La superciencia contra los superhéroes

No quisiéramos desilusionarlos… pero preferimos decirles la verdad sobre los superhéroes: no sólo es imposible que existan, dadas las limitaciones que nos impone la naturaleza, sino que cualquiera de los procesos que fundamentan sus superpoderes ocasionaría severos efectos secundarios que ninguno de nosotros –por más ganas que tengamos de tener una fuerza demoledora, de trepar paredes o de volvernos fuego– querría o podría soportar.

 

Hay dos cosas que son infinitas: el universo  y la estupidez humana; no estoy seguro del universo.

Albert Einstein

 

Gabriela Ramírez y Daniel Ochoa

 

¿Quién no ha querido ser alguna vez un superhéroe? Pelear contra el mal que azota las calles por la noche, rescatar a la gente en peligro y salvar el día; ser aclamado por multitudes y que hagan películas acerca de nuestras vidas. Pero… ¿Es esto posible? ¿Los superpoderes pueden existir?

Es cierto que la ciencia y la tecnología han avanzado a grados inimaginables, pero existen paradojas que la biología no puede permitir. En este artículo se argumenta, a grandes rasgos, por qué algunos de los superhéroes y sus superpoderes no pueden existir.

Hulk

El increíble Hulk es un superhombre surgido de la exposición de una cantidad inimaginable de radiación Gamma. Esto provocó mutaciones que le generaron un cambio en su físico al momento de tener un estrés emocional causado por la ira. Los cambios entre otras cosas se refieren al aumento de masa muscular, junto con una fuerza ilimitada y un característico color verde.

Primero entendamos qué es el enojo o la ira a nivel celular en el cerebro. Existen ciertas moléculas conocidas como hormonas. Éstas están implicadas en muchos procesos biológicos importantes como el crecimiento, la formación de órganos sexuales, los ciclos menstruales y emociones, entre otras cosas. Son muchas y sin ellas la vida sería mucho más difícil, aunque parezca lo contrario. Las que están involucradas en las emociones producen todos nuestros sentimientos según la cantidad producida o recibida por el cerebro [1.a].

Las emociones no dependen de una sola hormona, sino de la acción de muchas en conjunto (aunque algunas están más implicadas en ciertas emociones que en otras). De esta manera, podemos decir que la epinefrina o adrenalina es la principal hormona implicada en el enojo y el cortisol en el estrés. Éstas producen los sentimientos de respuesta a huidas aumentando la cantidad de sangre que bombea el corazón por minuto, la cantidad de azúcar que entra a la célula, la oxigenación del músculo y del cerebro, entre otros [1.b]. Es por esto que el increíble Hulk puede tener estos superpoderes: acrecienta su fuerza, tamaño y velocidad debido a que incrementa sus niveles de adrenalina y cortisol en el cerebro y en la sangre. Todo esto hace parecer que simplemente debemos aumentar estas sustancias en nuestro cerebro y seremos tan increíbles como Hulk. El problema es que las cantidades que requiere Hulk en el cuerpo para crecer de esa manera son inimaginables [2.a].

Por un lado, una suma tan inmensa de cortisol y adrenalina provocaría que nuestro cerebro tuviera una acumulación de energía que no podrían soportar nuestras neuronas, las que literalmente se quemarían por la cantidad de energía eléctrica que pasaría a través de ellas. Esto provocaría que nuestro cerebro se fundiera y perdiera por completo sus funciones biológicas, produciendo la muerte.

Por otra parte, el color verde que Hulk adquiere al momento de enojarse es completamente imposible de lograr. Cuando una persona se enoja aumenta el aporte de sangre en las arterias y venas por su dilatación y por el bombeo del corazón. Esto produce que los capilares cercanos a la piel aumenten la cantidad de sangre y que la piel se torne de un color rojizo. Esta situación debería sucederle a Hulk, y por tanto, en vez de ser verde, su coloración tendría que ser roja [2.b].

Flash

Es un superhéroe que corre a una velocidad cercana a la de la luz y tiene reflejos increíblemente rápidos. Es sorprendente pensar cuánto tiempo nos ahorraríamos y hasta dónde podríamos viajar si tuviéramos estas habilidades.

Lamentablemente hace ya más de 100 años Albert Einstein publicó varios trabajos donde demuestra que alcanzar tales velocidades es imposible. La Teoría de la Relatividad señala que la masa es directamente proporcional a la velocidad del cuerpo que está en movimiento. Más sencillo, entre más rápido vaya un cuerpo su masa irá incrementando [3.a].

Si Flash se moviera a la velocidad de la luz su masa se volvería infinitamente grande; es decir, si Flash corriera a 300 mil kilómetros por segundo (km/s) aumentaría 30 mil 983 kilogramos por cada segundo (kg/s); si corriera a la velocidad de la luz por un minuto pesaría 1 millón 858 mil 980 kilogramos ¡No sólo sería superveloz, también sería supergordo!

De igual forma se debe de considerar la fricción que se generaría al mover sus piernas tan rápido, ya que muy probablemente Flash se incendiaría antes de alcanzar una velocidad cercana a la de la luz. El movimiento de las piernas a esa velocidad produciría una fricción que liberaría energía en forma de calor y ésta se iría acumulando hasta prender todo su cuerpo en llamas [3.b].

En cuanto a los reflejos increíblemente rápidos existe un límite, puesto que las células reciben una señal, la interpretan y envían una respuesta. A pesar de que esta señal no sea enviada directamente al cerebro hay muchas células involucradas para generar una respuesta rauda. Toda esta cascada de señales lleva un tiempo de procesamiento que lamentablemente no puede ser mucho más rápido de lo que ya es.

Así que lo más veloz que podemos viajar por ahora es subiéndonos a un a un SR-71, el avión militar más veloz creado por el ser humano.

 

La antorcha humana y el hombre de hielo

Dos superhéroes que juegan con la temperatura del cuerpo humano. Uno es capaz de soportar temperaturas de congelación con lo que su cuerpo se convierte prácticamente en hielo. El otro, rebasando las capacidades de un ser humano, soporta temperaturas de hasta 5 mil grados Celsius (°C) (la temperatura de la superficie solar).

Ningún organismo conocido en la Tierra está cerca de soportar estas temperaturas. Esto se debe a que las proteínas, las grasas, los azúcares y el ácido desoxirribonucleico (ADN) -que son las moléculas que la vida necesita- tienen cierto rango de funcionamiento que no se pueden rebasar. Las proteínas y DNA serían destruidas a partir de cierta cantidad de calor o de frío y, por tanto, la información de las células junto con las principales moléculas del metabolismo se verían afectadas por completo, eliminando su funcionalidad.

Existen algunas proteínas que le ayudan a ciertos organismos conocidos como extremófilos a vivir en lugares muy calientes o muy fríos, incluso soportando temperaturas menores a las de la congelación del agua y por encima de los 100 ºC [4.a], [5.a]. Estas proteínas conocidas como anticongelantes o proteínas de choque térmico ayudan a que las funciones se mantengan aumentando el rango de producción y funcionalidad de todas las demás biomoléculas de la célula. Las moléculas se transportan de un lugar a otro para que su forma de actuar sea más rápida, eficiente y no requiera tanta energía en el caso de las bajas temperaturas; o para que la molécula se proteja de las altas temperaturas que podrían degradarla y así mantenerla con cierta energía sin sobrepasar los límites [4.b], [5.b].

De esta manera la antorcha humana y el hombre de hielo son dos superhéroes que desafían a la naturaleza y pierden ante las condiciones fisiológicas de las proteínas y biomoléculas celulares.

 

Spider-Man

Spider-man o el Hombre Araña es un muchacho común y corriente que tras ser picado por una araña radioactiva sufre una mutación en su genoma que le permite tener las habilidades típicas de un arácnido: agilidad, fuerza, vellosidades que le permiten subir a través de las paredes, sentido perspicaz que lo mantiene alerta y -en algunas versiones- la capacidad de lanzar tela de araña a través de sus muñecas.

¿Quién no quisiera pelear contra el Duende Verde o el Doctor Octopus en una batalla entre los rascacielos de Nueva York? ¡Alto! No busquen ser picados por arañas radioactivas, esto es más complicado de lo que parece.

Los genes son las unidades de ADN que mantienen la información de la mayor parte de las características físicas y funcionales de los seres vivos, incluyendo a los humanos. El conjunto de genes dentro de un organismo forman lo que se conoce como genoma. El genoma de cada individuo suele ser diferente hasta cierto rango y se ensancha entre especies. Así nuestro genoma es aproximadamente un 0.1 por ciento diferente al del género opuesto, un uno por ciento diferente al de un chimpancé y una cantidad mucho mayor al de una araña. La manera en que cada uno de estos genomas difiere entre sí sucede por mutaciones dadas a través de un periodo largo de tiempo.

La manera más fácil de que dos genomas se recombinen, es decir, compartan características para formar uno solo, es a través de la reproducción sexual. Nuestros padres tienen ciertos genomas que, tras ser recombinados al momento de la fecundación, dieron lugar a las características específicas de cada uno de nosotros. Nos parecemos a ellos, mas nunca seremos exactamente iguales a ninguno. De esta forma se obtiene información de ambos y sus características específicas como pueden ser: el color de los ojos, la estatura, el color del pelo e incluso el gusto por la música, por algún deporte o por la ciencia [6.a].

Los humanos somos pluricelulares, esto es, estamos compuestos por millones de células. Si se produce una mutación en una de ellas los cambios producen por lo general que dicha se suicide, esto se conoce como apoptosis. Esto evita que todas las células de nuestro cuerpo cambien drásticamente y así se pueda mantener el organismo vivo y sano. La reproducción recombina nuestros genomas cuando apenas somos una célula. Así cuando éstas se dividen persisten las características en todo el organismo. El hombre araña debería ser picado en cada una de sus células para que el genoma pudiera llegar a recombinarse en todo su organismo. Además requeriría que los genes que se están incorporando a su genoma fueran los que codifican tal habilidad (podríamos obtener un hombre araña que sólo fuera peludo y con ocho patas en vez de obtener superpoderes) [6.b]. Y aun si esto fuera posible, las toxinas que liberan las arañas en su veneno no contienen restos de ADN o su información genética, no podrían incorporar sus características con las nuestras. Lo único que se podría obtener de la picadura de una araña radioactiva es una fiebre muy alta, parálisis de miembros, infartos, paros cardiacos, delirio, cáncer y muerte. Por favor no lo intenten.

 

Profesor Xavier y Jean Gray

Ambos poseen habilidades para mover objetos con la mente y comunicarse exclusivamente por pensamientos, telequinesis y telepatía. Mutantes que pueden levantar un coche sin mover un solo dedo y leer los pensamientos sin usar ningún aparato de tortura.

Existen distintos tipos de energía: mecánica, eléctrica, térmica, etcétera. Cada proceso físico requiere de un tipo de energía en específico. Para mover un objeto se utiliza la energía mecánica; para calentar el agua se utiliza la energía térmica; y para prender un foco se utiliza la energía eléctrica [3.c].

El cerebro utiliza energía química y eléctrica; sin embargo, para mover objetos, energía mecánica. Para que el Profesor Xavier pudiera mover un camión con la mente necesitaría transformar la energía química y eléctrica en mecánica pues gracias a la Ley de Conservación de la Energía («La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma») esto es posible, mas la transformación no es tan sencilla como parece.

Los transductores son dispositivos que reciben un tipo de energía y lo convierten en otro. El cuerpo está lleno de ellos, por ejemplo, el oído transforma las ondas mecánicas en eléctricas y activa ciertas áreas del cerebro permitiendo que interpretemos lo que nos están diciendo; en el caso de la telequinesis se necesitaría un transductor electromecánico que convirtiera la energía eléctrica en energía mecánica; es así como funcionan los motores eléctricos, hacen esta transformación por medio de interacciones electromagnéticas [3.d].

Por un lado, para que los hombres X tuvieran telequinesis necesitarían un transductor electromecánico en su cerebro directamente conectado al objeto que quieren mover. ¿Por qué tendría que estar conectado directamente? De acuerdo con la Ley Inversa del Cuadrado, la energía se disipa en el espacio, por lo que resulta posible controlar su dirección mas no su concentración en un solo punto a menos de que esté en contacto directo con el objeto.

Por el otro, existe la Segunda Ley de la Termodinámica que nos indica que no toda la energía se utiliza íntegramente para hacer un trabajo; esto significa que al momento de realizar un proceso existe un «desperdicio de energía». Un generador eléctrico transforma la energía eléctrica en mecánica, la cual pierde en este proceso parte de la energía en forma de calor. Su eficacia no es del ciento por ciento, y hasta hoy no existe la máquina perfecta.

Sí Jean Grey moviera un camión debería existir un «desperdicio» de energía que tendría que manifestarse, por ejemplo, en forma de calor haciendo que se calentara el camión o el aire alrededor de éste.

Si tuviéramos el transductor de energía con ciento por ciento de eficiencia lograríamos mover objetos con la energía de nuestro cerebro. Este órgano consume 500 mil calorías en un día, esto equivale a 2 millones 090 mil joules (J); es decir, que el cerebro produce 24.3 watts por segundo (W/s), esto nos permitiría levantar dos kilos de arroz a un metro, un kilo de frijol a dos metros o hasta prender un foco.

La telepatía es un proceso muy similar pero un poco más complejo. En este caso para que una persona «escuche» en su cabeza lo que otra persona dice sin hablar, el hablante o emisor tendría que usar energía para activar las áreas del cerebro específicas y así el oyente podría interpretar el mensaje. Evidentemente esto es imposible. No hay manera de dirigir la energía de nuestra cabeza a áreas específicas del cerebro de otra persona.

Lo único que lograremos intentando mover cosas con la mente es desperdiciar un poco de energía en forma de calor y tendremos que seguir hablando si queremos ser escuchados.

 

Superman

Al fin llegamos al hombre de acero, ¡Superman! Pero, ¿qué podría estar mal con este gran superhéroe que nos mantuvo soñando con mover coches, volar, brincar edificios, no necesitar oxígeno para respirar ni alimentos para sobrevivir? En realidad es prácticamente todo.

Podríamos pensar que al ser extraterrestre podría tener habilidades que no fueran como las de los seres humanos de nuestro planeta. El problema que encontramos es que su estructura fisiológica es la de un humano, por lo que las estructuras individuales de este ser tienen que ajustarse a ciertas reglas biológicas intrínsecas a los que sí lo son.

A manera de ejemplo podemos calcular el tamaño que deberían tener los músculos de Superman para hacer las increíbles hazañas que hace con ellos. Un bícep de tamaño medio puede levantar unos 15 kilos sólo con la fuerza y tensión del músculo. Dicha fuerza está dada por la cantidad de células del músculo (fibra muscular) que actúan contrayéndose y estirándose al unísono. Entre más largas o más fibras musculares se tengan en un músculo, mayor será la fuerza que éste pueda producir. Los músculos no están formados en su totalidad por estas fibras, tan sólo el 30 por ciento de la masa del músculo le corresponde a estas células. También sabemos que las fibras pueden medir desde 10 hasta 100 micrómetros de diámetro [1.c], [7].

Haciendo un cálculo de un brazo de tamaño medio, podemos suponer que si el bícep del brazo mide 35 centímetros de diámetro con fibras musculares promedio de 50 micrómetros entonces tendría unas 2 mil 100 fibras musculares que levantarían 15 kilos de peso muerto. Si vemos que Superman puede levantar un coche con la fuerza de sus brazos, estamos hablando que necesitaría unas 70 mil fibras musculares para elevar un peso de media tonelada con cada brazo; si multiplicamos este número por 50 micrómetros, y calculamos que esto sólo sería el 30 por ciento del músculo, la circunferencia del músculo necesaria para levantar un coche sería la ridícula cantidad de ¡11 metros y medio! Y esto sólo es el bícep, habría que hacer el cálculo para cada músculo del cuerpo y tendríamos un Superman de 20 veces el tamaño del que lo vemos.

Es cierto que no estamos considerando otros factores que afectan la cantidad de fuerza como la longitud del músculo o la fuerza de los huesos. Pero aun así la cantidad sería bastante irreal: tendría que ser un Superman 10 veces más grande que el tamaño de un ser humano.

Además, Superman obtiene energía sin necesidad de alimentarse ni respirar. Este mecanismo es utilizado por muchos seres vivos y es posible encontrar en la naturaleza organismos que obtienen energía del sol -como lo es el caso de las plantas- mas éstas tienen mecanismos especializados para llevar a cabo dichos procesos, en este caso la fotosíntesis.

No profundizaremos en este momento acerca de la fotosíntesis, basta con saber que los organismos que utilizan la energía solar, necesitan de un complejo proteico llamado pigmento que permite la absorción de luz para que otros complejos puedan utilizarla y convertirla en energía útil para el organismo. La clorofila es el principal pigmento de la vida y, según el tipo de clorofila, se obtiene un color diferente en el exterior del organismo. Es por eso que las plantas y algunas algas son verdes, otras prefirieron el pigmento rojo, amarillo o azul. Para que el hombre de acero pudiera utilizar la energía del Sol como suya necesitaría de un pigmento parecido a la clorofila y por tanto absorber cierto rango de luz, entonces tendríamos un bonito Superman de color verde, amarillo o si nos queremos ver más psicodélicos de color morado [6.c].

Aunque éstos sólo son algunos superhéroes, la mayoría violan las leyes físicas, químicas o biológicas por una u otra razón. Las capacidades de los organismos vivos tienen límites dados por la naturaleza que la radiación gamma, las mutaciones, las mordidas de cualquier animal o la exposición a sustancias químicas no pueden cambiar. Esto no significa que no se puedan desarrollar en la ciencia o en la tecnología ciertas habilidades que presuman incluir superpoderes, siempre y cuando se atengan a las reglas naturales y universales.

 

REFERENCIAS

[1.a], [1.b] y [1.c] Hill, Richard W., Gordon A. Wyse y Margaret Anderson, Animal Physiology, 2ª edición, Oregon, Sinauer Associates, 2008.

[2.a] y [2.b] Suárez, Edward C., et al. «Neuroendocrine, Cardiovascular, and Emotional Responses of Hostile Men: The Role of Interpersonal Challenge», en Psychosomatic Medicine, 1998, 60 (1): 78-88.

[3.a], [3.b], [3.c] y [3.d] Máximo, Antônio y Beatriz Alvarenga, Física General con experimentos sencillos, 4ª edición, México, Oxford University Press, 1998.

[4.a] y [4.b] Adams, Michael W. W., «Enzymes and Proteins from Organisms that Grow Near and Above 100C», en Annual Review of Microbiology, 1993, 47:627-658.

[5.a] y [5.b] D’amico, Salvino, et al, «Psychrophilic microorganisms: challenges for life», en Embo Reports, 2006, 7:385-389.

[6.a], [6.b] y [6.c] Tropp, Burton E., Molecular Biology: Genes to proteins. 3ª edición. USA, Jones and Bartlett Publishers, 2008.

[7] Elliott, D. H., «Structure and Function of Mammalian Tendon», en Biological Reviews, 1965, 40:392-421.

Superhéroes conseguidos de: Marvel Characters, 2011, obtenido de: http://marvel.com/characters/, consultado el 20 de enero de 2011.

 

 

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Daniel Ochoa Gutiérrez (México D.F., 21 años, 1989). Especimen tipo de la deplorable e infecciosa especie humana. Perteneciente a la Familia Biología, del Órden Facultad de Ciencias, Clase Universidad Nacional Autónoma de México. Estudiante de octavo semestre que disfruta aprender y divulgar el conocimiento obtenido. Futuro primer hombre en pisar Marte y procrear una familia marciana. Tesista en servicio social dedicado en principio a cualquier asunto relacionado con biología molecular, evolución, origen de la vida y astrobiología; aunque aún en un estado parásito-larval.

Gabriela Ramírez Rojas Salazar (México D.F., 21 años, 1989). Estudiante de biología en la UNAM, en busca de bacterias come-plástico/produce-papel y cualquier experimento que prometa salvar la Tierra o colonizar Marte. Estudiante de fotografía con inclinaciones desconocidas pero un extraño toque propio. Futuro que cambia de rumbo cada 6 meses, con hobbies estables como divulgación científica.