La Fotosíntesis Humana - Dr Arturo Solís Herrera

PRESENTACINEste libro documenta lo que, a mi juicio, podra ser el descubrimiento y la investigacin ms importantes en materia cientca que se han realizado en Mxico en las ltimas dcadas. El hallazgo de la fotosntesis humana es el resultado de la intensa vocacin de bsqueda de nuevas terapias mdicas, que llev al Dr. Arturo Sols Herrera a cuestionar tesis consideradas como verdades fundamentales sobre la vida y a ofrecer nuevas y asombrosas teoras al respecto que da a da ganan aceptacin entre la comunidad cientca nacional e internacional. Vivir y trabajar en Aguascalientes, Mxico, lejos de los grandes centros de investigacin del pas y del mundo, no inhibe el espritu genial nato que ha movido a Sols Herrera a hurgar en las fronteras del conocimiento humano ese mismo espritu que motiv, en otras circunstancias, a Galilei Galileo, a Isaac Newton y a Charles Darwin a cuestionar los conceptos ms a-rraigados de ese conocimiento y a cambiar el curso de la historia y que hoy nuevamente nos obliga, a fuerza de pruebas contundentes, a modicar nuestra concepcin de los orgenes y de los procesos de la vida. El descubrimiento de que no slo los vegetales realizan la fotosntesis, sino tambin el ser humano y todo ser viviente cuyo cdigo gentico expresa la melanina, nos obliga a reescribir innidad de pginas de la ciencia, abriendo, al mismo tiempo, otra innidad de nuevos derroteros para la investigacin en la fsica, la qumica, la energa, la medicina y en todas las ciencias bsicas. El trabajo modesto y constante, en su laboratorio de oftalmologa, con pequeas celdillas fotoelec-troqumicas de melanina, redene totalmente nuestra concepcin de cmo la luz acta sobre y dentro del cuerpo humano. Demuestra, sin la menor duda, que la melanina sustancia poco conocida, que muchos cientcos han descartado como intil e irrelevante permite, mediante fotlisis, extraer energa al desligar y ligar del oxgeno los tomos de hidrgeno en la molcula del agua. En otras palabras, la melanina es fundamental para la vida, porque las molculas de agua, en presencia de melanina y luz, se convierten en tomos de hidrgeno y oxgeno, ms ener-ga, y luego se vuelven a unir los tomos de hidrgeno y oxgeno, brindando agua y electricidad, sin que la molcula de melanina sufra cambios,

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lo cual permite perpetuar esas reacciones en el tiempo. Este asombroso hallazgo, patentado por Sols Herrera, brinda una veta totalmente novedosa para la investigacin en materia de energa reno-vable e inagotable. Investigaciones cientcas en otros pases tienden a corroborar el hallazgo de la fotosntesis, sin que sus promotores alcanzan el pleno entendimiento del fenmeno que nos revela Sols Herrera. Por ejemplo, un equipo de investigadores del Albert Einstein College of Medicine, encabezado por la Dra. Ekaterina Dadachova, ha estudia-do el desmedido crecimiento de hongos, en presencia de melanina y radiaciones, en Chernobil. Este hecho gener especulacin en medios cientcos de Estados Unidos acerca de la posibilidad de que la fotosntesis con melanina pudiera ser una base para el cultivo masivo de hongos que serviran para producir los biocombustibles del futuro. Esto sugiere que la propia naturaleza ha producido otro escenario de energa alternativa que es completamente inesperado. (...) Signica que algn da grandes granjas de hongos

en las laderas de los Andes o de la Himalaya nos brindarn combustible para nuestros automviles? dice un artculo de Technology Review, del Instituto de Tecnologa de Massachussetts (MIT). Las celdillas fotoelectroqumicas brindan una opcin ms viable de captura de la energa producida por la fotosntesis con melanina, a tal grado que ya se plantea su aplicacin en situaciones de iluminacin en Mxico. Es previsible que la demanda futura de celdillas fotoelectroqumicas de melanina, con nes de iluminacin y de provisin de energa, pueda llegar a ser arro-lladora. Adems, se trata de una forma de energa compatible con la bsqueda de formas de combate al calentamiento global. El crecimiento econmico insostenible del mundo actual se basa todava en un consumo creciente de combustibles fsiles, pero a costa de los ecosistemas del planeta, por lo que se requieren soluciones energticas radicalmente diferentes. Es en este contexto en el que debemos comprender el verdadero potencial de captar el poder de la fotosntesis con melanina. DAVID SHIELDS.

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Breve resea de los principales eventos que sustentan el concepto de la existencia de la fotosntesis en los humanos.

Arturo Sols Herrera, MD, PhD.

MelaninaLa clorola humana, su papel en el origen de la vida y la posibilidad de que sea la tan buscada materia obscura (dark matter) del Universo.

III

C ENTRO

DE

E STUDIOS

DE LA

F OTOSNTESIS H UMANA , S. C.

Dr. Arturo Sols Herrera Direccin: Centro de Investigacin sobre la Fotosntesis Humana, A. C. Lpez Velarde 108, Centro. Aguascalientes, Ags., Mxico, CP 20000. [email protected]

INDICE

Presentacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C APTULO 1 C APTULO 2 C APTULO 3 C APTULO 4 La fotosntesis vegetal, humana y sus implicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Al cuerpo humano, la luz le sirve slo para ver? . . . . . . . La fotosntesis en los vegetales, el papel de la clorola . . . . . . . . . . . . . . . El agua, indispensable para la vida pero cules son sus funciones en el cuerpo humano? . . . . . . . . . . . . . . . . . Denicin de fotosntesis . . . . . . . . . . Melanina, la clorola humana . . . . . . . Por qu es tan importante la energa que obtenemos de la luz? . . La melanina, precursora de la vida en la Tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El agua como solvente . . . . . . . . . . . . . La luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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C APTULO 5 C APTULO 6 C APTULO 7 C APTULO 8 C APTULO 9 C APTULO 10

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C APTULO 11

La interaccin entre el agua y la melanina como resultado de la irradiacin electromagntica . . . . . . . Por qu los dispositivos energizados con melanina funcionan da y noche? Impacto de la fotosntesis humana en otras reas del conocimiento . . . . . . .

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C APTULO 12 C APTULO 13

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C APTULO 1:

La fotosntesis vegetal, humana y sus implicacionesIntroduccin:onocemos poco de los orgenes de la vida. Se desconocen los confines del Universo. No se sabe con certeza si se est expandiendo o contrayendo. La teora del big bang ha decado. La ley de la gravitacin universal no explica el estado actual del Universo, pues, de acuerdo con dicha ley, el Universo deba colapsarse, ya que le hace falta 500 por ciento ms de materia, de masa, dado que sus efectos gravitatorios se requieren para explicar por qu no sucede dicho evento. Se especula sobre la supuesta existencia de la una materia adicional, la cual, al no poder ser detectada se le nombra dark matter (materia obscura). Luego el Sol, esa enorme masa gaseosa que emana cantidades casi inimaginables de energa con base en la fusin de tomos de hidrgeno para formar tomos de helio, entraa muchos misterios. La Tierra tambin es desconocida en muchos aspectos, ya que las mayores perforaciones slo han llegado a araar la corteza terrestre, pues hablamos de 10 kilmetros a lo sumo. El agua tambin guarda misterios fascinantes todava. Se acepta que su frmula tradicional, H2O, slo se maneja con para fines acadmicos, ya

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que se desconoce la real. Es inusual que sea un lquido a temperatura ambiente, cuando otras molculas parecidas que pudieran tomar su lugar son gases en las condiciones terrestres. Se comprende poco acerca de su elevada temperatura de ebullicin, sus clatratos o complejos de inclusin, sus puentes de hidrgeno, su naturaleza constantemente cambiante, etctera. Tambin es desconocida la melanina, molcula que ha llamado la atencin desde hace siglos, pero que, debido a sus dificultades para estudiarse en el laboratorio, ha sido considerada algo as como un lodo, pues resiste los mtodos actuales de anlisis, a pesar de que se ha estudiado y se estudia en laboratorios del Primer Mundo. Y sin embargo, las conclusiones son semejantes: la melanina es intratable en el laboratorio. Resumiendo lo anterior, los elementos fundamentales de la vida superan con mucho nuestra capacidad de abstraccin, ya que ni siquiera somos capaces de imaginar una explicacin o explicaciones para todos y cada una de ellos. No los entendemos, pero estamos de acuerdo en que estos elementos y aqu argumento que la melanina es uno de1

M ELANINA , LA CLOROFILA HUMANA , SU PAPEL EN EL ORIGEN DE LA VIDA

ellos son necesarios para originar la serie de procesos dinmicos y cambiantes que denotamos como vida. Hasta ahora se supone que primero fue el Universo, despus la Tierra, enseguida el agua, poco despus las ATP-asa, es decir, las enzimas que sintetizan la molcula de intercambio universal de energa que es el adenosin trifosfato (ATP por sus siglas en ingls), enseguida la clorofila y despus la vida. Esta serie de eventos se enfrentan con contradicciones que no han podido ser resueltas. Por ejemplo, la ATPasa el sufijo asa quiere decir que no gasta ATP, a diferencia de las sintetasas que s gastan ATP para realizar su funcin es una estructura conformada por aminocidos (compuestos que contienen en su estructura aminos NH2 y cidos COOH). Sin embargo, es una estructura muy regular, muy uniforme, conformada por numerosos aminocidos (100 aminocidos) que no estn distribuidos al azar, sino todo lo contrario. Su orden es tal que la naturaleza las repite una y otra vez. Este orden en el Universo o en la Tierra misma es difcil de aceptar tal como se propone hasta ahora: que su origen es abitico, es decir, son molculas implementadas por entes que no tienen vida, pero que fueron capaces de sintetizar una y otra vez las cantidades necesarias de dicha enzima hasta que, con el paso de millones de aos, se concatenaron las primeras molculas de clorofila y paulatinamente el resto de ellas. Lo anterior es como pretender que todas las partes de un complicado reloj cayeron del cielo, llegaron a la Tierra de tal forma que justo2

se embonaron unas con otras, se form el reloj y lo asombroso de todo, que dicho mecanismo empez a funcionar perfectamente. Es difcil conceder tal milagro, pues es menester que se repitiera una y otra vez. Inclusive hasta la fecha, sera un evento que requiere suceder con la suficiente frecuencia como para que, eventualmente, el resto de las reacciones qumicas que conforman la vida se enlazaran en su exacto orden actual y que no ha variado desde el principio de los tiempos. La vida no es una serie de reacciones qumicas que suceden por casualidad y en cualquier orden. La expresin de la vida requiere que se siga el mismo orden tal cual fue creada. En este sentido siempre es primero la reaccin primaria o inicial o nmero 1, en seguida la nmero 2, luego la 3 y as sucesivamente, y llega un momento que debido al elevado nmero de aminocidos que conforman a los organismos empieza a haber pequeas diferencias, por ejemplo, en nmero y localizacin, pues las posibilidades de combinacin son infinitas. Basta recordar que las notas musicales son siete, pero la cantidad y variedad de melodas que se han creado y se siguen componiendo parecen inacabables. Si meditamos que el nmero de aminocidos presentes en los organismos terrestres son 20, entonces la capacidad de combinacin se eleva exponencialmente. Pudiramos afirmar que hay ms aminocidos que melodas. Esas pequeas diferencias que se amplifican conforme se suceden las reacciones qumicas son las que dan origen a las diversas especies.

L A FOTOSNTESIS VEGETAL , HUMANA Y SUS IMPLICACIONES

Pero volvamos a la reaccin primaria. La pregunta hasta la fecha es: quin pag el precio energtico de la primera reaccin que dio origen a la vida? Comprendemos que la energa se define como la capacidad de hacer un trabajo y ste puede ser de distinta ndole, algo que se mueve, algo que se contrae o que se expande, algo que se combina, etctera. Por otra parte, la NASA (National Aerospace Administration) define la vida como una serie de reacciones qumicas autosustentables que eventualmente entran en evolucin darwiniana (la supervivencia del ms apto). Y la primera reaccin qumica? Cmo sucedi? No pudo ser debida a la casualidad, porque entonces su misma aleatoriedad hubiese hecho casi imposible que se generara la vida, pues si suceda de vez en cuando y quin sabe dnde, cmo entonces los dems elementos se iban a ordenar? Hubiera sido impensable que en medio de un caos se generara la vida que, aunque no es perfecta, s manifiesta un orden relativamente constante pues inclusive se repite una y otra vez, con ciertas diferencias compatibles con la vida misma. Sin embargo, cuando dichas variaciones se salen de cierto rango, la vida simple y sencillamente no se expresa. Entonces, volvamos a esta primera reaccin inicial, primordial en el origen de la vida y replanteemos la pregunta: cmo fue que se gener una energa en forma adecuada en tiempo, forma, cantidad y dems cualidades necesarias para que se concatenara, a travs del paso de millones de aos, la serie de reacciones qumicas que conforman la vida misma?

Podemos escribir muchas teoras como se ha hecho hasta ahora: origen extraterrestre, origen divino, la casualidad, origen abitico, etc., pero si tomamos en cuenta la melanina, nuestro entendimiento cambia radicalmente. Por qu? Porque hasta ahora la melanina se consideraba algo as como un enigma, y un enigma que va desapareciendo conforme las naciones avanzan en su grado de civilizacin. El 99% de los estudiosos piensan que con la melanina pasa como con el agua, que todo est escrito al respecto, que ya no hay nada ms que decir, hacer, estudiar y descubrir. Pero no, de ninguna manera, ambas sustancias tienen misterios fascinantes. En la melanina de pronto se ha centrado la atencin de un nmero cada vez mayor de cientficos. La razn es muy poderosa: en el 2002, merced a un estudio que iniciamos en 1990 sobre las tres principales causas de ceguera en Mxico, mediante modelos matemticos con la finalidad de desarrollar nuevas formas de tratamiento, nosotros descubrimos una serie de eventos bioqumicos en la retina humana que nos llev a experimentar y comprobar cientficamente una determinante realidad que podemos resumir en la siguiente frase: La melanina es al reino animal lo que la clorofila es al reino vegetal. Este concepto ha causado y causa un impacto muy significativo y si lo expresamos en otras palabras tambin:3


La melanina es la clorofila humana. Es la frase que acuamos hace ya varios aos con la finalidad de atraer la atencin de los dems hacia un hecho innegable: la existencia de lo que podemos llamar la fotosntesis humana. Fotosntesis humana? Tal aseveracin no ha sido siempre bien recibida, pues en ms de una ocasin fuimos el blanco de burlas y apuestas en contra por parte de connotadas personalidades. Pero as lo demostraron nuestros estudios efectuados en la retina humana como parte de un proyecto que iniciamos en el Centro de Estudios de la Fotosntesis Humana en 1990 en ese entonces, no se llamaba as, lo denominbamos Consultorio para Enfermos de los Ojos sobre las tres principales causas de ceguera, con la finalidad de desarrollar nuevos mtodos teraputicos. El hecho es que, a pesar de todos los avances tecnolgicos y cientficos, la incidencia y prevalencia de las mismas parecen no cambiar, lo que significa que los tratamientos actuales no son eficientes y/o eficaces. Nuestros estudios nos permitieron tambin, gracias a la aplicacin de modelos matemticos, incrementar en forma significativa la sensibilidad y especificidad de los mtodos utilizados, as como corroborar la validez de nuestras conclusiones. Nos permitieron percibir, sustentar y, ms tarde, defender la extraordinaria importancia de la melanina en la fisiologa y fisiopatologa de las enfermedades de los ojos. Vimos que la retina humana es un tejido exquisitamente4

sensible a las variaciones del oxgeno o, mejor dicho, a sus niveles en los tejidos y/o en la sangre. Pudimos observar y registrar digital y directamente en el vivo, sin hacer dao, y como parte de estudios de rutina, las variaciones vasculares retinianas que resultan de la relacin estructura-actividad de la melanina en el ojo humano. Nos tom doce aos comprender el por qu del papel fundamental de la melanina tanto en el ojo como en el resto del cuerpo humano. No fue fcil si tomamos en cuenta que los datos de laboratorio son pauprrimos, debido a que, al ser la melanina una sustancia cuya dinmica molecular es extraordinariamente compleja mucho ms all de lo que somos siquiera capaces de imaginar, los mtodos empleados por los investigadores hasta entonces eran algo as como tomar fotografas y luego pretender, con una fotografa, por ejemplo de la Luna o el Sol, tratar de entender el Universo entero o por lo menos nuestra galaxia. Simple y sencillamente no es posible comprender el papel que juega la dinmica molecular de la melanina en el laboratorio. Para entender una de las principales propiedades de la melanina, por lo menos en relacin al origen de la vida y su papel en el concierto de reacciones bioqumicas, es menester observar el tejido que la contiene, observarlo en el vivo, una y otra vez, tratando de discernir lo mejor posible el contexto que le rodea, de tal manera que sus acciones, sus efectos y sus deficiencias nos fueran estructurando un esquema mental coherente, que finalmente y a lo largo de doce aos de repente nos tom

L A FOTOSNTESIS VEGETAL , HUMANA Y SUS IMPLICACIONES

por sorpresa: la melanina disocia la molcula de agua. Pero ello qu signica? Pues nada menos que el origen de la vida. Volvamos a la primera reaccin, a la primordial, a la inicial de la vida misma y que, de acuerdo a la NASA, se puede resumir de la siguiente manera: tuvo que ser una reaccin qumica autosustentable y que eventualmente entrara en evolucin darwiniana. Y por qu la disociacin de la molcula de agua por la melanina llena esta definicin? Pues, porque cuando la molcula de agua, H 2O, se rompe, se disocia, se desdobla, nos queda eventualmente H2 + O, es decir, hidrgeno y oxgeno molecular O 2, y para equilibrar la ecuacin simplemente requerimos dos molculas de agua las cuales se disocian al mismo tiempo o casi al mismo tiempo y, en esa transicin, dejan de ser lquidos pues se transforman en el estado de la materia denominada gaseoso. Y esto qu implica? La respuesta, de acuerdo a la exigencia de los cientficos, es sencilla: tenemos al hidrgeno libre, cuyo valor radica en que es la parte del agua que va a transportar la energa del enlace roto. Apreciemos aqu al hidrgeno como un acarreador de energa. No es un acarreador de energa cualquiera, ni el ms perfecto, pero s el que ms utiliza la naturaleza, aunado al hecho de que el hidrgeno es el tomo ms pequeo (de ah las extraordinarias dificultades para envasarlo, por ejemplo para

los automviles) y esta pequeez lo hace muy prctico, pues cabe en cualquier recoveco de la clula eucarionte, lo cual le permite ser muy maniobrable, pues es energa necesaria, til, que llega a todos los rincones. Es un error colectivo, tal como sucede en cualquier rea del conocimiento, pensar que el valioso es el oxgeno sobre el hidrgeno. Basta recordar lo que hacen las plantas con el oxgeno una vez que la clorofila disocia tambin la molcula de agua: lo enva de regreso a la atmsfera, casi como un desecho o quiz realmente un desecho. Sin embargo, nosotros los mamferos lo utilizamos un poco ms: le pegamos electrones y lo enviamos a la atmsfera, lo que lo hace un poco ms aprovechable, pues formamos con l la forma ms oxidada del carbono: el CO2 (bixido de carbono, O=C=O), el conocido gas invernadero. Es comprensible que el oxgeno fuese reconocido con ms facilidad, pues es 16 veces ms grande que el hidrgeno y, por ende, varias veces ms fcil de detectar que el valiossimo hidrgeno. Si imaginamos por un momento en los tiempos ancestrales donde no exista la vida, slo la Tierra con agua baada por el sol, con lagos y ros primigenios, y si aceptamos la presencia de melanina, suceso que no es difcil de imaginar si sabemos que la melanina se forma incluso en forma espontnea, y en medio acuoso es estable durante miles, quiz millones de aos. (Una prueba irrefutable de ello es que han sido detectadas molculas de melanina flotando, vagando en el espacio estelar se le llaman csmidos, indistinguibles de la neuromelanina de los5


mamferos). Volviendo a esos ros y lagos primigenios hipotticos y a la melanina disociando la molcula de agua da y noche durante miles y miles, o millones y millones de aos, poniendo a disposicin de su entorno energa qumica transportada o acarreada por el hidrgeno, la energa qumica es la nica forma en que los organismos vivos pasados y presentes que viven en nuestro amenazado planeta pueden aprovechar la energa fotnica, es decir, la energa que se transmite a travs de las radiaciones electromagnticas. Luego entonces, el punto de acuerdo al que pretendo inducir es que la energa solar es la que impuls e impulsa la vida en la Tierra. Sucede todos los das, como era menester para que a travs de prueba y error, las reacciones qumicas fueran eventualmente a lo largo de los milenios, autosustentables. Podemos afirmar que los organismos no pueden captar directamente la energa del

sol, pues se requiere un transductor o en otras palabras, algo que transforme la energa radiante, fotnica, de las radiaciones electromagnticas emanadas principalmente del sol y secundariamente de otras fuentes estelares ms lejanas, en energa qumica. Sostengo que la vida se explica slo es a travs de este mecanismo, nico desde entonces y hasta nuestros das: sol + agua + melanina = energa qumica. En otras palabras, radiaciones electromagnticas + energa contenida en los enlaces entre el hidrgeno y el oxgeno + melanina = hidrgeno molecular acarreando energa (qumica en este momento). Estoy convencido y propongo que aceptemos: el hidrgeno y su valiosa carga de energa que fue liberada del agua por la melanina, utilizando para ello la energa del sol, es la explicacin del origen de la vida en nuestro planeta.

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C APTULO 2

Al cuerpo humano, la luz le sirve slo para ver?.......o que comnmente se conoce por luz o radiaciones electromagnticas es una de las principales manifestaciones de la existencia de energa en el Universo. A esta ltima la podemos definir como la capacidad de efectuar un trabajo, pero una definicin de lo que llamamos luz es mucho ms compleja. Baste decir que ni siquiera entendemos su naturaleza, ya que parece comportarse a veces como onda y a veces como partcula. En otras palabras, no se comprende a cabalidad la naturaleza de la misma. Pongamos un ejemplo: si pudiramos amplificar lo suficiente un haz de luz nos percataramos de que llega un momento en que es indiferenciable de la materia en s, porque, en un instante dado, no sabramos si estaramos observando fotones que son las partculas elementales de las radiaciones electromagnticas o estamos observando leptons, quarz o gluones, por ejemplo. A nivel infinitesimal, la materia y la energa son indistinguibles. La luz es un fenmeno extraordinariamente complejo, mucho ms de lo que somos capaces siquiera de imaginar. Como la luz est compuesta primordialmente de energa, de ah la expresin de que la naturaleza la utiliza en el Universo entero

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para llevar energa de un lugar a otro. La energa que emana del sol llega a la Tierra a travs de radiaciones electromagnticas y la porcin que percibimos la denominamos luz. Es esta energa la que ha hecho posible la vida en nuestro planeta. Ya expresamos que la NASA define la vida como un sistema qumico autosustentable y que eventualmente entra en evolucin darwiniana. Entonces, tuvo que haber una primera reaccin qumica que diera lugar a las siguientes, ya que si esta reaccin inicial poda suceder con la continuidad necesaria, slo es cuestin de tiempo para que se concatenara una serie de reacciones qumicas, las que en conjunto conformaron lo que llamamos vida. Pero esta primera reaccin qumica tiene un costo en trminos energticos. Es un gasto de energa, un costo que se tuvo o se tiene que pagar. Es sensato pensar que la energa requerida para impulsar o energizar esta primera reaccin qumica se obtuvo de la luz. La historia del Universo y, por ende, de la Tierra es congruente con ello. La energa solar, y la que emana del Universo entero, baan la Tierra da y noche desde el principio de los tiempos. Pero hasta ahora se pensaba que los7


seres humanos no podamos aprovechar directamente esta energa luminosa y que slo la clorofila contenida en los vegetales, bacterias y algas tena esa capacidad. De los cinco grupos de pigmentos orgnicos conocidos, los que se encuentran en los seres vivos, slo la clorofila posea, aparentemente, la capacidad de transformar la energa luminosa (fotnica) en energa qumica, la cual s es directamente aprovechable por las clulas procariontes y eucariontes. Los otros cuatro pigmentos carotenoides, bioflavonoides, los pigmentos del grupo hemo y la melanina se supona que no posean esa valiosa cualidad y que sus funciones eran otras relativamente importantes, pero mucho menos trascendentales. De la melanina, slo se encontraba en la literatura que sus funciones eran como filtro solar (proteccin contra los efectos dainos de la radiacin solar), para interaccin social y para proteccin (mimetismo por ejemplo) [Andrzej Slominski 2004]. Entonces, a los seres humanos la luz nos sirve principalmente para iluminar los objetos de manera que podamos observar claramente nuestro entorno y, con la excepcin de la sntesis de la vitamina D, a la irradiacin solar no se le concede ningn otro papel relevante en el mamfero. En contraste, con los vegetales se acepta sin discusin que sin luz y agua no son capaces de sobrevivir, de eclosionar, ya que en ausencia de cualquiera de estos dos factores desaparecen irremediablemente. En consecuencia, la respuesta a la pregunta con que iniciamos el captulo sera: s, la luz slo le sirve al cuerpo humano para ver8

mejor. Se presupona que para aprovechar la energa luminosa, sta debe ser transducida (transformada de una forma de energa a otra) primero por los vegetales, de manera que el resultado final de ello, nosotros lo obtengamos a travs de la ingestin de los alimentos. En otras palabras, de acuerdo a la literatura cientfica clsica, somos incapaces de aprovechar la energa contenida en la luz en forma directa. Ello slo puede ocurrir merced a la ingestin de alimentos y que la energa que requerimos en forma cotidiana, la de todos los das, proviene en su totalidad de los lpidos, glcidos o prtidos, similares y conexos (vitaminas por ejemplo) que forman parte de nuestra dieta diaria. Sin embargo, si nos ponemos a pensar, nos damos cuenta que la vida no es posible sin luz, ya sea invisible o visible. Por ejemplo, no han existido comunidades que hayan eclosionado bajo tierra. Inclusive no se han construido grandes ciudades o siquiera complejos comerciales que puedan funcionar todo el tiempo, porque los seres humanos tienden a enfermarse y a morir rpidamente. La manifestacin inicial usual o ms frecuente, aunque no la nica, son alteraciones del sistema inmune. Hasta ahora, era una hereja siquiera suponer otra fuente de energa para nosotros, cualesquiera que esta fuera. Se supona que los seres humanos, y por ende el reino animal entero, slo aprovecha o utiliza la luz para ver. La excepcin que confirmaba la regla era la minscula fraccin de la irradiacin que podemos utilizar para la sntesis de la

A L CUERPO HUMANO , LA LUZ LE SIRVE SLO PARA VER ?

vitamina D. La prueba contundente de ello es que en la noche no vemos o casi no vemos, dependiendo de las fases lunares que nos permiten, merced a la reflexin de la luz solar por la superficie lunar, observar por lo menos parcialmente nuestro entorno, de ninguna manera como en el da, pero la obscuridad de la noche se atena ya que la obscuridad total es aterradora. Es innato el miedo irracional, el pavor a la ausencia total de luz. La visin nocturna est muy lejana a la visin diurna. La brillantez, la definicin

de los objetos, plantas o animales no tiene parangn. En una palabra, la luz es indispensable para ver, pero slo porque, al reflejarse sobre las estructuras, la retina humana puede captar las formas, los movimientos, los colores, etctera. Se ha pensado que es slo por eso y de ninguna manera por otra razn, mucho menos pensar que la energa que es transportada por los rayos luminosos pudiera ser utilizada de manera significativa por los tejidos humanos, llmese retina o cualquier otra.

Fotografa de la retina humana, ojo derecho. La estructura semicircular del lado derecho, de donde salen los vasos sanguneos (lneas rojas) es el nervio ptico, cuya dimensin es de aproximadamente 1200 micras, el equivalente a doce cabellos humanos juntos; en promedio cada uno de ellos mide 100 micras.

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C APTULO 3

La fotosntesis en los vegetales, el papel de la clorolal reino vegetal y el reino animal tienen diferencias sustanciales y una de ellas es que los vegetales son capaces de transformar la energa fotnica en energa qumica, y los humanos o animales no. Por lo menos, hasta ahora eso se crea. La fotosntesis tiene un primer paso imprescindible y trascendental, que es la disociacin, particin o desdoblamiento de la molcula de agua, lo que nos permite obtener hidrgeno y oxgeno. Es tan importante, que si no sucede, la vida vegetal no es posible, no se expresa.

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La molcula de la clorofila, donde podemos observar el centro de reaccin conformado por 4N (nitrgenos).

Pero, por qu es tan relevante? Existen varias razones. 1. Sucede a temperatura ambiente y esto nos parece tan natural, tan sencillo,

porque observamos que sucede todos los das en todos los vegetales. Prueba de ello es que los vegetales florecen y dan frutos, al parecer sin ms que luz y agua. Pero hay un inconveniente: si queremos reproducir la particin de la molcula de agua, de manera que obtengamos hidrgeno y oxgeno, como en los vegetales, requerimos nada menos que elevar la temperatura de la misma a 2,000 C, ya que a 100 C solo obtenemos molculas de agua en forma de vapor, pero el hidrgeno y el oxgeno continan unidos. 2. El componente valioso para los vegetales resultante de esta reaccin es el hidrgeno por la sencilla razn de que es un acarreador de energa, la energa ms limpia que se conoce. La clula vegetal va a utilizar este valioso hidrgeno para energizar las reacciones subsecuentes que conllevan a la sntesis, por ejemplo de glucosa (C6=H12=O6). Recordemos que las plantas absorben el bixido de carbono (CO2) y, como resultado de la fotosntesis, a esta molcula que es la forma ms oxidada del carbono, la clula vegetal le agrega hidrgenos principalmente, pues a cada molcula de bixido de carbono los vegetales le agregan 12 tomos de hidrgeno y 4 de oxgeno para formar la principal fuente de11


carbono del reino animal y vegetal: la glucosa (glucosa 6 fosfato en trminos bioqumicos, cuando el organismo le aade un fosfato). Curiosamente, el vegetal pareciera desechar el oxgeno. De hecho, lo enva a la atmsfera sin utilizarlo, a diferencia del hidrgeno que lo atesora de inmediato y fuertemente mediante el NAD y el FAD, molculas que lo captan y funcionan como reservas del mismo, pues lo ceden y lo captan segn lo requieran las diversas reacciones qumicas que suceden constantemente dentro de la clula y que resultan en lo que conocemos como vida. El NAD se convierte en NADH (reducido) y el FAD se convierte en FADH (reducido), una vez que captan el hidrgeno y su valiossima carga energtica. Hasta aqu, encontramos dos situaciones parecidas entre vegetales y animales: en primer lugar, el cuerpo humano parece desechar el oxgeno, aunque no en forma tan inmediata y sin modificaciones como los vegetales, pues le pega electrones a cada tomo de oxgeno y tambin lo enva de regreso a la atmsfera en forma de bixido de carbono (la forma ms oxidada del carbono, O=C=O) y, en segundo lugar, el ser humano y los mamferos en general tambin poseen NAD y FAD, molculas con funciones indistinguibles en ambos reinos, pues cumplen la misma funcin: captar el hidrgeno. Lo importante de este captulo es subrayar que el primer paso de la fotosntesis es la disociacin, particin, desdoblado o ruptura

de la molcula de agua. La energa que se requiere para ello, la clula vegetal la obtiene de la luz. Al captar la energa luminosa mediante la clorofila y utilizar dicha energa para el rompimiento o desdoblado de la molcula de agua, est sucediendo la transformacin de la energa luminosa a energa qumica, es decir, el vegetal es capaz de aprovechar en forma directa la energa luminosa, aunque restringida a la longitud de onda comprendida en 400 nm y 700 nm. El resto del espectro visible lo refleja, por lo que nosotros vemos a los vegetales verdes, aunque se sabe que los verdes no existen en la naturaleza. La absorcin de la energa luminosa por un pigmento y, como resultado de ello, iniciar un evento inico es un suceso comn en la naturaleza, pero hasta ahora nosotros lo aceptbamos slo en el reino vegetal, cianobacterias y algas, es decir, todo aquel ente viviente que poseyera clorofila. Hay ejemplos de melanina en el reino vegetal la berenjena es uno de ellos, pero ejemplos de clorofila en el reino animal parecen muy escasos. Uno recin observado es la mariposa pero solo en la fase de oruga. Los vegetales respiran bixido de carbono (CO2). De dnde sali CO2, si se supone que primero fueron los vegetales y luego los animales? Sin embargo, son los animales la fuente principal de CO2. Esto ya implica confusin si continuamos empecinados con las teoras clasistas acerca del origen de la vida.

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C APTULO 4

El agua indispensable para la vida pero cules son sus funciones en el cuerpo humano?a siguiente definicin, tomada de un diccionario de medicina, dice as: Agua (H 2 O). Compuesto qumico cuya molcula est constituida por un tomo de oxgeno y dos de hidrgeno. Casi las tres cuartas partes de la superficie terrestre estn cubiertas de agua, la cual es adems esencial para la vida y constituye ms de un 70% de la materia viva (representa un 65 % del peso total del cuerpo humano). El agua pura se congela a 0C y hierve a 100C a nivel del mar. Ntese que el autor del diccionario emplea la frase: esencial para la vida. Otra definicin, tomada de un diccionario de qumica, dice: Como lquido polar, el agua es el solvente ms poderoso que se conoce. Es el papel principal que se le ha reconocido hasta ahora: solvente. Es decir, se pensaba que el agua era importante, porque en ella sucedan las reacciones qumicas que conforman lo que llamamos vida. En otras palabras, slo se consideraba un sustrato, una especie de soporte, no tena nada que ver con la generacin de energa, excepto en los vegetales. Y los animales, qu? Se consideraba que toda la energa provena de los alimentos, aunque algunos libros de fisiologa celular

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aceptaban que slo el 90% de la energa que requerimos todos los das provena de los alimentos y no especificaban de dnde vena el 10% faltante. El papel del agua en los procesos biolgicos Los procesos qumicos y fsicos de la vida requieren que las molculas puedan desplazarse, encontrarse e intercambiar ligandos (se refiere a electrones que se comparten, por ejemplo, aunque hay otros tipos de enlaces) esto representa un proceso muy dinmico, muy cambiante, incesante dentro de los todava no comprendidos, muy complejos y complicados procesos del metabolismo y de la sntesis celular, pero son procesos que en su conjunto son indispensables para que la clula exprese la vida. Por otro lado, un entorno lquido permite una movilidad molecular, un transporte muy adecuado, tambin un control de la temperatura por medio de la sudoracin (por ejemplo) y el agua no slo es el lquido ms abundante en la Tierra sino que tambin est admirablemente adecuado para esta y otras finalidades indispensables para el buen funcionamiento del organismo, aunque nunca13


antes se sospechaba que los humanos y/o los mamferos en general pudiramos extraer la energa que contiene en forma directa. Examinemos detalladamente las propiedades fisicoqumicas del agua. La estructura y propiedades del agua Aunque se tienda a dar por supuestas las propiedades del agua, en realidad se trata de una sustancia muy particular. Si comparamos el agua con otros compuestos de peso molecular parecido o caractersticas estequiomtricas ms o menos similares, encontramos varios hechos destacables. La mayora de esos compuestos (CH4, NH3, H2S), con bajo peso molecular, son gases a temperatura ambiente y tienen unos puntos de ebullicin muy inferiores al del agua. Recordemos que una de las principales propiedades contempladas en el agua es que se considera el solvente universal. Entonces, un gas no podra funcionar fisiolgicamente como lo hace el agua. Esta importante propiedad del agua de servir como solvente, como soporte para que sucedan las otras reacciones qumicas que son necesarias para el correcto funcionamiento del organismo, se explica por la tendencia del agua a formar puentes (o enlaces) de hidrgeno. Cada molcula de agua es simultneamente un donador y aceptor de enlaces de hidrgeno. En consecuencia, la evaporacin del agua requiere una cantidad de energa excepcional para una molcula de su tamao. Por consiguiente, tanto el calor de evaporacin como el punto de ebullicin son excepciona14

lmente elevados en el agua, sobre todo si lo comparamos con molculas de caractersticas estequiomtricas similares arriba anotadas (CH4, NH3, H2S). El agua por ende, permanece en estado lquido a las temperaturas propias de gran parte de la superficie terrestre. Cuando el agua se congela, los enlaces de hidrgeno entre las molculas de agua pasan a ser ms regulares y mejor definidos, creando una red tetradrica rgida en la que cada molcula est enlazada a otras cuatro mediante enlaces (puentes) de hidrgeno. Esta estructura de red se desmantela slo parcialmente cuando el hielo se funde y persiste un cierto orden a largo alcance, incluso a temperaturas ms elevadas. Se ha descrito la estructura del agua lquida como agrupaciones parpadeantes de puentes de hidrgeno con restos de la red de hielo que continuamente se escinde y se vuelve a formar a medida que las molculas se desplazan. La estructura relativamente abierta de la red de hielo explica otra de las propiedades poco corrientes del agua: en estado lquido tiene mayor densidad que en estado slido, ya que cuando la red se rompe, las molculas pueden acercarse ms. Este hecho aparentemente banal es de suma importancia para la vida terrestre. Si el agua se comportara como la mayora de las sustancias, cuya densidad aumenta cuando se congelan, el hielo que se forma cada invierno en las superficies de los lagos y los ocanos se hundira hasta el fondo. Una vez all, aislado por las capas que lo recubren, se ira acumulando con los aos y entonces la mayor parte del agua en la Tierra estara retenida en

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forma de hielo. En comparacin con los lquidos orgnicos, el agua tiene mayor viscosidad, que es una consecuencia de la estructura trabada de los puentes de hidrgeno. Esta cohesin explica tambin la elevada tensin superficial del agua. La constante dielctrica elevada del agua es consecuencia de su carcter bipolar. Un campo elctrico generado entre dos iones produce una orientacin considerable de los dipolos de agua situados en l as como una cantidad significativa de polarizacin inducida. Estos dipolos orientados contribuyen a un contra-campo, reduciendo la fuerza electrosttica efectiva entre los dos iones. En los libros sobre fisiologa podemos encontrar lo siguiente: nosotros tomamos agua cuando tenemos sed, tambin ingerimos comida para obtener energa, pero la comida siempre contiene grandes cantidades de agua. El agua, como solvente, la utilizamos (como vehculo) para excretar los deshechos normales de las funciones corporales, para hidratar iones y para control de la temperatura corporal por medio del sudor. Nos ayuda a mantener un volumen sanguneo, por lo que tambin incide en la presin arterial. Tambin es el componente principal del lquido intersticial y del lquido intracelular, pero nunca mencionan la importancia de extraer la energa de la misma y que es fundamental para la vida, pues la energa que la clula puede extraer directamente del agua, a travs de la fotosntesis humana, representa el 34% del total que requerimos todos los das y slo el 66% restante proviene de la comida.

Intrnsicamente hablando, esto no nos saca de la duda de lo que dicen los libros actuales de fisiologa. Por qu es indispensable para la vida? De acuerdo a lo anterior, el agua en el cuerpo humano slo sirve para transportar sustancias, en el torrente sanguneo, en la orina, en el sudor, en el contenido intestinal, en el lquido cefalorraqudeo, por citar algunos ejemplos. Pero, al final, cuesta trabajo aceptar que una sustancia as, que slo parece que sustenta, que soporta, que transporta, que disuelve, sea tan indispensable para la vida. En otras palabras, sin agua no hay vida, sin agua la vida no puede expresarse, y esto tanto en los vegetales como en los animales. Tanta similitud y unos pueden extraer energa del agua y otros no? Cmo es posible que un ser humano muera relativamente rpido en cuestin de pocos das, quiz tres das (dependiendo de las condiciones del entorno, tales como presin, luz y temperatura) al no ingerir agua? La duda nace de que, siendo el agua un solvente, quiz el ms conocido, el ms difundido, el ms utilizado, resulta que tampoco es el nico y en un momento dado, pudiera haber vida basada en otros solventes, por ejemplo el metano o el amonio. Quiz en la Tierra no pudiera suceder porque, a temperatura ambiente, existen ms como gases que como lquidos, pero en otros planetas que renan las condiciones de presin y temperatura adecuadas, sera posible encontrar tal fenmeno, es decir, la expresin de vida sin agua. De ah la descripcin de entes muy diferentes a nosotros en las narraciones de ciencia-ficcin sobre la15


vida en otros planetas, de la cual hasta ahora no se ha encontrado ni el ms remoto indicio o vestigio, pues, de acuerdo a nuestros conocimientos actuales, sin agua no hay vida de manera alguna, por lo que pudiramos aadir: sin melanina y clorofila, tampoco. La vida, tal como la conocemos, no se expresa si no estn presentes el agua y el sol. Esto es vlido tanto para el reino animal como para el reino vegetal, porque los vegetales sin agua tampoco sobreviven. En stos, las funciones del agua son muy parecidas, porque el agua funciona como solvente, como diluente, como volumen, como control de temperatura por medio de la evaporacin y hasta ah las funciones son semejantes a las del cuerpo humano. Sin embargo, la funcin principal del agua en los vegetales, que es la generacin de energa por medio de la luz del sol, lo que se denomina fotosntesis, se supona que no existe en los humanos. Se supona que no existe en los animales que el agua genere energa a travs de la luz. Slo se aceptaba (hasta ahora) en los vegetales, cianobacterias y algas, pero por el contrario, en los humanos, en los mamferos, en ningn ejemplo del reino animal pareca existir tal proceso. En los vegetales es ms claro, ms perceptible: el agua es esencial para ellos, porque es el primer paso en la serie de reacciones qumicas que dan origen a la vida, que hacen posible la vida y que es la fotosntesis, es decir, la obtencin de la energa que contiene el agua, y para ello se requiere por lo menos tres cosas: agua, luz y clorofila. A pesar de que el proceso de fotosntesis en los vegetales ya16

se acerca a los 400 aos desde que se empez a estudiar, todava hay varios mecanismos que no se comprenden del todo a nivel molecular. Ha sido un proceso largo, pues no fue algo instantneo sino que primero se dedujo que los gases recin descubiertos en ese entonces hidrgeno y oxgeno eran necesarios para que el vegetal viviera y que los poda generar. De ah la palabra auttrofos (que se nutre a s mismo), mas los animales no lo lograban y de ah el trmino hetertrofos (que se nutren de otros). Este proceso de entender la fotosntesis vegetal se inici con el conocimiento de los ciclos de las plantas y de su estructura fsica. En 1640, el trabajo tanto de Johannes (Jan) Baptista von Helmont (1577-1644) y del clrigo ingls y fisilogo Stephen Hales indicaban que las plantas requieren de aire y agua para crecer. En 1700, los qumicos empezaron a identificar los gases individuales involucrados en el proceso de combustin, respiracin y fotosntesis. Joseph Priestley (1733-1804) demostr que las plantas verdes pueden restaurar un ambiente pobre en oxgeno de tal manera que son capaces de sostener la combustin y la respiracin. El mdico y fisilogo holands Jan Ingenhousz (1730-1799), inspirado por la investigacin de Priestley, encontr poco despus que slo las partes verdes de las plantas pueden revitalizar el aire viciado, o mejor dicho, pobre en oxgeno esto es, pueden captar el bixido de carbono del aire y liberar oxgeno y esto lo pueden hacer slo en presencia de la luz del sol. Esta fue la primera indicacin del papel de la luz en el proceso

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fotosinttico. Ingenhousz tambin descubri que slo la luz del sol y no el calor que ella genera es necesaria para la fotosntesis. En el siglo XIX, la investigacin sobre la fotosntesis se centr en el proceso qumico en el cual el carbn es fijado en forma de carbohidratos. A fines de los 1800, el botnico alemn Julius von Sachs (1832-1897) sugiri que el almidn es un producto del bixido de carbono (O=C=O). Tambin argument en 1865 que en presencia de luz la clorofila cataliza las reacciones fotosintticas y descubri que los llamados cloroplastos contenan la clorofila. En 1880, el fisilogo alemn Theodor Wilhelm Engelman (1843-1909) destac que las reacciones a la luz que capturan la energa solar y la convierten en energa qumica se dan dentro de los cloroplastos y responden slo a los colores rojo y azul de la luz natural. No fue hasta el siglo XX que los cientficos empezaron a entender la compleja bioqumica de la fotosntesis. Richard Willsttter reconoci que hay dos tipos principales de clorofila en las plantas terrestres: azul-verde o tipo a y amarillo-verdoso o tipo b. Martin David Kamen, un bioqumico americano de origen canadiense, utiliz el istopo oxgeno 18 (siendo un istopo la forma de un elemento que tiene el mismo nmero atmico, pero diferente peso atmico, debido a que difieren entre s en el nmero de neutrones Mader, 1990) para poder trazar su recorrido qumico durante el proceso. Con ello, confirm que el oxgeno creado durante la fotosntesis proviene slo de las molculas de agua presentes en el medio. El bioqumico alemn Otto Warburg

Melvin Calvin en su laboratorio.encontr que, bajo condiciones adecuadas, la eficiencia del proceso fotosinttico puede llegar al 100%, lo que significa que casi toda la energa del sol absorbida por la clorofila (esto es, 400 y 700 nm solamente) es convertida en energa qumica. En 1940, el descubrimiento del carbono14, un istopo radiactivo aislado por Kamen, permiti estudios ms detallados de la fotosntesis. Utilizando el carbono-14, Melvin Calvin fue capaz de trazar la va a travs del proceso completo de la fotosntesis. En la dcada comprendida entre 1950 y 1960, l confirm que las reacciones a la luz que involucraban a la clorofila instantneamente capturan la energa del sol. Luego, tambin estudi las reacciones subsecuentes obscuras, llamadas as porque suceden an sin la presencia de la luz del sol. Encontr que las molculas de carbohidratos empiezan a formarse en este estadio del proceso. Trabajando con clulas verdes de algas, Calvin interrumpi el proceso fotosinttico en diferentes etapas y sumergi las clulas en una solucin de alcohol. Entonces, utilizando una tcnica de laboratorio llamada cromatografa en papel, analiz las clulas y los qumicos que17


se haban producido, identificando al menos diez productos intermediarios que haban sido creados tan slo en pocos segundos. Esta serie de reacciones ahora se le conoce como el ciclo de Calvin Benson. La fotosntesis es una pieza clave de un ciclo que no slo mantiene la vida en la Tierra, sino que mantiene los niveles de bixido de carbono y oxgeno en un balance. Subrayado por Bruno y Carnaiie (2001) es el hecho de que las plantas convierten el bixido de carbono en glucosa y oxgeno, el cual los animales utilizan

en un proceso de combinacin con la comida para liberar energa de la misma, lo que se denomina respiracin. La respiracin es, por lo tanto, el proceso inverso a la fotosntesis. El oxgeno se utiliza y se genera bixido de carbono y agua en la respiracin, mientras que las plantas utilizan el agua para iniciar la fotosntesis. Esta diferencia induce una separacin que es bsica para clasificar el reino animal y el reino vegetal, ya que, por ejemplo, en el reino animal no existen casos de animales que contengan o expresen clorofila.

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Denicin de fotosntesisniciemos nuestra descripcin con elementos tomados de la literatura: Fotosntesis: Proceso de suma importancia mediante el cual las plantas verdes capturan la energa de la luz visible para impulsar la generacin de energa (ATP), y poder reductivo (NADPH), elementos ambos que se utilizan para la sntesis de los hidratos de carbono (azcares como la glucosa). Se describe un ciclo energa-carbono en la naturaleza y que consiste en que una parte de este ciclo es ocupado por los animales que degradan la glucosa en presencia de oxgeno, con lo que generan bixido de carbono (CO2) y agua (H2O). Sin embargo, esta parte del ciclo solar no es sustentable indefinidamente y la fotosntesis es la parte del ciclo que permite reutilizar este CO2 y esta agua para volver a formar los hidratos de carbono. La inversa del proceso de oxidacin del metabolismo animal (y por ende del hombre) sobre los hidratos de carbono la realizan los vegetales, las algas y algunos microorganismos, utilizando la energa de la luz solar para proporcionar la enorme cantidad de energa libre requerida. Como ya sealamos, este proceso se denomina fotosntesis, y no slo proporciona hidratos de carbono para la produccin de energa en plantas y animales, sino que constituye la va principal a travs de la cual el carbono vuelve

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a entrar en la bisfera, es decir, es el medio principal de fijacin del carbono constituyendo tambin la principal fuente de oxgeno en la atmsfera terrestre. En el proceso real de la fotosntesis intervienen muchos pasos intermedios. Adems, una hexosa no es la principal fuente de carbono obtenido, por lo tanto la reaccin fotosinttica suele escribirse de forma general as:

Pero esta reaccin esquematiza la reaccin general y la que nos interesa en este momento es la siguiente:

A su vez, esta reaccin es la reaccin inicial, esto es, la fotosntesis inicia con la disociacin, el desdoblamiento o la particin de la molcula de agua, lo que, por supuesto, requiere energa, pues no sucede espontneamente. Para que ocurra, es menester inyectar energa y esta energa la obtiene la19


planta de la luz solar por medio o a travs de la clorofila. Por tanto, es el nico paso en que la molcula de la clorofila interviene y solamente va a funcionar para captar la energa fotnica, procesndola de manera no completamente dilucidada hasta la fecha, para romper la molcula de agua. En otras palabras, separa el hidrgeno del oxgeno y en seguida pone el primero a disposicin de la clula vegetal, la

cual, por medio de otras molculas contina la sntesis de los hidratos de carbono. Sin embargo, la clorofila ya no tiene que ver. Su intervencin termina una vez que desdobla la molcula de agua. De la descripcin anterior, queremos recalcar las palabras sobre la definicin de fotosntesis: proceso de suma importancia.

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Melanina, la clorola humanaomo mencionbamos en el captulo anterior, a la melanina hasta ahora slo se le han concedido funciones tales como: protector solar contra la irradiacin solar daina (es decir, como filtro solar), en mimetismo y para interacciones sociales. Fuera de ello, no parece haber nada ms. Sin embargo, si nos detenemos un momento y buscamos informacin al respecto, la melanina es un compuesto que ha maravillado (y contina hacindolo) a muchos estudiosos e investigadores. Pongamos un ejemplo: tenemos la frmula de la melanina en la ilustracin siguiente:

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Frmula terica de la melanina.

Tratemos de explicarlo de otra manera. Los vegetales los vemos verdes porque la clorofila slo absorbe en el orden de los 400 y 700 nm. El resto de las longitudes de onda visibles el vegetal las refleja y, por ello, los percibimos verdes. En contraste a lo anterior, la melanina no refleja ninguna longitud de onda, pues las absorbe absolutamente todas. De ah que la

percibimos obscura, esto es, negra. Esto es el principal fundamento u obstculo por el cual la melanina es un misterio. Einsten ya lo deca: La luz la podemos estudiar, la obscuridad no. Obsrvese que la melanina no se considera una protena pues no presenta enlaces peptdicos. Su estructura es bastante simtrica, amn de que los enlaces que se le atribuyen le otorgan una estabilidad notable. Se piensa que las porciones perifricas de la molcula son las encargadas de cosechar los fotones, lo cual inicia una cascada de electrones hacia los centros de reaccin (4N), en donde se genera una diferencia de potencial suficiente como para que el tomo de hidrgeno sea atrado con ms fuerza hacia los centros de reaccin de la melanina que hacia el tomo de oxgeno. Su peso molecular se estima en millones de daltons y hay cientos de centros de reaccin, representados por los grupos 4N, en cada gramo de molcula. Esto es otra gran diferencia, pues pareciera como si fueran muchas clorofilas juntas. Sin embargo, el tener muchos centros de reaccin habla de su gran eficacia para recolectar o absorber la energa que transmiten las radiaciones electromagnticas y por ende una gran cantidad de molculas de agua desdobladas en un tiempo asombrosamente corto, pues tarda en21


recolectar la suficiente energa para romper la molcula un tiempo estimado de 3 x 1013 segundos. Por qu no se conoce, o ms exactamente, por qu no se puede conocer la frmula de la melanina? La razn es la misma: porque absorbe todo tipo de energa. Se sabe que la melanina capta todas las longitudes de onda del espectro electromagntico, es decir, absorbe la totalidad del espectro electromagntico conocido, no solo el espectro visible que es un pequea parte del mismo y que slo comprende de 400 a 700 nm de longitud de onda.

cuestin. Dicha energa aplicada es usualmente absorbida por la molcula en estudio, la que, a su vez, la transforma o procesa de acuerdo a su estructura y la vuelve a emitir, pues la ley de la conservacin de la energa as lo exige. Sin embargo, la energa que emiten los diversos compuestos conocidos tienen las suficientes diferencias entre s, por las cuales se logran discernir sutiles diferencias que permiten, posteriormente, inferir su composicin o naturaleza. He aqu el problema, la melanina absorbe todas las longitudes de onda, se postula que dicha energa la disipa de una manera no radiante y por ende no emite ninguna seal.

Va una foto aqu (o falta texto)?

El espectro de absorcin de la clorofila (esquema superior) donde se aprecian los picos de absorcin situados alrededor de los 400 y 700 nm; en comparacin con el espectro de absorcin de la melanina en la parte inferior: la totalidad del espectro electromagntico. Los estudios de laboratorio disponibles en la actualidad se basan en aplicar alguna forma de energa al sustrato o sustancia en22

A cambio o en respuesta a la energa aplicada y absorbida, cualesquiera que sea la naturaleza de la energa que se haya aplicado, consistentemente la melanina la va a absorber en su totalidad y no parece dar nada a cambio, lo cual va en contra de las leyes de la conservacin de la energa, pero estamos conscientes de que una cosa es que viole las mismas y otra es que no seamos capaces de

M ELANINA , LA CLOROFILA HUMANA

detectar la energa o proceso resultante. Ya la Dra. Helene Z. Hill, investigadora, public en 1982 que con la melanina ocurre algo parecido a los seis ciegos que examinan un elefante: ninguno tiene un esquema completo. Nadie conoce en su totalidad la melanina. Slo somos capaces de observar pequeos segmentos, pequeas partes del colosal rompecabezas, algunas pequeas propiedades, pero la inmensidad de la melanina es tan fuera de lo comn que va mucho ms all de nuestra capacidad de reflexin, ms all de lo que somos siquiera capaces de imaginar. Entonces, aceptemos por un momento mi propuesta: la melanina utiliza la energa que absorbe para partir la molcula de agua, por supuesto, en presencia de agua y luz, tanto visible como invisible. Esto sucede siempre que se renen las condiciones, por ejemplo en los humanos, que al igual que en los vegetales, la obtencin de la energa del agua es un proceso bsico para la expresin de la vida. Al igual que en los vegetales con la clorofila, en los humanos la melanina es el compuesto que permite que se inicie la serie de reacciones que conllevan a la vida. Si aceptamos por un momento la disociacin del agua por la melanina en presencia de energa fotnica (la que transportan las radiaciones electromagnticas), entonces la frase de que el agua es indispensable para la vida empieza a cobrar mucho ms sentido. De otra manera, pareciera forzado que un lquido que slo nos sirviera para sudar, para orinar, para ablandar las heces, para ocupar

espacio, para generar volumen, para diluir los compuestos, fuera tan indispensable, fuese tan insustituible. De hecho, cuando se busca vida en otros planetas, lo primero que se determina es la presencia o no de agua. (Quiz en el futuro tambin se investigar si hay o no melanina). Si incluimos en nuestro esquema mental de la vida la energa que obtenemos directamente del agua, y que es gracias a la melanina y a las radiaciones electromagnticas, entonces parece sencillo aceptar que es una reaccin qumica que aparentemente no nos cuesta, ya que se paga la energa requerida para desdoblar la molcula de agua con la energa fotnica contenida en las radiaciones electromagnticas. Luego entonces, las cosas cambian. En el ojo, el 34% de la energa que requerimos cotidianamente va a provenir de la luz y del agua, y si lo extrapolamos al cuerpo entero, entonces tenemos que la tercera parte de la energa que requerimos proviene de las radiaciones electromagnticas y de la consecuente disociacin del agua por la melanina. Esto es, existe una fuente de energa muy importante que haba pasado desapercibida, ya que proviene de algo que no se conceba anteriormente, pues antes de nosotros la descripcin de la fotosntesis humana no se haba publicado con tanto detalle. Esto contradice a los libros anteriores, que dicen que para obtener energa debemos ingerir alimentos, de otra manera no obtenemos la preciosa fuerza interior que se requiere para vivir. Esto es cierto, pero no de manera absoluta ya que la triada agua, luz y23


melanina nos proporcionan nada menos que el 34% del total. El punto es que no es una energa extra o, por decirlo as, accesoria. Se trata nada menos que de la energa primordial, de la energa inicial. Recordemos que es la fuerza que dio origen a la vida. Es lo que permiti que las delicadas reacciones bioqumicas iniciales fuesen lo suficientemente autosustentables para dar tiempo a que eclosionaran el resto de los mltiples sistemas del cuerpo que conocemos actualmente. Pero inicialmente, deontolgicamente hablando, ese 34% lo era todo y, posteriormente, eclosionaron los sistemas del cuerpo que permitieron recolectar y luego metabolizar (aprovechar) los otros nutrientes que aprendimos a reconocer, a acceder a ellos en forma de comida; esto es, los nutrientes que ingerimos y que paulatinamente llegaron a constituir el 66% de la energa total que necesitamos y, por supuesto, que utilizamos cotidianamente. Es importante no olvidar que al principio slo fue agua, luz y melanina la fuente de nuestra energa. Era el total de nuestra fuerza inicial. Es lo que se conceptualiza como autosustentable. En decir, este 34% permiti que el resto de los mecanismos que se requie-ren para conformar nuestro fenotipo en su totalidad eclosionara con todas sus maravillas, pues no tenemos nada accesorio, intil o confuso. En otras palabras, este 34% conforma las bases del funcionamiento de nuestro cuerpo y ello es algo que se repite una y otra vez. Desde el principio fue y lo seguir siendo, un 34% bsico, una energa que si se depaupera24

por una u otra razn nos enfermamos, pues se genera un desequilibrio que afecta tarde o temprano las dems funciones orgnicas. Podemos equipararlo con los cimientos de una casa, que si no tienen ciertos requisitos el resto de la casa parecer construida sobre arena, parafraseando a la Biblia. Si esta reaccin inicial no sucede, o no sucede bien es decir, si no ocurre dentro de los mximos lmites necesarios o adecuados tampoco suceden o no suceden de la mejor forma las reacciones qumicas siguientes que permiten, por ejemplo, la ptima utilizacin de la energa contenida en los alimentos. Decimos por ejemplo, porque el impacto de este 34% inicial va mucho ms all en el contexto de la bioqumica celular normal de lo que pareciera, puesto que existe un orden riguroso en el aprovechamiento de las distintas energas disponibles (luminosa y alimenticia) y este orden es el mismo desde el principio de la vida, pues la vida misma eclosion a partir de la energa luminosa. Mucho despus, se sumaron todas las reacciones bioqumicas necesarias, as como las estructuras anatmicas que la sustentan para que fuera posible la vida. Por ello, el orden es el mismo y lo seguir siendo por siempre: primero es el aprovechamiento de la energa luminosa y, en seguida, el aprovechamiento de la energa contenida en los alimentos. Cualquier cosa que altere este orden o por lo menos produzca desajustes en mayor o menor grado, provocar repercusiones significativas en el funcionamiento a nivel celular, consecuencias en tejidos, rganos y sistemas

M ELANINA , LA CLOROFILA HUMANA

del cuerpo humano, con la aparicin de una o varias de las mltiples enfermedades que conocemos. Sin embargo, sera ms correcto decir enfermos que enfermedades, pues cada uno de nosotros mostrar tales repercusiones a su modo, de la misma manera que cada quin es feliz a su manera. Existen observaciones interesantes al respecto. Por ejemplo, la fotosntesis se detiene, aunque no totalmente, en enfermedades como la sepsis, que se define como la enfermedad inflamatoria ms difcil de entender y la ms compleja de tratar. Otro ejemplo muy llamativo es el que observamos en algunas especies cuando la fotosntesis disminuye por el frio, pues el animal entra en hibernacin. Por qu no sucede en los humanos? La contestacin a esta pregunta puede ser un parteaguas que permita impedir la depauperacin del cuerpo humano en enfermos postrados, pues a la semana de estar en cama, el paciente empieza

a perder aproximadamente el 1 % de su masa corporal y sea por da. Por ltimo, cuando la fotosntesis se detiene completamente, entonces sobreviene la muerte en un plazo asombrosamente corto. Al final, toda le energa que consumimos, que requerimos, proviene de las radiaciones electromagnticas. Nuestros rganos, nuestros sistemas slo pueden generar el 34% de dicha energa en forma que pudiramos llamar directa (fotosntesis humana), y el otro 66% proviene de los alimentos. Sin embargo, desde este punto de vista, la energa generada en forma directa en realidad constituye el 100%, pues los alimentos que ingerimos tambin provienen de las radiaciones electromagnticas y el agua, pero requieren ser procesados, transformados o transducidos por organismos diferentes, en este caso los vegetales, algas o cianobacterias (auttrofos).

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Por qu es tan importante la energa que obtenemos de la luz?ntes no se conceptualizaba siquiera que existiera la fotosntesis humana, ya que los libros tradicionales ensean que slo los vegetales disponen de los mecanismos que permitan aprovechar la luz solar para obtener energa directamente del agua. Pero analicemos el problema, Si volvemos a la definicin de la NASA acerca de la vida, se menciona que es un sistema qumico autosustentable, y si aceptamos que la melanina es una extraordinaria molcula que entre otras cosas es capaz de transducir, de transformar la energa fotnica en energa qumica, entonces nuestros conceptos acerca del origen de la vida se trastocan radicalmente. Hasta ahora, se pensaba que los primeros seres vivos fueron los vegetales y que luego eclosionaron los llamados animales, entre ellos el hombre, o sea, el salto del vegetal al animal, aunque yo le llamara salto al vaco, pues ni los vegetales pueden saltar ni hay fundamentos slidos que soporten dicha idea. He aqu el primer problema: con esta teora estamos aceptando que la primera molcula orgnica que existi fue la clorofila, ya que, de acuerdo a la NASA, la vida tiene que ser un sistema qumico autosustentable (que produce de alguna manera su propia energa) y la reac-

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cin qumica inicial, el primer cambio que fue lo suficientemente consistente para permitir la posterior concatenacin de las miles y miles de reacciones qumicas que conforman lo que llamamos vida, fue gracias a la clorofila. Sin embargo, esta corriente de pensamiento tiene incongruencias muy difciles de explicar, dado que la clorofila es una molcula cuya sntesis es extraordinariamente compleja an hoy en da. Las probabilidades de que haya sucedido por casualidad son nulas, porque sin una molcula que captara la luz solar y la transformara en energa aprovechable para impulsar o energizar reacciones qumicas subsecuentes, el origen y posterior evolucin de la vida se vuelve un rompecabezas irresoluble. Concretando: ni la misma naturaleza, aunque fuera por casualidad, puede sintetizar la molcula denominada clorofila por casualidad a partir de la nada o quiz de los elementos primarios existentes en esos tiempos, esto es, en las condiciones ambientales que suponemos tena la Tierra primitiva. Recordemos que se acepta como un axioma (verdad que no necesita demostrarse), equivocado desde mi punto de vista, que las primeras molculas de clorofila se crearon de forma abitica, palabra que puede interpretarse como sin relacin a la vida, o de otra27


manera por algo que no es vivo. Pero esta teora me suena descabellada por lo siguiente: sabemos que la clorofila, fuera de la hoja, slo dura unos 20 segundos desdoblando la molcula de agua e inmediatamente se inactiva de manera definitiva. Por otro lado, si concedemos el hecho de que la sntesis inicial o primera de la clorofila fue por algo abitico, entonces qu pudiera ser este multicitado ente abitico? Cmo pudiera llamarse algo sin vida capaz de sintetizar consistentemente algo tan complejo, tan extraordinariamente difcil aun en la actualidad como una molcula de clorofila cada 20 segundos? Y ello sin tomar en cuenta el problema que representa acercar a ese abitico imaginario los elementos necesarios para sintetizarla, pues tambin es difcil de aceptar que casualmente ese ente imaginario, sin vida, tuvo todo lo necesario al alcance de la mano para poder crear la clorofila. Sin embargo, el problema es el mismo: de dnde sac energa ese ente imaginario, el llamado algo abitico, para sintetizar la primera molcula de clorofila? Y luego tenemos que tener la hoja (de rbol) lista para poder introducrsela (la clorofila), porque de otra manera no puede ser que, sin hojas, la clorofila pudiera funcionar los miles o millones de aos necesarios para que se concatenaran las dems reacciones. Es decir, tenemos menos de 20 segundos para incorporar la clorofila en las hojas de los distintos rboles. Quin implement o estructur o form la hoja de rbol? Con qu energa? De dnde y cmo28

se obtuvo la energa ne-cesaria para construir siquiera una sola hoja de rbol? Sera tanto como decir primero fue el automvil y luego la gasolina o cualquier otro disparate, entre otras cosas porque abitico implica tambin sin movimiento voluntario, independientemente de que nunca alguien ha visto un rbol caminar. Otro planteamiento que echa por tierra la teora de que la clorofila fue la molcula inicial es el detalle de que la clorofila requiere estar en un punto llamado crtico para poder estar en condiciones de disociar la molcula de agua. Actualmente, todava es un sueo poder mantener la multicitada molcula en ese estado spercrtico dentro de un laboratorio, debido a que las condiciones requeridas son sumamente exigentes y por ende, muy difciles de alcanzar con la estandarizacin adecuada. Es impensable que dichas condiciones ocurrieran en la faz de la tierra el tiempo suficiente o por lo menos adecuado para permitir un grado de evolucin ptimo en tiempo y forma que permitiera la evolucin de las especies, tan slo de los vegetales mismos. Otro problema maysculo acerca del origen abitico de la clorofila es que los trabajos de experimentacin para seleccionar una molcula de la complejidad necesaria para absorber solamente 400 nm y 700 nm, aunque los haya hecho la naturaleza o el multicitado ente abitico, tambin requirieron energa. Luego, si aceptamos que la complejsima clorofila fue el resultado de la casualidad, entonces necesitamos que dicha lotera se repita

P OR QU ES TAN IMPORTANTE LA ENERGA QUE OBTENEMOS DE LA LUZ ?

cada 20 segundos para dar tiempo a que se embonen los dems elementos o reacciones bioqumicas que en conjunto generan la vida. Suena ms para pelcula de caricaturas que para estructura base de una teora cientfica acerca del origen de la vida. Independientemente de las incongruencias anteriores, irresolubles de por s, tenemos otro problema: la clorofila slo produce hidrgeno y oxgeno a partir del agua. Esto tambin es un impedimento poderoso para que se genere la vida debido a que el oxgeno al 100% (puro) no es compatible con la vida misma, pues tales niveles de oxgeno desnaturalizarn casi cualquier cosa o quiz todo, mucho ms las delicadas y quantizadas estructuras que forman las numerosas partes de la clula, ya sean stas procariontes o eucariontes. Esta maravillosa propiedad de poder disociar el agua de la clorofila slo sucede dentro de la hoja, porque una vez que se extrae la molcula, contina desdoblando el agua unos 20 segundos y luego se inactiva definitivamente. Esto no se ha podido cambiar a pesar del esfuerzo de numerosos investigadores y universidades prestigiosas del mundo entero, que por lo menos tienen 50 aos tratando de hacerlo sin obtener algn avance significativo. Resulta lgico pensar en utilizar la clorofila para extraer el hidrgeno del agua y aplicarla con fines diversos, por ejemplo en energticos, como puede ser para alimentar una celdilla de combustible (fuel cell), que, a travs de pequeos conductos practicados

en materiales sofisticados y utilizando platino como agente catalizador, se rene de nueva cuenta (el hidrgeno con el oxgeno) para darnos agua y electricidad. Sin embargo, lo anterior no ha sido an posible, dado que es menester congelarla alrededor de 20 C la molcula de clorofila para poder conservar un poco ms de tiempo su valiosa propiedad que pudiramos llamar fotoltica. Esto implica el empleo de energa que no se va a recuperar o por lo menos mantenerse en forma prctica que permita un costo-beneficio razonable, amn de que, en cuestin de segundos, una vez que regresa a temperatura ambiente, se va a inactivar definitivamente otra vez en alrededor de 20 segundos. En otras palabras, no hay tiempo de nada. Para colmo y hasta la fecha, la clorofila tampoco se ha podido sintetizar, que es otro problema maysculo, pues imitar al cloroplasto no es algo sencillo bajo ningn concepto. No existe ninguna tcnica que le permita imitar ese rubro (entre otros muchos), lo que la naturaleza hace tan cotidianamente. Los mecanismos fotosintticos de los vegetales, que se empezaron a estudiar desde 1930 por C.B. van Niel uno de los iniciadores de los estudios fotosintticos detallados son ms baratos en trminos energticos; para disociar o romper la molcula de agua, cuyos enlaces de hidrgeno con el oxgeno requieren mucho menos energa para disociarse, en comparacin con la energa necesaria para separar los enlaces covalentes dobles del oxgeno con el carbono, dado que estos ltimos son mucho ms fuertes (O=C=O).29


La energa luminosa no puede utilizarse directamente para oxidar el agua y reducir al CO2, lo que pudiramos llamar la fase obscura de la fotosntesis. Inclusive, tampoco sucede en ninguna otra circunstancia conocida en la actualidad. El proceso global que acabamos de describir est realmente separado (en fase luminosa y fase obscura de la fotosntesis), tanto qumica como fsicamente, en dos subprocesos en todos y cada uno de los organismos fotosintticos (o auttrofos, que significa que son capaces de generar sus propios nutrientes). En el primer subproceso, en una serie de reacciones o pasos denominados reacciones o fases luminosas, se utiliza la energa de la luz solar para llevar a cabo la oxidacin fotoqumica del agua (esto es, requieren energa fotnica, pues de otra manera no suceden). Con esta oxidacin (disociacin) del agua se consiguen dos cosas: en primer lugar, que el agente oxidante NADP+ se reduzca a NADPH, produciendo equivalentes reductores y se libera O2. En segundo lugar, parte de la energa luminosa se captura mediante la fosforilacin del ADP para producir ATP. Este proceso se denomina fotofosforilacin. En el segundo subproceso, las denominadas reacciones obscuras de la fotosntesis, el NADPH y el ATP producidas por las reacciones luminosas, se utilizan para la sntesis

reductora de los hidratos de carbono a partir de CO 2 y agua. A estas reacciones se les denomin inicialmente oscuras para resaltar que no requieren la participacin directa de la energa luminosa. Recordemos que en todas las plantas superiores y las algas, los procesos fotosintticos estn estrictamente localizados en unos orgnelos denominados cloroplastos. En consecuencia, lo que nosotros denominamos fotosntesis humana slo se refiere al desdoblamiento o disociacin de la molcula de agua, utilizando para ello la energa fotnica como fuente de poder. Por lo tanto, la semejanza entre la clorofila y la melanina est bien delimitada: ambos son transductores, es decir, transforman las radiaciones electromagnticas en energa qumica. Curiosamente, o lgicamente desde el punto de vista deontolgico, el paso siguiente es similar: ambos procesos utilizan el NADP+ (animales y vegetales utilizan la misma molcula) para atesorar, por as decirlo, el valiossimo hidrgeno, sobre todo la energa que acarrea y que entonces s puede utilizarse por parte de la clula eucarionte, principalmente para impulsar o energizar la multiplicidad de las reacciones bioqumicas que conllevan a lo que conocemos como vida. Hasta aqu la descripcin de la fotosntesis en virtud de que una revisin exhaustiva no es la finalidad de este libro.

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C APTULO 8

La melanina, precursora de la vida en la Tierrantes de la evolucin de los organismos fotosintticos (vegetales, cianobacterias y algas, de acuerdo a las teoras actuales), la atmsfera de la Tierra careca probablemente de oxgeno (no se sabe con certeza, es slo una suposicin). Los organismos prefotosintticos debieron utilizar molculas de elevada energa sintetizadas de forma abitica. Es poco menos que imposible sintetizar la clorofila de forma abitica, es decir, fuera de algn organismo vivo, pero la melanina s se puede formar fcilmente en las condiciones terrenales pasadas, presentes y futuras, pues inclusive se ha descrito su presencia en el espacio estelar (csmidos). Ello es congruente, pues lo que eventualmente dio origen a la vida debe ser algo que se repita con la necesaria frecuencia una y otra vez, de otra manera si partimos de la clorofila, las casualidades necesarias para que de ella se origine la vida se vuelven ms y ms improbables. Los libros actuales ensean que, sin la aparicin de la fotosntesis vegetal, estas fuentes abiticas de energa se hubieran consumido por completo y la vida hubiera terminado desapareciendo o no eclosionando de plano.

A

Los fsiles que conocemos sugieren que los primeros organismos fotosintticos (vegetales, cianobacterias y algas) aparecieron hace aproximadamente 3,500 millones de aos. La conversin gradual de la atmsfera primitiva no oxidante (terica) a una atmsfera oxidante abri el camino del metabolismo aerobio y a la evolucin de los animales. En la actualidad, es ampliamente aceptado que la fotosntesis vegetal constituye la fuente de energa para casi todas las formas de vida. Hasta aqu las cosas parecen congruentes, pero recordemos que la sntesis de la clorofila en forma abitica es poco menos que imposible. Inclusive en la actualidad no se ha podido lograr y, ms an, tampoco existen teoras siquiera que propongan de manera sensata una explicacin sobre el cmo pudo haber sido posible que una molcula tan compleja pudiera haber sido resultado del azar las tantas y tantas veces necesarias. Por otro lado, es poco menos que imposible que tuvo que haber la cantidad de clorofila suficiente en cantidad, calidad, disponibilidad y tiempo, de modo que permitiera que se desarrollaran las subsecuentes molculas para que se concatenaran de manera idnea como para poder sustentar la vida en los vegetales, y31


ello en forma autosustentable, de acuerdo a la NASA. La teora de que los vegetales fueron primero realmente no ha podido ni podr explicar esta incgnita, pues pareciera que la vida no se hubiese originado en la Tierra, si todas las casualidades necesarias para ello en torno a la clorofila no hubiesen sucedido en el momento justo. Pero si en el orden de los eventos que dieron lugar a lo que conocemos como vida, ponemos la melanina antes que la clorofila, entonces las cosas se tornan mucho ms coherentes tan slo por lo siguiente: primero, s es posible sintetizar la melanina en forma abitica, es decir, sin la intervencin de algn organismo que exprese vida. De ello no hay discusin. Ejemplos hay muchos en la naturaleza, tanto en la Tierra misma como en el espacio exterior, en el universo entero. Adems, hay varias formas de lograrlo, habiendo una masa crtica de melanina suficiente en cantidad, calidad, disponibilidad, localizacin y permanencia, de manera que el flujo de energa qumica obtenido de los fotones, fuese suficiente y adecuado tambin en cantidad, calidad, disponibilidad, localizacin y tiempo de manera que posterior y pausadamente se desarrollaran las otras, tambin muy necesarias, reacciones qumicas que parten de la reaccin primera. No olvidemos que el orden de dichos eventos es el mismo hasta la fecha, es decir, es un orden que requiere mantenerse, pues de otra manera la vida no se expresa, o si lo hace, sucede de manera depauperada. En otras palabras, la primera reaccin implica un gasto energtico que es32

inevitable, el cual fue cubierto en su totalidad por la melanina, la cual lo tomaba (y lo sigue tomando, hasta la fecha) de las radiaciones electromagnticas perennemente presentes en nuestro medio y que en nuestro sistema solar emanan principalmente del Sol. Hasta la fecha, dicho gasto sigue y seguir siendo cubierto por este modelo energtico. Es decir, la melanina absorbe todo tipo de energa (todas las longitudes de onda, todas las frecuencias, y pienso que tambin las radiaciones que conforman la gravedad) y, una vez absorbida, la melanina la utiliza principalmente para desdoblar la molcula de agua, lo cual era totalmente desconocido hasta ahora, y por ende, impensable. La explicacin de este desconocimiento es que la melanina en el laboratorio se considera intratable, porque no hay forma de estudiarla en forma minuciosa, pues resiste todos los mtodos analticos conocidos y, casi milagrosamente, nosotros tuvimos la fortuna de comprender, de descubrir sus maravillosas propiedades fotolticas (disociativas del agua al absorber la luz) al observar detenidamente sus extraordinarios efectos biolgicos en el ojo humano. Imaginemos, por un momento, la Tierra antes de la vida. Lo nico que se necesitaba para iniciar el sistema qumico autosustentable era luz, agua y melanina (el Universo entero y el planeta Tierra por supuesto que tambin). Eso puede suceder sin demasiadas incgnitas, pues, por ejemplo, el hidrgeno es el elemento ms abundante en el Universo. La Tierra no es la excepcin, aunque no existe libre en nuestro ambiente terrestre, pues siempre

L A MELANINA , PRECURSORA DE LA

VIDA EN LA

T IERRA

se le encuentra combinado, sobre todo con el oxgeno. A diferencia de otras partes del Universo en que se ha demostrado que el hidrgeno existe de manera libre, aqu en la Tierra principalmente existe formando parte de esa otra sustancia tambin misteriosa y a la vez maravillosa: el agua. As que los elementos necesarios para la formacin del agua no es algo intrincado, fantasioso o increble de suceder en las condiciones ambientales que guarda nuestro planeta. El segundo elemento es la melanina, que se forma con relativa y asombrosa facilidad y que en agua es estable, no slo en miles, sino millones de aos. Por lo tanto, esta asociacin pudo suceder todas las veces y/o el tiempo suficiente, por lo menos necesario, para que el sistema qumico autosustentable eventualmente evolucionara, eclosionara, o en otras palabras fuera capaz de entrar en evolucin darwiniana. Entonces, si las radiaciones electromagnticas son omnipresentes y el agua se encuentra prcticamente en la mayora de los rincones de la Tierra, entonces la melanina vino a ser el complemento perfecto para que la vida en la Tierra pudiera generarse. No es casualidad que las zonas con mayor disponibilidad de estos tres elementos indispensables para la vida, son zonas donde se han encontrado los especmenes ms antiguos, por ejemplo, el Valle del Rift, en frica. Miremos al pasado una vez ms. Nuestro planeta estuvo baado da y noche por una nube de radiaciones electromagnticas en cantidades ms que suficientes para que

la melanina las absorbiera lo ms posible y empezara su incesante actividad de transformar la energa fotnica en energa qumica. Es decir, la melanina posee la asombrosa capacidad de disociar o desdoblar la molcula de agua en forma continua, tanto de da y de noche, pues an en la obscuridad existe suficiente energa en el ambiente, sobre todo en forma de diversas longitudes de onda de distintas radiaciones electromagnticas, como para que la melanina las absorba en su gran mayora y en seguida en un tiempo tan corto que es difcil de imaginar (3 x 10-12 segundos) empiece a disociar la molcula de agua. Otra cualidad de la melanina tambin se hace presente: su extraordinaria e incomprensible (hasta la fecha) capacidad de atemperar, de moderar, cualesquier energa que absorbe y entregar energa qumica en una forma mucho ms estable y constante, sin los picos y valles que haran que dicha energa fuese incompatible con la vida, pues en algunos aspectos, la vida misma solo se manifiesta dentro de lmites estrechos, pongamos por ejemplo la temperatura, la cantidad de agua, la cantidad de nutrientes en el entorno, etc. Esta propiedad de atemperar los cambios bruscos es de monumental importancia para el origen y conservacin de la vida, pues baste recordar que cada minuto la energa que emana del Sol cambia. Ello ha sido desde el principio de los tiempos, sucede actualmente y seguir sucediendo hasta el fin de nuestros das y/o de nuestro sistema solar, pues el cambio constante es un imperativo de la naturaleza.33


Si tomamos tambin en cuenta los fenmenos que ocurren en confines cercanos de nuestra galaxia, o por lo menos en zonas donde la emisin de energa en forma de radiaciones electromagnticas que puede afectarnos tarde o temprano, pues es de sobra conocido y demostrado que eventualmente somos baados por una lluvia de rayos gamma (por ejemplo) originados por eventos estelares que han ocurrido, suelen pasar y seguirn sucediendo. Podemos citar los fenmenos conocidos como supernovas, galaxias que comen galaxias y otros por el estilo, es decir, incrementos sustanciales en la energa del entorno que, si no fuera por las extraordinarias propiedades de la melanina, que los absorbe, los aprovecha, los modera, evitando altas y bajas ms all de nuestra tolerancia, es fcil entender que la vida en la Tierra no sera tan exitosa ni tan diversa como la conocemos. Qu pasa con esta energa que absorbe la melanina? Este suministro relativamente continuo de energa acarreada por el hidrgeno, que la melanina extrae del agua, puso a disposicin de la naturaleza una cantidad significativa de energa en lagunas o quiz lagos, ros o tal vez formaciones hdricas ms grandes, pero habiendo una energa omnipresente tanto de da como de noche, porque la melanina es tan eficiente para absorber las radiaciones electromagnticas que incluso de noche recolecta suficiente energa para mantener un suministro lo suficientemente grande para34

considerarlo significativo. Adems, la melanina se diferencia de la clorofila, que slo permite el desdoblamiento del agua, pero no soporta la reaccin contraria, es decir la reformacin del agua y por ende electricidad, tal como se muestra en las reacciones siguientes:

La reaccin anterior esquematiza lo relativo a la clorofila, la siguiente lo relacionado con la melanina:

Cul es la diferencia importante? Que la direccin de la reaccin en presencia de clorofila slo es hacia la derecha, pero cuando hay melanina es hacia ambos lados. La clorofila slo desdobla la molcula de agua, pero no sustenta su reformacin. La melanina desdobla el agua (con mucha mayor eficiencia), pero tambin soporta la reaccin contraria: la reduccin del oxgeno, esto es, la melanina oxida el agua y tambin reduce el oxgeno. La clorofila slo oxida el agua. Por qu esto es trascendental?

L A MELANINA , PRECURSORA DE LA

VIDA EN LA

T IERRA

Porque si la melanina slo rompiera la molcula de agua entonces los niveles de oxgeno subiran y subiran, daando eventualmente cualquier compuesto que se formara, llmese como se llame, incluso terminara modificando a la melanina misma. En eso no creo que haya discusin: los niveles de oxgeno demasiado elevados son incompatibles con la vida. Sin embargo, la melanina es permite la reunificacin del hidrgeno con el oxgeno, entonces la reaccin se equilibra y las concentraciones parciales de este ltimo, por lo menos en el organismo humano, rara vez sobrepasan el 97%. La melanina lo nico que hace es retardar la reformacin de agua el tiempo suficiente para que se pueda aprovechar el hidrgeno o el oxgeno molecular que libera o extrae del agua. Esta vlvula de seguridad es lo que permiti que la vida eclosionara, de otra manera tarde o temprano se hubiera destruido el sistema qumico autosustentable, incipiente, que es la semilla de la vida. Otro argumento que demuestra que es crtico que los niveles de oxgeno no suban demasiado es la clorofila, pues en ella la naturaleza le puso otro tipo de seguros. El primero es que es una molcula que slo absorbe en el rango de los 400 nm despus decae y vuelve a mostrar un segundo pico de mxima absorcin alrededor de los 700 nm, es decir, su espectro de absorcin es miles de veces ms limitado, ms ineficaz que el de la melanina, por lo que la generacin de hidrgeno y oxgeno es tambin miles de veces menor.

Otra vlvula de seguridad es que los vegetales pueden enviar las molculas de oxgeno de vuelta a la atmsfera. Esto lo hacen en tal cantidad que se considera a los vegetales la mayor fuente de suministro de oxgeno de la atmsfera. Estos dos mecanismos parecen ser suficientes para asegurar que las concentraciones parciales de oxgeno no alcancen niveles peligrosos o dainos para la clula vegetal misma. Sin embargo, la evolucin de estos mecanismos de proteccin en la clula vegetal seguramente no fue de la noche a la maana, pues son mucho ms elaborados que los procesos que posee la melanina para impedir las concentraciones destructivas de oxgeno, que en ella existen de por s. Vemoslo de esta manera: la melanina desde el primer da en que se dieron las condiciones para que la vida evolucionara es decir, luz, agua y melanina, esta ltima se protega a s misma y a los compuestos que paulatinamente se fueron conformando o aadiendo. Es una teora sobre el origen de la vida mucho menos complicada, con relativamente menos incgnitas, muchsimo menos com

La Fotosíntesis Humana - Dr Arturo Solís Herrera

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