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Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Vida sin gravedad

Sea o no cierta la anécdota de la reflexión de Newton al observar la caída de la manzana que alteró su descanso bajo la sombra del frutal, la realidad es que fue en 1687 cuando en su obra Principia desarrolló cuantitativamente su teoría de la gravedad en el sentido de que cualquier partícula del universo atrae o se siente atraída por otra, con una fuerza que es directamente proporcional al producto de las masas respectivas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que hay entre ellas

Sea o no cierta la anécdota de la reflexión de Newton al observar la caída de la manzana que alteró su descanso bajo la sombra del frutal, la realidad es que fue en 1687 cuando en su obra Principia desarrolló cuantitativamente su teoría de la gravedad en el sentido de que cualquier partícula del universo atrae o se siente atraída por otra, con una fuerza que es directamente proporcional al producto de las masas respectivas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que hay entre ellas. Tras Einstein, la generalización de la gravitación relativista predijo la existencia de ondas gravitatorias propagadas por objetos sometidos a un campo gravitatorio, así como la de gravitones o partículas gravitatorias sin carga, de masa despreciable y con la velocidad de la luz.
 
Sobre la Tierra, la consecuencia práctica de la fuerza de la gravedad es variada: una es el llamado peso que tienen todos los objetos con masa; otra es la adaptación de los seres vivos a esa fuerza, lo que repercute importantemente en los procesos biológicos. Por ejemplo, las plantas superiores invariablemente dirigen sus raíces hacia abajo, hacia la gravedad, es decir están sometidas al denominado gravitropismo y se había pensado que ello era debido a unas células especializadas de las plantas, los estatocitos, con unos pequeños orgánulos o amiloplastos, que contienen granos de almidón y que emigran direccionalmente en virtud de la gravedad. Otro ejemplo diferente es el de la fertilización de los huevos de anfibios, orientable según la gravedad, cosa que también ocurre en los huevos de grandes vertebrados como algunas aves y reptiles. Por otra parte, la contribución de la gravedad ha sido muy importante en el proceso evolutivo lo que hizo que hace aproximadamente 400 millones de años algunos animales marinos pasaran a tierra firme y desde ese momento los vertebrados terrestres han estado sometidos a su influencia, sin la contrapartida del empuje del agua, sobre todo en sus sistemas músculo-esqueléticos que se desarrollaron en función de las nuevas circunstancias.
 
A pesar de la ubicuidad de la fuerza de la gravedad y de que hemos de vivir bajo su obligado influjo, se conoce poco sobre sus efectos en los seres vivos. Ni siquiera la teoría mencionada del gravitropismo de los vegetales ha resultado ser totalmente cierta: se han podido desarrollar plantas mutantes sin gránulos de almidón, que sin embargo también se someten a ese fenómeno, que parece más bien estar relacionado con la transferencia celular de una hormona vegetal, la auxina, y con el movimiento de iones calcio, cuya acumulación conduce localmente a un menor crecimiento, provocando una flexión y que la planta se desarrolle en el sentido gravitacional.
 
No es de extrañar, por tanto, que los hombres se hagan preguntas sobre el papel de la gravedad en el desarrollo, crecimiento, evolución y supervivencia de los seres vivos. Como según la ley de Newton al alejarnos de la Tierra disminuye la gravedad, el mejor modo de conocer sus efectos es investigar lo que sucede en su ausencia, o sea experimentar sobre los seres vivos en situación de ingravidez, lejos de la superficie terrestre. Ya al final del siglo XVIII se utilizaron globos de aire caliente para elevar animales a alturas de unos 500 metros, comprobando que tras su estancia en esas condiciones su situación parecía normal. Otros ensayos incluyeron caídas desde torres muy altas, o el uso de globos a mayor altitud e incluso de cohetes a baja altura.
 
Sin embargo, el desarrollo de la técnica espacial y el lanzamiento de los primeros Sputniks soviéticos a finales de los 50 fue lo que permitió por primera vez al hombre disponer de laboratorios de experimentación que podrían alejarse de la tierra hasta no estar prácticamente sometidos a la gravedad (situación de microgravedad), con la posibilidad de su recuperación posterior. Desde el primer momento de la carrera espacial se iniciaron verdaderas baterías de experimentos al respecto con microorganismos, plantas, embriones, animales de todo tipo, etc. y, en algunas ocasiones, para contar con los controles más parecidos, pero sometidos a gravedad, se instalaron en los alojamientos donde se realizan los controles en las naves espaciales dispositivos tales como centrífugas, cuya fuerza centrífuga de giro equivaliese a la de la gravedad. 
 
Algunas de las razones para estos ensayos, sobre seres vivos, en ausencia de gravedad son evidentes: adquisición de mayor conocimiento en orden a salvaguardar la vida y la salud de los actuales y futuros astronautas en sus previsibles futuros largos viajes; desarrollar tecnologías adecuadas para la producción de alimentos in situ, disponibles para esas largas aventuras o incluso para la instalación futura de estaciones estables en el espacio o en la superficie lunar, en condiciones de baja gravedad, donde habrá que tener huertos y granjas adecuadas. Por otra parte, un buen incentivo se deriva del puro conocimiento científico: lo que sucede en esas condiciones con el proceso de fertilización, reproducción, embriogénesis y desarrollo, ciclos celulares, procesos evolutivos, etc. nos proporcionará datos de valor para profundizar en los procesos moleculares, celulares y fisiológicos de los seres vivos. También se pueden alcanzar otras consecuencias beneficiosas: por ejemplo, los mareos, descalcificaciones, atrofias musculares o ciertos cambios cardiovasculares observables en los astronautas pueden servir de punto de partida para un mejor conocimiento de las causas de esos fenómenos. Otro campo interesante es el derivado de los cambios metabólicos profundos que se han observado sobre ciertas líneas de células tumorales humanas o de hamster cultivadas en condiciones de microgravedad respecto a los que ocurren bajo efecto de la gravedad.
 
El grado de conocimiento y desarrollo alcanzado en estas experiencias ha hecho que las grandes potencias espaciales hayan establecido el programa CELSS (Controlled Ecological Life Support System) para el diseño de cámaras vegetales de cultivo, capaces de suministrar alimento a los viajeros espaciales sin repercusiones ecológicas desfavorables, aprovechando los residuos y evitando la aparición de cualquier microorganismo patógeno descontrolado. También se están desarrollando granjas de peces que suministren las necesarias proteínas animales y cabe dentro de lo posible que el primer módulo CELSS se sitúe en la superficie lunar, casi sin gravedad y con la dificultad añadida del gran vacío que existe sobre esa superficie y las altas radiaciones a las que está sometida. En todo caso, hasta ahora, una conclusión es evidente: la asombrosa capacidad de los seres vivientes para adaptarse a cualquier circunstancia, incluida la falta de gravedad.
 
 
Información adicional
 
* Las mínimas diferencias existentes entre las medidas de gravedad en puntos diferentes de la superficie o del interior terrestre son datos de gran interés para los geofísicos en búsqueda de depósitos de petróleos o metales, ya que los cambios de densidad de esos depósitos pueden afectar a las medidas de gravedad y con ello ayudar a su descubrimiento.
 
* Los dos vehículos Voyagers que desde 1977, en que fueron lanzados, se alejan de la tierra, ya se encuentran abandonado nuestro sistema planetario solar y para su desplazamiento usan la fuerza de la gravedad como medio de propulsión, desde la cercanía de un cuerpo celeste a la de otro. De este modo el tiempo de viaje hasta Neptuno se redujo a 12 años, que hubieran sido 30 sin la ayuda gravitatoria.
 
*De entre las 4 fuerzas básicas o de interacción de la Física, la primera conocida fue la gravitatoria, al final del siglo XVII. Sin embargo, es la que ha probado ser más difícil de conocer. No se ha podido realizar ninguna observación directa de su presumible partícula elemental, el gravitón, ni tampoco, de un modo incuestionable, de sus postuladas ondas gravitatorias.