Quema. Herman Pontzer
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vamos a discutir las fronteras de la ciencia del metabolismo humano necesitamos entender —mejor de lo que el biólogo típico entiende las ondas de radio— qué es exactamente el metabolismo y cómo funciona. Sin sustitutos, sin tecnicismos y sin tonterías. Comencemos por el principio.
Metabolismo es un término amplio que designa todo el trabajo que hacen tus células. La mayor parte de este trabajo implica bombear moléculas hacia dentro y hacia fuera de las membranas (o paredes) celulares y convertir un tipo de molécula en otra. Tu cuerpo está formado por miles de moléculas que interactúan —enzimas, hormonas, neurotransmisores, ADN y más—, pero las que obtienes de tu dieta casi nunca se encuentran en una forma que se pueda utilizar directamente. Por el contrario, las células absorben continuamente, a través de sus membranas, nutrientes y otras moléculas que circulan en el torrente sanguíneo para usarlas como combustible o bloques, las convierten en algo distinto y luego expulsan lo que construyeron fuera de sus paredes para que se use en algún otro lugar del cuerpo. Las células de los ovarios absorben moléculas de colesterol, construyen estrógeno con ellas y luego expulsan este estrógeno (una hormona que tiene efectos por todo el cuerpo) hacia el torrente sanguíneo. Los nervios y las neuronas absorben y expulsan continuamente iones (moléculas con carga negativa o positiva) para mantener una carga negativa interna. Las células del páncreas, guiadas por su ADN, ensamblan insulina y una larga lista de enzimas digestivas a partir de aminoácidos. La lista sigue y sigue. No darías crédito de la cantidad de trabajo metabólico que está ocurriendo ahora mismo dentro de tu cuerpo.
Todo este trabajo requiere energía. De hecho, el trabajo es energía. Medimos el trabajo y la energía con las mismas unidades y podemos hablar de ellos indistintamente. Cuando lanzas una pelota de beisbol, su energía cinética al dejar tu mano es exactamente igual al trabajo que realizaste para acelerarla. El calor es otra forma común de energía. Cuando metes una taza de leche al microondas para entibiarla, el aumento en la temperatura te indica cuánta energía electromagnética capturó el líquido. La energía que libera la combustión de la gasolina es igual al trabajo que se realiza para mover el automóvil por la calle más el calor generado por el motor. La energía consumida siempre es igual a la combinación del trabajo realizado y el calor acumulado,1 ya sea que hablemos de tu cuerpo, tu automóvil o tu teléfono inteligente. Todos jugamos con las mismas reglas de la física.
La energía también puede ser almacenada en cosas que tienen el potencial de realizar trabajo o producir calor, como la gasolina en el tanque. Una liga estirada o el resorte de una ratonera lista para activarse tienen energía de deformación. Una bola de boliche colocada precariamente en un estante alto, que podría estrellarse en el suelo en cualquier momento, tiene energía potencial. Los enlaces que mantienen juntas las moléculas pueden almacenar energía química que se libera cuando las moléculas se rompen. Cuando las moléculas en medio kilogramo de nitroglicerina (fórmula química 4C3H5N3O9) se descomponen en nitrógeno (N2), agua (H2O), metano (CO) y oxígeno (O2) durante la detonación, liberan violentamente suficiente energía (730 kilocalorías)2 como para lanzar a un hombre de 75 kilos cuatro kilómetros en sentido vertical (que sería trabajo), vaporizarlo (que sería calor) o una combinación de ambas. Esto nos lleva a nuestro último punto sobre la energía: puede transformarse de muchas formas —energía cinética, calor, trabajo, energía química, etcétera—, pero nunca perderse.
Las calorías y los joules son las dos unidades de medida estándar para la energía, ya sea la energía química almacenada en la comida, el calor de una fogata o el trabajo realizado por una máquina. Las calorías son las más comunes en Estados Unidos cuando hablamos de comida, pero nos las hemos arreglado para arruinar el uso estándar. Una caloría se define como la cantidad de energía que se requiere para elevar la temperatura de un mililitro de agua un grado Celsius.3 Es una cantidad diminuta de energía; demasiado pequeña para ser útil cuando hablamos de comida (es como si midiéramos las distancias de las carreteras en centímetros). Por el contrario, cuando hablamos de “calorías” de los alimentos en realidad nos referimos a kilocalorías, es decir 1,000 calorías. Una taza de Cheerios secos contiene 100 calorías según la etiqueta nutricional de la caja, pero en realidad se refiere a 100 kilocalorías, es decir 100,000 calorías.
Entonces, ¿por qué no decimos “kilocalorías” o “kcal” en vez de abusar del término caloría y ya? Curiosamente, a finales del siglo XIX, cuando los científicos decidieron adoptar las “calorías” como unidad predilecta de medida de la energía de los alimentos, el influyente y visionario nutricionista estadunidense Wilbur Atwater decidió conservar una convención arcaica y ponerle mayúscula a “Calorías” cuando se refería a las kilocalorías.4 Eso es como poner “Metro” en mayúsculas cuando hablas de kilómetros (no tiene sentido). Desde entonces arrastramos este confuso empleo de las calorías en nuestras etiquetas. Por supuesto ésta es sólo una raya más al tigre de la larga y vergonzosa historia de las medidas en Estados Unidos. Un país que insiste en usar cucharaditas, pulgada y grados Fahrenheit obviamente tiene profundos problemas psicológicos para discutir sobre sus unidades (por cierto, si viajas a un país civilizado y quieres convertir los joules de sus etiquetas de comida a calorías,5 divídelos entre cuatro).
Puesto que el trabajo y la energía son dos caras de la misma moneda, podemos pensar que todo el trabajo que realizan nuestras células y toda la energía que consumen son dos formas de medir lo mismo. Podemos usar “metabolismo” y “gasto energético” en forma intercambiable. Por eso los biólogos evolutivos como yo, así como los médicos y los expertos en salud pública, están tan obsesionados con el gasto energético, que es la forma en la que medimos el metabolismo: es la medida fundamental de la actividad del cuerpo. La velocidad a la que la célula realiza su trabajo determina la tasa metabólica, la cantidad de energía usada por minuto. Si sumas el trabajo de todas las células de tu cuerpo obtienes tu tasa metabólica, la energía que gastas por minuto. Tu tasa metabólica es la potencia de tu orquesta celular (37 billones de músicos microscópicos que tocan una complicada sinfonía).
El sofisticado sistema metabólico que nos mantiene vivos, y que todos damos por hecho, es una maravilla de la evolución. Hicieron falta 1,000 millones de años —infinidad de generaciones, de salidas falsas y callejones sin salida— para que evolucionara en este planeta el esquema básico del sistema metabólico, incluso el de los seres unicelulares más sencillos, una eternidad de prueba y (sobre todo) error. Tomó otros 2,000 millones de años que evolucionaran los organismos multicelulares simples, con sus sistemas metabólicos integrados y su división del trabajo. Por el camino la vida enfrentó algunos desafíos importantes de química básica. Los aceites tuvieron que mezclarse con el agua. El oxígeno, una sustancia química que quema y mata, tuvo que ser aprovechado por los seres vivos. Las grasas y los azúcares, que almacenan más energía por gramo que la nitroglicerina, tuvieron que quemarse cuidadosamente como combustible sin hacer estallar a los organismos o hervirlos en su jugo.
Y esto no es lo más extraño. Todo el trabajo que realizan nuestros cuerpos es impulsado por microscópicos seres extraterrestres llamados mitocondrias que viven dentro de tus células. Las mitocondrias tienen su propio ADN y su propia historia evolutiva de 2,000 millones de años, que incluye haber salvado a la Tierra de un destino fatal. Y buena parte del trabajo que se realiza para que digieras tu comida ocurre gracias a un enorme ecosistema que vive en tus intestinos. Este microbioma está formado por billones de bacterias que viven en tu aparato digestivo, el largo y serpenteante conducto que conecta tu boca con tu trasero.
Todos somos quimeras andantes que realizan el milagro cotidiano de convertir alimento muerto en gente viviente. Es una historia que seguramente escuchaste antes, quizá despojada de toda la magia y servida fría en un libro de texto. Pero vale la pena prestarle atención una vez más, al menos porque es fundamental para que entiendas cómo la dieta afecta tu salud y cómo tu cuerpo quema energía: cómo funciona la vida.
EL SOYLENT GREEN DE VERDAD ESTÁ HECHO
DE GENTE (O PODRÍA ESTARLO)
Al menos desde la época de los antiguos griegos y tan recientemente como el siglo XVII, la gente —incluyendo gente muy inteligente como Aristóteles— pensaba que las moscas, los ratones