En las entradas previas, hemos estado discutiendo la historia de la visión de los alienígenas de la humanidad. Si es fácil ver cómo nuestros ancestros podrían haber estado interesados en el tema, es igualmente fácil ver porqué la idea continúa fascinándonos. La cuestión de si estamos solos en el universo es uno de los misterios más convincentes de todos. A partir de esta entrada, exploraremos nuestro pensamiento moderno y científico. Si alguna vez conocemos a un extraterrestre ¿Cómo se verá? ¿Podemos explorar empíricamente las posibilidades?

Si vamos a hablar en serio sobre extraterrestres, quizás el mejor lugar para comenzar es visitarlos en su casa. Déjame llevarte a un mundo nunca antes visto por los ojos humanos. Adelante, mira a tu alrededor. Mientras tanto, permítanme ser guía turístico y decirte lo que estás viendo.

No hay árboles en esta tierra alienígena. Hay plantas, o al menos cosas que parecen plantas, pero no se parecen a nada que hayas visto. A tu izquierda, una arboleda, de inusuales frondas esmeraldas se balancean suavemente, elevándose por encima de ti, como docenas de cintas verdes podrían verse si se movieran con la brisa. Ocasionalmente, susurros de algo que posiblemente se mueve a través de ellos sin ser visto.

Esas son las criaturas más familiares de las plantas. A la derecha, un crecimiento peculiar tiene un parecido pasajero a una zanahoria, despojado de su vegetación y equilibrado precariamente, con nada más que la punta delgada atrapada en el suelo. Solo la forma es similar a la zanahoria, ya que el color y la textura se ven como una fresa pálida y el racimo de espigas garantiza que ningún conejo se las va a comer.

Otras plantas son aún más extrañas. Una se parece a un cactus, excepto que tiene manchas como las de las jirafas y está rematado por lo que podrían ser tentáculos, siete apéndices que desconocemos si son peligrosos o no.

La vida vegetal no es familiar, pero la vida animal es francamente extraña. El misterio del temblor de las plantas verdes de la cinta se resuelve cuando una criatura verdaderamente extraña asoma la nariz desde la maleza.

Por supuesto, “nariz” es solo un prejuicio de tus experiencias terrenales. A medida que la criatura emerge aún más, se revela su verdadera forma. Tal vez 15 o 20 centímetros de largo, el animal se ve como un gusano gordo, caminando sobre siete pares de piernas largas, inflexibles, como un dragón chino sobre muchos zancos. Brotando de su espalda hay catorce espinas largas y de aspecto peligroso, una clara señal de que algo piensa en este animal como almuerzo.

Más cerca de ti, el suelo está cubierto de arena blanca y limpia. Una pequeña criatura quitinosa corretea alrededor de tus pies, tal vez pastando o posiblemente solo dando un paseo. Parece un cangrejo de herradura sin cola, o tal vez solo un enorme escarabajo, con una espalda segmentada y muchas patas. Después de morderse los dedos de una pata por un momento o dos, reanuda su viaje errático. Tus ojos lo siguen mientras se aleja.

La luz del sol es familiar al menos. La brillante luz amarilla y blanca brilla desde un cielo azul claro, sin marcas de nubes. Una sombra te sobrevuela, una, dos veces, y cuando miras hacia arriba para ver la fuente, hay un destello en la esquina de tu ojo y escuchas un chillido en el suelo en la distancia frente a ti.

Mirando en esa dirección, se revela la fuente de la sombra. Elevándose sobre el suelo en un remolino de arena hay una criatura grande, alienígena, de color gris arenoso, con ojos saltones que parecen champiñones negros brillantes en tallos rechonchos. Los dos troncos articulados que salen de su cara sostienen a la desventurada criatura escarabajo que viste antes. El cazador es una masa sólida, con volantes en ambos lados, un poco como los que puedes ver en las caderas de un niño de kínder cuando sumerge su primer dedo del pie del verano en la piscina. El depredador se mueve ondulando sus lados como una sepia, con un movimiento suave y fascinante, arrastrando a su infortunada presa. La muerte ha llegado a este mundo extraño.

La escena que pinté aquí definitivamente nunca ha sido vista por los ojos humanos, pero no es ficción. Aunque mi elección de la coloración de las plantas y criaturas surgió de nuestras mejores conjeturas científicas en lugar de conocimiento, la escena que pinté para ti proviene de la historia antigua de la Tierra, debajo de los mares poco profundos del período Cámbrico. Las plantas, tal como las concebimos, aún no habían evolucionado, aunque las algas unicelulares se habían unido en estructuras parecidas a plantas, y las esponjas y los corales de la época podrían haber parecido vegetación al ojo moderno. El escarabajo articulado es un trilobite, del cual había muchas especies individuales, mientras que el gusano de catorce patas que lleva espinas se llama Hallucigenia. El temible depredador del océano temprano con dos troncos como un elefante gemelo siamés era Anomalocaris y podía crecer hasta 1 metro de largo o quizás más.

 La biota de la era Cámbrica se conserva en la formación Burgess Shale, ubicada en las Montañas Rocosas canadienses en Columbia Británica, así como en otros lugares del mundo. Contiene muchas criaturas que son tan extrañas como cualquier extraterrestre encontrado en la ciencia ficción. Opabinia (Con su cuerpo articulado, cinco ojos, cola como un avión de combate moderno y pinzas con forma de garra que se extienden sobre un sinuoso apéndice de serpiente, tan largo como el resto del cuerpo) no se vea en absoluto fuera de lugar en el próximo éxito de taquilla de Hollywood, en un planeta que gira alrededor de un sol lejano.

Esta no es una entrada sobre los orígenes de la vida y la evolución que causó la diversidad que hemos visto en los últimos 500 millones de años. Sin embargo, la Tierra es el único planeta en el universo en el que estamos seguros de que existe la vida (Y tenemos evidencia de eso). Si bien es probable que la vida extraterrestre sea totalmente diferente de la vida basada en la Tierra, comprender el alcance de las formas de vida que ha existido en la Tierra es el primer paso en nuestra exploración de lo que posiblemente podamos encontrar “allá afuera”. Una cosa que quiero para dejar en claro es que, por mucho que ame el programa de televisión Star Trek y sus productos derivados, así como la saga de Star Wars, pintan un universo totalmente improbable. Impulsados por la necesidad pragmática de tener personajes interpretados por actores humanos, las razas en ese universo son abrumadoramente humanoides. Las posibilidades son esencialmente cero de que los alienígenas que algún día podamos encontrar en nuestra exploración del cosmos nos resulten tan familiares. Nuestra visita a la prehistoria nos da una leve pista de lo extraño que podría ser un mundo extraño.

Lecciones de la Vida Terrestre

Desde antes de los días de Linneo, los científicos han clasificado las formas de vida en diferentes categorías. Inicialmente había tres clases, esencialmente animales, vegetales y minerales (aunque la clase mineral se eliminó rápidamente). Esta clasificación temprana resultó ser demasiado limitada para organizar la asombrosa variedad de tipos de vida que se ha descubierto. Actualmente hay un par de sistemas taxonómicos en uso que, para los fines de nuestra discusión, no son muy diferentes (sin importar qué tan apasionadamente los diversos proponentes los debatan).

Los biólogos clasifican a los seres vivos según sus características. Las características definitorias pueden ser genéticas o por forma, y los dos sistemas tienen una superposición considerable, aunque no completa.

Como ilustración, ofrezco un esquema de clasificación popular. En el nivel más alto están los dominios, que distinguen la vida en Bacteria, Archaea y Eukarya. Los primeros dos se agrupan como procariotas, lo que significa que sus células no tienen un núcleo. Eukarya solo quiere decir que las células del organismo tienen un núcleo. Incluye los tipos de vida que ves cuando miras por la ventana.

Las plantas, los animales y los hongos son cada uno un reino diferente dentro del dominio Eukarya. Estos reinos se subdividen en phyla, clases, órdenes, familias, géneros y especies. Solo para darle una idea de cómo cada nivel distingue entre las alternativas, podemos ver cómo se clasifica nuestra propia especie humana. Comenzando con nuestra ubicación en el reino Animal, entonces pertenecemos al phylum de Chordata (Lo que indica que tenemos un canal hueco a través del cual pueden pasar los nervios, esencialmente la médula espinal). La siguiente subdivisión es la clase, con nuestro ser siendo un miembro de la clase Mammalia. Esto significa (Entre otras cosas) que somos vertebrados con sangre caliente, que tienen cabello y hembras que producen leche. Esta clasificación es seguida por nuestra membresía en el orden Primates y luego la familia Hominidae y finalmente un género y especie de Homo sapiens.

Dado que estamos preocupados con un amplio barrido a medida que investigamos los tipos de cuerpos, los detalles de estas últimas distinciones no son tan interesantes para nosotros. Cualquier biólogo que se precie se avergonzaría de esta descripción arrogante de un intrincado sistema, ganado duramente por siglos de esfuerzo. Y deberían. La laboriosa interconexión de las especies del mundo, encontrar cuál encaja aquí y cuál es la que está allí, es un logro maravilloso. Ciertamente, haber entendido el tapiz de la vida y cómo las especies llegan a existir y a vivir y morir tiene que ser uno de los logros más exitosos de la ciencia. Cuando uno incluye el trabajo genético más reciente, uno no puede evitar quedarse asombrado por la historia de la vida en este planeta y más aún por el hecho de que la humanidad ha sido capaz de descubrir gran parte de ella.

Sin embargo, no aspiramos a nada tan grandioso aquí. Estamos interesados en extraterrestres, no en la vida alienígena per se. Recordemos que, en nuestro contexto, “Extraterrestre” (Denotado con la letra mayúscula distintiva) significa una criatura que puede diseñar, construir y volar una nave espacial y con quien, en principio, la humanidad podría algún día competir por la dominación galáctica. No es crítico que los niveles tecnológicos sean comparables, ni es crítico que realmente construyan una nave espacial. Las criaturas que vuelan OVNIS a la Tierra para invadir son un ejemplo indiscutible de lo que queremos decir con Extraterrestres, pero también lo son los Na’vi del Avatar de James Cameron. Por lo tanto, los alienígenas deben ser móviles, inteligentes y capaces de manipular el mundo que los rodea. En principio, deben ser capaces de pilotar una nave espacial. No es suficiente simplemente ser una vida que evolucionó en un planeta diferente.

Entonces no necesitamos saber sobre el equivalente de un chimpancé alienígena, ni necesitamos saber si el planeta alienígena tiene una criatura como un calamar. Lo que queremos saber es cuándo encontramos una forma de vida extraterrestre, ¿Cuáles son los rangos de formas posibles que puede tomar? Para eso, debemos considerar preguntas mucho más amplias. ¿Cuál es la estructura esquelética del Extraterrestre? ¿Tiene un endoesqueleto como nosotros o un exoesqueleto como una langosta? ¿Es de sangre caliente o sangre fría? ¿Tiene géneros distintos y cuántos? Es la respuesta a consultas como esta que esperamos explorar estudiando la vida basada en la Tierra.

Después de todo, sabemos en la Tierra que hay muchas respuestas a este tipo de preguntas. Si bien es probable que los Extraterrestres sean muy diferentes en detalle, podemos aprender mucho sobre lo que es posible simplemente mirando a nuestro alrededor.

Entonces comenzamos nuestra investigación estudiando los dominios y reinos. De los tres dominios, pospondremos la discusión de las Archaea hasta el próximo capítulo. La vida de Archaea utiliza elecciones metabólicas radicalmente diferentes y pertenece adecuadamente a una discusión sobre la vida que existe en condiciones muy diferentes a las que conocemos.

El primero de los dominios que discutiremos es Bacterias, que generalmente son unicelulares y no tienen un núcleo. ¿Podrían los Extraterrestres ser formados por bacterias evolucionadas? (Y con esto me refiero a formar vida multicelular usando células que tienen la estructura de bacterias.) Probablemente la respuesta sea no. Es una cuestión de energía. La energía se forma en las paredes celulares, y la estructura de las bacterias tiene una composición celular mucho menos compleja. Esto da como resultado una cantidad mucho menor de energía disponible para la célula para hacer todo tipo de cosas que tendrían que hacerse para formar un Extraterrestre inteligente. A pesar de que las bacterias se pueden unir para trabajar en cooperación, esta forma de vida en particular no genera suficiente energía como para ser un bloque de construcción viable para un Extraterrestre.

De hecho, este es un buen momento para observar lo que es necesario para decidir si un plan corporal particular o enfoque bioquímico es un candidato creíble para hacer alienígenas. La consideración más básica es la energía. La evolución y el medio ambiente pueden y ejercen una fuerte presión para dar forma a la dirección que sigue la vida, pero una variación como esa solo puede ocurrir si hay suficiente energía disponible. Si no hay suficiente energía para hacer algo, no sucederá. Es un poco como los autos. Hay modelos Ts y jalopies y Ferraris. Los diseñadores de automóviles han creado una gran variedad de diferentes tipos de automóviles.

Sin embargo, una cosa común a todos ellos es la necesidad de una fuente de energía. Al pensar en la vida en la Tierra y cómo podría o no haber evolucionado en diferentes condiciones en un Extraterrestre inteligente, debemos tener en cuenta la cuestión de las limitaciones de energía y los automóviles. Hay muchos diseños de automóviles y posibles fuentes de energía (Por ejemplo, gasolina, etanol, eólica, solar, nuclear, etc.), pero un automóvil necesita algún tipo de energía para funcionar. Sin energía significa que no hay movimiento.

Entonces, si la fuente de energía es simplemente demasiado pequeña para evolucionar el tipo de propiedades que necesita un Extraterrestre, por ejemplo, la inteligencia, la movilidad y la capacidad de manipular la tecnología, entonces es imposible que exista ese Extraterrestre en particular.

Eukarya

Dado que los mecanismos de generación de energía de las bacterias terrestres son simplemente demasiado bajos para evolucionar a un Extraterrestre, volvemos nuestra atención a Eukarya. Los eucariotas son tipos de células más complejas que las bacterias.

Estas células contienen dentro de ellas incluso estructuras más pequeñas, ellas mismas incrustadas en las membranas. La característica central de Eukaryotes es el núcleo que les da su nombre, que proviene del griego eu (bueno) y karyon (kernel). Los eucariotas contienen otros orgánulos que son la fuente de la energía en las células. Las mitocondrias son los orgánulos que proporcionan energía a las células animales, mientras que los cloroplastos proporcionan energía a las plantas. Existe un vasto cuerpo de conocimientos sobre la forma y la función de la vida eucariota, y solo lo tocaremos de la manera más leve posible, sumergiéndonos en los detalles solo cuando sea absolutamente necesario. Es importante recordar que los detalles de Eukarya no son cruciales. Sin embargo, las capacidades energéticas potenciadas de Eukarya sí lo son.

Como sabemos que la Eukarya terrenal puede generar energía adecuada, es valioso explorar este tipo de vida un poco más profundo. Los eucariotas se dividen en cuatro reinos.

Son los tres que se mencionaron anteriormente, los animales, las plantas y los hongos, junto con los protistas. Comprendemos intuitivamente los primeros tres de nuestras experiencias comunes. Protista es una especie de categoría global de organismos que no encajan en los primeros tres. Los protistas tienden a ser criaturas unicelulares y, superficialmente, parecen bastante similares entre sí. De hecho, fue solo a principios de la década de 1980 cuando se comenzó a apreciar la diversidad de protistas. La comprensión de las interconexiones evolutivas de los protistas es un área activa de investigación, pero su naturaleza unicelular los hace inadecuados para crear alienígenas. Para la vida multicelular, debemos dirigir nuestra atención a los hongos, las plantas y los animales.

Fungi

Debido a su parecido superficial con las plantas, los hongos se clasificaron originalmente simplemente como parte del reino vegetal. Un estudio adicional reveló diferencias considerables; por ejemplo, no realizan fotosíntesis y sus paredes celulares pueden contener quitina en lugar de celulosa de plantas. La quitina es el material que forma el exoesqueleto de muchos artrópodos e insectos. De hecho, el trabajo genético reciente ha revelado que los hongos están más estrechamente relacionados con los animales que con las plantas, aunque en realidad son un primo lejano. A diferencia de las plantas, los hongos se alimentan de otras cosas.

Entonces, con respecto a nuestra pregunta, ¿es probable que los hongos hayan evolucionado hasta convertirse en Extraterrestres? La respuesta a esto es no. Los hongos obtienen su energía de métodos muy pobres en energía. Simplemente no hay suficiente energía disponible para que los hongos puedan adaptar los comportamientos necesarios para ser un Extraterrestre inteligente.

Plantas

La pregunta no es tan clara a priori cuando uno considera las plantas. El tipo de Extraterrestre del que estamos hablando tendrá que moverse de alguna manera, y las plantas generalmente son inmóviles. Sin embargo, la literatura de ciencia ficción y fantasía abunda en ejemplos de plantas en movimiento, desde la planta “Feed me Seymour” en Little Shop of Horrors, pasando por los Ent de Tolkien, hasta la sapiencia de Whimping Willow of Harry Potter, los Triffids de The Day of the Triffids. y el monstruo de The Thing from Another World. ¿Es posible una planta móvil?

El reino de las plantas es excesivamente rico, lleno de secuoyas imponentes, dientes de león molestos, cactus espinosos y otras que ondean lánguidamente. La variedad de planes corporales es bastante diversa. ¿Seguramente el movimiento ha evolucionado en algún lugar en el pasado? ¿Cuenta la capacidad fototrópica de las plantas para moverse hacia ambientes soleados? ¿O el repentino chasquido del Venus Atrapa Moscas? ¿Podrían estos comportamientos simples evolucionar hacia una movilidad más energética?

Creo que la respuesta a estas preguntas es bastante clara y puede responderse con argumentos energéticos. Pero antes de discutir eso, necesitamos hablar un poco sobre las diferencias entre las plantas y los animales (que sabemos que podrían evolucionar a un Extraterrestre). Ambos son eucariotas, con un núcleo. Las plantas tienen una pared celular, típicamente hecha de celulosa, que les da a las plantas su estructura en ausencia de esqueletos. Por el contrario, los animales tienen una membrana celular. Las plantas son autótrofos, lo que significa que producen su propia energía, mientras que los animales son heterótrofos, lo que significa que consumen energía de las plantas y otros animales y la adaptan a sus necesidades. La fuente de poder de los animales son sus mitocondrias, que son estructuras diminutas dentro de la célula, mientras que la fuente correspondiente para las plantas son objetos similares llamados cloroplastos. Los cloroplastos son estructuras dentro de las células vegetales en las que se produce la fotosíntesis, convirtiendo la luz en energía metabólicamente útil. Los cloroplastos contienen la clorofila que da a las plantas su característico color verde.

¿Las plantas carnívoras nos dicen algo? Si las plantas pueden comer animales o insectos, seguramente podemos creer que las plantas más extravagantes y ficticias son al menos posibles. En realidad, podría sorprenderle saber que Venus Atrapa Moscas y otras plantas similares no obtienen energía de sus presas. Solo obtienen nutrientes, a diferencia de otras plantas, que extraen nutrientes a través de sus raíces. De hecho, casi todas las plantas carnívoras han evolucionado para vivir en ambientes de nutrientes extremadamente bajos. Si estas plantas se mueven a un ambiente más rico en nutrientes, generalmente mueren. El calcio del agua del grifo común puede matar a la Venus Atrapa Moscas… Esencialmente porque la planta agarra y almacena los minerales que necesita como una persona hambrienta puede atragantarse con el cerdo asado que encuentra en un luau abandonado.

Pero las plantas carnívoras son bastante raras. Del medio millón de especies de plantas, solo unos pocos cientos son carnívoros. Esto se debe a que el enfoque principal de toda la vida es adquirir la energía suficiente para reproducirse.

Dado que las partes de las plantas involucradas en la depredación son recolectores pobres de energía, la planta paga un precio al convertir las hojas (colectores de energía solar) en otros usos. Esencialmente, estas plantas evolucionan de esta manera por necesidad. Al igual que los cactus tienen especializaciones inusuales para vivir en un lugar con muy poco acceso al agua; las plantas carnívoras han desarrollado sus capacidades únicas para existir en un “desierto de nutrientes”.

Para que las plantas evolucionen y tengan propiedades parecidas a las de los animales, necesitarían obtener un sistema nervioso, capacidad sensorial y movilidad. Esto requiere una gran cantidad de energía. Como las plantas solo obtienen su energía de la luz solar, podemos hacer algunas estimaciones rápidas de cuánta luz solar es necesaria para alimentar a un humano. No es que un Extraterrestre debe ser humano, pero da una idea de los tipos de requisitos de energía que son necesarios para una criatura “como nosotros”.

El uso de energía en reposo de un ser humano adulto es de aproximadamente 60 vatios, aproximadamente el de un foco incandescente ordinario. Eso solo está ahí sentado, sin hacer otra cosa que latir tu corazón, llenar y vaciar los pulmones, y todos esos órganos blandos en tu sección media haciendo las cosas que hacen para sobrevivir el día; levantarse y moverse requiere aún más energía.

Entonces, ¿cuánta luz solar se necesita para alimentar una papa promedio? La cantidad de luz solar que golpea la superficie de la Tierra en el ecuador es de aproximadamente 1000 vatios por cada metro cuadrado (suponiendo que el receptor de energía siempre golpea la cara del sol). Así que eso significaría que nuestro hipotético, Extraterrestre ecuatorial, con una biología tipo planta-humanoide, necesitaría alrededor de un tercio de metro cuadrado, siempre de cara al sol. Por supuesto, el sol no brilla las 24 horas del día. No es como si nuestro corazón se detuviera por la noche, ni la luz del sol siempre golpea directamente. Así que necesitaríamos tal vez el doble de área de luz solar para almacenar la energía para la noche, más un poco más para compensar las ineficiencias en el almacenamiento de energía para su bocadillo de medianoche. De hecho, teniendo en cuenta la noche y el hecho de que un Extraterrestre no siempre estaría de cara al sol, la cantidad promedio de luz solar que una criatura podría esperar ver es de 200 a 300 vatios por metro cuadrado. Por lo tanto, incluyendo las consideraciones más básicas, podríamos pensar en términos de tener unos pocos metros cuadrados para recoger la luz solar solo para vivir y no para moverse. Para ganar suficiente energía para moverse, tal vez necesitemos un poco más. Un cuadrado de aproximadamente 60 centímetros en cada lado es una cantidad razonable de área, por lo que esto suena prometedor. Tal vez ¿Los alienígenas de plantas móviles son posibles?

Pero hay un problema. La clorofila no absorbe energía con una eficiencia del 100%. La clorofila puede, teóricamente, recolectar alrededor del 10% de la energía del sol. Sin embargo, las plantas típicamente logran una eficiencia de solo alrededor de un tercio o la mitad de eso. Por lo tanto, un hipotético Extraterrestre-Planta necesitaría tener una superficie de alrededor de un cuadrado de 3 a 4 metros en un lado. Pero, por supuesto, un animal sólido de ese tamaño tendría un volumen y, por lo tanto, un peso mucho mayor (y las necesidades metabólicas correspondientemente más altas). Si te sientas y reflexionas sobre esto durante un rato, comienzas a apreciar por qué los árboles y arbustos tienen la forma que tienen, con un tronco compacto y ramas y ramitas para minimizar al mismo tiempo la masa y maximizar el potencial de recolección de sol.

No debemos olvidar el hecho de que las plantas también necesitan tener un sistema de raíces profundo para llegar al agua y minerales debajo de la superficie del suelo. Desarraigar, mover y volver a enrolar sería un asunto energéticamente prohibitivo. Durante los cientos de millones de años de evolución, ninguna planta basada en la biología de la Tierra ha desarrollado habilidades locomotrices similares a las de los animales (O al menos no vemos evidencia de tal planta en el registro fósil). Esto sugiere que la capacidad de moverse no es consistente con las limitaciones de reuniendo energía de la luz del sol.

Sin embargo, los números mencionados anteriormente nos dan una idea de qué tipo de factores pueden cambiar esta conclusión. Por ejemplo, la clorofila, con su eficiencia del 3 al 5% en la recolección de luz solar, no está a la altura bajo un sol similar a la Tierra. Si algún otro (Y más eficiente) químico lograra la tarea de recolectar luz solar, eso cambiaría el cálculo. Otro factor que podría hacer más creíbles a los alienígenas de plantas móviles e inteligentes sería evolucionar en un entorno en el que simplemente hay más energía en la luz del sol para absorber. Por supuesto, más luz del sol viene con el aumento de la temperatura, lo que significa que uno comienza a tener que preocuparse por hervir el agua en los tejidos de la planta.

Finalmente, hay otra opción, que serían las plantas que fueron sésiles durante mucho tiempo, reuniendo energía y almacenándola en (Tal vez) azúcares o lípidos. Las plantas pueden pasar una semana, un mes o toda una temporada de crecimiento recolectando energía que se usaría para dejar que la planta se mueva o para dar movilidad a la descendencia. (Visualice un árbol que deja caer una naranja que camina o algo así.) Esto suena extravagante, pero ¿Es cualitativamente diferente del sueño o la hibernación de los animales?

En resumen, las posibilidades de que nos encontremos con un Extraterrestre basado en plantas que evolucionó en un entorno similar al de la Tierra es improbable debido a limitaciones físicas. Un Extraterrestre móvil que absorbe la mayor parte de su energía de la luz solar no es imposible, pero requerirá una sustancia química diferente para transformar la luz solar en energía metabólica y posiblemente un ambiente de mayor energía para suministrar la luz solar. También son posibles las plantas móviles con fases móviles y sésiles alternas.

Debemos tener en cuenta que los heterótrofos (Criaturas que consumen otras criaturas) tienen una ventaja en términos de poder simplemente explotar la energía reunida por otros. Al igual que en nuestra Tierra, podemos imaginar que habrá plantas que consumen y transformarán la luz solar o la energía química (Que se analizarán en una próxima entrada) y las criaturas que aprovechan esa capacidad y consumen las plantas. Recuerde que una brizna de hierba trabaja duro para convertir la luz en pasto, pero una oveja puede consumir muchas hojas de pasto, beneficiándose así de la energía solar acumulada en un área grande.

Efectivamente, la hierba se ha convertido en una extensión del área de recolección de energía de la oveja, sin la penalidad de tener que llevarla consigo. Los animales simplemente pueden consumir mucha de la energía que las plantas han producido. Esta podría ser una ventaja insuperable, incluso en un planeta donde la movilidad de las plantas es energéticamente posible. Después de todo, si las plantas tienen más energía, esto solo proporciona más energía a las cosas que las comen.

Animales

Después de nuestra discusión sobre las limitaciones de los alienígenas basados en plantas, ahora dirigimos nuestra atención a las formas de vida similares a los animales. Casi con certeza, cualquier Alienígena se basará en una bioquímica diferente, con un esquema de codificación “genética” diferente. Sin embargo, sabemos con certeza que (1) la vida animal basada en la Tierra podría producir un Extraterrestre equivalente y (2) que la vida animal en la Tierra ha tomado una gran variedad de formas diferentes. Entonces podemos echar un vistazo al rango de vida observado en la Tierra para aprender algo de lo posible.

El reino Animal se compone de varios phyla. El phylum que incluye a los humanos es Chordata, que, hablando en términos generales, significa “tiene una columna vertebral o una médula espinal”. Hay otros phyla que no tienen un sistema nervioso central. Algunos (Como las esponjas) no tienen células diferenciadas.

Al considerar cuál de los phyla del reino Animal podría haberse convertido en una especie inteligente que utiliza herramientas, parece haber algunos atributos cruciales. El tejido diferenciado parece importar, así como también cierta capacidad para manipular el medio ambiente. Un sistema nervioso central protegido por una columna vertebral como la que tenemos no parece ser crucial. Por ejemplo, el pulpo, que no tiene huesos y un sistema nervioso parcialmente disperso, puede exhibir un comportamiento notablemente inteligente. Se les pueden enseñar formas y patrones. Pueden ser entrenados para abrir jarras con comida en ellos. En 1999, los científicos filmaron pulpos en las mitades de excavación salvajes de cáscaras de coco fuera del lecho marino. Luego llevaron las conchas con ellas y las usaron para formar un refugio protector. Este comportamiento fue inventado por los pulpos y no entrenado por los humanos. Este uso altamente inteligente de la herramienta debería destruir totalmente cualquier vertebrado-centrismo que uno pueda tener.

Incluso los insectos pueden mostrar evidencia de tipos de inteligencia. Las abejas muestran una capacidad considerable para comunicarse. Usando una especie de danza, una abeja recolectora solitaria puede regresar a la colmena y contarles a otras abejas dónde se encuentra una fuente de alimento. Las otras abejas pueden ir directamente a la fuente de alimento. Esto podría considerarse una conducta instintiva extremadamente compleja, pero los investigadores han descubierto que la capacidad de las abejas para comunicarse depende de que duerman lo suficiente. Al privar a las abejas del sueño, su danza de la comunicación se vuelve menos precisa. Esto sugiere un tipo de inteligencia que, en principio, podría convertirse en algo más parecido a la inteligencia humana, ya que no parece ser un comportamiento puramente instintivo.

El phylum Chordata es el más familiar para nosotros, que consiste en peces, aves, mamíferos, reptiles y anfibios. Estas son las clases de animales que muestran los comportamientos más consistentes con la inteligencia. Entonces, durante el resto de la entrada, exploraremos el espectro de tipos de cuerpo, tipos de movilidad, estrategias de manipulación de objetos y otras formas en que los organismos interactúan con el medio ambiente. Como veremos, hay una increíble cantidad de opciones. Sin embargo, durante esta discusión, debemos protegernos del centrismo chordata y tener en mente el hecho de que los animales no invertebrados exhiben capacidades que quizás podrían haber llevado a una vida inteligente en una historia alternativa de la Tierra.

Consideraciones Alienígenas

Hay muchas propiedades que se podrían considerar al pensar en cómo se vería un alienígena, como la simetría del cuerpo, el número de miembros y el tamaño. A continuación, se describen algunas consideraciones, usando las lecciones que nos enseña la vida terrenal.

Simetría Corporal

La simetría más familiar se llama simetría bilateral. Esta simetría significa que el lado izquierdo y derecho son imágenes especulares el uno del otro. Esta forma de cuerpo particular es favorecida por la mayoría de los animales superiores. Sin embargo, no es la única opción posible. La simetría esférica, donde el cuerpo es como una pelota, es posible en un entorno acuático pero difícil de imaginar en tierra firme, donde la gravedad distorsionaría el cuerpo, a menos que fuera difícil. Otra simetría común es la simetría radial. Esta es la simetría de las medusas, anémonas y estrellas de mar. La estrella de mar tiene cinco o más brazos, lo que demuestra una forma especial de simetría radial, y muchas medusas tienen una simetría de cuatro vías.

Una forma final de simetría no es ninguna simetría en absoluto. Esta sería una forma de vida con algún tipo de estructura apelmazada, con protuberancias y manchas aquí y allá. Un ejemplo de la vida en la Tierra con este tipo de cuerpo es la esponja. Dado el rango de tipos de simetrías corporales vistas aquí en la Tierra, es difícil adivinar qué simetrías podría tener un Extraterrestre.

Número de Extremidades

Hay una gran cantidad de opciones aquí. Los tetrápodos, como su nombre lo sugiere, tienen cuatro extremidades. Esto incluye mamíferos, pájaros y la mayoría de los lagartos. Las serpientes no tienen extremidades, aunque evolucionaron a partir de un antepasado tetrápodo. Los insectos tienen seis miembros, mientras que las arañas y los pulpos tienen ocho. Hallucigenia tenía catorce. Los ciempiés tienen de 20 a 300 patas, mientras que los milpiés tienen de 36 a 400, con una especie rara que tiene 750 patas. La Opabinia prehistórica solo tenía un apéndice.

Parece que hay poca vida en la Tierra que pueda decirnos sobre la cantidad de apéndices que puede tener una forma de vida. Sin embargo, nuestra restricción de que esto sea un Extraterrestre para competir con la humanidad por la dominación galáctica hace que parezca probable que debe tener al menos un apéndice para manipular el mundo que lo rodea. Esta no es una restricción causada por la vida, sino una restricción causada por la necesidad de inventar y manipular tecnología avanzada.

Dimensiones

Nuestras experiencias en la Tierra no pueden decirnos mucho sobre el tamaño que podemos esperar que tenga un Extraterrestre. El tamaño de los animales varía desde pequeños insectos hasta ballenas gigantes. Otras restricciones sugieren que es poco probable que los alienígenas inteligentes sean completamente habitantes del agua, aunque es posible un estilo de vida anfibio o incluso especies semiacuáticas, como focas y pingüinos. Si bien las ballenas y los delfines son inteligentes, debemos recordar nuestra definición de Extraterrestres. Las especies bajo el agua no pueden explotar el fuego, que es necesario para que una especie alcance el nivel tecnológico para calificar como Extraterrestre.

El requisito de movilidad en tierra hace que los animales muy grandes sean poco probables. Entonces, los alienígenas del tamaño de una ballena son improbables. Sabemos de dinosaurios muy grandes. Esto podría establecer un límite superior razonable en el tamaño de los Extraterrestres.

En el lado más pequeño, el problema es la neurología y la inteligencia. Una criatura demasiado pequeña, no presenta la posibilidad de que se desarrolle inteligencia individual. La situación se confunde un tanto por el concepto de una mente colmena. Las abejas o hormigas parecen tener una inteligencia mínima, pero el comportamiento colectivo es en realidad bastante complejo.

Se observa inteligencia de criatura individual en pulpos, primates pequeños, mapaches y animales de tamaño similar. Esto establece un límite aproximado en el tamaño mínimo probable de un Extraterrestre inteligente que utiliza la neurología basada en la Tierra; en el rango de un gato pequeño. Con una estructura cerebral diferente, esta restricción podría eliminarse.

Obviamente, cualquier discusión sobre el tamaño depende de la gravedad del planeta en el que se formaron los extraterrestres y del tipo de estructura esquelética que admite el equivalente del tejido muscular. Un planeta con una constante gravitacional inferior permitirá criaturas más grandes.

Esqueleto

Cualquier animal terrestre probablemente necesitará un esqueleto de algún tipo. El pulpo deshuesado tendría una dificultad considerable con la locomoción en tierra en comparación con un animal con algún tipo de estructura. Los esqueletos animales comunes son endoesqueletos (Dentro del cuerpo como pájaros, mamíferos, y lagartos) o exoesqueletos (Rodeando el cuerpo como insectos y langostas). No puedo pensar en ninguna razón para uno contra el otro, excepto que una criatura con un exoesqueleto tendrá que mudar para crecer. Sin embargo, hay otras opciones, incluida una combinación de ambas tecnologías, o una forma joven de la vida que tiene huesos que se disuelven después de la madurez, cuando se forma un exoesqueleto. Si bien no tiene un exoesqueleto per se, la tortuga combina una capa exterior dura con un esqueleto tradicional. Y, por supuesto, un esqueleto no debe significar hueso. Cartílago, quitina y otras sustancias podrían ser empleados.

Sistema Nervioso

Según la leyenda, si alguna vez te atacan los zombis, siempre vas por la cabeza. Es la única forma de estar seguro. La razón de esto es el sistema nervioso central observado en los mamíferos. Tenemos un cerebro que está conectado con el resto del cuerpo primero a través de la columna vertebral y luego una red de nervios ramificada. Este diseño particular tiene algunas características convenientes, ya que centraliza el pensamiento y el control motor que gobierna el cuerpo. Sin embargo, no hay una razón a priori para que una criatura no pueda tener un sistema nervioso distribuido, con partes de su equivalente de un cerebro diseminadas por todo el cuerpo. Si alguna vez nos encontramos con un Extraterrestre, esperamos que no se conviertan en zombis.

Locomoción

Hay una gran cantidad de estrategias de locomoción empleadas por la vida en la Tierra. Está caminando, volando, nadando, deslizándose, brincando, haciendo túneles y braceando. También hay animales que se mueven en la superficie del agua. Para nadar, está el movimiento de un pez (Con una cola de lado a lado) o un delfín (Con la cola hacia arriba y hacia abajo). Existe el uso de aletas como una tortuga y la propulsión de calamares y sepias. Las capacidades de natación han evolucionado independientemente varias veces, dando como resultado formas de cuerpo similares y aerodinámicas impuestas por la necesidad de moverse rápidamente a través del agua. El vuelo ha evolucionado en la Tierra al menos cuatro veces, con aves, pterosaurios, murciélagos e insectos, lo que sugiere que esta es una adaptación locomotora bastante común. Un Extraterrestre volador es completamente plausible. Hay pocas razones para seleccionar alguna forma particular de locomoción para nuestros alienígenas.

Velocidad

La velocidad de un animal está ligada a muchas otras cosas. Por ejemplo, un animal fuertemente armado es típicamente más lento que uno sin armadura. Los depredadores tienden a ser rápidos. Por otro lado, los humanos no son particularmente rápidos en el reino Animal. Hay poco que el mundo animal nos pueda decir sobre la velocidad de un Extraterrestre.

Color

El color de los animales se extiende al infinito y más allá. Los alienígenas podrían tener cualquier color.

Defensas y Ofensas

Las defensas y ofensas naturales que los alienígenas podrían tener son bastante amplias. Los seres humanos son en realidad poco impresionantes en sus habilidades ofensivas y defensivas, pero lo compensan en su capacidad de utilizar armas para superar sus limitaciones estructurales. Cualquier Extraterrestre capaz de construir una nave espacial tendrá una habilidad similar. Sin embargo, no hay ninguna razón por la cual los alienígenas no tengan otras habilidades. En la naturaleza, los animales explotan una miríada de estrategias defensivas y ofensivas, desde el camuflaje de un dragón de mar frondoso, un tigre o una sepia hasta el veneno de una cobra, un escorpión o un ornitorrinco macho. Los mamíferos tienden a no ser venenosos, tal vez porque son lo suficientemente rápidos como para matar con dientes o garras, mientras que el veneno lleva tiempo. Las conchas, los cuernos y las espinas proporcionan protección, por ejemplo, la tortuga y el anquilosaurio o el puercoespín y el pez globo. Y, por supuesto, simplemente evitar el conflicto mediante un estallido de velocidad es una sabia elección defensiva. Los conejos, la cola de espina dorsal rápida, y la gacela son capaces de moverse extremadamente rápido.

Regulación de la Temperatura

La temperatura interna de un animal puede estar regulada por el propio metabolismo del cuerpo (endotérmico) o puede depender del medio ambiente, como es el caso de los insectos, peces y reptiles (ectotérmicos). En general, la regulación de la temperatura interna es una elección evolutiva más segura, dado que las especies ectotérmicas pueden ser lentas cuando las condiciones ambientales son más frías. Sin embargo, no hay razón para esperar que los alienígenas provengan de un planeta tan frío como la Tierra. Tal vez su planeta sea lo suficientemente cálido como para que no haya necesidad de evolucionar hacia la endotermia. Dado que el metabolismo depende de enzimas que tienden a funcionar mejor en un rango de temperatura bastante estrecho, los animales endotérmicos generalmente tienen una ventaja considerable, pero, en el entorno adecuado, la presión de selección puede ser pequeña.

Sangre

La sangre no es necesaria para todos los animales. Algunos insectos usan un fluido llamado hemolinfa para transportar oxígeno a sus tejidos. Sin embargo, los animales superiores usan una sustancia que aumenta la capacidad de transporte de oxígeno del líquido que contienen. El tipo de sangre más familiar contiene un compuesto llamado “hemoglobina”, que contiene hierro y le da a la sangre su color rojo. Cada molécula de hemoglobina se puede unir a hasta cuatro moléculas de oxígeno y aumenta la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre a más de setenta veces lo que sería si el oxígeno se acabara de disolver en agua.

Sin embargo, la molécula de hemoglobina a base de hierro no es única. Hay otras opciones. Por ejemplo, algunos insectos tienen una sangre a base de cobre, usando un compuesto llamado hemocianina. La hemocianina transporta oxígeno alrededor de una cuarta parte de manera más eficiente que la hemoglobina, por lo que es más adecuada para las criaturas con requisitos metabólicos más bajos. La sangre oxigenada que contiene hemocianina es azul. Y las ascidias y las holoturias llevan una proteína a base de vanadio en su sangre llamada hemovanadina. Todavía hay cierta controversia sobre el papel de esta proteína en el transporte de oxígeno. Cuando se oxigena, se torna amarillo mostaza. Es verde pálido de lo contrario.

Dieta

Es, por supuesto, muy difícil conocer la dieta de un Extraterrestre, pero aquí en la Tierra, hay tres opciones: carnívoro, herbívoro y omnívoro. Los carnívoros comen carne, los herbívoros comen plantas y los omnívoros comen ambos. Hay pros y contras para los tres. Los herbívoros tienen el mayor acceso a los alimentos, ya que la vida vegetal es omnipresente. Sin embargo, los alimentos vegetales tienden a ser más bajos en términos de calorías disponibles, lo que lleva a comer con frecuencia. Los carnívoros tienen menos opciones de alimentos, ya que deben atrapar y comer otros animales. Esto pone restricciones en sus cuerpos, desde el atrapamiento de arañas, el “acecho y agarre” de los caimanes, el “acecho y ataque” de los gatos, y las estrategias de “ataque comunal” de los lobos. Los carnívoros obtienen una importante afluencia de nutrientes con un ataque exitoso, pero no tienen una fuente de alimento tan confiable como los herbívoros.

Los omnívoros (De los cuales los humanos somos miembros) obtienen los beneficios de ambas fuentes de alimentos. Es difícil imaginar un Extraterrestre inteligente que no tenga al menos capacidades omnívoras, aunque puede optar por utilizar una fuente de alimento con más frecuencia. También debemos tener en cuenta que es posible que los alienígenas necesiten ciertos minerales u otras sustancias, similares a las necesidades de agua y sal de la vida en la Tierra. Por lo tanto, es posible que los alienígenas necesiten ingerir materiales directamente del suelo, como ciervos alrededor de una fuente de sal. Dado que los alienígenas evolucionarán en un ecosistema con un patrimonio biológico común, es probable que parte de esta colección de minerales sea realizada por plantas para su posterior ingestión por parte de extraterrestres.

Respiración

La respiración es la ingesta de gases vitales del medio ambiente (Oxígeno en el caso de la mayoría de la vida animal en la Tierra) y la eliminación de gases residuales (Predominantemente dióxido de carbono). Como veremos en una próxima entrada, los alienígenas pueden elegir utilizar diferentes moléculas en sus procesos metabólicos, pero es probable que los mecanismos para intercambiar gases con el ambiente sean similares, ya que el fenómeno debe satisfacer restricciones físicas básicas. Estas restricciones incluyen recoger gases del exterior y dispersarlos a los tejidos del cuerpo. El sistema de respiración es probable que sea interno; de lo contrario, algo podría bloquear la capacidad de respirar. (Por ejemplo, imagine si sus pulmones estaban afuera y de alguna manera se salpicó con barro).

Los insectos pequeños tienen el sistema respiratorio más simple, al explotar la difusión de gases dentro y fuera del sistema circulatorio. Investigaciones recientes han demostrado que los insectos tienen una amplia gama de técnicas de respiración, y algunos usan músculos para expandir y contraer sus sistemas respiratorios de maneras que no son terriblemente diferentes de los animales superiores.

Los animales terrestres usualmente usan un sistema pulmonar, con un intrincado sistema de rutas de ramificación. El interior de los pulmones de un animal superior se parece un poco a un árbol y, esencialmente, por la misma razón. Este diseño maximiza el área para intercambiar gases en el volumen mínimo. Si bien las aves, los reptiles y los mamíferos difieren en los detalles, la estructura básica es similar.

Los animales que respiran agua, como peces y moluscos, usan un sistema de agallas para extraer el oxígeno del agua. Extraer oxígeno del agua es un asunto complicado. El agua contiene alrededor del 3% del oxígeno contenido en un volumen equivalente de aire. En consecuencia, los peces han desarrollado branquias altamente eficientes para extraer aproximadamente el 80% del oxígeno del agua. (Esto se puede contrastar con una eficiencia de extracción aproximada del 25% para los mamíferos que respiran aire). Aun así, esta escasez de oxígeno podría hacer que sea más difícil desarrollar alienígenas muy inteligentes bajo el agua. Los anfibios tienen un sistema dividido, respirando a través de los pulmones y su piel. Esta capacidad de respirar a través de su piel es de gran valor cuando se sumerge en agua oxigenada.

Medio Ambiente

¿El Extraterrestre vive en el suelo, debajo de la tierra, bajo el agua o en el aire? Esta es una de las preguntas para las cuales es probable que podamos excluir algunas opciones. Mientras que los animales existen en todos estos ambientes, es esencialmente imposible para nuestro Extraterrestre ser puramente un respirador de agua. La razón es que imponemos la necesidad de tener la capacidad de construir una nave espacial. Si bien está claro que la inteligencia puede existir bajo el agua (Por ejemplo, delfines y pulpos), construir una nave espacial requiere tecnología, específicamente la manipulación del metal. Es muy difícil imaginar una tecnología avanzada que no da forma al metal. La formación de metal requiere calor, lo que significa fuego. Como el fuego es imposible bajo el agua, parece que nuestros Alienígenas no pueden ser (Únicamente) respiradores de agua. Un hombre de las cavernas alienígenas bajo el agua es posible. Un Extraterrestre en el sentido en que nos referimos, no lo es.

Reproducción

La cantidad de estrategias reproductivas empleadas por los animales es asombrosa. Existe la reproducción sexual, en animales superiores, y la reproducción asexual, a menudo vista en organismos microscópicos. Algunas criaturas pueden hacer ambas cosas, es decir, reproducirse sexualmente o asexualmente, dependiendo del entorno. La reproducción asexual crea clones del padre/madre, que tienen la misma susceptibilidad a la enfermedad o al cambio ambiental. La reproducción sexual asegura que el material genético sea mixto. Esto da como resultado un conjunto de genes más diverso y protege contra un cambio en el entorno que podría matar a un individuo, pero para el cual otros podrían estar mejor adaptados. Y, por supuesto, para la reproducción sexual hay fertilización externa e interna, así como la puesta de huevos versus el nacimiento en vivo.

Algunas especies producen muchos descendientes, sabiendo que muchos no sobrevivirán para reproducirse. Un ejemplo podría ser ranas o conejos. Otras especies producen menos crías, pero pasan más tiempo con ellas para asegurarse de que sobrevivan. Esta es la táctica evolutiva adoptada por los humanos.

Para algunas especies que tienen reproducción sexual, hay hermafroditas, según las cuales una criatura tiene los órganos reproductivos de ambos sexos y puede impregnar a los demás y dar a luz a los jóvenes de su especie. También hay especies con un tremendo dimorfismo sexual, como el pez pescador, en el que el macho se fusiona con la hembra y luego se atrofia hasta que no es más que una fuente de esperma.

Una adaptación inusual en algunas especies en realidad tiene más sexos que los dos habituales. Hay especies en las que los individuos cambian de macho a hembra y viceversa. Hay especies en las que hay grandes machos “alfa” con harenes y machos más pequeños de la misma especie con una coloración que imita a las hembras. Se esconden en los harenes y se reproducen de esa manera. Hay insectos en los que una sola hembra dominante pone los huevos y las otras hembras son reproductivamente neutrales. Incluso en la Tierra, el género puede ser complicado para una especie. No hay ninguna razón para creer que la dicotomía macho/hembra se aplicará a los extraterrestres.

Sentidos

¿Qué sentidos tendrá nuestro Extraterrestre? Parece que el sentido del tacto es crucial para prácticamente todos los organismos vivos. Tener una conciencia táctil de su entorno es importante, ya sea usted depredador o presa, sin más motivo que saber si algo lo está mordiendo. La audición es similar al tacto, aunque hay una gran variación en la capacidad de las especies para escuchar. El sabor o algo similar permite a los organismos decidir si algo es comida o no. La visión es un sentido muy importante y ha evolucionado independientemente varias veces. Los vertebrados, los cefalópodos (Por ejemplo, calamares) y cnidarios (Por ejemplo, las medusas) tienen ojos tipo “cámara”, y cada uno siguió una historia de desarrollo separada.

Existen al menos diez “tecnologías oculares” diferentes que probablemente se originaron a partir de una pequeña mancha de proteínas fotorreceptoras en un ancestro común unicelular. Sin embargo, los detalles varían, desde el ojo de tipo humano, en que el enfoque se logra cambiando la forma de la lente, a otra opción en la que la lente no cambia, pero sí la forma del ojo. Luego están las múltiples lentes de los insectos, los ojos reflectantes de las vieiras y muchos otros diseños. Por lo tanto, aunque los detalles de la visión pueden ser bastante diferentes, podemos concluir que es probable que nuestro Extraterrestre pueda ver. Es simplemente una adaptación demasiado valiosa en un entorno iluminado para prescindir.

Por supuesto, al “ver” no nos referimos simplemente a “ver lo que podemos ver”. Algunas serpientes son capaces de detectar infrarrojos. Las aves, los reptiles y las abejas pueden ver algo de luz ultravioleta. Entonces las posibilidades de la visión alienígena son bastante diversas.

Es importante recordar que gran parte de la visión de las criaturas de la Tierra está optimizada para ver la luz donde el sol está más brillante. Los alienígenas que evolucionan en otro planeta probablemente desarrollarán la capacidad de ver mejor utilizando la luz más brillante disponible en su mundo. Por lo tanto, es posible que puedan ver el tipo de luz que nosotros percibimos pobremente.

Hay sentidos que algunas formas de vida terrestre tienen que los seres humanos no incluyen, como la ecolocalización de los murciélagos y los delfines (Útil en entornos de poca luz), la capacidad de detectar campos eléctricos como algunos peces y tiburones, y el sentido magnético de muchas especies migratorias (Por ejemplo, algunas aves, atún, salmón, tortugas marinas, y más).

También podemos imaginar a Extraterrestres desarrollando una sensibilidad a las ondas de radio. Obviamente, no es obligatorio que los Extraterrestres tengan todos los sentidos que hacemos. Por ejemplo, una especie subterránea no tendría necesidad de desarrollar la vista. Los sentidos táctiles y auditivos parecen ser universales, ya que serían útiles en cualquier entorno. El sentido del olfato o del gusto proporciona un método de análisis químico; por ejemplo, algunos venenos saben o huelen mal. Ambos sentidos pueden no ser cruciales, pero tener uno o algo similar probablemente proporcionaría una ventaja de supervivencia importante.

Comunicación

La comunicación entre Extraterrestres se alineará con sus sentidos. Aquí hay algunas opciones que los extraterrestres podrían aprovechar: movimiento, olor, luz, sonido o radio. Imagina intentar hablar con un Extraterrestre que usa aroma para comunicarse. (Dado lo lento que los olores viajan y se disipan, este es un escenario improbable, pero nos ayuda a pensar en cuán difíciles podrían ser las comunicaciones entre humanos y alienígenas).

Esperanza de Vida

Esto es difícil de generalizar a partir de la vida en la Tierra. Los ratones viven solo unos pocos años, mientras que algunas tortugas pueden vivir hasta unos 200 años. No parece haber una correlación fuerte con las tasas de metabolismo en la Tierra. Pero, dados los muchos factores que intervienen en la determinación de la longevidad, es difícil predecir una vida extraterrestre, excepto para afirmar que un Extraterrestre debe vivir lo suficiente como para aprender la tecnología de generaciones anteriores.

Estructura Social

Los animales pasan su tiempo de muchas maneras, desde manadas, rebaños, colmenas, etc., hasta un estilo de vida solitario. Es probable que los alienígenas sean criaturas sociales de una manera al menos análoga a los humanos. La necesidad de comunicación y retención del conocimiento técnico a lo largo de las generaciones casi garantiza que las personas trabajarán juntas.

A manera de conclusión (Solo por hoy)

Estos atributos de la vida ciertamente no pretenden ser enciclopédicos, sino más bien dar una idea de los tipos de variación posibles en caso de que la vida alienígena evolucione utilizando el carbono como elemento básico y con una bioquímica similar a la nuestra. Por supuesto, en un planeta diferente, con diferente luz solar y química, la vida podría ser bastante diferente. Explorar algunas de estas otras opciones es el objetivo del próximo capítulo.

En resumen, el estudio de la biología en la Tierra ciertamente nos enseña algo de lo que es posible cuando se habla de cómo podría ser un Extraterrestre. Sin duda, este breve resumen no ha explorado todas las posibilidades. También está (Claramente) muy centrado en la Tierra. Sin embargo, muestra algo del rango de lo que podríamos encontrar. Si bien nos damos cuenta de que nuestra conversación aquí no abarca todas las posibilidades, podríamos cerrar con el siguiente pensamiento: Conocer algo es mejor que no saber nada, siempre y cuando sepa que no es todo.

INTRODUCCIÓN

En todos los estándares para la gestión de la inocuidad alimentaria, la evaluación de los riesgos junto con el análisis de peligros han sido la herramienta fundamental requerida para determinar el alcance y naturaleza de los controles y programas de inocuidad alimentaria. Desde HACCP hasta el Manejo Integral de Plagas, las compañías requieren realizar una evaluación de los riesgos para soportar y justificar su sistema de gestión de inocuidad alimentaria. Sin embargo, se cree que las habilidades y el conocimiento necesario para realizar estos análisis podría no existir en la mayoría de los negocios de alimentos. 

En los estándares GFSI, en las revisiones recientes se ha observado un incremento en el requisito de realizar análisis de riesgos. El cómo realizar estos análisis y qué tan extensos deben ser no ha sido aclarado dejando un amplio espacio para la interpretación local. El valor del análisis de riesgos es generalmente aceptado. Es una herramienta o proceso científico y analítico que requiere varios factores para su evaluación antes de decidir sobre la importancia de un peligro en particular. Tiene el beneficio de asegurar que los recursos en una operación de procesamiento de alimentos pueden enfocarse en las áreas de mayor importancia para la inocuidad alimentaria. Sin embargo, su uso efectivo requiere el conocimiento y principios del análisis de riesgos y buena información de calidad para impulsar decisiones válidas. En el ‘mundo de la inocuidad alimentaria’, los peligros microbiológicos representan el mayor riesgo en términos de resultados poco favorables a los consumidores cuando se presenta un brote. El final serio de la escala de estos incidentes frecuentemente termina en una extensa propagación de enfermedades, hospitalizaciones, condiciones médicas crónicas y/o muertes.

En esta entrada se cubrirá el área específica de la Evaluación de Riesgos Microbiológicos (ERM) y se proporcionarán herramientas y referencias que podrán ayudarles a determinar de mejor manera los riesgos asociados con los peligros microbiológicos. Esto permite gestionar un mejor y más robusto Plan de Inocuidad Alimentaria (También conocido como Plan HACCP) en sus instalaciones. No es intención de esta entrada el cubrir todas las áreas de la ERM (Dado que es un campo muy amplio) sino más bien cubrir los principios generales y proporcionar herramientas y referencias para su aplicación.

DECLARACIÓN

Es importante señalar que no soy el autor de las herramientas, solo me he encargado de su traducción. Les anexo al final de esta entrada las referencias de soporte, para una mayor comprensión de este protocolo. La información presentada es información teórica que (En mi particular punto de vista) está actualizada y es correcta al momento de ser redactada. Es proporcionada con el fin de que permita a los lectores cumplir con los requisitos de sus sistemas. Dado que las aplicaciones y condiciones de uso de esta información, está fuera de mi control, la información proporcionada no representa una garantía de ningún tipo. El uso de las herramientas no garantiza el cumplimiento legal de ningún país, ni el cumplimiento con el esquema a certificar aplicado por las organizaciones.

¿QUÉ ES LA EVALUACIÓN DE RIESGOS MICROBIOLÓGICOS?

Los responsables para el desarrollo, implantación y mantenimiento de los planes de inocuidad alimentaria en las plantas de procesamiento de alimentos están frecuentemente preocupados con cuestiones tales como la mejor manera de identificar los peligros, cómo determinar si los peligros son importantes (O significativos, según la bibliografía utilizada) y dónde encontrar información sobre dichos peligros. Particularmente, los peligros microbiológicos suelen presentar la principal dificultad cuando los responsables del análisis de peligros y los planes de inocuidad alimentaria no son microbiólogos y cuando encuentran información al respecto no siempre están en posición de interpretarla correctamente.

La evolución de los sistemas de inocuidad alimentaria basados en el riesgo (Tal como el HACCP) han desempeñado un papel importante en proteger la salud pública y han apuntalado nuestros esfuerzos en una forma científica y estructurada. Sin embargo, su impacto práctico en la industria requiere que el desarrollo de esos sistemas se caracteriza por el desconocimiento exacto del por qué hacemos lo que estamos haciendo. Se cuenta con un caso documentado donde una empresa productora de salami decidió desarrollar una versión snack la cuál es más pequeña y tiene una superficie de contacto mayor. El producto se secó más rápido, la actividad de agua decreció más rápido también, pero la acidificación fue incompleta. Esto le otorgó condiciones favorables para el crecimiento de la Salmonella y terminó en un retiro de mercado.

El caso resalta el compromiso con el análisis de riesgo como parte de los planes de inocuidad alimentaria. El simple acto de producir una versión más pequeña del mismo producto nos lleva a un peligro microbiológico que previamente no existía. También nos indica el conocimiento requerido para realizar una adecuada identificación de los peligros.

Se ha escrito mucho al respecto, sobre como los expertos tratan de entender el motivo por el cual fallaron los planes de inocuidad alimentaria y, en consecuencia, se detonaron los retiros de mercado. Una investigación revisada por Kane, Mayes y Mortimore destacó que una identificación y un análisis deficiente de los peligros es una razón importante de los resultados. Así que ¿cómo podemos realizar una evaluación de riesgos microbiológicos en las plantas de procesamiento de alimentos? ¿Cómo podemos asegurarnos de que esta evaluación es lo suficientemente robusta para soportar nuestro plan de inocuidad alimentaria y reducir la probabilidad de que se presenten desviaciones en nuestros productos?

En esta entrada ustedes encontrarán un soporte y recursos para realizar el ERM. No es un aspecto fácil de llevar a cabo, pero es una parte esencial de lo que hacemos como responsables de la inocuidad alimentaria. Se pueden identificar cuatro etapas principales para realizar la ERM:

• Identificación del Peligro.
• Caracterización del Peligro.
• Evaluación de la Exposición.
• Caracterización del Riesgo.

Estas etapas han sido definidas por organizaciones tales como la FAO/WHO (U OMS), y teniendo en cuenta que no todas las plantas de procesamiento de alimentos tienen los recursos masivos con los que cuentan las organizaciones mencionadas, podemos utilizar herramientas más simples para realizar una buena ERM dependiendo desde luego, de la complejidad de nuestros productos y procesos.

ETAPA 1. IDENTIFICACIÓN DEL PELIGRO

Esta es la primera etapa para realizar la ERM y quizás la más importante, dado que, si no identificamos los peligros correctamente, ninguna cantidad de planes de inocuidad alimentaria serán suficientes para asegurar que nuestros productos son inocuos. El propósito de la identificación de los peligros es identificar los microorganismos de preocupación que puedan estar presentes en los productos que manufacturamos.

Si bien en el papel puede parecer sencillo, con frecuencia puede resultar en difícil si no se tiene experiencia. Asumiendo que no se tenga el presupuesto suficiente para emplear los servicios de un microbiólogo, podríamos tener la necesidad de realizar este proceso nosotros mismos. Tampoco podríamos depender solamente del microbiólogo del laboratorio externo contratado ya que quizá no tenga el conocimiento de todos los aspectos relacionados con nuestros productos y/o procesos.

Los peligros pueden venir  de una variedad de fuentes incluyendo:

• Personal.
• Medio Ambiente.
• Ingredientes.
• Métodos de Producción.

En resumen, estamos buscando generar una lista de los microorganismos potenciales que podrían impactar de manera adversa en la salud humana en caso de estar presentes en el alimento. Y para hacer esto, necesitamos información. Hay que recordar que esto lleva tiempo, pero el esfuerzo nos asegurará que nuestro plan de inocuidad es robusto y valioso desde el comienzo. Existe una gran cantidad de información disponible sobre peligros de inocuidad alimentaria y mucha de ésta está disponible de manera gratuita, de fuentes recomendables en la Internet. La siguiente tabla contiene una lista de estas fuentes, pero existen muchas más. Por ejemplo, el Bad Bug Book proporciona una información excelente sobre patógenos específicos incluyendo detalles de los productos alimenticios asociados, así como brotes relacionados. Foodrisk.org contiene una base de datos muy buena de peligros en los alimentos organizados de acuerdo a productos básicos, además que su uso es bastante amigable.

Para hacer esto, necesitamos aplicar una serie de cuestiones lógicas las cuales se pueden presentar en forma de un árbol de decisiones no muy diferente al que utilizamos en HACCP. Sin embargo, esas cuestiones son muy específicas para los microorganismos y más enfocadas que las genéricas utilizadas en el árbol de decisiones de HACCP. En la siguiente tabla podemos observar un modelo adaptado de Microbiological Risk Assessment in Food Processing (Martyn Brown and Mike Stringer, 2002).
Una vez que hemos completado la lista de microorganismos potenciales, necesitamos decidir si son o no importantes (En algunas bibliografías los identificamos como “significativos”) y si requieren un análisis más detallado en la Etapa 2: Caracterización del Peligro.

Árbol-de-Decisiones-Identificación-de-Peligros-MOO.pdf

Debemos trabajar a través de las preguntas hasta que hayamos desarrollado nuestra lista final de patógenos. No olvidar mantener una copia disponible de nuestro trabajo y referencias para cuando nos auditen. La clave de la identificación de peligros es la revisión de la mayor cantidad de información que sea posible. Con el tiempo, construiremos nuestro propio banco de datos. Entre más conozcamos nuestra evaluación de riesgos, mejores resultados obtendremos de nuestro sistema de inocuidad alimentaria. Esta actividad no es un desperdicio de tiempo.

ETAPA 2. CARACTERIZACIÓN DEL PELIGRO

Una vez que hemos identificado los patógenos específicos que nos conciernen, el siguiente paso es caracterizarlos. Este debe ser realizado para cada patógeno identificado. En términos simples, la caracterización de los peligros es una evaluación del patógeno y la naturaleza del problema que puede causar. Estamos tratando de contestar un cierto número de cuestiones con la intención de desarrollar un cierto entendimiento de las características del peligro. Esas cuestiones pueden incluir:

• ¿Cuál es la enfermedad causada por el patógeno?
• ¿Cuáles son los síntomas y cuánto tiempo pasa antes de que se manifiesten?
• ¿Cuál es el rango y la probabilidad de las consecuencias adversas?
• ¿Cuál es la dosis mínima requerida para detonar los síntomas?
• ¿Cuáles son los principales grupos vulnerables en la población?

Para contestar esto, necesitamos fuentes confiables de información. Hay que recordar que esta información no siempre está disponible así que podríamos tener cierta incertidumbre en las respuestas. Esto es inevitable, sin embargo, es importante identificar esta incertidumbre.  La New Zealand Food Safety Authority ha realizado unas excelentes hojas de datos de los principales patógenos donde encontraremos mucha de la información requerida para la caracterización de los peligros. A continuación, se enlistan algunas de ellas (En la primera tabla de esta entrada, está el enlace directo a la lista de estas hojas de datos).

• E. coli O157:H7 
• Staphylococcus aureus (bacteria)
• Salmonella Typhi
• Norovirus Humano
• Clostridium botulinum (bacteria)

Un concepto importante de la caracterización de peligros es la Dosis-Respuesta. Este es el nivel mínimo del patógeno que se requiere ingerir para causar una reacción adversa. Esta información puede encontrarse en las hojas de datos ya mencionadas.

MODELO DE ERM

Una vez que el peligro ha sido identificado, la información y las decisiones de la evaluación de riesgos necesita combinarse para las Etapas 2, 3 y 4, incluyendo la caracterización del peligro. Al final de esta entrada se incluye un modelo desarrollado en una hoja de cálculo el cual nos permite realizar esta actividad. Está basada en varias fuentes de información (Descritas en REFERENCIAS). Este puede ser utilizado para capturar y calificar las cuestiones requeridas. Este modelo contiene todas las etapas requeridas para una buena evaluación de riesgos con una calificación final que nos proporciona una medición del riesgo. Este modelo es fácil de trabajar y puede actualizarse conforme se vaya obteniendo acceso a nueva información.

ERM-Perfilado-Herramienta-Excel-2010.xlsx

ETAPA 3. EVALUACIÓN DE LA EXPOSICIÓN

En las etapas previas identificamos los posibles peligros de preocupación y caracterizamos esos peligros en términos de dosis y respuesta. Cuando realizamos la evaluación de riesgos microbiológicos la siguiente etapa es la evaluación de la exposición. El objetivo de la evaluación de la exposición es determinar el nivel de microorganismos (O toxinas) que tengan la probabilidad de estar presentes en el alimento al momento de su consumo. Aquí debemos tener en cuenta el número potencial de caminos o rutas de contaminación y el impacto de las diferentes etapas de procesamiento en los niveles de microorganismos.

Es importante considerar lo siguiente:

• La microbiología de las materias primas (P.e. la carne cruda puede tener ciertos patógenos asociados).
• Los niveles iniciales de contaminación de las materias primas.
• Los efectos de la producción, procesamiento, manejo, etc., en los niveles de patógenos en el producto final.
• Estándares de saneamiento en la planta de procesamiento.
• La potencial re-contaminación después de un control preventivo específico (P.e. cocción).
• Características del alimento a producir.
• Instrucción y uso del producto.

La información requerida para realizar la Evolución de la Exposición se puede obtener de las siguientes fuentes:

• Hojas de Información de Patógenos (Como las mencionadas líneas arriba).
• Análisis microbiológicos internos.
• Información de brotes.
• Información de quejas.
• Guías, estándares y códigos de prácticas.
• Modelos microbiológicos, análisis de reto, etc.

El Modelo de Evaluación de Riesgos nos proporciona un enfoque estructurado sobre esta información y nos asegura el cubrir todas las rutas de exposición. Se utiliza un sistema de puntaje para reflejar nuestra evaluación y la suma del puntaje nos proporciona una evaluación del riesgo.

Mientras que el puntaje es aplicado a nuestra respuesta esto no significa que nuestra ERM es cuantitativa. Es en realidad una evaluación de riesgos cualitativa dado que solo grandes agencias y centros de investigación tienen y dedican los recursos para realizar una ERM cuantitativa completa. También es importante estar consciente de que la incertidumbre del análisis de riesgos es muy importante que se conozca. No hay que mortificarse por documentar cualquier incertidumbre y hay que estar abierto acerca de ella, quizás en ocasiones no tengamos información suficiente para realizar un análisis preciso. La comprensión de la incertidumbre nos permite ser más cautos en ciertos aspectos del proceso.

ETAPA 4. CARACTERIZACIÓN DEL RIESGO

Esta es la etapa final y es básicamente el puntaje total registrado al final del modelo en la hoja de cálculo. Es la medida o característica del riesgo que hemos analizado.

REFERENCIAS

2012 Bad Bug Book. Foodborne Pathogenic Microorganisms and Natural Toxins. 2nd Edition.

FDA

2005 Guidelines for Undertaking Microbiological Risk Assessments.

Microbiology Discipline Group. Food Standards Australia New Zealand.

2006 The use of Microbiological Risk Assessment Outputs to Develop Practical Risk Assessment Strategies: Metrics to Improve Food Safety.

Federal Ministry of Food, Agriculture and Consumer Protection (Germany) / WHO / FAO

2012 Microbial Risk Assessment Guideline: Pathogenic Microorganisms with Focus on Food and Water.

Interagency Microbiological Risk Assessment Guideline. USDA/FSIS

2002 Microbiological Risk Assessment in Food Processing

Martyn Brown Michael Stringer

2012 Tools for Microbiological Risk Assessment

International Life Sciences Institute (ILSI Europe)

2008 Microbial Risk Analysis of Foods

Donald W. Schaffner

1999 CAC/GL-30 Principles and Guidelines for the Conduct of Microbiological Risk Assessment

FAO

2007 CAC/GL 63 Principles and Guidelines for the Conduct of Microbiological Risk Assessment (MRM)

FAO

2011 Food Safety Modernization Act

FDA

INTRODUCCIÓN

Los peligros microbiológicos son una de las principales causas de enfermedades transmitidas por alimentos. Una comprensión de esos peligros es crucial para entender cuan idóneos son los controles que serán aplicados. La inocuidad alimentaria moderna tiene sus raíces en los métodos de preservación de los alimentos. Inicialmente, esos métodos fueron aplicados para extender la vida de anaquel de los alimentos, y con el tiempo, emergió una comprensión de como esos métodos tenían el efecto de hacer inocuos a los alimentos para consumo humano. Hoy esos métodos de preservación y control son utilizados ampliamente a nivel mundial como parte de los Estudios HACCP para producir de manera consistente alimentos para consumo masivo con alta calidad e inocuidad.

En esta entrada se clasificarán los principales factores de preservación e inocuidad de alimentos y se buscará profundizar en los requisitos específicos para alcanzar la inocuidad alimentaria en los productos. Se platicará de operaciones de proceso tales como calor, irradiación, alta presión, baja temperatura, congelación, deshidratación, empaques modificados y sustancias químicas. Una gran variedad de factores de preservación e inocuidad y sus modos de acción son utilizados en la producción moderna de alimentos. A continuación, se muestra un pequeño resumen. Su uso y aplicación depende de un cierto número de factores incluyendo el producto, peligros, legislación, y demanda de cliente/consumidor.

La inactivación de las células microbianas incluye métodos que eliminen un número significativo sino es que la totalidad de los microorganismos que se encuentran presentes en un alimento y usualmente es irreversible. Ejemplos de estos procesos incluyen la preservación por calor, radiación y procesamiento a alta presión. La inhibición de células microbianas no afecta de manera letal a los microorganismos, solo inhibe su reproducción. La restricción se refiere a los numerosos pre-requisitos de producción de alimentos inocuos que se han diseñado para mantener los peligros microbianos a un nivel inocuo en el entorno de producción y para prevenir su ingreso.

TRATAMIENTO Y PRESERVACIÓN POR CALOR

El calor ha sido utilizado ampliamente en el procesamiento de alimentos para preservarlos y hacerlos seguros para su consumo. Sin embargo, la resistencia al calor de las células microbianas puede variar y una comprensión de los peligros microbiológicos comúnmente presentes en los alimentos es esencial. Generalmente hablamos de un perfil de temperatura y tiempo de 60°C durante 15 minutos como suficiente para eliminar hongos y levaduras. Las bacterias vegetativas son usualmente más resistentes, pero es poco probable que sobrevivan a temperaturas superiores a los 90°C. Las esporas bacterianas pueden presentar variaciones en su resistencia, y podrían requerirse temperaturas de 100°C y un tiempo que va desde 1 minuto a 20 horas. La siguiente tabla nos proporciona un ejemplo de esta variación.

La tabla anterior nos proporciona una excelente visión acerca de la variación que podría existir cuando utilicemos un tratamiento térmico para controlar un peligro identificado con esporas. Asegurar que nuestro plan de control de inocuidad alimentara o HACCP es efectivo, requiere una identificación y análisis robusto de los peligros que claramente caracterice los patógenos específicos.

Combinación Tiempo / Temperatura

Cuando aplicamos un proceso térmico, se utilizan en combinación dos factores: Tiempo y Temperatura. La regla general que utilizamos es, a mayor temperatura, menor será el tiempo necesario para alcanzar un efecto específico, por ejemplo, la eliminación de células patógenas. En la siguiente tabla se utiliza como ejemplo el Clostridium botulinum en alimentos de baja acidez, para ilustrar esta regla.

Métodos de preservación y tratamiento con calor

En la industria alimentaria utilizamos principalmente dos métodos de tratamiento y preservación con calor.

• Pasteurización.
• Esterilización comercial.

Estos métodos son seguidos usualmente seguidos por o la incorporación de la etapa de empacado. El alimento puede someterse a calor en el material de empaque o recibir el tratamiento previo su empaque, y posteriormente se utiliza empaque aséptico dada la sensibilidad de los alimentos. El producto puede ser empacado caliente o frío (Preferiblemente caliente, como en procesos de Hot Fill, o Hot Pack).

Pasteurización

La pasteurización es un proceso ampliamente utilizado por la industria de los alimentos, por las siguientes razones:

• Eliminación de patógenos.
• Para disminuir la carga microbiana en alimentos sensibles al calor.
• Para eliminar a los principales microorganismos de deterioro los cuales no son muy resistentes al calor.
• Para eliminar microorganismos de competencia.

A fin de mantener los efectos de la preservación, se pueden requerir métodos adicionales tales como refrigeración o tipos de empacado. La leche, por ejemplo, requiere una combinación de alta temperatura y poco tiempo (HTST, por sus siglas en inglés) de 71°C durante 15 segundos. De hecho, se utilizan tratamientos más rigurosos de manera industrial. Un método alternativo es aplicar 62.8°C durante 30 minutos. En todos los casos, se aplica posteriormente una temperatura reducida <6°C. en el caso de la nieve, se aplica un perfil HTST también, a 82.2°C durante 16 – 20 segundos. Otro método utilizado también es 71.1°C durante 30 minutos. La pasteurización es utilizada también para vinos, cervezas, jugos de frutas y frutas deshidratadas. En lo que respecta a las cervezas embotelladas, están limitadas por el punto de ebullición que es de 78°C.

Esterilización Comercial

La esterilización comercial es un tratamiento térmico el cual utiliza calor húmedo y temperaturas usualmente superiores a los 100°C. El objetivo principal es manufacturar un producto estable a temperatura ambiente por largos periodos de tiempo. Un número pequeños de esporas resistentes podría sobrevivir, pero no tendrían crecimiento bajo condiciones normales de almacenamiento para estos productos. Los materiales de empaque utilizados en estos métodos incluyen contenedores donde el alimento puede ser tratado directamente, como latas, vidrio, termoplásticos o Tetrapak® donde el alimento es calentado previo al empaque. La vida de anaquel del producto depende del material de empaque y en algunos productos enlatados puede ser de varios años.

La elección del proceso actual de tiempo y temperatura en un balance entre asegurar que se alcanza la inocuidad de los productos (Los microorganismos y las enzimas son inactivados) y que el color, sabor, textura y calidad nutricional se mantienen. Se debe conocer el rango de penetración de calor en el alimento. También debe conocerse la porción que se calienta más lentamente, así como el punto frío y que presenta la principal dificultad de términos de tratamientos térmicos.

Cálculo del Tiempo de Procesamiento Térmico para Productos Enlatados

Para este cálculo requerimos:

• Curva de tiempo de muerte térmica para los microorganismos que tengan la probabilidad de “Causar Problemas”, por ejemplo, el Clostridium botulinum.
• Conocimiento de los rangos de penetración de calor en la lata, especialmente el punto frío.

El rango de penetración de calor en el contenedor depende de:

• El material del contenedor.
• Tamaño y forma del contenedor.
• Temperatura inicial del alimento.
• Temperatura de retorta.
• Rotación y agitación del alimento en la retorta.
• Consistencia del contenido (Líquido, semi-líquido, puré, sólido).

El calor de convección es más eficiente que el calor de conducción. Este se alcanza por la convección natural o forzada (Movimiento de las latas). Los métodos incluyen cocinas hidrostáticas y enfriadores, los cuales pueden alimentar continuamente a la retorta.

El tiempo de muerte térmica (TDT, por sus siglas en inglés) debe calcularse y representa el número de minutos requeridos para destruir un número declarado de microorganismos a una temperatura específica. Si el número inicial de células o esporas es muy alto, se requerirá de más tiempo de exposición a esta temperatura para reducir el número de sobrevivientes a 1 por gramo. La siguiente tabla indica TDTs típicos para esporas de Clostridium botulinum.

Valor D – El Tiempo de Reducción Decimal

El Valor D es el tiempo requerido para eliminar el 90% de la población microbiana a una temperatura específica. Por ejemplo, el D a 121°C para las esporas de Clostridium botulinum es 0.21 minutos. Como una precaución segura se utiliza un tratamiento térmico 12-D para Clostridium botulinum en alimentos de baja acidez, es decir, calor suficiente para reducir 1012 esporas a una, o una espora por lata a una espora por 1012 latas. Para una cocción 12-D hacemos el siguiente cálculo: 12 * 0.21 minutos = 2.52 minutos. Como medida adicional, este resultado se redondea a tres minutos el cual es conocido como Cocción Mínima Botulínica (3 minutos a 121 °C).

Otros valores/parámetros encontrados en el procesamiento térmico incluyen el Valor Z. Este es el número de grados de temperatura requeridos para permitir una reducción de diez veces en el tiempo requerido. Es calculado estimando el valor de “D” de un organismo a un cierto rango de temperaturas. Esta información nos permitirá entonces calcular la resistencia térmica sobre un rango amplio de temperatura.

El Valor Fo es el valor de la esterilización y equivale D 121°C (log a – log b) minutos donde a=número inicial de células y b=número final de células. Veamos para Clostridium botulinum.

Ejemplo:

Valor Fo para el Clostridium botulinum

0.21 (Log ₁ – Log _10-12)=0.21*12=2.52 minutos.

El Valor Fo es la medición de la capacidad de un proceso térmico para eliminar microorganismos desde todos los puntos presentes en el contenedor del alimento.

IRRADIACIÓN DE ALIMENTOS

Este método emplea radiación de una fuente particular. Cuando los microorganismos son irradiados constantemente el número de sobrevivientes decae exponencialmente con el tiempo.

Luz Ultravioleta (UV).

Este método puede aplicarse para descontaminar:

• Aire (Es su uso más eficiente).
• Líquidos, por ejemplo, agua (Tiempo largo de exposición, caro, complejo).
• Superficies (Tiempo largo de exposición, uso limitado).
• Material de empaque cuando el calor es inadecuado, el material debe ser transparente a la luz UV o el empaque debe estar abierto.
• Alimentos sólidos con estructura muy delgada, por ejemplo, azúcar.

Hay un cierto número de desventajas utilizando luz UV. Tiene muy poca penetración, y puede causar oxidación de los lípidos y sus efectos son irreversibles.

Microondas

A diferencia de otras formas de radiación, las microondas actúan directamente sobre los microorganismos por la generación de calor a través de la oscilación de las moléculas de agua. Pueden permanecer ‘puntos fríos’ por lo que realizar un temperado es esencial. La radiación por microondas tiene una aplicación industrial limitada.

Radiación ionizante

Las fuentes de radiación ionizante incluyen rayos α, β y λ, y pueden incluir también el uso de electrones. Un ion es una partícula cargada la cual no es estable. Son altamente letales con un poder de penetración variable.

Irradiación de alimentos

La fuente de radiación es usualmente Cobalto-60. Los rayos λ son aplicados y tienen una vida media de 5 años con un 1% de pérdida mensual. Las unidades de radiación son medidas en Gray (Gy), donde 1 Gray = Absorción de 1 Joule/Kg. Entonces 1000 Gy = 1 KGy.

La irradiación es utilizada en una amplia variedad de alimentos y empaques, con diferentes objetivos. La siguiente tabla resume algunas de las aplicaciones en alimentos.

La irradiación de alimentos puede clasificarse de la siguiente manera.

TRATAMIENTO DE ALTA PRESIÓN EN ALIMENTOS

En el procesamiento a alta presión se aplica una presión igual en todo el alimento (isostática). Los perfiles para una presión isostática fría a ambiente To incluyen 50 – 600 MPa. El tiempo del tratamiento puede variar desde 0.5 a 5 minutos. Se utilizan usualmente materiales de empaque con sello flexible. Las células vegetativas son generalmente muy sensibles a estos efectos. Las esporas son variables, pero pueden ser altamente resistentes bajo algunas condiciones. Los virus tienen alta tolerancia a la presión.

PRESERVACIÓN UTILIZANDO BAJA TEMPERATURA

La industria de los alimentos utiliza algunos métodos de baja temperatura para incrementar la preservación de alimentos perecederos.

Las temperaturas arriba del punto de congelación generalmente resultan en tasas metabólicas en los que los microorganismos inhiben su crecimiento o lo realizan muy lentamente. Temperaturas inferiores al punto de congelación resultan en el paro de las actividades metabólicas. Las reacciones enzimáticas son dependientes de las temperaturas. Un incremento en la temperatura (Dentro de límites) podría llevar a una tasa de incremento y la disminución de la temperatura, logra el efecto contrario, desde luego. El cambio en la velocidad de reacción sobre un cambio de 10°C de temperatura se conoce como el coeficiente de temperatura (Q10). Generalmente, el Q10 de los sistemas biológicos es 2.

Generalmente los psicrófilos y psicrótofos son los problemáticos cuando se presenta el efecto de baja de temperatura. La temperatura mínima en la cual se ha encontrado que un microorganismo se reproduce es -34°C (Una especie de levadura). De presentarse la reproducción de algún microorganismo durante la congelación, ésta será extremadamente lenta. A continuación, se muestran algunas temperaturas mínimas en las cuáles se ha encontrado crecimiento de microorganismos.

Almacenar alimentos a temperaturas inferiores a los 4°C generalmente previenen la reproducción de microorganismos patógenos, excepto, como vemos en la tabla, la Listeria Monocytogenes.

Los efectos del congelamiento en los microorganismos

El congelamiento de alimentos puede ocasionar mortalidad inicial inmediata y depende de la especie. Las células sobrevivientes mueren gradualmente y la tasa de mortalidad es más rápida a temperaturas inferiores al punto de congelación. Rara vez mueren todas las células. Los alimentos descongelados deben ser tratados como alimentos frescos en lo relacionado con la actividad de microorganismos. Las endosporas y las toxinas no son afectadas por las bajas temperaturas. Todos los alimentos congelados deben ser descongelados a 4°C de temperatura para reducir o prevenir el crecimiento microbiológico. La tasa de descongelamiento también afecta las células microbianas (Entre más rápido se descongele el alimento, es mayor el número de sobrevivientes). Un proceso repetitivo de congelado y descongelado afecta tanto al alimento como a las células microbianas. Puede ser un procedimiento peligroso si se presenta un tiempo adecuado para la reproducción de sobrevivientes.

EFECTOS ANTIMICROBIANOS DE LA DESHIDRATACIÓN DE ALIMENTOS

Los métodos típicos empleados incluyen el secado al Sol, secado mecánico, y secado por congelación. Ciertos métodos de preparación de alimentos pueden tener un efecto antimicrobiano (Por ejemplo, el pelado, adición de conservadores, cocción, remoción de la grasa, adición de azúcar u otros solutos, etc.). El contenido de humedad de los alimentos secos varía desde el 2 hasta el 5%, y los alimentos con una humedad intermedia van desde el 20 hasta el 50%, con una a_w = 0.60 – 0.85. El proceso de secado en sí mismo no elimina microorganismos. Se pueden eliminar algunos, pero pueden recuperarse si estaban presentes en el alimento antes de que se aplique el proceso de secado. La mayoría de las bacterias y las levaduras requieren una a_w > 0.90 para su reproducción. Usualmente, los alimentos secos no son susceptibles al deterioro. S. aureus es el más xerotolerante de los patógenos (Se reproduce con una a_w de 0.86). La rehidratación (Ya sea por adición de agua u otros ingredientes húmedos) permite a los microorganismos presentes reiniciar su proceso de reproducción.

PRESERVACIÓN QUÍMICA

Hay muchas sustancias capaces de inhibir, retardar o detener la reproducción de los microorganismos o el deterioro causado por ellos. Los preservativos químicos pueden también mejorar la calidad organoléptica de los alimentos. Los efectos de los preservativos químicos dependen del tipo de sustancia química, concentración utilizada, características del alimento y tipo, número e historia previa del microorganismo en el alimento.

Introducción

Los peligros microbiológicos son la principal causa de las enfermedades transmitidas por los alimentos (ETA). Son también los peligros más difíciles de evaluar dada su diversidad y naturaleza dinámica. Los nuevos y emergentes peligros microbiológicos presentan una amenaza particular a la salud pública y la industria de los alimentos debe continuamente tomar en cuenta esto en el desarrollo de sus programas de control.

La mayoría de los responsables de la inocuidad alimentaria encuentran por sí mismos en algún punto del desarrollo de los planes HACCP que requiere identifiquen y perfilen un rango de peligros incluyendo los microbiológicos. A menos que el responsable haya estudiado ese campo específico, con frecuencia les es difícil identificar y caracterizar los riesgos que poseen. Es esencial una comprensión básica de microbiología de los alimentos para el desarrollo de planes HACCP robustos y efectivos. El consultar a un microbiólogo en alimentos es una recomendación para fortalecer los planes HACCP, sin embargo, sigue siendo importante entender e interpretar correctamente la información proporcionada por dichas fuentes.

Con la intención de apoyar a los preciados lectores, clientes y amigos, se realizará la publicación de algunos artículos relacionados con la microbiología de los alimentos, considerando como se relaciona con la inocuidad de los alimentos y su gestión en el ambiente de producción de alimentos.

La publicación del día de hoy está desarrollada para proporcionar a los responsables de los sistemas de gestión de inocuidad alimentaria un conocimiento básico de microbiología de los alimentos y subrayar el aprendizaje que hayan adquirido previamente durante su formación. La intención no es que sea una representación completa de la materia, pues es vasta y en constante cambio. Tampoco se pretende reemplazar la evaluación detallada de los peligros patogénicos requeridos como parte de los estudios HACCP.

Microbiología e Inocuidad Alimentaria

La microbiología es la ciencia que estudia los organismos vivos que no podemos observar a simple vista (Si, es una definición demasiado simple, lo sé, pero es para efectos prácticos). El uso de un microscopio es la única manera en la que podemos observar los millones de pequeñas criaturas viviendo en nuestro ambiente. Mientras que muchas de ellas desempeñan un papel benéfico en la salud pública y en la producción de alimentos también hay varias que pueden causar enfermedades (Microorganismos Patógenos). Ya sea que el microorganismo sea benéfico o no, necesita condiciones favorables para su reproducción. Las condiciones pueden variar de acuerdo con el tipo de microorganismo, pero en general se requieren las siguientes:

• Sustrato (Alimento).
• Tiempo y Temperatura.
• pH (Acidez versus Alcalinidad).
• Actividad de Agua.
• Oxígeno (Para ciertas bacterias).

Hay varias categorías de microorganismos concernientes a la inocuidad alimentaria. El día de hoy me enfocaré a tres de ellos: Bacterias, Virus y Hongos/Levaduras. Todas son potencialmente transmisibles a través de los alimentos y agua, y su tiempo de supervivencia puede variar desde horas hasta años, según sea el caso. Para muchos de los alimentos que consumimos no es posible garantizar que estén libres de microorganismos patógenos. El objetivo es asegurar que el nivel de peligro y el riesgo es conocido y reducido a un nivel aceptable. Las bacterias son usualmente clasificadas de acuerdo a su reacción a la Tinción de Gram, forma de la célula, serotipo y/o tipificación de fagos. Las categorías mencionadas podrían ser resumidas de  la siguiente manera:

Bacterias

• Unicelulares, clasificadas por forma y estructura.
• Pueden ser clasificadas de acuerdo a su estructura; la estructura es una forma de identificar especies exactas.
• Algunas son:
  • Cocos: Redondos.
  • Estreptococos: Cadenas.
  • Estafilococos: En grupos o racimos.
  • Diplococos: En pares.
  • En forma de vara (Barra): Bacilos.
  • Flagelos: Cabos (‘cola’).

 Virus

• Algunos son:
  • Espirales, o en forma de tirabuzón: Spirilla.
  • Reproducción como Bacteria por Fisión Binaria.
  • Crecen en alimentos.
  • Formadores de endosporas.
  • Productores de toxinas en los alimentos.
  • Parásitos de célula huésped.
  • Transmitidos por alimentos y agua.

Fungi (Hongos y Levaduras)

• Brotes, Formación de Esporas, Crecimiento Micelial.
• Crecen en alimentos.
• Producción de toxinas (Micotoxinas) en los alimentos.

Procedencia

Las principales fuentes de la contaminación de alimentos por microorganismos dependen del producto, método de producción y procesamiento, y los estándares de higiene empleados en la manufactura. Algunas fuentes incluyen (Pero no se limita a):

• Tracto intestinal de humanos y/o animales.
• Manipuladores de alimentos.
• Utensilios y equipos para el procesamiento de alimentos.
• Alimento para animales.
• Piel de animales.
• Aire y polvo.

Curva de crecimiento microbiano

El crecimiento de los microorganismos en un alimento sigue las siguientes fases:

• Fase de Latencia. Cuando los microorganismos se están adaptando a un nuevo ambiente y no han producido las suficientes enzimas para deteriorar el alimento. Uno de los objetivos de la preservación de alimentos es la de extender esta fase.
• Fase Exponencial. Se observa un gran incremento en el número correspondiente a la población de microorganismos y depende del alimento y otras condiciones.
• Fase Estacionaria. En esta fase el suministro de alimento (Para los microorganismos) comienza a decrecer o los inhibidores químicos están limitando la reproducción de los microorganismos.
• Fase de Declive o Muerte. En esta fase se observa un declive en el número viable de microorganismos debido a escasez del alimento, inhibidores o competición con otros microorganismos.

Esta curva de crecimiento es más relevante para crecimiento a largo plazo y deterioro de productos que solo consideraciones de inocuidad alimentaria. El Tiempo de Generación (O el tiempo que la población de microorganismos necesita para duplicarse o reproducirse) es usualmente 20 minutos. La población de microorganismos es raramente distribuida uniformemente en un alimento.

Preservación de Alimentos

La demora o la prevención del crecimiento microbiano (Prolongando así la vida de anaquel) mientras mantengamos la salubridad de nuestros alimentos es un campo importante de la ciencia y tecnología de los alimentos. Sin embargo, sus efectos en los patógenos y en consecuencia en la inocuidad de los alimentos no es necesariamente una relación directa. Es importante considerar:

• La eliminación de los microorganismos de deterioro no es lo mismo que la eliminación de los microorganismos patógenos.
• Un alimento puede parecer comestible y aun así contener patógenos.
• El daño de las células microbianas puede ser sub-letal.

Factores que afectan el Crecimiento Microbiano en los Alimentos

Hay factores que afectan el crecimiento de microorganismos en los alimentos. Estos incluyen:

• Factores extrínsecos: Influencias ambientales externas las cuales pueden ser controladas en muchos casos.
• Factores intrínsecos: Propiedades físicas, químicas y estructurales del alimento.

Factores Extrínsecos

1. Temperatura durante el almacenamiento.
   • Se recomienda almacenar los productos perecederos a <5°C.
   • El rango de reacción enzimática y la permeabilidad de la membrana celular es afectada.
   • Los psicrótrofos incluyen varios patógenos alimentarios, por ejemplo, Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum tipo E, Yersinia spp, Vibrio spp, Aeromonas spp.
   • Los psicrótrofos son tolerantes al frío. Temperatura óptima: >15°C; Temperatura máxima: >25°C; Temperatura mínima: ≥0°C.
   • Los psicrófilos se adaptan al frío. Temperatura óptima: <15°C; Temperatura máxima: 25°C; Temperatura mínima: ≤0°C.
   • El almacenamiento prolongado a baja temperatura o un decremento gradual en la temperatura de almacenamiento podría reducir la temperatura mínima para su reproducción.

2. Humedad Relativa (HR) el medio ambiente durante el almacenamiento.
   • Generalmente, al disminuir la temperatura, se incrementa la HR (Las unidades de refrigeración usualmente tienen una HR alta).
   • La HR interactúa con el contenido de humedad en los alimentos.
   • El impacto en el material de empaque depende de su permeabilidad.
3. Presencia y concentración de gases en el ambiente.
   • O₂ – Ambientes aeróbicos / anaeróbicos.
   • CO₂ – Almacenamiento en “Atmósfera Controlada”; Empacado en Atmósfera Modificada.
   • O₃ – El ozono puede esterilizar, pero presenta dificultades con alimentos de altos contenido de lípidos (Agente oxidante).
   • La mayoría de los microorganismos patógenos en alimentos son aerobios facultativos.

Factores Intrínsecos

1. Contenido de humedad en el alimento (Actividad de Agua a_w).
   • La actividad de agua (a_w) es la cantidad de agua disponible que pueden utilizar los microorganismos para su reproducción.
   • Es la relación de la presión de vapor de agua del alimento (P) con la del agua pura (Pa) a la misma temperatura.
   • En términos de esta relación podemos definir los rangos de a_w para la reproducción de varios microorganismos.

0.91 – 0.99 Fungi y Bacterias.

0.80 – 0.91 Hongos, Halofilos, S. aureus.

0.60 – 0.80 Bacterías Halofílicas y Hongos.

<0.60 No hay reproducción.

• La mayoría de las bacterias de deterioro no se reproducen a <0.91.
• La mayoría de los patógenos requieren 0.95 – 0.99 (Excepto aureus, 0.86).
• Todos los microorganismos requieren agua para su reproducción, pero no para sobrevivir. La ausencia de agua causa el cese de la reproducción, pero la supervivencia varía.
• Se puede obtener una reducción de la a_w por deshidratación, la adición de sal (NaCl) o azúcar. En algunos casos la reducción de a_w puede incrementar la resistencia al calor.

2. pH del alimento.
   • El pH de un alimento puede afectar la reproducción y supervivencia de varios microorganismos.
   • Los rangos de pH para la reproducción son los siguientes:

Hongos: 0 – 11. Óptimo 4.5 – 5.5.

Levaduras: 3 – 10. Óptimo 4.5 – 5.5.

Bacteria: 4 – 9. Óptimo 6.5 – 7.5.

• Muchas reacciones metabólicas en los microorganismos son dependientes del pH. Si el pH es inadecuado resultará en una fase de latencia más prolongada.
• Los alimentos se pueden clasificar de acuerdo a su pH.

Alimentos de baja acidez (>5.3) – Alimentos proteicos.

Alimentos de acidez media (4.5 – 5.3) – Queso, carnes enlatadas.

Alimentos ácidos (3.7 – 4.5) – Jitomate, Yogurt.

Alimentos de alta acidez (<3.7) – Frutas Cítricas.

• Los alimentos ácidos son deteriorados generalmente por hongos, levaduras y ciertas bacterias como los lactobacilos.
• Ciertos alimentos tienen un, digamos, poder para amortiguar y resistir los cambios en el pH, por ejemplo, las proteínas.
• La pre-exposición a un pH bajo reduce la resistencia microbiana al calor en alimentos que necesitan tratamiento térmico subsecuentemente.

3. Potencial de Oxidación – Reducción del Alimento.
   • Este factor es conocido por varios nombres tales como O/R, Eh, Potencial Redox, o Potencial de Oxígeno del alimento y es una medición de cuán sencillo es oxidar un alimento.
   • Depende de un cierto número de factores incluyendo la O/R del alimento mismo, la capacidad del alimento para resistir un cambio en la O/R, la tensión de oxígeno en la atmósfera circundante del alimento, el acceso que tenga el ambiente al alimento.
   • El oxígeno en el aire es un poderoso agente oxidante.
   • Los microorganismos pueden ser clasificados de acuerdo a sus requisitos de oxígeno:

Aerobios obligados: Requieren condiciones de oxidación; Alta Eh +400mv.

Anaerobios obligados: Requieren condiciones reducidas de oxidación; Baja Eh -200mv.

Microaerofilos: Requieren condiciones ligeramente reducidas 4 – 10 % oxígeno.

Facultativos Aerobios / Anaerobios: Se reproducen en cualquier condición.

• Los agentes reductores pueden ser utilizados para mantener un bajo Eh tales como las proteínas y el ácido ascórbico.
• El crecimiento microbiológico en alimentos también reduce el Eh.

4. Contenido de nutrientes del alimento.
   • Los nutrientes son requeridos para la reproducción de los microorganismos.

Carbono: Azúcares, alcohol, aminoácidos, carbohidratos complejos, ácidos grasos.

Nitrógeno: Aminoácidos, proteínas, nitrógeno inorgánico.

Factores de Reproducción: Vitaminas del complejo B.

• Algunos microorganismos requieren nutrientes simples, por ejemplo, las bacterias Gram – (Negativo), hongos. Otras requieren nutrientes más complejos, por ejemplo, las bacterias Gram + (Positivo).

5. Sustancias antimicrobianas en los alimentos.
   • Están presentes de manera natural en el alimento e incluyen aceites esenciales, bacteriocinas, lisozimas, ácido benzoico y otros ácidos fuertes.
   • También pueden producirse por otros microorganismos (Ácidos y alcoholes) o durante el proceso.
   • Se pueden agregar intencionalmente como parte de la receta o maliciosamente (Aditivos o adulterantes).

6. Estructura física y biológica del alimento.
   • Algunos alimentos tienen una capa externa protectora natural (Cáscara, piel, cascarón, revestimiento ceroso).
   • Los cambios en la estructura durante el proceso (Rebanado, porcionar, moler, cortar, etc) incrementa el área de la superficie con una gran oportunidad de contaminar, incrementando el Eh.

La principal contribución de Darwin a la ciencia es que completó la Revolución Copernicana extrayendo para la biología la noción de la naturaleza como un sistema de materia en movimiento gobernada por leyes naturales. Con el descubrimiento de Darwin de la selección natural, el origen y adaptación de los organismos fue traído al reino de la ciencia. Ahora podemos explicar las características adaptivas de los organismos, como los fenómenos del mundo inanimado, por resultado de los procesos naturales, sin el recurso de un Diseñador Inteligente. Las revoluciones Copernicanas y Darwinianas pueden verse como dos etapas de una Revolución Científica. En conjunto marcan el comienzo de la ciencia en el sentido moderno: Explicación a través de las leyes naturales. La teoría de Darwin de la selección natural explica el “diseño” de los organismos y para su maravillosa diversidad, como resultado de los procesos naturales, la acumulación gradual de variaciones surgidas espontáneamente (Mutaciones) resueltas por la selección natural. ¿Cuáles características serán seleccionadas? Depende de las variaciones que se presentarán en un lugar en un tiempo dado. Claro que esto depende de un proceso aleatorio de mutaciones así como de la historia previa de los organismos. La mutación y selección en conjunto, han gestionado el maravilloso proceso que, inició con organismos microscopios y ha llegado hasta plantas, aves, seres humanos y demás criaturas que nos maravillan día con día. La Teoría de la Evolución converge la oportunidad y la necesidad, azar y determinismo, enredado en forma conjunta en la materia de la vida. Éste fue el descubrimiento fundamental de Darwin, que hay un proceso que es creativo, aunque no es consiente.

Hay una versión de la Historia de las Ideas que observa un paralelo entre las revoluciones Copernicana y Darwiniana. Desde este punto de vista, la Revolución Copernicana consistió en desplazar a la Tierra desde su previamente aceptado lugar geométrico como centro del Universo y moviéndola hacia un lugar ‘subordinado’ como un planeta más orbitando alrededor del Sol. De manera análoga, la Revolución Darwiniana consiste en el desplazamiento de la especie humana de su exaltada posición como centro de la vida terrestre con todas las especies creadas para el servicio de la humanidad. De acuerdo a esta versión de historia intelectual, Copérnico realizó esta revolución con la Teoría Heliocéntrica del Sistema Solar, mientras que Darwin lo hizo con la Teoría de la Evolución Orgánica.

Lo que esta versión de las dos revoluciones dice es correcto, más insuficiente, puesto que descuida u olvida lo que es más importante acerca de estas dos revoluciones intelectuales, que en conjunto, marcan el inicio de la ciencia en el sentido moderno de la palabra.

La Revolución Copernicana fue iniciada con la publicación en 1543, año de la muerte de Nicolás Copérnico (Nicolaus Copernicus) de su De revolutionibus orbium celestium, y floreció con la publicación en 1867 de Philoophiae naturalis principia mathematica de Isaac Newton. Los descubrimiento de Copérnico, Kepler, Galileo, Newton y otros, en los siglos XVI y XVII, gradualmente marcan el comienzo de una concepción del Universo como materia en movimiento gobernada por leyes naturales. Se demostró que la Tierra no es el centro del Universo sino un pequeño planeta que orbita alrededor de una estrella promedio, que el Universo es inmenso en tiempo y espacio, y que el movimiento de los planetas alrededor del Sol puede ser explicado por las mismas leyes simples del movimiento para los objetos físicos en nuestro planeta.

Estos y otros descubrimientos expandieron el conocimiento humano. Esta revolución conceptual nos proporcionó algo más básico aún: La entrega del postulado de que el Universo obedece leyes inmanentes que consideran los fenómenos naturales. El funcionamiento del Universo fue introducido en el reino de la ciencia: Se explica a través de leyes naturales. Todos los fenómenos naturales pueden ser explicados dado que con el tiempo, se pueden conocer las causas.

Los avances de la Física, ocasionados por la Revolución Copernicana han impulsado la concepción humana del Universo, que ha persistido desde el siglo XIX. Las explicaciones científicas, derivadas de las leyes naturales, dominan el mundo de la materia viva e inerte, tanto en la Tierra como en “el cielo”. Sin embargo, las explicaciones sobrenaturales, las cuales dependen de los hechos insondables de un “Diseñador”, siguen siendo aceptadas como explicación del origen y configuración de las criaturas vivas. Autores como William Paley argumentan que el diseño complejo de los organismos no puede provenir por las leyes de la física, química o biología, sino que debe haber sido realizado por un “Diseñador Inteligente”, al igual que la complejidad para mostrarnos la hora, por un relojero inteligente.

Fue el genio de Darwin el que resolvió esta esquizofrenia conceptual. Darwin completó la Revolución Copernicana extrayendo para la biología la noción de la naturaleza como un sistema ‘legal’ de materia en movimiento que el humano puede explicar de manera racional sin el recurso de agencias sobrenaturales. El enigma que enfrentó Darwin difícilmente puede ser sobreestimado. La fortaleza del ‘argumento del diseño’ para demostrar que una entidad creó todo había sido establecida y reforzada aún más, de manera sucesiva por filósofos y teólogos. Donde se observara una función, se detectaba un diseño, y en consecuencia, un autor. Fue un gran logro de Darwin demostrar que la compleja organización y funcionalidad de los seres vivientes puede ser explicada como resultado de procesos naturales (Selección natural) sin la necesidad de recurrir a entidades externas, de ningún tipo. El origen y adaptación de los organismos, así como su profusión y maravillosas variaciones, fueron traídas al reino de la ciencia, como ya se había mencionado.

Darwin aceptó que los organismos están “Diseñados” para ciertos propósitos, esto es, están funcionalmente organizados. Los organismos se adaptan a ciertas formas de vivir y sus partes están adaptadas para desempeñar ciertas funciones. Los peces están adaptados para vivir en el agua, los riñones regulan la composición de la sangre, y la mano humana puede asir. Si, Darwin fue más allá de la simplista explicación del diseño. Los aspectos, aparentemente con propósito de los seres vivos, ahora pueden explicarse al igual que los fenómenos del mundo inanimado, por el método científico, siendo el resultado de las leyes naturales manifestándose en los procesos naturales.

Darwin ocupa un lugar exaltado en la historia del pensamiento moderno, recibiendo el crédito que merece por la Teoría de la Evolución. En el Origen de las Especies, publicado en 1859, trazó la evidencia que demostraba la evolución de los organismos. Darwin en sí, no utilizó el término “Evolución”, el cual no tenía el significado actual, pero se refirió a la evolución de los organismos con la expresión “Descendientes comunes con modificaciones” y otras similares. Sin embargo, Darwin logró algo mucho más importante para a historia intelectual que demostrar la evolución. De hecho, la evidencia acumulativa para la descendencia común con la diversificación bien puede quedar como un objetivo secundario de la obra maestra de Darwin. El Origen de las Especies de Darwin es, primero y ante todo, un esfuerzo sostenido para resolver el problema de como contabilizar científicamente el diseño de los organismos. Darwin buscó la explicación del diseño de los organismos, su complejidad, diversidad y maravillosos artificios, como resultado del proceso natural.

Referencias:

Legado y Trascendencia de las Ideas Evolutivas de Charles Darwin

Jorge Martínez Martínez

El Origen de las Especies

Charles Darwin

Charles Darwin and The Origin of Species

Keith A. Francis

Natural Theology

William Paley

Esta entrada participa en la edición XXVI del Carnaval de Biología cuyo blog anfitrión es La Rueda de los Inventos. En esta ocasión, la temática es “Biología para todos los Públicos”, espero este post sea de su agrado.

Cuando escuchas hablar acerca de ‘Seres vivos’ probablemente lo primero que te viene a la mente son los animales y personas que te rodean o que te son más familiares, quizás pienses en tus mascotas (Un perro, un gato, un hámster, un canario, peces, etc.), o lo animales en el zoológico, o en humanos, tales como tus padres o amigos. Piensa en ello un poco más y te darás cuenta de que las plantas están vivas también. Piensa en el árbol que más te gusta escalar o las hojas que caen en el otoño. Piensa también en todo lo inerte que te rodea, objetos sin vida que ves todos los días, y originalmente, tenían vida. Por ejemplo, la madera de tu mesa la vino de un árbol, al igual que el papel con el que se imprimen tus libros o revistas favoritos, los hilos de seda pura en la corbata de tu papá o en el vestido de tu mamá, hilados por orugas de las polillas de seda, la lana de tu abrigo de invierno que alguna vez ayudo a una oveja a permanecer caliente, o el carbón que utilizamos en las carnes asadas, que también tiene su origen en árboles de helechos gigantes que existieron hace millones de años, mismos que desaparecieron cuando el clima de la Tierra cambió.

Esas son probablemente los seres vivos que primero vienen a tu mente, pero, hay otros miles de organismos vivos en la tierra, en el aire y en el agua. Veamos un ejemplo, con una jarra transparente, toma agua de un estanque, y observa en su interior. Podrás ver pequeños animales acuáticos moviéndose rápidamente, pero, hay otros organismos allí, que no puedes ver, porque son demasiado pequeños para ser visibles al “ojo desnudo”, o dicho de otra manera, a simple vista. Para poderlos ver, se necesita un microscopio. Con su ayuda, serás capaz de ver a organismos que no sospechabas estaban presentes en el agua, en función a su naturaleza. Afortunadamente, existen microscopios disponibles en las tiendas departamentales, con los cuales podrías empezar a estudiar el ambiente que te rodea, y del que normalmente no te percatas.

¿Qué necesitas? Bueno, lo primero es tener un microscopio, el cual, si lo cuidas, te durará mucho tiempo, es la herramienta básica y la más importante en la exploración de la naturaleza de la vida. Gracias a él, podrás observar las estructuras más simples en las que está compuesta la vida, te abrirá a nuevos mundos, y tendrás experiencias emocionantes, además, será necesario que tengas material de soporte (Porta y cubre objetos), en los que colocarás los especímenes a observar. Pero ¿Qué es un espécimen? El espécimen es aquello que colocas en el portaobjetos. ¿Dónde los vas a recolectar? Es una tarea simple y sencilla, todos están a tu alrededor, solo necesitas caminar en tu casa o en tu jardín para recolectarlos y estudiarlos. Una vez que los tengas, podrás iniciar tus fascinantes exploraciones.

Uso del microscopio

Antes de iniciar tu aventura en el mundo de los seres vivientes, necesitas una habilidad importante, saber cómo utilizar tu microscopio rápida y correctamente. No importa el tipo de microscopio que poseas, regularmente, lucen como el de la imagen a continuación:

Es importante que conozcas las partes que conforman tu microscopio, y el uso de cada una de ellas. Es una buena idea recurrir a la ilustración mientras lees las instrucciones. Siempre carga tu microscopio sosteniéndolo de la Columna con una mano, y con la otra, sostén el pie. Colócalo con cuidado en una superficie firme, lo más cercano posible a una ventana, si esta opción no es viable, entonces colócalo cerca de una fuente cercana de luz artificial. Cuando estés listo para operar tu microscopio, alinea el Revólver Portaobjetivos para utilizar el de menor aumento, cuando esté alineado escucharás un ‘clic’. Ahora, mueve el espejo hasta que ‘capture’ la luz y la puedas dirigir a través del Diafragma y el Tubo Óptico, para percatarte de que fue exitoso, observarás una luz en el Ocular. ¿Ya la observaste? Excelente, ahora tu microscopio está listo para que comiences tus investigaciones.

¿Qué sigue? Ah, es simple, coloca tu portaobjetos en el centro de la Platina, dejando la muestra directamente sobre la luz que ves pasar por el diafragma. Con el Tornillo Macrométrico has que descienda el Revolver Portaobjetivos hasta que esté casi en contacto con tu muestra, posteriormente, coloca tu ojo en el Ocular, y con ayuda de los Tornillos Macrométrico y Micrométrico ve realizando ajustes, podrás ir observando como la muestra se va haciendo cada vez más clara.

Una vez que el espécimen ha sido enfocado, podrás utilizar el Revólver Portaobjetivos para ‘magnificar’ la visión de tu muestra, por lo que podrás observar más detalles. Práctica varias veces con tu microscopio para que puedas coordinar de mejor manera los movimientos de todas sus partes, un buen espécimen para practicar es un pequeño fragmento del periódico. Como parte de tus actividades iniciales de investigación, trata de observar un cabello, algodón, la capa externa de una cebolla (La más delgada), escamas de peces (Estas trata de conseguirlas cuando vayan a la pescadería, que te proporcionen la ‘piel’ y que te ayuden en casa a lavarla y a proporcionarte una pieza pequeña, suficiente para él portaobjetos), y una gota de saliva, te aseguro que encontrarás tus observaciones fascinantes.

Identificación del peligro

¿Qué es la citrinina?

Es un metabolito tóxico fúngico (Micotoxina) producido por algunos hongos del género Penicillium, Aspergillus y Monascus que crecen en ciertos productos alimenticios, especialmente cereales y frutas. Se aisló por primera vez de un cultivo de Penicilium citrinum en 1931. La citrinina exhibe un cierto número de efectos en animales y su presencia en los alimentos es indeseable.

La citrinina es una relativamente pequeña molécula (C13H14O5) y es ligeramente soluble en agua.

Ocurrencia en alimentos

Se le ha encontrado en un amplio rango de cereales, incluyendo arroz, trigo, cebada, maíz, centeno y avena. Se ha reportado que se presenta junto con la ocratoxina A en cereales. También se ha encontrado en harina de trigo y hay evidencia de que puede sobrevivir en cierta medida en productos de cereales transformados, además, también se ha detectado su presencia en cacahuates y fruta mohosa.

También se presenta en alimentos fermentados que son susceptibles al crecimiento fúngico en su superficie, tal como los quesos y las salchichas fermentadas. Hay evidencia de que puede penetrar de uno a dos centímetros en el queso que muestra crecimiento fúngico en su superficie. Recientemente, se encontró también alimentos vegetarianos que han sido coloreados con pigmentos derivados de la especie fungi Monascus.

Es probable que la ocurrencia de citrinina en los alimentos sea inferior a la reportada, ya que no es buscada con frecuencia y tiene la tendencia a degradarse parcialmente durante los análisis de laboratorio.

Caracterización del peligro

Efectos en la salud

La mayoría de la información sobre la toxicidad de la citrinina es derivada de estudios animales, y la poca información sobre la toxicidad crónica en humanos es no es precisa, y tampoco es experimental o epidemiológica.

A dosis relativamente altas, la citrinina es extremadamente nefrotóxica en ratones y ratas, conejos, cerdos y aves de corral, causando la inflamación y eventual necrosis de los riñones y afectando la funcionabilidad del hígado en menor medida. Los valores LD50 (Dosis Letal) son variables, pero los valores cercanos a los 50 mg/Kg de masa corporal son los que se reportaron como administrados en las ratas.

La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IRAC, por sus siglas en inglés) ha revisado la información disponible y ha concluido que la evidencia es limitada para determinar su carcinogenicidad en animales.

Se ha propuesto que la citrinina puede estar implicada en enfermedades humanas, tales como el “arroz amarillo” en Japón y la nefropatía endémica de los Balcanes, cuando está presente con otras micotoxinas, especialmente ocratoxina A.

Origen

La citrinina es producida por al menos 12 especies de Penicillium, incluyendo P. citrinum, algunas cepas de P. camembertii (utilizado en la producción de queso), y P. verrucosum, el cual también produce ocratoxina A. Algunas especies Aspergillus, tales como A. terreus y A. niveus también producen citrinina y la toxina ha sido detectada en cultivos de Monascus ruber y Monascus purpureus, utilizados para la manufactura de pigmentos rojos.

El P. citrinum ha sido aislado de una amplia variedad de productos alimenticios a nivel mundial. Es capaz de crecer en un rango de temperatura de 5 – 37 °C y una actividad de agua de 0.80.

Estabilidad en alimentos

La citrinina no es particularmente estable y se degrada con el calor y en condiciones alcalinas. Hay poca información publicada sobre el destino de la citrinina en el procesamiento de alimentos, pero parece poco probable que persista en cantidades significativas en productos de panificación y otros cereales procesados. Sin embargo, hay alguna evidencia de que productos de degradación tóxica pueden formarse cuando la citrinina se degrada en ambientes húmedos.

Es poco probable que sobreviva al proceso de elaboración de cerveza y se ha reportado que más del 90% de la citrinina se destruye durante la germinación de la cebada siendo el restante degradado durante la maceración.

La producida por el crecimiento de hongos en el queso parece permanecer estable, permaneciendo presente después de estar almacenado por ocho días.

Opciones de control

Hay documentadas pocas medidas de control específicas para la citrinina, pero su co-ocurrencia con la ocratoxina A en cereales significa que las medidas de control recomendadas antes y después de la cosecha para la ocratoxina A podrían proporcionar un control indirecto de la citrinina.

Procesamiento.

El control de la citrinina en alimentos fermentados, tal como el queso y la salchicha puede alcanzarse por buenas prácticas higiénicas para prevenir la contaminación de la superficie y el crecimiento de las toxinas producidas por especies fúngicas. Cuando las especies potencialmente productos de citrinina tales como Penicillium o Aspergillus (Por ejemplo, P. camembertii) son utilizadas en la producción de alimentos fermentados, es importante seleccionar cepas que no produzcan toxinas como cultivos iniciadores.

Los quesos que han sufrido deterioro por mohos en su superficie, a menudo son rebanados para eliminar el crecimiento del hongo antes de la venta, pero es importante recordar que algunas moléculas de citrinina pueden estar todavía presentes en las capas superficiales del queso rebanado.

Análisis

Los análisis cuantitativos de citrinina en productos de agricultura a niveles de aproximadamente 10 ppb se puede alcanzar utilizando métodos HPLC, pero es importante asegurar que no se presente la degradación durante el análisis. También hay métodos selectivos basados en las técnicas ELISA.

Legislación

No hay especificaciones normativas actuales que establezcan parámetros o recomienden límites para la citrinina en alimentos para consumo humano o animal.

Referencias

The mycotoxin factbook: Food & feed topics.
Barug, D. et al.

Mycotoxins (Clinical Microbiology Reviews)
Bennetm J. W. & Klich, M.

European Mycotoxin Awareness Network (EMAN).

Overview of foodborne toxins – mycotoxins
Food-Info.net

INCHEM – International Program on Chemical Safety.
International Agency for Research on Cancer (IARC) – Summaries & Evaluations

Worldwide regulations for mycotoxins in food and feed 2003.
FAO Food and Nutrition Paper 81

Identificación del peligro

¿Qué es Arcobacter?

Las especies Arcobacter son bacterias potencialmente patógenas y están relacionadas de manera cercana con la Campylobacter. Ambas especies comparten características morfológicas y metabólicas. Las Arcobacters son gram negativa, no son formadoras de esporas y son descritas frecuentemente como organismos aerotolerantes, tal como la Campylobacter. Ambas pertenecen también a la familia Campylobacteraceae. Actualmente se tienen descritas seis especies Arcobacter, pero es la Arcobacter butzleri, y más raramente la Arcobacter cryaerophilus, las que se han visto implicadas en casos de enfermedades humanas. En una ocasión, sin embargo, la Arcobacter skirrowi fue aislada de un individuo que padecía diarrea crónica.

Se cree que el consumo de alimentos contaminados con especies Arcobacter, puede representar un papel importante en la transmisión de estos patógenos, aunque no ha podido demostrarse de forma concluyente. Se considera que la fuente más significativa de estos organismos es el agua contaminada.

Ocurrencia en alimentos

Las Arcobacters son asociadas con alimentos de origen animal y han sido detectadas en carne de res, aves, cerdos y corderos, aunque su mayor incidencia es en productos porcinos y avícolas. Las plantas procesadoras de carne de ave están contaminadas frecuentemente con Arcobacter spp, y los organismos han sido aislados de productos de pollo y pavo, ya en el punto de venta. Sin embargo, la evidencia sugiere que los huevos no están contaminados usualmente con esta bacteria. De forma rutinaria, en los alimentos no se hace un análisis de determinación de la presencia de Arcobacters, y su prevalencia en otros tipos de alimentos es desconocida.

Caracterización del peligro

Efectos en la salud

La Arcobacter butzleri es la más común de las especies Arcobacter implicadas en enfermedades humanas. Quienes presentan un mayor riesgo de desarrollar los síntomas asociados a las infecciones con Arcobacters son los niños de corta edad, aunque cualquier grupo de edad es susceptible. Se han reportado eventos de infecciones asintomáticas.

La dosis infectiva y el tiempo de incubación son desconocidos. Los síntomas clínicos incluyen dolor abdominal, náuseas y diarrea acuosa aguda, que perdura típicamente entre 3 y 15 días, aunque puede persistir o volverse a presentar hasta por dos meses. Ocasionalmente, se presenta también vómito, fiebre y escalofríos. También se ha documentado septicemia.

Incidencia y brotes

La incidencia de enteritis por Arcobacter es desconocida, y los brotes causador por especies Arcobacter rara vez son reportados. Una razón de esto puede ser que, de forma rutinaria, los análisis clínicos no incluyen la determinación de presencia de Arcobacters.

Origen

Los humanos que padecen de infecciones por Arcobacter pueden ser una fuente especies Arcobacter y la ruta fecal – oral es la más probable de transmisión.

Estas bacterias son también causantes de enteritis y abortos en animales, aunque también han sido aisladas de animales aparentemente saludables. Las reses, cerdos, ovejas, aves y equinos, son considerados huéspedes de estas bacterias. Aunque la carne y los productos asociados a estos animales pueden estar contaminados, los organismos de mayor incidencia son las aves y cerdos. A diferencia de las Campylobacters, las Arcobacters no son consideradas como habitantes naturales de los intestinos de las aves y se cree que los cadáveres de las aves se contaminan después del sacrificio.

Las heces animales pueden dar lugar a contaminar el suelo y agua con especies Arcobacter. Han sido aisladas de fuentes de agua, tales como depósitos de agua potable, ríos y canales de agua. Han sido también encontradas en aguas residuales y efluentes desinfectados.

Crecimiento y supervivencia en alimentos

Las Arcobacters pueden diferenciarse de las Campylobacters en que son aerotolerantes y tienen la capacidad de crecer a bajas temperaturas. El rango de temperatura en el cual pueden subsistir es de 15 – 37 °C (Aunque en algunos casos aislados, se ha reportado crecimiento a 42 °C). Son tolerantes al almacenamiento refrigerado, aunque su número va decreciendo conforme pasa el tiempo. Sobreviven también a temperaturas de congelamiento (-20 °C). Pueden sobrevivir en atmósferas aeróbicas y microaerófilas, y pueden crecer en un rango de pH 5.5 – 8.5, posiblemente hasta pH 9.0. No crecen en ambientes con una actividad de agua <0.98.

Resistencia Térmica

Son relativamente sensibles al calor y son inactivadas de inmediato a temperaturas > 55 °C. Se ha encontrado que la reducción en el pH incrementa la sensibilidad al calor del organismo.

Opciones de control

Aunque no hay evidencia directa que vincule a las especies Arcobacter con enfermedades transmitidas por alimentos a los humanos, su presencia en alimentos sugiere que pueden desempeñar un papel importante en su transmisión. Los controles efectivos, por lo tanto, deben enfocarse en la prevención de la contaminación.

Proceso

Las investigaciones sugieren que estos organismos no son contaminantes normales del tracto gastrointestinal de las aves, así que, concentrarse en la prevención de la contaminación en el ambiente de proceso de aves y asegurando la rápida refrigeración de los cuerpos puede reducir la prevalencia de estos microorganismos en los productos relacionados.

Uso previsto del producto

Las Arcobacters son fácilmente inactivadas en los procesos de cocción, los consumidores deben ser notificados evitar el consumo de producto no cocinado de manera adecuada, y evitar la contaminación cruzada entre productos crudos y productos listos para su consumo.

Legislación

No hay requisitos específicos para los niveles de especies Arcobacter en alimentos.

Referencias

Arcobacter
Ministry for Primary Industries – New Zealand

Arcobacter butzleri: Underestimated Enteropathogen
Valérie Prouzet-Mauleón, Leila Labadi, Nathalie Bouges, Armelle Ménard and Francis Mégraud

Arcobacter Species in Humans
Olivier Vandenberg et al.

Especies de Arcobacter y Campylobacter en Aves y Mamíferos del sur de Chile
H. Fernández, F. Vera, M.F. Villanueva

Arcobacter butzleri – a potential new foodborne pathogen
R. Stephan

Prevalence, genetic diversity, and antimicrobial resistance patterns of Arcobacter and Campylobacter on broiler carcasses during processing
Insook Son

Identificación del peligro

¿Qué son las aflatoxinas?

Las aflatoxinas son un grupo de metabolitos tóxicos similares químicamente (Micotoxinas) producidas por ciertos hongos del género Aspergillus que crecen en un cierto número de productos alimenticios. Son compuestos altamente tóxicos y pueden causar toxicidad tanto aguda como crónica en los humanos y muchos otros animales. Su importancia fue establecida por vez primera en 1960 cuando 100000 pavos y otras aves en el Reino Unido murieron en un solo evento. La causa de ello fue rastreada eventualmente hasta un contaminante tóxico en el harina de cacahuate utilizada en el alimento de las aves. Posteriormente, a este contaminante se le nombró como aflatoxina.

Las aflatoxinas consisten de 20 compuestos similares pertenecientes a un grupo llamado difuranocoumrins, pero solo cuatro son encontrados de forma natural en los alimentos. Estos son las aflatoxinas B1, B2, G1 y G2. La aflatoxina B1 es la más común en los alimentos, y es también la más tóxica. Cuando el ganado lactante y otros animales la ingieren en alimentos contaminados, pueden formarse metabolitos tóxicos y se pueden presentar en la leche. Estos metabolitos hidroxilados son las aflatoxinas M1 y M2, los cuales son importantes contaminantes potenciales en productos lácteos.

Ocurrencia en alimentos

Las aflatoxinas pueden estar presentes en un amplio rango de productos alimenticios, particularmente cereales, aceites vegetales, especias y nueces de árbol. El maíz, cacahuates(Como los cacahuates), pistaches, , chiles, pimienta negra, fruta seca e higos, son conocidos como alimentos con un potencial alto de peligro de estar contaminados con aflatoxinas, pero la toxina también ha sido detectada en muchos otros productos. La leche, queso y otros productos lácteos son también conocidos por tener un peligro de contaminación por aflatoxina M. Los niveles más altos son usualmente encontrados en productos de regiones cálidas donde se tiene una variación climática alta.

Es importante mencionar que, aunque es en alimentos primarios (Esto es, sin haber sido procesados) los que usualmente son contaminados con aflatoxinas por el crecimiento del hongo, estas toxinas son muy estables y pueden pasar a través de varios procesos. Por esta razón, son un problema en alimentos procesados, por ejemplo, en la mantequilla de cacahuate (También conocida como mantequilla de maní).

Caracterización del peligro

Efectos en la salud

A niveles altos de exposición, las aflatoxinas pueden causar una toxicidad aguda, y potencialmente la muerte, en los mamíferos, aves y peces, así como en los humanos. El hígado es el principal órgano afectado, pero se han encontrado también altos niveles de aflatoxinas en los pulmones, riñones, cerebros y corazones de los individuos que perecieron por una aflatoxicosis aguda. La necrosis y cirrosis agudas del hígado son típicas, junto con hemorragia y edema. Los valores LD50 (Dosis Letal) para animales varían entre 0.5 – 10 mg/Kg de masa corporal.

La toxicidad crónica es probablemente más importante desde el punto de vista de la inocuidad alimentaria. La aflatoxina B1 es un carcinógeno y mutágeno muy potente en muchos animales, y por lo tanto potencialmente en humanos, y el hígado es, de nueva cuenta, el principal órgano afectado. La ingestión de niveles bajos en un periodo largo, ha sido implicado en el cáncer primario de hígado, hepatitis crónica, ictericia, cirrosis y conversión o alteración de nutrientes. Las aflatoxinas juegan también un papel en otras condiciones, como el síndrome de Reye y Kwashiorkor (Condiciones de la infancia ligadas a la desnutrición). Es menos conocida la toxicidad crónica de las aflatoxinas G1 y M1, pero se cree que son carcinógenas, probablemente menos potentes que B1.

Es también poco conocido el nivel de exposición necesario de aflatoxinas para afectar la salud, especialmente en humanos, y la diagnosis de una toxicidad crónica es muy difícil. Existe un consenso generalmente aceptado de que el mejor enfoque es minimizar los niveles en todos los alimentos tanto como sea técnicamente posible y asumir que cualquier exposición es indeseable.

Incidencia y brotes

La incidencia de aflatoxicosis crónica en humanos es desconocida y casi imposible de estimar, puesto que los síntomas son difíciles de reconocer. Sin embargo el cáncer de hígado humano es muy común en las regiones del mundo donde la contaminación con aflatoxinas en los alimentos y puede existir una vinculación, aunque esto permanece sin ser comprobado.

La aflatoxicosis aguda humana es rara, especialmente en países desarrollados, donde los niveles de contaminación en los alimentos son controlados y monitoreados. Sin embargo, si se han documentado brotes en algunos países (De los conocidos como tercermundistas), donde el maíz y los cacahuates pueden ser parte importante de la dieta y donde el clima es el adecuado para un crecimiento rápido en las cosechas y en los almacenes.

Un brote notable ocurrió en la India en 1974 cuando casi 400 personas se enfermaron con fiebre e ictericia después de ingerir maíz contaminado con 0.25 – 15 mg/Kg de aflatoxina y más de 100 fallecieron. Al menos otras dos brotes han ocurrido en Kenia, la más reciente en 2004, cuando 317 personas fueron afectadas y 125 murieron.

Origen

Las aflatoxinas son producidas por al menos tres especies Aspergillus, las cuales son A. flavus, A. parasiticus, y la más rara A. nonius. Estos hongos son capaces de colonizar un amplio rango de campos de cultivo y en el almacenaje como patógeno no destructivo, y pueden crecer y producir aflatoxinas a bajos niveles de humedad (con una actividad de agua aproximada mínima de 0.82) y en un amplio rango de temperatura (13 – 37 °C).

Su crecimiento es fuertemente influenciado por el clima y, se encuentran en todo el mundo, son más comunes en las regiones tropicales con variaciones extremas de temperatura, lluvia y humedad. La invasión de A. flavus de campos de cultivo de cacahuates es conocida por ser favorecida por la sequía y los cultivos de maíz son vulnerables sin son dañados por plagas de insectos.

El crecimiento de los hongos y la producción de aflatoxinas durante el almacenaje de cosechas, es también importante, especialmente si el secado es inadecuado, o las condiciones de almacenaje permiten el acceso de insectos o plagas animales.

Estabilidad en alimentos

Las aflatoxinas son compuestos estables y sobreviven con pequeña degradación a relativamente altas temperaturas. Su estabilidad térmica es influenciada por otros factores, tales como el nivel de humedad y el pH, pero los procesos térmicos (Calentamiento o cocción) no pueden ser utilizados para destruir aflatoxinas. Por ejemplo, el tostado de café verde, a 180 °C por diez minutos, da una reducción de solo el 50% en el nivel de aflatoxina B1.

La estabilidad de aflatoxina M1 en los procesos de fermentación de leche ha sido estudiado y aunque ocurren pérdidas apreciables, se encuentran cantidades significativas de la toxina, tanto en queso como en yogurt.

Las aflatoxinas pueden ser destruidas por hidrólisis alcalina y ácida, y por la acción de agentes oxidantes. Sin embargo, en muchos casos, los subproductos resultantes también tienen un riesgo de toxicidad o no han sido identificados.

Opciones de control

La capacidad de los hongos productores de aflatoxinas para crecer en un amplio rango de productos alimenticios y la estabilidad de las aflatoxinas en los alimentos significa que el mejor control alcanzado es diseñar medidas para prevenir la contaminación de campos de cultivo y durante el almacenamiento, o la detección y remoción de material contaminado en la cadena de suministro de la cadena alimenticia.

Antes de la cosecha

El mejor control de aflatoxinas antes de la cosecha es alcanzado a través de las Buenas Prácticas de Agricultura (BPA, o GAP, por sus siglas en inglés), que incluyen medidas tales como:

• Preparación de la tierra, remoción del desperdicio de los cultivos, aplicación de fertilizantes y la rotación de cultivos.

• Uso de variedades de cultivos resistentes a hongos y a plagas.

• Control de plagas.

• Control de infección de hongos.

• Prevención de sequías.

• Cosechar cuando se tenga un nivel adecuado de humedad y de maduración.

Manejo y almacenamiento posterior a la cosecha

La medida de control más importante y efectivo, posterior a la cosecha es el control de humedad y por lo tanto, la actividad de agua del cultivo. Asegurando que los cultivos susceptibles sean cosechados a un nivel seguro de humedad, o secarlos a un nivel adecuado de manera inmediata después de la cosecha, es vital para prevenir el crecimiento de los hongos y la producción de aflatoxinas durante el almacenaje. Los niveles adecuados de humedad varían entre cultivos (Para el maíz es aproximadamente 14% a 20 °C, pero para los cacahuates es mucho menor, cerca del 7%). Estos niveles de humedad deben mantenerse durante el almacenaje y el transporte.

Es importante también asegurar que el contenido de humedad no varía mucho en un cultivo almacenado a granel. Pequeñas ‘manchas húmedas’ pueden desarrollar crecimiento microbiano y esos pueden extenderse a áreas vecinas. Insectos y plagas animales pueden también actuar como puntos focales para el crecimiento microbiano.

Descontaminación

La separación física de material contaminado puede ser una medida efectiva de reducción de niveles de aflatoxina en productos contaminados. Por ejemplo, la clasificación de color es frecuentemente utilizada para la remoción de cacahuates ‘hongueados’ de cargamentos a granel. La segregación por densidad, separación mecánica y la remoción de ‘finos’ y tamizado de embarques de nueces y granos, pueden ser medidas efectivas también.

Los métodos de descontaminación química han sido investigados, especialmente para material utilizado como forraje (Alimento animal), pero la mayoría de estos métodos son imprácticos, o producen subproductos tóxicos. Actualmente, un proceso de amoniación se ha mostrado como el más prometedor y ha sido utilizado de forma exitosa para la remoción de aflatoxinas de forraje en EEUU.

Se ha considerado también la descontaminación biológica, y una sola especie bacterial, Flavobacterium aurantiacum, ha demostrado que remueve la aflatoxina B1 de los cacahuates y el maíz.

Aunque se han investigado métodos de descontaminación para la aflatoxina M1 en leche y en productos lácteos, la mayoría no son prácticos para la industria láctea. El único control realmente efectivo es minimizar la contaminación de los materiales utilizados en el forraje utilizado para el ganado lechero.

Análisis

Muchos países monitorean los productos importados que son susceptibles a estar contaminados con aflatoxinas, como los pistaches, por muestreo y análisis. Se ha desarrollado un gran número de métodos analíticos basados en el TLC (Thin Layer Chromatography, Cromatografía en Capa Fina), HPLC (High Performance Liquid Chromatography, Cromatografía Líquida de Alto Desempeño), y ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, Ensayo por Inmunoabsorción Ligado a Enzimas) y también hay kits de resultados rápidos. Sin embargo, los hongos y las aflatoxinas en embarques de alimentos a granel tienden a ser altamente heterogéneos en su distribución y es esencial asegurar que el plan de muestreo sea adecuado para el monitoreo de los materiales importados.

En algunos productos, tal como los higos, las aflatoxinas fluorescen bajo la luz UV y este puede ser un método rápido de inspección.

Legislación

Cerca de 100 países tienen regulaciones relacionadas con las aflatoxinas en los alimentos, y la mayoría incluye límites máximos permitidos o recomendados para productos específicos.

Unión Europea

Establece límites para la aflatoxina B1 y para aflatoxinas totales (B1, B2, G1 y G2) en nueces, frutas secas, cereales y especias. Los límites varían de acuerdo al producto pero el rango va desde 2-8 µg/Kg para B1 y de 4-5 µg/Kg para aflatoxinas totales. Hay también un límite de 0.050 µg/Kg para aflatoxina M1 en leche y productos lácteos. También especifican los métodos de muestreo y análisis. Se han establecido límites recientes para los alimentos infantiles, 0.10 µg/Kg para B1 y 0.025 µg/Kg para M1.

Estados Unidos de América

Las regulaciones estadounidenses incluyen un límite de 20 µg/Kg para aflatoxinas totales (B1, B2, G1 y G2) en todos los alimentos, excepto leche, a la cual se le ha establecido un límite de 0.5 µg/Kg para M1. Aplican límites más altos en forraje.

México

Se tienen NOMs (Normas Oficiales Mexicanas) para diversos productos, en los cuales se establecen los métodos de muestreo y análisis, así como los límites, de 20 µg/Kg para aflatoxinas totales (B1, B2, G1 y G2),

Otros

Australia y Canadá han establecido límites de 15 µg/Kg para aflatoxinas totales (B1, B2, G1 y G2) para nueces. Es el mismo límite internacional recomendado para cacahuates crudos por el Codex Alimentarius Commission. Se puede encontrar más información en link de la FAO en la sección de referencias.

Referencias

The mycotoxin factbook: Food & feed topics.
Barug, D. et al.

Mycotoxins (Clinical Microbiology Reviews)
Bennetm J. W. & Klich, M.

Overview of foodborne toxins – mycotoxins (aflatoxins)
Food-Info.net

European Mycotoxin Awareness Network (EMAN).

JECFA monograph on aflatoxins.
WHO Food Additives Series 40

Worldwide regulations for mycotoxins in food and feed 2003.
FAO Food and Nutrition Paper 81

Aflatoxin.info

Identificación del peligro

¿Qué son las especies Aeromonas?

Las especies Aeromonas son bacterias gram-negativas, no formadoras de esporas, muchas de las cuales son psicrotrofos (Es decir, tienen la capacidad de crecer a bajas temperaturas). Las referencias antiguas establecen que estos organismos son de la familia Vibrionaceae, pero recientemente se les ha clasificado en una nueva familia, la Aeromonadaceae, y su familia ahora incluye al menos la descripción de 14 especies de Aeromonas.

Aunque un número de estas especies ha sido asociado con enfermedades humanas, el papel de las especies Aeromonas como patógenos transmisores de enfermedades a través de los alimentos aún no es confirmada. Las Aeromonas hydrophila, Aeromonas caviae y Aeromonas sobria son las principales especies que se cree causan enfermedades gastrointestinales en los humanos y se considera que su principal vehículo es el agua para consumo humano. Muchas especies Aeromonas pueden clasificarse en dos grupos basados en el rango de temperaturas a las cuales algunas cepas son capaces de crecer y algunas especies específicas son psicrotrofas mientras que otras son mesofílicas (no pueden crecer a temperaturas inferiores a 10°C). Para A. hydrophila, la evidencia sugiere que esas cepas que son patógenas para los humanos son mesofílicas, mientras que las psicrotrofas son patógenas para los peces.

Ocurrencia en alimentos

Las especies Aeromonas son contaminantes comunes en alimentos no procesados y en ocasiones las cuentas suelen ser altas, excediendo 10E6 UFC/g (UFC = Unidades Formadoras de Colonias). Dada la su dispersión, se cree que no todas las cepas de las especies Aeromonas son patógenas. Las especies Aeromonas han sido aisladas de los siguientes productos: Vegetales frescos, ensaladas, pescado, mariscos, carne cruda (Res, Cordero, Cerdo, Aves), leche cruda (Bronca), así como en quesos de pH alto, producidos a partir de leche cruda. La Aeromonas spp ha sido, en ocasiones, aislada de algunos alimentos procesados incluyendo leche pasteurizada, crema, helados y productos listos para comer (Procedentes de algún animal).

Las posibles especies causantes de gastroenteritis han sido aisladas de la mayoría de los grupos alimenticios ya mencionados. Sin embargo, A. caviae es aislada con mayor frecuencia de vegetales y ensaladas, mientras que A. hydrophila lo es de la carne de res, pescado y aves.

Caracterización del peligro

Efectos en la salud

Aunque se está incrementado la evidencia para sugerir que A. hydrophila, A. caviae y A. sobria son agentes causante de gastroenteritis transmitida por los alimentos en los humanos, es aún sujeta a debate. Sin embargo, en las infecciones gastrointestinales es frecuente detectar aeromonadas.

La dosis infecciosa es desconocida, aunque la información sugiere que es alta, probablemente > 10E6 células. Los estudios con voluntarios involucran la ingestión de un alto número de células de A. hydrophila (>10E7) han sido inconclusos, mientras los organismos han sido aislados de los heces de los buceadores que fueron enfermados después de ingerir pequeñas cantidades de agua contaminada. La gastroenteritis asociada con las especies aeromonas es frecuentemente más reportada en jóvenes, aunque puede presentarse en individuos de cualquier edad, con una mayor incidencia de casos en el verano.

Se considera que cuando se ingiere, estos organismos pueden causar enfermedades gastrointestinales en individuos sanos, y septicemia en individuos inmunocomprometidos. Se estima que los síntomas se presentan dentro de las 24 – 48 horas posteriores a la ingestión de las células. La infección puede manifestarse por sí misma en una de dos distintas maneras. La más común es similar al cólera (diarrea acuosa acompañada de fiebre), en ocasiones, acompañada de vómito en niños menores de dos años. La otra, menos común, es similar a la disentería (diarrea sanguinolenta y mucosidades en las heces). La enfermedad es usualmente autolimitante, por al menos 1 a 7 días. Sin embargo, de manera ocasional, la diarrea puede durar algunos meses o en periodos aún mayores (Más de doce meses).

Incidencias y brotes

La mayoría de infecciones por Aeromonas se cree son causadas por agua contaminada y hay pocas epidemias reportadas de gastroenteritis asociada con Aeromonas, donde se considere a los alimentos como el vehículo de la infección. Estos pocos incidentes son principalmente asociados con productos marinos, tales como ostras, sashimi, , cócteles de camarón y pescados crudos fermentados. La literatura sugiere que otros grupos alimenticios tales como los caracoles terrestres comestibles, ensalada de huevo, y smorgasbord (Camarón comprimido y varios productos listos para su consumo) han estado involucrados también.

Origen

Las especies Aeromonas son ubicuas, aunque el principal origen de estos microorganismos generalmente aceptado es el agua. Se han encontrado en agua fresca fluyendo y estancada, en suministros de agua (Incluyendo agua clorada), aguas residuales y agua marina, particularmente aquellas que bordean agua fresca tal como los estuarios. Las especies aeromonas se encuentran frecuentemente en ambientes caseros tales como drenajes y tarjas, y pueden aislarse de la suciedad. Las Aeromonadas se encuentran en animales acuáticos tales como ranas, peces y sanguijuelas, en reptiles y en animales domésticos, como cerdos, borregos, aves y vacas. También los humanos pueden ser portadores sin síntomas, y la incidencia es mayor en las regiones tropicales.

Características de crecimiento y supervivencia

El rango de temperatura para el crecimiento de las especies Aeromonas es variable, pero es reportado de <5 a 45°C. En algunas especies particulares puede haber cepas psicrotrofas (Capaces de crecer a temperaturas de refrigeración) y cepas mesofílicas (no pueden crecer a temperaturas inferiores a 10°C). Aunque la temperatura óptima para su crecimiento es reportada generalmente a 28°C, esto podría variar dependiendo la cepa. Mientras que las cepas ambientales podrían no crecer a 37°C, las clínicas lo hacen dentro del rango 5 – 7 °C. Se ha reportado que la A. hydrophila crece en el rango 1 – 42°C, con una temperatura óptima de 28°C.

Se ha reportado que las Aeromonadas sobreviven a temperaturas de congelación y han sido aisladas de productos congelados, almacenados por aproximadamente dos años. El rango de pH óptimo para su crecimiento es de 6.5 a 7.5. Los organismos son tolerantes a valores de pH superiores a 10, y muchas cepas pueden crecer en ambientes con pH 5.5 o menor (Bajo otras condiciones ideales), pero esta característica es poco común a temperaturas de refrigeración.

Muchas Aeromonadas no crecen en niveles salinos > 4%, aunque existen reportes de algunas cepas creciendo a concentraciones de 6%. Los estudios muestran que cuando los alimentos son almacenados a temperaturas de refrigeración las especies Aeromonas probablemente no crezcan cuando los niveles de sal son mayores a un 3 – 3.5% y el valor de pH es < 6.0.

Las especies Aeromonas son anaerobias facultativas (Capaces de crecer con o sin oxígeno). Sin embargo, a temperaturas de refrigeración, se ha reportado que su rango de crecimiento es afectado o reducido, cuando el pescado es empacado al vacío o atmósfera modificada. Las atmósferas modificadas conteniendo altos niveles de oxígeno (> 70%) han mostrados que retardan el crecimiento de A. caviae en vegetales listos para consumir a temperaturas de refrigeración.

Las especies de Aeromonas no son notablemente resistentes a sanitizantes o preservativos (Conservadores). Se cree que su presencia en agua clorada es el resultado de una contaminación posterior al tratamiento o ineficiencia en el proceso de cloración.

Resistencia térmica

Las Aeromonadas no son organismos resistentes al calor y son inactivadas de inmediato en procesos de pasteurización o equivalentes. Los valores D (Tiempo de reducción decimal) registrados en la pasteurización de leche cruda son 3.20 a 6.23 minutos, a 48 °C.

Opciones de control

Procesamiento

En la actualidad, las investigaciones sugieren que si alguna cepa de Aeromonas spp es en realidad patógeno transmitido por alimentos, es un alimento conteniendo un número alto de organismos que poseen un alto riesgo a la salud. Las medidas para reducir la probabilidad de que se presenten números altos incluyen, pero no se limitan a: utilizar suministros de agua tratada en el procesamiento de alimentos; mantener los alimentos refrigerados; y una exhaustiva limpieza frecuente del equipo utilizado para el procesamiento de alimentos, especialmente aquellos que no serán cocinados posteriormente por el consumidor, como las ensaladas y algunos vegetales.

Como se mencionó anteriormente, las especies Aeromonas son fácilmente inactivadas por procesos de pasteurización o equivalentes utilizados en la industria alimentaria. La prevención de una re-contaminación de productos que han recibido un tratamiento térmico, particularmente aquellos con una actividad de agua alta y un pH neutro que son almacenados en refrigeración, debe asegurar que las Aeromonadas no son un peligro potencial para la salud en esos alimentos. Las medidas para reducir el riesgo de contaminación incluyen, pero no se limitan a mantener los alimentos crudos y los cocinados separados e implantar buenas prácticas de manejo y empaque.

Uso del producto

Las especies Aeromonas deben ser consideradas como posibles patógenos y se sugiere que los niños pequeños, personas de la tercera edad y los inmunocomprometidos eviten alimentos que puedan estar contaminados con un alto número de estos organismos.

Legislación relacionada

No se cuenta con legislación de los niveles de especies de Aeromonas en alimentos en la Unión Europea ni en EEUU (Sobra decir que en México tampoco).

Referencias

Foodborne Disease Outbreaks
Guidelines for Investigation and Control

Microbiological quality guide for ready-to-eat foods
A guide to interpreting microbiological results

Aeromonas
Ministry of Primary Industries. New Zealand

The Genus Aeromonas: Taxonomy, Pathogenecity and Infection
J. Michael Landa & Sharon L. Abbot

Using a real-time quantitative polymerase chain reaction (PCR) method for reliable enumeration of Aeromonas hydrophila in water samples
Faten Trakhna, Abderrazak Maaroufi & Pascale Gadonna-Widehem

Aeromonas: Human Health Criteria Document
EPA Office of Water

Fish: a potential source of bacterial pathogens for human beings
L. Novotny et al

Guidelines for drinking water quality. Addendum: Microbiological agent in drinking water
World Health Organization