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Ay, Dios mío, ¿sabes? Es que es increíble pensar cómo empieza todo, ¿no? O sea, la vida, un ser humano, todo... arranca con una sola célula. ¡Una sola! Y de ahí, ¡pum!, se empieza a dividir, dos, cuatro, ocho... Imagínate, hasta que llegas a tener, no sé, un billón de células, algo así, listas para formar a alguien. ¡Un billón! Es que me vuela la cabeza. Claro que, bueno, algunas se pierden en el camino, ¿no? Pero, aun así, la cantidad es... ¡uf!
Y lo más loco es que cada una de esas células, ¡cada una!, sabe exactamente lo que tiene que hacer. Desde el momento en que se fecunda el óvulo, ¿eh? Hasta el último suspiro, esas células están ahí, como soldados, trabajando para mantenerte vivo, protegiéndote.
Es que para tus células, tú no tienes secretos. Saben más de ti que tú mismo. Cada célula tiene una copia completa de tu código genético, o sea, el manual de instrucciones de tu cuerpo. ¡Todo! Así que no solo saben lo que tienen que hacer ellas, sino también lo que hace cada parte de ti. Es que nunca tienes que recordarle a una célula que esté pendiente de, no sé, el trifosfato de adenosina, o que busque un lugar para guardar el ácido fólico extra que apareció por ahí. Ellas se encargan de todo eso, y de millones de cosas más.
Cada célula es un milagro de la naturaleza. Incluso la célula más simple, su estructura es tan sofisticada que la mente humana nunca podría replicarla. ¡Nunca! Para construir, por ejemplo, una simple célula de levadura, necesitas tantas piezas como para construir un Boeing 777, y tienes que ensamblarlas dentro de una esfera de solo 5 micrones de diámetro. ¿Te imaginas? Y luego, de alguna manera, hacer que esa cosita se reproduzca.
Pero, vamos, que las células humanas, en términos de diversidad y complejidad, dejan a las células de levadura en ridículo. ¡Pero ojo!, las de levadura tienen unas interacciones ahí medio raras que también son interesantes.
Es que tu cuerpo es como un país con un billón de ciudadanos, tus células, y cada uno de ellos está dedicado, con toda su alma, a tu bienestar general. Hacen de todo por ti. Te hacen sentir feliz, te permiten pensar, te permiten ponerte de pie, estirarte y saltar. Cuando comes, ellas absorben los nutrientes, te dan energía, eliminan los residuos. ¡Todo lo que aprendiste en biología en la secundaria! Y, además, se aseguran de que sientas hambre, y después, de que te sientas satisfecho después de comer. ¡Para que no se te olvide comer! Hacen crecer tu pelo, producen cera en tus oídos, hacen funcionar tu cerebro en silencio. Controlan cada rincón de tu cuerpo. Y cuando estás en peligro, te defienden. Se sacrifican por ti sin dudarlo. ¡Billones de células mueren cada día por ti! Y nunca, ¡nunca!, les agradeces. Así que, por favor, hagamos una pausa para mostrarles nuestra admiración y aprecio. Se lo merecen.
¿Cómo hacen todo eso las células? ¿Cómo almacenan grasa, cómo producen insulina, cómo participan en mantener un organismo tan complejo como tú? Bueno, la verdad es que sabemos un poquito. ¡Poquito! En tu cuerpo hay al menos 200,000 tipos diferentes de proteínas activas. ¡200,000! Y solo conocemos como el 2% de ellas. Bueno, algunos dicen que el 50%, pero, claro, depende de cómo definas "conocer", ¿no?
El mundo de las células está lleno de sorpresas. Por ejemplo, el óxido nítrico es un gas tóxico terrible, uno de los peores contaminantes del aire. ¿Imagínate la sorpresa de los científicos cuando descubrieron, en los ochenta, que las células humanas lo producían constantemente? Al principio no entendían para qué servía, pero después se dieron cuenta de que estaba en todas partes: controlando el flujo sanguíneo, los niveles de energía de las células, atacando el cáncer y otros patógenos, regulando el sentido del olfato, ¡y hasta ayudando a la erección! Por eso la nitroglicerina, que es un explosivo, alivia el dolor de angina. Se transforma en óxido nítrico en la sangre, relaja los músculos de los vasos sanguíneos y la sangre fluye mejor. En menos de diez años, ese gas pasó de ser un veneno externo a una panacea interna. ¡Increíble!
Según el bioquímico belga Christian de Duve, tenemos "unos cientos" de tipos diferentes de células, y varían mucho en tamaño y forma. Las células nerviosas son delgadas, como cables, y pueden medir hasta un metro de largo. Los glóbulos rojos tienen forma de disco, y las células fotoeléctricas, que nos dan la visión, tienen forma de bastón. El tamaño también varía mucho. Imagínate el momento de la concepción: un espermatozoide, con todo su coraje, se enfrenta a un óvulo que es 85,000 veces más grande. ¡Es la imagen de la conquista masculina! Pero bueno, en promedio, una célula humana mide unos 20 micrones de ancho, más o menos el 2% de un milímetro. Es tan pequeña que apenas se ve, pero lo suficientemente grande como para contener miles de estructuras complejas, como las mitocondrias, y millones y millones de moléculas. Y hasta la vitalidad varía. ¡Tus células de la piel están muertas! Imagínate, estar envuelto en piel muerta... un poquito deprimente, ¿no? Un adulto promedio tiene como dos kilos de piel muerta encima, y se le caen billones de pequeñas escamas cada día. Si pasas un dedo por un estante lleno de polvo, esa marca es, en gran parte, tu piel muerta.
La mayoría de las células viven poco, como un mes, pero hay excepciones. Las células del hígado pueden vivir años, aunque sus componentes internos se renuevan cada pocos días. Y las células del cerebro viven tanto como tú. Naces con unos 100,000 millones de células cerebrales, y esa es la cantidad máxima que tendrás en tu vida. Se estima que pierdes como 500 cada hora. ¡Así que no pierdas el tiempo! Lo bueno es que los componentes de las células cerebrales se renuevan constantemente, así que, como las células del hígado, tus células cerebrales solo viven como un mes. De hecho, se cree que todo en nuestro cuerpo, ¡todo!, incluso las moléculas más pequeñas, es diferente de lo que era hace nueve años. Parece una locura, pero a nivel celular, todos somos jóvenes.
El primero en describir las células fue Robert Hooke, sí, el mismo que se peleó con Isaac Newton por el descubrimiento de la ley de la gravitación universal. Hooke vivió 68 años y logró muchas cosas en su vida. Era un teórico talentoso, pero también un gran fabricante de instrumentos de precisión. Pero lo que le dio fama fue su libro de 1665, "Micrographia", donde mostraba un mundo microscópico lleno de diversidad, actividad y estructuras intrincadas, mucho más allá de lo que nadie había imaginado.
Hooke descubrió pequeños huecos en las plantas y los llamó "células" porque le recordaban las celdas de los monjes. Calculó que en un centímetro cuadrado de corcho había unos 195,255,750 de estos huecos. ¡Un número enorme para la ciencia de esa época! Ya hacía una generación que se había inventado el microscopio, pero los de Hooke eran de una calidad excepcional. Podían ampliar las imágenes 30 veces, lo que era muchísimo para la óptica del siglo XVII.
Así que imagínate la sorpresa de Hooke y los demás miembros de la Royal Society de Londres cuando recibieron, diez años después, las imágenes y los informes de un comerciante de telas de lino de Delft, Holanda, llamado Antonie van Leeuwenhoek, que usaba un microscopio con una ampliación de 275 veces. Aunque no tenía educación formal ni formación científica, era un observador agudo, dedicado y un genio técnico.
Hasta el día de hoy no sabemos cómo hacía Leeuwenhoek para construir microscopios con tanta ampliación usando aparatos tan sencillos. Era básicamente un trozo de vidrio incrustado en una espiga de madera. Sus microscopios eran más como lupas que como los microscopios que conocemos hoy. Para cada experimento, Leeuwenhoek hacía un instrumento nuevo. Y nunca reveló sus secretos, aunque sí les dio algunas pistas a los ingleses sobre cómo mejorar la resolución. Por cierto, Leeuwenhoek era amigo íntimo de otro famoso pintor de Delft, Jan Vermeer, que era un pintor talentoso pero no muy exitoso. Y de repente, inventó una técnica de difuminación de bloques de color y se hizo famoso. Se sospechó durante mucho tiempo que usaba una cámara oscura, un aparato que proyectaba imágenes sobre una superficie a través de una lente. La cámara oscura no figuraba en la lista de bienes de Vermeer después de su muerte, pero, casualmente, el albacea testamentario era nada menos que Antonie van Leeuwenhoek, el fabricante de lentes más reservado de la época. ¡Qué casualidad!
Durante cincuenta años, ¡increíblemente a partir de los cuarenta!, Leeuwenhoek envió casi 200 informes a la Royal Society, todos escritos en bajo neerlandés, el único idioma que hablaba. Leeuwenhoek enumeraba sus descubrimientos, con dibujos detallados, pero sin explicaciones ni interpretaciones. Examinó todo lo que se le ocurría: moho del pan, aguijones de abejas, células sanguíneas, dientes, pelo, su propia saliva, esperma e incluso heces, pidiendo disculpas por el mal olor de las últimas dos. ¡Todo eso nunca se había visto con un microscopio!
En 1676, Leeuwenhoek afirmó haber encontrado microorganismos en una muestra de agua de pimienta. La Royal Society usó todo el ingenio de Inglaterra para encontrar esas "animáculos", y tardaron un año en resolver el problema de la ampliación. Leeuwenhoek había descubierto los protozoos. Calculó que había 8,280,000 de estos microorganismos en una gota de agua, más que la población de Holanda. El mundo estaba lleno de vida, de una forma y en una cantidad que nadie había imaginado.
Inspirados por los asombrosos descubrimientos de Leeuwenhoek, otros empezaron a escudriñar el mundo con el microscopio, a veces con demasiado entusiasmo, y descubrieron cosas que en realidad no existían. Un respetado investigador holandés, Nicolaas Hartsoeker, afirmó haber visto "pequeños hombres preformados" en los espermatozoides, a los que llamó "homúnculos". Durante un tiempo, muchos creyeron que todos los humanos, y de hecho todos los seres vivos, eran simplemente ampliaciones de pequeños seres completos que existían en la madre. El propio Leeuwenhoek a veces se dejaba llevar por sus intereses personales. En uno de sus experimentos menos exitosos, intentó estudiar las propiedades explosivas de la pólvora observando de cerca una pequeña explosión. ¡Casi se queda ciego!
En 1683, Leeuwenhoek descubrió las bacterias, pero debido a las limitaciones de la tecnología microscópica, ahí quedó la cosa durante siglo y medio. Hasta 1831 no se vio por primera vez el núcleo celular, descubierto por el escocés Robert Brown, un botánico con un interés constante, aunque poco conocido, por la historia de la ciencia, que vivió entre 1773 y 1858. Llamó a su descubrimiento núcleo, del latín nucula, que significa nuez pequeña. Y hasta 1839 no se reconoció que la célula era la base de toda la vida. Ese fue el mérito del alemán Theodor Schwann. Esta revelación no solo fue relativamente tardía, sino que tampoco se aceptó ampliamente al principio. No fue hasta la década de 1860, con el trabajo fundamental del francés Louis Pasteur, que se demostró definitivamente que la vida no podía surgir espontáneamente, sino que debía provenir de una célula preexistente. Esta teoría, llamada "teoría celular", es la base de toda la biología moderna.
Se han comparado las células con muchas cosas, desde "una refinería química sofisticada" (según el físico James Trefil) hasta "una metrópolis densamente poblada" (según el biólogo Guy Brown). La célula es ambas cosas y ninguna. Es como una refinería porque en su interior se producen muchísimas reacciones químicas. Y es como una metrópolis porque está abarrotada, ocupada, llena de interacciones, aparentemente caótica, pero con una estructura propia. Pero en realidad, es mucho más impresionante que cualquier ciudad o fábrica que hayas visto. Para empezar, dentro de la célula no hay arriba ni abajo (la gravedad casi no afecta a las cosas tan pequeñas), y cada rincón del tamaño de un átomo está aprovechado al máximo. La actividad está en todas partes, las corrientes eléctricas fluyen sin cesar. Quizás no te sientas muy electrificado, pero lo estás. Lo que comemos, el oxígeno que respiramos, se convierte en electricidad dentro de las células. Entonces, ¿por qué no nos electrocutamos al tocarnos, o por qué no quemamos el sofá al sentarnos? Porque todo esto ocurre a una escala diminuta: el voltaje es de solo 0.1 voltios, y las distancias se miden en nanómetros. Pero si lo ampliáramos, la potencia sería de 20 millones de voltios por metro cuadrado, como el centro de un rayo.
Independientemente de su forma y tamaño, todas tus células están construidas más o menos de la misma manera: tienen una capa exterior, o membrana celular; un núcleo, donde se almacena la información genética necesaria para funcionar; y un espacio intermedio muy concurrido llamado citoplasma. La membrana celular no es una capa sólida que se puede perforar con un alfiler, como la mayoría pensamos. En cambio, está hecha de una sustancia grasa llamada lípido, que es, en palabras de Sherwin B. Nuland, "más o menos como aceite ligero para máquinas". Si te parece poco sólido, recuerda que las cosas se ven diferentes bajo un microscopio. A nivel molecular, el agua es como gelatina densa, y los lípidos son casi como acero.
Si tuvieras la oportunidad de visitar una célula, seguro que no te gustaría. Si ampliaras los átomos al tamaño de guisantes, una célula sería una esfera de 800 metros de diámetro, sostenida por un andamio complejo, como vigas, llamado citoesqueleto. Dentro, millones y millones de objetos, algunos del tamaño de balones de baloncesto, otros del tamaño de coches, pasarían zumbando como balas. Sería casi imposible encontrar un lugar para apoyar el pie, y serías golpeado y desgarrado por miles de objetos cada segundo. Incluso para los residentes permanentes de la célula, es un lugar peligroso. Cada cadena de ADN es atacada o dañada cada 8.4 segundos, unas 10,000 veces al día, golpeada por químicos u otras cosas, o hecha pedazos. Todas esas heridas tienen que ser curadas rápidamente, a menos que la célula quiera dejar de vivir.
Las proteínas son muy activas, siempre girando, temblando y volando. Se golpean entre sí mil millones de veces por segundo. Las enzimas, que también son proteínas, andan por ahí corriendo, haciendo 1,000 tareas por segundo, como hormigas obreras a toda velocidad, construyendo y reconstruyendo moléculas. Quitan un trocito de aquí, añaden un trocito de allá. Algunas enzimas vigilan las proteínas que pasan, y marcan químicamente las que están dañadas sin remedio o defectuosas. Luego, esas proteínas marcadas forman una estructura llamada proteosoma, donde se descomponen y se convierten en nuevas proteínas. Algunas proteínas viven menos de media hora, otras duran semanas. Pero todas existen de una manera increíblemente frenética. Como señala de Duve, "todo dentro de las moléculas se mueve a una velocidad tan asombrosa que es difícil de imaginar".
Pero si pudiéramos ralentizar las cosas en el mundo molecular, lo suficiente como para observar sus interacciones con detalle, quizás no sería tan abrumador. Veríamos que una célula es simplemente millones de objetos, lisosomas, endosomas, ribosomas, ligandos, peroxisomas, proteínas, de diferentes tamaños y formas, que chocan entre sí para realizar las tareas más cotidianas: extraer energía de los nutrientes, ensamblar nuevas estructuras, eliminar residuos, defenderse de los invasores, enviar y recibir mensajes, hacer reparaciones. Una célula suele contener unas 20,000 proteínas diferentes, y cada una de ellas tiene al menos 50,000 moléculas. "Eso significa", dice Nuland, "que incluso si solo contamos las moléculas de las que hay más de 50,000 unidades, cada célula contiene al menos un billón de moléculas de proteínas. Es una cifra asombrosa, que nos da una idea de la intensidad de la actividad bioquímica que tiene lugar en nuestro interior".
La energía que consume esta actividad es enorme. Tu corazón tiene que bombear unos 340 litros de sangre por hora, más de 8,000 litros al día, y 3 millones de litros al año, ¡suficiente para llenar cuatro piscinas olímpicas!, para que todas las células reciban oxígeno fresco. Y las mitocondrias absorben ese oxígeno. Son las centrales eléctricas de las células. Una célula suele tener unas 1,000 de estas centrales, pero el número varía mucho según lo que haga la célula y la energía que necesite.
Recuerda que las mitocondrias eran bacterias capturadas, ahora inquilinos de nuestras células. Conservan sus propias instrucciones genéticas, se dividen según su propio calendario y hablan su propio idioma. Y gracias a su buen cuidado, estamos bien. ¿Por qué? Porque casi toda la comida y el oxígeno que ingerimos se envía a las mitocondrias, y ellas lo transforman en una molécula llamada trifosfato de adenosina, o ATP.
Quizás no hayas oído hablar del ATP, pero es lo que te mantiene en marcha. Las moléculas de ATP son como pequeñas baterías que se mueven dentro de las células y proporcionan toda la energía para las actividades celulares. En cada instante de tu vida, cada célula de tu cuerpo suele tener mil millones de moléculas de ATP, y en dos minutos se quedan sin energía, y luego mil millones de moléculas nuevas las sustituyen. Cada día, produces y consumes una cantidad de ATP que pesa aproximadamente la mitad de tu peso corporal. Toca tu piel cálida, eso es el ATP trabajando.
Cuando las células ya no son necesarias, mueren de una manera bastante digna. Desmantelan todos los pilares y arcos que las sostienen, y se comen discretamente sus componentes. Este proceso se llama apoptosis, o muerte celular programada. Billones de células mueren por ti cada día, y billones de células diferentes limpian sus restos. Las células también pueden morir de forma repentina, como cuando te infectas, pero en la mayoría de los casos mueren siguiendo instrucciones. De hecho, si no reciben instrucciones para seguir viviendo, si no reciben una señal de actividad de otra célula, se suicidan. ¡Son tan necesitadas de consuelo!
En ocasiones, las células no mueren siguiendo instrucciones, sino que empiezan a dividirse y extenderse sin control. A eso lo llamamos cáncer. Las células cancerosas son simplemente células perdidas. Las células cometen errores así con frecuencia, pero el cuerpo humano tiene mecanismos complejos para corregir esos errores. Solo en casos excepcionales la actividad celular se descontrola. De media, una persona contrae una enfermedad mortal una vez cada billón de billones de divisiones celulares. El cáncer es, en todos los sentidos, una cuestión de mala suerte.
Lo asombroso de las células no es que a veces salgan mal las cosas, sino que mantengan todo en funcionamiento durante décadas. Para ello, envían y reciben información sin cesar desde todas partes del cuerpo: mensajes que van y vienen, instrucciones, preguntas, correcciones, auxilios, renovaciones, anuncios de división o muerte. La mayoría de estos mensajes se transmiten a través de entidades químicas llamadas hormonas, como la insulina, la adrenalina, la tiroxina, la testosterona... desde la tiroides y las glándulas endocrinas. Otros mensajes se transmiten desde el cerebro o desde centros regionales. Este proceso se llama "señalización paracrina". Y, por último, las células se comunican directamente con sus vecinos para asegurarse de que actúan de manera coordinada.
Lo más sorprendente de las células es que siempre están en un estado de movimiento constante y choques incesantes, a una velocidad vertiginosa, impulsadas únicamente por las leyes básicas de la atracción y la repulsión. Ningún movimiento celular es racional. Todos los movimientos ocurren de forma tranquila, repetida y fiable, así que casi ni nos damos cuenta. Pero todo esto no solo mantiene el orden dentro de las células, sino que también mantiene al organismo en un estado de perfecta armonía. Billones y billones de reacciones químicas reflejas se suman para formar a un ser que actúa, piensa y tiene voluntad propia, o a un escarabajo pelotero que no piensa mucho pero sigue estando bien organizado. No olvidemos que cada ser vivo es un milagro de la ingeniería atómica.
Algunos seres que consideramos muy primitivos tienen una organización celular que hace que la nuestra parezca descuidada y poco interesante. Si descompones las células de una esponja (por ejemplo, filtrándola) y las viertes en una solución, se reagrupan rápidamente y vuelven a formar la esponja. Puedes repetir el experimento una y otra vez, y siempre se reagruparán con obstinación. Eso es porque, como tú, como yo y como todos los demás seres vivos, tienen un impulso irresistible: seguir viviendo.
Y todo esto gracias a una molécula extraña, persistente y poco conocida. Una molécula que no tiene vida en sí misma, y que la mayoría de las veces no hace nada. Se llama ADN. Pero antes de meternos en la importancia de esta molécula, tenemos que volver a la época victoriana, hace unos 160 años, a la época del naturalista Charles Darwin, que propuso una "teoría superior a cualquier otra", pero que la guardó en un cajón durante 15 años. Para entender por qué, tendremos que dedicarle algo de tiempo.