martes, 25 de enero de 2011

ADVERSARIOS TEMIBLES

Este post nace de la ira del biólogo o bioquímico que, inmerso en su trabajo diario en el laboratorio, debe de lidiar con toda clase de seres unicelulares para sacar adelante su investigación. Esta es la historia de aquel científico que sufre los alzamientos y sublevaciones de los organismos con los que trabaja, y el cómo les daría su merecido si fuesen de su tamaño.

No tiene mucho que ver con el post, pero esto es lo que pasa cuando le encargas la parte gráfica al Dr. Litos.


 Es sabido por todo aquél que curra con levaduras (e.g.: Género Saccharomyces) o bacterias (e.g.: Género Escherichia), o incluso cultivos celulares de mamífero (e.g.: HEK293) que estos seres por simples que parezcan, a veces esgrimen libre albedrío, y hacen lo que les viene en gana. No importa lo que los diluyas, los transformes, la cantidad de antibiótico que les pongas, o el suero que les quites. Ellos crecen como y a la velocidad a la que les place, pasándose por el forro las estandarizadas curvas de crecimiento y los tiempos de generación. En resumen, te pegas días detrás de los cultivos intentando cazar la Densidad Óptica (OD) adecuada (OD=0,5) para poder trabajar y/o experimentar con ellos. Al final, más que científicos parecemos paparazzi. Esta desesperación llama a la ira, y la ira conduce al Lado Oscuro… por ello, en vez de deleitarnos haciendo arder nuestros experimentos en la llama eterna del bunsen, o ahogarlos en alcohol etílico absoluto o al 70% en desigual lucha e insuficiente resarcimiento, clamamos por una contienda más justa, de igual a igual, propia del deporte de contacto (Muhammad Ali vs George Foreman) o del cómic (Spiderman vs Octopus, véase imagen introductoria), o de los antiguos duelos (Íñigo Montoya vs Hombre de Negro, o Vader vs Skywalker). Pero no habrá justa, porque la naturaleza que es muy sabia, y no nos ha dado levaduras, bacterias y/o células de eucariotas superiores que ronden los 60-80 kg de peso. Al principio era gracioso e incluso tronchante imaginarme/nos dando mamporros a una levadura y/o bacteria de 70kg… para soltar la ira acumulada… al estilo saco de boxeo… ¡¡Qué ilusos éramos!! Si entes de tal tamaño, materiales y complexión existieran… lejos de ser una contienda justa, sería un David contra Goliat, un Perseo contra Medusa, un Ahab contra Moby Dick… y no ganaría precisamente el que siempre gana… 
El sueño de Banchsinger: machacar una levadura a puño descubierto.

Hagamos un experimento insílico: pongamos a estos seres unicelulares a escala humana... pero primero conozcamos su tamaño y forma estandar, y digo estandar porque, a pesar de que en un laboratorio se trabaja con poblaciones clónicas (esto es, con exactamente el mismo material genético), cuando se miran al microscopio, cada individuo tiene forma y tamaño no exactamente igual al de su vecino (es como cuando miras un aparcamiento, todos los turismos responden a un morfología, pero encuentras muy pocos que son exactamente iguales, aunque todos sean de la misma marca). Antes de empezar quizá nos vendría bien un repaso a "De Tamaño y Formas (I)". Veamos: una levadura, usemos como ejemplo la cepa más usada en investigación científica, y en panadería, Saccharomyces cerevisiae. Este organismo tiene forma elipsoidal, diámetro largo de 5 a 10 μm y diámetro corto de 1 a 7 μm y se suele representar una célula madre grande unida a una gema, que es la célula hija en crecimiento. El volumen de la madre ronda los 30 μm3 para las cepas haploides (con solo una copia de material genético) o los 60 μm3 ara las diploides (dos copias del material genético), la densidad es poco superior a 1000Kg/m3. Una característica destacada de todos los hongos es la presencia de pared celular que cubre su membrana externa. En S. cerevisiae esta pared mide entre 0,1 y 0,2 μm y es extremadamente resistente a ataques mecánicos y químicos.


Saccharomyces cerevisiae: esquema y fotografía de microscopía electrónica

Una bacteria, también aquí usemos como ejemplo la cepa más usada en investigación científica, y que está presente en nuestra piel y en nuestro tracto digestivo, Escherichia coli. Este organismo tan pelunchón ronda 2 μm lago y 0,8 μm diámetro y su volumen 1 x 10-18 m3, con una densidad cercana a 1000kg/m3 y un peso cercano a de 1 x 10(-15) Kg. Esos pelitos rollo peluchito de feria son cilios, y los otros más largos se denominan flagelos. Tienen funciones de movimiento y de propulsión. Los flagelos tienen un grosor de 0,02 μm y están sujetos a un rotor que puede alcanzar cerca de las 20000 rpm transmitiendo al flagelo hasta 3000rpm, propulsando al bichillo hasta a 60 longitudes de bacteria por segundo (depende de especie y de tipo de disposición flagelar). E. coli, que es una bacteria Gram negativa, también presenta pared celular de 0,01 μm, una doble bicapa lipidica con una fina capa de peptidoglicano, una proteína muy resistente. En las bacterias Gram positivas la pared ronda los 80μm con una capa externa de peptidoglicano muy gruesa, solo unas pocas, como Helicobacter pilori (habitante de las úlceras estomacales), tienen flagelo.

 
Escherichia coli: fotografía de microscopía electrónica y esquema 

Un señor, Homo sapiens(?), sobra descripción. Como ejemplo, 80kg de ser humano (pongamos yo), de 1,77cm de alto, y complexión normal, y con un volumen que calcularemos, porque como ustedes comprenderán, no me voy a meter en una bañera a lo Arquímedes. La densidad media del cuerpo humano ronda 933 kg/m3 (wikipedia). Volumen=Masa/Densidad, con lo que menda tiene un volumen de 0,086 m3.

Tal vez el modelo no sea el más indicado para habar de medidas "estándar"...
Otros ejemplos descacharrentes aquí.

Bueno, conocida la realidad, empecemos el experimento. Haremos algo parecido a lo que ya hemos visto tantas veces en los documentales de insectos (uhhh si un hombre tuviese la fuerza de una hormiga levantaría un tractor...), esto es, extrapolar más o menos razonadamente las características de la minivida. En nuestro caso extrapolaremos las características de la Microvida: una levadura haploide de 80kg, 1,77 m de longitud y 1,2m de anchura tendría una pared celular de cerca de 3 cm, formada principalmente de quitina (insectos y crustáceos la incorporan en su exoesqueleto). Imaginaos una escudo con la resistencia (dura pero flexible) de una coraza de cangrejo de paella, pero de 3 centímetros de grosor, que además,no estaría sola. La pared está asociada en su parte interna a un periplasma fluido y una membrana celular, en total sobre un 15-20% del volumen total de la levadura, sobre 15 Kg de exoesqueleto con una alta resistencia a la agresión mecánica (véase: protocolos de lisis mecánica para levaduras). Y además sin una sola parte blanda o hueca... en resumen pegarle una paliza a una levadura sería como pegarle a una bola de agua revestida de lona de carga para camiones con una coraza de chaleco anti balas de 3 cm...(un chaleco antibalas de la policía tiene un grosor de 0,2 a 0,5 cm). Vamos, prácticamente imposible, a no ser que se posea un sable láser. Y sí bueno, la levadura no se mueve, no podríamos hacerle nada, pero ella no nos podría hace nada a nosotros. Sin embargo la cosa cambiaría drásticamente si en vez de una inofensiva levadura nos enfrentásemos a una bacteria... una E. coli de 80kg, 1,77 m de longitud y 0,7 m de anchura, tendría unos flagelos parecios a cables de acero trenzados de unos 2 a 5 cm de diámetro y más de 2 metros de largo, que alcanzarían las 3000 rpm... asi que, yo no me pondría en medio. Además de eso, los centenares de cilios la protejerían de eventuales impactos amortiguando el golpe, y si en vez de E. coli, nos enfrentamos a una H. pilori, la coraza sería igual o más resistente que la de la levadura... así que telita con el peluchito.

 Lucha a muerte entre investigadores y E. coli
(Pinchar para ver más grande, pero cuidado que asusta)

Y lo que aún es más flagrante, estos animalitos tienen la misma relación peso potencia que un vehiculo de muy altas prestaciones, y su velocidad relativa en un fluido acuoso es la más alta que conoce el hombre para un ser vivo y para una máquina subacuática. Estas bacterias alcanzan 60 distancias celulares por segundo, esto, si pasamos por alto la fricción y las leyes de desplazamiento en fluidos viscosos, se traduce a poco menos de 120m/s, alrededor de 400 km/h. La máquina subacuática mas rápida que ha inventado el hombre es un torpedo experimental que alcanza sobre 400km/h usando un sistema denominado supercavitación, que en resumen lo que hace es generar una burbuja de aire delante del objeto, con lo que el objeto submarino en cuestión se pasa a por el forrillo las leyes de la mecánica que rigen en el macromundo.

Resumiendo, si ya no nos enfrentríamos a un simple salmoncillo, como pa ponermos delante de una Bacteria de nuestro tamaño... acojonaos que nos hemos quedao... 

Si Bruce Lee hubiese conocido a estas E. coli, en vez de decir "be water my friend" hubiese dicho: "Be Bacter my friend"; para más opciones, aquí


9 comentarios:

  1. Interesante comparación, la verdad es que siempre pensamos que el ser humano es el rey de la naturaleza, el pináculo de la evolución, y si nos comparamos con el más humilde, minúsculo e "indefenso" microorganismo el resultado es de susto. Me ha recordado a lo que decía mi profesor de bioquímica, que todos pensamos en nuestras amigas las plantas, que nos producen tantos compuestos interesantes como opiáceos, tabaco, marihuana, para hacernos la vida más llevadera, cuando realmente por ellas si nos morimos mejor, sintetizan todos esos compuestos para matar a bajar dosis, no para hacernos la vida más divertida. Pues eso, que me enrollo, interesante comparación.
    P.D: gracias también por el dibujo nuevo para la ocasión

    ResponderEliminar
  2. Fantástico Dr!!, debes saber que tu blog es proyectado en clase de Biología de 4ºESO, hablándo de células hemos leido a Batablanca en el retículo, proteínas Vault,tamaños y escalas (simulación) y creo que esta entrada también caerá, seguro los dibujos. Algunos alumnos ya entran a tu blog... ánimo con la ciencia ficción celular!!!.

    ResponderEliminar
  3. La leshe que te han dao, Kurtz. Hoy no duermo. Y pensar que en mi tesis generé un mutante de levadura que crecía isotrópicamente sin control y tenía un volumen más de 10 veces el tamaño normal... ¡Menos mal que lo lisé a tiempo!
    Estás mu loco

    ResponderEliminar
  4. ¡Para un bischo tan grande no se podría despreciar a Stokes! ¡Calcúlese el número de Reynolds!

    Cuando se hace esto de imaginar bichejos a nuestro tamaño ¿hay alguno que no nos gane? Es que los humanos somos un poco mierdecillas, en cuanto a capacidades físicas, oiga.

    ResponderEliminar
  5. ¡Pero bueno, mis fieles lectores, que el post lo ha escrito Banchsinger, no yo! Yo sólo he perpetrado las ilustraciones, a él le corresponden los halagos.

    Eso sí, me ha emocionado sobremanera el comentario de Di; sabiendo ésto de primera mano, me llena de energías para pensar en terminar la épica aventura de Batablanca y para escribir otras similares. Me alegro muchísimo de que esta humilde obrita pueda servir para algo más que echarse unas risas unos cuantos científicos locos.

    Pablunchu querido pupilo, no pienses tanto en los opiáceos y demás reglaos de las plantas, que todavía tienes que acabar la carrera hombre! ;)

    Víctor amigo, luego dices que yo estoy loco, y tú vas haciendo por ahí levaduras infernales. No te quejes luego si utilizo tu comentario como inspiración para futura viñeta o para las aventuras de Conrado y Cia.

    Eulez, muy buena aportación desde un punto de vista físico. Banchsinger es más atrevido que yo en esto de los números, yo no me hubiera metido en semejante berenjenal...

    ResponderEliminar
  6. Que anyadir? secundo al Dr Litos!!
    Pabunchu, recuerda donde no hay mata no ya patata.
    Di, todo un honor, pero asegurate que tus alumnos son aguerridos y no se acojonan con tamanyas béstias.
    Lo de la demencia debe ser deformación profesional, por que mi novia empezó a leer y se quedo en el segundo parrafo... pero la demencia como la biosiguridad tiene niveles. Esta locura bloqueril es de Nivel 1, lo tuyo Victor es de Nivel 5,9...joer los pelos de punta se me han puesto con el crecimiento isotrópico 10X...arrg que angustia...!!

    Eulez, a sabiendas de que la física tampoco es lo mio...asumí que la bacteria llevaba en la frente un supercavitador como el torpedo disenyado por Dielh BGT defense... pero se aceptan, es mas, son obligatorias las aportaciones materializadas, sería genial...en este caso, que alguien nos diga, de acuerdo con la física, la velocidad de una bactería en agua con la relación peso
    potencia de un Bugatti veyron de 1000cv.

    Como dijo Ortega y Gasset: lee abajo y no me hagais escribir.

    ResponderEliminar
  7. ¡Qué risa! Pues sí que dan hasta miedo estas humildes celulillas llevadas a escala macroscópica, quién lo hubiese pensado. Menos mal que las leyes de la escala velan por nuestra superioridad pluricelular, que si no lo llevábamos claro. Enhorabuena al autor y al dibujante.

    Dr. Litos: ¡Batablanca debe tener un desenlace! Ya sé que soy lo peor y que me quedé en el capítulo 2, pero juro por mis maxilípedos que yo seré uno de los científicos locos que lo leerán por completo y para ello debe tener principio nudo y desenlace, como toda buena historia.

    ResponderEliminar
  8. Pero bueno copepodo, no me puedo creer que aún no tehayas leído el resto de capítulos; ¡si la cosa va mejorando hacia el final! Y tranquilo, que el final lo tengo ya esbozado. En un par de entregas, tres a lo sumo.

    ResponderEliminar
  9. Ya lo sé, soy lo peor. De todas formas, cuando me ponga al día twe lo haré saber con un extenso y detallado comentario, no te preocupes.

    ResponderEliminar

Como dijo Ortega y Gasset, "Ciencia es aquello sobre lo cual cabe siempre discusión"...

¡Comentad, por el bien de la ciencia!