Quí parla en nom de la Terra?

Avui, dimecres 20 de desembre, fa 10 anys que va morir en Carl Sagan. L'Ambros, al seu article, ens explica còm la seva sèrie COSMOS li va enganxar a la ciència. No només a ell: a molts.

[@more@]

El títol del seu post "Quí parla en nom de la Terra?", i que poso jo mateix, pertany a un capítol de l'esmentada sèrie que finalitza amb les següents paraules:

Quí parla en nom de la TERRA? … Nosaltres parlem en nom de la Terra. Tenim la obligació de sobreviure no només per nosaltres sinó també per aquest Cosmos, antic i vast del qual procedim.

La nostra història d'avui té dos herois: un és el Carl Sagan i l'altre és un home que va lluitar perquè la raça humana ho tingués més fàcil per sobreviure, tot seguint l'ensenyament del paràgraf anterior. Aquest post és un homenatge per a tots dos.

Si sabéssiu que algú ha detonat una bomba atòmica molt lluny del vostre centre de vida, us preocuparia? quina importància té que facin proves nuclears a l'atmosfera? Ja se'n han fet moltes, què importa unes quantes més? (menys pels que viuen a prop, és clar).

El carboni-14 (a partir d'ara C-14) té una semivida de 5.730 anys. Amb una semivida tan llarga i sent un element tan comú a la vida es va convertir en el marcador més important de la bioquímica. Del concepte semivida ja us vaig parlar però de que és un marcador no, i prometo fer-ho en una altra ocasió (per cert, sabíeu que el primer marcatge amb elements radioactius de la història va ser el d'un pastís per una discussió d'un premi Nobel de Física amb la seva patrona? … temps al temps).

Aquesta semivida, comparada amb la durada d'una vida humana, és molt llarga. L'escriptura es va inventar cap al 3000 aC. Si en aquell moment haguessin posat un quilo de C-14 sota aquell tros d'argila que es va gravar per primera vegada i ningú no l'hagués tocat des d'aleshores, avui hauria mig quilo. D'altra banda, és molt curta en comparació a eres geològiques. Si tota la massa de la Terra hagués estat C-14, en un milió d'anys, quedaria un únic àtom del mateix. Per tant, per molt C-14 que quedés fa un milió d'anys, avui no quedaria res d'ell.

A part del generat pels científics, el C-14 existeix a la Natura i degut les argumentacions anteriors només és possible si hi ha algun mecanisme que ara mateix ho estigui produint. En 1934, l'Aristid V. Grosse, químic lituà-nord-americà, va proposar que els rajos còsmics xocaven amb els àtoms de l'atmosfera i induïen reaccions nuclears. I tenia raó.

Resulta que part d'aquests rajos còsmics són protons (àtoms d'hidrogen sense el seu electró) que es mouen a un 99% de la velocitat de la llum. Penetren en la part superior de l'atmosfera (radiació primària) i quan topen amb un àtom de l'atmosfera amb aquesta bàrbara energia el trenquen produint nous àtoms i partícules (radiació secundària). Entre aquestes partícules produïdes estan els neutrons.

Molt de tant en tant, un d'aquests neutrons xoca amb un nucli de nitrogen-14 (principal component de l'atmosfera amb 7 protons i 7 neutrons). El neutró que arriba expulsa un protó del nitrogen, quedant amb 6 protons i 8 neutrons, és a dir, C-14. Amb la semivida anteriorment dita, fa una desintegració beta en la qual un neutró es transforma en un protó (expulsant un electró) i tornem a tenir 7 protons i 7 neutrons, és a dir, el nitrogen-14 inicial.

Fixeu-vos, mentre que d'una banda es produeix C-14, per una altra es desintegra, i d'aquesta manera s'arriba a un equilibri en el qual la quantitat de C-14 distribuït per l'atmosfera roman més o menys constant. El C-14 es comporta igual que el seu isòtop germà, el C-12, i abans de desintegrar-se té temps de distribuir-se per tota l'atmosfera, el CO2, les plantes, els animals … i nosaltres. Tots, de fet, tenim una determinada quantitat de C-14 al nostre cos. Mentre un organisme està viu, intercanvia carboni amb la natura i aquesta proporció de C-14 roman constant d'acord amb la quantitat existent a l'atmosfera. Quan mor un ésser viu, deixa d'intercanviar carboni i la seva concentració baixa de manera que en funció d'ella podem saber quant temps fa que va morir, és a dir, saber la data de la seva mort. Això és precisament el que va proposar el Willard Frank Libby, químic americà, que en 1946 es va portar el Premi Nobel de Química en 1960.

La pregunta és, quant C-14 hi ha al nostre cos? Fem uns càlculs aproximats. El cos humà té un 15% del seu pes en carboni, de manera que una persona de setanta quilos conté 10,5 quilos de carboni. Atès que hi ha un àtom de C-14 per cada 540 mil milions d'àtoms de carboni, el cos conté 190 milionèssimes de gram de C-14. Ja que coneixem la semivida del C-14, podem calcular que el nombre de partícules beta produïdes pel C-14 que és aproximadament de 3.100 partícules beta per segon.

Això significa que al nostre cos tenim unes 3.100 petites explosions per segon en les quals un C-14 es transforma en nitrogen deixant anar un electró que surt disparat. Si aquest electró xoqués amb una cèl·lula trencant una molècula greix o de midó no provocaria danys irreparables, però si xoca amb una molècula d'ADN pot fer molt mal, doncs la molècula d'ADN controla algun sector important de la maquinària cel·lular i les lesions en ella poden produir una mutació que podria derivar en càncer o defectes en el fetus.

De moment, tranquil·litzem-nos: la massa de les molècules d'ADN a les cèl·lules és aproximadament 1/400 de la massa de tota la cèl·lula, per la qual cosa aquests electrons que travessen la cèl·lula seguint direccions aleatòries gairebé no xoquen amb una molècula d'ADN i consumeixen les seves energies provocant canvis relativament poc importants.

Però, i ara no tranquil·litzem-nos, recordeu que quan un C-14 es desintegra es transforma en N-14 i això canvia totalment la química i el comportament de la molècula a la que hi era. De fet, un canvi així pot fer que es trenquin els enllaços i, si és una molècula d'ADN, trencar-la en dos trossos i provocar una mutació de la que poden esdevenir efectes greus. La pregunta del milió és: quant C-14 tenim en l'ADN de les nostres cèl·lules?

Doncs bé, hi ha aproximadament un àtom de C-14 a l'ADN cada 20 cèl·lules i per tant es produeix una desintegració per any en cada 24.000 cèl·lules. Aquest número pot no semblar molt gran, però és que tenim uns 50 bilions de cèl·lules al cos pel que al final resulten … ¡6 desintegraciones de C-14 cada segon en alguna molècula d'ADN d'un cos de 70 kg! El C-14 és un potencial assassí!

És possible, és clar, que la majoria d'aquestes mutacions sigui relativament inofensiva. També és possible que diverses mutacions greus destrieixin una cèl·lula que després pugui reemplaçar-se fàcilment. Algunes cèl·lules però, eliminades d'aquesta manera (especialment les cèl·lules nervioses i les cerebrals) potser no puguin reemplaçar-se. També hi ha mutacions que potser no matin a una cèl·lula però que poden convertir-la en cancerosa. Podríem que les mutacions importants observades a tots els organismes es deuen gairebé sempre (encara que no del tot) als àtoms de C-14. Així que fixeu-vos com hem connectat els rajos còsmics amb la quantitat de C-14 a l'atmosfera i amb la probabilitat d'una mutació en una cèl·lula. Tornem a tranquil·litzar-nos: portem vivint així milers d'anys i no passa res.

Però resulta que ara arriba un intel·ligent animal anomenat home que es dedica a fer el paperina i fer explosions nuclears que, entre d'altres coses, incrementen la quantitat de C-14 a l'atmosfera. Us poso un gràfic en el que s'observa una línia blava horitzontal que ve a ser la concentració "natural" de C-14 al CO2 de l'atmosfera i les altres que representen la concentració mesurades a diferents èpoques i llocs (Àustria en verd i Nova Zelanda en vermell):

Gràfic de l'augment de C-14 a l'atmosfera

Veieu aquesta bestial ascensió entre els anys 1955 i 1963? Doncs fins a aquest últim any ja s'havien fet 500 explosions nuclears: unes 300 a càrrec dels EUA, 180 de la Unió Soviètica, 25 de Gran Bretanya i 4 de França. Penseu que cada explosió d'aquestes va incrementar la quantitat de C-14 a l'atmosfera i, per tant, el nombre de canvis al nostre ADN, amb totes les seves conseqüències.

Bé, com us ha quedat el cos? no us vindrà un calfred quan, a partir d'ara, sentiu que algú ha detonat una altra bomba nuclear?

I això sense tenir en consideració les 10 tones de plutoni que van injectar a l'atmosfera i que cau de tornada a la superfície en un parell d'anys passant a formar part de l'ecosistema terrestre i aquàtic. El plutoni és summament tòxic, ja que després de ser ingerit o inhalat s'instal·la permanentment a l'esquelet, el fetge i els pulmons. La radiació que emet pot causar greus danys, com tumors ossis o pulmonars. Només cal ingerir algunes milionèssimes de gram de plutoni perquè la salut estigui en un gran risc.

Doncs bé, la història que us he explicat del C-14 va ser l'argument que va utilitzar el Linus Pauling per aconseguir que el 1963 es signés el Tractat de Prohibició d'Assajos Atmosfèrics (ATBT). El Pauling ja havia estat Premi Nobel de Química en 1954 i va iniciar una campanya informativa per convèncer als dirigents del món i al públic en general que cada explosió nuclear a l'atmosfera augmentava la incidència de diferents tipus de càncer i defectes genètics perquè augmentava la quantitat de C-14 a l'atmosfera i als nostres gens. El Pauling es va portar el Premi Nobel de la Pau en 1961, convertint-se en l'única persona de la història, de moment, que ha aconseguit dos premis Nobel en solitari.

I és que, d'alguna manera, va seguir els consells del Sagan i va lluitar per tots i sobretot per les generacions posteriors, entre les quals estem nosaltres, recordant-nos el nostre deure de sobreviure, com va dir el mestre Sagan.

Gràcies, Pauling, per parlar en aquell moment en nom de la Terra.

Fonts:

Quant a omalaled

Me llamo Fernando y soy un apasionado de la ciencia y admirador de los científicos y ténicos de todas las épocas. Espero disfrutéis sabiendo un poquito más de ellos.
Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

3 respostes a Quí parla en nom de la Terra?

  1. dan diu:

    Noi, felicitats. Una de les millors explicacions que he llegit sobre els efectes de la radiació al nostre cos.

    Salut!

  2. omalaled diu:

    Gràcies … Asimov m’ha ajudat força 🙂

    Salut!

  3. omalaled diu:

    Ei, baró. Gràcies.

Els comentaris estan tancats.