El cuerpo humano

El cuerpo de un vistazo

Póngase de pie, mire al frente, deje los brazos a los costados con las palmas hacia delante y habrá adoptado la posición anatómica, la postura de referencia de todos los anatomistas. De ella salen las palabras que permiten leer el mapa: anterior (delante) y posterior (detrás), superior (hacia la cabeza) e inferior (hacia los pies), medial (hacia la línea media) y lateral (alejándose de ella). Un corte vertical imaginario que pasa por la nariz y el ombligo, el plano sagital, divide el cuerpo en dos mitades, derecha e izquierda, que parecen reflejos en un espejo. «Izquierda» significa siempre la izquierda del propio cuerpo; por eso, en el dibujo de alguien que nos mira de frente, su corazón queda a nuestra derecha.

Por fuera, la simetría resulta convincente. Por dentro, no tanto. El hígado, el mayor órgano interno con cerca de 1,5 kilos, se sitúa sobre todo a la derecha bajo las costillas; el estómago y el bazo quedan a la izquierda; el pulmón izquierdo tiene dos lóbulos frente a los tres del derecho, lo que deja un hueco para el corazón. Aproximadamente una persona de cada 10.000 tiene situs inversus, una disposición de los órganos completamente invertida, y a veces solo lo descubre gracias a una prueba de imagen.

Los órganos se alojan en compartimentos protegidos llamados cavidades corporales. El cráneo guarda el encéfalo, entre 1,3 y 1,4 kilos de tejido que consume cerca de una quinta parte de la energía del cuerpo en reposo. La cavidad torácica, encerrada por 24 costillas, contiene el corazón y los pulmones. Una cúpula de músculo, el diafragma, la separa de la cavidad abdominal, donde están el estómago, el hígado, los intestinos y los riñones, y que continúa en la cavidad pélvica, con la vejiga y los órganos reproductores.

¿Sabías que el corazón está casi en el centro del pecho, detrás del esternón, y que solo su punta se inclina hacia la izquierda, que es donde se nota el latido?

El inventario impresiona: 206 huesos en un adulto típico, más de 600 músculos esqueléticos, unos cinco litros de sangre y una piel que cubre entre 1,5 y 2 metros cuadrados. El agua supone alrededor del 60 % del peso de un hombre adulto, algo menos en las mujeres, que de media tienen más grasa.

Gran parte de este mapa se trazó sorprendentemente tarde. Durante unos 1.300 años, la medicina europea siguió a Galeno, médico griego afincado en Roma, que había diseccionado sobre todo animales, como cerdos y monos. En 1543, Andrés Vesalio publicó De humani corporis fabrica, basado en la disección humana, y corrigió muchos errores de Galeno, desde los lóbulos del hígado hasta la mandíbula, que en el ser humano es un solo hueso. El mapa sigue siendo útil a diario: los cirujanos se orientan por referencias de la superficie, y el dolor de la apendicitis suele empezar cerca del ombligo antes de instalarse abajo a la derecha. El cuerpo es un edificio bien organizado, y saber dónde están las habitaciones es el primer paso para entender cómo funciona.

Treinta y siete billones de células

Contar las células de un cuerpo humano parece una tarea imposible y, en sentido literal, nadie la ha hecho jamás. Los científicos las estiman órgano por órgano, multiplicando el volumen de cada tejido por el tamaño o la densidad típicos de sus células. En 2013, un equipo dirigido por Eva Bianconi llegó a unos 37 billones para un adulto medio. Una revisión de 2016, de Ron Sender, Shai Fuchs y Ron Milo, basada en un hombre de referencia de 70 kilos, propuso unos 30 billones. En cualquier caso, son varios miles de veces la población de la Tierra.

Lo sorprendente es lo desigual del reparto. Unas cinco de cada seis células son glóbulos rojos, diminutos discos de solo 7 a 8 micrómetros de diámetro (un micrómetro es la milésima parte de un milímetro). Son tan pequeños y tan numerosos que dominan el recuento aunque solo suponen un pequeño porcentaje de la masa corporal. Les siguen las plaquetas, fragmentos celulares que taponan las fugas, con unos 1,5 billones. Los 86.000 millones de neuronas del cerebro, pese a su importancia, son un simple error de redondeo en este censo. En peso, la historia se invierte: las células musculares y las adiposas, pocas pero grandes, forman la mayor parte de la masa celular.

Los tamaños varían muchísimo. El óvulo humano, de unos 0,1 milímetros, es la célula más grande y apenas visible a simple vista; la cabeza de un espermatozoide mide unos 5 micrómetros. Una motoneurona que mueve el dedo gordo del pie tiene el cuerpo celular en la parte baja de la médula espinal y una única prolongación, el axón, que puede alcanzar casi un metro en un adulto alto.

¿Sabías que tu cuerpo alberga más o menos tantas bacterias como células humanas, unos 38 billones, sobre todo en el colon, y que la vieja idea de que nos superan diez a uno se basaba en un cálculo aproximado de los años setenta?

Las células, además, se renuevan sin cesar. Según estimaciones recientes, cada día se reemplazan unos 330.000 millones, alrededor del 1 % del total, en su inmensa mayoría células de la sangre y del revestimiento intestinal. Un glóbulo rojo dura unos 120 días; las células de la superficie del intestino delgado, apenas unos días. Otras nos acompañan toda la vida, como la mayoría de las neuronas de la corteza cerebral y las fibras del núcleo del cristalino.

La idea de que los seres vivos están hechos de células es más joven que el telescopio. Robert Hooke acuñó la palabra célula en 1665, tras ver al microscopio las celdillas del corcho. En 1838 y 1839, Matthias Schleiden y Theodor Schwann propusieron que todas las plantas y todos los animales están formados por células, y Rudolf Virchow popularizó después el principio de que toda célula procede de otra célula. Cuando esa división ordenada se descontrola y las células se multiplican sin freno, el resultado es el cáncer. Mientras tanto, una sola gota de sangre de un microlitro contiene unos cinco millones de glóbulos rojos: la población de un país pequeño en un punto que se borra con la yema del dedo.

Dentro de una célula

Una célula humana típica mide entre 10 y 30 micrómetros, así que un par de docenas cabrían en fila sobre el punto final de esta frase. Por dentro no es una bolsa de gelatina, sino una fábrica bulliciosa. Su pared exterior es la membrana celular, una doble capa de moléculas grasas llamadas fosfolípidos, de solo 7 a 10 nanómetros de grosor y salpicada de proteínas que actúan como puertas, bombas y receptores. Todo lo que hay dentro, salvo el núcleo, es el citoplasma, un gel acuoso abarrotado en el que flotan las piezas de trabajo, los orgánulos.

El núcleo es la oficina central. Guarda el ADN tras una doble membrana atravesada por miles de poros y contiene una zona densa, el nucléolo, donde se ensamblan las piezas de los ribosomas. Las instrucciones salen del núcleo en forma de moléculas mensajeras; el ADN, en cambio, nunca sale de casa.

La fabricación ocurre en los ribosomas, máquinas moleculares que construyen proteínas. Muchos se asientan en el retículo endoplasmático rugoso, un laberinto de membranas plegadas donde las proteínas nuevas se introducen y se pliegan. Pequeñas burbujas llamadas vesículas las llevan al aparato de Golgi, una pila de sacos aplanados que las recorta, las etiqueta y las clasifica para usarlas dentro de la célula o exportarlas. Los residuos van a los lisosomas, sacos de enzimas digestivas que trabajan a una acidez de alrededor de pH 5 y descomponen piezas gastadas e intrusos capturados. Todo se mantiene en su forma gracias al citoesqueleto, un andamiaje de filamentos proteicos que además sirve de raíles por los que unas proteínas motoras arrastran su carga.

La energía procede de las mitocondrias, orgánulos con forma de judía que combinan el oxígeno con el combustible de los alimentos para fabricar ATP, la moneda energética de la célula. Una célula del hígado puede contener mil o más. Las mitocondrias tienen su propio pequeño anillo de ADN, con 37 genes, heredado casi por completo de la madre. Es una pista de su origen: se cree que descienden de bacterias engullidas por una célula ancestral hace bastante más de mil millones de años, una idea que defendió Lynn Margulis a partir de 1967.

¿Sabías que los glóbulos rojos maduros expulsan su núcleo y carecen de mitocondrias, de modo que no gastan nada del oxígeno que transportan?

Casi todo esto fue invisible hasta la llegada del microscopio electrónico. Camillo Golgi vio su aparato en 1898 gracias a una tinción con plata, pero algunos dudaron de que existiera hasta que las imágenes electrónicas zanjaron la cuestión en los años cincuenta. Albert Claude, Christian de Duve y George Palade, que entre los tres trazaron la vía de secreción de la célula y descubrieron los lisosomas, compartieron el Premio Nobel en 1974. Cuando falla una pieza, los efectos son precisos: en la enfermedad de Tay-Sachs, la falta de una enzima lisosómica deja que una sustancia grasa se acumule en las neuronas. En el lado amable, el entrenamiento de resistencia lleva a las células musculares a fabricar más mitocondrias, una de las razones por las que la forma física mejora con la práctica. Cada una de tus células es una fábrica que nunca cierra.

El ADN: el manual de instrucciones

Casi todas las células de tu cuerpo llevan una copia completa de las instrucciones para construirte. Están escritas en el ADN, el ácido desoxirribonucleico, una molécula larga con forma de escalera retorcida: la doble hélice. Cada larguero es una cadena de azúcar y fosfato, y cada peldaño es un par de letras químicas, las bases. Son cuatro, adenina, timina, citosina y guanina, y se emparejan según una regla estricta: A con T y C con G. Como cada hebra dicta la otra, la molécula lleva incorporada la plantilla para copiarse a sí misma.

Un juego completo de instrucciones humanas, el genoma, consta de unos 3.100 millones de pares de bases, y la mayoría de las células tienen dos juegos, uno de cada progenitor, repartidos en 46 cromosomas agrupados en 23 pares. Estirado, el ADN de una sola célula mediría unos 2 metros y, sin embargo, cabe en un núcleo de unos 6 micrómetros. Lo consigue enrollándose en carretes de proteínas llamadas histonas, que forman nucleosomas como cuentas de un collar, los cuales se pliegan y forman bucles hasta dar la cromatina compacta. La hélice en sí mide apenas unos 2 nanómetros de ancho.

Un gen es un tramo de ADN que contiene la receta de una proteína o de una molécula de ARN funcional. Los seres humanos tienen unos 20.000 genes codificantes de proteínas, muchos menos de lo que esperaban numerosos científicos y aproximadamente los mismos que un diminuto gusano nematodo. Las partes codificantes solo representan entre el 1 y el 2 % del genoma; buena parte del resto ayuda a decidir cuándo y dónde se activan los genes, y otra parte no tiene función conocida.

¿Sabías que dos personas cualesquiera comparten alrededor del 99,9 % de su secuencia de ADN, y que aun así el 0,1 % restante equivale a millones de letras?

El camino hasta la hélice fue largo. En 1869, Friedrich Miescher aisló de vendas empapadas de pus una sustancia que llamó «nucleína». En 1952, Rosalind Franklin y su estudiante Raymond Gosling obtuvieron una imagen de rayos X, la Fotografía 51, que revelaba un patrón helicoidal. Apoyándose, entre otras pistas, en sus datos, James Watson y Francis Crick publicaron en 1953 su modelo de doble hélice y señalaron, con una célebre contención, que ese emparejamiento sugería de inmediato un posible mecanismo de copia del material genético. El Proyecto Genoma Humano dio su secuencia por prácticamente completa en 2003, y las últimas lagunas rebeldes se cerraron en 2022.

Cada vez que una célula se divide copia sus aproximadamente seis mil millones de letras, y unas enzimas correctoras limitan los errores a cerca de uno por cada mil millones. Aun así, una sola letra equivocada puede importar: la anemia falciforme se debe a un único cambio en el gen de una parte de la hemoglobina, que vuelve rígidos y deformes los glóbulos rojos. La mayoría de los cambios, sin embargo, son inofensivos y constituyen la materia prima de la individualidad. Esa copia casi perfecta explica que un niño pueda heredar la barbilla de su abuela: el manual se transmite página a página, con notablemente pocas erratas.

Las proteínas: las obreras del cuerpo

Si el ADN es el manual de instrucciones, las proteínas son la plantilla de trabajadores. Transportan oxígeno, digieren los alimentos, contraen los músculos, forman el pelo, copian el ADN, combaten las infecciones y transmiten mensajes entre células. Después del agua, son la mayor parte de la masa de una célula, y el cuerpo fabrica muchos miles de tipos distintos.

Cada proteína es una cadena de piezas llamadas aminoácidos, de los que el cuerpo utiliza 20. Fabricar una requiere dos etapas. Primero, en el núcleo, una enzima llamada ARN polimerasa copia un gen en una copia de trabajo móvil, el ARN mensajero; es la transcripción. El mensajero sale por un poro nuclear hacia el citoplasma, donde un ribosoma se engancha a él y lo lee de tres en tres letras. Cada triplete, o codón, indica un aminoácido, que llega a bordo de una molécula adaptadora a juego, el ARN de transferencia. El ribosoma une los aminoácidos uno a uno, a unos pocos por segundo en las células humanas, hasta toparse con un codón de parada. Es la traducción. Con cuatro letras leídas de tres en tres hay 64 codones, más que suficientes para 20 aminoácidos y las señales de inicio y fin.

Una cadena aún no es una proteína activa. Tiene que plegarse, normalmente en mucho menos de un segundo, en una forma tridimensional precisa. Unos tramos se enrollan en espirales llamadas hélices alfa, otros se pliegan en láminas beta, y el conjunto se compacta. Algunas proteínas se asocian después en equipo. La hemoglobina, que transporta el oxígeno en los glóbulos rojos, consta de cuatro cadenas con 574 aminoácidos en total, cada una de las cuales sostiene un grupo hemo con hierro. La forma es la función: el hueco de una enzima encaja con su diana como una cerradura con su llave.

¿Sabías que la proteína humana más grande que se conoce, la titina, un muelle molecular del músculo, puede superar los 34.000 aminoácidos?

Las proteínas varían enormemente en tamaño y función. La insulina tiene apenas 51 aminoácidos; Frederick Sanger había descifrado su secuencia completa en 1955, la primera proteína secuenciada de la historia, y recibió el Premio Nobel en 1958. Las primeras estructuras tridimensionales, las de la mioglobina y la hemoglobina, las resolvieron mediante cristalografía de rayos X John Kendrew y Max Perutz entre 1958 y 1960. La proteína más abundante del cuerpo es el colágeno, la fibra en forma de cuerda de la piel, los tendones y los huesos, que supone aproximadamente entre una cuarta y una tercera parte de todas las proteínas.

Cuando el plegamiento falla, las consecuencias pueden ser graves. En la fibrosis quística, la versión defectuosa más común de una proteína canal se pliega mal y se destruye antes de llegar a la superficie celular. En las enfermedades priónicas, una proteína mal plegada obliga a las copias normales a plegarse mal también. El cambio de forma de las proteínas se puede ver en la cocina: el calor despliega las proteínas de la clara de huevo y convierte un líquido transparente en un sólido blanco y firme, y por mucho que se enfríe no vuelve atrás. Un gen es solo una receta; la proteína es el plato, y su forma lo es todo.

Células madre

Cada uno de tus aproximadamente 200 tipos de células especializadas, desde las neuronas hasta los adipocitos, desciende de una sola célula: el óvulo fecundado. Una célula madre es cualquier célula que conserva algo de aquella promesa original. Tiene dos talentos característicos. Puede autorrenovarse, dividiéndose para producir más células madre, y puede diferenciarse, dando lugar a células especializadas.

Las células madre tienen distintos grados de versatilidad, lo que se llama potencia. El óvulo fecundado y sus primeras células hijas son totipotentes: pueden formar un cuerpo entero y además la placenta. Unos cinco días después de la fecundación, el embrión es una bola hueca de un centenar de células o más, el blastocisto, con un grupo interior llamado masa celular interna. Esas células son pluripotentes: pueden convertirse en cualquier tipo celular del cuerpo. A medida que el embrión se desarrolla, se reparten en tres capas germinales. El ectodermo da lugar a la piel y al sistema nervioso; el mesodermo, a los músculos, los huesos, la sangre y el corazón; el endodermo, al revestimiento del tubo digestivo y de los pulmones y a órganos como el hígado.

Los adultos conservan reservas más pequeñas de células madre adultas, multipotentes, cada una limitada a su tejido. Las más activas viven en la médula ósea, donde las células madre hematopoyéticas (formadoras de sangre) y su descendencia producen unos dos millones de glóbulos rojos por segundo, además de glóbulos blancos y plaquetas. Las células madre del fondo de los pliegues del intestino renuevan su superficie cada pocos días, y las de la base de la epidermis la renuevan más o menos cada mes. Otros tejidos son mucho más ahorradores: las células del músculo cardiaco se reponen a un ritmo de solo un 1 % anual en adultos jóvenes, y más despacio con la edad.

¿Sabías que esa estimación del corazón se obtuvo gracias al carbono 14 liberado por las pruebas nucleares de la Guerra Fría, que dejó un sello fechable en el ADN de toda célula formada desde entonces?

La existencia de las células madre de la sangre la demostraron en 1961, en Toronto, James Till y Ernest McCulloch, que observaron bultos en el bazo de ratones irradiados, cada uno de ellos una colonia surgida de una sola célula de médula. El trasplante de médula ósea, del que fue pionero E. Donnall Thomas, sigue siendo la terapia con células madre mejor establecida. En 2006, Shinya Yamanaka demostró que activar solo cuatro genes bastaba para devolver células adultas de ratón al estado pluripotente: las llamadas células madre pluripotentes inducidas. Compartió el Premio Nobel de 2012 con John Gurdon, que había reprogramado células de rana décadas antes.

Cuando las células formadoras de sangre acumulan mutaciones dañinas, pueden originar una leucemia. Muchos tratamientos propuestos con células madre, aparte de los trasplantes de sangre y médula, siguen siendo experimentales y se están evaluando en ensayos regulados. Pero el trabajo cotidiano de las células madre nunca se detiene: tras una donación de sangre, la médula repone en silencio los glóbulos rojos perdidos en unas cuatro a seis semanas. En un sentido muy real, te estás reconstruyendo desde dentro todo el tiempo.

Cuatro tipos de tejido

Mira de cerca cualquier órgano y encontrarás los mismos cuatro materiales, mezclados en proporciones distintas. Un tejido es un conjunto de células semejantes, junto con el material que las rodea, que trabajan en una misma tarea. El anatomista francés Xavier Bichat, que en la década de 1790 trabajó casi sin microscopio, separaba los órganos hirviéndolos, secándolos y macerándolos, e identificó 21 clases de tejidos; la palabra francesa tissu significa tela tejida. Los microscopios redujeron después su lista a cuatro.

El tejido epitelial cubre y reviste. Forma la capa externa de la piel, el revestimiento del tubo digestivo y de las vías respiratorias y las paredes de las glándulas. Sus células se apiñan en láminas ancladas a una fina alfombra llamada membrana basal, sin vasos sanguíneos propios; se nutren por difusión desde abajo. Su forma delata su función: células planas o escamosas para barreras finas como los alvéolos pulmonares, cúbicas en los túbulos del riñón, cilíndricas y altas en el intestino. Como sufre un desgaste constante, el epitelio se renueva deprisa: la capa externa de la piel se recambia en aproximadamente un mes.

El tejido conjuntivo mantiene unido el cuerpo y se define menos por sus células que por lo que hay entre ellas, la matriz extracelular. Si cambias la matriz, cambias el tejido: fibras resistentes de colágeno forman los tendones, un gel elástico el cartílago, cristales minerales el hueso, y una matriz líquida la sangre. La grasa también es tejido conjuntivo.

El tejido muscular se contrae. El músculo esquelético, estriado al microscopio, mueve los huesos bajo control voluntario. El músculo cardiaco, también estriado, solo existe en el corazón y late sin órdenes conscientes. El músculo liso, sin estrías, comprime el intestino, la vejiga y las paredes de los vasos sanguíneos. El tejido nervioso transmite señales: las neuronas envían impulsos eléctricos a hasta unos 120 metros por segundo en las fibras más rápidas, mientras las células gliales las nutren, las aíslan y las protegen.

¿Sabías que la sangre se considera un tejido conjuntivo, porque sus células flotan en una matriz líquida, el plasma, que supone algo más de la mitad de su volumen?

Las cuatro familias también explican mucho sobre las enfermedades. Entre el 80 y el 90 % de los cánceres nacen en el epitelio, el tejido que se divide con más intensidad, y se llaman carcinomas; los cánceres del tejido conjuntivo, mucho más raros, son los sarcomas. Las lesiones cotidianas también revelan las capas. Una ampolla es líquido acumulado dentro del epitelio de la piel; un rasguño que sangra ha atravesado hasta el tejido conjuntivo, por donde discurren los vasos, y un corte con papel escuece porque alcanza las terminaciones nerviosas. Combina de otro modo estas cuatro telas y obtendrás un labio, un tendón o un hígado.

Órganos y aparatos

El cuerpo está organizado como un juego de cajas que encajan unas dentro de otras. Los átomos se unen en moléculas, las moléculas construyen células, las células semejantes forman tejidos, los tejidos se combinan en órganos y los órganos cooperan en aparatos y sistemas. Un órgano es una estructura diferenciada, formada por al menos dos tipos de tejido, que cumple una función concreta. El estómago es un buen ejemplo: el epitelio lo reviste y segrega ácido, el músculo liso remueve su contenido, el tejido conjuntivo une las capas y lleva los vasos sanguíneos, y los nervios coordinan el conjunto.

Los anatomistas suelen agrupar los órganos en 11 aparatos y sistemas. El sistema tegumentario (piel, pelo y uñas) es la barrera exterior. Los sistemas óseo y muscular dan forma y movimiento. Los sistemas nervioso y endocrino son las dos redes de control, una rápida y eléctrica, la otra más lenta y química. El aparato cardiovascular bombea la sangre; el sistema linfático e inmunitario drena líquidos y combate las infecciones; el aparato respiratorio intercambia gases; el aparato digestivo descompone los alimentos; el aparato urinario filtra la sangre y elimina residuos, y el aparato reproductor engendra la siguiente generación.

Cuántos órganos hay depende de quién los cuente. Se cita a menudo la cifra de 78, pero las listas varían mucho según se cuente por separado cada hueso, cada glándula o cada músculo. Incluso la definición se mueve: en 2016, el cirujano J. Calvin Coffey y sus colegas sostuvieron que el mesenterio, el pliegue de tejido que sujeta los intestinos, es un único órgano continuo, una idea hoy ampliamente aceptada. El órgano más grande de todos es la piel; el mayor órgano interno, el hígado.

¿Sabías que se puede vivir sin un número sorprendente de órganos, entre ellos el bazo, la vesícula biliar, el apéndice, un riñón, un pulmón y grandes partes del hígado y del intestino?

Los aparatos rara vez trabajan solos. Corre para alcanzar el autobús y tu sistema nervioso activa los músculos, que tiran del esqueleto; el sistema endocrino libera adrenalina; el corazón y los pulmones se aceleran para llevar oxígeno, y la piel suda para eliminar el calor sobrante. Algunos órganos tienen incluso doble afiliación: el páncreas pertenece tanto al aparato digestivo como al sistema endocrino.

Esa interdependencia explica por qué un fallo en un punto se propaga. La insuficiencia renal altera la presión arterial y el equilibrio de las sales; un corazón que falla deja que el líquido se acumule en los pulmones y las piernas. También explica por qué sustituir un órgano pareció un día impensable. En 1954, en Boston, el cirujano Joseph Murray trasplantó un riñón de Ronald Herrick a su gemelo idéntico, Richard, que vivió ocho años más; Murray recibiría después el Premio Nobel. Hoy se trasplantan de forma habitual riñones, hígados, corazones y pulmones en todo el mundo. La lección del plano del cuerpo es sencilla: ningún órgano es una isla.

De qué estamos hechos

Reduce un cuerpo humano a sus elementos químicos y la lista resulta corta. En masa, alrededor del 65 % es oxígeno, el 18 % carbono, el 10 % hidrógeno y el 3 % nitrógeno. Añade el calcio, cerca del 1,5 %, y el fósforo, en torno al 1 %, y esos seis elementos suman aproximadamente el 99 % de ti. El potasio, el azufre, el sodio, el cloro y el magnesio forman casi todo el resto, muy por debajo del 1 % entre todos.

El oxígeno encabeza la lista sobre todo por el agua. El agua supone alrededor del 60 % del peso de un adulto, unos 42 litros en un hombre de 70 kilos, y una molécula de agua es oxígeno en casi nueve décimas partes de su peso. Si en lugar de pesar los átomos los cuentas, el orden cambia: el hidrógeno, el elemento más ligero, representa cerca del 62 % de todos los átomos del cuerpo, el oxígeno alrededor del 24 % y el carbono en torno al 12 %. Una persona de 70 kilos contiene aproximadamente 7.000 cuatrillones de átomos, un siete seguido de veintisiete ceros.

El carbono es la estrella de la estructura. Cada átomo de carbono puede unirse a la vez a otros cuatro, formando las largas cadenas y los anillos de las proteínas, las grasas, los azúcares y el ADN. Agrupado por moléculas, un adulto típico es alrededor de un 60 % agua, entre un 15 y un 17 % proteína, una proporción muy variable de grasa, cerca de un 6 % de minerales, sobre todo en los huesos, y solo en torno a un 1 % de hidratos de carbono, almacenados como glucógeno en el hígado y los músculos.

¿Sabías que la grasa que se pierde sale del cuerpo sobre todo en forma de dióxido de carbono espirado, y que un cálculo de 2014 concluyó que los pulmones se llevan alrededor del 84 % de ella?

Algunos elementos importan mucho más de lo que pesan. Un adulto tiene solo unos 4 gramos de hierro, en su mayoría en la hemoglobina, donde se une al oxígeno; su carencia causa anemia. El tiroides necesita yodo, unos 15 a 20 miligramos en todo el cuerpo, para fabricar sus hormonas, y si falta, la glándula puede hincharse y formar un bocio. El zinc, el cobre, el selenio y unos cuantos más se necesitan en cantidades mínimas, a menudo como piezas activas de las enzimas.

El químico francés Antoine Lavoisier fue de los primeros en ver el cuerpo en estos términos. A principios de la década de 1780, junto a Pierre-Simon Laplace, midió el calor que desprendía un conejillo de Indias dentro de un calorímetro de hielo y concluyó que respirar es una forma lenta de combustión, que quema carbono con oxígeno. Casi todos los átomos de esa química tienen un pasado cósmico. El hidrógeno procede del Big Bang; el carbono, el oxígeno, el calcio y el hierro se forjaron en el interior de estrellas y se dispersaron cuando estas murieron. Como dijo Carl Sagan, «estamos hechos de materia estelar». Cada respiración y cada comida son un intercambio de los materiales más antiguos del universo.

La homeostasis: mantener el equilibrio

Fuera, el tiempo puede pasar de la helada a la ola de calor; dentro, tu temperatura central se mantiene a un grado de los 37 °C. Esa estabilidad es la homeostasis, la capacidad del cuerpo de mantener sus condiciones internas dentro de límites estrechos ocurra lo que ocurra alrededor. La temperatura es el ejemplo más conocido, pero lo mismo vale para el azúcar en sangre, que entre comidas suele rondar los 4 a 6 milimoles por litro, para la acidez de la sangre, que se mantiene entre un pH de 7,35 y 7,45, y para el agua, la sal, el oxígeno y el dióxido de carbono.

Casi todo este control funciona por retroalimentación negativa, el principio del termostato de casa. Cada bucle tiene tres partes. Unos sensores detectan un cambio: las terminaciones nerviosas de la piel y ciertas células del cerebro sensibles a la temperatura vigilan el calor. Un centro de control compara la lectura con un valor de referencia; en el caso de la temperatura es el hipotálamo, una región del tamaño de una almendra en la base del cerebro. Después, unos efectores actúan para invertir el cambio, y la respuesta se apaga a medida que las condiciones vuelven a la normalidad.

Cuando te sobrecalientas, el hipotálamo ordena a los vasos sanguíneos de la piel que se dilaten, para que la sangre caliente pierda calor en la superficie, y por eso se enrojece una cara acalorada. También activa las glándulas sudoríparas; el sudor que se evapora se lleva el calor, y con calor una persona puede sudar más de un litro por hora. Cuando tienes frío, los vasos de la piel se estrechan, de modo que la sangre caliente se queda en el centro y los dedos palidecen, y los músculos empiezan a tiritar, generando calor con contracciones pequeñas y rápidas. Unos músculos diminutos en la base de cada pelo también se contraen y ponen la piel de gallina, un vestigio de antepasados más peludos en los que el pelo erizado atrapaba una capa aislante de aire.

¿Sabías que los famosos 37 °C se deben a Carl Wunderlich, que en 1868 publicó promedios de alrededor de un millón de mediciones en la axila, y que las mediciones modernas sitúan el valor típico algo más abajo, entre 36,6 y 36,8 °C?

La idea tiene raíces francesas. Desde la década de 1850, el fisiólogo Claude Bernard sostuvo que la estabilidad del milieu intérieur, el medio interno, es la condición para una vida libre e independiente. En 1926, el fisiólogo estadounidense Walter Cannon acuñó la palabra «homeostasis» y la desarrolló en su libro La sabiduría del cuerpo, de 1932. No todos los bucles son negativos. En el parto, las contracciones provocan la liberación de la hormona oxitocina, que a su vez refuerza las contracciones: un bucle de retroalimentación positiva que continúa hasta que nace el bebé.

Cuando la homeostasis se ve desbordada, las consecuencias pueden ser graves. Una temperatura central superior a unos 40 °C puede causar un golpe de calor, y por debajo de 35 °C se habla de hipotermia. La diabetes es, en el fondo, un fallo del control del azúcar en sangre. Así que la próxima vez que tirites en una parada de autobús, recuerda que no es debilidad, sino un termostato trabajando, que te mantiene con vida por cuestión de grados.

El esqueleto

Si se retira todo lo blando, a un adulto lo sostienen unos 206 huesos, un armazón que pesa aproximadamente el 15 % del cuerpo. En realidad son dos esqueletos en uno. El esqueleto axial, la columna central formada por el cráneo, la columna vertebral, las costillas y el esternón, tiene 80 huesos y protege el encéfalo, la médula espinal, el corazón y los pulmones. El esqueleto apendicular, 126 huesos repartidos entre los miembros y las cinturas que los unen al tronco, se encarga de casi todo el movimiento. Curiosamente, más de la mitad de nuestros huesos, 106 en total, están en las manos y los pies.

Un esqueleto funciona como un sistema de palancas. Los huesos son barras rígidas, las articulaciones son ejes, y los músculos, anclados mediante tendones, tiran a través de ellas. El fémur, el hueso del muslo, es el más largo y resistente, aproximadamente una cuarta parte de la estatura; el estribo, en el oído medio, con unos 3 milímetros, es el más pequeño. La clavícula separa el hombro del tórax como un puntal, y por eso es uno de los huesos que más se rompen al caer sobre la mano extendida.

El armazón es también un almacén y una fábrica. Alrededor del 99 % del calcio del organismo está guardado en el hueso, que lo libera cuando falta en la sangre, y la médula roja de las caderas, las costillas, el esternón y las vértebras fabrica las células sanguíneas. El número de huesos tampoco es fijo. Un recién nacido tiene cerca de 300 piezas óseas, muchas todavía en parte cartilaginosas, que se fusionan durante la infancia; los últimos cartílagos de crecimiento se cierran hacia los veinte años.

¿Sabías que el hueso hioides, un pequeño hueso en forma de U situado en el cuello que sirve de anclaje a la lengua, es el único hueso del cuerpo que no se articula con ningún otro?

Durante unos 1300 años la anatomía europea siguió a Galeno, un médico griego afincado en Roma cuyas descripciones se basaban sobre todo en la disección de monos y otros animales. En 1543 Andrés Vesalio, profesor en Padua, publicó De humani corporis fabrica, ilustrada con magníficos grabados en madera basados en disecciones humanas. La obra corregía decenas de errores, entre ellos la afirmación de Galeno de que la mandíbula humana está formada por dos huesos.

Como el hueso es un tejido vivo, responde al uso que se le da. Caminar, correr y cargar peso lo mantienen denso; el reposo prolongado en cama o los viajes espaciales lo adelgazan. En la osteoporosis, frecuente en la vejez y sobre todo en las mujeres tras la menopausia, el hueso se pierde más deprisa de lo que se reconstruye, de modo que una muñeca, una cadera o una vértebra pueden romperse tras una caída leve. El esqueleto de una vitrina de museo parece seco y terminado. El que llevas dentro se reconstruye en silencio, pieza a pieza, toda la vida.

El interior de un hueso

Si se corta un hueso largo como el fémur por la mitad, se parece más a un tubo que a una barra maciza. Una envoltura resistente, el periostio, rica en nervios y vasos sanguíneos, lo recubre por fuera; por eso un golpe en la espinilla duele tanto. Debajo hay una pared densa de hueso compacto, de varios milímetros de grosor, y en el centro la cavidad medular, ocupada en los adultos por médula amarilla grasa. Hacia los extremos la pared se adelgaza y el interior se llena de hueso esponjoso, un panal de diminutos puntales llamados trabéculas.

El hueso es un material compuesto, algo así como el hormigón armado. Aproximadamente dos tercios de su peso son minerales, cristales de fosfato de calcio llamados hidroxiapatita, que resisten la compresión. Casi todo el tercio restante es colágeno, una proteína fibrosa que resiste la flexión y la rotura. Si se deja un hueso de pollo unos días en vinagre para disolver el mineral, se dobla como el caucho; si se calcina lo suficiente para destruir el colágeno, se desmorona.

El hueso compacto está hecho de millones de osteonas, diminutos cilindros de unos 0,2 milímetros de diámetro formados por anillos concéntricos alrededor de un conducto central que lleva vasos y nervios. El médico inglés Clopton Havers describió estos conductos en 1691, y todavía llevan su nombre. Atrapados en pequeñas cavidades entre los anillos viven los osteocitos, células óseas maduras que se comunican mediante canalículos más finos que un cabello y detectan la tensión. El hueso compacto representa alrededor del 80 % de la masa del esqueleto; el esponjoso, ligero pero reforzado según las líneas de carga, el resto.

El hueso nunca está terminado. Dos equipos de células trabajan en él sin descanso. Los osteoclastos, células grandes con muchos núcleos, disuelven el hueso viejo con ácido y enzimas; los osteoblastos los siguen y depositan colágeno nuevo que después se mineraliza. Gracias a esta remodelación, un adulto renueva cada año aproximadamente una décima parte de su esqueleto. En 1892 el cirujano alemán Julius Wolff sostuvo que el hueso se adapta a las cargas que soporta, idea que hoy se conoce como ley de Wolff: el brazo con el que un tenista profesional sujeta la raqueta tiene un hueso claramente más grueso que el otro.

¿Sabías que la médula roja, situada en los adultos sobre todo en los huesos planos y en los extremos de los huesos largos, produce unos dos millones de glóbulos rojos nuevos cada segundo?

Cuando el equilibrio se rompe, llegan los problemas. En ingravidez, los astronautas pueden perder alrededor del 1 % del hueso de las caderas cada mes, y la osteoporosis es la versión lenta de ese mismo desequilibrio en la Tierra. Una fractura, en cambio, muestra el sistema en su mejor momento: se forma un coágulo, un callo blando de cartílago tiende un puente sobre la grieta, el hueso duro lo sustituye y la remodelación alisa la unión a lo largo de meses. Pocos materiales fabricados por ingenieros saben repararse solos. El hueso lo hace por rutina.

El cráneo

El cráneo es un casco, una cara y unas mandíbulas fundidos en una sola pieza. Se le suelen contar 22 huesos, divididos entre el neurocráneo, ocho huesos que forman una bóveda alrededor del encéfalo, y catorce huesos faciales que rodean los ojos, la nariz y la boca. La bóveda la forman el frontal en la frente, los dos parietales que constituyen el techo y los lados, los dos temporales a la altura de las sienes, el occipital en la nuca y dos huesos menos visibles en la base, el esfenoides y el etmoides. Solo un hueso se mueve libremente: la mandíbula.

Los huesos de la bóveda se unen mediante líneas sinuosas llamadas suturas, articulaciones de tejido fibroso resistente que encajan como piezas de un rompecabezas. Al nacer todavía están sueltas, y los espacios donde confluyen varios huesos están cubiertos por una membrana: las fontanelas. Esta flexibilidad permite que el cráneo se amolde ligeramente cuando el bebé atraviesa el canal del parto y deja sitio a un cerebro que más que duplica su tamaño durante el primer año. La gran fontanela anterior suele cerrarse entre los 18 meses y los dos años.

El cráneo adulto encierra unos 1300 centímetros cúbicos, espacio suficiente para un encéfalo de 1,3 a 1,4 kilos rodeado de líquido. En la base, una gran abertura, el agujero magno, deja pasar la médula espinal hacia la columna, y decenas de orificios menores dan paso a nervios y vasos. Unas cavidades llenas de aire, los senos paranasales, aligeran los huesos de la cara y dan resonancia a la voz. La mandíbula gira y se desliza en la articulación temporomandibular, justo delante de cada oreja: apoya ahí los dedos y abre la boca para notar cómo avanza. Impulsadas por el masetero, uno de los músculos más potentes para su tamaño, las muelas pueden morder con una fuerza de varios cientos de newtons.

¿Sabías que el hueso temporal, que alberga los delicados órganos del oído y del equilibrio, contiene el hueso más denso del cuerpo, el peñasco, cuyo nombre ya anuncia su dureza?

A principios del siglo XIX el médico alemán Franz Joseph Gall popularizó la frenología, la idea de que los bultos del cráneo revelaban el carácter y el talento. Era falsa: la forma externa del cráneo no dice casi nada del cerebro que contiene, y los experimentos la habían desacreditado entre los científicos a mediados de siglo. Sin embargo, la intuición de Gall de que distintas partes del cerebro cumplen funciones distintas resultó bastante acertada: una buena idea escondida dentro de una mala.

Las lesiones del cráneo importan sobre todo por lo que protege. Un golpe puede contusionar el cerebro o causar una hemorragia aunque no haya fractura, y por eso los cascos están diseñados para repartir y frenar el impacto. En la craneosinostosis, una o varias suturas se cierran demasiado pronto en el lactante y deforman la cabeza en crecimiento; los cirujanos pueden liberarlas. En la vida diaria el cráneo se hace notar de formas más discretas: el chasquido de una mandíbula, la presión de un seno taponado durante un resfriado. Fino, ligero y enormemente resistente, es la habitación mejor defendida del cuerpo.

La columna vertebral

La columna vertebral, o raquis, empieza siendo una pila de 33 vértebras. Siete vértebras cervicales forman el cuello, doce torácicas sostienen las costillas y cinco grandes vértebras lumbares soportan el peso de la parte baja de la espalda. Por debajo, cinco vértebras se fusionan en el sacro, encajado entre los huesos de la cadera, y de tres a cinco diminutas forman el cóccix. Quedan así 24 vértebras móviles en el adulto, en una columna de unos 70 centímetros.

Cada vértebra tiene dos partes principales. Delante está el cuerpo vertebral, un cilindro corto de hueso esponjoso que soporta la carga; los cuerpos aumentan de tamaño hacia abajo, porque cada uno carga más peso que el de encima. Detrás, el arco vertebral cierra un anillo, y al apilarse estos anillos forman el conducto vertebral que protege la médula espinal. Unas prolongaciones óseas sobresalen hacia los lados y hacia atrás como anclajes musculares; la hilera de bultos que se nota en el centro de la espalda corresponde a las apófisis espinosas. Entre los cuerpos se sitúan 23 discos intervertebrales, cada uno con un resistente anillo fibroso alrededor de un núcleo gelatinoso, el núcleo pulposo.

Vista de perfil, una columna sana no es recta, sino una suave doble S. El cuello y la zona lumbar se curvan hacia delante; el tórax y el sacro, hacia atrás. La columna de un recién nacido forma una sola C; la curva del cuello aparece cuando el bebé aprende a sostener la cabeza, y la lumbar cuando aprende a ponerse de pie y caminar. Las curvas actúan como un muelle, amortiguan los golpes y equilibran la cabeza sobre las caderas con poco esfuerzo muscular. Arriba, las dos primeras vértebras están especializadas: el atlas permite asentir, y el axis, con una apófisis sobre la que gira el atlas, permite negar con la cabeza.

Los discos son sobre todo agua y se comportan como esponjas. Con la carga de un día de pie van expulsando líquido poco a poco, así que la mayoría de las personas mide alrededor de un centímetro menos al acostarse que al levantarse, y lo recupera durante la noche. Los astronautas, libres de la gravedad, pueden crecer hasta unos 5 centímetros en órbita, a menudo con dolor de espalda como efecto secundario.

¿Sabías que una jirafa tiene el mismo número de vértebras cervicales que tú, siete? Casi todos los mamíferos tienen siete; las de la jirafa son, simplemente, mucho más largas.

La médula espinal es más corta que la columna y termina hacia la primera o segunda vértebra lumbar, con un haz de raíces nerviosas que continúa por debajo. Por eso se puede introducir una aguja en la parte baja de la espalda para obtener líquido cefalorraquídeo, técnica introducida por el médico alemán Heinrich Quincke en 1891. Cuando algo falla, la causa suele ser mecánica. El anillo de un disco puede romperse y dejar que el núcleo sobresalga y presione una raíz nerviosa: es la hernia discal, que puede irradiar dolor a la pierna. La escoliosis es una curvatura lateral que suele aparecer en la adolescencia, y el dolor lumbar es una de las molestias más comunes de la vida adulta. Flexible, portante y protectora a la vez, la columna es un compromiso que casi siempre funciona.

Las articulaciones

Allí donde se encuentran dos huesos hay una articulación, y el cuerpo adulto tiene entre 250 y 350, según cómo se cuenten. Los anatomistas las clasifican por lo que une los huesos. Las articulaciones fibrosas, como las suturas del cráneo, están unidas por tejido denso y apenas se mueven. Las articulaciones cartilaginosas, como los discos intervertebrales y la sínfisis del pubis en la parte delantera de la pelvis, permiten un pequeño juego. Las que solemos imaginar, rodillas, caderas y nudillos, son articulaciones sinoviales, hechas para el movimiento.

Una articulación sinovial es una cápsula cerrada. Los extremos de los huesos están cubiertos de cartílago articular, liso y vítreo, de pocos milímetros de grosor en la rodilla. Los rodea una cápsula articular fibrosa, revestida por la membrana sinovial, que segrega líquido sinovial, un fluido resbaladizo con la consistencia de la clara de huevo cruda. Con cada movimiento, el cartílago absorbe y expulsa este líquido como una esponja, lo que lubrica la articulación y nutre el cartílago, que carece de vasos sanguíneos propios. El resultado es un rozamiento menor que el del hielo deslizándose sobre hielo.

Las articulaciones sinoviales tienen seis formas, y cada una permite movimientos distintos. Las esferoideas, en la cadera y el hombro, giran en todas las direcciones. Las de bisagra, en el codo y entre las falanges, se doblan en un solo plano, como una puerta. Una articulación de pivote deja que el radio gire alrededor del cúbito cuando se da vuelta a una llave, y que la cabeza gire sobre el cuello. La articulación en silla de montar de la base del pulgar se balancea en dos direcciones, la condílea de la muñeca permite flexionar e inclinar hacia los lados, y las planas, entre los huesecillos de la muñeca y del tobillo, simplemente se deslizan. El hombro cambia estabilidad por amplitud: es la articulación más móvil del cuerpo y la que más se luxa.

Hacer crujir los nudillos también es cosa de articulaciones. Al separar los huesos, la presión del líquido sinovial baja hasta que de pronto se forma una cavidad de gas, un momento filmado con resonancia magnética en 2015, y el mismo nudillo no vuelve a crujir hasta pasados unos 20 minutos. El médico estadounidense Donald Unger hizo crujir los nudillos de la mano izquierda, pero no los de la derecha, durante unos 60 años y no encontró artrosis en ninguna de las dos, un experimento unipersonal que le valió un premio Ig Nobel en 2009.

¿Sabías que subir escaleras carga cada rodilla con unas tres o cuatro veces el peso del cuerpo?

Como el cartílago no tiene vasos, cicatriza mal. En la artrosis, la enfermedad articular más común, el cartílago se desgasta y deshilacha con los años, el hueso de debajo se engrosa, aparecen osteofitos y la articulación se vuelve rígida y dolorosa. En la artritis reumatoide, es el sistema inmunitario el que ataca la membrana sinovial. Las caderas y rodillas desgastadas se sustituyen hoy de forma habitual por prótesis de metal, cerámica y plástico, uno de los grandes éxitos de la cirugía. Aun así, casi siempre las articulaciones funcionan con tanta suavidad que solo reparamos en ellas cuando crujen.

La mano

Cada mano tiene 27 huesos: ocho pequeños huesos del carpo en la muñeca, dispuestos en dos filas de cuatro, cinco metacarpianos en la palma y catorce falanges en los dedos, tres en cada dedo y dos en el pulgar. Entre las dos manos reúnen más de la cuarta parte de los huesos del cuerpo. Están unidos por decenas de articulaciones y sujetos por una densa red de ligamentos, y aun así cada dedo puede doblarse, estirarse, separarse y cerrarse a voluntad.

Sorprendentemente, los dedos no contienen ningún músculo. Los potentes músculos que los flexionan y extienden están en el antebrazo y tiran de largos tendones que atraviesan la muñeca como los hilos de una marioneta; cierra el puño y observa cómo se tensa el antebrazo. En la cara palmar, nueve tendones y el nervio mediano pasan apretados por el túnel carpiano, un estrecho conducto formado por los huesos del carpo y un fuerte ligamento que los cruza. Una inflamación en esa zona comprime el nervio y causa el síndrome del túnel carpiano, con hormigueo en el pulgar y los primeros dedos. Pequeños músculos dentro de la palma, los intrínsecos, se ocupan de los ajustes finos, como separar los dedos.

La clave de la mano es el pulgar. Su metacarpiano se une a un hueso de la muñeca, el trapecio, mediante una articulación en silla de montar, parecida a dos sillas cruzadas, que permite al pulgar atravesar la palma y tocar la yema de cada dedo. Esta oposición hace posibles dos tipos de agarre, descritos en 1956 por el anatomista británico John Napier. En la prensión de fuerza, los dedos envuelven un objeto contra la palma, como al sujetar un martillo; en la prensión de precisión, el pulgar y las yemas pinzan, como al enhebrar una aguja. Los chimpancés también tienen pulgar oponible, pero es corto en comparación con sus largos dedos, así que su agarre de precisión es menos fino.

Manejar una mano exige mucho cerebro. A partir de la década de 1930, el neurocirujano canadiense Wilder Penfield, estimulando con suavidad el cerebro expuesto de pacientes despiertos durante operaciones, cartografió qué zonas movían cada parte del cuerpo. La mano y los dedos ocupaban una franja sorprendentemente ancha de la corteza motora, mucho mayor que la espalda o el muslo. Algunos dedos, sin embargo, no son del todo independientes. Dobla el dedo corazón contra la palma e intenta levantar el anular: apenas se mueve, porque ambos comparten un músculo y sus tendones extensores están unidos por bandas de tejido.

¿Sabías que las huellas dactilares se forman en el útero, más o menos entre la décima y la decimosexta semana de embarazo, y que incluso los gemelos idénticos tienen huellas distintas?

Las manos también se lesionan con facilidad. Una caída sobre la mano extendida suele romper el extremo del radio en la muñeca, o el escafoides, un hueso del carpo con escasa irrigación que puede tardar en consolidar. La artrosis aparece a menudo primero en la base del pulgar y en las articulaciones de los dedos. Cada vez que te abrochas una camisa o escribes un mensaje, un antebrazo, una muñeca y una madeja de tendones realizan una hazaña que ninguna mano robótica ha igualado del todo.

Los pies y la marcha erguida

Cada pie tiene 26 huesos, 33 articulaciones y más de un centenar de músculos, tendones y ligamentos. Siete huesos del tarso forman el tobillo y el talón, entre ellos el astrágalo, que forma la articulación del tobillo con los huesos de la pierna, y el calcáneo, el hueso del talón. Cinco metatarsianos ocupan la parte media del pie y catorce falanges forman los dedos. A diferencia del pie de los grandes simios, nuestro dedo gordo está alineado con los demás: renunciamos a agarrar ramas a cambio de empujar contra el suelo.

Los huesos se disponen en tres arcos: un arco interno alto a lo largo del empeine, un arco externo más bajo y un arco transversal bajo la parte delantera del pie. Los ligamentos y una gruesa lámina de tejido en la planta, la fascia plantar, tensan los arcos como la cuerda de un arco. Cuando los dedos se doblan hacia arriba al final del paso, la fascia se enrolla alrededor de la parte delantera del pie, eleva el arco y convierte el pie en una palanca rígida, un truco llamado mecanismo de molinete y descrito por el anatomista J. H. Hicks en 1954. Al aterrizar, el arco se aplana ligeramente y absorbe el impacto.

Caminar es un ciclo que se repite en cada paso. El ciclo de una pierna empieza con el contacto del talón, pasa por el apoyo medio, cuando el cuerpo bascula por encima del pie apoyado, y termina con el despegue de los dedos, cuando los músculos de la pantorrilla empujan desde la parte delantera del pie y el dedo gordo. Después el pie avanza por el aire. La fase de apoyo ocupa alrededor del 60 % del ciclo y la fase de balanceo cerca del 40 %, de modo que en cada zancada hay un momento con ambos pies en el suelo. Los especialistas en biomecánica describen la marcha como un péndulo invertido: el cuerpo sube y baja sobre cada pierna, cambiando velocidad por altura y al revés, lo que ahorra buena parte de la energía.

Las fuerzas son considerables. Cada pisada empuja el suelo con algo más que el peso del cuerpo al caminar, y con dos o tres veces ese peso al correr. Balancear los brazos en sentido contrario a las piernas compensa la torsión del tronco, y por eso resulta tan raro caminar moviendo a la vez el brazo y la pierna del mismo lado. La prueba directa más antigua de la marcha erguida son las huellas de Laetoli, en Tanzania, dejadas en ceniza volcánica hace unos 3,6 millones de años y descubiertas por el equipo de Mary Leakey en 1978. Muestran el contacto del talón y un dedo gordo alineado, casi como los nuestros.

¿Sabías que alrededor de una cuarta parte de todos los huesos del cuerpo están en los pies, 52 de 206?

Los pies protestan cuando el sistema se sobrecarga. La fascitis plantar, una irritación de la fascia en su inserción en el talón, provoca un dolor agudo en los primeros pasos de la mañana. Los pies planos, con el arco interno bajo o ausente, son frecuentes y a menudo no dan ningún problema, mientras que los juanetes desvían el dedo gordo hacia un lado. Casi siempre, la arquitectura del pie pasa desapercibida mientras lleva a su dueño miles de pasos al día sobre una plataforma del tamaño de un libro de bolsillo.

Cómo se contraen los músculos

El cuerpo tiene más de 600 músculos esqueléticos, que suponen alrededor del 40 % del peso en un hombre típico y algo menos en una mujer típica. Cada músculo es un haz de haces. Bajo su envoltura hay fascículos, y dentro de cada fascículo cientos de fibras musculares, células largas con muchos núcleos que pueden medir varios centímetros. Cada fibra está repleta de miofibrillas, y cada miofibrilla es una cadena de diminutas unidades repetidas, los sarcómeros, de unas 2,5 milésimas de milímetro. En el sarcómero es donde de verdad nace el movimiento.

Al microscopio, el músculo esquelético se ve estriado. Las estrías son la superposición de dos proteínas: filamentos finos de actina, anclados a los extremos de cada sarcómero en los discos Z, y filamentos gruesos de miosina en el centro, erizados de pequeñas cabezas. Cuando el músculo se contrae, ningún filamento se acorta. Las cabezas de miosina arrastran los filamentos de actina hacia dentro, de modo que ambos se deslizan uno sobre otro y los discos Z se acercan. Esta teoría del filamento deslizante la publicaron en 1954 dos parejas que trabajaban por separado: Andrew Huxley y Rolf Niedergerke, y Hugh Huxley y Jean Hanson.

Todo empieza con un nervio. Una motoneurona libera el mensajero químico acetilcolina donde contacta con la fibra, lo que desencadena una onda eléctrica que recorre la membrana y penetra en la célula. Esa señal libera calcio de un depósito interno, el retículo sarcoplásmico. El calcio desplaza dos proteínas de bloqueo, la troponina y la tropomiosina, que tapaban los puntos de unión de la actina. Las cabezas de miosina se enganchan, giran y arrastran la actina entre 5 y 10 nanómetros, es decir, millonésimas de milímetro: es el golpe de fuerza. Una molécula de ATP, la moneda energética de la célula, suelta entonces cada cabeza y la vuelve a armar para el siguiente tirón. Repetidos muchas veces por segundo por miles de millones de cabezas, estos pequeños tirones se convierten en un levantamiento o un salto. Cuando el nervio calla, el calcio vuelve a bombearse a su depósito y el músculo se relaja.

La relación entre la electricidad y el músculo la demostró por primera vez Luigi Galvani en Bolonia, en la década de 1780, cuando las ancas de rana disecadas se contraían al tocarlas con metal. Los músculos solo pueden tirar, nunca empujar, por eso trabajan en parejas opuestas: el bíceps dobla el codo y el tríceps lo estira. La rigidez del rigor mortis es esa misma maquinaria detenida: sin ATP, las cabezas de miosina quedan trabadas en la actina hasta que las proteínas empiezan a degradarse.

¿Sabías que el músculo más largo del cuerpo es el sartorio, una cinta que va de la cadera a la cara interna de la rodilla, y que su nombre procede del latín para sastre, por la postura de piernas cruzadas en que antes cosían?

Las cosas fallan cuando cede cualquier eslabón de la cadena. En las distrofias musculares, genes defectuosos dejan las fibras frágiles y estas se van destruyendo; en la miastenia grave, el sistema inmunitario bloquea la señal de la acetilcolina y causa una debilidad que empeora con el uso. En la vida cotidiana, el límite suele ser el combustible: cuando el ATP no se repone con la rapidez suficiente, la fuerza se desvanece. Cada movimiento que haces, de un parpadeo a un esprint, es obra de miles de millones de remeros moleculares que tiran al compás.

Tendones y ligamentos

Músculos y huesos necesitan conectores. Los tendones unen el músculo al hueso y transmiten el tirón de la contracción; los ligamentos unen hueso con hueso, sujetan las articulaciones e impiden que se muevan demasiado. Ambos son cordones densos, de un blanco plateado, formados sobre todo por colágeno, la proteína más abundante del cuerpo, dispuesto en haces paralelos como los cabos de una cuerda. Al microscopio, las fibras tienen un ondulado que se endereza al estirarse por primera vez y da un poco de holgura antes de que el tejido se tense.

Para su tamaño, el tendón es tremendamente resistente: soporta alrededor de una cuarta parte de la tensión que rompe el acero dulce. El tendón de Aquiles, que une los músculos de la pantorrilla al hueso del talón, es el más grueso y fuerte del cuerpo, y al correr soporta varias veces el peso corporal en cada zancada. Debe su nombre al héroe griego al que su madre sujetó por el talón al sumergirlo en la laguna Estigia, lo que le dejó un único punto vulnerable. El nombre lo acuñó el anatomista flamenco Philip Verheyen en 1693.

Los tendones no son solo cables, sino también muelles. Al estirarse cuando el pie aterriza, el tendón de Aquiles almacena energía elástica y devuelve buena parte de ella en el impulso, un principio que estudió el zoólogo británico R. McNeill Alexander, quien mostró cómo los canguros y los corredores humanos rebotan sobre sus tendones. Los ligamentos, en cambio, están hechos para frenar. La rodilla los muestra en acción. Dos ligamentos cruzados se cruzan dentro de la articulación: el anterior impide que la tibia se deslice hacia delante y el posterior, que lo haga hacia atrás, mientras que dos ligamentos colaterales refuerzan los lados interno y externo. Entre los huesos, dos almohadillas de cartílago en forma de media luna, los meniscos, reparten la carga.

Ambos tejidos están mal irrigados, lo que les da su color pálido y hace que cicatricen despacio; una lesión grave puede tardar muchos meses en curar. Un esguince es un ligamento estirado o roto, casi siempre en la cara externa del tobillo cuando el pie se tuerce hacia dentro. El ligamento cruzado anterior se rompe a menudo en deportes con giros bruscos y caídas tras un salto, y las deportistas tienen varias veces más riesgo de romperlo que los deportistas en las mismas disciplinas. La sobrecarga repetida también puede inflamar o desgastar un tendón, como en el codo de tenista, que afecta al tendón de la cara externa del codo y es mucho más frecuente en personas que nunca juegan al tenis.

¿Sabías que nadie tiene de verdad articulaciones dobles? Quienes pueden doblar el pulgar hasta tocar la muñeca tienen articulaciones normales con ligamentos especialmente elásticos, un rasgo llamado hiperlaxitud.

Tendones y ligamentos rara vez reciben elogios cuando todo va bien. Sin embargo, cada salto, cada bajada de escaleras al trote y cada paso de una larga caminata dependen de ellos para transmitir fuerza, almacenar energía y evitar que las articulaciones se desarmen. Son la jarcia del cuerpo y, como la de un barco, solo se notan cuando una se rompe.

Fuerza, velocidad y resistencia

Los músculos no son todos iguales, porque cada uno contiene una mezcla de tipos de fibra. Las fibras de tipo I, o de contracción lenta, se contraen con relativa lentitud pero sin cansarse. Están repletas de mitocondrias, las centrales energéticas de la célula, y de mioglobina, una proteína roja que almacena oxígeno, y por eso son oscuras. Las fibras de tipo II, o de contracción rápida, se contraen varias veces más deprisa y con más fuerza, pero se fatigan pronto; el subtipo IIa conserva cierta resistencia, mientras que el IIx está hecho para la potencia pura. Un pollo asado muestra la diferencia: la carne oscura procede de los muslos, que trabajan todo el día, y la blanca de los músculos de la pechuga, usados en ráfagas breves.

En la mayoría de las personas, los músculos del muslo tienen aproximadamente la mitad de fibras lentas y la mitad de rápidas, pero la proporción varía. Las biopsias de maratonianos de élite han encontrado pantorrillas con alrededor del 80 % de fibras lentas, mientras que los mejores velocistas se inclinan hacia el lado contrario. Las proporciones son en gran parte heredadas, aunque el entrenamiento puede desplazar fibras entre los subtipos rápidos y mejorar a todas.

Cada contracción consume ATP, pero un músculo solo guarda lo suficiente para un par de segundos de esfuerzo intenso, así que debe regenerarlo sin parar. Tres sistemas se encargan de ello, a distintas velocidades y solapándose. Durante los primeros segundos, una reserva de fosfocreatina recarga el ATP casi al instante; impulsa un esprint de 100 metros y se agota en buena parte en unos diez segundos. Después, la glucólisis anaerobia descompone la glucosa sin oxígeno, deprisa pero de forma limitada, y produce lactato; domina en esfuerzos de hasta un par de minutos, como una carrera de 400 metros. Más allá, el metabolismo aeróbico de las mitocondrias quema azúcares y grasas con oxígeno, despacio pero casi sin límite, y mueve al maratoniano. A lo largo de un día, el cuerpo recicla aproximadamente su propio peso en ATP.

Buena parte de esto lo descubrió el fisiólogo británico A. V. Hill, que compartió el premio Nobel en 1922 por medir el calor que producen los músculos y describir la deuda de oxígeno de los corredores. Una idea popular no ha sobrevivido: el ácido láctico no causa las agujetas que se notan uno o dos días después de un esfuerzo duro, ni forma cristales en el músculo. Ese dolor tardío se debe a daños microscópicos en las fibras y a la reparación posterior, mientras que el lactato se elimina en una hora o así y hasta se aprovecha como combustible.

¿Sabías que la fuerza de un músculo depende sobre todo de su sección transversal y no de su longitud, y que por eso los músculos entrenados se vuelven más gruesos y no más largos?

El entrenamiento moldea el músculo según la tarea. En las primeras semanas de trabajo de fuerza, casi todo lo que se gana es nervioso, porque el sistema nervioso aprende a reclutar más fibras a la vez; más tarde las propias fibras engrosan. El entrenamiento de resistencia, en cambio, multiplica las mitocondrias y los capilares. Los extremos impresionan: Usain Bolt alcanzó unos 44 kilómetros por hora en sus 100 metros en 9,58 segundos de 2009, y Kelvin Kiptum corrió un maratón en 2 horas, 0 minutos y 35 segundos en 2023. A partir de la mediana edad el músculo declina poco a poco, una pérdida llamada sarcopenia, pero responde al entrenamiento a cualquier edad. Fuerza, velocidad y resistencia no son tres dones, sino un solo tejido afinado de tres maneras.

El corazón

Apoye dos dedos justo a la izquierda del esternón y lo notará: el corazón, un músculo hueco del tamaño de un puño cerrado que pesa entre 250 y 350 gramos en un adulto. Se aloja en el centro del pecho, entre los pulmones, envuelto en una bolsa resistente de doble capa, el pericardio, con su extremo inferior, la punta o ápex, inclinado hacia abajo y a la izquierda. Sus paredes están hechas de músculo cardíaco, un tejido que no existe en ningún otro lugar: sus células ramificadas, unidas por los extremos, nunca se cansan como las piernas de un velocista.

En su interior, una pared llamada tabique divide el corazón en dos bombas que comparten un mismo cuerpo. Cada lado tiene arriba una cámara receptora de pared fina, la aurícula, y abajo una cámara impulsora de pared gruesa, el ventrículo. El lado derecho recibe la sangre usada del cuerpo a través de las dos venas cavas y la envía a poca distancia, a los pulmones. El lado izquierdo recibe la sangre fresca de los pulmones y la impulsa por la aorta hacia todo lo demás. Como ese segundo viaje es mucho más largo, la pared del ventrículo izquierdo mide alrededor de un centímetro, unas tres veces la del derecho.

Cuatro válvulas mantienen el tráfico en un solo sentido. La tricúspide y la mitral vigilan el paso de las aurículas a los ventrículos, sujetas por finas cuerdas como los cordones de un paracaídas; la pulmonar y la aórtica cierran las salidas. El conocido «pum-pum» no es el músculo, sino el chasquido de esas válvulas al cerrarse: primero las de entrada, luego las de salida. En reposo, el corazón mueve unos cinco litros de sangre por minuto, unos 7.000 litros al día, y late unas 100.000 veces entre un desayuno y el siguiente.

¿Sabías que las células del músculo cardíaco se renuevan muy despacio y, según estudios de datación por carbono, solo se reemplaza alrededor del 1 % al año en los adultos jóvenes, y aún menos en la vejez?

Durante siglos se creyó que el corazón calentaba la sangre en lugar de bombearla. El médico árabe Ibn al-Nafis describió en el siglo XIII el paso de la sangre por los pulmones, y en 1628 el médico inglés William Harvey publicó De motu cordis: con una aritmética cuidadosa demostró que el corazón bombea en una hora mucho más sangre de la que el cuerpo podría fabricar, así que la misma sangre debía dar vueltas y vueltas.

El corazón se alimenta primero a sí mismo, a través de las arterias coronarias que lo coronan. Cuando una se obstruye, el músculo que queda más allá se queda sin oxígeno: eso es un infarto. Una válvula defectuosa puede tener fugas o endurecerse y producir un soplo que el médico oye con el estetoscopio. A lo largo de una vida larga, el corazón latirá unos tres mil millones de veces sin tomarse un solo día libre.

El latido

Cada latido empieza con una chispa del tamaño de un grano de arroz. En la pared de la aurícula derecha se encuentra el nódulo sinusal, un pequeño grupo de células musculares especializadas que se disparan solas, sin ninguna orden del cerebro. Su membrana deja entrar poco a poco iones positivos hasta alcanzar un umbral; entonces se descarga, se reinicia y vuelve a empezar. En reposo, este marcapasos natural se dispara entre 60 y 100 veces por minuto en la mayoría de los adultos, y cada descarga se convierte en un latido.

La onda eléctrica recorre ambas aurículas en una décima de segundo, aproximadamente, y las contrae para que terminen de llenar los ventrículos. Luego choca con un anillo de tejido aislante entre las cámaras superiores e inferiores. El único paso es el nódulo auriculoventricular, que retiene la señal alrededor de una décima de segundo, justo lo necesario para que los ventrículos se llenen. Desde allí el impulso baja a toda velocidad por el haz de His en el tabique, se divide en ramas derecha e izquierda y se extiende por las fibras de Purkinje de las paredes ventriculares. Los ventrículos se contraen desde la punta hacia arriba, como quien aprieta un tubo de pasta de dientes desde el fondo.

El corazón marca su propio ritmo, pero el sistema nervioso puede girar el dial. El nervio vago frena el marcapasos, mientras que la adrenalina y los nervios simpáticos lo aceleran; por eso el pulso sube cuando corres tras el autobús y baja al sentarte en un sillón. Un atleta de fondo puede tener 40 pulsaciones en reposo, porque cada latido potente mueve más sangre.

¿Sabías que un corazón trasplantado llega con los nervios cortados, de modo que en reposo late más rápido de lo normal y durante el ejercicio solo se acelera cuando la adrenalina le llega por la sangre?

Las diminutas corrientes de cada latido alcanzan la piel, y en 1903 el fisiólogo neerlandés Willem Einthoven las registró de forma fiable con un sensible galvanómetro de cuerda, un trabajo que le valió el Premio Nobel en 1924. Sus letras se siguen usando en todo electrocardiograma: la pequeña onda P cuando se activan las aurículas, el alto complejo QRS cuando se activan los ventrículos y la suave onda T cuando se recuperan.

Cuando el cableado falla, el ritmo se tambalea. En la fibrilación auricular, las aurículas tiemblan de forma caótica y el pulso se vuelve irregular; en la fibrilación ventricular, las cámaras principales solo vibran y no bombean nada: es una parada cardíaca. Un desfibrilador aplica una descarga que silencia el caos para que el nódulo sinusal recupere el mando, y desde 1958, cuando se implantó en Suecia el primer marcapasos totalmente interno, pequeños aparatos sustituyen a los nódulos que fallan. El latido «saltado» que casi todos notamos alguna vez suele ser un latido adelantado e inofensivo. Su sección rítmica lleva marcando el compás desde unas seis semanas después de la concepción.

Arterias, venas y capilares

Si se pusieran en fila todos los vasos sanguíneos de un adulto, se suele decir que la línea mediría unos 100.000 kilómetros, más de dos vueltas a la Tierra. La cifra es una estimación aproximada, pero la idea es cierta: casi ninguna célula del cuerpo está a más de un pelo de distancia de una vía de suministro. La red tiene tres tipos de vasos, cada uno construido para su tarea.

Las arterias llevan la sangre lejos del corazón, a alta presión. Su pared tiene tres capas: un revestimiento interior liso de células planas, el endotelio; una gruesa capa media de músculo liso y fibras elásticas, y una vaina externa resistente. La aorta, la mayor de todas, mide unos 2,5 centímetros de diámetro. Su pared elástica se estira con cada latido y se recoge entre uno y otro, convirtiendo el empujón en un flujo continuo; esa ondulación es el pulso que notamos en la muñeca. Las arterias se ramifican en arteriolas cada vez más finas, cuyas paredes musculares se aprietan o se relajan para dirigir la sangre adonde hace falta: a las mejillas de quien se sonroja o al intestino después de comer.

Las arteriolas alimentan los capilares, la verdadera razón de ser del sistema. Cada uno mide solo de 5 a 10 micrómetros de ancho, tan estrecho que los glóbulos rojos pasan en fila india y deben doblarse para entrar, y su pared tiene el grosor de una sola célula. El oxígeno, la glucosa y otros nutrientes la atraviesan hacia los tejidos, mientras el dióxido de carbono y los desechos entran en la sangre. Aquí la sangre casi se detiene, lo que da tiempo al intercambio.

Los capilares se unen en vénulas y después en venas, que devuelven la sangre al corazón a baja presión. Sus paredes son más finas y flácidas, y en cada momento contienen alrededor de dos tercios de toda la sangre. En las extremidades, unas válvulas en forma de copa impiden que retroceda, y la presión de los músculos cercanos la empuja hacia arriba cada vez que nos movemos. William Harvey demostró la función de estas válvulas en 1628 presionando las venas de un brazo vendado, y en 1661 Marcello Malpighi, observando al microscopio el pulmón de una rana, vio los capilares que cerraban el círculo de Harvey.

¿Sabías que las venas no llevan sangre azul? La sangre siempre es roja, más oscura cuando tiene poco oxígeno; las venas parecen azules porque la piel dispersa y absorbe más la luz roja que la azul.

Cuando los vasos fallan, los efectos resultan familiares. Las placas de grasa pueden estrechar las arterias, un proceso llamado aterosclerosis. Las válvulas desgastadas dejan que la sangre se estanque y dilatan las venas de las piernas en varices, y en un vuelo largo, cuando la bomba muscular se detiene, puede formarse un coágulo en una vena profunda. Por eso también los soldados inmóviles en un desfile se desmayan a veces: sin bomba muscular, la sangre se acumula en las piernas. Siga moviéndose y sus venas le seguirán el ritmo.

La sangre

Un adulto lleva unos cinco litros de sangre, alrededor del 7 al 8 % de su peso, y esa sangre da la vuelta completa del corazón a los dedos de los pies y de regreso en aproximadamente un minuto. Parece un simple líquido rojo, pero si se centrifuga un tubo, se separa en capas como un cóctel. Arriba, cerca del 55 % del volumen, queda un líquido de color pajizo, el plasma. Abajo, cerca del 45 %, se apilan los glóbulos rojos. Entre ambos hay una fina película blanquecina, la capa leucocitaria, que contiene los glóbulos blancos y las plaquetas.

El plasma es agua en más de un 90 %, y es la furgoneta de reparto del cuerpo. Transporta glucosa, sales, grasas y aminoácidos desde el intestino, hormonas desde las glándulas y desechos como la urea hacia los riñones. También contiene proteínas: la albúmina, que impide que el agua se escape de los vasos, los anticuerpos de la defensa y el fibrinógeno, materia prima del coágulo. Las células tienen sus propias tareas. Los glóbulos rojos, con mucho los más numerosos, transportan oxígeno. Los glóbulos blancos, menos de una célula de cada mil, patrullan en busca de invasores. Las plaquetas, diminutos fragmentos celulares, esperan listas para sellar fugas.

Todas estas células se fabrican en la médula ósea roja, la de los huesos planos de la cadera, el esternón, las costillas y el cráneo y los extremos de los huesos largos, que produce unos dos millones de glóbulos rojos por segundo. Un microlitro de sangre, una gota más pequeña que la cabeza de un alfiler, contiene unos cinco millones de glóbulos rojos, unos pocos miles de glóbulos blancos y entre 150.000 y 400.000 plaquetas.

¿Sabías que la sangre es literalmente más espesa que el agua, entre tres y cinco veces más viscosa, sobre todo por la multitud de glóbulos rojos que arrastra?

La sangre realiza también trabajos más discretos. Reparte el calor de los músculos activos y del hígado hasta la piel, y se mantiene con un pH ligeramente alcalino, de 7,35 a 7,45; un pequeño desvío en cualquier dirección altera la química del cuerpo. El comerciante de telas neerlandés Antonie van Leeuwenhoek describió los «glóbulos» rojos con sus microscopios caseros en la década de 1670, después de que Jan Swammerdam los viera en sangre de rana.

Cuando la sangre enferma, el problema llega a todas partes. Tener pocos glóbulos rojos o poca hemoglobina es la anemia, que trae cansancio y falta de aliento. El cáncer de las células formadoras de sangre es la leucemia. Una donación de sangre en el Reino Unido extrae unos 470 mililitros, y el cuerpo repone el plasma en uno o dos días y los glóbulos rojos en unas semanas. Eso es lo asombroso de este río: se reconstruye sin cesar mientras fluye.

Los glóbulos rojos

Los glóbulos rojos son las células más numerosas del cuerpo. Un adulto tiene unos 25 billones, aproximadamente cuatro de cada cinco células humanas, y cada uno es una diminuta rosquilla sin agujero: un disco bicóncavo de unos 7,5 micrómetros de diámetro y 2 de grosor, hundido por ambas caras. Esa forma ofrece una gran superficie para el paso de los gases y permite a la célula doblarse casi por la mitad para atravesar capilares más estrechos que ella. Para hacer sitio a su carga, el glóbulo rojo de los mamíferos renuncia al núcleo y a las mitocondrias al madurar. No puede dividirse ni repararse: es una bolsa construida para una sola tarea.

Esa carga es la hemoglobina, una proteína con hierro de la que cada célula contiene unos 270 millones de moléculas. Cada molécula tiene cuatro cadenas, y cada cadena sostiene un grupo hemo con un átomo de hierro en el centro capaz de unir una molécula de oxígeno, así que una hemoglobina transporta cuatro. Unida al oxígeno en los pulmones, se vuelve de un escarlata brillante; tras liberarlo en los tejidos, adquiere un granate más oscuro. En 1959, el químico de origen austriaco Max Perutz, en Cambridge, descifró su estructura tridimensional mediante cristalografía de rayos X tras más de veinte años de trabajo, y compartió el Premio Nobel en 1962.

La vida de un glóbulo rojo dura unos 120 días. Nace en la médula ósea roja, donde una hormona de los riñones, la eritropoyetina, aumenta la producción cuando falta oxígeno, como ocurre en la alta montaña. Durante su vida da unas 170.000 vueltas al cuerpo. Con la edad, su membrana se endurece, y el bazo y el hígado hacen de control de calidad: unas grandes células blancas, los macrófagos, engullen los glóbulos gastados. El hierro se guarda y vuelve a la médula, mientras que el hemo se degrada en bilirrubina amarilla, que el hígado expulsa con la bilis.

¿Sabías que los colores cambiantes de un moratón son hemoglobina desmontada allí mismo: primero morado azulado, luego verde por la biliverdina y al final amarillo por la bilirrubina?

Los defectos de los glóbulos rojos están entre las enfermedades mejor conocidas. En 1949, Linus Pauling y sus colaboradores demostraron que la anemia falciforme se debe a una hemoglobina anómala: fue la primera enfermedad atribuida a una sola molécula alterada. Un único aminoácido cambiado hace que la proteína se aglutine cuando falta oxígeno y dobla las células en medias lunas rígidas que taponan los vasos pequeños. Tener una sola copia del gen protege en parte contra la malaria, y por eso es frecuente donde hay malaria. La falta de hierro, la causa más común de anemia en el mundo, produce células pequeñas y pálidas. Cada segundo usted fabrica unos dos millones de glóbulos rojos y otros tantos se jubilan: una cadena de producción silenciosa de una fiabilidad extraordinaria.

Los grupos sanguíneos

Durante siglos, la transfusión de sangre fue una apuesta que casi siempre salía mal; algunos experimentos de la década de 1660 llegaron a usar sangre de cordero. La razón no se aclaró hasta 1901, cuando el médico austriaco Karl Landsteiner, en Viena, mezcló los glóbulos rojos y el suero de sus colegas y vio que algunas combinaciones se aglutinaban y otras no. Clasificó a las personas en tres grupos, hoy llamados A, B y O; un cuarto, el AB, se descubrió un año después. El hallazgo le valió el Premio Nobel en 1930 e hizo posible la transfusión segura.

Los grupos dependen de antígenos, banderas moleculares en la superficie de cada glóbulo rojo. En el sistema ABO son cadenas cortas de azúcares. Los glóbulos del grupo A llevan la bandera A, los del grupo B la bandera B, los del AB ambas y los del O ninguna. El giro está en el plasma. Desde la primera infancia, cada persona fabrica anticuerpos contra las banderas que no tiene: alguien del grupo A tiene anti-B en el plasma, el grupo B tiene anti-A, el grupo O tiene ambos y el AB ninguno. Si se transfunden glóbulos equivocados, los anticuerpos se adhieren a ellos, las células se aglutinan y estallan, y puede producirse una reacción transfusional peligrosa.

El segundo gran sistema es el Rh, llamado así por los monos rhesus que usaron en sus experimentos Landsteiner y Alexander Wiener hacia 1940. Las personas cuyos glóbulos portan el antígeno RhD son «positivas»; las que no, «negativas», alrededor del 15 % de las personas de ascendencia europea. A diferencia de los anti-A y anti-B, los anticuerpos anti-D solo aparecen tras una exposición, por ejemplo cuando una madre Rh negativa lleva un bebé Rh positivo. En un embarazo posterior, sus anticuerpos pueden cruzar la placenta y atacar los glóbulos del bebé, un problema que hoy se previene en gran medida con inyecciones de anti-D a la madre.

¿Sabías que en 1952 unos médicos de Bombay descubrieron el raro grupo Bombay, cuyas personas carecen incluso del antígeno H básico y solo pueden recibir sangre Bombay?

Estas reglas explican las etiquetas famosas. Los glóbulos del grupo O negativo no llevan banderas A, B ni D, así que en una urgencia pueden darse a casi cualquiera; los pacientes AB positivo pueden recibir glóbulos rojos de cualquier grupo ABO y Rh. Con el plasma, la lógica se invierte, y el plasma AB es el donativo universal. En el Reino Unido casi la mitad de la población es del grupo O y el AB es el más raro, con un 3 % aproximadamente, aunque las proporciones varían en el mundo.

Hoy se reconocen más de 40 sistemas de grupos sanguíneos, y los laboratorios de los hospitales hacen pruebas cruzadas entre la sangre del donante y la del paciente antes de una transfusión programada. Una creencia popular no resiste el análisis: la idea, de moda en Japón, de que el grupo sanguíneo moldea la personalidad carece de base científica. Su grupo le dice a un desconocido si su sangre puede compartirse sin peligro, y nada sobre si es usted buena compañía.

La coagulación

Si se hace un corte en un dedo con un cuchillo de cocina, la hemorragia suele detenerse en pocos minutos sin que tenga que pensar en ello. Ese milagro cotidiano es la hemostasia, la detención de la sangre, y exige un ajuste fino: si es escasa, una herida pequeña se vuelve peligrosa; si es excesiva, la sangre se solidifica dentro de un vaso sano. El cuerpo resuelve el problema con una respuesta rápida que solo se activa donde está el daño, en varias fases que se solapan.

Primero, el vaso herido se cierra. Su músculo liso se contrae en un espasmo vascular que estrecha la abertura y frena el flujo en cuestión de segundos. Después llegan las plaquetas. Son fragmentos de solo 2 a 3 micrómetros, desprendidos de células gigantes de la médula ósea, y viven unos 7 a 10 días. Normalmente se deslizan sobre el revestimiento liso del vaso, pero un corte deja al descubierto el colágeno de debajo. Las plaquetas se pegan a él, pasan de discos lisos a formas erizadas y liberan sustancias que atraen a más plaquetas, que se amontonan en un blando tapón plaquetario.

En tercer lugar llega la cascada de la coagulación, una cadena de una docena de factores, en su mayoría proteínas fabricadas por el hígado y numeradas con cifras romanas. Cada factor activado enciende muchas moléculas del siguiente, de modo que un pequeño estímulo se amplifica hasta convertirse en una avalancha. Al final de la cadena, una enzima llamada trombina corta el fibrinógeno disuelto en el plasma en hebras pegajosas de fibrina. Las hebras tejen una malla sobre el tapón y atrapan glóbulos rojos, y el líquido de la herida se convierte en un gel rojo y firme. Varios factores necesitan vitamina K para fabricarse. Por último, el coágulo se contrae y une los bordes de la herida, y cuando el vaso ha sanado, una enzima llamada plasmina lo disuelve.

¿Sabías que en 2009 el ADN de los restos de la última familia imperial rusa demostró que el joven heredero Alexéi padecía hemofilia B, heredada a través de su madre de la reina Victoria?

La cascada se fue reconstruyendo durante décadas: Paul Morawitz propuso en 1905 un esquema clásico de cuatro factores, y en 1964 dos grupos, Robert Macfarlane en Oxford y Earl Davie con Oscar Ratnoff en Estados Unidos, describieron la cascada que se amplifica paso a paso. Las personas con hemofilia carecen de un factor, normalmente el VIII o el IX, y pueden sangrar durante mucho tiempo tras heridas pequeñas; como los genes están en el cromosoma X, afecta sobre todo a varones. El problema contrario, la trombosis, es un coágulo donde no debe haberlo: en una vena de la pierna, en una arteria coronaria o en el cerebro.

En la piel, la capa externa del coágulo se seca y forma una costra, un techo provisional mientras crece tejido nuevo debajo. Si se arranca, simplemente se reinicia la cascada. La curación posterior pertenece a otro capítulo; la tarea del coágulo termina en cuanto la fuga queda sellada.

La presión arterial

En 1733, el clérigo y científico inglés Stephen Hales ató una yegua boca arriba, le abrió una arteria del cuello y la conectó a un tubo de vidrio de unos tres metros. La sangre subió unos dos metros y medio por el tubo y oscilaba con cada latido. Fue la primera medición de la presión arterial, la fuerza que ejerce la sangre sobre las paredes de los vasos, y demostró que las arterias nunca están en reposo.

La presión en las arterias sube y baja con cada latido. El máximo, cuando el ventrículo izquierdo se contrae e impulsa la sangre a la aorta, es la presión sistólica; el mínimo, mientras el corazón se vuelve a llenar, es la presión diastólica. Ambas se expresan en milímetros de mercurio, por las antiguas columnas de mercurio, de modo que una lectura típica de un adulto joven y sano, «120 de máxima y 80 de mínima», significa que la presión podría elevar una columna de mercurio de 120 milímetros en el pico y de 80 entre latidos. El método moderno del manguito data de 1896, cuando Scipione Riva-Rocci usó una banda hinchable alrededor del brazo, y de 1905, cuando el cirujano ruso Nikolái Korotkov describió los golpecitos que se oyen con el estetoscopio al desinflar el manguito.

La presión no es la misma en todas partes. Es máxima en la aorta y desciende por el camino, sobre todo en las arteriolas musculares, que actúan como grifos que controlan la resistencia. Cuando la sangre llega a los capilares, la presión es de unos 35 en el extremo arterial y de 15 en el venoso, y en las grandes venas cercanas al corazón no pasa de unos pocos milímetros. En cada momento depende de cuánto bombea el corazón y de lo apretadas que estén las arteriolas.

¿Sabías que una jirafa necesita una presión arterial aproximadamente el doble de la nuestra para subir la sangre dos metros por el cuello hasta el cerebro?

El cuerpo mantiene la presión dentro de unos límites segundo a segundo. Unos sensores de estiramiento, los barorreceptores, situados en la pared de la aorta y de las carótidas del cuello, informan al tronco del encéfalo, que ajusta la frecuencia cardíaca y el calibre de los vasos. Si se levanta de golpe, la sangre se acumula por un instante en las piernas; el reflejo suele corregirlo en uno o dos latidos, pero si se retrasa, uno se marea. A lo largo de horas y días, los riñones toman el relevo ajustando cuánta sal y agua retiene el cuerpo.

La presión alta mantenida, la hipertensión, no suele dar síntomas, y por eso se la llama a menudo una enfermedad silenciosa. En el Reino Unido, una lectura en consulta de 140/90 o más se considera en general alta. Con los años, sobrecarga el corazón y daña las arterias, lo que aumenta el riesgo de ictus, infarto y enfermedad renal. Las lecturas también varían de forma natural a lo largo del día y a menudo suben en la consulta del médico, el llamado efecto de bata blanca. Un solo número nunca cuenta toda la historia; la tendencia a lo largo del tiempo, sí.

El sistema linfático

Los vasos sanguíneos tienen fugas, y es a propósito. Cuando la sangre pasa por los capilares, la presión empuja líquido hacia los espacios entre las células y baña los tejidos en nutrientes. La mayor parte vuelve a entrar por el otro extremo del capilar, pero no todo. Cada día quedan atrás unos tres litros, junto con proteínas y células sueltas. Sin una forma de recogerlos, los tejidos se hincharían como esponjas. La tarea de fregar recae en el sistema linfático, una segunda red de vasos que discurre casi en todas partes junto a los sanguíneos.

Empieza con capilares linfáticos de fondo ciego, algo más anchos que los sanguíneos, cuyas células de pared se superponen como trampillas de un solo sentido que dejan entrar el líquido pero no salir. Una vez dentro, el líquido se llama linfa, clara y pálida. Los capilares se unen en vasos mayores con válvulas, como las venas. No hay bomba: la linfa avanza por la presión de los músculos, el pulso de las arterias cercanas y los cambios de presión de la respiración. En la pared del intestino delgado, unos linfáticos especiales, los quilíferos, absorben las grasas digeridas y vuelven lechosa la linfa.

Por el camino, la linfa atraviesa los ganglios linfáticos, filtros con forma de judía que suelen medir desde unos milímetros hasta unos 2 centímetros. Un adulto tiene varios cientos, a menudo se habla de unos 600, agrupados en el cuello, las axilas, las ingles, el tórax y el abdomen. En su interior, glóbulos blancos apiñados inspeccionan el líquido y atrapan bacterias, virus y restos. Al final, los vasos confluyen en dos grandes canales. El conducto torácico, de unos 40 centímetros, drena la mayor parte del cuerpo y desemboca en una gran vena en la base del cuello, en el lado izquierdo, mientras que el pequeño conducto linfático derecho drena el brazo derecho y la mitad derecha del tórax y la cabeza.

El sistema tiene dos órganos más. El bazo, del tamaño de un puño, está bajo las costillas en la parte superior izquierda; filtra sangre, no linfa, retira los glóbulos rojos viejos y almacena glóbulos blancos. El timo, detrás del esternón, es donde se entrenan los linfocitos T jóvenes; alcanza su mayor tamaño en la infancia y poco a poco se convierte en grasa. El anatomista italiano Gaspare Aselli observó por primera vez los quilíferos lechosos en 1622 en un perro recién alimentado, y en la década de 1650 Olof Rudbeck y Thomas Bartholin trazaron el resto de la red.

¿Sabías que los vasos linfáticos de las membranas que rodean el cerebro no se describieron hasta 2015, lo que echó por tierra la idea de los manuales de que el cerebro no tenía ninguno?

Cuando se extirpan o dañan ganglios, por ejemplo tras algunas operaciones de cáncer, la linfa puede acumularse y provocar una hinchazón duradera llamada linfedema. Las «glándulas» inflamadas del cuello durante un dolor de garganta no son glándulas, sino ganglios linfáticos hinchados porque están trabajando. Es un sistema de drenaje silencioso casi siempre, que se convierte en campo de batalla en cuanto entra un germen.

Los riñones

Ponga las manos en la cintura con los pulgares hacia atrás: quedan justo debajo de los riñones, dos órganos con forma de judía pegados a la pared posterior del abdomen, a ambos lados de la columna. Cada uno mide entre 11 y 12 centímetros, el tamaño de un ratón de ordenador, y pesa unos 150 gramos; el derecho está algo más bajo, empujado por el hígado. Juntos suponen menos del medio por ciento del peso corporal, pero reciben alrededor de una quinta parte de toda la sangre que bombea el corazón.

Si se corta un riñón a lo largo se ve una capa externa, la corteza, y una región interna, la médula, organizada en pirámides que desembocan en un embudo, la pelvis renal, y de ahí en el uréter. Las unidades de trabajo son las nefronas, microscópicas, normalmente alrededor de un millón por riñón, aunque su número varía mucho entre personas. Cada nefrona empieza con un glomérulo, un ovillo de capilares alojado en una bolsa de doble pared que lleva el nombre de William Bowman, quien la describió en 1842. La presión sanguínea expulsa del glomérulo el agua y las moléculas pequeñas, y deja atrás las células de la sangre y las proteínas grandes.

Los riñones filtran unos 180 litros de líquido al día, pero solo se orinan de uno a dos litros. El resto se recupera mientras el filtrado recorre el túbulo de la nefrona. El primer tramo, enrollado, el túbulo proximal, recupera toda la glucosa y unos dos tercios de la sal y el agua. El asa de Henle, en forma de horquilla, se hunde en la médula y crea un gradiente de sal que más tarde permite extraer agua. El túbulo distal ajusta con precisión las sales y la acidez, y en el tubo colector una hormona de la hipófisis, la hormona antidiurética, decide cuánta agua se conserva: mucha cuando tenemos sed, poca después de beber en abundancia. Lo que queda, cargado de urea y otros desechos, se convierte en orina.

¿Sabías que con unos 180 litros al día, los riñones filtran todo el volumen de su plasma sanguíneo unas 60 veces diarias?

Los riñones hacen algo más que limpiar. Equilibran la sal y el agua, lo que ayuda a fijar la presión arterial, liberan eritropoyetina, la señal que ordena a la médula fabricar glóbulos rojos, y activan la vitamina D. Cuando fallan, los desechos se acumulan en la sangre. En 1943, en los Países Bajos ocupados, el médico neerlandés Willem Kolff construyó el primer riñón artificial eficaz, una máquina de diálisis improvisada en parte con tripa de embutido y un tambor. En 1954, en Boston, el equipo de Joseph Murray realizó el primer trasplante de riñón con éxito, entre los gemelos idénticos Richard y Ronald Herrick.

La mayoría de las personas puede vivir con normalidad con un solo riñón sano, lo que hace posible la donación en vida. El color de la orina es una guía aproximada del trabajo de los riñones: pálida después de beber mucho, más oscura tras un día caluroso y seco. Dos pequeñas judías que deciden en silencio qué se queda en la sangre y qué se va.

Las vías respiratorias

Las vías respiratorias son los conductos que llevan el aire del exterior a los pulmones, y hacen mucho más que dejarlo pasar. El recorrido empieza en las narinas y la cavidad nasal, una cámara alta y estrecha cuyas paredes laterales llevan tres láminas óseas enrolladas, los cornetes. Detrás está la faringe, la garganta, que comparten el aire y los alimentos; luego la laringe; y después la tráquea, un tubo de unos 10 a 12 centímetros de largo y unos 2 de ancho que baja por la parte delantera del cuello hasta el tórax.

Los cornetes hacen que el aire se arremoline sobre una amplia mucosa cálida, húmeda y llena de vasos sanguíneos. Cuando una inspiración llega a los pulmones ya está a la temperatura corporal y casi saturada de vapor de agua, tanto si se tomó en una pista de esquí como en un desierto. Los pelos de las narinas retienen las partículas gruesas, y una capa pegajosa de moco atrapa el polvo fino, el polen y los microbios. En lo alto de la laringe, una solapa con forma de hoja, la epiglotis, desciende al tragar y desvía los alimentos hacia el esófago, por detrás de la tráquea.

La tráquea se mantiene abierta gracias a entre 16 y 20 anillos de cartílago en forma de C, abiertos hacia atrás, contra el esófago. Se notan como relieves bajo la nuez. A la altura de la cuarta o quinta vértebra torácica, la tráquea se divide en una cresta llamada carina en los bronquios principales derecho e izquierdo. El derecho es más ancho, más corto y más vertical, y por eso un cacahuete inhalado suele acabar a la derecha. En 1897 el cirujano alemán Gustav Killian examinó una tráquea viva con un tubo y una luz y extrajo un hueso de cerdo alojado en el bronquio de un campesino: fue la primera broncoscopia.

A lo largo de todo el trayecto, la mucosa está tapizada de cilios, pelillos microscópicos que baten entre 10 y 20 veces por segundo en ondas coordinadas. Empujan la capa de moco hacia arriba, una especie de «escalera mecánica» que entrega la suciedad atrapada a la garganta, donde se traga sin que nos demos cuenta. El humo del tabaco frena y acaba destruyendo los cilios, y por eso los fumadores tienen que expulsar tosiendo lo que su escalera ya no transporta. En el asma, el músculo liso de las vías más pequeñas se contrae y la mucosa se hincha, de modo que espirar se convierte en un esfuerzo sibilante.

¿Sabías que la mayoría de las personas respira sobre todo por una sola fosa nasal a la vez, mientras la otra se hincha un poco, y que ambas se turnan cada pocas horas en un ritmo llamado ciclo nasal?

Una nariz que gotea en un día frío es el sistema haciendo horas extra: la mucosa segrega más humedad para calentar el aire helado, y parte se condensa antes de poder reabsorberse. Las vías respiratorias no son una simple tubería, sino un aire acondicionado que nunca se apaga.

Los pulmones

Los pulmones son dos órganos blandos, esponjosos y cónicos que ocupan casi todo el tórax, desde justo encima de las clavículas hasta la cúpula del diafragma. Juntos pesan apenas un kilo, porque la mayor parte de su volumen es aire. No son idénticos. El pulmón derecho tiene tres lóbulos, superior, medio e inferior, mientras que el izquierdo solo tiene dos y presenta una hendidura, la escotadura cardíaca, para dejar sitio al corazón, que se inclina hacia la izquierda.

Por dentro, los pulmones se organizan en torno al árbol bronquial. La tráquea se divide en dos bronquios principales, estos en bronquios lobulares, luego segmentarios, y así sucesivamente: cada tubo se bifurca en dos más pequeños unas 23 veces en total. Las primeras quince o dieciséis generaciones forman la zona de conducción: bronquios reforzados con cartílago y, después, bronquiolos más finos rodeados de músculo liso. Transportan aire pero no intercambian gases, y su volumen, unos 150 mililitros, se llama espacio muerto. Hacia la generación 17 las paredes empiezan a abombarse con sacos de aire, y en la generación 23 el árbol termina en millones de diminutos sacos alveolares donde el oxígeno pasa por fin a la sangre.

Los pulmones no tienen músculos propios para mover el aire. Cada uno está envuelto por una fina membrana, la pleura, y el interior de la pared torácica está revestido por otra. Entre ambas hay una película de líquido de apenas una o dos centésimas de milímetro, que permite que las superficies se deslicen pero las mantiene unidas, como dos cristales mojados. Cuando el tórax se expande, arrastra consigo a los pulmones. En reposo, un adulto mueve aproximadamente medio litro de aire por respiración, entre 12 y 20 veces por minuto, lo que supone bastante más de 15 000 respiraciones al día. Una inspiración completa puede llevar el volumen pulmonar total a unos seis litros en un hombre adulto corpulento, y aun después de la espiración más forzada queda dentro más de un litro, de modo que los pulmones nunca se vacían.

Su importancia se demostró de forma espectacular en 1667, cuando Robert Hooke mantuvo con vida a un perro anestesiado insuflando aire en sus pulmones abiertos con un fuelle. Lo que mantenía vivo al animal, demostró, era el aire fresco y no el movimiento de los pulmones. Como se exponen al mundo exterior en cada inspiración, los pulmones son vulnerables a las infecciones: en la neumonía, los espacios aéreos se llenan de líquido y células. Si entra aire entre las dos hojas pleurales, en un neumotórax, el sello se rompe y el pulmón se colapsa como un globo al soltarlo.

¿Sabías que un trozo de pulmón sano flota en el agua y que durante siglos los forenses usaron esta «prueba de flotación» para saber si un recién nacido había llegado a respirar, un método que hoy se considera poco fiable?

Lo notas cada vez que, tras una inspiración profunda, flotas más alto en una piscina. Tus pulmones son a la vez un flotador, un árbol ramificado y un fuelle.

Alvéolos: donde el aire se encuentra con la sangre

En los extremos del árbol bronquial se encuentran los alvéolos, diminutos sacos de aire agrupados como racimos de uvas alrededor de los últimos conductos. Cada uno mide alrededor de una quinta parte de milímetro, y un recuento minucioso en pulmones adultos encontró unos 480 millones, aunque la cifra varía de una persona a otra. Extendida, su superficie interior cubriría unos 70 metros cuadrados, casi una pista de bádminton, todo plegado en un espacio del tamaño de dos balones de fútbol.

Cada alvéolo está envuelto en una malla de capilares tan densa que la sangre fluye sobre él casi como una lámina continua. Entre el aire y la sangre se interpone la barrera alveolocapilar, de apenas medio micrómetro de grosor, más de cien veces más fina que un cabello. Tiene tres capas: un neumocito de tipo I, una célula aplanada que reviste el saco, una membrana basal compartida y la delgada célula de la pared del capilar. El oxígeno simplemente se difunde a través de ella, desde el aire, donde está más concentrado, hacia la sangre, donde lo está menos, mientras el dióxido de carbono hace el camino inverso. En reposo, un glóbulo rojo pasa unas tres cuartas partes de segundo en un capilar alveolar, pero suele cargarse por completo en el primer tercio de ese tiempo, lo que deja un margen de seguridad para el ejercicio.

Unas superficies tan húmedas tienen un problema: la tensión superficial, la fuerza que hace que el agua forme gotas, tiende a cerrar las burbujas pequeñas. Lo resuelven unas células más redondeadas, los neumocitos de tipo II, que secretan surfactante, una película de grasas y proteínas parecida a un detergente que reduce la tensión superficial e impide que los alvéolos se colapsen con cada espiración. Por su superficie patrullan los macrófagos alveolares, apodados células del polvo, que engullen partículas inhaladas y bacterias.

Marcello Malpighi vio por primera vez los alvéolos y sus capilares en 1661, al observar pulmones de rana con un microscopio, y encontró así el eslabón perdido entre arterias y venas. Casi tres siglos después, en 1959, Mary Ellen Avery y Jere Mead demostraron que los bebés prematuros con dificultad para respirar carecían de surfactante, un hallazgo que condujo a tratamientos que hoy salvan la vida de muchos recién nacidos. En los adultos, el enfisema, causado casi siempre por el tabaco, destruye las paredes entre alvéolos y los fusiona en espacios más grandes y flácidos, con mucha menos superficie de intercambio. En la fibrosis pulmonar, en cambio, la barrera se engrosa y se vuelve rígida.

¿Sabías que en cada momento los capilares de tus pulmones contienen solo unos 75 mililitros de sangre, unas cinco cucharadas, extendidos tan finamente que recubren toda la superficie alveolar?

Hacer una pompa de jabón muestra la física en acción: cuanto más pequeña es la pompa, más cuesta inflarla. La primera respiración de un recién nacido, que debe abrir de golpe millones de alvéolos llenos de líquido, es una de las más difíciles de toda la vida. Después, gracias al surfactante, cada respiración parece no costar nada.

El diafragma y la respiración

El diafragma es una lámina de músculo esquelético en forma de cúpula que separa el tórax del abdomen. Sus fibras parten de las costillas inferiores, el esternón y la columna, y convergen en un centro tendinoso plano en lo alto de la cúpula, sobre el que descansa el corazón. Lo atraviesan tres grandes orificios, para el esófago, la aorta y la vena cava inferior. Su nervio, el nervio frénico, nace alto en el cuello, de los nervios cervicales tercero, cuarto y quinto, algo que los estudiantes de medicina de habla inglesa recuerdan con la rima «C3, 4 y 5 mantienen vivo el diafragma».

Inspirar es un trabajo activo. Cuando el diafragma se contrae, su cúpula se aplana y desciende, uno o dos centímetros en la respiración tranquila y hasta diez en una inspiración profunda. Al mismo tiempo, los músculos intercostales externos elevan la caja torácica hacia arriba y hacia fuera, como el asa de un cubo que se levanta. El tórax se agranda y, como los pulmones están adheridos a sus paredes, también se expanden. Según la ley de Boyle, un gas en un espacio mayor está a menor presión: el aire de los pulmones baja apenas, alrededor de un milímetro de mercurio, por debajo del aire exterior. Esa pequeña diferencia basta, y el aire entra.

Espirar, en reposo, no exige ningún esfuerzo. El diafragma se relaja, los pulmones y la pared torácica estirados recuperan su forma por retroceso elástico y el aire sale empujado. Solo cuando soplamos velas, gritamos o corremos intervienen los intercostales internos y los músculos abdominales para expulsar el aire más deprisa. En la respiración tranquila, el diafragma realiza alrededor de tres cuartas partes del trabajo. El ritmo en sí procede de un grupo de neuronas del tronco encefálico que se activan automáticamente, día y noche, aunque podemos tomar el control a voluntad para hablar, cantar o suspirar.

La mecánica se discutió en el siglo XVII. En la década de 1670, el médico inglés John Mayow describió el tórax como un fuelle: no aspira el aire, razonaba, sino que se agranda, y el aire exterior entra a presión para llenar el espacio. Cuando los nervios frénicos se lesionan, o la médula espinal sufre una lesión alta en el cuello, el diafragma puede quedar paralizado y una máquina tiene que hacer su trabajo.

¿Sabías que los bebés tienen hipo dentro del útero, sobre todo en los últimos meses del embarazo, y que muchas madres lo perciben como pequeñas sacudidas rítmicas?

El hipo en sí es un fallo del diafragma: una contracción brusca e involuntaria aspira aire y, una fracción de segundo después, los pliegues vocales se cierran de golpe y producen el «hip». La mayoría de los episodios cesan solos en pocos minutos. Todas tus demás respiraciones son más discretas: un músculo que tira hacia abajo y luego, simplemente, suelta.

Oxígeno y dióxido de carbono

Cada célula del cuerpo quema combustible con oxígeno y libera dióxido de carbono como desecho, y la respiración existe para mantener ambos gases en movimiento. En reposo, un adulto capta unos 250 mililitros de oxígeno por minuto y elimina unos 200 mililitros de dióxido de carbono. Lo que los mueve no es una bomba, sino una pendiente de presión parcial, la parte de la presión total del aire que corresponde a un gas. Un gas siempre se difunde desde donde su presión parcial es mayor hacia donde es menor.

El aire contiene alrededor de un 21 % de oxígeno, así que al nivel del mar su presión de oxígeno ronda los 160 milímetros de mercurio. Cuando el aire llega a los alvéolos se ha diluido con vapor de agua y con el dióxido de carbono que sale de la sangre, y la presión de oxígeno ha bajado a unos 100. La sangre que sale de los pulmones tiene una presión de oxígeno de unos 95, pero la mayor parte de su oxígeno no va disuelto. Alrededor del 98 % viaja unido a la hemoglobina, la proteína que llena los glóbulos rojos; cada molécula puede transportar cuatro moléculas de oxígeno, y la sangre arterial está saturada en torno al 98 %. En los tejidos, donde la presión de oxígeno ronda los 40, y dentro de las mitocondrias, donde es de apenas unos pocos milímetros, la hemoglobina suelta su carga. Aun así, la sangre que vuelve al corazón en reposo sigue saturada en tres cuartas partes, una gran reserva para el ejercicio.

El dióxido de carbono hace el viaje de vuelta por tres vías. Alrededor del 70 % se convierte en bicarbonato dentro de los glóbulos rojos, una reacción enormemente acelerada por la enzima anhidrasa carbónica; cerca del 20 % se une a la hemoglobina, y el resto viaja disuelto en el plasma. En los tejidos activos, el aumento del dióxido de carbono y de la acidez hace que la hemoglobina ceda su oxígeno con más facilidad, el efecto Bohr, de modo que los músculos que más trabajan reciben automáticamente más.

La historia de cómo lo supimos transcurre en la década de 1770. Carl Wilhelm Scheele en Suecia y Joseph Priestley en Inglaterra aislaron cada uno el oxígeno, y Antoine Lavoisier, en París, le dio nombre y demostró que la respiración es una combustión lenta, como una vela que ardiera dentro de nosotros. Joseph Black ya había encontrado el «aire fijo», el dióxido de carbono, en el aliento. Esta química puede secuestrarse: el monóxido de carbono se une a la hemoglobina unas 200 veces más fuerte que el oxígeno y bloquea en silencio su transporte. Y conviene corregir un mito popular: la sangre de las venas nunca es azul; es de un rojo oscuro y solo parece azulada a través de la piel.

¿Sabías que cuando pierdes grasa, la mayor parte de su masa sale de tu cuerpo como dióxido de carbono que exhalas por los pulmones, y solo una parte menor sale como agua?

El aire espirado aún contiene alrededor de un 16 % de oxígeno, y por eso las respiraciones de rescate pueden mantener con vida a otra persona. Con cada espiración devuelves al aire casi todo lo que le pediste prestado, y un poco de lo que comiste.

La voz

La voz nace en la laringe, un armazón hueco de cartílagos situado en lo alto de la tráquea. Su pieza mayor, el cartílago tiroides, sobresale hacia delante y forma la nuez. En su interior, tendidos de delante atrás, están los dos pliegues vocales, a menudo llamados cuerdas vocales, aunque no son cuerdas sino repliegues redondeados de músculo y ligamento cubiertos de una mucosa blanda. En los hombres adultos miden entre 17 y 25 milímetros, en las mujeres entre 12 y 17. Detrás, unos pequeños cartílagos aritenoides en forma de pirámide separan los pliegues para respirar, abriendo un espacio en forma de V llamado glotis, y los juntan para hablar.

El sonido se produce paso a paso. Los pliegues se cierran; la presión del aire procedente de los pulmones aumenta bajo ellos hasta separarlos, empezando por el borde inferior; escapa una bocanada de aire; y la elasticidad de los pliegues, junto con la caída brusca de presión en la corriente rápida, vuelve a cerrarlos. El ciclo se repite cien veces por segundo o más y trocea el aliento continuo en un zumbido. Si se tensan y se estiran los pliegues, sobre todo con el músculo cricotiroideo, vibran más deprisa y el tono sube. Un hombre adulto típico habla a unas 120 vibraciones por segundo, una mujer a unas 210, y los niños pequeños aún más alto.

Ese zumbido en bruto sonaría como un reclamo de patos. El tracto vocal que hay encima, la garganta, la boca y las fosas nasales, funciona como una caja de resonancia cuya forma realza ciertas frecuencias; al mover la lengua y la mandíbula cambiamos esas resonancias y convertimos el zumbido en distintas vocales. La lengua, los dientes, los labios y el velo del paladar interrumpen y moldean después el flujo para formar las consonantes.

El primero en ver sus propios pliegues vocales en acción fue un profesor de canto, Manuel García. En 1854, en Londres, utilizó un espejo de dentista de mango largo, un espejo de mano y la luz del sol para observar su laringe: había nacido la laringoscopia. Los problemas llegan por el abuso y las infecciones: en la laringitis los pliegues se hinchan y la voz se vuelve ronca o desaparece, y los cantantes y docentes que fuerzan la voz pueden desarrollar pequeños callos, los nódulos vocales. En la pubertad, la laringe masculina crece con rapidez, los pliegues se alargan y engrosan, y la voz baja aproximadamente una octava, a veces quebrándose por el camino.

¿Sabías que cuando una soprano canta un do agudo, sus pliegues vocales se abren y se cierran más de mil veces por segundo?

Si tu voz te suena rara en una grabación, el micrófono no tiene la culpa. Normalmente te oyes en parte a través de los huesos del cráneo, que favorecen los graves; la grabación es la voz que oyen todos los demás. Es tu aliento, convertido en sonido.

Toses, estornudos y bostezos

La tos, el estornudo y el bostezo son reflejos: maniobras respiratorias dirigidas por circuitos del tronco encefálico y no por una decisión consciente. A veces se puede retrasar uno, rara vez detenerlo y nunca fingirlo de forma del todo convincente. Los tres siguen un guion parecido, una inspiración profunda, una pausa y una descarga brusca o prolongada, pero cumplen funciones distintas.

La tos protege las vías respiratorias bajas. Empieza cuando receptores de irritación de la laringe, la tráquea o los bronquios detectan polvo, moco, humo o una miga que se ha ido por mal camino, y envían señales por el nervio vago. El tronco encefálico responde con una inspiración profunda. Después la glotis, el espacio entre los pliegues vocales, se cierra de golpe, y los músculos del abdomen y del tórax se contraen con fuerza contra ella, elevando la presión en el pecho muy por encima de lo normal. Cuando la glotis se abre de repente, el aire sale disparado a gran velocidad y arrastra moco y residuos. La compresión también estrecha la tráquea, lo que acelera aún más la expulsión.

El estornudo hace el mismo trabajo para la nariz. La irritación de la mucosa nasal llega a través del nervio trigémino, el gran nervio sensitivo de la cara, a un centro del estornudo en el tronco encefálico. Siguen una inspiración profunda y una compresión del tórax, mientras la lengua y el velo del paladar se colocan para que el chorro salga tanto por la nariz como por la boca. Los ojos se cierran por reflejo pero, contra lo que dice un mito popular, no se saldrían de las órbitas si quedaran abiertos. También es exagerada la famosa afirmación de que un estornudo sale a más de 160 kilómetros por hora: las grabaciones de alta velocidad indican unos pocos metros por segundo, aunque la nube turbulenta puede llevar gotitas a varios metros.

El bostezo es la excepción: una inspiración larga y lenta con la mandíbula muy abierta, un breve punto álgido y una espiración más corta, unos seis segundos en total. Su función sigue en debate. La vieja idea de que sirve para recargar oxígeno la puso a prueba en la década de 1980 el psicólogo Robert Provine, que comprobó que respirar más oxígeno o más dióxido de carbono no cambiaba la frecuencia de los bostezos. Una hipótesis actual sostiene que ayuda a enfriar el cerebro; otra lo relaciona con los cambios entre el sueño y la vigilia. El bostezo es famoso por contagioso, y los fetos ya bostezan en el útero.

¿Sabías que a entre una de cada seis y una de cada tres personas les basta con salir a pleno sol para estornudar, una rareza inofensiva llamada reflejo fótico del estornudo?

Los problemas aparecen cuando un reflejo no se apaga: una tos crónica que dura semanas merece estudiarse, porque su causa puede ir del asma al reflujo ácido. La mayor parte del tiempo, no son más que pequeñas tareas de limpieza. Incluso leer sobre bostezos puede hacerte bostezar, y así el tronco encefálico se queda con la última palabra.

Respirar en altura

Al subir una montaña, la proporción de oxígeno del aire no disminuye: sigue siendo de alrededor del 21 % incluso en la cima del Everest. Lo que baja es la presión atmosférica y, con ella, la presión parcial de oxígeno, el empuje que hace pasar el oxígeno de los alvéolos a la sangre. La presión del aire se reduce a la mitad hacia los 5500 metros. En la cima del Everest, a 8849 metros, es solo un tercio de la del nivel del mar, y la presión de oxígeno del aire cae de unos 159 a unos 53 milímetros de mercurio.

El cuerpo responde por etapas. En pocos minutos, unos sensores llamados cuerpos carotídeos, pequeños grupos de células situados en el cuello donde se bifurcan las carótidas, detectan la caída del oxígeno en sangre y provocan una respiración más rápida y profunda, mientras el corazón se acelera. Respirar más elimina dióxido de carbono y vuelve la sangre más alcalina, así que en los días siguientes los riñones excretan más bicarbonato para reequilibrarla. A lo largo de semanas, los riñones liberan además más eritropoyetina, la hormona que ordena a la médula ósea fabricar más glóbulos rojos. Esta aclimatación explica por qué los montañeros ascienden despacio y por qué existe la regla «subir alto, dormir bajo».

Subir demasiado deprisa tiene consecuencias. Por encima de unos 2500 metros, muchas personas sufren el mal agudo de montaña: dolor de cabeza, náuseas, mal sueño y cansancio. Formas más raras pero peligrosas son el edema pulmonar y el edema cerebral de altura, cuyo primer tratamiento es descender. Por encima de los 8000 metros empieza la llamada zona de la muerte, donde nadie llega a aclimatarse del todo y el cuerpo se deteriora poco a poco. Algunas poblaciones se han adaptado a lo largo de milenios: muchos tibetanos llevan una variante del gen EPAS1, heredada de los antiguos denisovanos, que les evita un exceso de glóbulos rojos, y los pueblos andinos tienen sus propias adaptaciones. La ciudad habitada de forma permanente más alta, La Rinconada, en Perú, está a unos 5100 metros.

La forma en que lo descubrimos fue dramática. En 1875 el globo Zénith subió por encima de los 8000 metros sobre Francia, y dos de sus tres aeronautas murieron por falta de oxígeno. El fisiólogo francés Paul Bert, que los había asesorado, demostró en su libro de 1878 La Pression barométrique que el peligro venía de la baja presión parcial de oxígeno y no de la baja presión en sí.

¿Sabías que Reinhold Messner y Peter Habeler fueron los primeros en coronar el Everest sin oxígeno embotellado, en 1978, una hazaña que muchos fisiólogos creían imposible?

Te encuentras con el aire enrarecido cada vez que vuelas. Las cabinas de los aviones se presurizan al equivalente de entre unos 1800 y 2400 metros, y por eso se te taponan los oídos al subir y al bajar: el aire atrapado en el oído medio tiene que igualarse a través de la estrecha trompa de Eustaquio. La altura, en el fondo, no es falta de oxígeno, sino falta de empuje.

Aguantar la respiración

Haz una inspiración profunda y aguanta la respiración: en un minuto o así, la mayoría de los adultos no entrenados sienten unas ganas de respirar irresistibles. Sorprendentemente, no es la falta de oxígeno lo que obliga a rendirse. La alarma principal es el aumento del dióxido de carbono en la sangre. Al disolverse forma un ácido, y los quimiorreceptores centrales, sensores situados en la superficie del tronco encefálico, detectan el cambio de acidez del líquido que rodea el cerebro. Otros sensores más pequeños en el cuello, los cuerpos carotídeos, vigilan también el oxígeno, pero en condiciones normales el disparador es el dióxido de carbono.

Una apnea transcurre por etapas. Primero se cierra la glotis y el diafragma se queda quieto. El dióxido de carbono sube de forma constante mientras el oxígeno baja más despacio. En el punto de ruptura, por lo general tras 30 a 90 segundos en reposo, la necesidad de respirar se vuelve abrumadora. Quienes siguen aguantando notan que el diafragma empieza a sacudirse con contracciones involuntarias, espasmos rítmicos que los apneístas aprenden a tolerar. Con entrenamiento, la apnea se alarga de forma espectacular, y apneístas de élite han aguantado la respiración más de once minutos con aire normal, tumbados inmóviles en el agua.

El agua ayuda. El reflejo de inmersión de los mamíferos, que se desencadena con agua fría en la cara, ralentiza el corazón, contrae los vasos de brazos y piernas para reservar el oxígeno al corazón y al cerebro, y hace que el bazo se contraiga y vierta glóbulos rojos adicionales a la circulación. Es más intenso en mamíferos buceadores como las focas, pero en los seres humanos también es evidente.

La idea de que la respiración la gobierna el dióxido de carbono la establecieron John Scott Haldane y John Gillies Priestley en Oxford, que demostraron en 1905 que el cuerpo ajusta la respiración para mantener notablemente constante el dióxido de carbono de los pulmones. Su hallazgo explica un peligro real. Respirar rápido y hondo antes de sumergirse, la hiperventilación, elimina dióxido de carbono de la sangre sin añadir apenas oxígeno, de modo que las ganas de respirar llegan demasiado tarde; el oxígeno puede bajar lo suficiente como para provocar bajo el agua una pérdida de conocimiento repentina y sin aviso, el llamado síncope en aguas poco profundas. En tierra, en cambio, no es posible aguantar la respiración hasta hacerse daño: si uno se desmayara, el tronco encefálico simplemente reanudaría la respiración.

¿Sabías que los bajau, «nómadas del mar» del Sudeste Asiático que pasan buena parte de su jornada buceando en apnea, tienen un bazo aproximadamente la mitad más grande que el de sus vecinos agricultores, una adaptación hereditaria?

Todo nadador que ha intentado hacer un largo más bajo el agua ha conocido el punto de ruptura y ha sentido protestar al diafragma. Esa urgencia ardiente no significa que tu cuerpo se esté quedando sin aire. Es una alarma de dióxido de carbono, y casi siempre salta antes de tiempo.

Respirar durante el ejercicio

En reposo, un adulto respira unos seis litros de aire por minuto. Empieza a correr y esa cifra se dispara, por encima de 100 litros por minuto en un ejercicio intenso y hasta 150 o más en atletas de resistencia de élite. Cada respiración pasa de medio litro a hasta tres, y la frecuencia sube de unas 12 respiraciones por minuto a 40 o más. Coordinar ese cambio es un trabajo de equipo, dirigido por el centro respiratorio del tronco encefálico.

Los primeros jugadores son los sensores. La respiración da un salto en los primeros segundos del ejercicio, antes de que la química de la sangre haya tenido tiempo de cambiar. Ese aumento temprano procede de la propia orden de movimiento del cerebro y de las señales de mecanorreceptores situados en músculos y articulaciones en movimiento. A medida que continúa el esfuerzo, los quimiorreceptores del tronco encefálico y de los cuerpos carotídeos ajustan con precisión la respiración a la creciente producción de dióxido de carbono. Las bombas responden: el diafragma se contrae con más fuerza y rapidez, y los músculos intercostales y abdominales intervienen para expulsar el aire en lugar de esperar al retroceso pasivo. En los pulmones, las vías respiratorias se ensanchan un poco y se abren capilares que estaban inactivos en reposo, sobre todo en los vértices, lo que amplía la superficie de intercambio.

El reparto importa tanto como la respiración. El gasto del corazón pasa de unos 5 litros de sangre por minuto a 20 o 25 en un adulto en forma, y los músculos en actividad extraen una proporción mucho mayor del oxígeno que los atraviesa, de modo que la sangre vuelve al corazón mucho más vacía. El consumo de oxígeno sube de un cuarto de litro por minuto en reposo hasta su máximo, el VO2 máx, normalmente de 3 a 4 litros por minuto en un adulto joven sano y de 5 o más en los mejores atletas de resistencia. El fisiólogo británico Archibald Vivian Hill midió el consumo de oxígeno de corredores en la década de 1920 e introdujo la idea de un consumo máximo de oxígeno, trabajos que ayudaron a fundar la fisiología del ejercicio.

Si el esfuerzo sigue aumentando, los músculos producen ácido láctico más deprisa de lo que se elimina. La sangre lo amortigua con bicarbonato, lo que libera dióxido de carbono extra, y la respiración se dispara de forma desproporcionada respecto al trabajo. Este umbral ventilatorio es el punto en el que mantener una conversación se vuelve difícil, la base de la sencilla prueba del habla. En las personas sanas rara vez son los pulmones los que limitan el rendimiento; el corazón y los músculos suelen fallar antes. Pero en la broncoconstricción inducida por el ejercicio, una forma de asma, las vías respiratorias se estrechan durante o después de un esfuerzo intenso, a menudo con aire frío y seco.

¿Sabías que el entrenamiento apenas agranda los pulmones y que lo que construye es un corazón más fuerte y unos músculos repletos de capilares y mitocondrias?

El jadeo tras un esprint es el sistema poniéndose al día: paga una deuda de oxígeno, elimina dióxido de carbono y lactato, y enfría el cuerpo. Quedarse sin aliento no es un fallo de los pulmones, sino la señal de que todo el equipo está trabajando.

Los dientes y la masticación

La digestión empieza con un mordisco. La boca de un adulto alberga hasta 32 dientes permanentes, dieciséis en cada maxilar, dispuestos en herradura formando la arcada dental. Delante, ocho incisivos de borde cortante seccionan; a su lado, cuatro caninos puntiagudos sujetan y desgarran; detrás, ocho premolares y doce molares, incluidas las cuatro muelas del juicio, aplastan y trituran con sus anchas coronas llenas de cúspides. Los niños se las arreglan con 20 dientes de leche, que empiezan a caerse hacia los seis años, empujados desde abajo por la dentición definitiva.

Todos los dientes siguen el mismo plan en capas. La corona visible está cubierta de esmalte, la sustancia más dura del cuerpo, mineral en torno al 96 %, formada sobre todo por cristales de fosfato de calcio llamados hidroxiapatita. Debajo está la dentina, una capa amarillenta parecida al hueso, recorrida por miles de túbulos microscópicos. En el centro se halla la pulpa, un tejido vivo y blando con vasos sanguíneos y nervios que entran por un orificio diminuto en la punta de cada raíz. Las raíces se alojan en alvéolos del hueso maxilar, recubiertas por una fina capa de cemento y suspendidas por el ligamento periodontal, un cojín de fibras que permite a cada diente ceder ligeramente bajo la carga.

La masticación es ingeniería de precisión. El músculo masetero, que se nota abultarse en el ángulo de la mandíbula al apretar los dientes, y su compañero el temporal elevan la mandíbula con una fuerza de varios cientos de newtons en los molares. La mandíbula también se desliza de lado a lado, de modo que los molares muelen además de aplastar. La lengua y las mejillas devuelven una y otra vez la comida entre los dientes, y la saliva, entre medio litro y litro y medio al día, la ablanda hasta formar una bola húmeda. La saliva contiene amilasa, una enzima, y por eso un trozo de pan masticado mucho rato empieza a saber dulce: el almidón ya se está partiendo en azúcar.

¿Sabías que el esmalte no contiene ninguna célula viva y, a diferencia del hueso, jamás puede repararse, porque las células que lo fabricaron desaparecen en cuanto el diente atraviesa la encía?

Los dientes también dieron el descubrimiento más antiguo de la microbiología. En 1683, el pulidor de lentes neerlandés Anton van Leeuwenhoek raspó la materia blanca de entre sus propios dientes, la miró al microscopio y describió diminutos «animálculos» en movimiento, la primera observación registrada de bacterias. Esas mismas bacterias causan la caries: fermentan el azúcar y lo convierten en ácido, y cuando la boca se vuelve lo bastante ácida, el esmalte empieza a disolverse. Si la cavidad llega a la dentina, los túbulos conducen el calor, el frío y el dulce directamente hacia el nervio, y por eso un diente dañado da un latigazo con el helado.

Por la misma razón, incluso los dientes sanos se vuelven sensibles al frío cuando la encía se retrae y deja la dentina al descubierto en el cuello. Detrás de cada comida tranquila hay un juego de herramientas de molienda pensado para durar toda la vida, hecho de un material que no se puede reponer.

La deglución

Tragar parece sencillo y no lo es en absoluto. En menos de un segundo, la comida debe cruzar el único lugar del cuerpo donde se encuentran las vías del aire y del alimento, la faringe o garganta, sin que una sola miga se equivoque de camino. La mayoría de los adultos traga unas 500 a 700 veces al día, sobre todo saliva, y cada vez decenas de músculos de la lengua, el paladar, la garganta y el cuello actúan en un orden estricto.

La primera fase es voluntaria. Cuando la masticación ha convertido la comida en una bola blanda llamada bolo alimenticio, la punta de la lengua se apoya en el paladar duro y hace rodar el bolo hacia atrás, como pasta de dientes exprimida del tubo. Al tocar el fondo de la boca, unos sensores disparan la segunda fase, el reflejo faríngeo, y desde ese momento ya no estamos al mando. El velo del paladar y la úvula se elevan para sellar la cavidad nasal, de modo que la comida no salga por la nariz. Toda la laringe salta hacia arriba y hacia delante (se nota subir la nuez), las cuerdas vocales se cierran, la respiración se detiene y la epiglotis, una lengüeta de cartílago en forma de hoja, se inclina sobre la entrada de la tráquea. El bolo resbala por encima hacia el esófago.

La tercera fase pertenece al esófago, un tubo muscular de unos 25 centímetros que baja por detrás de la tráquea y del corazón. Está cerrado en ambos extremos por anillos musculares llamados esfínteres. El superior se relaja para dejar pasar el bolo; luego un anillo de contracción desciende tras él, una onda llamada peristaltismo, que lo empuja a unos pocos centímetros por segundo. Un bocado sólido llega al estómago en unos 5 a 10 segundos, y un líquido algo antes. Por último, el esfínter esofágico inferior se abre un instante y vuelve a cerrarse para mantener el ácido gástrico en su sitio.

Este movimiento se vio por primera vez en 1896, pocos meses después del descubrimiento de los rayos X, cuando el estudiante de medicina de Harvard Walter Cannon alimentó a varios animales con comida mezclada con sales de bismuto y la siguió esófago abajo en una pantalla de fluoroscopia. El mismo principio sobrevive en el tránsito con bario que se hace hoy en los hospitales.

¿Sabías que el peristaltismo exprime la comida en lugar de dejarla caer, así que se puede tragar cabeza abajo, y los astronautas comen con normalidad en órbita?

Cuando la secuencia falla, las consecuencias son serias. Tras un ictus el reflejo puede debilitarse y la comida o la bebida se cuela en las vías respiratorias, lo que se llama aspiración. Si el esfínter inferior se relaja cuando no debe, el ácido sube y quema: es la acidez de estómago. Y tragar tiene una pequeña ventaja añadida: los mismos músculos abren las trompas de Eustaquio que llegan al oído medio, y por eso tragar destapa los oídos cuando el avión desciende.

El estómago

El estómago es una bolsa muscular en forma de J, alojada bajo el lado izquierdo del diafragma, entre el final del esófago y el comienzo del intestino delgado. Vacío solo contiene una tacita y su mucosa forma pliegues profundos llamados pliegues gástricos. Tras una comida copiosa, esos pliegues se alisan y el estómago se distiende hasta albergar cómodamente entre 1 y 1,5 litros. Los anatomistas distinguen el cardias, por donde entra la comida, el fundus en forma de cúpula por encima, el amplio cuerpo y el antro, que se estrecha hacia el píloro, un grueso anillo muscular que custodia la salida.

El estómago es menos un digestor que una batidora y un tanque de esterilización. Su pared tiene tres capas musculares, longitudinal, circular y oblicua, una capa extra poco habitual que le permite apretar, retorcer y batir. Varias veces por minuto, una onda recorre el órgano hacia el píloro, aplasta la comida contra la salida cerrada y la devuelve, hasta convertirla en una papilla llamada quimo. El píloro la deja salir unos pocos mililitros cada vez, y una comida normal tarda entre dos y cuatro horas en abandonar el estómago.

Mientras tanto, millones de fosas de la mucosa vierten entre 1,5 y 2 litros de jugo gástrico al día. Las células parietales bombean ácido clorhídrico, que lleva el contenido a un pH de entre 1,5 y 3,5 aproximadamente, lo bastante ácido para matar a la mayoría de los microbios ingeridos. Las células principales liberan pepsinógeno, que el ácido convierte en pepsina, una enzima que empieza a trocear las proteínas. Las células parietales fabrican también el factor intrínseco, sin el cual la vitamina B12 no podría absorberse más adelante. El estómago evita digerirse a sí mismo cubriendo su pared con un moco espeso y alcalino.

¿Sabías que las células de la superficie de la mucosa gástrica viven solo unos días antes de desprenderse y ser sustituidas, de modo que renuevas el revestimiento interior del estómago unas dos veces por semana?

Buena parte de esto se vio por primera vez a través de un agujero. En 1822, un disparo accidental de mosquete dejó al viajero canadiense Alexis St. Martin con una abertura permanente en el estómago, y el cirujano del ejército estadounidense William Beaumont pasó años introduciendo alimentos atados a hilos de seda, cronometrando la digestión y tomando muestras de los jugos. Su libro de 1833 demostró que la digestión es química y no solo una molienda mecánica.

Cuando la barrera de moco falla, el ácido corroe la pared y provoca una úlcera péptica. Durante décadas se culpó al estrés, hasta que los australianos Robin Warren y Barry Marshall demostraron que la mayoría las causa una bacteria, Helicobacter pylori. En 1984 Marshall se bebió un cultivo para probarlo, desarrolló una gastritis y en 2005 ambos recibieron el Premio Nobel. El recordatorio cotidiano de toda esa musculatura son las tripas que suenan con el estómago vacío: las ondas de contracción siguen pasando y empujan gases y líquidos sin nada que amortigüe el ruido.

El intestino delgado

El intestino delgado es el lugar donde la comida entra de verdad en el cuerpo. Solo es «delgado» de ancho, unos 2,5 centímetros, y enorme de largo: unos 6 metros medido en la autopsia y más bien de 3 a 5 metros en una persona viva, cuyos músculos lo mantienen tenso y recogido. Serpentea por el centro del abdomen, colgado de la pared posterior por una lámina de tejido en abanico llamada mesenterio, que lleva sus vasos sanguíneos.

Tiene tres tramos. El duodeno, de unos 25 centímetros, rodea la cabeza del páncreas y recibe por un orificio común dos entregas cruciales: la bilis del hígado y la vesícula, que rompe la grasa en gotitas diminutas, y el jugo pancreático, que neutraliza el ácido del estómago y aporta enzimas para el almidón, las proteínas y las grasas. Después vienen el yeyuno, aproximadamente dos quintas partes del resto, donde ocurre la mayor parte de la absorción, y el íleon, las tres quintas partes finales, especializado en absorber la vitamina B12 y reciclar las sales biliares.

El secreto del intestino delgado es la superficie. Su mucosa se eleva en pliegues circulares; los pliegues están cubiertos de vellosidades, salientes en forma de dedo de un milímetro de altura más o menos; y las células de cada vellosidad llevan miles de microvellosidades microscópicas, una pelusa conocida como borde en cepillo. Enzimas incrustadas en ese borde, como la lactasa y la sacarasa, terminan de descomponer la comida en sus unidades más pequeñas. Los azúcares y los aminoácidos pasan entonces a una red de capilares en el interior de cada vellosidad y viajan al hígado por la vena porta. Las grasas toman otro camino: entran en un vaso linfático central llamado quilífero y se incorporan a la sangre más tarde. La comida pasa aquí entre dos y seis horas, aproximadamente.

¿Sabías que las células que recubren las vellosidades están entre las que más rápido se renuevan del cuerpo, pues nacen en criptas de la base, trepan hasta la punta y se desprenden al cabo de solo tres a cinco días?

La idea tan repetida de que la superficie interna del intestino cubriría una pista de tenis es exagerada. Un estudio minucioso de 2014 calculó para todo el tubo digestivo unos 30 metros cuadrados, más o menos media pista de bádminton, la mayor parte en el intestino delgado. Aun así, es unas quince veces la superficie de la piel.

El duodeno también dio a la biología su primera hormona. En 1902, los fisiólogos londinenses William Bayliss y Ernest Starling descubrieron que el ácido que entraba en el duodeno de un perro liberaba a la sangre una sustancia que hacía secretar al páncreas, incluso con los nervios cortados. La llamaron secretina, y Starling acuñó más tarde la palabra «hormona». Cuando la mucosa se daña, la absorción se resiente: en la enfermedad celíaca, el sistema inmunitario reacciona al gluten y aplana las vellosidades. En la mayoría de los adultos del mundo, la producción de lactasa disminuye tras la infancia, y por eso la leche produce gases y retortijones a tanta gente. Ese tubo discreto en el centro de tu cuerpo es una alfombra inmensa que se renueva sin cesar.

El hígado

El hígado es el mayor órgano interno y la planta química del cuerpo. En un adulto pesa alrededor de 1,5 kilos: una cuña de color pardo rojizo oscuro que ocupa la parte superior derecha del abdomen bajo las costillas, con un gran lóbulo derecho y otro izquierdo más pequeño. Su fontanería también es singular. Por él pasan cada minuto unos 1,5 litros de sangre, cerca de una cuarta parte de todo lo que bombea el corazón, y aproximadamente tres cuartas partes de esa sangre no llegan por una arteria, sino por la vena porta, cargada con todo lo que el intestino acaba de absorber. El hígado echa el primer vistazo a cada comida.

En su interior, el tejido se organiza en lobulillos, unidades más o menos hexagonales de un milímetro de ancho. Láminas de células hepáticas, los hepatocitos, irradian desde una vena central como los radios de una rueda, mientras la sangre se filtra entre ellas por canales porosos llamados sinusoides. Cada hepatocito es un trabajador de una versatilidad asombrosa. Los manuales enumeran cientos de tareas distintas, pero se agrupan en unos pocos grandes oficios.

El hígado es un almacén de combustible: tras una comida guarda la glucosa en forma de glucógeno, unos 100 gramos, y la libera entre comidas. En 1857, el fisiólogo francés Claude Bernard demostró que el hígado fabrica azúcar por sí mismo, un hallazgo que ayudó a fundar la idea de un medio interno estable. Es una fábrica que produce la albúmina, la principal proteína del plasma, la mayoría de los factores de coagulación y el colesterol. Es una depuradora: convierte el amoníaco tóxico procedente de la degradación de las proteínas en urea, que eliminan los riñones, y descompone el alcohol y muchos fármacos. Fabrica la bilis, entre medio litro y un litro al día, que ayuda a digerir las grasas y arrastra desechos como la bilirrubina, el pigmento amarillo que dejan los glóbulos rojos gastados. Y es una despensa y un vigilante: almacena hierro y las vitaminas A, D y B12, mientras unas células inmunitarias especializadas, las células de Kupffer, atrapan las bacterias que llegan del intestino.

¿Sabías que el hígado puede volver a crecer hasta su tamaño completo a partir de apenas una cuarta parte de su masa, y eso es lo que permite que un donante vivo ceda una parte del suyo?

El hígado descompone el alcohol a un ritmo casi fijo, y por eso ni el café, ni una ducha fría, ni un paseo enérgico le quitan la borrachera a nadie: solo lo hace el tiempo. Las agresiones repetidas por alcohol, la hepatitis vírica o la acumulación de grasa en las células pueden dejar el hígado cicatrizado y endurecido, la llamada cirrosis, y sus muchas funciones empiezan a fallar. Cuando no logra eliminar la bilirrubina, el pigmento se acumula y tiñe de amarillo la piel y el blanco de los ojos: es la ictericia. El mismo pigmento, degradado en un moratón, explica que los cardenales se vuelvan amarillo verdosos al desvanecerse. En silencio, con su kilo y medio, el hígado es el órgano más atareado en el que nunca pensamos.

El páncreas y el azúcar en sangre

El páncreas es una glándula blanda y rosada de unos 15 centímetros, tendida a lo ancho del fondo del abdomen, detrás del estómago. Su ancha cabeza se acomoda en la curva en C del duodeno, y su cuerpo y su cola afilada llegan hasta el bazo. En realidad son dos órganos en uno. Alrededor del 98 % es tejido exocrino, que fabrica entre 1 y 1,5 litros de jugo pancreático al día, rico en bicarbonato para neutralizar el ácido del estómago y en enzimas que digieren el almidón, las grasas y las proteínas, y que llega al duodeno por un conducto.

Repartidos por la glándula como islas en el mar hay alrededor de un millón de diminutos grupos de células productoras de hormonas, los islotes de Langerhans, llamados así por el estudiante alemán Paul Langerhans, que los describió en 1869 sin saber para qué servían. Juntos suponen apenas el 1 o el 2 % de la glándula, pero controlan el suministro de combustible del cuerpo. Sus células beta fabrican insulina; sus células alfa, glucagón.

Entre las dos, estas hormonas mantienen la glucosa en sangre en una franja estrecha, normalmente de unos 4 a 6 milimoles por litro en ayunas, algo más tras las comidas. Cuando comemos y el azúcar entra a raudales desde el intestino, las células beta detectan la subida y liberan insulina. La insulina actúa como una llave: permite que las células musculares y grasas absorban glucosa, y ordena al hígado que deje de liberarla y almacene el exceso como glucógeno. Cuando el nivel vuelve a bajar, la secreción de insulina se frena. Entre comidas o durante el ejercicio, cuando la glucosa desciende, las células alfa liberan glucagón, que indica al hígado que descomponga el glucógeno y devuelva glucosa a la sangre. Es un bucle clásico de retroalimentación negativa que trabaja minuto a minuto sin que nos demos cuenta.

¿Sabías que toda la glucosa disuelta en la sangre de un adulto en un momento dado pesa solo unos 4 o 5 gramos, más o menos una cucharadita de azúcar?

Cuando este bucle se rompe, aparece la diabetes. En la diabetes tipo 1, el sistema inmunitario destruye las células beta, de modo que apenas se produce insulina; en la tipo 2, mucho más común, las células del cuerpo responden mal a la insulina y las células beta no dan abasto. Antes de 1922, la diabetes tipo 1 era una sentencia de muerte. Entonces, en Toronto, Frederick Banting y Charles Best, que trabajaban en el laboratorio de John Macleod, extrajeron insulina del páncreas de perros, y el bioquímico James Collip la purificó. En enero de 1922, un muchacho de 14 años, Leonard Thompson, fue el primer paciente tratado, y al año siguiente Banting y Macleod compartieron el Premio Nobel.

El bucle explica una sensación conocida: por qué uno puede saltarse el almuerzo sin desplomarse. Mientras el estómago protesta, el glucagón tira discretamente de las reservas del hígado para mantener abastecido el cerebro. Una glándula que casi nadie sabría señalar equilibra nuestro combustible en cada momento del día.

El intestino grueso

El intestino grueso es más corto que el delgado pero mucho más ancho: mide alrededor de 1,5 metros de largo y hasta 6 o 7 centímetros de diámetro. Forma un marco alrededor de las asas del intestino delgado. Empieza abajo a la derecha en un fondo de saco llamado ciego, del que cuelga el apéndice vermiforme, de 8 a 10 centímetros por lo general. Desde allí, el colon ascendente sube por el lado derecho del abdomen, el colon transverso lo cruza bajo el estómago, el colon descendente baja por la izquierda y el colon sigmoide, en forma de S, conduce al recto y al canal anal. Tres cintas musculares a lo largo de su pared, las tenias del colon, la fruncen en una cadena de bolsas llamadas haustras, que dan al colon su aspecto abollonado.

Cuando la comida llega aquí, casi todos los nutrientes han desaparecido. Lo que cruza la válvula ileocecal, entre 1 y 1,5 litros al día, es sobre todo agua, sales, fibra y células muertas. La tarea principal del colon es recuperar agua y sal, de modo que solo salen con las heces unos 100 a 200 mililitros de agua. Trabaja despacio. El contenido tarda normalmente uno o dos días en recorrerlo, batido de un lado a otro por las haustras y empujado después por unos pocos movimientos de masa potentes al día. El colon es también el hogar de la gran multitud de bacterias intestinales, que fermentan la fibra sobrante y producen gases, tema del próximo capítulo.

La etapa final está controlada. Cuando un movimiento de masa llena el recto, unos sensores de estiramiento producen las ganas de ir al baño. Dos anillos musculares custodian la salida: un esfínter interno que se abre por reflejo y otro externo que podemos apretar a voluntad, y por eso las ganas pueden aplazarse, dentro de un límite. Las heces son agua en sus tres cuartas partes; buena parte del resto son bacterias, vivas y muertas, junto con fibra sin digerir y células desprendidas de la pared intestinal.

¿Sabías que el apéndice, despreciado durante mucho tiempo como un resto inútil, está repleto de tejido inmunitario, y muchos investigadores creen que podría servir de refugio para las bacterias intestinales con las que recolonizar el colon tras una enfermedad?

A principios de los años setenta, el cirujano irlandés Denis Burkitt comparó el peso de las heces y el tiempo de tránsito en el África rural y en Gran Bretaña, y sostuvo que las dietas occidentales pobres en fibra se asociaban al estreñimiento y a enfermedades intestinales. Los detalles se siguen debatiendo, pero su trabajo puso la fibra en el mapa. Cuando el colon falla, los desechos avanzan demasiado despacio, y aparece el estreñimiento, o demasiado deprisa para que se recupere el agua, y aparece la diarrea. En las personas mayores pueden formarse pequeñas bolsas llamadas divertículos que asoman por puntos débiles de la pared, y el cáncer colorrectal es lo bastante frecuente como para que muchos países hagan cribado.

El ritmo del colon es familiar para cualquiera que haya necesitado ir al baño poco después del desayuno. Es el reflejo gastrocólico: la comida que llega al estómago desencadena un movimiento de masa más abajo para hacer sitio a lo que viene.

La microbiota intestinal

El intestino alberga billones de microorganismos, conocidos en conjunto como microbiota intestinal: sobre todo bacterias, pero también arqueas, hongos y virus. Una estimación de 2016 muy citada calcula unos 38 billones de bacterias en un adulto medio, con un peso de unos 200 gramos, más o menos lo que pesa una manzana. Una persona típica lleva unos cuantos cientos de especies, y la mezcla de cada intestino es un poco distinta, como una huella dactilar que cambia con la dieta, la edad y los medicamentos.

Esa multitud no está repartida por igual. El estómago, ácido, contiene muy pocos microbios, quizá un millar por mililitro de contenido. Su número sube a lo largo del intestino delgado y se dispara en el colon, lento y sin oxígeno, donde alcanza unos 100 000 millones por gramo, una de las comunidades microbianas más densas de la Tierra. La mayoría son anaerobios, organismos que no toleran el oxígeno, y esa es una de las razones por las que tantos pasaron inadvertidos hasta que los científicos empezaron a identificarlos por su ADN.

Se ganan el sustento. Nuestras propias enzimas no pueden digerir la mayor parte de la fibra alimentaria, pero las bacterias intestinales sí saben fermentarla, liberando ácidos grasos de cadena corta como el butirato, uno de los principales combustibles de las células que recubren el colon. Algunas bacterias fabrican vitamina K y varias vitaminas del grupo B. La comunidad residente entrena al sistema inmunitario desde la infancia y desplaza a los recién llegados dañinos simplemente ocupando el espacio y comiéndose antes el alimento. Entre los subproductos de la fermentación hay gases, sobre todo hidrógeno, dióxido de carbono y, en algunas personas, metano, y por eso un plato de alubias tiene el efecto que tiene.

¿Sabías que la vieja idea de que las bacterias superan diez a uno a nuestras propias células era un cálculo aproximado de los años setenta, y que un recuento minucioso en 2016 dejó la proporción cerca de uno a uno?

El primero de estos residentes se encontró en 1885, cuando el pediatra alemán Theodor Escherich aisló una bacteria de los pañales de unos bebés; hoy lleva su nombre, Escherichia coli. El intestino del bebé se coloniza desde el nacimiento, a partir de la madre, el entorno y las primeras tomas, y la comunidad adquiere un perfil parecido al adulto en los primeros años de vida. La secuenciación genética moderna, ampliada por proyectos como el Proyecto Microbioma Humano desde 2007, reveló la verdadera escala de esa multitud.

Alterar la comunidad tiene consecuencias. Un tratamiento antibiótico puede diezmarla y dejar que una especie dañina, Clostridioides difficile, se imponga y cause una diarrea grave. Sorprendentemente, un trasplante de microbiota fecal, que restablece una comunidad sana a partir de las heces de un donante, cura la mayoría de esas infecciones recurrentes. Los investigadores estudian vínculos entre la microbiota y trastornos que van de la obesidad a la enfermedad inflamatoria intestinal, pero muchos titulares se adelantan a las pruebas, y la causa y el efecto suelen ser confusos. Lo que es seguro es que nunca comemos solos: cada comida alimenta también a billones de invitados.

Metabolismo: quemar combustible

El metabolismo es la suma de todas las reacciones químicas del cuerpo. Unas construyen, como la formación de proteínas a partir de aminoácidos, lo que se llama anabolismo; otras descomponen para liberar energía, lo que se llama catabolismo. La comida aporta el combustible, pero las células no pueden usar un bocadillo directamente. Necesitan un pequeño transportador de energía recargable llamado adenosín trifosfato, o ATP. Al separar uno de sus grupos fosfato se libera un paquete de energía que impulsa la contracción muscular, los impulsos nerviosos y la construcción de nuevas moléculas. El cuerpo solo guarda una cantidad modesta en cada momento, así que cada molécula se recicla una y otra vez; un adulto renueva cada día algo parecido a su propio peso en ATP.

La ruta principal del combustible empieza en la glucosa. En el citoplasma acuoso de la célula, una secuencia de diez pasos llamada glucólisis parte cada glucosa de seis carbonos en dos moléculas de piruvato y deja un saldo de dos ATP. El piruvato entra después en las mitocondrias, las centrales eléctricas de la célula, donde se convierte en una unidad de dos carbonos, el acetil coenzima A. Esta alimenta el ciclo de Krebs, un anillo de reacciones descifrado en Sheffield en 1937 por el bioquímico de origen alemán Hans Krebs, que arranca los átomos de carbono en forma de dióxido de carbono y carga electrones energéticos en moléculas transportadoras.

Esos electrones pasan por la cadena de transporte de electrones, una serie de proteínas situadas en la membrana interna plegada de la mitocondria. Al fluir, bombean protones a través de la membrana, y los protones regresan por un diminuto motor giratorio, la ATP sintasa, que fabrica ATP. Al final de la línea, los electrones se combinan con oxígeno y forman agua. Por eso respiramos: el oxígeno es el receptor final de los electrones, y sin él la cadena se detiene. Quemada por completo, una molécula de glucosa rinde unos 30 a 32 ATP. Las grasas entran en el mismo ciclo después de ser troceadas en piezas de dos carbonos, y aportan unas 9 kilocalorías por gramo frente a unas 4 de los hidratos de carbono o las proteínas. También pueden quemarse proteínas, una vez retirado su nitrógeno.

¿Sabías que cuando pierdes grasa, la mayor parte de su masa sale del cuerpo como dióxido de carbono que exhalas, y el resto sale en forma de agua?

La idea de que los seres vivos queman su alimento es más antigua que la bioquímica. A principios de la década de 1780, Antoine Lavoisier y Pierre-Simon Laplace metieron un cobaya en un calorímetro de hielo, midieron cuánto hielo fundía el calor de su cuerpo y lo compararon con el dióxido de carbono que exhalaba. La respiración, concluyeron, es una combustión lenta. En reposo, un adulto gasta entre 1400 y 1800 kilocalorías al día solo para seguir vivo, y el cerebro, que supone alrededor del 2 % del peso corporal, se lleva cerca de una quinta parte. La mayor parte de la energía acaba en calor, que nos mantiene a 37 °C, y cuando la maquinaria falla, como en trastornos hereditarios del tipo de la fenilcetonuria, un solo paso bloqueado puede ser grave. Cada vez que entras en calor corriendo, estás sintiendo el horno.

Vitaminas y minerales

Además de combustible y material de construcción, el cuerpo necesita una serie de sustancias en cantidades diminutas, que se miden en miligramos o incluso microgramos al día. Estos micronutrientes forman dos grupos. Las vitaminas son moléculas orgánicas que el cuerpo no puede fabricar en cantidad suficiente y debe obtener de los alimentos; los minerales son elementos químicos, tomados de la comida y el agua, que forman parte de los huesos, la sangre y la maquinaria de las células.

Hay 13 vitaminas. Cuatro son liposolubles, la A, la D, la E y la K: se absorben con la grasa de la dieta y pueden almacenarse en el hígado y el tejido adiposo, así que una buena reserva dura meses. La vitamina A forma el pigmento sensible a la luz de la retina; la D controla la absorción del calcio; la E protege las membranas celulares; la K es necesaria para fabricar los factores de coagulación, y parte de ella la aportan las bacterias intestinales. Las nueve restantes son hidrosolubles: la vitamina C y ocho vitaminas del grupo B, que actúan sobre todo como ayudantes de las enzimas del metabolismo. Se almacenan mal, salvo la B12, y el exceso suele eliminarse por la orina, de modo que hacen falta con regularidad.

Los minerales se dividen en macrominerales, necesarios en cantidades superiores a unos 100 miligramos al día, y oligoelementos. El cuerpo de un adulto contiene alrededor de un kilo de calcio, el 99 % en huesos y dientes, junto con fósforo, magnesio y el sodio y el potasio que transportan cada impulso nervioso. Los oligoelementos se necesitan en cantidades mucho menores, pero son igual de imprescindibles: los 3 a 4 gramos de hierro del cuerpo, casi todo en la hemoglobina, transportan el oxígeno; el yodo forma parte de las hormonas tiroideas; el zinc y el selenio ayudan a funcionar a cientos de enzimas.

La idea de un nutriente cuya falta pudiera enfermarnos llegó despacio. En 1747, el cirujano naval escocés James Lind dio distintos remedios a marineros con escorbuto a bordo del HMS Salisbury, y los que recibieron naranjas y limones se recuperaron antes, en uno de los primeros ensayos controlados. La causa, la falta de vitamina C, imprescindible para fabricar colágeno, no se aclaró hasta el siglo XX. En 1912, el bioquímico polaco Casimir Funk acuñó la palabra «vitamina», convencido de que todos esos factores eran «aminas vitales». No lo son, pero el nombre se quedó.

¿Sabías que el hígado de oso polar contiene tanta vitamina A que comer incluso una pequeña porción puede envenenar a una persona, un peligro que los exploradores del Ártico descubrieron por las malas?

Las carencias producen enfermedades clásicas: con poca vitamina D y poco calcio, los huesos en crecimiento se reblandecen en el raquitismo; con poco hierro aparece la anemia; y con poco yodo, el tiroides se hincha y forma un bocio. El exceso también puede dañar, sobre todo con las vitaminas liposolubles, que se acumulan. La piel fabrica vitamina D con la luz del sol, y por eso sus niveles suelen bajar en los inviernos del norte. A los marineros británicos los apodaron «limeys» por el zumo de cítricos que mantenía a raya el escorbuto, un recordatorio de que la parte más pequeña de una dieta puede decidir la suerte de un viaje.

El cerebro

El cerebro es un órgano blando, de un gris rosado, que en un adulto pesa entre 1,3 y 1,4 kilos, alrededor del 2 % del peso corporal, y tiene la textura del tofu firme. Flota en unos 150 mililitros de líquido cefalorraquídeo, un líquido transparente que lo amortigua, de modo que dentro del cráneo apenas pesa en la práctica unas decenas de gramos. Casi todo lo que se ve es el cerebro propiamente dicho, dividido en dos hemisferios unidos por el cuerpo calloso, un puente de unos 200 millones de fibras nerviosas. Debajo, en la parte posterior, se acurruca el cerebelo, y más abajo de todo el tronco encefálico se estrecha hasta convertirse en la médula espinal.

La capa externa, la corteza cerebral, mide solo de 2 a 4 milímetros de grosor, pero está muy plegada en circunvoluciones y surcos; extendida, cubriría aproximadamente un cuarto de metro cuadrado. Unos surcos profundos dividen cada hemisferio en cuatro lóbulos. El lóbulo frontal planifica, decide y envía órdenes a los músculos; el lóbulo parietal se ocupa del tacto y de saber dónde están las cosas; el lóbulo temporal procesa la audición, el lenguaje y la memoria; y el lóbulo occipital, en la nuca, está dedicado a la visión. El cerebelo afina el movimiento y el equilibrio, mientras el tronco encefálico mantiene la respiración, el latido y la deglución sin que tengamos que pensarlo.

Las cifras asombran. El cerebro contiene unos 86 000 millones de neuronas y un número parecido de células de sostén llamadas glía. Llamativamente, unos 69 000 millones de esas neuronas se apiñan en el cerebelo, que ocupa solo una décima parte del volumen cerebral. Mantenerlo todo en marcha cuesta cerca del 20 % de la energía del cuerpo en reposo, más o menos lo que consume una bombilla tenue de 20 vatios, y lo abastecen unos 750 mililitros de sangre por minuto.

Mucho de lo que sabemos se lo debemos a las lesiones. En 1861, el cirujano francés Paul Broca examinó a un paciente que solo podía decir una sílaba, «tan»; tras su muerte halló un daño en el lóbulo frontal izquierdo, la primera prueba convincente de que ciertas capacidades residen en lugares concretos. Los escáneres actuales confirman esa lección y entierran un mito tenaz: no usamos solo el 10 % del cerebro. A lo largo del día, prácticamente todas las regiones se activan.

¿Sabías que el cerebro no tiene receptores del dolor propios, de modo que los cirujanos pueden operar a algunos pacientes despiertos y conversando mientras cartografían sus áreas del lenguaje?

Cuando falla el riego sanguíneo, el daño es rápido. En un ictus grave, causado por una arteria obstruida o rota, se calcula que pueden morir 1,9 millones de neuronas por minuto sin tratamiento, y por eso la rapidez es tan importante. El dolor de cabeza, curiosamente, no es dolor del cerebro en sí, sino de las membranas y los vasos que lo rodean. Kilo y medio de tejido plegado, y todo lo que has pensado alguna vez ocurrió ahí dentro.

Las neuronas

Una neurona es una célula nerviosa diseñada para transportar información en forma de señal eléctrica. La mayoría comparte el mismo plano. Unas dendritas ramificadas, como las raíces de un árbol, recogen los mensajes entrantes. Desembocan en el cuerpo celular, o soma, que alberga el núcleo y suele medir entre 4 y 100 micrómetros. Del cuerpo celular sale una única fibra larga, el axón, que se lleva la señal y termina en un ramillete de terminales que la transmiten a otras células. El axón puede ser asombrosamente largo: la motoneurona que controla el dedo gordo del pie tiene su cuerpo en la parte baja de la médula espinal y un axón de cerca de un metro que recorre la pierna.

La señal en sí es el potencial de acción. En reposo, el interior de la neurona es unos 70 milivoltios más negativo que el exterior, una carga que mantienen unas bombas que expulsan iones de sodio e introducen iones de potasio. Cuando los estímulos elevan la membrana hasta un umbral de unos menos 55 milivoltios, se abren de golpe unos canales, el sodio entra en tromba y el interior se vuelve positivo por un instante. Después se abren canales de potasio que restablecen el equilibrio. Todo el impulso dura alrededor de un milisegundo y obedece a la ley del todo o nada: una neurona no dispara con más fuerza ante un estímulo más intenso, sino con más frecuencia, hasta varios cientos de veces por segundo.

La velocidad depende del aislamiento. Muchos axones están envueltos en mielina, una vaina grasa fabricada por células gliales, con pequeños huecos llamados nódulos de Ranvier. La señal salta de nódulo en nódulo, de modo que una fibra gruesa y mielinizada conduce hasta unos 120 metros por segundo, mientras que las fibras finas y desnudas apenas llegan a 1 metro por segundo. Por eso, al golpearte un dedo del pie, notas primero el pinchazo agudo y después llega el dolor sordo.

Debemos esta imagen a dos rivales. Con una tinción de plata inventada por Camillo Golgi, el histólogo español Santiago Ramón y Cajal dibujó miles de neuronas en las décadas de 1880 y 1890 y defendió que cada una es una célula independiente, no parte de una red continua como creía Golgi. Compartieron el Premio Nobel en 1906 y se contradijeron en sus conferencias. En 1952, Alan Hodgkin y Andrew Huxley descifraron el potencial de acción gracias al axón gigante del calamar, de casi medio milímetro de ancho.

¿Sabías que cuando se te «duerme» la pierna es porque la presión ha aplastado el nervio y su riego, y el hormigueo son neuronas que disparan de forma desordenada mientras se recuperan?

Cuando la mielina sufre ataques, como en la esclerosis múltiple, las señales se frenan, se dispersan o fallan, lo que causa entumecimiento, debilidad o visión borrosa según la zona dañada. Cada neurona establece miles de conexiones, y al final son estos humildes destellos eléctricos los que se convierten en cada imagen, cada palabra y cada decisión.

Sinapsis y neurotransmisores

Las neuronas casi nunca se tocan. Allí donde una pasa un mensaje a la siguiente hay una sinapsis: el extremo abultado de un axón, un hueco llamado hendidura sináptica, de apenas unos 20 a 40 nanómetros de ancho, y al otro lado la membrana receptora de la célula siguiente. Dentro del extremo esperan cientos de diminutas burbujas, las vesículas, cada una cargada con miles de moléculas de un mensajero químico, un neurotransmisor. El cerebro humano contiene del orden de 100 billones de sinapsis, muchas más que estrellas hay en la Vía Láctea.

El relevo dura bastante menos de un milisegundo. Cuando un potencial de acción llega al extremo del axón, abre canales que dejan entrar iones de calcio. El calcio hace que las vesículas se fusionen con la membrana y viertan su contenido en la hendidura. El neurotransmisor cruza y se acopla a receptores del otro lado, como llaves en cerraduras, y abre allí canales iónicos. Algunos neurotransmisores hacen más probable que la célula receptora dispare; otros, menos. Después hay que apagar la señal: el neurotransmisor se bombea rápidamente de vuelta al axón (la recaptación), lo degradan enzimas o simplemente se dispersa.

El principal acelerador del cerebro es el glutamato y su principal freno, el GABA; entre los dos transmiten la mayoría de las señales rápidas. La acetilcolina ordena contraerse a los músculos esqueléticos. La dopamina contribuye al movimiento, la motivación y el aprendizaje por recompensa, mientras que la serotonina y la noradrenalina ajustan el ánimo, la atención y el estado de alerta. Sorprendentemente, alrededor del 90 % de la serotonina del cuerpo no se fabrica en el cerebro, sino en el intestino.

La idea química nació de un sueño. En 1921, según su propio relato, el farmacólogo alemán Otto Loewi despertó de noche con un experimento en mente: estimuló el nervio vago de un corazón de rana, que se ralentizó, y luego bañó un segundo corazón en ese líquido, que también se ralentizó. Alguna sustancia, que llamó Vagusstoff y que resultó ser la acetilcolina, había llevado el mensaje. Compartió el Premio Nobel de 1936 con Henry Dale.

¿Sabías que Loewi soñó primero el experimento, lo garabateó y por la mañana no pudo leer sus notas, pero el sueño volvió la noche siguiente y esa vez fue directo al laboratorio?

Como en las sinapsis es donde las señales se suben o se bajan, ahí es también donde mucho puede fallar. En la enfermedad de Parkinson mueren neuronas productoras de dopamina del mesencéfalo, lo que causa temblor y lentitud. En la miastenia grave, el sistema inmunitario ataca los receptores de acetilcolina de los músculos y provoca debilidad. Muchas toxinas actúan aquí: la toxina botulínica impide liberar acetilcolina y los agentes nerviosos impiden eliminarla. Incluso el café de la mañana actúa en las sinapsis, bloqueando los receptores de la adenosina, una molécula que se acumula mientras estamos despiertos y nos da sueño. El pensamiento, en el fondo, es una conversación química.

La médula espinal y los reflejos

La médula espinal es el cable principal que une el cerebro con el cuerpo. Desciende desde la base del cráneo por un túnel formado por las vértebras y es sorprendentemente modesta: unos 45 centímetros de largo, más o menos el grosor de un dedo y solo unos 35 gramos de peso. Termina a la altura de la primera o segunda vértebra lumbar, en la parte baja de la espalda; por debajo, un haz de raíces nerviosas continúa como la cola de un caballo, y de ahí su nombre, cola de caballo. A lo largo de su recorrido salen 31 pares de nervios raquídeos por los huecos entre vértebras hacia la piel, los músculos y los órganos.

En un corte transversal, la médula muestra una mariposa de sustancia gris, formada por cuerpos neuronales, rodeada de sustancia blanca, haces de axones mielinizados que suben y bajan como los carriles de una autopista. Cada nervio raquídeo se une a la médula por dos raíces. La raíz dorsal, detrás, trae las señales sensitivas, y su abultamiento, el ganglio raquídeo, contiene los cuerpos de las neuronas sensitivas. La raíz ventral, delante, saca las órdenes motoras de las células de las astas anteriores de la mariposa.

La médula no es solo un cable: puede actuar por su cuenta. Un reflejo es una respuesta automática cableada a través de ella. Cuando el médico golpea el tendón bajo la rótula, el músculo del muslo se estira un poco. Unos sensores de estiramiento, los husos musculares, se activan; la neurona sensitiva lleva la señal a la médula y conecta directamente con una motoneurona, que hace contraerse ese mismo músculo, y la pierna da una patada. A la vez, una pequeña neurona intermedia relaja los isquiotibiales, en la parte posterior del muslo, para que no se opongan. Con una sola sinapsis en el circuito principal, la patada sigue al golpe en unas pocas centésimas de segundo. El fisiólogo británico Charles Sherrington estudió estos reflejos hacia 1900 y acuñó la palabra «sinapsis».

¿Sabías que al nacer la médula llega hasta la tercera vértebra lumbar, pero la columna ósea crece más que ella, de modo que en el adulto termina cerca de la primera?

El reflejo de retirada es aún más ingenioso. Toca una sartén caliente y la mano se aparta antes de que el cerebro registre el dolor, mientras la pierna contraria se pone rígida para mantenerte en pie. Los mensajes llegan al cerebro un instante después, y por eso el «¡ay!» viene después del movimiento.

Como por ella pasa tanto tráfico, una lesión medular es grave. Corta todo lo que queda por debajo del nivel dañado: en la zona lumbar puede paralizar las piernas, y en el cuello, las cuatro extremidades e incluso la respiración. Los médicos exploran los reflejos porque revelan qué segmentos funcionan. Un golpecito con un martillo de goma, y un cable de 45 centímetros demuestra lo que sabe hacer sin pedir permiso.

El sistema nervioso autónomo

Casi todo lo que te mantiene con vida ocurre sin tu permiso. El sistema nervioso autónomo es la parte del sistema nervioso que gobierna los órganos de forma automática: la frecuencia cardiaca, la presión arterial, el ritmo respiratorio, la digestión, el sudor, el tamaño de las pupilas y el vaciado de la vejiga. Sus centros de mando están en el hipotálamo y el tronco encefálico, y sus nervios llegan al corazón, al músculo liso de los vasos y de la pared intestinal, y a las glándulas.

Tiene dos ramas principales que suelen tirar en sentidos opuestos. El sistema nervioso simpático prepara el cuerpo para la acción, la famosa respuesta de «lucha o huida» bautizada por el fisiólogo estadounidense Walter Cannon en 1915. Sus nervios salen de la médula entre el tórax y la parte alta de la zona lumbar y pasan por una cadena de estaciones de relevo, los ganglios simpáticos, dispuestos como cuentas a ambos lados de la columna. Sus terminaciones liberan sobre todo noradrenalina. Al activarse, dilata las pupilas y las vías respiratorias, acelera el corazón, envía sangre a los músculos, frena la digestión y libera glucosa. También hace que las glándulas suprarrenales viertan adrenalina en la sangre, historia que se cuenta en otro capítulo.

El sistema nervioso parasimpático es la rama del «descanso y la digestión». Sus fibras salen del tronco encefálico y de la base de la columna, y sus terminaciones liberan acetilcolina. Su estrella es el nervio vago, el nervio «errante», que lleva cerca de tres cuartas partes de todas las fibras parasimpáticas desde el tronco encefálico hasta el corazón, los pulmones y el intestino. Frena el corazón, contrae las pupilas, estimula la saliva y el ácido gástrico y pone en marcha el intestino. Una tercera división, el sistema nervioso entérico, es una malla de unos 400 a 600 millones de neuronas en la pared del tubo digestivo capaz de dirigir la digestión casi por sí sola.

Las dos ramas funcionan menos como un interruptor que como un par de mandos giratorios. Si se lo dejara solo, el marcapasos natural del corazón latiría unas 100 veces por minuto; en reposo, el vago aplica un freno constante que lo mantiene más cerca de 60 a 70. El fisiólogo británico John Newport Langley llamó «autónomo» al sistema hacia 1898, tras rastrear sus estaciones de relevo con nicotina.

¿Sabías que un corazón trasplantado tiene los nervios cortados y, sin el freno del vago, suele latir más deprisa en reposo, a menudo entre 90 y 110 veces por minuto?

Te cruzas con ambas ramas a diario. Antes de hablar en público se te seca la boca y el corazón golpea cuando manda el simpático; tras una comida copiosa te sientes pesado porque se impone el parasimpático. La piel de gallina se debe a nervios simpáticos que tensan los diminutos músculos de la base de cada pelo. Los problemas llegan cuando el equilibrio se rompe: un aumento brusco de la actividad vagal puede hundir la frecuencia cardiaca y la presión y provocar un desmayo. Dos ramas discretas, trabajando día y noche, para que nunca tengas que acordarte de digerir.

La memoria

La memoria no es una sola cosa guardada en un solo sitio. Es una familia de capacidades, cada una con su escala de tiempo y sus propias partes del cerebro. La primera etapa es la memoria sensorial, un breve eco de lo que acabas de ver u oír que se desvanece en menos de un segundo, o en unos segundos si es un sonido. Aquello a lo que prestas atención pasa a la memoria de trabajo, el bloc de notas mental con el que retienes un número de teléfono mientras lo marcas. Es pequeña, unos cuatro elementos a la vez, y sin repaso su contenido se esfuma en 20 o 30 segundos.

Lo que se conserva más tiempo se convierte en memoria a largo plazo, cuya capacidad no tiene límite conocido. Se divide en dos grandes tipos. Los recuerdos explícitos son los que puedes evocar y expresar con palabras: la memoria episódica de los sucesos de tu vida, como tu último cumpleaños, y la memoria semántica de los hechos, como la capital de Francia. Los recuerdos implícitos se manifiestan en lo que haces más que en lo que dices, sobre todo la memoria procedimental de habilidades como montar en bicicleta o escribir a máquina.

Formar un recuerdo explícito tiene tres pasos. La codificación convierte una experiencia en un patrón de actividad en la corteza. La consolidación lo estabiliza después, durante horas o años, bajo la dirección del hipocampo, una estructura enroscada de unos 4 centímetros situada en cada lóbulo temporal, cuyo nombre significa «caballito de mar». Buena parte de la consolidación ocurre durante el sueño. Por último, la recuperación devuelve el recuerdo. Lo crucial es que recordar es reconstruir, no reproducir: cada vez que evocas un suceso lo reconstruyes, y los detalles pueden cambiar, por eso testigos muy seguros pueden equivocarse.

El paciente más famoso de la neurociencia mostró cómo se divide el sistema. En 1953, a Henry Molaison, conocido durante décadas como H.M., le extirparon la mayor parte de ambos hipocampos para frenar una epilepsia grave. Después podía mantener una conversación y recordar su infancia, pero ya no formaba recuerdos explícitos nuevos: las personas que conocía volvían a ser desconocidas minutos más tarde. La psicóloga Brenda Milner demostró que aun así podía aprender habilidades nuevas.

¿Sabías que H.M. mejoraba día tras día trazando una estrella mirando solo su reflejo en un espejo, aunque cada vez aseguraba que nunca lo había intentado?

Las habilidades dependen sobre todo de los ganglios basales y del cerebelo, y por eso sobreviven a daños que borran los sucesos. En la enfermedad de Alzheimer, el hipocampo es de las primeras regiones afectadas, así que fallan primero los recuerdos nuevos mientras los antiguos perduran. El olvido en sí es normal y útil: en 1885, Hermann Ebbinghaus, memorizando sílabas sin sentido, mostró que la mayor parte de la información nueva se pierde en un día si no se repasa. Entrar en una habitación y olvidar a qué ibas es el sistema funcionando como debe: se queda con lo importante y descarta en silencio el resto.

Aprendizaje y plasticidad

Cada vez que aprendes algo, tu cerebro cambia físicamente. Esta capacidad de recablearse se llama neuroplasticidad y actúa sobre todo en las sinapsis, las uniones entre neuronas. En 1949, el psicólogo canadiense Donald Hebb propuso que cuando una neurona contribuye repetidamente a que otra dispare, la conexión entre ambas se refuerza. La idea suele resumirse en la frase «las neuronas que se activan juntas se conectan entre sí», y ha resistido notablemente bien.

El mecanismo se pilló en plena acción en 1973, cuando Tim Bliss y Terje Lømo estimularon una vía del hipocampo de un conejo con ráfagas rápidas y vieron que la conexión seguía reforzada durante horas, y más tarde se comprobó que días o más. Esta potenciación a largo plazo depende de un receptor especial, el receptor NMDA, que solo se abre cuando la célula emisora libera glutamato y la receptora ya está activa. La entrada de calcio resultante hace que la célula receptora añada más receptores y, en pocos días, las diminutas espinas dendríticas que sostienen las sinapsis crecen, se dividen o brotan de nuevo. Las conexiones que no se usan se debilitan y desaparecen. Aprender es esculpir ese cableado.

La plasticidad es máxima en la infancia. En un recién nacido, cada neurona de la corteza tendría unas 2500 sinapsis; hacia los dos o tres años suele citarse la cifra de unas 15 000, muchas más de las que conserva un adulto. Durante la niñez y la adolescencia, el cerebro poda las conexiones que no se usan, mientras se añade mielina aislante, a los lóbulos frontales en último lugar, hasta mediada la veintena. También hay periodos críticos en los que ciertos circuitos deben moldearse con la experiencia. En los años sesenta, David Hubel y Torsten Wiesel demostraron que si se mantenía cerrado un ojo de un gatito en sus primeras semanas, la corteza visual se recableaba para siempre a favor del otro ojo, trabajo que les valió parte del Premio Nobel de 1981.

¿Sabías que los taxistas de Londres, que dedican años a memorizar unas 25 000 calles, tenían según un estudio de 2000 la parte posterior del hipocampo más grande que personas comparables?

El cerebro adulto sigue siendo plástico, aunque de forma menos espectacular. En personas que aprenden a hacer malabares se miden cambios en la sustancia gris de las áreas que perciben el movimiento al cabo de unos meses. Tras un ictus, regiones vecinas pueden asumir parte de las funciones perdidas, que es la base de la rehabilitación. Si los adultos generan muchas neuronas nuevas en el hipocampo sigue siendo objeto de debate científico. Cuando la plasticidad se tuerce, como en un niño con un ojo vago sin tratar, el cerebro puede aprender a ignorar una entrada, y la ventana para corregirlo del todo se estrecha con la edad.

Las lecciones prácticas se desprenden de la biología: la práctica espaciada supera al atracón de última hora, porque cada sesión reactiva y refuerza las mismas conexiones; dormir ayuda a fijar lo aprendido; y el reto importa más que la mera repetición. El cerebro que tendrás mañana depende un poco de lo que hagas hoy.

Las emociones

Una emoción es más que un sentimiento. El miedo, por ejemplo, tiene tres partes que actúan juntas: un juicio rapidísimo de que algo importa, una oleada de cambios corporales y la experiencia consciente a la que llamamos tener miedo. Qué va primero se ha discutido durante más de un siglo. En 1884, el psicólogo estadounidense William James sugirió que no temblamos porque tenemos miedo, sino que tenemos miedo porque temblamos. Walter Cannon objetó que el cuerpo reacciona demasiado despacio y de forma demasiado uniforme para eso. Hoy la mayoría de los investigadores ve un circuito en el que cuerpo y cerebro se informan constantemente.

Las regiones cerebrales implicadas se agrupaban antes como sistema límbico, un anillo de estructuras alrededor del tronco encefálico. Su miembro clave es la amígdala, un grupo de neuronas con forma de almendra de unos 1,5 centímetros, en lo hondo de cada lóbulo temporal. Actúa como detector de amenazas: recibe una copia rápida y tosca de las señales sensoriales directamente del tálamo, la estación de relevo del cerebro, y puede así dar la alarma antes de que la corteza haya averiguado qué estás mirando. Por eso puedes dar un salto atrás ante una manguera enrollada antes de darte cuenta de que no es una serpiente.

La amígdala llama entonces al hipotálamo, que pone en marcha el sistema nervioso autónomo y las hormonas del estrés: el corazón desbocado, la boca seca, el nudo en el estómago cuando la sangre se aparta del intestino. El hipocampo vecino asocia la emoción al recuerdo del lugar y el momento, y por eso los sucesos muy emotivos se recuerdan con tanta viveza. La ínsula, un pliegue de corteza escondido en el interior, lee el estado del cuerpo y se activa sobre todo con el asco. Por último, la corteza prefrontal, detrás de la frente, puede atar corto todo esto y reinterpretar la situación, de modo que un corazón acelerado se viva como entusiasmo y no como pavor.

Hasta qué punto las emociones son universales sigue en debate. En 1872, Charles Darwin sostuvo en La expresión de las emociones en el hombre y en los animales que las expresiones faciales son heredadas, y trabajos posteriores de Paul Ekman sugirieron que seis expresiones básicas se reconocen en todas las culturas: alegría, tristeza, miedo, ira, sorpresa y asco. Otros sostienen que cada cerebro y cada cultura construyen las emociones a partir de ingredientes más básicos.

¿Sabías que una sonrisa auténtica activa un músculo alrededor de los ojos que la mayoría de la gente no puede contraer a voluntad? Lo describió en 1862 el neurólogo francés Guillaume Duchenne, y esa sonrisa aún lleva su nombre.

Los pacientes muestran cómo se reparten los papeles. Una mujer conocida como S.M., cuyas dos amígdalas destruyó una enfermedad rara, lleva décadas siendo estudiada porque parece incapaz de sentir miedo y se acerca a serpientes y arañas con curiosidad. Cuando los circuitos emocionales se disparan o se atascan, pueden aparecer trastornos de ansiedad o depresión. Un rubor, un nudo en la garganta, un sobresalto en la escalera: cada uno es este equipo en acción, más rápido que las palabras.

El sueño

El sueño no es el cerebro apagándose, sino cambiando de modo. A lo largo de una noche típica, un adulto pasa por cuatro a seis ciclos de sueño de unos 90 minutos cada uno, descendiendo por fases cada vez más profundas y volviendo a subir hacia el soñar. Los registros de la actividad eléctrica del cerebro, el electroencefalograma o EEG, iniciados por el psiquiatra alemán Hans Berger en la década de 1920, revelan las fases como distintos ritmos de ondas cerebrales.

Al quedarte dormido entras en la fase N1, unos minutos de sueño ligero en los que los músculos se relajan y puedes notar la sacudida repentina de un espasmo hípnico. Sigue la fase N2, marcada por ráfagas de actividad llamadas husos del sueño; ocupa aproximadamente la mitad de la noche. Después llega la fase N3, o sueño de ondas lentas: grandes ondas delta recorren la corteza, la respiración y el pulso bajan y se libera la hormona del crecimiento. Es el sueño más profundo, el más difícil del que despertar, y se concentra en la primera mitad de la noche. Por último aparece el sueño REM, llamado así por los movimientos oculares rápidos que lo acompañan. El cerebro se vuelve casi tan activo como en la vigilia y surgen la mayoría de los sueños vívidos, mientras los músculos de las extremidades quedan activamente paralizados. Los periodos REM se alargan hacia la mañana y suponen entre una quinta parte y una cuarta parte de la noche.

El sueño REM se descubrió en 1953 en la Universidad de Chicago, cuando el estudiante de doctorado Eugene Aserinsky y su director, Nathaniel Kleitman, observaron los rápidos movimientos oculares de voluntarios dormidos, entre ellos el hijo pequeño de Aserinsky. Desde entonces sabemos que el sueño hace un trabajo real. Ayuda a consolidar recuerdos, repasando las experiencias del día en el hipocampo y la corteza. Estudios en ratones sugieren que durante el sueño profundo se ensanchan los espacios llenos de líquido que rodean las células cerebrales y los desechos se eliminan con más eficacia.

La necesidad de dormir crece durante el día a medida que se acumula en el cerebro una molécula llamada adenosina, que se combina con el reloj biológico que marca cuándo nos entra el sueño. La mayoría de los adultos necesita unas 7 a 9 horas. En 1964, un californiano de 17 años, Randy Gardner, permaneció despierto unas 264 horas, casi 11 días, y al final le costaba hablar, recordar y controlar su humor.

¿Sabías que durante el sueño REM solo los ojos y los músculos respiratorios escapan a la parálisis, y que despertar brevemente mientras aún dura provoca la parálisis del sueño, esa angustiosa sensación de no poder moverse?

Cuando el sistema falla, los efectos son claros. En la apnea del sueño, la garganta se colapsa una y otra vez y la respiración se detiene; en la narcolepsia, la pérdida de las neuronas que fabrican orexina, una sustancia de la vigilia, deja que el sueño REM invada el día. El sonambulismo ocurre en la fase profunda N3, no durante los sueños. Cada noche, sin esfuerzo alguno por tu parte, el cerebro baja las luces y se pone a hacer limpieza.

La consciencia

La consciencia es lo único que todo el mundo experimenta y que nadie ha explicado del todo. Médicos y neurocientíficos encuentran útil separar dos aspectos. El primero es el nivel, o vigilia: si los ojos están abiertos y el cerebro activado. Depende de una red del tronco encefálico llamada sistema reticular activador, que se proyecta a través del tálamo, el relevo central del cerebro, hasta la corteza. El segundo es el contenido, o la consciencia propiamente dicha: lo que de verdad estás experimentando, que depende de un intenso tráfico en ambos sentidos entre el tálamo y amplias zonas de la corteza.

Cruzar ambos ejes permite trazar el mapa de los estados de la mente. La vida despierta normal puntúa alto en los dos. En el sueño profundo y la anestesia general, ambos bajan a la vez. En el sueño REM, la activación es baja pero la consciencia regresa en forma de sueños. En el coma faltan los dos: los ojos permanecen cerrados y no es posible despertar a la persona. Lo más inquietante es el estado vegetativo, hoy llamado a menudo síndrome de vigilia sin respuesta, en el que la persona abre los ojos y tiene ciclos de sueño y vigilia, pero no muestra signos de consciencia. Los médicos gradúan la respuesta con la escala de Glasgow, introducida en 1974, que puntúa las respuestas ocular, verbal y motora de 3 a 15.

Esas categorías no siempre son lo que parecen. En 2006, un equipo dirigido por el neurocientífico británico Adrian Owen pidió a una joven en aparente estado vegetativo, tumbada en un escáner, que imaginara que jugaba al tenis. Un área de planificación del movimiento se iluminó en su cerebro, igual que en voluntarios sanos, lo que sugería que entendía. En el síndrome de enclaustramiento, una lesión del tronco encefálico paraliza casi todo el cuerpo pero deja la consciencia intacta.

¿Sabías que el periodista francés Jean-Dominique Bauby, enclaustrado tras un ictus en 1995, escribió La escafandra y la mariposa parpadeando con el ojo izquierdo mientras una asistente recitaba el alfabeto?

Los experimentos muestran cuánto ocurre fuera de la consciencia. En pacientes con el cerebro dividido, a quienes se había seccionado el cuerpo calloso para tratar la epilepsia, Roger Sperry y Michael Gazzaniga descubrieron en los años sesenta que cada hemisferio podía saber cosas que el otro ignoraba. En un famoso estudio de 1999, alrededor de la mitad de los espectadores que contaban pases de baloncesto no vio a una persona disfrazada de gorila que cruzaba la escena. Y cuando recorres en coche un trayecto conocido y llegas sin recordar el camino, tu cerebro ha manejado la carretera mientras tu atención estaba en otra parte.

Cómo la actividad eléctrica se convierte en experiencia sigue siendo una pregunta abierta. Algunas teorías proponen que la información se vuelve consciente cuando se difunde por un «espacio de trabajo global» del cerebro; otras la vinculan al grado de integración de la información. El filósofo David Chalmers lo llamó el «problema difícil». Sea cual sea la respuesta, en ella trabaja, como corresponde, justo aquello que intenta explicar.

El ojo

El globo ocular es una esfera ligeramente achatada de unos 24 milímetros de diámetro y unos 7 gramos de peso, acolchada con grasa dentro de la órbita ósea del cráneo y dirigida por seis pequeños músculos. Su resistente capa externa blanca es la esclerótica; por delante se convierte en la córnea, una cúpula transparente de aproximadamente medio milímetro de grosor y sin ningún vaso sanguíneo. Detrás de la córnea está el iris de color, un anillo muscular que rodea un orificio, la pupila, y tras él el cristalino. Una gelatina clara, el humor vítreo, llena la gran cámara posterior, cuya pared trasera tapiza la retina, la fina lámina de tejido sensible a la luz que de verdad ve.

La luz atraviesa el ojo en un orden estricto. La córnea curvada aporta cerca de dos tercios del enfoque. El iris ajusta la pupila entre unos 2 y 8 milímetros de ancho, como el diafragma de una cámara. El cristalino afina después el enfoque cambiando de forma: para ver de cerca, el músculo ciliar se contrae, las fibras que sujetan el cristalino se aflojan y este se abomba. El resultado es una imagen nítida, pequeña e invertida sobre la retina, que el cerebro endereza sin que nadie se lo pida.

La retina mide apenas un cuarto de milímetro de grosor y aun así alberga unos 120 millones de bastones, que funcionan con poca luz pero no distinguen colores, y unos 6 millones de conos, encargados del color y del detalle fino. Los conos se apiñan en la fóvea, una pequeña fosita de alrededor de 1,5 milímetros en el centro de la mirada; por eso apuntamos los ojos hacia lo que queremos leer. Curiosamente, la retina está cableada al revés: la luz atraviesa capas de neuronas antes de llegar a los receptores. Sus señales confluyen en cerca de un millón de fibras que salen por el nervio óptico, creando un punto ciego sin receptor alguno. Nunca lo notamos, porque el cerebro rellena el hueco.

¿Sabías que tu punto ciego es lo bastante ancho como para ocultar unas diez lunas llenas puestas en fila, y aun así el cerebro lo disimula tan bien que la mayoría de la gente nunca lo descubre?

Entenderlo exigió un salto de imaginación. En 1604 Johannes Kepler sostuvo que el ojo forma una imagen invertida en la retina, y poco después Christoph Scheiner lo confirmó retirando las capas posteriores del ojo de un animal y viendo aparecer en él una escena cabeza abajo.

Cuando la óptica falla, la imagen cae en el lugar equivocado. En la miopía, el globo es demasiado largo y el foco queda delante de la retina; en la hipermetropía, detrás. Hacia mediados de los cuarenta el cristalino se endurece, por eso los menús se alejan hasta la distancia del brazo, y una catarata puede enturbiarlo. Cada mirada es una pequeña hazaña de ingeniería.