Exploración espacial y transhumanismo (IV): Reservar el oxígeno.

Hace cerca de una semana me referí al uso de proteínas anticongelantes en la exploración espacial. Hoy continuamos esta serie con el tema que dejé antedicho, la retención de oxígeno.

Un factor clave en la supervivencia de cualquier organismo animal de la Tierra, desde esponjas hasta lechuzas, es que necesitamos una concentración mínima (límite) de oxígeno en nuestras células para funcionar, ya que nuestro metabolismo, y por ende, nuestra forma de vivir, evolucionaron a partir de la oxidación con O₂ de moléculas orgánicas para la obtención de energía. Al proceso oxidativo por el cual obtenemos la energía que utilizamos para la síntesis de biomoléculas, replicación del ADN, mitosis celular, correr y pensar, se lo llama fosforilación oxidativa, y ocurre en todos los organismos superiores (incluyendo plantas) y en la gran mayoría de los inferiores.

En el caso de nuestros ancestros marinos, el oxígeno se filtraba desde el agua hasta el fluido nutritivo que abastecía sus células (para nosotros sangre), por medio de un sistema de agallas. Para los animales terrestres (insectos, arácnidos, miriápodos, algunos decápodos, oniscídeos, onicóforos, anélidos de tierra, gasterópodos pulmonados y tetrápodos), el oxígeno debe ser filtrado desde el aire. Actualmente, los humanos no podemos sobrevivir bajo el agua más que unos cuantos minutos debido a esta restricción aérea, y eso a pesar de que el agua posee oxígeno disuelto suficiente como para que sobrevivan peces colosales. ¿Qué nos queda entonces para ambientes que carecen de oxígeno?

En el caso marciano la atmósfera presenta un 0,13% de oxígeno en relación al 22% que posee la atmósfera terrestre. Por otro lado la filtración de oxígeno desde la atmósfera a la sangre depende de la presión del gas y de la diferencia de concentraciones entre la atmósfera y la sangre desoxigenada que pasa por nuestros pulmones. La presión de la atmósfera marciana es una centésima parte de la terrestre, luego la presión parcial de ese 0,13% de oxígeno es cien veces menor, vale decir, casi nulo.

Ciertamente no podemos hacer mucho si virtualmente no hay oxígeno, pero sí podemos usar mejor el que llevamos con nosotros. Los buzos pueden sobrevivir bajo el agua cargando un tanque de oxígeno comprimido (de manera similar a como lo hacen los exploradores espaciales). Una innovación inteligente, mas, los humanos no somos ni los primeros ni los últimos animales que retornan al agua ancestral. Multitud de animales terrestres se han ido "readaptando" a los ambientes acuáticos para mejorar sus chances de supervivencia, ¿cómo lo hacen sin tener que cargar con tanques de oxígeno? La respuesta es que sí lo hacen.

Un género de saurópsidos destaca por su capacidad de inmersión, Crocodylus. Los cocodrilos poseen la capacidad de almacenar oxígeno en las células transportadoras de oxígeno (eritrocitos) debido a una modificación de la estructura de su hemoglobina (el complejo proteico que transporta el oxígeno en la sangre), esto, sumado a su metabolismo reptiliano de bajo consumo, les permite permanecer bajo el agua durante horas sin necesidad de respirar.

Un caso más cercano es el presente en los mamíferos del orden Cetacea, entre los que destacan los misticetos (ballenas barbadas, grupo que incluye a las ballenas azules) y dentro de los odontocetos (ballenas dentadas) el Physeter macrocephalus (cachalote). Dependiendo de la especie, estos cetáceos pueden estar desde 20 ó 30 a 90 minutos (con extremos de hasta 180 minutos en los cachalotes más experimentados) sin tener que salir a la superficie a respirar. ¿Cómo pueden animales tan enormes mantener oxigenados cuerpos tan monumentales durante estas inmersiones prolongadas? La respuesta se halla en un metabolismo variable (pueden ralentizarlo) y en un complejo similar a la hemoglobina: la mioglobina. La mioglobina es la versión muscular de la hemoglobina sanguínea, y las ballenas poseen una mioglobina modificada que, tal y como la hemoglobina de los cocodrilos, puede almacenar oxígeno de manera mucho más eficiente. Además estos animales poseen proporcionalmente mucha más mioglobina por unidad muscular que un mamífero promedio, y las ballenas tienen mucho músculo: Es como si tuvieran un tanque de oxígeno gigantesco encerrado en su volumen corporal, lo que les permite permanecer oxigenadas sin respirar durante más tiempo.

¿Qué queda para nosotros? Tres sencillas respuestas. Primero, cambiar nuestra hemoglobina por la hemoglobina de cocodrilo. Segundo, cambiar nuestra mioglobina por la mioglobina de ballena. Y tercero, hacer nuestro metabolismo mucho más lento cuando fuera requerido. Realizando estas tareas (la tercera la de mayor dificultad) obtendríamos humanos capaces de sobrevivir en ambientes de bajo o nulo oxígeno durante periodos mucho más prolongados que los que se logran hoy y cargando menos peso del vital gas, bajando los costes de transporte, considerando como he mencionado en otras entradas, que menos peso significa menos combustible. Por lo demás, nuevamente esta aplicación espacial se reflejaría en beneficios para los que nos quedemos en la Tierra. Podríamos colonizar los océanos y las altas cumbres, donde el oxígeno escasea. En la siguiente entrada no trataremos más sobre exploración espacial, pero eventualmente se irán agregando nuevas entradas a esta serie. Hasta entonces.