Elsa y las bacterias nucleadoras de hielo

Hoy vamos a hablar de la más fría de todas las princesas Disney. Elsa comparte una curiosa habilidad con ciertos microorganismos procariotas. Además de ser resistente a las bajas temperaturas, la reina de Arendelle puede congelar el agua e invocar hielo y nieve a voluntad; unas habilidades comparables a las que muestran las bacterias nucleadoras de hielo (Pseudomonas syringae).

Elsa, la Reina de Hielo

Vamos a presentar a Elsa. Para empezar diré que Elsa es uno de los personajes centrales de «Frozen, el Reino del Hielo«. Junto a su hermana Anna, protagoniza uno de los clásicos animados salidos de la factoría de Disney, que está inspirado en el cuento «La Reina de las Nieves» del escritor danés Hans Christian Andersen (el mismo que escribió «La Sirenita»).

En el reino escandinavo de Arendelle, en medio de un paisaje precioso cubierto de bosques y jalonado con fiordos, nació una joven princesa. Ella tenía el don de invocar hielo y nieve a voluntad y controlarlos con sus emociones. Elsa, nuestra futura reina, era muy feliz junto a sus padres y su hermanita, Anna.

A Elsa y Anna les encantaba levantarse a hurtadillas por la noche y jugar a escondidas. Elsa era capaz de congelar el salón entero y llenarlo de nieve solo por divertirse con su hermana. Pero una noche, hubo un accidente y Elsa hirió a Anna con sus poderes.

Sus padres pusieron fin a esos juegos infantiles. Aislaron a Elsa en sus aposentos y le prohibieron hablar con Anna o los sirvientes de palacio. Le enseñaron a temer sus poderes criogenéticos y a mantenerlos reprimidos frente a los demás. Quién podría saber lo qué pensarían las gentes de Arendelle si algún día el secreto salía a la luz.

La situación no hizo más que empeorar. Pocos años antes de que Elsa llegara a su mayoría de edad, sus padres murieron en un naufragio y nuestra triste princesa quedó como la heredera al trono de un reino que apenas conocía a su futura gobernante. La farsa que vivía Elsa no podía durar mucho más. Estaba llegando al límite de su resistencia, con sus frías habilidades pugnando por salir, y a duras penas salió airosa de la ceremonia de coronación.

Después de tan largo tiempo reprimiéndose, todo quedó al descubierto en un descuido durante la fiesta tras la coronación. La reina Elsa, recien coronada, se vio obligada a huir precipitadamente de la corte, congelando sin proponérselo la superficie del fiordo que baña a Arendelle y escapando a la carrera por la banquisa.

Elsa no dejó de correr hasta llegar a la cumbre de una montaña nevada, allá en el norte. Todo había quedado atrás: su hermana, su hogar, su secreto y todos sus miedos. Desde la distancia el mundo parecía pequeño. Ya no había reglas para ella y por primera vez en años, dio rienda suelta a sus poderes criogenéticos. Y como en Disney no podía ser de otra manera, lo hicieron con una canción inolvidable.

Así da comienzo la historia, más o menos. Elsa es descubierta y se va al exilio dejando el reino en plena glaciación. Anna será quien parta en su busca para salvar el reino de Arendelle de su gélido destino y rescatar a su hermana mayor de la soledad. Dos hermanas demostrarán así que el amor fraterno puede descongelar cualquier cosa.

Y ahora que la reina Elsa ha sido presentada debidamente, por fin podemos entrar en materia.

Organismos psicrotolerantes y psicrófilos

¿Psicro-qué? No te preocupes si en esta entrada te encuentras «palabros» raros como estos, porque en seguida los explicaré para que todo quede bien claro. Si necesitas más información, aquí explico el tema con más detalle.

Cuando las princesitas Elsa y Anna se levantan en mitad de la noche para jugar en el salón congelado, podemos ver algo muy curioso. Ambas salen de la cama y se ponen a jugar, pero mientras que Anna se ha puesto unas botas para protegerse del suelo helado, Elsa continúa llevando sus zapatillas de andar por casa.

Por supuesto, esto no significa que Anna sea más responsable que su hermana mayor, sino que Elsa no necesita aislamiento térmico. Sus propios poderes criogenéticos le otorgan una resistencia excepcional a las bajas temperaturas. De hecho, más bien sería al contrario; seguro que antes de salir corriendo del dormitorio, Elsa le recordaría a su hermanita que se pusiera unas botas.

Más adelante, Elsa nos confiesa su inmunidad al frío con sus propias palabras cuando canta «Suéltalo» (o «Let it go», en la versión original): «El frío a mí nunca me molestó (The cold never bothered me anyway)».

En condiciones climáticas donde una persona normal tendría que llevar puesto encima un par de abrigos y toda la tela que pueda reunir, solo Elsa puede lucir tan elegante vestido en su palacio de hielo sin coger una pulmonía. Eso es tolerancia al frio.

En sí misma, y con el mayor respeto que se merece, Elsa representa a los organismos psicrotolerantes, es decir, aquellos seres vivos que acostumbran a vivir en ambientes templados pero que pueden además mantener su actividad y metabolismo a bajas temperaturas.

El ejemplo más típico son las bacterias y hongos que contaminan los alimentos refrigerados. Estos son capaces de seguir descomponiendo la leche, la carne y las tortillas de patatas tanto fuera como dentro del frigorífico. En la naturaleza, esta tolerancia les resulta muy útil a los seres vivos que viven en ambientes de temperaturas fluctuantes a lo largo de las estaciones, o entre el día y la noche.

En contraposición a los psicrotolerantes, están los organismos psicrófilos, que se definen como seres vivos que solamente pueden vivir en ambientes fríos, y si son llevados a lugares cálidos perecen sin remedio. Este no es el caso de Elsa.

Núcleos de cristalización

Varias veces en «Frozen, el Reino del Hielo», podemos ver un gesto muy característico de la reina Elsa. Cuando quiere congelar el suelo que pisa, Elsa se levanta ligeramente la falda y da un zapatazo en el suelo, haciendo crecer el hielo a partir del punto de impacto. A estos puntos donde se inicia el crecimiento de un cristal se les conoce como «núcleos de cristalización«.

Los poderes criogenéticos de Elsa explotan el comportamiento del agua a bajas temperaturas. Cuando la temperatura de una masa de agua desciende hasta el punto de congelación (0 ^oC, si hablamos de agua destilada), las moléculas de agua comienzan a congregarse en torno a las impurezas que pueda haber y los cristales de hielo van creciendo lentamente según van llegando más moléculas de agua. Estas impurezas, que pueden ser simples motas de polvo o moléculas orgánicas, actúan como núcleos en torno a los cuales crecerán los cristales.

Este fenómeno es muy importante en la formación de los copos de nieve, donde precisamente cada copo ha crecido a partir de una mota de polvo atmosférico a la que se le han adherido las moléculas de agua a su alrededor. Sin polvo atmosférico no habría nieve, ni granizo.

En su caso, Elsa no se conforma con reducir la temperatura ambiental a su antojo. También produce núcleos de cristalización para asegurar la formación de cristales de hielo.

Pues bien, entre los organismos psicrotolerantes existen unas bacterias que van un paso más allá en su semejanza con nuestra flamante reina de hielo. Las bacterias nucleadoras de hielo o Pseudomonas syringae también consiguen utilizar el hielo en su propio beneficio al generar sus propios núcleos de cristalización.

Bacterias nucleadoras de hielo

La formación de cristales de hielo internos es de las peores cosas que le pueden ocurrir a una célula viva. El agua líquida es muy importante para la vida, diluyendo nutrientes y metabolitos y moviendo enzimas de un lado para otro; pero los cristales de hielo forman espículas agudas que desgarran la membrana plasmática y los sistemas de endomembranas, condenando a la célula a morir.

Hay animales y plantas que pueden evitar en cierta medida la aparición de cristales de hielo reduciendo el punto de congelación de sus líquidos internos con compuestos anticongelantes, parecidos en esencia a los aditivos sintéticos usados en los circuitos de refrigeración de los coches. Por ejemplo, el bacalao antártico (Dissostichus mawsoni) se vale de glucoproteínas anticongelantes para vivir en las aguas del círculo polar antártico, a temperaturas por debajo del punto de congelación del agua.

Las plantas de climas fríos también usan compuestos anticongelantes para que sus hojas no se hielen cada noche con las heladas. Una alta concentración de glucosa resulta eficaz a la hora de evitar los temidos cristales de hielo, incluso a temperaturas de -10 ^oC.

Precisamente en las hojas de las plantas es donde habitan las bacterias nucleadoras de hielo. Pseudomonas syringae es una bacteria patógena de las plantas que tiene la capacidad de generar cristales de hielo para su propio beneficio. Estos microbios secretan una proteína de membrana, llamada «proteína INA» (Ice Nucleation Active), con gran afinidad por el agua y que actúa como un punto de inicio perfecto para el nacimiento de cristales de hielo. Cuando caen las temperaturas por la noche, estas bacterias se aseguran de que se formen cristales que rompan la epidermis de la hoja. Cuando el hielo se derrite, las bacterias pueden entrar y comenzar la infección de los tejidos vegetales. Las bacterias, por supuesto, tienen su propio anticongelante interno, así que no le afectan los cristales.

Las bacterias nucleadoras de hielo causan graves pérdidas económicas en los cultivos, pero no todo es malo. Investigaciones recientes están estudiando la posibilidad de usar estas bacterias para promover la lluvia y la nieve en lugares donde sea necesaria. Solo hay que producir en cantidades industriales la proteína INA y liberarla a gran altitud, sabiendo que se formarán nubes con más facilidad que con el polvo atmosférico. Esa es la teoría, al menos. Ahora solo queda ponerla en práctica.

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Volviendo a Elsa, queda claro que las bacterias nucleadoras de hielo no pueden hacer sombra a las habilidades de nuestra encantadora reina de Arendelle. Las bacterias tienen de su parte la psicrotolerancia y la producción de puntos de cristalización, pero dependen de las heladas para que el agua se congele. En cambio, Elsa puede controlar la temperatura ambiental para producir su propio frío.

Nada más que añadir. Con esta entrada pretendía demostrar que algunos de los poderes de Elsa tienen su equivalente biológico, al tiempo que dedicaba un hueco en este blog a la princesa más hermosa y fría de los clásicos Disney.

Y no será la última vez que la veamos por aquí.