University Press.

Carnitina: las falsas promesas

Imagen de Velvet Tangerine (Flickr Creative Commons).

Tanto se ha promovido, que algunos atletas de veras creen que ingerir suplementos de carnitina los ayudará a quemar más grasa, ahorrar glucógeno y mejorar su rendimiento. Asimismo, hay personas que toman suplementos de carnitina con la esperanza de que les ayude a bajar de peso.

Pero, de acuerdo con los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de los EUA, veinte años de investigaciones no han arrojado evidencia firme de que los suplementos de carnitina puedan mejorar el desempeño físico de sujetos saludables, en dosis que van de 2 a 6 gramos por día, administradas por entre 1 y 28 días.

Qué es

Carnitina es el nombre genérico de varios compuestos, entre ellos la L-carnitina, la acetil-L-carnitina y la propionil-L-carnitina. (La L se refiere al isómero levógiro de la sustancia, que es el biológicamente activo en nuestro organismo.) La carnitina tiene un papel importantísimo en el metabolismo energético y desempeña funciones como la protección de la estructura de las membranas celulares. Pero se considera un nutrimento no esencial por la sencilla razón de que, en la aplastante mayoría de los casos, el organismo humano saludable fabrica todos los días carnitina suficiente para satisfacer sus necesidades.

Los niños y adultos en buen estado de salud —dicen los NIH— no necesitan ingerir carnitina, pues el hígado y los riñones la producen en las cantidades requeridas a partir de los aminoácidos lisina y metionina. Además de esta biosíntesis endógena, un buen número de alimentos, como la carne o los lácteos, aportan carnitina, la cual se absorbe casi por completo en el intestino delgado.

En el organismo, la carnitina facilita el paso de los ácidos grasos de cadena larga a través de la membrana de la mitocondria a fin de que puedan oxidarse para producir energía. Los fabricantes de suplementos insinúan que si hay más carnitina disponible, se oxidará más grasa y habrá más energía; pero los estudios demuestran que no es así.

La carne y otros alimentos de origen animal son fuentes de carnitina. Unos 225 gramos de bistec de res (cocinado) contienen entre 60 y 160 miligramos de carntina. Una taza de leche contiene 8 miligramos. Foto: powerplantop (Flickr Creative Commons).

Por ejemplo, un estudio publicado en enero de 2007 en el European Journal of Applied Physiology mostró que complementar el ejercicio aeróbico con la ingesta de L-carnitina no mejora el desempeño en el ejercicio. Otro estudio, publicado en febrero de 2008 en el International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism mostró que ingerir hasta 3 g por día de glicina propionil-L-carnitina por ocho semanas, al mismo tiempo que los sujetos realizaban entrenamiento aeróbico, fue ineficaz para aumentar el contenido de carnitina en los músculos y no tuvo efecto significativo alguno en el desempeño aeróbico o anaeróbico.

Como lo resumen los expertos Jack H. Wilmore y David L. Costill en su libro Fisiología del esfuerzo y del deporte (Editorial Paidotribo, 2007), aunque la carnitina es importante en el metabolismo de los ácidos grasos, la mayoría de los estudios demuestra que la suplementación ni aumenta el almacenamiento de carnitina en los músculos ni mejora la oxidación de los ácidos grasos ni ahorra glucógeno ni retrasa la manifestación de la fatiga durante el ejercicio.

Riesgos

Por otro lado, en su literatura para los profesionales de la salud, los NIH advierten que, en dosis de aproximadamente 3 g por día, los suplementos de carnitina pueden provocar nausea, vómito, cólicos, diarrea y un “olor a pescado”. En personas que padecen uremia puede provocar debilidad muscular; también puede desencadenar ataques en personas propensas. Aparte de eso, las personas que toman suplementos que supuestamente mejorarán su rendimiento atlético o les ayudarán a bajar de peso deben saber que algunos de esos productos están contaminados con sustancias ilegales —por ejemplo, esteroides— que no se mencionan en la etiqueta. Las consecuencias de ingerirlos pueden ser muy dañinas.

Hay ciertos padecimientos, sí, en que la L-carnitina se usa como medicamento. Por ejemplo, la Administración de Alimentos y Drogas (FDA) de los Estados Unidos ha aprobado su uso para tratar la deficiencia de carnitina en pacientes sometidos a diálisis. Hay ciertos desórdenes funcionales que algunas autoridades médicas consideran que quizá resulte apropiado tratar, al menos en parte, con carnitina.

Pero usar la carnitina para combatir una deficiencia específica es algo muy diferente de su presunta eficacia como suplemento dietético. Y en caso de enfermedad, no hay que olvidar los riesgos de automedicarse. Para empezar, el diagnóstico lo tiene que establecer un profesional de la salud y, segundo, todo tratamiento médico se tiene que realizar, precisamente, bajo la dirección de un médico.

Referencias

Lee, J.K.; Lee, J.S.; Park, H.; Cha, Y.S.; Yoon, C.S.; Kim, C.K. (2007). Effect of L-carnitine supplementation and aerobic training on FABPc content and beta-HAD activity in human skeletal muscle. Eur J Appl Physiol. 99(2):193-9.

Smith, W.A.; Fry, A.C.; Tschume, L.C.; Bloomer, R.J. (2008). Effect of glycine propionyl-L-carnitine on aerobic and anaerobic exercise performance. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 18(1):19-36.

El termómetro que cayó del cielo

Entre los animales, la fiebre es una respuesta muy generalizada a la enfermedad. Su medición precisa es de enorme importancia clínica. Foto de Chelsea Gómez (Flicker Creative Commons).

La mayoría de los vertebrados —y hasta algunos invertebrados— tenemos la capacidad de aumentar nuestra temperatura corporal en respuesta a una gran variedad de estímulos, entre ellos, muy especialmente, la agresión de gérmenes patógenos. Esta respuesta prácticamente universal a la enfermedad, que se conoce como fiebre, es uno de los signos que le dicen al médico que algo anda mal en nuestro organismo.

De ahí que una de las primeras cosas que hacen el médico o el enfermero cuando vamos a una consulta sea tomarnos la temperatura. Si ésta se ubica por encima de los valores normales (digamos, más de 37.5° C en la cavidad bucal), hay fiebre. Los médicos tienen en cuenta, además, los ciclos circadianos, es decir, los ciclos fisiológicos de aproximadamente 24 horas de duración que experimentamos los seres vivos y que constituyen el llamado reloj biológico; si la temperatura se toma por la mañana y excede los 37.2° C, hay fiebre, pero al caer la tarde los médicos sólo juzgan que hay este signo si la temperatura pasa de 37.7° C.

Por milenios los médicos han estado al tanto de que la fiebre es un indicio de enfermedad, pero la medición de la temperatura corporal se inició apenas en el siglo XVII, cuando el médico italiano Santorio Sanctorius (1561–1536) inventó el primer termómetro clínico, como parte de su extenso trabajo de investigación sobre la fisiología humana. Su aparato consistía en un recipiente cerrado que contenía aire, el cual se contraía o expandía de acuerdo con la temperatura, haciendo bajar o subir una columna de agua en un tubo con una graduación arbitraria.

Los termómetros modernos

Termómetros clínicos de mercurio. Fotografía de Zwager (Wikimedia Commons).

Fue a comienzos del siglo XX cuando se introdujeron los termómetros de mercurio que todavía se ven en muchas clínicas y hogares. Son instrumentos bastante precisos, basados en la dilatación del metal líquido, que “sube” a lo largo de un capilar dentro de un tubo de vidrio graduado. Pero su uso siempre ha tenido sus dificultades.

Para empezar, el tubo de vidrio tiene que ser muy estrecho, pues debe contener mucho menos mercurio que el bulbo, a fin de que la temperatura del propio tubo tenga el mínimo efecto sobre la columna del líquido. Eso dificulta la lectura del instrumento, que se tiene que poner en un ángulo preciso para ver la columna de mercurio contra la graduación. Además, hay que esperar varios minutos para que el mercurio se dilate y registre la temperatura, lo cual es difícil con pacientes agitados, como un niño en estado febril. Para colmo, el mercurio es un metal tóxico; las sacudidas necesarias para “bajar” la columna terminan en ocasiones en la ruptura accidental del termómetro y el derrame del mercurio, con los riesgos consiguientes.

Hace algún tiempo salieron al mercado unos termómetros de cristal líquido termocrómico, es decir, que cambia de color de acuerdo con la temperatura. El cristal líquido viene en una cinta de plástico negro que se aplica a la piel; la lectura, por lo común, aparece rápidamente en números de colores. Han sido todo un éxito con los niños, que obviamente prefieren que les pongan por un ratito una cinta de plástico en la frente en vez de mantener por varios minutos un molesto tubo de vidrio en la boca o la axila.

En la actualidad, los sustitutos más populares de los termómetros de mercurio son los termómetros electrónicos digitales. Éstos registran la temperatura mediante un termorresistor (o termistor), es decir, un dispositivo cuya capacidad para conducir electricidad aumenta marcadamente conforme aumenta la temperatura, que hace variar la resistencia de un semiconductor. Dentro del termómetro, una computadora minúscula mide la resistencia eléctrica del termistor y a partir de ella calcula la temperatura, que luego presenta numéricamente en una pantallita de cristal líquido (LCD).

Tecnología espacial

Termómetro clínico infrarrojo instántaneo. Pesa unos 65 gramos y da la lectura en alrededor de un segundo. Foto: Hyundai.

Desde la década de 1990 se cuenta con una forma aún más cómoda y precisa de medir la temperatura corporal: el termómetro infrarrojo, cuyo detector se coloca en el canal auditivo para registrar la temperatura del tímpano. Esto es ideal, porque el tímpano, dada su proximidad a la arteria carótida, tiene una temperatura prácticamente igual a la de la sangre que recién sale del corazón, con un margen de diferencia de 0.1° C.

El aparato no entra en contacto directo con el tímpano, lo cual evita el riesgo de perforación de esta membrana (riesgo por el que rara vez a un médico se le ocurre tratar de medir la temperatura del tímpano con un termómetro de mercurio o uno electrónico). El termómetro infrarrojo clínico registra en un material piroeléctrico la radiación infrarroja que emite el tímpano dentro del canal auditivo. Tomado el dato, el termómetro lo procesa y lo presenta en forma semejante a la que usan los termómetros electrónicos digitales. Todo el asunto dura menos de dos segundos.

Imagen de emisión térmica de una zona del planeta Marte, obtenida por la misión Odyssey de la NASA en 2001. Foto: NASA / JPL / Universidad de Arizona.

El termómetro infrarrojo clínico, por cierto, es una aplicación de una tecnología ideada en la investigación espacial. El aparato fue perfeccionado por una compañía de San Diego, California, y el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. La compañía, Diatek Corporation, ya era importante productora de termómetros electrónicos cuando sus ingenieros tuvieron la idea de usar un detector infrarrojo para medir la temperatura timpánica. Como parte del grupo de empresas que colaboran con la NASA en investigación y desarrollo tecnológico, Diatek recurrió al JPL, que tenía décadas de experiencia en la medición remota de las temperaturas de estrellas y planetas mediante el registro de su radiación infrarroja.

Todo cuerpo cuya temperatura esté por encima del cero absoluto emite radiación infrarroja. La detección y medición de dichas emisiones permite no sólo determinar la temperatura de los cuerpos celestes, sino separar detalles que de otro modo no podríamos ver. De hecho, aprovechando sus diferentes temperaturas, es posible detectar cuerpos celestes muy remotos o escondidos detrás de cortinas de polvo o luz. Así se han descubierto planetas que giran en torno a estrellas lejanas, así como protoplanetas en formación.

La colaboración entre Diatek y el laboratorio de la NASA arrojó un producto que pesa unos cuantos gramos, se puede operar con una sola mano y mide la temperatura corporal en un santiamén y con enorme precisión. Para los grandes hospitales con muchos pacientes, en particular en el área de urgencias o en terapia intensiva, el termómetro infrarrojo clínico llegó, literalmente, como caído del cielo. Es de esperarse que su uso se generalice en consultorios y hogares.

El bajo costo (energético) de ser primate

Muchos mamíferos llevan una vida muy acelerada. Los conejos son un ejemplo típico: maduran sexualmente en más o menos seis meses y se reproducen unas cuatro veces al año. Tras una gestación de un mes, cada camada produce entre cinco y ocho gazapos que pronto empiezan a corretear por todas partes, con una esperanza de vida de siete a ocho años, cuando mucho.

Mandril. Foto de Steve Wilson (Flickr Creative Commons).

En contraste, la generalidad de los primates llevamos una vida mucho más pausada. Tardamos años en madurar sexualmente, la gestación de nuestros críos dura varios meses y pocas veces producimos más de uno o dos por embarazo. Nuestra esperanza de vida se mide en decenios, y el envejecimiento, por lo común, llega poco a poco. Como dicen en Italia, piano piano va lontano.

Pero eso no es todo. Ahora resulta que, desde el punto de vista del consumo diario de energía, los primates salimos alrededor de 50 % más baratos que otros mamíferos placentados de tamaño equivalente, es decir, gastamos solamente la mitad de las calorías por día. Así lo indica un estudio dado a conocer el pasado 13 de enero en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences. Los autores consideran que los resultados de su estudio dan sustento a la idea de que la longevidad de los humanos y otros primates, así como nuestro ritmo reproductivo más pausado y nuestro envejecimiento menos rápido, probablemente se expliquen por un metabolismo más lento.

A mitad de precio

El doctor Herman Pontzer, profesor de antropología del Hunters College de Nueva York, y un grupo de investigadores de varias universidades de los Estados Unidos y Europa examinaron 17 especies de primates en zoológicos, en santuarios y en condiciones naturales. Para nuestra especie incluyeron tanto a personas occidentales comunes y corrientes como a una comunidad de cazadores y recolectores, la comunidad africana Hadza. Por medio de una técnica que permite medir con gran precisión la producción diaria de dióxido de carbono, determinaron el número de kilocalorías quemadas por cada primate en un lapso de diez días.

“Los humanos, los chimpancés, los mandriles y otros primates gastamos solamente la mitad de las calorías que serían de esperarse para un mamífero de la misma talla”, explica Pontzer. “Para ponerlo en perspectiva: un ser humano, aun si lleva una vida físicamente muy activa, tendría que correr un maratón diario para acercarse al gasto promedio diario de energía de un mamífero de su tamaño”. Los chimpancés estudiados tendrían que añadir unos 48 kilómetros a sus recorridos diarios —más de diez veces lo que viaja en promedio un chimpancé silvestre por día— para gastar tantas calorías como otros mamíferos de talla equivalente.

Sólo los atletas de alto rendimiento en períodos de entrenamiento o competición gastan tantas calorías por día como los mamíferos no primates de talla equivalente. En la foto, Ekaterina Bleskina, de Rusia, celebra su victoria en la carrera femenil de 100 metros con vallas en los Juegos Olímpicos Juveniles de 2010, celebrados en Singapur. Foto oficial obtenida vía Flickr Creative Commons.

¿Qué ocurre en el caso de los atletas de alto rendimiento? “En períodos de entrenamiento y competición intensos, el gasto diario de energía de un atleta es superior al de quien no lo es. Pero aun el extremo gasto energético diario de un atleta humano no es la gran cosa si lo comparamos con el de otros mamíferos”, me respondió Pontzer cuando se lo pregunté por correo electrónico. “Por ejemplo, los atletas de alto rendimiento en entrenamiento gastan entre 4,700 y 6,000 kilocalorías por día. Parece muchísimo, pero una gacela saltarina de 43 kg quema 5,800 kcal por día durante su vida cotidiana normal. Así que, aun en los casos más extremos, los humanos apenas nos acercamos a los niveles normales de gasto energético cotidiano de la generalidad de los mamíferos placentados», subrayó.

Asimismo, la medición del gasto energético total diario entre poblaciones en cautiverio y las que viven en condiciones naturales no indica que las primeras gasten menos calorías, al menos en las muestras estudiadas. Esto sugiere que la actividad física tiene menos efecto en el consumo energético diario de lo que se creía antes. En vez de bajos niveles de actividad física, la magnitud de la diferencia entre el gasto energético diario de los primates y el de otros mamíferos placentados “sugiere una reducción sistémica en el metabolismo celular”, dice el estudio. La observación abarca a los dos grupos humanos que se estudiaron.

Tamaño económico

Por supuesto, aparte de los primates, hay otros mamíferos placentados de notable longevidad, como los elefantes. Le pregunté a Pontzer qué ocurre en ese caso. “Hay una relación bien conocida entre el gasto energético y el tamaño del cuerpo, la ley de Kleiber”, respondió el investigador. “El gasto energético diario aumenta con la masa ^0.75. Dado que el exponente, 0.75, es menor que 1.0, esta relación nos dice que el gasto energético diario por gramo de tejido es menor en animales más grandes. Esta relación entre masa corporal y gasto de energía se ve tanto en primates como en mamíferos no primates, pero en el caso de los primates la relación se ha ido por debajo de la relación que se ve en la generalidad de los mamíferos”.

Elefante africano. Foto de Valerie (ucumari) (Flickr Creative Commons).

“Un ritmo más lento de consumo de energía por gramo de masa corporal quiere decir también que cada célula del animal más grande quema menos energía que la célula del animal pequeño”, añadió Pontzer. “Esto es parte de las razones por las que los animales grandes viven más tiempo que los pequeños. De modo semejante, la extrema reducción del gasto energético que se observa entre los primates explica el drástico aumento de la duración de su vida”.

Tal indica el estudio que vengo comentando. “El ritmo al que los organismos crecen, se reproducen y envejecen debe reflejar a fin de cuentas su gasto energético fisiológico; el desarrollo de tejido nuevo (sea propio o de la progenie) y el mantenimiento y reparación del organismo, todo requiere de una inversión metabólica”, se lee en el artículo. “Los ritmos metabólicos marcadamente bajos de los primates explican sus ritmos característicamente lentos de crecimiento, reproducción y envejecimiento”.

Referencia:
Pontzer, H., et al. (2014). Primate energy expenditure and life history. Proceedings of the National Academy of Sciences. http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1316940111

El mapa perfecto

Globo terráqueo. Foto de Beatrice Murch (Flickr Creative Commons).

—Te quedó muy bien tu mapa.
—A mí no me gusta, maestra.
—¿Por qué?
—Es que yo quisiera poner más detalles. Me gustaría dibujar aquí todos los techos de las casas y acá poner todos los diferentes tipos de árboles y rocas. Además, el riachuelo me quedó como hilito y lo quiero hacer más real.
—Está bien, quizá puedas añadir algo de eso, pero date cuenta de que nunca es posible incluir en un mapa todos los detalles. En un mapa solamente podemos incluir ciertas cosas, las más importantes o de mayor interés para el que va a usarlo; otras cosas las tenemos que omitir porque no caben en el dibujo y lo harían muy confuso.
—Entonces, para poder meter todos los detalles ¿tendría que dibujar un mapa muy grande?
—Bueno, es cierto que dependiendo de la escala del mapa se pueden incluir más o menos detalles, pero ni siquiera en un mapa muy grande podemos incluirlo todo. El mapa es solamente un modelo; abarca aquellos aspectos que nos interesa mostrar, pero para ser útil tiene que prescindir de otros. ¿No has oído decir que el mapa no es el territorio?
—No, maestra, no lo había oído.
—Lo que eso quiere decir es que ningún mapa puede ser idéntico al territorio que representa. Ningún modelo es idéntico a la cosa o el fenómeno que representa. No hay mapa perfecto.

El continente de la Antártida en 1957. El mapa, dibujado por R.M. Chapin, muestra las estaciones de investigación científica que había en ese entonces y las exploraciones planeadas para el año. Obviamente, mucho de eso ha cambiado. El mapa se publicó originalmente el 31 de diciembre de 1956 en la revista Time. Imagen obtenida de Flickr Creative Commons. Para ver los detalles del mapa, hagan clic en la imagen.

—¿De veras? ¿No habrá manera de hacer un mapa de veras perfecto, muy grande, con multitud de colores, en tercera dimensión? Con la tecnología moderna, podemos hacer mapas animados y poner detalles que, aunque se vean pequeñitos, se puedan ampliar muchísimo.
—De acuerdo, pero sólo hasta cierto punto. Yo he localizado mi casa en Google Maps, pero se trata tan sólo de una imagen tomada en cierto momento desde un satélite artificial. ¿Qué pasaría si mi casa se quema?
—Se tendría que tomar otra imagen, supongo.
—Así es. Además, piensa en esto. En un mapa puedes representar un río. Quizá con la tecnología actual puedas hacer un mapa animado en el que se vea correr el río y, teniendo en cuenta lo que saben los geólogos sobre la erosión fluvial, quizá puedas hacer un modelo de los cambios que irán sufriendo con el tiempo las riberas del río. Quizá puedas añadir la posible acumulación de materiales que se produzca en la desembocadura del río por efecto de la interacción entre la corriente y las mareas. Pero no creas que es tan fácil: esta interacción puede resultar muy compleja y quizá no haya certeza suficiente sobre sus resultados.

Estuarios del norte de Madagascar fotografiados desde el espacio. Foto de la NASA.

—Algo así me gustaría, pero explíqueme eso de que no hay certeza suficiente.
—Pues mira. Como te digo, la interacción entre la corriente del río y las mareas es un sistema muy complejo y no siempre es posible predecir su comportamiento. La complejidad es enemiga de la predictibilidad. Además, en las orillas del río crecen árboles y otras plantas. Muchas de ellas cambian con cada estación y aun las que parecen más permanentes, como los árboles, van cambiando, echando raíces más profundas y también envejeciendo y muriendo. Sus cambios modifican poco a poco el cauce del río, aunque sea de manera imperceptible. Además, el propio río se cambia a sí mismo al erosionar el terreno. Puede, por ejemplo, eliminar una gran zona de material suave y crear así un remanso.
—Entonces, nos tendremos que conformar siempre con un mapa casi perfecto.
—Casi perfecto es otra manera de decir imperfecto. Todo mapa, como todo modelo, es imperfecto; sólo lo usamos mientras nos sirva para dar y recibir información útil sobre aquello que queremos representar. En la ciencia, los modelos son siempre imperfectos y a veces un modelo se vuelve tan insuficiente o inútil que lo tenemos que modificar profundamente o de plano desecharlo.
—¿Por qué ocurre eso? ¿Es por los cambios de la naturaleza?
—Puede ocurrir de varias maneras. Efectivamente, a veces se trata de cambios como los que he mencionado. A veces los cambios son mucho más drásticos y repentinos, por la acción de fuerzas que no entraban originalmente en el modelo. Imagínate que decidimos construir una presa para aprovechar el caudal del río para la agricultura o para la generación de electricidad. Es una decisión que el modelo mismo no puede prever y que cambiaría radicalmente la forma del río, su cauce y su comportamiento. No hay modo de incluir esa posibilidad en el mapa; se tiene que hacer otro mapa enteramente nuevo una vez que se ejecute la decisión y se manifiesten sus efectos, los cuales no es posible calcular por completo de antemano.

Guía del metro de Moscú. Como los mapas de los metros de otras ciudades del mundo, éste muestra las líneas, las estaciones y las interconexiones y las estaciones, sin importar las distancias reales, las curvas de la vía u otros detalles de poca importancia para el usuario. Es un modelo útil del sistema. Imagen divulgada por Michael Kvrivishvili en Flickr Creative Commons. Si quieren ver los detalles, hagan clic en la imagen para verla ampliada.

—Si las cosas cambian, necesitamos hacer nuevos modelos. Lo entiendo. El mundo cambia y los mapas tienen que cambiar.
—No solamente si las cosas cambian. También creamos nuevos modelos cuando nuestro conocimiento de las cosas cambia y nos damos cuenta de que otro modelo las explicaría mejor.
—¿De veras?
—Claro. ¿Te acuerdas de Tycho, Copérnico y Kepler?
—Más o menos.
—Para que te acuerdes bien. Hace unos siglos, cuando se acumularon las incogruencias entre las observaciones astronómicas y el modelo geocéntrico del Sistema Solar, se intentó crear un nuevo modelo. Se propusieron varias ideas. Tycho hizo un modelo mixto, en el que unos planetas giraban en torno al Sol pero éste se movía en torno a la Tierra. Copérnico hizo un modelo en que todos los planetas giran alrededor del Sol, pero resultaba muy complicado porque Copérnico pensaba que las órbitas de los planetas son circulares y tuvo que añadir movimientos extra para que las posiciones de los planetas en su modelo coincidieran con las observaciones. Kepler, por su parte, encontró un modelo mucho más satisfactorio, en el que las órbitas de los planetas son elípticas.
—Ah, pero entonces, por lo que usted misma dice, siempre es posible hacer un mapa o un modelo mejor. Pues eso es lo que me gustaría: hacer un día un mapa perfecto o casi perfecto.
—Me parece estupendo. Si un día te dedicas a la ciencia, intenta siempre eso: formular un modelo que explique mejor las cosas, más satisfactorio que los anteriores, un modelo casi perfecto.

El precio de las burbujas

En los días venideros, por todo el mundo se levantarán millones de copas para brindar por el año que termina, por el que empieza, por las realizaciones, por las esperanzas, por el amor. Muchas de esas copas contendrán la bebida celebratoria por excelencia: champaña, el finísimo vino espumante (o espumoso) francés.

Champaña. Foto de Sergey Melkonov (Flickr Creative Commons).

El champaña se elabora según un método cuyo perfeccionamiento se le atribuye por lo común al monje Dom Perignon y que se conoce como méthode champenoise. Entre sus muchos pasos, uno de los más distintivos es la segunda fermentación alcohólica, ya en la botella, fase que produce las burbujas de dióxido de carbono características del vino espumante. De hecho, no se puede etiquetar de espumante un vino que no contenga cierta cantidad mínima de dióxido de carbono. En Australia, por ejemplo, un vino debe contener no menos de 5 gramos de dióxido de carbono por litro a 20 ºC para que se pueda llamar espumante.

La cantidad de dióxido de carbono que contiene un vino se puede medir por la presión interna que ejerce en la botella a una cierta temperatura. El reglamento vitivinícola del Mercosur indica que, para que un vino pueda llamarse espumante, debe ejercer una presión interna mínima de 4 atmósferas (aproximadamente 58.7 psi) a 20 ºC. Recuerden: presión es la fuerza ejercida por unidad de superficie; psi quiere decir libras sobre pulgada cuadrada.

Los trabajos y los días

El método champenoise es lento y laborioso, lo cual incide, naturalmente, en el precio del producto final. Para realizar la segunda fermentación alcohólica, al vino base se le agrega un licor de tiraje, es decir, vino con levaduras, agentes clarificantes y azúcares (que le aportan nutrición a las levaduras). Luego viene un delicado período que requiere mucho trabajo y manos expertas.

Estatua de Dom Perignon (Wikimedia Commons).

Como las levaduras que realizan la segunda fermentación alcohólica producen un sedimento, a partir de cierto momento las botellas se colocan inclinadas con el pico hacia abajo para que el sedimento se deposite en el tapón. Además, se le da vuelta a las botellas a intervalos regulares y el ángulo de inclinación se va cambiando día con día para que no se pegue sedimento en las paredes, sobre todo en los hombros de la botella. Para esto se utilizan unos soportes de madera llenos de agujeros, los llamados pupitres. Un buen operario le da vuelta a varios miles de botellas por día.

Terminado este segundo período de fermentación, los picos de las botellas se sumergen en un líquido a muy baja temperatura (alrededor de −25 °C), lo cual congela el sedimento; a continuación se destapa la botella para que la presión del gas expulse el sedimento congelado, operación que se conoce como degüelle. El líquido perdido se repone con el llamado licor de expedición, que es una mezcla de vino blanco y azúcar.

El porcentaje de azúcar que contenga el producto final determinará su clasificación por dosage, que puede ir de brut nature (sin azúcar añadida) a demi-sec (dulce). En cuanto a las uvas empleadas en su elaboración, los champañas se dividen en tres grandes grupos: blanc de blancs, hechos ciento por ciento de uvas Chardonay; blanc de noirs, hechos de uvas Pinot Noir o Pinot Meunier, que son rojas; y mezclas de vinos de uvas blancas y rojas. El precio de una buena botella de champaña puede alcanzar los cientos de euros, es decir, miles de pesos mexicanos.

En gustos se rompen géneros

Pero el precio no lo es todo cuando se trata de definir el placer que nos proporciona una copa de vino espumante. Así ha venido a confirmarlo un curioso experimento realizado por investigadores de las universidades de Oxford y Londres y cuyos resultados se publicaron a fines de noviembre de este año en la revista Flavour.

El experimento consistió en una cata a ciegas en la que los participantes tenían que informar qué proporción de uvas blancas percibían en cada uno de los siete vinos espumantes que se les sirvieron, sólo seis de los cuales eran champañas. Los catadores ─cuatro expertos, seis intermedios y cinco novicios─ no pudieron juzgar con exactitud el porcentaje de uva blanca en los vinos; más bien, la proporción que creyeron percibir se correlacionó con el porcentaje de azúcar agregado (dosage) y el contenido alcohólico de los vinos. Aunque algunos de los catadores acertaron en la proporción de uvas blancas en ciertos vinos espumantes, ninguno acertó más de dos o tres veces.

De acuerdo con la gráfica, que refleja las respuestas de los catadores del estudio publicado en Flavour, la clasificación hedónica que le otorgaron a los diferentes vinos no guarda relación con el precio de la botella (precios  en libras esterlinas).

Por otro lado, la clasificación hedónica, es decir, qué tanto le gustó cada vino a los catadores, no guardó relación alguna con el precio de los champañas, y los más caros sólo fueron apreciados por los catadores expertos. De hecho, el precio de los vinos no se correlacionó con ninguna de las clasificaciones o percepciones de los participantes, a juzgar por sus respuestas a los cuestionarios. Véase la gráfica, tomada del artículo de Flavour (la traducción de los textos al español es mía); hagan clic en la gráfica para verla más grande.

Los autores del estudio citan en su artículo trabajos anteriores sobre el mismo asunto y mencionan que “muchos estudios han puesto en tela de juicio la correlación entre el gusto y el precio cuando los vinos se catan a ciegas”. Mencionan también la ocasión, descrita por Fritz Hallgarten en su libro Wine scandal, en la que un grupo de expertos en vinos trató de identificar cuál copa contenía champaña entre diez vinos espumantes que se les sirvieron; prácticamente ninguno pudo hacerlo.

Hay de dónde escoger

Para quienes no podamos costearnos una botella de champaña, hay alternativas: vinos espumantes de muy buena calidad en toda una variedad de precios. Fuera de la región francesa de Champagne se producen vinos espumantes siguiendo el mismo método, pero con sus propias denominaciones. Esto es así porque los tratados internacionales protegen las denominaciones de origen y porque, aunque se siga el método tradicional, hay diferencias inevitables, resultantes de las variedades de uva utilizadas, el clima, la fórmula del licor de expedición y varios etcéteras.

Botellas de cava en segunda fermentación alcohólica en Sant Sadurni d’Anoia, Barcelona. Foto de Santiago Muñoz (Flickr Creative Commons), que incluyo aquí con su amable permiso.

España, por ejemplo, produce un grupo de vinos espumantes denominados cavas, los cuales, hasta donde yo sé, se elaboran siguiendo exactamente el mismo método que los champañas pero utilizando uvas diferentes, características del mediterráneo catalán: Macabeo, Xarel-lo y Parellada. Dado que la del cava es la única región vitivinícola del mundo donde estas uvas se usan para elaborar un vino espumante, el producto tiene una personalidad propia. Mientras que las uvas del champaña crecen en una región fría y lluviosa, lo cual les otorga una marcada acidez, las uvas del cava son más dulces y por lo mismo requieren menor dosage.

También hay vinos espumantes producidos por otros métodos, como el Charmat, en el que la segunda fermentación se realiza en tanques de acero inoxidable o de acero esmaltado. El vino se embotella a presión en un proceso continuo para mantener el dióxido de carbono disuelto en el líquido. Los vinos espumosos más baratos se hacen sencillamente inyectándoles el gas, sin pasar por el proceso de fermentación secundaria, lo cual se debe expresar claramente en la etiqueta.

Así que brindemos con el mejor vino espumante que nos permita el bolsillo y el buen gusto. Y, puesto que éste será mi último artículo de 2013, alzo mi copa para desearle a todos mis lectores felices fiestas y un excelente 2014.

Referencias:

André, A. Aprenda a conocer los vinos. Ediciones Robinbook (2008).

Flanzy, C. Enología: Fundamentos científicos y tecnológicos. Madrid: Mundi-Prensa (2003).

García Garibay, M., y López-Munguía Canales, A. Bebidas alcohólicas no destiladas. En: García Garibay et al. (eds). Biotecnología alimentaria. México: Limusa (1993).

Harrar et al. Grape expectations: how the proportion of white grape in Champagne affects the ratings of experts and social drinkers in a blind tasting. Flavour 2013 2:25.

Va de nuez

Las nueces contienen nutrimentos como ácidos grasos insaturados, fibra, proteína de buena calidad, fitosteroles, carotenoides, vitaminas y minerales. Foto: Adam Wyles (Flickr Creative Commons).

En una nota anterior, comenté un estudio de Predimed en que el consumo regular de nueces como complemento de una dieta mediterránea resultó asociado con un descenso de la mortalidad por cualquier causa entre los varios miles de personas que tomaron parte. Otros estudios previos dan buenos indicios de que el consumo regular de nueces tiene efectos benéficos en la salud cardiovascular y que reduce el riesgo de sufrir de síndrome metabólico, diabetes tipo II, cáncer de colon y otras enfermedades graves.

Algo semejante se desprende de un amplísimo estudio —de hecho, el mayor de su tipo— cuyos resultados se dieron a conocer el pasado 21 de noviembre en un artículo publicado en The New England Journal of Medicine. En esta investigación, se analizaron datos de 76,464 enfermeras entre 1980 y 2010 y de 42,498 profesionales sanitarios varones entre 1986 y 2010. Todas estas personas forman parte de dos grandes censos de salud que se realizan desde hace décadas en los Estados Unidos entre el personal médico y paramédico. De acuerdo con el análisis, las personas que comieron un puñado diario de nueces resultaron con 20 % menos probabilidades de morir de cualquier causa, en un período de 30 años, que las personas que no comieron nueces.

Y hay otra buena noticia: lejos de engordar por comer tantas nueces, el estudio revela que quienes las consumieron regularmente aumentaron menos de peso que quienes no. Como lo mencionan los autores, ya en estudios anteriores se ha observado que las personas que consumen más nueces tienden a tener cinturas más esbeltas, aumentar menos de peso y presentar menor riesgo de obesidad.

Ricas en nutrientes

Por la naturaleza observacional del estudio, los investigadores advierten que no es posible concluir que la asociación inversa entre consumo de nueces y mortalidad refleje una relación de causa y efecto.

“Sin embargo, nuestros datos son congruentes con una abundancia de información observacional y clínica que sustenta los beneficios a la salud que aporta el consumo de nueces frente a muchas enfermedades crónicas. Además, hay nutrimentos en las nueces, como ácidos grasos insaturados, proteína de alta calidad, fibra, vitaminas (p.ej., folato, niacina y vitamina E), minerales (p.ej., potasio, calcio y magnesio) y fitoquímicos (p.ej., carotenoides, flavonoides y fitosteroles) que pueden conferirles propiedades cardioprotectoras, anticancerígenas, antinflamatorias y antioxidantes”, dice el reporte.

Las cardiopatías son la principal causa de muerte en los EUA. De acuerdo con los Centros de Control de Enfermedades de ese país, en 2010 murieron en su territorio 597,689 personas por dicha causa. Le siguió el cáncer, con 574,743 decesos. Ilustración de Patrick J. Lynch (Creative Commons).

“En todos estos análisis”, comenta la doctora Ying Bao, participante en el estudio, “entre más nueces comió la gente menos probabilidades tuvo de morir en el período de seguimiento, de 30 años”.

Además de analizar las probabilidades de muerte por cualquier causa, el estudio examinó  el posible efecto protector de las nueces frente a ciertas causas de muerte específicas. “El beneficio más evidente”, explica el doctor Charles S. Fuchs, otro de los autores del estudio, “es la reducción de 29 % en muertes por cardiopatías, el mayor asesino en los Estados Unidos. Pero también vimos una reducción significativa, de 11 %, en el riesgo de morir de cáncer.”

De todas, todas

No se pudo determinar si el consumo de algún tipo específico de nueces es decisivo para que se manifieste el efecto protector, pero la reducción en probabilidades de muerte fue muy semejante para cacahuates (maní), nueces de Castilla, avellanas, almendras, nueces del Brasil, almendras anacardo, nueces macadamia, pistaches y piñones.

Los científicos participantes en el estudio trabajan en el Instituto de Oncología Dana-Farber, el Hospital Brigham y de la Mujer, y la Escuela de Salud Pública de Harvard.

Una sugerencia: si visitan la página de la revista en que apareció el estudio, hagan clic en el enlace que dice Nut Consumption and Mortality y verán una estupenda animación sobre el tema (está abajo a la izquierda esta última semana de noviembre, pero quizá lo tengan que buscar asociado al artículo, porque la página va cambiando).

Referencia:
Bao, Y., et al. Association of Nut Consumption with Total and Cause-Specific Mortality. New England Journal of Medicine. 2013;369:2001-11 doi: 10.1056/NEJMoa1307352

Un siglo de vitaminas

El pasado 19 de noviembre se cumplieron 46 años del fallecimiento de Casimir Funk, uno de mis héroes desde que era yo estudiante. Fue Funk quien, en 1912, cuando trabajaba en el Instituto Lister de Londres, propuso lo que se conoció como la “teoría de la vitamina”, es decir, que algunos padecimientos son provocados por deficiencia o ausencia de ciertas sustancias a las que Funk llamó al inicio “aminas vitales” (lo que hoy llamamos vitaminas). Su trabajo principal fue sobre el beriberi, enfermedad provocada por la falta de tiamina.

La pelagra es una enfermedad provocada por ingesta insuficiente o absorción inadecuada de vitamina B3 (niacina). Foto: Herbert L. Fred y Hendrik A. van Dijk (Wikimedia Commons).

Funk, de profesión bioquímico, había revisado la literatura existente y llegó a la conclusión de que el beriberi se puede prevenir o curar merced a un factor presente en los subproductos del arroz. Funk experimentó con pichones, a los que primero les provocó parálisis mediante una dieta de granos purificados en extremo; luego los curó con cascarillas de arroz y levadura. A continuación trabajó en aislar la sustancia que había curado a los pichones. A partir de ese trabajo, Funk planteó la hipótesis de que enfermedades como el escorbuto, el raquitismo y la pelagra resultan de la falta de ciertas sustancias vitales.

Funk tropezó con varias dificultades. Luis Pasteur —otro de mis héroes— había librado una formidable batalla para que se entendiera el papel de los gérmenes patógenos y lo hizo tan bien que, para la época de Funk, era común la idea de que todas las enfermedades son causadas por gérmenes. De hecho, a sugerencia del gran Robert Koch, descubridor del bacilo de la tuberculosis, varios investigadores trabajaban arduamente en busca del germen del beriberi. Así que a Funk le costó algo de trabajo convencer a la profesión médica de la teoría de la vitamina.

El segundo problema fue de terminología. Funk fue criticado por usar una denominación que da la idea que todas las sustancias del grupo son aminas. Las vitaminas son un grupo muy heterogéneo desde el punto de vista químico y, en efecto, no todas son aminas; Funk explicó que había usado la palabra vitamine para despertar interés en este nuevo campo de investigación. (Desde 1920, en inglés, se emplea la palabra vitamin, sin la e final, para evitar la confusión.)

Ha transcurrido un siglo. Hoy en día, conocemos 13 sustancias o grupos de sustancias con propiedades vitamínicas, a las cuales dividimos en dos grandes categorías: hidrosolubles y liposolubles. En la primera categoría figuran todas las del complejo B y el ácido ascórbico; en la segunda, la A, la D, la E y la K.

Las vitaminas son consideradas uno de los seis tipos de nutrimentos que deben estar presentes en una dieta humana saludable. Junto con el agua y los minerales, las vitaminas son parte de los nutrimentos no energéticos, es decir, los que no aportan energía al organismo. Es de advertirse, empero, que algunas vitaminas, como cofactores enzimáticos, intervienen en el metabolismo de los nutrimentos que sí proporcionan energía, en particular los carbohidratos.