Confinamientos

Paradoja celular. 
La vida tiene libertad de ser 
solo si está confinada. 




A través del hashtag #NosotrasRespondemos, la Asociación de Mujeres Investigadoras y Tecnólogas (AMIT) responde dudas de los lectores en un consultorio científico semanal. Una de estas consultas decía así: “¿Es necesaria la membrana celular para que haya vida?” 


Mientras me documento para escribir estas líneas, el Gobierno español acaba de decretar el estado de alarma en todo el país a causa de la pandemia provocada por el coronavirus SARS-CoV-2. El confinamiento de la población durante las próximas semanas busca frenar la propagación del virus pero, como interroga el citado lector, ¿resulta también obligatorio el confinamiento para que la vida se exprese como la conocemos? 

Como afirma el físico Erwin Schrödinger en su libro ¿Qué es la vida? (1944), “la materia viva elude la degradación hacia el equilibrio”. Desde la más primitiva célula hasta el más complejo de los organismos debe evitar alcanzar el equilibrio con su entorno, estado físico que sobreviene con la muerte. Por tanto, si una porción de materia debe mantener de manera indefinida un estado de no equilibrio con el medio, solo puede conseguirse estableciendo barreras físicas. 

Y si es necesario el confinamiento de materias y procesos para que la vida prospere, lo fue aún más hace miles de millones de años para que la incipiente aventura biológica en la primitiva Tierra no se fuese al traste casi antes de empezar. 


NITROGENASA 
De un océano de gas, 
el inerte nitrógeno se activa 
con disfraz amoniacal. 


En toda historia que se precie debe haber un personaje bueno y un villano. Nuestra protagonista bondadosa, llamada nitrogenasa, apareció hace unos 3.500 millones de años. Como un náufrago rodeado de agua que, sin embargo, no puede aliviar su sed, el nitrógeno del aire es inútil para ser asimilado por los seres vivos. La nitrogenasa tiene la noble tarea de desbloquear el nitrógeno atmosférico para ser incorporado a las moléculas biológicas. Es una enzima poderosa, un catalizador que permite romper el blindaje de este gas inerte y convertirlo en amoniaco, forma de nitrógeno asimilable por los seres del caldo primigenio. 500 millones de años después, y sin que nitrogenasa se percatase, la villana RuBisCO* ha puesto en marcha su plan y va ganando terreno. 


OXÍGENO 
Desecho fotosintético. 
Gas reactivo por el que boqueamos 
todos los yonquis aerobios. 


El desastre comienza a materializarse hace 2.400 millones de años en forma de vertido incontrolado. Rubisco, también una enzima como nitrogenasa, ha encontrado la manera de obtener energía a partir de la luz solar, pero la estrategia no tiene nada de sostenible. Un residuo de oxígeno, tóxico para la mayor parte de la vida de la época, comienza a acumularse en la atmósfera. Nitrogenasa sufre especialmente las consecuencias de este vertido, pues el oxígeno es su kriptonita. El desbloqueo de nitrógeno se inactiva y el desarrollo de la vida celular se frena. El pulso entre nitrogenasa y rubisco duraría otros 1.000 millones de años más. 

Durante esta “guerra fría” de las dos potencias bioquímicas, algunas cianobacterias echan mano de ingenio. Necesitan el beneficio de dos procesos antagonistas y tienen que separarlos en el tiempo o en el espacio. Unas se adaptan a fijar nitrógeno solo por la noche, cuando cesa la liberación de oxígeno por la ausencia de luz; otras desarrollan receptáculos para aislar a la nitrogenasa. Estas fueron las respuestas defensivas a la creciente acumulación de oxígeno. 

Pero el verdadero confinamiento de ambas enzimas llegó cuando la vida pudo ampliar su dominio fuera del agua. Paradójicamente, la acumulación del reactivo oxígeno permitió la formación de ozono en las capas altas de la atmósfera que apantallaría buena parte de la letal radiación ultravioleta en la superficie terrestre. Lo que en principio fue la emisión de un gas tóxico, estimularía la creación de un mundo diferente: el de los seres dependientes del oxígeno en tierra firme. 

Aún tuvieron que darse otros dos confinamientos para que la vida se adaptara con éxito a un nuevo entorno. Cuenta la mitología que cuando Orión intentó seducir a Artemisa, esta pidió ayuda a un alacrán que picó mortalmente al gigante. Por eso Orión huye aún de Escorpio, cuyas constelaciones ocupan posiciones opuestas en el firmamento. Nitrogenasa y rubisco fueron separadas en dominios distintos aunque vinculados mediante puentes verdes que llamamos plantas. La parte subterránea de las plantas se convirtió en cobijo de la nitrogenasa, a través de bacterias que infectaban las raíces; la parte aérea, el dominio de la luz, sería el hogar de la rubisco, la captadora del carbono atmosférico que airea su ponzoñoso aguijón de oxígeno. 


RUBISCO 
Se equivocó la Rubisco, 
se equivocaba. 
Que por fijar CO2, el oxígeno tomaba. 
Se equivocaba. 
Si aumentaba la calor, energía derrochaba. 
Se equivocaba. 


El segundo confinamiento fue necesario para que las plantas pudiesen conquistar las zonas de la Tierra más cálidas y secas, pues en estos lugares la rubisco cae víctima de su propio desecho. Captura oxígeno en lugar de CO2 y la fotosíntesis se convierte en un derroche de energía. Las plantas imitarán las estrategias de la cianobacterias aislando a la rubisco en el espacio o en el tiempo. Especies como el maíz o la caña de azúcar la encierran en células alejadas del contacto con el aire; especies como los cactus o la piña tropical prefieren captar el CO2 durante la noche para entregárselo a la rubisco durante el día. 

Todos estos confinamientos que persisten hoy en día suponen el sostén fundamental de toda la biosfera. 

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* Acrónimo de ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa oxigenasa, es la enzima más abundante de la biosfera. Su papel en los seres fotosintéticos es catalizar la incorporación de carbono, a partir del COatmosférico, a su metabolismo.

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Esta entrada participa en el blog de narrativa científica Café Hypatia con el tema #PVlímites.

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