La hemoglobina es una molécula presente en animales (procariotas), insectos y gusanos planos, entre otros. Este gran grupo de las llamadas globinas agrupa proteínas que tienen en común un grupo hemo que las hace afines al O2, lo que les permite atraparlo y transportarlo (también pueden atrapar otras sustancias como el CO).
No solo existen distintas formas de hemoglobina para las diferentes especies, sino que también hay diversas formas dentro de un mismo organismo. Por ejemplo, en los animales, el oxígeno respirado y llevado al pulmón se distribuye por todo el cuerpo subido en el carrito de la hemoglobina; por su parte, la mioglobina no viaja, sino que permanece en los músculos para garantizar la oxigenación (y da su color rojo característico a la carne). La neurohemoglobina se encuentra en el cerebro y en la retina para proteger a las neuronas de la hipoxia (estado de baja concentración de oxígeno) o la isquemia (muerte celular). Además de la función específica, a las hemoglobinas las diferencian su forma y su estructura. Marta Saiz afirma que el hecho de que «estén presentes en la mayoría de los seres vivos sugiere que son proteínas multifuncionales y que resultan vitales para la supervivencia de las especies y su adaptación a distintas condiciones». Este comentario nos introduce el siguiente capítulo, que es el que ha de estar esperando nuestro sediento vampiro.
Las hemoglobinas también están presentes en el mundo vegetal; ahí la ganadora absoluta es la familia Fabaceae (la familia de las fabas) que cuenta con diecinueve mil especies. Esta familia destaca por su importancia comercial en la alimentación, pues incluye la soja, el guisante, el garrofón, frijoles, habas, lentejas, garbanzos y la alfalfa.
Las leguminosas fabrican en sus raíces unos espacios en forma de globito; estas casas bacterianas se conocen como nódulos y han sido construidas a pedido del cliente. Vivirán ahí bacterias especiales de los géneros Rhizobium, Sinorhizobium (Ensifer), Mesorhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium o Allorhizobium, que son capaces de fijar el N2 atmosférico al suelo en forma de amoniaco (NH3), un compuesto que también la planta puede aprovechar. Es decir, los microorganismos fertilizan los suelos. Estas bacterias estimulan la formación de nódulos porque ellas mismas, sin ayuda, no serían capaces de crear el ambiente anaerobio necesario para vivir. El mundo exterior está lleno de O2 del que es difícil esconder su nitrogenasa, la proteína con la que fijan el nitrógeno y que se desactiva en presencia de oxígeno.
Las bacterias forman asociaciones simbióticas con la leguminosa por la misma razón que las personas hacemos negocios, para ganar todos. Gracias a la asociación, la bacteria vive en un lugar seguro donde las condiciones son estables y proporcionan un ambiente excelente para convertir el nitrógeno en el NH3 que necesita para vivir. Como la raíz le ofrece un espacio seguro, la bacteria se vuelve muy eficiente y fabrica producto extra que libera al medio, compartiéndolo con la planta. Seguro que si, a estas alturas del negocio, encontramos un socio con una flota de transportes y sistema de seguridad, nuestra empresa prosperará y se extenderá más pronto, ¿no? Pues esto mismo ya lo pensaron estos organismos cuando participan de la asociación con un hongo. Los hongos aprovechan el nitrógeno de las bacterias y el azúcar de las plantas. A cambio, ayudan a extender la red de conexión bajo tierra que favorece los intercambios y optimiza la comunicación. Protegen con sus antibióticos y colaboran a que la planta pueda resistir sequías y temperaturas extremas.
Ahora bien, como hemos dicho, las bacterias son un poco quisquillosas y, para fijar el N2 necesitan disponer de un espacio anaerobio, pero, por otro lado, necesitan oxígeno para cubrir la demanda energética que requiere tanto trabajo. Está claro que un quirófano debe ser un espacio aislado de gérmenes y con condiciones especiales, pero ajenos a esa realidad-burbuja, fuera de él, hay mucho ajetreo de personal que, aunque no participa de la cirugía directamente, la posibilita de forma administrativa. La función de la leghemoglobina (esta hemoglobina indispensable en las simbiosis) es llevar el oxígeno al lugar indicado: allí donde pueda aprovecharse y, al mismo tiempo, no contamine la delicada operación (ese lugar en la pared del quirófano se llama simbiosoma). Es debido a la presencia de esta hemoglobina que los nódulos de las raíces tiene colores rojizos.
Además de la simbiótica, las leguminosas poseen otros tipos de hemoglobina en sus hojas, semillas y raíces (donde coexisten la simbiótica y la no simbiótica). Estas hemoglobinas vegetales son indispensables para las plantas, intervienen en el desarrollo y germinación de las semillas, la floración, el desarrollo o la diferenciación de las raíces. Y lo más importante: la respuesta al estrés y a los ataques de patógenos. A las hemoglobinas se las relaciona directamente con las vías de transducción (donde un mensaje, ya sea químico o incluso eléctrico, se convierte en respuesta química o mecánica de parte de la célula). Las hemoglobinas influyen y alteran tanto la expresión como los sitios de acción de las señales químicas para hablar con las células, es decir, que dirigen a la planta y la ayudan a resistir. Algunas de estas señales y su respectivo mensaje son: auxina (estimula el crecimiento), etileno (acelera la maduración del fruto y la caída de hojas), ácido jasmónico (hormona vegetal de defensa), ácido salicílico (del que derivamos la aspirina, en la planta es una señal química de alarma), citoquininas (que retrasan el envejecimiento y dan prioridad a la formación de brotes estimulando la mitosis) y ácido abscísico (protege a la planta de la adversidad ambiental). Además, transportan electrones para favorecer reacciones químicas y funcionan atrapando moléculas pequeñas, biológicamente indispensables (esta propiedad se llama quelante, del griego chelé, ‘pinza’).
Sin referirnos a hemoglobinas simbióticas, todas las plantas que existen poseen hemoglobinas (esto se sabe desde 1939); lo que pasa es que su cantidad es relativamente pequeña, porque los vegetales solo las utilizan para modular las señales que hemos mencionado anteriormente. En la planta, el alegre color verde de la clorofila silencia al rojo.
Después de las leguminosas, las plantas con mayor cantidad de hemoglobina son aquellas donde la presencia de oxígeno es escasa. Por ejemplo, en general, en las raíces, como la remolacha o aquellas plantas cuyo sistema radical está sumergido, como el arroz. También las semillas y brotes (pues en los tejidos más compactos hay menos O2).
Como todas las sustancias en la naturaleza, el equilibrio es un elemento clave para determinar la diferencia entre llamar a un amigo para pedir ayuda o llamarlo para despedirse.
| Planta | Animal y humano |
| N2 es indispensable para convertirlo en el NH3 y construir sus componentes celulares. | O2 es indispensable como fuente de energía para que la célula pueda llevar a cabo todas sus funciones. |
| NO (señalizador de estrés celular).
En pequeña medida, regula el estrés activando las defensas celulares. En exceso, es venenoso. |
CO (producido por el propio cuerpo, señales de estrés celular).
y CO2 CO en pequeñas dosis frena la inflamación, dilata los vasos sanguíneos para que tengan más capacidad y bloquea la muerte celular. CO2 en pequeñas dosis activa la respuesta de liberar oxígeno a los tejidos (se usa en estética para estimular la oxidación de la grasa). En exceso, ambos son venenosos. |
Hablando de hemoglobina y de hierro, tenemos una analogía astronómica que ilustra a la perfección lo que estamos hablando de equilibrios. El planeta Marte es conocido como planeta rojo debido a la gran cantidad de óxido de hierro sobre su superficie. Además de poseer el volcán más grande del sistema solar (el Monte Olimpo), tiene dos lunas. Deimos (terror) y Fobos (miedo) fueron descubiertos en 1877.
Deimos se aleja del planeta y gira muy lento, se comprende que el terror nos paraliza.
Fobos, en cambio, se traslada tan rápido que cruza el cielo marciano dos veces al día. El miedo es un sistema de seguridad que no solo nos da el impulso para escapar rápidamente, sino que puede convivir con la curiosidad y no nos impide acercarnos a comprender aquello que tememos. Fobos se está acercando cada vez más; por eso, en apariencia, cambia de tamaño. Los astrofísicos dicen que un día llegará tan cerca que chocará contra Marte y dejará de existir. Eso pasa a veces cuando nos acercamos a aquello que nos da tanto miedo: que descubrimos que hay un sitio donde ya no existe más. Una enseñanza tomada de la naturaleza y del lejano universo, un consejo de vida para humanos y vampiros.
Bibliografía
Sainz Gandolfo, M. M. (2014). Estructura y función de las hemoglobinas de leguminosas [tesis doctoral, Departamento de Nutrición Vegetal, Estación Experimental de Aula Dei]. Zaragoza, España.
Claude A. Piantadosi. (2008). Carbon monoxide, reactive oxygen signaling, and oxidative stress. Free Radical Biology and Medicine, 45(5), 562–569. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2008.05.013
Páginas web
https://www.lu.se/lup/publication/8ba39c24-50f0-45b2-a4c7-c746db1f2e38
https://astronomiaparatodos.com/2024/09/16/fobos-y-deimos-los-satelites-de-marte/
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