Artículos sobre ciencia y tecnología de Mauricio-José Schwarz publicados originalmente en El Correo y otros diarios del Grupo Vocento

marzo 05, 2013

La lucha contra el frío

Bajan dos grados y lo resentimos. Pero hay seres a nuestro alrededor que han desarrollado diversas estrategias para soportar temperaturas de rigor estrictamente cósmico.

Pingüino emperador en la Antártida
(Foto CC de Hannes Grobe
vía Wikimedia Commons)
El frío es un excelente conservante de los alimentos, y de los tejidos vivientes en general, debido a que a bajas temperaturas, las bacterias que descomponen los tejidos muertos para realizar el peculiar reciclaje de la naturaleza ven su actividad enormemente reducida o incluso anulada.

Es por esto que tenemos neveras y congeladores, no sólo en nuestros hogares sino en muchos lugares y vehículos para mantenerlos frescos. Y es por esto también que en lugares especialmente fríos se pueden conservar asombrosamente personas como Ötzi, el hombre del hielo que tanto nos ha enseñado sobre la vida de nuestros antepasados

Las bacterias disminuyen enormemente su actividad por debajo de los 4 grados centígrados y, por debajo del punto de congelación, mueren debido a que el agua que las compone en un 80-90% se cristaliza, destruyendo al organismo. Esto es también la explicación de por qué no se pude congelar a un ser humano y revivirlo posteriormente: el congelamiento destruye las células físicamente.

Y sin embargo, hay muchos seres vivos que viven en temperaturas extremas en las que un ser de características tropicales como el ser humano no podría vivir sin la protección que ha diseñado culturalmente, como la ropa de abrigo o la calefacción. Estos seres vivos han desarrollado una enorme variedad de estrategias para enfrentar el frío, sobrevivirlo e incluso prosperar en él... incluso en extremos verdaderamente aterradores y que, a primera vista, nos parecerían incompatibles con la vida.

Los más conocidos son, por supuesto, un pelaje o plumaje densos y con una buena dosis de aceite, que cree una capa de aire inmóvil cerca de la piel que se mantiene más caliente que el aire más allá de la capa de pelo o plumas. Esta estrategia, junto con una buena capa de grasa subcutánea, aísla a animales como las focas, los pingüinos y los mamíferos de las zonas más frías, como liebres, zorros y, claro, los emblemáticos osos que bajo su pelaje tienen, por cierto, la piel negra.

Las especies de clima frío suelen ser además más grandes que especies similares en climas cálidos, con extremidades más cortas y cuerpos más gruesos. lo que reduce la superficie de contacto con el aire que provoca la pérdida de calor. Así, estos animales son capaces de mantener temperaturas corporales normales, en general similares a las del ser humano, entre 34 y 40 grados Celsius (aunque pueden bajar hasta los 31-32 grados durante la hibernación).

Hay otros sistemas menos conocidos, como el mecanismo llamado “intercambio calórico de contracorriente”, en el que las arterias que traen sangre caliente de los pulmones y el corazón se ven rodeadas de redes venosas que traen sangre fría de las extremidades. La sangre venosa captura parte de ese calor en su camino hacia el interior del cuerpo, evitando que se pierda mientras que la sangre arterial llega más fría a su destino. Esto pasa en las patas de los pingüinos, el lobo y el zorro árticos y otras especies, que pueden mantener sus patas por encima de la temperatura de congelación sin perder demasiado calor.

El anticongelante orgánico

Hay lugares donde, hasta hace poco tiempo, no creíamos que pudiera haber vida, lugares con condiciones extremas, por lo que a sus habitantes, que poco a poco se van descubriendo, se les llama extremófilos, o seres que gustan de los extremos. A los que gustan del frío extremo se les llama psicrófilos (“psicrós” en griego es “frío”), pues pueden vivir en temperaturas muy bajas, incluso de hasta -15 grados Celsius, como ocurre en algunas bolsas de agua muy salada rodeadas de hielo y que no se congelan precisamente por su alto contenido de sal.

La hazaña de sobrevivir a temperaturas tan bajas requiere una forma de impedir que el agua de los organismos se congele y se cristalice, y para ello se utilizan distintas estrategias.

Algunos peces que viven en aguas heladas acumulan sodio, potasio, iones de calcio o urea. Estas sustancias reducen el punto de congelación de sus tejidos, del mismo modo en que la sal permite que no se congelen las bolsas de agua más frías. Otras especies producen naturalmente las llamadas glicoproteínas, que inhiben el crecimiento de los cristales de hielo, lo mismo que hace el anticongelante que se tiene que poner en los autos en zonas gélidas cuando se acerca el invierno.

Las glicoproteínas son sólo algunas de las proteínas anticongelantes que producen algunos animales, plantas, hongos y bacterias. Estas proteínas se unen a los cristales de hielo cuando aún son pequeños, impidiéndoles crecer y recristalizarse. Hay muchas variedades de proteínas anticongelantes, utilizadas por plantas, bacterias, arqueobacterias, insectos y peces.

Lo más interesante de estas proteínas es que su eficacia como anticongelantes es muy superior a la de los anticongelantes usados por el ser humano, como el metanol, el propilenglicol o el etilenglicol, alcoholes que se añaden al agua utilizada para el enfriamiento de motores para reducir su punto de congelación y evitar que se hiele dentro de los conductos del motor cuando están inactivos, lo que podría provocar el estallido de los conductos y otros daños.

Una estrategia de supervivencia en estado de verdadera animación suspendida al estilo de las historias de ciencia ficción y fantasía es la que siguen los tardígrados, que pueden soportar hasta dos semanas a una temperatura casi de cero absoluto, -273 grados Celsius, más que ningún otro ser vivo, entrando en un estado llamado de “tun”, donde se deshace de gran parte del agua de su cuerpo además de producir proteínas anticongelantes para proteger la poca que le queda, redefiniendo en ese estado nuestro concepto mismo de la vida.

Los animales que soportan el frío nos dan además claves para soportarlo mejor, para crear cultivos que puedan tolerar las bajas temperaturas facilitando la agricultura en zonas extremas y, sobre todo, nos animan a pensar que si la vida es así de persistente en nuestro planeta, probablemente ello signifique que está ocupando otros espacios del universo, aunque no venga a visitarnos en naves caprichosas.

Temblar de frío

Cuando hace frío, el hipotálamo, que entre otras actividades es el centro regulador de la temperatura del cuerpo, envía un mensaje a los músculos para que se contraigan rítmicamente, lo que conocemos como temblar de frío. Este temblor tiene por objeto aumentar la producción de calor del cuerpo de una manera muy eficiente. Además el temblor de alta intensidad que conocemos comúnmente y que dura un tiempo relativamente corto, hay un temblor de baja intensidad que puede sostenerse durante mucho tiempo, incluso durante meses, y así lo hacen muchos animales que hibernan durante el invierno, temblando imperceptiblemente para mantener su temperatura.

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