¿POR QUÉ SE OSCURECEN LAS MANZANAS?

 

Una manzana recién cortada tiene algo de prodigio doméstico: durante unos minutos conserva la blancura limpia de su pulpa y, sin que nadie haya hecho nada más que dejarla sobre un plato, empieza a adquirir el aspecto de una patata que hubiera pasado una mala noche. No se ha estropeado de golpe ni se ha vuelto venenosa. Ha comenzado una reacción química.

Mientras la manzana está entera, sus células mantienen una ordenada separación de tareas. En unos compartimentos se almacenan compuestos fenólicos —sustancias vegetales muy abundantes, relacionadas con el sabor, el color y la defensa de la planta—; en otros se encuentra una enzima llamada polifenol oxidasa. Y fuera de la fruta, naturalmente, está el oxígeno del aire. Los tres actores viven bastante tranquilos mientras la piel de la manzana y las paredes de sus células permanecen intactas.

El cuchillo lo cambia todo. Al cortar, morder, rallar o golpear una manzana, se rompen muchas células microscópicas. La polifenol oxidasa y los compuestos fenólicos, antes separados, pueden encontrarse. El aire entra en los tejidos expuestos y aporta oxígeno. Entonces la enzima acelera la oxidación de los compuestos fenólicos y los transforma en quinonas, unas moléculas muy reactivas. Estas se unen entre sí y con otros componentes del tejido hasta formar pigmentos pardos, emparentados químicamente con las melaninas. La pulpa se vuelve morena ante nuestros ojos.

La figura resume muy bien esa pequeña catástrofe celular. Lo que parece una fruta inmóvil contiene, en realidad, compartimentos, membranas, moléculas y enzimas que trabajan a una escala demasiado pequeña para que podamos verlas. El corte no inventa la reacción: simplemente pone en contacto a quienes hasta entonces se mantenían educadamente separados.

La polifenol oxidasa no es una rareza exclusiva de las manzanas. Está presente en muchas frutas y verduras, y participa en mecanismos de defensa de las plantas. Una herida puede ser la puerta de entrada de microorganismos o herbívoros; los productos de esta oxidación pueden resultar poco agradables o dificultar el ataque. Desde el punto de vista de la planta, que su tejido herido se oscurezca tiene cierta lógica. Desde el nuestro, es una molestia estética: nadie compra con entusiasmo una bandeja de gajos de manzana del color de una suela vieja.

No todas las manzanas se comportan igual. Hay variedades que se oscurecen con rapidez y otras que mantienen la pulpa clara durante bastante más tiempo. Depende de la cantidad y clase de compuestos fenólicos que contienen, de la actividad de sus enzimas y de la acidez de la pulpa. También influye el estado de madurez, el almacenamiento previo y, por supuesto, la temperatura. La relación no siempre es sencilla: una manzana con muchos compuestos fenólicos no tiene por qué ser necesariamente la que antes se ponga parda; importa también qué enzimas posee y cómo reaccionan entre sí. Un estudio comparativo de variedades de manzano explica bien esa combinación de factores.

Conviene despejar una sospecha frecuente. Que la manzana se oscurezca no significa, por sí solo, que esté podrida. Es un cambio químico provocado por la exposición al aire, no una señal automática de descomposición microbiana. Otra cosa es que, si se deja durante mucho tiempo a temperatura ambiente, pueda perder frescura, textura y aroma, o acabar contaminándose. Pero una rodaja que se ha puesto algo morena sigue siendo perfectamente comestible.

La cocina ha encontrado desde hace siglos maneras de retrasar el proceso. La más conocida consiste en rociar la superficie con zumo de limón. Su eficacia tiene dos explicaciones. Por un lado, el ácido cítrico baja el pH y dificulta la actividad de la polifenol oxidasa; por otro, la vitamina C o ácido ascórbico actúa como antioxidante y puede devolver temporalmente las quinonas a formas menos coloreadas. No es magia: cuando el ácido ascórbico se consume, el pardeamiento puede reanudarse.

Guardar la manzana cortada en el frigorífico ayuda por una razón más prosaica: el frío ralentiza las reacciones enzimáticas. Sumergir brevemente los trozos en agua fría limita, mientras están sumergidos, el contacto directo con el oxígeno; y conservarlos después en un recipiente bien cerrado reduce la cantidad de aire disponible. Una fina capa de miel o de jarabe puede ejercer además de barrera parcial, aunque añade sabor y azúcar, de modo que no siempre es la solución más deseable.

La industria alimentaria emplea el mismo principio a mayor escala. Las manzanas cortadas que aparecen tan blancas y optimistas en los envases no han sido educadas para resistir la adversidad: suelen tratarse con sustancias antioxidantes o acidulantes y envasarse en atmósferas con poco oxígeno. La investigación busca fórmulas eficaces que mantengan la calidad sin recurrir a aditivos que el consumidor no quiera encontrar en la etiqueta. Una revisión reciente sobre el pardeamiento de productos de manzana repasa estas estrategias.

La próxima vez que una manzana cortada empiece a perder su blancura, merece la pena mirarla con algo menos de reproche. No está fracasando como merienda. Está ofreciendo una demostración didáctica de química: células rotas, oxígeno, enzimas, moléculas fenólicas y pigmentos que se ensamblan en cuestión de minutos. Pocas lecciones de ciencia de los alimentos caben tan cómodamente en una tabla de cocina.

EL UNIVERSO QUE NOS ATRAVIESA

 

Hay mañanas en que uno se levanta con la sensación de que el mundo conspira contra él. Puede ser el despertador, que ha sonado con puntualidad de funcionario prusiano; puede ser el café, que sabe a posguerra; puede ser una rodilla que se obstina en recordar al propietario que no tiene ya veinte años. Es razonable, en tales circunstancias, concluir que el universo nos está haciendo algo.

La verdad es más impresionante: el universo nos está atravesando.

Mientras usted lee estas líneas, unos cien billones de neutrinos procedentes del Sol pasan cada segundo por su cuerpo. No rozan la piel ni piden permiso. Entran por la frente, por la nuca o por un codo; cruzan huesos, pulmones, recuerdos de infancia y una eventual preocupación por el colesterol; salen por el lado opuesto y continúan su viaje. Algunos atraviesan luego el suelo, el centro de la Tierra y el océano Pacífico sin experimentar el menor contratiempo. Cuesta mucho abrir una puerta con una bolsa de la compra, pero hay partículas nacidas en el centro del Sol capaces de cruzar el planeta entero sin detenerse.

Los neutrinos son los visitantes más discretos de la naturaleza. No poseen carga eléctrica y su masa es diminuta, aunque no nula. Interaccionan con la materia mediante la fuerza nuclear débil, que tiene un nombre de una sinceridad poco frecuente en física. Por eso un neutrino puede cruzar una lámina de plomo, una montaña o la Tierra entera con una serenidad envidiable. No son imposibles de detener, desde luego. Lo que ocurre es que haría falta una barrera de plomo de unos cuantos años luz de espesor para tener garantías razonables de que alguno se dignara a chocar con algo.

El Sol fabrica la inmensa mayoría de los neutrinos que nos atraviesan. En su interior, cuatro núcleos de hidrógeno acaban fusionándose para formar uno de helio. En el proceso se libera la energía que mantiene encendida la estrella y permite que aquí abajo crezcan encinas, tomates y civilizaciones. Los fotones creados en el núcleo solar tardan decenas o centenares de miles de años en abrirse paso hasta la superficie, rebotando sin cesar entre átomos. Luego recorren los 150 millones de kilómetros que nos separan del Sol en poco más de ocho minutos. Los neutrinos, en cambio, salen casi directamente del núcleo y tardan esos mismos ocho minutos en llegar a nosotros. Son telegramas enviados desde el corazón del Sol.

La humanidad tardó bastante en enterarse de que recibía semejante correspondencia. Wolfgang Pauli propuso la existencia del neutrino en 1930 para resolver un problema de contabilidad energética en la desintegración beta. Era una solución tan arriesgada que, en una célebre carta de aquel año, escribió haber dado con un «remedio desesperado» para salvar la ley de conservación de la energía. Pauli llamó inicialmente a su partícula «neutrón». Cuando James Chadwick descubrió en 1932 el neutrón verdadero, Enrico Fermi bautizó la partícula de Pauli como neutrino, «pequeño neutro» en italiano.

En los años sesenta, Raymond Davis Jr. instaló, en una mina de Dakota del Sur, un tanque para buscar neutrinos solares. Contenía 615 toneladas de tetracloroetileno, el líquido empleado en la limpieza en seco. Era una idea difícil de vender a un vecino prudente: se trataba de esperar a que un neutrino solar chocara con un átomo de cloro y lo convirtiera en argón. Davis encontraba poquísimos. Tan pocos que durante décadas pareció que el Sol enviaba menos neutrinos de los previstos o, alternativa menos tranquilizadora, que los físicos no entendían ni el Sol ni los neutrinos.

La solución resultó ser más elegante: los neutrinos cambian de identidad durante el viaje. Existen tres “sabores” —electrónico, muónico y tau— y pueden oscilar de uno a otro. El observatorio SNO, en Canadá, demostró en 2002 que el Sol producía el flujo esperado de neutrinos de boro-8, pero que sólo una parte llegaba a la Tierra como neutrinos electrónicos. Los demás se habían transformado en neutrinos muónicos o tauónicos. Los neutrinos no faltaban: sencillamente se habían disfrazado.

Que cien billones atraviesen un cuerpo cada segundo no significa que el organismo reciba cien billones de golpes. Casi todos pasan de largo. Sus interacciones son tan improbables y tan poco energéticas que carecen de consecuencias sanitarias apreciables. No hay razón para ponerse un casco de plomo para desayunar ni para culpar a una mala mañana de una conspiración del astro rey.

Los neutrinos no son los únicos embajadores del exterior. También nos llega una lluvia de rayos cósmicos. El nombre engaña, porque no son rayos como los de una linterna, sino sobre todo protones y núcleos atómicos que viajan por el espacio a velocidades próximas a la de la luz. Algunos proceden del Sol; muchos llegan desde explosiones estelares, campos magnéticos gigantescos y regiones próximas a agujeros negros supermasivos.

Al alcanzar la atmósfera, esas partículas no llegan normalmente al suelo. Chocan con núcleos de nitrógeno u oxígeno a gran altura y desencadenan una cascada de piones, kaones, electrones, fotones, neutrinos y otras partículas. La atmósfera funciona como un gigantesco laboratorio de física de partículas, aunque con una política de seguridad bastante laxa y sin un solo cartel que indique la salida de emergencia.

De esta lluvia secundaria, los muones son los que más claramente nos afectan, en el sentido literal de que pasan por nosotros. Son parientes pesados del electrón: tienen la misma carga eléctrica negativa, pero una masa 207 veces mayor. Viven, cuando están quietos, apenas 2,2 microsegundos: demasiado poco para caer desde las capas altas de la atmósfera. Pero viajan casi a la velocidad de la luz y, gracias a la relatividad de Einstein, su reloj interno transcurre más despacio visto desde la Tierra. Esa pequeña trampa relativista les permite llegar hasta el nivel del mar.

La cifra habitual es aproximadamente un muón por centímetro cuadrado y minuto sobre una superficie horizontal. Una mano extendida recibe, por tanto, del orden de uno o dos cada segundo; un cuerpo humano, según tamaño, postura, altitud y latitud, es atravesado por decenas o centenares en ese tiempo. No los notamos, aunque son partículas cargadas y sí interaccionan con la materia. En una cámara de niebla dejan un fino rastro blanco, como una estela de avión que sólo durase una fracción de segundo.

En tierra firme, la radiación cósmica constituye una parte menor de la radiación natural de fondo. Un milisievert —mSv— es una milésima de sievert, la unidad que expresa la dosis de radiación ionizante recibida y permite estimar su efecto biológico. Según la estimación clásica de Naciones Unidas, la radiación cósmica aporta en promedio 0,39 mSv anuales, dentro de una exposición natural total de 2,4 mSv. Una reevaluación reciente de UNSCEAR sitúa el promedio total cerca de 3 mSv, sobre todo por una revisión al alza de la contribución del radón que respiramos en interiores.

La dosis cósmica aumenta con la altitud y la latitud. Hay menos atmósfera protectora en una montaña y el campo magnético terrestre desvía peor las partículas cargadas cerca de los polos. En los viajes en avión, a diez o doce kilómetros de altura, los neutrones y otras partículas secundarias cobran más importancia. Para un pasajero ocasional no supone un problema sanitario relevante; para las tripulaciones, que acumulan cientos de horas de vuelo, es una exposición profesional que se estima y vigila.

Todo esto sería una curiosidad cósmica de sobremesa si las partículas no sirvieran para algo. Pero sirven. Los muones atraviesan mucha roca. Si se coloca un detector bajo una montaña, una pirámide o un volcán, se registran más muones allí donde hay huecos o materiales menos densos. Es una radiografía natural que no requiere rayos X: la hace gratis el universo, con la parsimonia propia de los procedimientos gratuitos.

En 2017, el proyecto ScanPyramids empleó detectores de muones para descubrir una gran cavidad sobre la Gran Galería de la pirámide de Keops. El llamado Big Void mide al menos treinta metros de longitud y tiene una sección comparable a la de aquella galería. No sabemos para qué sirvió. Pero una partícula creada en una colisión atmosférica pudo revelar, sin taladrar la piedra, un secreto que llevaba milenios encerrado en uno de los edificios más examinados del mundo.

Los neutrinos de alta energía hacen algo todavía más atrevido: permiten observar regiones del cosmos opacas para la luz. Por eso grandes detectores de hielo antártico y agua profunda buscan preferentemente partículas que parecen llegar desde abajo, después de haber atravesado la Tierra. El planeta elimina así buena parte del fondo de muones producido en la atmósfera. IceCube, enterrado en el hielo de la Antártida, ocupa aproximadamente un kilómetro cúbico y reúne más de cinco mil módulos ópticos. No ve neutrinos directamente: espera a que uno choque, de cuando en cuando, con un núcleo del hielo y produzca un breve destello azul de radiación Cherenkov.

No vivimos separados del universo, protegidos por una frontera nítida entre lo de aquí y lo de allá fuera. Somos un episodio local de una historia física que comenzó hace 13.800 millones de años. Los átomos de nuestro cuerpo se forjaron en estrellas antiguas; la energía que calienta nuestra piel procede del Sol; y, mientras tanto, una lluvia de partículas nos conecta con su núcleo, con explosiones estelares y con fenómenos que ocurren en galaxias lejanas.

Los neutrinos seguirán pasando mientras uno lee el periódico, discute con el banco o busca las gafas que lleva puestas. Quizá resulte reconfortante saber que el universo no es un decorado situado sobre nuestras cabezas. Está aquí. Nos atraviesa a cada segundo. Y continúa su camino.