Conceptos Fundamentales de Ciencia: Desde el Big Bang hasta los Transgénicos

Teoría del Big Bang

Se basa en la geometría del espacio y del tiempo. La geometría euclídea es aquella que se puede representar en un plano o en el espacio. La teoría de la relatividad espacio-tiempo, es decir, un universo de cuatro dimensiones: las tres dimensiones espaciales y el tiempo. La física concibe el universo como un espacio-tiempo cerrado y curvo, un universo finito de cuatro dimensiones. Según la teoría general, la presencia de la materia en el espacio da origen a una modificación o una deformación del espacio-tiempo. Nuestro universo es finito, pero sin límites.

Valor de densidad crítica del universo

Pueden darse tres posibilidades:

1. A. La densidad del universo es menor que la densidad crítica. El universo está en constante expansión (universo abierto).
2. B. La densidad del universo es mayor que la densidad crítica. Primero sufriría una gran explosión y después una progresiva compresión, fruto de las fuerzas de atracción gravitatorias, hasta concentrarse de nuevo en una gran colisión (Big Crunch), que volvería a generar un nuevo Big Bang, formando un nuevo universo, y así sucesivamente.
3. C. En el caso en que la densidad fuera igual a la densidad crítica. Es el caso del universo plano, correspondiente a un universo que se expansiona para siempre, se ralentiza hasta hacerse imperceptible.

Los agujeros negros y el ciclo vital de una estrella

¿Qué es un agujero negro? Las masas estelares modifican el espacio-tiempo de igual manera que una bola pesada sobre una tela densa produce una deformación. También puede ocurrir que la masa sea tan inmensa que llegue a producir una rotura del continuo espacio-tiempo, como se rompe una bolsa cuando la masa que contiene es excesiva.

Una estrella se origina por colapso gravitatorio de una gran masa gaseosa espacial, formada principalmente por hidrógeno.

La energía que se desprende en la unión de dos núcleos de hidrógeno es pequeña, pero hay que tener en cuenta la enorme masa de las estrellas.

Tres posibilidades en función de los llamados límites de Chandrasekhar

1. a. Si la masa de la estrella es parecida a la masa del Sol (hasta 1,4 veces la masa de la estrella), se convertirá en una enana blanca, formada por colapso gravitatorio, y que emite una característica luz blanca.
2. b. Si la masa está comprendida entre 1,4 y 3,2 veces la masa solar, la estrella, una vez finalizada la fase gigante roja, colapsará completamente debido a las fuerzas gravitatorias, formando una supernova en la que toda la masa de la estrella se desparrama por el entorno en una súper explosión; es incapaz de soportar el colapso gravitacional que origina unas presiones inmensas en la estrella. Normalmente, estas estrellas acaban convirtiéndose en una estrella de neutrones o púlsar, un bloque esférico de unos pocos kilómetros de diámetro en el que predominan los neutrones.
3. c. Si la masa de la estrella es mayor a 3,2 veces la masa solar, se formará un colapso gravitatorio tan enorme que la estrella colapsada romperá el continuo espacio-tiempo, formando un agujero negro.

La posición de la ciencia con respecto al origen de la vida

1. Si la vida tiene origen en un milagro de la divinidad, entonces la ciencia nunca podrá reproducir en el laboratorio el origen de la vida, dado que la ciencia estudia las leyes naturales y un milagro es un acontecimiento que viola las leyes naturales.
2. Si la vida es consecuencia de las leyes físico-químicas naturales, pero como fenómeno muy excepcional y difícil de reproducir, tampoco la ciencia lo tendrá fácil para explicar el origen de la vida.
3. Si la vida es consecuencia de las leyes físico-químicas y no es un fenómeno tan excepcional, entonces es de esperar que la ciencia explique algún día el origen de la vida.

Alimentos transgénicos

Consecuencias genéticas y de posible toxicidad

Se modifica en semillas, toda la plantación debe ser tratada con plaguicidas y herbicidas que la preserven del ataque de otras especies parásitas. Esto conlleva siempre una ardua tarea de labor agrícola y siempre una posible consecuencia perjudicial para el consumo humano, ya que pueden tener un pequeño nivel de toxicidad. Pero ahora, ese trigo puede ser modificado genéticamente para que sintetice por sí mismo, con lo cual el nivel de supuesta toxicidad se incrementa.

Consecuencias económicas y legales

Una plantación transgénica es más rentable económicamente, elimina todo el trabajo que el agricultor tendría que llevar a cabo para echar los consiguientes plaguicidas y herbicidas. Es lógico que los agricultores quieran semillas transgénicas, la propia planta se encarga de defenderse de los ataques de insectos u hongos. Esas semillas que el agricultor compra tienen derecho de patente, pertenecen legalmente al laboratorio que las ha modificado genéticamente. Son una marca comercial de semillas, que si son copiadas por otros laboratorios, conllevaría denuncias y la consiguiente indemnización.

Consecuencias en el ecosistema

Si la plantación es transgénica, esto resulta más difícil. Con lo cual esas especies se ven afectadas y tienden a extinguirse en la zona, con el consiguiente daño al ecosistema, en un proceso de cadena. Además, el transgénico, al ser un organismo modificado genéticamente, es mucho más fuerte que la planta original, que es natural. El trigo modificado es más fuerte que el natural y, por consiguiente, tiende a desplazarlo en los ecosistemas por selección natural, lo cual resulta cada vez más caro y más difícil de llevar a cabo.

Las células madre

Las células madre son células no diferenciadas que pueden llegar a ser células de cualquier tejido vivo. La importancia de esta investigación radica en la posibilidad de obtener tejidos vivos y órganos con la misma información genética que la del individuo, evitando así los problemas de rechazo.

Diferentes tipos de células madre

1. a. Células madre embrionarias: provienen de embriones obtenidos por fecundación in vitro. Su uso plantea problemas éticos.
2. b. Células madre provenientes del cordón umbilical de un recién nacido: su uso no entraña problemas éticos y comienza a ser una práctica habitual en Europa, que cuando un niño nace, los padres pagan a una empresa para congelar un trozo del cordón umbilical del niño para así obtener en un futuro células madre para el tratamiento de posibles enfermedades del niño y de sus hermanos.
3. c. Células madre inducidas: se obtienen de una célula adulta, generalmente de la piel, que es reprogramada genéticamente modificando su ADN, de modo que se convierte en una célula madre tipo embrionario, obteniendo así las células de cualquier tejido que haya sufrido daños.

Células madre adultas

Hasta el momento, se han identificado células madre en hígado, médula ósea y sistema nervioso. Se extraen del propio paciente, se aíslan en laboratorio y, según el uso que se les vaya a dar, es necesario hacer un cultivo en laboratorio. Se inyectan directamente en la zona del órgano que interesa reparar.

Células reprogramadas

A partir de células de la piel de adultos, mediante la adición de genes reguladores de la transcripción, se obtienen cultivos de células madre pluripotentes inducidas. Estas células son cultivadas en laboratorios para desarrollar el tejido humano. Los tejidos así obtenidos contienen la misma información genética del donante, por lo que evitan cualquier problema de rechazo en el autotrasplante.

Hipótesis sobre el origen de la vida

1. Teoría de Alexander Oparin y John Haldane: en la época de los años 20, estudiaron por separado un experimento y llegaron a la misma conclusión. En medio acuoso, trabajaron con coloides y lípidos; observaron que se formaban minúsculas gotas rodeadas de una capa de lípidos que se asemejaba a la membrana celular. Oparin las llamó coacervados; serían las primeras células elementales aisladas del medio. La energía necesaria para la formación de estas estructuras provendría de la luz solar, descargas eléctricas, energía geométrica, etc. Llegarían a ser los primeros microorganismos.
2. Experimento de Urey y Miller: llevaron a cabo un experimento que intentaba reproducir las condiciones iniciales de la vida. En un recipiente, introdujeron muestras de sustancias que formaban parte de la atmósfera terrestre de hace unos 4000 millones de años, como el metano o el amoníaco. Tras aplicar descargas eléctricas, observaron que se habían formado moléculas propias de la vida, como azúcares y aminoácidos.
3. Teorías sobre la abiogénesis: existen muchos modelos teóricos basados en la evolución y permanencia de unas moléculas que, al tener más éxito que otras, originan reacciones químicas que pueden servir de recurso energético para la vida, formación de proteínas y, sobre todo, de ácidos nucleicos, que es la molécula primordial de la información genética.
4. Teoría de la panspermia: para Hoyle, tanto el origen de la vida en la Tierra como en otros planetas es un fenómeno de escala universal. Por ello, es posible que el origen de la vida de la Tierra se deba al impacto de un meteorito exterior que pudiera transportar microorganismos vivos procedentes de otros lugares del universo.