El mapa perfecto

Globo

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.

Antártida

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.

Nasa: estuarios de Madagascar

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.

Metro de Moscú.

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.

Física en la cocina

“La cocina es un laboratorio y cocinar es una ciencia experimental”, dice Peter Barham en un ameno artículo publicado en la revista Flavour el pasado enero. “Cuando cocinamos, por lo general seguimos una receta (sea escrita o memorizada); escogemos, cuantificamos y procesamos los ingredientes, y luego servimos la comida a nuestros amigos, parientes o invitados. Un buen cocinero (o científico) registrará en una bitácora exactamente qué hizo, a fin de poder repetir el experimento (la receta) cuando se necesite.”

Barham añade que, mientras comemos, tomamos nota de qué tan bueno quedó el platillo, qué le agrada más a los comensales y qué se puede mejorar. “De hecho, analizamos los resultados del experimento. El buen cocinero científico tomará nota de estas conversaciones y las usará para extraer conclusiones preliminares de cómo mejorar la receta. Tras someterla a prueba unas veces más, podemos empezar a derivar un modelo que explique nuestros resultados y permita entender cómo y por qué con pequeños cambios a la receta se producen platillos de calidades diferentes”.

Cocina Kate Hiscock

La cocina puede ser un laboratorio científico. Foto de Kate Hiscock (Flickr Creative Commons).

Pero Barham no sólo se propone convencernos de que es posible aplicar el método científico en la cocina, sino de que en la cocina se puede aprender física y que investigar la ciencia de la cocina es algo que realmente vale la pena. Honradamente, a mí no se necesita convencerme de que cuanto ocurre en la cocina es objeto digno de estudio científico, si bien yo vengo haciéndolo más bien desde el punto de vista de la química (más específicamente, la bioquímica), mientras que Barham lo aborda desde el punto de vista de la física.

Como dice Barham, una de las operaciones más básicas que se efectúan en la cocina es calentar los alimentos para modificar su textura, color y características químicas. Al seguir una receta, ¿cómo podemos estar seguros de que la temperatura en nuestra cocina es la misma que usó otro cocinero? Sin termómetros de precisión, la única manera es “recurrir a un cambio de fase que ocurra a cierta temperatura fija”, de lo cual el ejemplo más sencillo es el punto de ebullición del agua.

Así, ejemplifica Barham, un procedimiento común es cocinar verduras metiéndolas en agua hirviendo por determinado lapso. Esto nos ofrece la posibilidad de reproducir en cualquier lugar del mundo el mismo paso que han seguido otros cocineros… bueno, hasta cierto punto. “A los niños les enseñamos que el agua hierve a 100 °C, pero sólo mucho después los que pasan a niveles superiores de educación empiezan a aprender que el punto de ebullición del agua no es fijo, sino de hecho bastante variable”, pues depende de factores como la altura respecto al nivel del mar o la presencia de sales en el agua.

De ahí, Barham pasa a las papas hervidas, la cocción de un bistec y la confección de helados, ejemplos que le sirven para ilustrar su planteamiento de que la física puede ayudar a cocinar mejor y, a su vez, la cocina merece la atención de los físicos y los estudiantes de física. A su juicio, “el aspecto más importante de usar la cocina como laboratorio experimental es que ofrece un camino para animar a personas de todas las edades a ocuparse de la ciencia de una manera accesible”. Su propuesta de que al menos parte de las clases de ciencias a nivel de secundaria o bachillerato se den en la cocina de la escuela me parece muy digna de ponerse en práctica.

Referencia: Barham, P. Physics in the kitchen. Flavour 2013, 2:5

Pero ¿qué es una caloría?

Cerebro en acción

Dibujo de Toca Boca.

—Pero ¿qué, las calorías no son como las vitaminas?
—No. Las calorías no son sustancias, no son compuestos químicos, nada de eso.
—Entonces, ¿qué son?
—Estrictamente hablando, una caloría no es más que una unidad de medición, como el metro o el kilogramo.
—No entiendo.
—Te voy a dar un ejemplo. Un metro no es un alambre ni es un hilo, pero sirve para medir el alambre, el hilo y muchas cosas más. Cuando queremos decir cuánto mecate tenemos, podemos expresarlo en metros; digamos, veinte metros de mecate. El metro es la unidad con la que medimos la longitud del mecate. ¿Estamos de acuerdo?
—Sí, pero ¿qué se mide con las calorías? ¿La cantidad de comida?
—No. Las calorías sirven para expresar la cantidad de energía.
—¿La cantidad de energía de la comida?
—O de lo que sea. Así como podemos tener kilos de manzanas o de clavos o de cemento, también podemos expresar una cantidad de energía sin importar en qué esté contenida.
—¿Y cuánta energía es una caloría? Yo sé cuánto es un metro…
—¿Estás seguro de que sabes cuánto es un metro?
—Sí, un metro son cien centímetros.
—Ajá, y también es mil milímetros. Pero centímetro quiere decir la centésima parte de un metro, y milímetro quiere decir la milésima parte de un metro. Así que no me has dicho qué es un metro.
—Bueno, y entonces ¿qué es?

cinta métrica

Cinta métrica común. Foto de Jan Glas (Flicker Creative Commons).

—Quizá te sorprenda lo que te voy a decir. El metro no siempre ha sido lo mismo. En 1791, la Academia de Ciencias de Francia definió esta unidad como la diezmillonésima parte del cuadrante de un meridiano terrestre, pero los científicos no tardaron en darse cuenta de que no era una definición muy precisa. Así que en 1889 se fijó un patrón convencional: una barra de iridio y platino depositada en la Oficina de Pesas y Medidas de París.
—¿Y de esa barra se sacan todos los metros del mundo?
—Por lo menos de ahí se han sacado por mucho tiempo los metros patrones oficiales de cada país, y nuestras cintas de medir corresponden bastante cercanamente a lo que mide la barra aquélla. Pero la ciencia necesita mayor precisión y para eso es mejor un patrón basado en una constante física. Así que en 1960, en una conferencia internacional, se definió el metro a partir de la longitud de onda de la radiación naranja del átomo del kriptón 86. Hoy en día decimos que un metro es la distancia que recorre la luz en el vacío durante un intervalo de 1/299,792,458 de segundo.
—¡Uy! ¿Y así de complicado es lo de las calorías?
—Pues sí y no. De hecho, la definición es muy sencilla, porque la caloría no es una unidad básica, sino una unidad derivada. Lo complicado es definir las unidades básicas.
—¿Y cómo se define una caloría?
Una caloría es la cantidad de energía calorífica necesaria para elevar un grado centígrado la temperatura de un gramo de agua a presión atmosférica normal.

fuego

La energía calorífica necesaria para elevar un grado centígrado la temperatura de un gramo de agua a presión atmosférica normal: eso es la caloría. Dibujo: dominio público (Pixabay).

—A ver si le entendí. Si caliento un gramo de agua y su temperatura sube un grado centígrado, ¿gasté una caloría? No suena tan complicado.
—No, no es complicado. Claro que si te fijas, la definición supone que ya sabemos lo que es un grado centígrado, un gramo, la presión atmosférica…
—Mejor vamos a suponer que ya sé eso y acláreme otra cosa. ¿Qué tiene que ver todo esto con la comida?
—Bueno. Muchos de los componentes de nuestros alimentos nos proporcionan energía y esta energía la expresamos en calorías o, para ser más exactos, en kilocalorías.
—¿Por qué en kilocalorías?
—Porque, si te fijas, la caloría es una unidad muy chiquita. No es práctico medir en centímetros la distancia entre dos ciudades; usamos kilómetros. Así que actualmente las etiquetas de los alimentos expresan el contenido energético en kilocalorías, cuyo símbolo es kcal. Por lo común, se dice cuántas kilocalorías contiene ese alimento en cada 100 gramos o en una porción de determinado tamaño.
—He visto otro símbolo en esas etiquetas, una ka y una jota. ¿Qué es eso?
—Ah, el kilojulio, simbolizado, efectivamente, kJ. Es otra unidad de medida de la energía. ¿Quieres que te explique cómo se define?
—Mejor otro día, maestra, gracias. Me voy a comer mi torta. Es baja en calorías.

Del tianguis a la genómica

Banquete prehispánico. Códide Florentino.

Unos meses atrás, cuando reseñé Alimentos: del tianguis al supermercado, de Agustín López-Munguía Canales, él respondió con un amable comentario, en el que mencionó entre otras cosas su deseo de poner al día el libro, cuya primera edición apareció en 1995. “Si bien lo prehispánico no caduca, ya lo moderno requiere una actualización”, escribió. Sería estupendo, pensé.

Así que no desaproveché la primera oportunidad de preguntarle cuáles serían a su juicio los aspectos que mayormente necesitan actualizarse. Me recordó López-Munguía que en la introducción, antes de que el protagonista emprendiera su viaje al pasado con la ayuda de una torta de queso de puerco, se hablaba del proyecto del genoma humano, “que en aquel entonces era eso, un proyecto”, el cual intentaba determinar el arreglo de las bases en todos y cada uno de los cromosomas del ser humano. Como es bien sabido, el proyecto se coronó con un éxito más que espectacular.

En 2001, cuando Del tianguis al supermercado alcanzaba su tercera reimpresión, el International Human Genome Sequencing Consortium y la entidad privada Celera Genomics, con Craig Venter a la cabeza, hicieron públicos los dos primeros “borradores” de la secuencia del genoma humano, en sendos artículos que aparecieron casi al mismo tiempo en las revistas Nature y Science (píquenle a estos enlaces si desean ver los textos originales). A partir de ahí, la investigación genómica ha hecho progresos gigantescos. “Hoy se conoce el genoma hasta del mexicano”, bromeó López-Munguía; “se han secuenciado genomas de plantas (maíz, arroz, etc.), de animales y de varios cientos de bacterias. Lo que llevó años secuenciar, el genoma humano, hoy se puede hacer en una semana, gracias al perfeccionamiento de nuevos métodos y equipos”.

Craig Venter y Francis Collins, líderes de la secuenciación del genoma humano, en la portada de la revista Time.

El proyecto del genoma humano cambió para siempre la imagen que se tenía de cómo funciona nuestro aparato genético (y, por ende, el de todos los seres vivos). Por ejemplo, se descubrió que el genoma humano contiene menos genes de lo que se creía o se esperaba. Hay alrededor de 25,000 genes codificadores de proteínas, en contraste con los cálculos previos de 100,000, 200,000 o quizá más. Parece demasiado poco para la complejidad de nuestros organismos, pero también se descubrió que unos genes interactúan con otros y pueden producir más proteínas diferentes de lo que antes se pensaba.

En vez de la relación lineal “un gen, una proteína”, se descubrió que hay genes capaces de codificar toda una variedad de proteínas. Ahora bien, eso significa que 98.5% de nuestro ADN no codifica proteínas. Pero resulta que también se vino abajo la idea —muy común a fines del siglo pasado— de que el ADN no codificador es meramente basura del proceso evolutivo, prácticamente sin función biológica. Se comprobó, más bien, que mucho de ese ADN tiene funciones específicas en la regulación del funcionamiento de los genes. “Ya no parece haber motivo para seguir hablando de ADN basura”, subrayó no hace mucho el doctor Francis Collins, director de los Institutos Nacionales de Salud de los EUA, en declaraciones a National Geographic. Collins sabe de lo que habla, pues fue uno de los líderes del proyecto del genoma humano.

Estos dos ratones son genéticamente iguales. Ambos tienen un gen que se expresa en gordura, pelaje amarillo y varios males. La madre del ratón de la izquierda recibió una dieta normal mientras estaba preñada. En contraste, la madre del ratón de la derecha recibió una dieta adicionada con ácido fólico, vitamina B12, colina y betaína, con lo cual el gen fue silenciado. Este experimento, realizado por Randy Jirtle y Robert Waterland, y dado a conocer en 2003, ha pasado a ser uno de los clásicos de la epigenética. (Foto: Jirtle y Waterland.)

Asimismo, se ha venido a confirmar que no todo lo que somos biológicamente está escrito en nuestros genes y que, como lo habían subrayado varios autores desde la década de 1980, hay situciones en que la genética clásica no tiene una explicación plausible y se tiene que considerar la acción de factores ambientales sobre la expresión o no expresión de los genes. A esto se le ha llamado epigenética, término que hoy designa el estudio de todos los cambios heredables que no implican modificación en la secuencia del ADN. Un cambio epigenético altera el fenotipo sin cambiar el genotipo, como lo ilustra el célebre experimento de Randy Jirtle y Robert Waterland con ratones agutí (ver la foto). Los mecanismos epigenéticos se conocen apenas en parte; el que mejor se entiende es la metilación del ADN.

Una de las consecuencias del progreso de la genómica es el surgimiento de una nueva y prometedora disciplina científica, la genómica nutricional, que examina las interacciones entre los genes y los nutrientes (o nutrimentos, como es más correcto llamarlos, de acuerdo con varios expertos). La genómica nutricional tiene dos grandes vertientes: la nutrigenética y la nutrigenómica, que se refieren, dicho de manera muy esquemática, la primera, a cómo influyen los genes en la acción de los nutrientes, y la segunda, a cómo influyen los nutrientes en la acción de los genes. La nutrigenómica claramente se empalma con la epigenética, pues los nutrimentos y los variados fitoquímicos que ingerimos junto con ellos pueden interactuar directamente con las señales genéticas, o indirectamente, por medio de sustancias generadas en el metabolismo. El resultado son variaciones muy considerables en el estado de salud de las persona.

Ojalá López-Munguía realice pronto su intención de poner al día Del tianguis al supermercado. Mientras tanto ha escrito otros amenos e informativos trabajos, entre ellos El metro, los alimentos y la biotecnología, que toca algunos de estos temas y que también le ha encantado a mis alumnos. Si lo quieren conseguir —es gratis— ingresen al sitio del Instituto de Biotecnología de la UNAM (en este enlace); una vez ahí, busquen en la columna de la izquierda el enlace a los libros y documentos en línea. Hay varios, todos muy útiles.

Agradezco al doctor Randy Jirtle —actualmente investigador del Departamento de Oncología  de la Universidad de Wisconsin-Madison— su amable visto bueno para la utilización de la fotografía de los ratones.

Mosca de diseñador

Tenía que ser Drosophila. El género —más de 2,000 especies, varias de ellas inquilinos habituales de los laboratorios de biología desde hace un siglo— tiene ahora un nuevo miembro: Drosophila synthetica, la primera especie animal artificial de la historia.

Se trata de una mosca transgénica creada usando transgenes ya existentes y mutaciones recesivas de Drosophila melanogaster, la popular mosca de la fruta, conocida prácticamente para todo el que haya llevado un curso de genética. Drosophila synthetica es el resultado de una serie de experimentos concebidos y ejecutados en la Universidad de Berna por el investigador español Eduardo Moreno, quien dio a conocer el trabajo en un artículo publicado el pasado 25 de julio en PLoS ONE.

Drosophila melanogaster (macho). Wikimedia Commons.

Digo que tenía que ser Drosophila, porque probablemente estos insectos son el organismo pluricelular más completamente estudiado desde el punto de vista de la genética, la biología molecular, la biología celular y la evolución regulatoria. Drosophila tiene un buen número de especies que se cultivan con facilidad en el laboratorio, y las abundantes generaciones de moscas se suceden en pocos días. Hace ya tres décadas que los investigadores empezaron a crear moscas transgénicas de este género, utilizando lo que se conoce como elementos transponibles, es decir, segmentos de ADN capaces de separarse del lugar en que se encuentran y reubicarse en el genoma.

Especie sintética

Un organismo transgénico no es necesariamente una nueva especie. Como lo subraya Moreno en su artículo, “la mayoría de los biólogos concuerdan en una definición muy estricta de especie, el concepto de especie biológica de Ernst Mayr, según el cual las especies consisten en poblaciones de organismos capaces de reproducirse entre sí, pero reproductivamente aislados de otros grupos semejantes”.

Las flamantes moscas transgénicas de Berna representan la primera población de organismos transgénicos que no pueden hibridizar con la población original natural pero siguen siendo fértiles cuando se cruzan con otros animales transgénicos idénticos, explica Moreno. Por eso es válido considerar a esta población una nueva especie. Pero Moreno propone referirse a ella como especie sintética, para distinguirla de las especies naturales, “no sólo porque se creó mediante manipulación genética, sino también porque quizá nunca sea capaz de sobrevivir fuera de las condiciones de laboratorio”. Los miembros de Drosophila synthetica son ciegos y sólo medran a temperaturas bajas, lo que sin duda representa importantes desventajas para la vida en muchos ambientes naturales.

Drosophila synthetica. La nueva especie es ciega y necesita temperaturas bajas para sobrevivir. Foto de Eduardo Moreno publicada en PLoS ONE.

Drosophila synthetica es otro hito en la creciente lista de conquistas de la biología sintética, que se remontan a la década de 1970, cuando Keiichi Itakura, Herb Boyer, Francisco Bolívar Zapata y otros investigadores ensamblaron el primer gen artificial de la historia, para inducir a Escherichia coli a producir somatostatina humana. De entonces a la fecha se han dado grandes zancadas. En mayo de 2010, un grupo de investigadores del Instituto J. Craig Venter dio a conocer que habían producido la primera bacteria capaz de reproducirse continuamente cuyo genoma nuclear se había sintetizado en el laboratorio, aunque utilizando como plantilla una secuencia genómica natural (ver el comunicado). No es que crearan “vida artificial”, como proclamaron los medios de difusión sensacionalistas; lo novedoso es que pudieron armar por primera vez un genoma sintético completo y hacerlo funcionar en un organismo vivo.

Un aspecto especialmente interesante del trabajo de Moreno es que posiblemente señala el camino para inducir el aislamiento reproductivo de otros animales transgénicos, o sea, convertirlos en especies sintéticas, incapaces de producir progenie con las especies originales de las cuales surjan. En palabras de Moreno, “la capacidad de abrir y cerrar a voluntad las compuertas de la especiación refleja uno de los propósitos de la biología sintética —construir componentes que se puedan manipular de manera confiable y predecible— y conserva la flexibilidad al tiempo que da mayor control sobre la difusión de organismos genéticamente modificados”. El investigador considera que esto debe incitar al debate sobre su posible uso como mecanismo de seguridad en biotecnología.

Transgénesis y especies naturales

Conviene poner esto en perspectiva. La humanidad lleva algo más de tres décadas aprovechando para su beneficio organismos genéticamente modificados (OGM) —o transgénicos—, así como productos obtenidos de ellos. Los OGM vienen haciendo un buen trabajo en áreas como la atención a la salud, la producción de alimentos, la remediación del medio ambiente, la recuperación de ecosistemas, etc.

El arroz dorado (a la derecha) es producto de una planta transgénica. El grano es rico en β-caroteno, precursor de la vitamina A. Foto de Golden Rice Project.

Entre estos serviciales organismos figuran las variedades de plantas transgénicas que se consumen como alimento y que, además de contribuir a la lucha contra el hambre, han ayudado a disminuir el uso de pesticidas químicos, varios de los cuales tienen el inconveniente de ser carcinógenos. En la actualidad se cultivan unos 134 millones de hectáreas de plantas transgénicas —arroz, maíz, soya, calabaza, papa, etc.— que contribuyen a la alimentación de unos 300 millones de personas. Los OGM también prestan servicios valiosos a la medicina; gracias a los OGM contamos, por ejemplo, con más de un centenar de medicamentos biológicos, así como un buen número de nuevas vacunas.

Los OGM son seres vivos que se crean mediante procesos que, por lo demás, operan cotidianamente en la naturaleza. Modificar organismos vivos para generar organismos transgénicos equivale a fenómenos como la integración de un fragmento de material genético viral en el genoma de una célula viva, algo que ocurre en la naturaleza todos los días. Los cromosomas de las plantas poseen un buen número de genes provenientes de las bacterias fotosintéticas que son las tatarabuelas evolutivas de los cloroplastos. De hecho, hoy sabemos que la evolución de las especies sería inexplicable sin la transferencia y reorganización constante de material genético.

Insulina

Insulina obtenida por medio de ADN recombinante. Foto de compbrain (Flickr Creative Commons).

La humanidad ha aprovechado tales procesos desde hace milenios, modificando las características genéticas de plantas y animales para obtener variedades más útiles, más productivas o más hermosas (hablando, por ejemplo, de caballos o perros). Cuando un agricultor del neolítico se dio cuenta que sembrar solamente las semillas de las mejores variedades mejoraba la especie, inició lo que es hoy día la evolución dirigida. La única diferencia es que, en vez de recurrir a la selección de variedades y la hibridación, en el caso de los OGM se manipulan directamente los genes de los organismos de interés.

Especiación y bioseguridad

Aunque hasta ahora nadie ha aportado pruebas científicas sólidas de que los OGM impliquen daños a la salud humana, al medio ambiente o a la biodiversidad, no faltan quienes siembren temores infundados. Uno de sus planteamientos es que, si los organismos transgénicos se cruzan con los naturales, ello va a alterar de manera impredecible —y, a su juicio, perjudicial— el genoma de estas especies.

Habría mucho que discutir sobre si de veras podemos considerar naturales las variedades, digamos, de maíz que se han sembrado tradicionalmente. A fin de cuentas, la especie misma no existía antes de que el hombre se pusiera a seleccionar y cultivar el teosinte silvestre. Pero aun sin entrar en ese debate y aceptando que, por principio, siempre es conveniente y útil contar con mecanismos de control y seguridad en todas nuestras invenciones —desde juguetes y herramientas hasta medicinas y alimentos—, la idea de Moreno de aprovechar la especiación artificial como una barrera de bioseguridad resulta muy atractiva. Las especies sintéticas no podrían cruzarse con las naturales.

Moreno reconoce que no es una barrera irreversible, ya que puede venirse abajo si ocurre una mutación espontánea en algunos de sus componentes. “No obstante, si lo vemos desde el punto de vista de la ingeniería (o la biología sintética), tener mecanismos de seguridad en una máquina la hace más segura, aun cuando es posible que dejen de funcionar. La solución es añadir más dispositivos de seguridad. De idéntico modo, añadir más barreras de especiación sintética acrecentará la seguridad”, razona. Yo concuerdo.

Lecturas recomendadas

Uno de los mejores trabajos que he leído sobre los OGM es el libro Por un uso responsable de los organismos genéticamente modificados, preparado por el Comité de Biotecnología de la Academia Mexicana de Ciencias, bajo la coordinación del doctor Francisco Gonzalo Bolívar Zapata. De él he tomado información para esta nota.

El doctor Bolívar Zapata es también compilador y editor de un compendio titulado Fundamentos y casos exitosos de la biotecnología moderna, publicado conjuntamente por la Academia Mexicana de Ciencias, el Instituto de Biotecnología de la UNAM, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, y la Comisión Intersecretarial de Bioseguridad y Organismos Genéticamente Modificados.

La UNAM y el Fondo de Cultura Económica editaron conjuntamente en 2004 otro libro sumamente útil para entender la genómica y la biotecnología: Lo que somos y el genoma humano, coordinado por Antonio Velázquez Arellano.

La National Academies Press de los Estados Unidos editó el año pasado The Science and Applications of Synthetic and Systems Biology: Workshop Summary, libro que resume las ponencias y debates de un seminario que abordó lo más avanzado de las aplicaciones de la biología sintética y sistémica hasta 2011.

Los pasajes del artículo del doctor Moreno fueron traducidos del inglés por Delia Araujo Morales.

La primera foto, Drosophila melanogaster, es obra de Image Editor (Flickr Creative Commons).

Otro libro que saborear

Sabroso. Quizá éste sea el mejor adjetivo para calificar Alimentos: del tianguis al supermercado, de Agustín López-Munguía Canales. “De fácil digestión”, como comentó uno de mis alumnos, este volumen de 150 páginas relata la extraña aventura de un estudiante universitario que hace un viaje imaginario a través del tiempo y va a dar al México prehispánico, donde traba amistad nada menos que con el cocinero del tlatoani Moctezuma. Buen pretexto para hablarnos de la cultura y la alimentación prehispánica desde el punto de vista de los conocimientos científicos y hábitos alimentarios actuales.

cazuelas de comida

Guisos en venta en un mercado popular.

El autor, doctor en biotecnología e investigador premiado, además de conocer a fondo su materia, la sabe exponer bien, con gracia e imaginación, recurriendo frecuentemente a los giros idiomáticos de los estudiantes y condimentando el relato con agudas observaciones sobre las modas alimentarias de nuestros días, como la siguiente: “Si un señor famoso, que escribe como un tlacuilo, habla bien… y se le ocurre decir que hay que comer fibra y no hay que tomar café, muchos obedecen. Comen fibra mañana, tarde y noche y al poco tiempo tienen que ser curados por el daño causado por el exceso de fibra”. O ésta: “Otros no se acercan a nada procesado, y menos si tiene aditivos; sólo consumen alimentos naturales, cuesten lo que cuesten. Quizá nunca han reflexionado sobre los millones de seres humanos que ya no pasan hambre al ser posible conservar los alimentos; o bien al hacerlos llegar a regiones lejanas o a regiones donde el calor descompone todo rápidamente”.

Por lo que se refiere a su misión central, la divulgación científica, el libro cubre un amplio territorio: biomoléculas, bioquímica de los alimentos, biotecnologías, historia de varios alimentos originarios de México, etc. El chocolate, el maíz, las papayas: todo es buen motivo para crear un librito que mis alumnos califican de “ameno” y “divertido”, y que los ha hecho preguntarme si el autor ha escrito “otros como éste”. Lo ameno ciertamente no hace de éste un libro superficial; a todas luces el autor se ha esforzado por ofrecerle al lector información científica abundante y sólida. En varios puntos, cuadros e ilustraciones complementan el texto, aunque por desgracia no son de la mejor calidad gráfica. Quizá en una futura edición se le pueda dar una presentación más atractiva a ese utilísimo material complementario.

Alimentos: del tianguis al supermercado se editó como parte de la colección Viaje al Centro de la Ciencia de ADN Editores y se ha reimpreso con la participación del CONACULTA. El doctor Agustín López-Munguía Canales es coautor de los libros Tecnología enzimática (UNAM, 1987) y Biotecnología alimentaria (Limusa, 2002). Ha recibido premios del CONACYT y de la Academia de la Investigación Científica.

La foto que ilustra este artículo es obra de Presagio. Se publicó en Flickr al amparo de una licencia Atribución de Creative Commons.