Introducción a la ciencia II. Ciencias Biológicas (69 page)

En el despegue, un astronauta debe absorber (durante un breve intervalo) hasta 6,5
g
, Y en la reentrada hasta 11
g.

Algunos artilugios como camas que siguen el contorno del cuerpo, arneses y hasta quizás una inmersión en agua en una cápsula llena de ese líquido o trajes espaciales, pueden permitir el margen suficiente contra elevadas fuerzas
g
.

Se han realizado estudios y experimentos respecto de los peligros de la radiación, el aburrimiento causado por un prolongado aislamiento, la extraña experiencia de encontrarse en un espacio sin sonidos, donde nunca se hace de noche y otras mágicas condiciones que los viajeros espaciales deberán soportar. En general, quienes preparan a la Humanidad para su primera aventura fuera de las proximidades de su planeta natal, no ven obstáculos insuperables por delante.

Las dificultades psicológicas de los largos viajes espaciales, en realidad, pueden demostrar no ser muy graves si no persistimos en pensar en los astronautas como terrícolas. Si es así, existe como es natural una enorme diferencia entre su vida en el exterior de un gran planeta y su estancia en un pequeño navío espacial.

Sin embargo, ¿qué ocurrirá cuando los exploradores sean personas de los asentamientos espaciales del tipo de los que ha imaginado Gerard O'Neill? Estas personas procedentes de tales asentamientos estarán ya acostumbradas a un medio ambiente interno, a tener sus alimentos, bebida y aire rígidamente reciclados, a sufrir variaciones en el efecto gravitacional, a vivir en un medio ambiente espacial. Un navío espacial será una versión menor del asentamiento al que están acostumbrados y en el que han pasado, tal vez, toda su vida.

Es posible que sean esos colonos los que lleven a cabo las exploraciones humanas en el siglo XXI y más allá. Quizá sean ellos quienes alcancen los asteroides. Allí, las operaciones de minería suministrarán un nuevo nivel de recursos para la ampliada Humanidad, y tal vez los asteroides se conviertan en asentamientos naturales, muchos de ellos considerablemente mayores a cualquier otra cosa que pueda ser práctica en el sistema Tierra-Luna.

Y desde los asteroides como base, los seres humanos podrán explorar las vastas extensiones del Sistema solar exterior …, y más allá hasta las estrellas.

La mente

Hablando en términos físicos, el ser humano es un ente que, a diferencia de otros organismos, realmente llama poco la atención. No puede competir en fuerza con la mayor parte de los otros animales de su tamaño, camina torpemente cuando se le compara, digamos, con el gato; no puede correr como el perro y el gamo; por lo que respecta a su visión, oído y sentido del olfato, es inferior a un cierto número de otros animales. Su esqueleto está mal adaptado a su postura erecta: el ser humano es probablemente el único animal que sufre lumbago a causa de su postura y actividades normales. Cuando pensamos en la perfección evolutiva de otros organismos —la maravillosa capacidad del pez para nadar o del ave para volar, la enorme fecundidad y adaptabilidad de los insectos, la perfecta simplicidad y eficacia del virus—, el hombre parece, por supuesto, una criatura desgarbada y pobremente constituida. Como organismo, apenas puede competir con las criaturas que ocupan cualquier nicho ecológico específico de la Tierra. No obstante, ha conseguido dominar este planeta gracias únicamente a una especialización bastante importante: su cerebro.

Una célula es sensible a un cambio en su medio ambiente («estímulo») y reacciona de forma apropiada («respuesta»). Así, un protozoo nadará hacia una gota de una solución de azúcar depositada en el agua a su alrededor, o se alejará de una gota de ácido. Ahora bien, este tipo directo y automático de respuesta es adecuado para una sola célula, pero significaría el caos para una agrupación de células. Cualquier organismo constituido por cierto número de células debe tener un sistema que coordine sus respuestas. Sin tal sistema, sería semejante a una ciudad con personas recíprocamente incomunicadas y que actuaran en virtud de objetivos contrapuestos. Así, ya los celentéridos, los animales multicelulares más primitivos, tienen los rudimentos de un sistema nervioso. Podemos ver en ellos las primeras células nerviosas («neurona»), células especiales con fibras que se extienden desde el cuerpo celular y que emiten ramas extraordinariamente finas (fig.17.1.).

Fig. 17.1. Célula nerviosa.

El funcionamiento de las células nerviosas es tan sutil y complejo que, incluso a este nivel simple, nos hallamos ya algo desbordados cuando intentamos explicar lo que realmente ocurre. De alguna manera aún no comprendida, un cambio en el medio ambiente actúa sobre la célula nerviosa. Puede tratarse de un cambio en la concentración de alguna sustancia, en la temperatura, en la cantidad de luz, o en el movimiento del agua, o bien puede entrar en contacto real con algún otro objeto. Cualquiera que sea el estímulo, la neurona emite un «impulso» que corre a lo largo de la fibra nerviosa; en el extremo de la fibra el impulso salta una delgada hendidura («sinapsis.) y alcanza la próxima célula nerviosa; y de este modo se transmite de una célula a la siguiente. En el caso de un celentérido, tal como la medusa, el impulso es transmitido por todo el organismo. La medusa responde contrayendo alguna parte o la totalidad de su cuerpo. Si el estímulo es un contacto con una partícula de alimento, el organismo la incorpora por contracción de sus tentáculos

Todo esto ocurre, por supuesto, de forma totalmente automática, pero, ya que representa una ventaja para la medusa, deseamos ver una finalidad en el comportamiento de este organismo. Realmente, el ser humano, como criatura que se comporta con vistas a la consecución de un objetivo, es decir, con una motivación, naturalmente tiende a atribuir una finalidad incluso a la naturaleza inanimada. Los científicos denominan a esta actitud «teleología», e intentan evitar cuanto pueden esa forma de pensar y hablar. Pero, al descubrir los resultados de la evolución, es tan conveniente hablar en términos del desarrollo hacia el logro de una mayor eficacia, que incluso los científicos, salvo los puristas más fanáticos, ocasionalmente caen en la teleología. (Los lectores de este libro ya habrán apreciado, por supuesto, que a menudo he incurrido en esta falta.) Sin embargo, permítasenos evitar la actitud teleológica al considerar el desarrollo del sistema nervioso y del cerebro. La Naturaleza no ha ideado el cerebro; éste es el resultado de una larga serie de accidentes evolutivos, por así decirlo, que lograron producir caracteres que representaban una mejora en cada etapa y proporcionaban ventajas al organismo que los poseía. En la lucha por la supervivencia, un animal que sea más sensible a los cambios del medio ambiente que sus competidores, y pueda responder a ellos más de prisa, se verá favorecido por la selección natural. Si, por ejemplo, un animal logró poseer una mancha sobre su cuerpo que era excepcionalmente sensible a la luz, esta ventaja fue tan grande que la evolución hacia el desarrollo de manchas oculares, y eventualmente de ojos, resultó ser la consecuencia inevitable.

En los platelmintos comienzan a aparecer grupos especializados en células que forman «órganos de los sentidos» rudimentarios. Además, los platelmintos también muestran los rudimentos de un sistema nervioso que evita emitir indiscriminadamente impulsos nerviosos a través del cuerpo, pero que, en cambio, los transmite hasta los puntos críticos de respuesta. La estructura desarrollada que realiza esta función es una médula neural central. Los platelmintos son los primeros que han desarrollado un «sistema nervioso central».

Esto no es todo. Los órganos de los sentidos de los platelmintos están localizados en su extremo cefálico, la primera parte de su cuerpo que se pone en relación con el medio ambiente cuando se desplaza, y así, naturalmente, la médula neural se halla particularmente bien desarrollada en la región cefálica. La pequeña masa desarrollada es el rudimento de un cerebro.

Gradualmente aparecen nuevos caracteres a medida que se incrementa la complejidad de los grupos. Los órganos de los sentidos aumentan en número y sensibilidad. La médula neural y sus ramas aumentan en complejidad, desarrollando un sistema extenso de células nerviosas aferentes, que conducen los mensajes hacia la médula neural, y eferentes, que transmiten los mensajes hacia los órganos de respuesta. Las agrupaciones o núcleos de células nerviosas en las vías de entrecruzamiento, en el seno cerebral, se hacen cada vez más complicadas. Las fibras nerviosas adquieren formas que pueden transportar los impulsos con mayor rapidez. En e1 calamar, el animal más ampliamente desarrollado de los no segmentados, esta rápida transmisión se logra gracias al aumento de espesor de la fibra nerviosa. En los animales segmentados, la fibra desarrolla una vaina de material lipídico («mielina»), que incluso es más eficaz para aumentar la velocidad del impulso nervioso. En el ser humano, algunas fibras nerviosas pueden transmitir el impulso a cien metros por segundo (aproximadamente 360 km por hora), mientras que esta velocidad es aproximadamente de sólo 16 m por hora en algunos de los invertebrados.

Los cordados introducen un cambio radical en la localización de la médula neural. En ellos, este tronco nervioso principal (conocido mejor como médula espinal) corre a lo largo de la parte dorsal en vez de la ventral, que es lo que ocurre en todos los animales inferiores. Esto puede parecer un retraso —el situar la médula espinal en una región más expuesta—. Pero los vertebrados tienen la médula espinal bien protegida, en el interior de la columna ósea vertebral. La columna vertebral, aunque su primera función es la de proteger la médula espinal, produjo sorprendentes ventajas, pues sirvió como una viga sobre la que los cordados pudieron colgar masa y peso. Desde la columna vertebral pudieron extenderse las costillas, con las que se cierra el tórax, los maxilares, con los dientes para masticar, y los huesos largos en forma de extremidades.

El cerebro de los cordados se desarrolla a partir de tres estructuras, que ya se hallan presentes de una forma rudimentaria en los vertebrados más primitivos. Estas estructuras, que al principio eran simples expansiones de tejido nervioso, son el «cerebro anterior», el «cerebro medio» y el «cerebro posterior», división señalada, por primera vez, por el anatomista griego Erasístrato de Quíos, aproximadamente 280 años a. de J.C. En el extremo cefálico de la médula espinal, ésta aumenta ligeramente de espesor y forma la parte posterior del cerebro conocida como «bulbo raquídeo». Por detrás de esta sección, en casi todos los cordados primitivos existe una extensión denominada el «cerebelo» («cerebro pequeño»). Por delante de éste se encuentra el cerebro medio. En los vertebrados inferiores, el cerebro medio se halla relacionado, sobre todo, con la visión y tiene un par de «lóbulos ópticos», mientras que el cerebro anterior se halla relacionado con el olfato y el gusto y contiene los «lóbulos olfatorios». El cerebro anterior, yendo de delante hacia atrás, se halla dividido en la sección de lóbulos olfatorios, el «cerebro» y el «tálamo», cuya porción más inferior es el «hipotálamo». (El cerebro, palabra de origen latino, al menos en el ser humano, es la parte más grande e importante del órgano). Eliminando el cerebro de animales y observando los resultados, el anatomista francés Marie-Jean-Pierre Flourens demostró, en 1824, que era precisamente el cerebro el responsable de la actividad intelectual y de la voluntad. (Para el cerebro humano, véase fig. 17.2.). El revestimiento del cerebro, denominado corteza cerebral, es el componente de más importancia. En los peces y anfibios, éste simplemente se halla representado por una delgada capa (denominada
pallium
o manto). En los reptiles aparece una nueva capa de tejido nervioso, llamado
neopallium
(«manto nuevo»). Es el verdadero precursor de las estructuras que aparecen más tarde en el proceso evolutivo. Eventualmente se hace cargo del control de la visión y otras sensaciones. En los reptiles, el centro integrador para los mensajes visuales ya se ha desplazado, en parte, desde el cerebro medio al cerebro anterior; en las aves se completa esta traslación. Se extiende virtualmente por toda la superficie del cerebro. Al principio persiste como un delgado revestimiento, pero a medida que crece en los mamíferos superiores, su superficie se hace mucho mayor que la del cerebro, por lo que experimenta inflexiones o «circunvoluciones». Este plegamiento es responsable de la complejidad y capacidad del cerebro de los mamíferos superiores, en especial del
Homo sapiens
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