De alguna manera, este tipo de moléculas orgánicas elementales que existían en aquellos remotos tiempos quedaron encerradas en pequeñas microesferas que dieron lugar a las protocélulas. Lógicamente nadie estaba allí para testificar los días de autos, pero el proceso debió de ser algo semejante a lo descrito (y observado por Miller y Urey) en la antigua Tierra de altas temperaturas y clima desapacible.
Por supuesto habría sido cuestión de poco tiempo que esas protocélulas hubieran acabado agotándose y degradándose en aquel clima intempestivo, si no hubiesen adquirido la capacidad y la tendencia de copiarse, de reproducirse. Desde entonces ha habido una serie de unidades que han ido dejando copias de sí mismas y desapareciendo tras ello, en una cadena que nunca se ha roto. En todo momento alguna de estas formas de vida ha dejado copias, descendientes con ganas de seguir copiándose, para nuestro alborozo. En otros momentos de la historia pudieron surgir otras protocélulas, pero si no tenían afán por copiarse nosotros no venimos de ellas. Copia con modificación, el secreto de la vida, que esto no pare. En resumidas cuentas, así quedaría sintetizada la historia de la vida y por eso le damos inconscientemente tanta importancia a la reproducción.
Es una gran noticia saber tanto como conocemos hoy en día sobre el origen y evolución de la vida, pero a los que estudiamos y analizamos los mecanismos de la Evolución nos contraría no verla en acción. Pasan las generaciones sin que nazcan niños con tentáculos… ¿qué pasa aquí? ¿Cómo hemos llegado de protocélulas a dentistas o a pilotos de Fórmula 1?
La respuesta es la mutación, aquella mutación que fortuitamente crea novedades más útiles que lo pre-existente. Pero más allá de la mutación, seguramente lo más complejo de entender del proceso de la Evolución es lo más sencillo: el papel del tiempo. Para que ocurran los cambios que han llevado desde la microsfera, protocélula o célula primitiva, hasta un hombre hecho y derecho a golpe de mutaciones, ha pasado muchísimo tiempo. Se han invertido miles de millones de generaciones. A nuestra cabeza adaptada a una vida de comer, dormir y reproducirse le resulta mucho más difícil comprender cuánto tiempo lleva la vida en marcha, que entender que si duermes se te quita el sueño, o que si tocas el fuego te quemas y duele (que es el tipo de reto adecuado para nuestro cerebro). Comprender que la vida empezó hace 3.500 millones de años resulta tan poco intuitivo como tratar de valorar una fortuna de 60.000.000.000 millones de euros que, evidentemente es mucho dinero, pero ¿eso vale para comprar todos los chicles que hay en la Tierra? ¿Cuántos chicles son esos? ¿Un barco lleno? ¿Dos barcos? ¿Todo el suelo de París lleno de chicles? Ni tanto chicle, ni el tamaño del universo, ni el tiempo que hace que existen las células, son conceptos fáciles de razonar con un cerebro humano, que bastante tiene con saber distinguir algunas de las plantas venenosas de las comestibles. Hay ciertas dimensiones que nuestra cabecita no es capaz de abarcar, y no tenemos más que nuestra cabecita para entender la vida.
Existe una analogía frecuentemente utilizada para ofrecer una idea de la larguísima duración de la historia de la vida, que compara ésta con la duración de un año. Ofrece una idea del tiempo que ha tenido la Evolución para “experimentar” y de la insignificancia de la existencia del ser humano. Pero aprovechando una circunstancia que a muchos embriaga de placer, a continuación se expone una novedosa analogía diseñada con el mismo fin:
En la final del mundial de fútbol de Sudáfrica 2010 (España 1- Holanda 0) el árbitro pitó el final del encuentro en el minuto 122, en la prórroga. Si la vida hubiera comenzado en el minuto 1 de la primera parte, haciendo coincidir el pitido inicial con la aparición de los primeros organismos (estromatolitos y cosas así), hasta el minuto 10 de la segunda parte no aparecerían los primeros seres pluricelulares (sólo habría bacterias y algas unicelulares), y hasta 30 segundos antes de que acabase la primera parte de la prórroga no aparecerían los primeros antepasados de los peces (es decir, mucho después de que acabase el tiempo reglamentario y empezase el tiempo extra)(1).
Ya con los nervios destrozados, en el minuto 3 de la segunda parte de la prórroga aparecerían las plantas terrestres y los anfibios, los reptiles en el minuto 6 y 30 segundos de la segunda parte de la prórroga, los mamíferos aparecieron en el minuto 115, y un minuto después marca Iniesta el gol que daría el título al combinado español. Ya en el tiempo de descuento del partido, en el minuto 120 y 18 segundos aparecerían los Prosimios, 10 segundos antes de que pitase el árbitro el final del partido, en el 121 y 50 segundos, aparecería nuestro antepasado lejano, el Australopithecus (el primero que se parece ya algo al ser humano), y 4 segundos después, el Homo habilis. Cuando el colegiado ya ha consultado su reloj y quedan menos de 2 segundos para pitar, aparece el Homo erectus, el primero que salió de África. Pero todavía no hay rastro de nuestra especie. Tan sólo 3 décimas de segundo antes de que pite el árbitro, cuando ya tiene el silbato en los labios y los pulmones hinchados, cuando Holanda se desmorona y el público ya ha captado el indicio que supone que el mundial termina, entonces aparece el Homo sapiens, nuestro antepasado de hace 150.000 años. No hay tiempo en esta analogía para que tenga sentido hablar de culturas primitivas ni desarrolladas, Paleolítico, Neolítico, Sumerios, Egipto, Grecia, Roma… todo se mezcla ya con el sonido del silbato (2).
Otra breve analogía alternativa para los amantes del baloncesto:
Si un partido de baloncesto dura 4 cuartos de 10 minutos a reloj parado, y la vida empezó en el saque de centro con el salto de los dos pívots, el ser humano apareció cuando al partido le quedaba una décima de segundo. Es decir, cuando el perímetro del tablero ya se había iluminado en rojo, cuando se ha consumido el 90% del último segundo y un jugador ya ha lanzado desesperadamente desde su propio campo la bola para intentar una “milagrosa” última canasta, cuando más vale que ya esté tocando tablero o aro ese balón, o ya será demasiado tarde para que suba al electrónico. En ese momento aparecería el Homo sapiens. El mismo ser que pretende entender todo lo que ha pasado antes.
Además de remover las sensaciones vividas aquel 11 de Julio de 2010, quizá la analogía pueda dar respuesta a algunas de las inquietudes que surgen cuando nos preguntamos por qué no vemos evolucionar en la ridícula duración de nuestras vidas. Aun así, aparte de ser testigos de los productos de la Evolución, podemos ser testigos de pequeños cambios en nuestra propia especie, como son las características de cada etnia, en cuanto a color de piel, forma del cráneo, distribución de grasas, etcétera, que apenas han tenido los segundos finales del partido para aparecer. Pero más que hablar del ser humano, es interesante comprender cómo las mutaciones beneficiosas han dispuesto de mucho tiempo para dar lugar a todo lo que subsiste (y a lo que ha desaparecido). Otro detalle que también es interesante valorar, es el hecho de que mientras algunos de los descendientes de los primeros seres vivos acumulaban cambios y daban lugar a nuevos organismos, otros permanecían parecidos a sus antepasados. Porque la aparición de nuevas especies no implica la desaparición de las anteriores. Hubo un momento en que todos los individuos de la Tierra eran bacterias arcaicas, y a lo largo de generaciones los hijos de algunas de ellas dieron lugar a bacterias levemente modificadas, pero otros siguieron teniendo descendencia sin modificación. Dado que todas las especies provenimos de antiguos organismos unicelulares, es obvio pensar que las bacterias han cambiado menos en el mismo tiempo que los antepasados de los animales y las plantas. Por ejemplo, un tipo de bacterias llamadas “de las chimeneas de azufre” (black smokers) son prácticamente iguales desde hace unos 1.500 millones de años. Algunas de estas especies, normalmente consideradas poco evolucionadas, deberían recibir el prestigioso premio a las más adaptadas. Porque tendremos que cambiar mucho las cosas para que una especie como la nuestra, que presume de ser lo más alto de la gama, dure más de dos minutos de partido.
De pulpos y demás parientes (I): respiración
En esta entrada vamos a centrarnos en cómo los pulpos solucionan un problema básico para la supervivencia de cualquier ser vivo: la obtención de oxígeno. Los animales han resuelto este problema utilizando varias estrategias que, aunque similares en muchos aspectos (los relacionados con la obtención de oxígeno del medio), muestran diferencias básicas dependiendo del tipo de animal y del medio del cual lo obtienen. En ocasiones, incluso utilizan varias simultáneamente (como utilizar dos órganos de intercambio gaseoso, como la piel y pulmones o branquias) o de manera secuencial a lo largo de su desarrollo, como en el caso de los anfibios que tienen fases larvarias completamente acuáticas y utilizan branquias en estas fases, pero pulmones en las fases adultas.
Casi todos los seres vivos necesitamos oxígeno para vivir, que se utiliza para obtener energía de los nutrientes contenidos en los alimentos. El oxígeno, presente tanto en el aire como en el agua, se obtiene gracias a órganos especializados como branquias y pulmones (no hablaré de otros órganos respiratorios muy extendidos en el reino animal, como son la piel y las tráqueas, por no hacer más larga la entrada). Y como todos sabemos, la mayoría de los animales que respiramos aire usamos pulmones y la mayoría de los que respiran agua usan branquias. De hecho, si hablamos de los que respiran agua –y como dijimos antes, nos olvidamos de piel y tráqueas–, se podría decir que todos respiran con branquias menos las holoturias o pepinos de mar. Las holoturias son unos animales marinos que pertenecen al filo de los Equinodermos (como los más conocidos erizos y estrellas de mar) y que, mira que son raras, utilizan pulmones para respirar en el agua. Como veremos, esto es tan poco eficiente que solo se entiende que lo hagan si no compiten demasiado por la comida y si no tienen que correr mucho para evitar ser comidos.
¿Por qué esta gran división agua-branquias y pulmones-aire? Podría no tener ninguna explicación, como pasa con tantas otras cosas que aparecen sin ser idóneas y se quedan porque no molestan demasiado –es decir, por razones contingentes–. Pero en este caso no es así. Hay una explicación sencilla para esta división: el órgano de respiración está adaptado al medio de dónde se obtiene el oxígeno y difícilmente podría ser de otra manera (¡salvo en los pepinos de mar, claro!).
Para empezar, aire y agua son medios muy diferentes: lo principal para la respiración, es que el aire tiene mucho más oxígeno que el agua. Pero además, el aire es mucho menos viscoso y menos denso que el agua y por tanto, cuesta menos moverlo (1). Y esto es importante si tienes que acercar el medio rico en oxígeno al órgano respiratorio.
Hay que acercar el medio a la superficie respiratoria, en algunos casos como animales muy pequeños y expuestos, el medio llega solo; pero a partir de cierto tamaño y gastos basales de energía, hay que generar sistemas que lo muevan. Y todos esos sistemas implican contracción de músculos y gasto de energía.
Estas diferencias en los medios que contienen el oxígeno son las que han favorecido la selección de órganos respiratorios específicos que, por lo demás se parecen mucho. Pulmones y branquias están hechos de membranas muy finas para que el oxígeno pueda pasar fácilmente del medio externo al interno. Además, para maximizar la obtención de oxígeno, ambos órganos tienen muchos repliegues que aumentan la superficie de intercambio. Y por supuesto, los dos están muy capilarizados, ya que la sangre recogerá el oxígeno y lo llevará a todas las células. Membranas muy parecidas, sí, sin embargo presentan una diferencia fundamental: los pulmones son invaginaciones (como sacos) y las branquias son evaginaciones (como guantes). Y como vamos a ver ahora, casi podríamos decir que los pulmones tienen que ser invaginaciones y las branquias tienen que ser evaginaciones.
Esta diferencia que parece muy tonta, pulmón=membrana hacia dentro para respirar aire y branquia=membrana hacia fuera para respirar agua, tiene implicaciones muy importantes en la fisiología de ambos órganos. Precisamente, por ser como sacos, los pulmones tienen respiración bidireccional (2): el aire entra (inspiración) y sale (espiración) por el mismo conducto, es decir, dos movimientos por unidad de volumen, digamos. Y claro, hacer dos movimientos requiere más energía que hacer un único movimiento, que es lo que sucede en las branquias (3). Lo más frecuente en los animales con branquias, como los peces, es que la respiración sea unidireccional: el agua entra por un orificio, la boca, atraviesa y cede oxígeno a las branquias y sale por otro, el opérculo. Se han ahorrado un movimiento y por tanto han ahorrado energía (e indirectamente, oxígeno, que es uno de sus determinantes). Con esto entendemos por qué en el agua, medio abyecto dónde los haya, lo normal es tener branquias y que los únicos valientes con pulmones sean los pepinos de mar (4).
Resumiendo: los que respiramos con pulmones gastamos más energía en obtener el oxígeno, pero podemos permitirnos ese gasto porque el aire tiene mucho oxígeno y se mueve muy fácilmente (fácil=barato de energía). Los que respiran con branquias en un medio tan difícil como el agua, hacen un único movimiento (entre otras cosas (5)) para reducir el gasto.
No sólo es distinto el modo de ventilación de las branquias. Hay otras modificaciones muy importantes que optimizan la captación de oxígeno. De las más importantes, el mecanismo de intercambio gaseoso, es decir, la disposición de la sangre sobre la membrana respiratoria, que en el caso de las branquias es particularmente eficiente.
Así que el mejor medio para respirar es el aire y el mejor órgano para respirar son las branquias (si la competición es entre pulmones y branquias, si también hubiésemos inscrito a las tráqueas tendríamos otro ganador). Es decir, ya tenemos claro por qué los pulmones no son buenos para respirar agua (por mucho que se empeñe la holoturia). Pero si las branquias son estupendas, ¿por qué no tenemos branquias también los que respiramos aire? Pues, de nuevo, podría existir una explicación del tipo “sí, los pulmones son chapuzas respirando ya que gastan mucha energía en meter y en sacar el aire, pero es suficiente, nos apañamos con la chapuza”, pero no es el caso (o no exclusivamente): las branquias no funcionan bien en el aire (6). Todos sabemos que los peces, incluso con sus superiores aparatos respiratorios –ahora sí podemos decirlo–, se asfixian en el aire, a pesar de que este es un filón de oxígeno. Y es que, sencillamente y siguiendo con el elegante símil del guante, los muchos dedos de las branquias están perfectamente extendidos en el agua, dónde esta les da flotabilidad neutra; pero en el aire, las branquias se colapsan y lo que tendríamos es un guante en el que se habrían pegado los dedos unos a otros.
Pero volvamos a los pulpos. Los pulpos, como era de esperar, respiran por branquias (7), pero además, cuando nadan (no cuando caminan por el fondo), acoplan la respiración al movimiento. Los cefalópodos se mueven mucho y muy rápido (esto así en general, sin comparar con nadie, más aún si los comparamos con las marcas que ostentan sus primos los mejillones y las ostras) y tienen una estrategia genial que les permite aprovechar la respiración para moverse. Succionan agua por la abertura del manto haciéndola pasar por las branquias –para que éstas le roben el oxígeno que puedan–, y la expulsan por el sifón hacia fuera, facilitando la propulsión y la locomoción del pulpo. A más movimiento, más respiración (8) y esto es lo ventajoso, ya que cuanto más se mueven, más necesidad de oxígeno tienen y por tanto, más necesidad de respiración.
Además de las branquias, los pulpos respiran también por la piel, como muchos otros animales acuáticos. El porcentaje de oxígeno obtenido por la piel puede ser de hasta el 40%, cuando el pulpo está en reposo. Pero en movimiento, la demanda de oxígeno es mucho mayor y el porcentaje obtenido por la piel, con respecto al obtenido por las branquias, disminuye.
Esto de aprovechar el movimiento para respirar, no solo lo hacen los pulpos, los atunes tienen una estrategia parecida: nadan con la boca abierta y bañan así sus branquias pasivamente al nadar. Aquí todavía les sale más económico, ya que ni siquiera tienen que gastar energía en “meter” agua, simplemente nadan con la boca abierta.
Para terminar: los pulpos respiran agua, por lo que obtienen el oxígeno mediante branquias, el aparato más potente del mercado para ese medio. Pero además, como son muy activos, deciden (9) matar dos pájaros de un tiro y diseñar (9) un sistema con el que, cuanto más oxígeno necesitan, más obtienen. No está nada mal.
Por supuesto, ni deciden, ni diseñan nada, ni ellos mismos, ni ningún brillante ingeniero. Los cambios suceden por azar, se produce o no la selección natural y se mantienen o no. Pero esto es siempre más tedioso de escribir. Robert Sapolsky, explicó la misma idea (pero haciendo referencia a comportamientos reproductivos) de forma muy divertida en El Mono Enamorado, (Paidós, 2007):“Una advertencia importante y obligada que debería sonar familiar a los lectores interesados en este tipo de biología es que el individuo en sí no se sienta a pensar con un libro de texto sobre la evolución y una calculadora. No se trata de que el animal piense conscientemente en estas estrategias. Las frases como: “El animal quiere hacer esto, decide que es hora de”, etc., son una forma breve de decir algo que suena más engorroso: “A lo largo de la evolución, los animales de esta especie, que por lo menos en parte a través de mecanismos genéticamente influyentes, son más capaces de optimizar el momento concreto en que se producen estas conductas de abandono, dejan más copias de sus genes y consiguen así que este atributo prevalezca en la población”. La personificación que suele utilizarse es sólo un recurso corriente en la exposición de los hechos para evitar que los oyentes se queden dormidos durante las conferencias.”
De libros y de pulpos 