En el artículo anterior viaje al interior de los agujeros negros realizamos el viaje más fascinante que un viajero espacial podría, en principio, realizar en nuestro Universo. En realidad, un viajero muy pequeño de solo una milésima de milímetro de tamaño podría realizar un viaje al menos tan increíble como aquel: un viaje al interior del cuerpo de los seres vivos. Este viajero podría ver organismos diminutos que hacen cosas increíbles: fabricar seres vivos. En este artículo vamos a plantear una pregunta aparentemente extraña: ¿Qué es un ser humano?
Si tuviera que explicar a unos extraterrestres completamente diferentes a nosotros que nunca han estado en la Tierra que es un ser humano. ¿Como lo haría? En este artículo vamos a intentarlo, las respuestas a la pregunta son sorprendentes, tanto, que cambiarán en buena medida la imagen preconcebida que teníamos de nosotros mismos y del resto de seres vivos.
¿Que es un ser humano?
Un ser humano adulto está formado por aproximadamente 30 billones de diminutos organismos vivos. Estos organismos miden de media unos 0,01mm y pesan entorno a 0,001mg. Existen entorno a 200 tipos diferentes de estos organismos. A primera vista parecen muy distintos entre si pero todos proceden de un solo organismo madre. Por supuesto, estos organismos son las células. Podemos decir que todas las células de nuestro cuerpo son "hermanas idénticas" o "gemelas" ya que tienen el mismo código
genético en su núcleo, sin embargo, cada tipo de célula ha ejecutado una parte distinta del programa genético: las células musculares se han diferenciado "ejecutando" la parte del programa que fabrica proteínas que confieren elasticidad, fibrosidad, capacidad de contracción,etc, las células nerviosas han ejecutado el programa que fabrica proteínas que permiten intercambiar señales eléctricas, etc. Es decir, las células solo se distinguen por la clase de proteínas que hay en su interior, éstas definen su forma y su comportamiento y son los verdaderos "nanorobots" que permiten a la célula hacer toda clase de tareas.
Los glóbulos rojos son células que viven en torno a 120 días, las células de las capas externas de la piel viven entorno a 25 días y las de las capas exteriores del intestino poco más de una semana. Debido a esto, existen en distintas partes del cuerpo lo que se denominan "nichos de células madre" que renuevan cada cierto tiempo las células muertas. Todo esto describe un paisaje un tanto extraño: un ser humano está compuesto por una inmensa colonia de 30 billones de seres vivos, que proceden de un único organismo original, repartidos en 200 clases distintas que nacen y mueren continuamente. ¿No es esta una visión increíble? Por si fuera poco, el ser humano posee una enorme cantidad de organismos "no humanos" que conviven en simbiosis con las células humanas, estos organismos son bacterias y microorganismos que viven en nuestra piel, intestinos, etc y que son esenciales para el buen funcionamiento de nuestro cuerpo. ¡Estos organismos son incluso más numerosos que las células humanas! ¿Qué es entonces un ser humano? ¿Podemos siquiera dar una definición exacta de todo esto?
Por supuesto, la clave está en la organización y cooperación de toda la colonia. A primera vista es casi imposible creer que una sola célula pueda formar una colonia de 30 billones de células y mucho menos que pueda conseguir la organización e infraestructuras necesarias para fabricar un ser humano. ¿Como se consigue una proeza de tales dimensiones? ¿Cual es el secreto del "milagro" de la vida?
Fabricando un ser humano a partir de una sola célula
Las instrucciones para fabricar las proteínas están codificadas en el ADN que se encuentra en el núcleo. Las proteínas son largas cadenas de unidades menores denominadas aminoácidos y existen 20 clases diferentes de aminoácidos. Los genes del ADN contienen la información del orden en que se tienen que unir los aminoácidos que forman todas las proteínas que usan los seres vivos. Dependiendo de ese orden
las fuerzas electroquímicas de la larga molécula harán que esta se pliegue de una forma muy concreta que determinará su función exacta. Las proteínas y otras señales exteriores pueden además actuar como interruptores activando y desactivando genes en distintos momentos. Esta interacción entre genes y proteínas se traduce en una serie de "instrucciones" que se ejecutan secuencialmente. Para empezar a entender aunque
solo sea superficialmente como se crea un ser vivo a partir de una sola célula fecundada describiremos brevemente los dos primeros pasos que se producen cuando escogemos un óvulo de erizo de mar y lo fecundamos artificialmente con esperma en un medio acuoso:
1º) La célula inicial empieza a dividirse, se divide unas 10.000 veces a lo largo de 10 horas formando una esfera hueca de una sola célula de grosor.
2º) Un grupo de unas 60 células despliegan unas extensiones largas y finas llamadas filopodios y "nadan" hacia el interior hueco. Una vez que llegan al sitio adecuado, un pequeño grupo de células de la misma zona se adentra, invaginanándose hacia el interior hueco hasta que chocan con las células de la pared y forman un agujero: la boca.¡Como si fuera "papiroflexia" el tubo formado hasta la boca será el intestino !
En los seres humanos el funcionamiento general del proceso es el mismo pero las etapas son mucho más complejas. Cuando se forma la esfera inicial, se forma una abertura que se invagina hacia el interior hasta chocar con la pared contraria. Luego se realiza un pliegue produciendo 3 capas en la esfera: la capa exterior dará lugar a la piel y el sistema nervioso, la del medio formará los músculos y los huesos y la interior los
intestinos y los órganos internos.
Todo esto está muy bien pero, ¿Como saben las células donde tienen que ir y que tejido tienen que formar? Aún no se conoce con exactitud el sistema utilizado por las células, pero podría ser algo parecido a esto: imaginemos 3 largas filas de células formando un rectángulo. En un borde del rectángulo hay un exceso de cargas positivas y en el otro un exceso de cargas negativas. Esto crea un potencial eléctrico entre los extremos. Las células poseerían una proteína sensible al campo eléctrico de forma que la proteína se situaría en una posición cuya distancia es proporcional al campo eléctrico. Esto proporciona a la célula un "GPS", una forma de saber su posición en el rectángulo. A continuación, se lee el programa genético que debe contener una instrucción condicional del tipo: si la proteína M (la que indica la magnitud del campo eléctrico)
está entre la posición A y B entonces fabrica la proteína X, si está entre las posiciones B y C fabrica la proteína Y y si está entre C y D fabrica la proteína Z. La proteína X tendrá la propiedad de activar los genes 1y 2 que contienen el programa que inicia la diferenciación en una célula de piel, la Y activará los genes 3 y 4 que crearán células musculares y la proteína Z activará los genes 5 y 6 que crearán células intestinales. De esta forma tendremos 3 capas de células distintas. Por supuesto esto es solo una simplificación pero sirve para empezar a entender como es posible "autoensamblar un ser vivo".
El poder de las células madre
Si cortamos una estrella de mar por la mitad, en un corto periodo de tiempo tendremos 2 estrellas de mar individuales, si cortamos la cola a una lagartija ésta fabricará una nueva, incluso un hígado humano puede regenerarse si le cortamos un trozo. ¿Como es esto posible? Como hemos dicho, para reponer las células que mueren diariamente nuestro cuerpo posee en zonas especiales los llamados nichos de células madre. Estas células pueden convertirse en células del tipo de tejido del nicho en el que viven aunque, en principio, no pueden fabricar cualquier tipo de tejido. Estas células madre explican la regeneración de las células de la estrella de mar o de la cola de la lagartija. Las células madre embrionarias son las que proceden de las primeras fases de desarrollo del embrión y pueden transformarse en cualquier tipo de tejido. Si
pudiéramos disponer de estas células podríamos lograr cosas increíbles: regenerar el corazón dañado por un infarto, regenerar músculos, huesos, tejidos intestinales o incluso tejidos nerviosos. Podríamos curar decenas de terribles enfermedades. ¿Podemos conseguir esto? Aunque parezca increíble podemos "reprogramar" o
"resetear" el programa genético: si cogemos un óvulo humano (o de un animal como un cerdo o una vaca) y le extraemos el núcleo (donde reside el ADN) e implantamos otro núcleo de una célula cualquiera de otra persona, el óvulo "reinicia" el programa de fabricación de la vida: este empieza a dividirse. Aquí tenemos las células madre embrionarias del donante. Si el donante tuviera leucemia, por ejemplo, se podrían usar estas células madre embrionarias para implantarlas en la médula ósea y fabricar de esta forma los millones de glóbulos rojos que necesita para vivir.
Lamentablemente, de nuevo por pura ignorancia científica, muchos consideran que una sola célula fecundada ya es un ser humano, como hemos visto, eso es como decir que
un solo ladrillo de un rascacielos en construcción es ya un rascacielos. Una vez más, la ignorancia, los prejuicios y la religión impiden el avance de la ciencia y condenan a millones de personas a malvivir y morir de enfermedades que podrían curarse.
El hecho de que muchas células humanas se regeneren continuamente plantea una pregunta fascinante: ¿Podría el ser humano evitar o paliar el envejecimiento usando células madre? ¿Estamos ante el "elixir" de la vida eterna?
¿El camino a la inmortalidad?
Las células madre embrionarias o incluso las que residen en los nichos de las personas adultas son prácticamente inmortales: se pueden dividir indefinidamente. La especie "turritopsis nutricula" es una especie similar a la medusa que puede vivir miles de años ya que sus células se regeneran continuamente. Esta especie abre de nuevo el debate de que es un ser vivo: ¿un animal que regenera continuamente todas sus células sigue siendo el mismo animal? ¿donde está el límite de la individualidad de un organismo?
Aún no está del todo claro que exactamente causa el envejecimiento de los seres vivos. En la práctica, no todas las células se regeneran, las células nerviosas por ejemplo apenas lo hacen ya que esto implicaría borrar las conexiones sinápticas ya establecidas lo que tendría consecuencias fatales para las capacidades cognitivas.
Este hecho hace muy difícil que un organismo complejo como un ser humano pueda vivir durante mucho tiempo, podría decirse que la mortalidad es el precio a pagar por la consciencia y las capacidades mentales.
Las células están continuamente sometidas a roces, fricciones y distintos tipos de desgaste mecánico. Estos desgastes son continuamente reparados por un programa de "mantenimiento genético" que fabrica las proteínas necesarias para reparar los daños. Sin embargo, al igual que toda la información genética, este "programa" ha sido "creado" y mejorado por la evolución a lo largo de millones de años y la evolución "deja de funcionar" cuando los seres vivos alcanzamos una avanzada edad. Esto es así porque las únicas mejoras evolutivas que perduran son las que están incluidas en las células germinales que son las que pasan de generación en generación mientras que el resto, mueren con el individuo. Es decir, todas las mutaciones favorables que se acumulen fuera de nuestra época reproductiva morirán con nosotros ya que nunca pasarán a la siguiente generación. Desde este punto de vista, a los genes (y por tanto a las células) solo les interesa la reproducción de las células germinales.
Otra causa del envejecimiento puede ser el hecho de que durante la división celular se producen errores en el copiado del ADN y la acumulación de estas mutaciones van dañando la información genética.
Conclusiones
La ingenua imagen de un ser vivo como un todo compuesto de extremidades y órganos indivisibles es solo una aproximación que está fuera de la realidad. Nosotros percibimos a las personas y al resto de seres vivos como organismos individuales, sin embargo, cuando algunas de nuestras células empieza a funcionar mal se pone de manifiesto nuestra verdadera realidad: el cáncer se produce porque algunas células de la colonia abandonan y eluden las funciones de servidumbre y colaboración que les impone su información genética y empiezan a dividirse sin control, la esclerosis múltiple y todas las enfermedades autoinmunes se producen porque nuestras propias células inmunitarias atacan nuestros tejidos al no reconocerlos como propios, etc, etc. Como es lógico todas las enfermedades de los seres vivos suceden porque las células no pueden desarrollar su actividad con normalidad por distintas causas.
Por supuesto, la verdadera esencia del ser humano, sus emociones, recuerdos y capacidades cognitivas residen en las células nerviosas localizadas fundamentalmente en el cerebro que es el órgano más complejo que existe en el Universo conocido. Más de 100.000 millones de células nerviosas conectadas por un número inmenso de sinapsis crean la "esencia" del ser humano. Esta enorme red de conexiones reproduce
la sensación de individualidad, de consciencia, de existencia. Nadie sabe como funciona exactamente el cerebro humano aunque hay indicios de que la naturaleza inventó el computador mucho antes que nosotros.
El ser humano no es solo una colonia inmensa de billones de seres vivos controlados por los genes, gracias a nuestro cerebro, los humanos podemos aprender, sentir, emocionarnos, crear música y arte e incluso entender y utilizar las leyes de la naturaleza en nuestro beneficio. ¿Puede existir algo más grandioso?
Fuentes: Como vivimos, por qué morimos. Lewis Wolpert.