BIOMOLÈCULAS

Una de las cuestiones a las que responde la Bioquímica es a algo que siempre estuvo presente en las mentes inquisitivas: De qué estamos hechos, o más generalmente, De qué están hechos los seres vivos. Durante mucho tiempo, y siguiendo al filósofo Empédocles de Agrigento (siglo VI a.J.C.) se creyó que la materia viviente era una mezcla proporcionada de los cuatro elementos Agua, Aire, Fuego y Tierra. El gran médico Galeno de Pérgamo (s. II d.J.C.) propuso que estos elementos se materializaban en el ser humano en los cuatro humores: Flema, Bilis, Sangre y Bilis Negra (o Melancolía), respectivamente. El predominio natural de uno de ellos daba lugar a los temperamentos: Flemático (frío y húmedo), Colérico o Bilioso (cálido y seco), Sanguíneo (cálido y húmedo) y Melancólico (frío y seco). La enfermedad surgía del predominio o carencia de algunos de ellos (discrasia), y las enfermedades afectaban de distinta manera según los temperamentos. Por ejemplo, en 1348 la Facultad de Medicina de la Sorbona intentó dar una explicación “científica” a la Gran Peste Negra que azotaba por entonces Europa. La peste bubónica, según la Facultad, estaría producida por materia corrompida (miasmas) transportada por el viento sur y que afectaría particularmente a temperamentos cálidos y húmedos (esto es, Sanguíneos); por ello, entre otras cosas, y a modo de prevención de la enfermedad, la Facultad prohibía los baños calientes, los alimentos cocidos y las relaciones sexuales, factores todos ellos que predisponían a contraer la peste por su naturaleza cálida y húmeda. De una u otra forma, este pensamiento persistió hasta la era científica, a partir del siglo XVII. Sin embargo, muchos de los términos ligados a los humores siguen estando presentes en el lenguaje habitual. Así, seguimos hablando de “momentos melancólicos”, de “tipos coléricos”, de “actitudes flemáticas”, etc. Ya a partir de Paracelso, en el siglo XVI, se buscaron otras vías para explicar la naturaleza de la materia viviente. Paracelso fue un gran médico que recogió asimismo la tradición alquímica, rechazando los elementos de Empédocles (y los humores de Galeno, por supuesto) y sustituyéndolos por los elementos que los alquimistas ya conocían (que son, en su mayor parte, los que conocemos en la actualidad como elementos químicos propiamente dichos). Paracelso proponía que el organismo humano estaba formado por estos elementos: azufre, mercurio, antimonio, hierro, etc., y que en ellos podían encontrarse las causas de las enfermedades y al mismo tiempo los remedios. Hoy nos puede parecer disparatada esta teoría, pero sin embargo fue una revolución en el pensamiento médico: la que supone que el organismo humano está formado por los mismos elementos que la materia inanimada. Surgió así lo que dio en conocerse como la “Yatroquímica”, línea de pensamiento médico que predominó en Europa en torno a los siglos XVI y XVII, y que partía de la idea (acertada, según lo que ahora sabemos) de que la Medicina podría llegar a explicarse en términos químicos. Pero la revolución auténtica vendría con la aplicación del método científico al estudio de los seres vivos. Un gran precursor fue William Harvey, médico inglés del siglo XVII, que demostró la circulación de la sangre (mayor y menor) a partir de medidas puramente mecánicas, como pesos y volúmenes, y demostrando que el corazón no era más que una bomba aspirante-impelente. Esta descripción ponía en su sitio el papel de los distintos órganos del cuerpo, no muy diferente que sus correlatos mecánicos o químicos. En lo que a nuestra pregunta respecta, la historia científica comienza con los estudios de Scheele sobre productos naturales (ácido cítrico, ácido úrico, ácido málico, etc.), los de Lavoisier sobre la respiración y los de Spallanzani sobre la digestión, todos ellos en el siglo XVIII, que precedieron al establecimiento por Dalton, ya en el siglo XIX, de la teoría atómica y molecular de la materia. Unos años más tarde, Wöhler, en Alemania, produjo por síntesis química urea, un producto natural presente en los seres vivos, con lo cual se demostraba que la materia viva no tenía nada de excepcional respecto a la inanimada. Wöhler trabajaba en el laboratorio de Justus von Liebig, quien desarrolló de forma sistemática los procedimientos de análisis elemental. Sus resultados nunca ofrecieron lugar a dudas: los seres vivos estaban formados por los mismos elementos que la materia inerte. Aplicando estos métodos, y en el mismo laboratorio, Mulder descubrió en 1832 las proteínas, postulando para las mismas un carácter macromolecular. De puro revolucionario, este concepto no fue aceptado por la comunidad científica hasta finales del XIX. A partir de ahí, la historia prácticamente se confunde con el estudio de la Bioquímica tal cual la conocemos actualmente. Pero el punto importante es precisamente lo que venimos diciendo: La materia viva está compuesta por los mismos elementos que la materia inanimada. Nada hay en los seres vivos que los distinga del resto de la Naturaleza a ese respecto. ¿Y en cuanto a otras cuestiones? Antiguamente, se atribuía a la materia viva un principio vital, o fuerza vital (vis vitalis), que la distinguía de la materia inanimada o inerte. Incluso después de la muerte podían quedar residuos de fuerza vital en la materia muerta, lo que daba origen a formas de vida “inferiores” (gusanos, ranas, insectos, arañas, etc.), nacidas por “Generación Espontánea”. Incidentalmente, la rana que aparece sobre una calavera en la fachada de la Universidad de Salamanca, meramente representa, en la opinión del autor, la generación de “vida inferior” a partir de restos humanos; es decir, generación espontánea. Desde Aristóteles se había tomado como saber establecido la existencia de la Generación Espontánea. Médicos de gran prestigio en siglos posteriores, como Van Helmont (destacado representante de la Yatroquímica) en la Holanda del siglo XVII, llegaron a escribir recetas para producir ratones a partir de una camisa sucia. Sin embargo, un fuerte golpe a la Generación Espontánea tuvo lugar cuando el naturalista italiano Francesco Redi demostró en el siglo XVII que los gusanos que aparecen en la carne en descomposición son en realidad larvas de moscas. Si se impedía el acceso de las moscas a la carne muerta no se producían gusanos. Con el descubrimiento de los microorganismos se reavivó el interés sobre la Generación Espontánea, hasta que una serie de brillantes experimentos por parte de Louis Pasteur en el siglo XIX estableció la imposibilidad de la misma. Todo ser vivo tenía que proceder de otro ser vivo (Omnium Ovum ex Ovo, Omnis Cellula e Cellula, Omnium Vivum e Vivo; hoy día también se dice Omnis DNA e DNA). Ahora bien, hoy día consideramos que el Origen de la Vida tuvo lugar hace unos 3800 millones de años a partir de procesos estrictamente naturales, y que quizá puedan llegar a reproducirse in vitro. El interés por el Origen de la Vida nace precisamente de nuestra línea de pensamiento: que la vida es un fenómeno natural, sin ninguna connotación excepcional o menos aún, sobrenatural. En el Origen de la Vida hay que buscar asimismo el Origen de la Célula. Establecida de esta forma la no-excepcionalidad de los seres vivos respecto a la materia común y corriente, pasaremos en este curso al estudio de la Bioquímica. Tradicionalmente se comienza por el estudio descriptivo de las Biomoléculas, y así lo haremos. Que los seres vivos no sean nada excepcional desde el punto de vista físico-químico no está reñido con el hecho de que algunas de sus características sean específicas. Y por ello algunos capítulos de la Química están más relacionados con la Bioquímica que otros. Por ejemplo, una cuestión clave es que las moléculas orgánicas que constituyen lo que llamamos Biomoléculas son en su mayor parte solubles en agua. Otra, la gran importancia que tienen entre las Biomoléculas los compuestos de carbono (de ahí el nombre de “Química Orgánica” que tradicionalmente se ha dado al estudio de los compuestos de carbono, aun cuando la Bioquímica sea una ciencia perfectamente diferenciada de aquélla). También es notoria la importancia que en los seres vivos revisten las llamadas “interacciones débiles”, así como la de los equilibrios ácido-base. Todo ello justifica el pequeño repaso, o recuerdo físico-químico que vamos a hacer en esta introducción. Estudiaremos conceptos que seguramente ya conocemos, pero preferentemente desde el punto de vista de la Bioquímica, o desde la óptica de los seres vivos.