Carlos Martínez del Río 

El mexicano promedio consume aproximadamente 100 gramos de azúcar cada día, lo que equivale a 20 cucharaditas. Consumimos buena parte de esta sorprendente cantidad en bebidas gaseosas. Una botella de Coca-Cola de medio litro contiene la mitad de nuestro consumo diario de azúcar. Los mexicanos consumimos refrescos como si fuésemos colibríes: al son de 140 litros por persona por año.

     Entre la década de los sesentas y la década actual, el consumo de azúcar aumentó a más del doble en nuestro país. Uno de los resultados de ese consumo desmesurado es que dos tercios de la población adulta sufre de sobrepeso y obesidad. Esa frecuencia en niños menores de 15 años es mayor al 30%. La mortandad anual por la diabetes asociada a la gordura se ha incrementado en paralelo al consumo de azúcar. En México, como en una gran parte del planeta, el consumo de azúcar se ha convertido en un problema de salud muy serio. El mundo sufre de “globesidad”. Sin embargo, los efectos patológicos del consumo de azúcar en humanos no son compartidos por otros animales que también consumen cantidades enormes de azúcar. En este articulo comparo el uso de azúcar entre humanos y un grupo de aves que consume cantidades casi increíbles de azúcar con completa, y envidiable, impunidad: los colibríes.

El azúcar en la historia y la economía

01MartinezLos mexicanos no siempre fuimos consumidores de azúcar en exceso. Las culturas prehispánicas en el Valle de México endulzaban sus bebidas y postres con aguamiel o con neutli (miel prieta de maguey). En la península de Yucatán, los mayas endulzaban su bebida ceremonial, el balché, con miel de abejas nativas. Todo cambió cuando Cristóbal Colón introdujo la caña de azúcar al Nuevo Mundo. Hernán Cortés la trajo a la Nueva España y construyo el primer trapiche. El azúcar cambió la ecología del nuevo mundo y transformó la economía global. Destruyó los bosques del Caribe, transformó los hábitos de trabajo de los obreros en Europa, y les pudrió los dientes a los ingleses. La producción de azúcar estimuló uno de los crímenes mas horrendos de la humanidad: la esclavitud y el tráfico de esclavos de África a nuestro continente. La maravillosa música afroantillana, ejemplificada por Celia Cruz, la reina de la salsa, y su característica exclamación “¡Azúcar!”, es una de las consecuencias positivas de este crimen y de nuestra extraordinaria avidez por todo lo dulce. En nuestros días, el azúcar refinada y sus derivados representan aproximadamente el 20% de las calorías en la dieta moderna. La producción de caña de azúcar representa el 6.2% de la producción agrícola mundial y el 10% de su valor monetario. Unas 27 millones de hectáreas en el mundo (un área del tamaño del Ecuador) son dedicadas a la caña. Los países que no producen azúcar importan 58 millones de toneladas cada año. El azúcar es el producto agrícola-industrial que nadie necesita pero que todo mundo desea.

     El azúcar de mesa es una de las pocas substancias que consumimos casi pura (la otra es la sal). Cuando comes la parte blanca de una calaverita de azúcar, estás ingiriendo sacarosa 99% pura. La sacarosa es un disacárido, un carbohidrato que las plantas construyen pegando dos azucares mas pequeños: la glucosa y la fructosa. Las miel de abeja contiene principalmente glucosa y fructosa. Al nivel molecular, la miel es sacarosa partida en dos. El proceso bioquímico que las plantas usan para producir sacarosa fue inventado por el ancestro de las cianobacterias (o algas verde-azules) hace mas de tres mil millones de años. Las plantas verdes, como la caña de azúcar, heredaron la habilidad de sintetizar sacarosa cuando adquirieron los cloroplastos por endosimbiosis con una cianobacteria. Solamente los organismos que pueden hacer la fotosíntesis generan azúcar.

     El azúcar no solo ha tenido un valor comercial importante para nosotros los humanos. Durante la larga evolución de las plantas verdes, el azúcar se convirtió en la “moneda” de intercambio entre estas y los animales que las polinizan y transportan sus semillas. Así, el néctar floral es el pago que reciben los polinizadores por el servicio de sexo a distancia que dan a las plantas. De forma similar, la pulpa dulce de muchos frutos evolucionó para atraer y alimentar a los dispersores de semillas. Los dispersores son aves y murciélagos que comen la fruta y se llevan a las semillas (los descendientes de las plantas) dentro de su tracto digestivo para luego defecarlas en sitios que con frecuencia son mejores para su germinación y establecimiento.

¿Cómo obtuvieron los colibríes su gusto por el azúcar?

Muy probablemente los humanos heredamos nuestra propensión por el sabor dulce del azúcar de nuestros ancestros que eran omnívoros, y comían fruta cuando la encontraban. Dada nuestra afición por lo dulce, es tentador, pero erróneo, pensar que el gusto por lo dulce es una característica universal de los animales, o por lo menos de todos los mamíferos y las aves. La capacidad de los animales de detectar los distintos sabores de la comida depende de la dieta. Los perros, por ejemplo, son omnívoros. Además de carne, comen todo tipo de alimentos azucarados y harinosos. El resultado de esta variada dieta es que a los perros  les gusta la comida dulce, incluyendo algunos endulzantes artificiales como el xilitol, que son inofensivos para los humanos pero tóxicos y hasta letales para los perros. En contraste, los gatos son carnívoros estrictos y son completamente incapaces de detectar el dulce sabor del azúcar. Si a tu gato le gusta el helado de crema, es por la grasa y las proteínas. No por el azúcar.

     El sabor de la comida es detectado por receptores en las papilas gustativas dispersas en las superficies de la cavidad bucal. Las papilas parecen cabezas de ajo en los que cada célula es un diente. La superficie expuesta de estas células contiene los receptores, proteínas que funcionan como antenas microscópicas que detectan los diferentes sabores. Cuando los receptores interactúan con diferentes substancias en la comida, las células de las papilas mandan una señal al cerebro. Los receptores que detectan los sabores dulces están formados de proteínas llamadas T1Rs (o receptores de gusto de tipo 1). Hay tres de estas proteínas: T1R1, T1R2, y T1R3. Estas proteínas trabajan en pares. Cuando T1R2 se combina con T1R3, el receptor detecta substancias dulces como la sacarosa, la glucosa, y la fructosa. Cuando el par es T1R1 y T1R3, el resultado es un receptor que detecta el sabor “umami”, que es el sabor de los aminoácidos en la carne y el pescado. El glutamato monosódico (una sal del ácido glutámico) es frecuentemente usado como sazonador (con el nombre comercial Ajinomoto) para amplificar el sabor umami en la comida.

     Los gatos no pueden detectar lo dulce debido a que en ellos el gen responsable de la síntesis de T1R2 tiene un defecto. Los chitas, los tigres y los leones, todos parientes cercanos de los gatos domésticos, comparten este gen defectuoso y tampoco detectan el sabor dulce. El gen está en sus genomas, pero está dañado: se ha vuelto un pseudogen. Los pseudogenes son los remanentes de genes que en algún momento fueron funcionales y que al atrofiarse quedaron como fosilizados en el genoma. Curiosamente, en los lobos marinos y los delfines los genes que codifican para TR1, TR2 y TR3 se han convertido en pseudogenes. Estos animales no detectan ni lo que sabe dulce ni lo que sabe a umami.

     Puede que no sorprenda a nadie que los gatos y otros carnívoros estrictos no sean capaces de detectar lo dulce. Pero las gallinas también carecen de esta habilidad. Mas raro aún, los guajolotes, los pinzones (Taenopigia guttata, para ser mas preciso) y un montón de otras aves son incapaces de detectar el sabor dulce. En estas aves, no es que el gen que codifica para T1R2 tenga defectos, sino que está ausente. Debido a que las gallinas y los pavos están muy lejanamente relacionados con los pinzones, una hipótesis posible es que todas las aves carecen de este gen y por tanto no pueden detectar los azúcares. Hasta el momento todas las aves que han sido estudiadas carecen del gen. Esta observación sugiere un problema interesante: sabemos que a los colibríes les encantan los azucarados néctares de las flores. Y además, detectan los azúcares a concentraciones muy bajas. Jorge Schondube y sus estudiantes mostraron que los colibríes pueden detectar un cuarto de cucharadita de azúcar disuelto en 4 tazas de agua. Yo hice el experimento antes de escribir este párrafo, y descubrí que no puedo detectar esa concentración. Sospecho que tu tampoco podrías. ¿Como le hacen los picaflores para detectar el azúcar a tan bajas concentraciones?

     Los colibríes reinventaron el receptor de lo dulce. Maude Baldwin encontró que en estas aves el T1R3 se transformó de receptor de umami a receptor de azúcares por medio de selección natural. Baldwin identificó los cambios en la proteína gracias a los cuales ésta detecta el sabor de los azúcares en lugar de reconocer el sabor de los aminoácidos. Baldwin modificó el gen T1R3 de las gallinas usando ingeniería genética y lo transformó en uno similar al de los colibríes. El gen modificado produjo una proteína que combinada con T1R1 dejó de identificar aminoácidos y fue capaz de detectar azúcares. Así, Baldwin resolvió un misterio de la evolución de los colibríes: cómo es que evolucionaron la capacidad de detectar los azúcares en los néctares de las flores.

      Los colibríes se separaron de sus parientes mas cercanos, los vencejos, hace 40 millones de años. En algún momento después de esta separación, el linaje de aves que dio origen a los colibríes adquirió la capacidad de detectar el azúcar. Por medio de selección natural, el receptor de umami se transformó en uno capaz de detectar el azúcar. La habilidad de detectar la glucosa y la fructosa, además de la sacarosa, es una innovación clave que facilitó la evolución de la asociación entr colibríes y flores, y transformó a estas aves que eran insectívoras, como son todos sus parientes cercanos, en polinizadoras. Hoy en día, hay más de 300 especies de colibríes en el mundo y parece que la capacidad de detectar los azúcares en el néctar que ofrecen las flores facilitó la diversificación de este maravilloso grupo de aves.

El empacho del estornino

Cada molécula de sacarosa está formada de una molécula de glucosa pegada a una de fructosa. Por lo tanto, uno pensaría que da lo mismo comer sacarosa que una mezcla de glucosa y fructosa. Pero no es así. Para poder asimilar la sacarosa, los animales tienen primero que romper el enlace entre los azúcares que la forman. Una vez roto este enlace, el intestino puede absorber la glucosa y la fructosa. La enzima responsable de romper la sacarosa en dos se llama sacarasa y está pegada a la membrana de las células intestinales. Una proporción muy pequeña de los seres humanos carece de sacarasa y es incapaz de digerir la sacarosa. Estos individuos tienen dos copias dañadas del gen que produce la enzima y sufren de diarrea cuando comen azúcar de mesa (para los entusiastas de la genética: la insuficiencia de sacarasa intestinal es una condición asociada a un gen autosómico recesivo). Aunque la condición es rara en la mayoría de las poblaciones humanas (ocurre en menos de 1 de cada 2,000 individuos), es muy común en las poblaciones esquimales (Inuit, Yupik y Sirenik). Entre los Inuit de Groenlandia aproximadamente uno de cada diez individuos es intolerante a este azúcar.

02Martinez     Los colibríes son las aves más pequeñas. Además de ser muy chiquitos, revolotean frente a las flores. En términos de uso de energía, revolotear es muy caro. Consecuentemente, estos pequeños revoloteadores requieren consumir una cantidad enorme de energía por unidad de peso. Un colibrí de 4.5 gramos tiene que comer (y digerir) cada día casi la mitad de su propio peso en azúcares. Como es de esperarse, el intestino de los colibríes tiene una enorme capacidad para procesar azúcar. No solo tienen mucha sacarasa, sino que además cada una de las copias de la enzima tiene una actividad excepcionalmente alta.

     Hace algunos años, descubrí que no todas las aves pueden digerir el azúcar de mesa. Cuando les ofrecí una solución de azúcar a unos pobres estorninos (Sturnus vulgaris) que tenía en cautiverio, les causé un empacho espantoso. Fue tan malo que nunca la volvieron a comer, por más que se la seguí ofreciendo. Después encontré que los estorninos son, como algunos humanos, intolerantes a la sacarosa debido a que carecen de actividad de sacarasa intestinal. Los estorninos no son excepcionales. Hemos  encontrado una gran cantidad de especies (aproximadamente 600) que son totalmente incapaces de digerir la sacarosa. Las primaveras y zorzales (en los géneros Turdus y Catharus), los cenzontles (Mimus) y los cuitlacoches (Toxostoma) se cuentan entre ellos. Cuando la comen se empachan. Las especies incapaces digerir la sacarosa son muy diversas, pero tienen una cosa en común: un ancestro que perdió la habilidad de digerir la sacarosa.

     Curiosamente, muchas especies de aves incapaces de digerir la sacarosa comen fruta. Enormes bandadas de estorninos y primaveras diezman los cultivos de cerezas y arándanos. Antes de ser domesticados, muchos de los frutos que los humanos consumimos eran comidos por aves, que dispersaban sus semillas. Estos frutos tienen glucosa y fructosa como endulzantes. Carecen de sacarosa.

     Hace un par de meses recibí una de las llamadas telefónicas más raras de mi vida. ¡Cuando contesté el teléfono creí que era una broma de mal gusto! El editor de la revista de productores de cerezas en los Estados Unidos (Good Fruit Grower) me habló para preguntar si yo sabía acerca de la práctica de los granjeros en el estado de Washington de rociar las cerezas con azúcar. Las frutas hiper-azucaradas empachan a los pájaros y el método reduce notablemente el daño. Un granjero curioso leyó nuestros artículos y decidió aplicar el conocimiento.

¿Son diabéticos los colibríes?

La diabetes (o más correctamente la diabetes mellitus) es un padecimiento médico trágico y, desafortunadamente, es cada día más común. Existen dos tipos de diabetes. En la diabetes de tipo 1 (o diabetes dependiente de la insulina), las células que producen insulina en el páncreas han sido dañadas por un ataque autoinmune. Los individuos que sufren de este tipo de diabetes dependen de la insulina para bajar el nivel de glucosa en la sangre. La diabetes de tipo 1 es relativamente rara  en México (entre 3 y 5 de cada 10,000 individuos). En la diabetes de tipo 2 las células no responden a la insulina. Este tipo de diabetes es mucho mas común. En México, 11.4 millones, o 9% de la población fue diagnosticada con diabetes de tipo 2 en 2015. La diabetes de tipo 2 está frecuentemente asociada a la obesidad. Los epidemiólogos estiman que la frecuencia de esta condición en México creció exponencialmente en los últimos 40 años. El incremento en la incidencia de diabetes parece haber coincidido con el aumento en el consumo de azucares.

03Martinez     El nombre “diabetes mellitus” viene de las palabras griegas “sifón” (diabainein) y “dulce como miel” (mellitus). Los pacientes con este padecimiento tienen niveles muy altos de glucosa en la sangre. Esto impiden que los riñones recuperen toda la glucosa que filtran. Los pacientes producen enormes cantidades de orina dulce y muy diluida. Hace 300 años, los médicos llamaban a la diabetes mellitus el “dulce mal de orina” (“sweet pissing evil”): una buena descripción de la enfermedad, pero además un buen nombre para una banda metalera.  En la Edad Media, los médicos usaban “ruedas de orina” con descripciones detalladas del sabor, olor, color y consistencia de la orina como herramientas de diagnóstico. En 1674, Thomas Willis describió la orina de un paciente diabético como “deliciosamente dulce”. Afortunadamente, ahora tenemos métodos químicos para medir la glucosa.

     Entre los vertebrados, los colibríes son los mayores consumidores de sacarosa. Los colibríes migratorios no sólo ingieren muchísima azúcar, sino que durante ciertas temporadas del año usan buena parte del azúcar que comen para acumular una cantidad enorme de grasa. Antes de migrar, un colibrí de garganta rubí (Archilochus colubris) acumula el 40% de su peso corporal en grasa. Los colibríes comen montones de azúcar y son estacionalmente obesos, lo que los hace excelentes candidatos para la diabetes. La concentración de glucosa en su sangre confirmaría esta suposición. Es de 3 a 5 veces más alta que la que se mediría en la sangre de un humano con diabetes. Desde una perspectiva humana, los colibríes tienen hiperglicemia crónica. Un humano en estas condiciones sería diagnosticado con “síndrome de diabetes hiperosmolar” y llevado rápidamente a un hospital. Sin tratamiento, el paciente se deshidrataría y hasta entraría en coma.

     Los colibríes, sin embargo, no muestran ningún síntoma negativo. No producen una cantidad anormal de orina, y su orina no tiene glucosa. Mas aún, a pesar de que los colibríes mantienen estas concentraciones aparentemente altísimas de glucosa en la sangre todo el tiempo, sus tejidos no sufren ningún daño. En los humanos, cuando la concentración de glucosa se mantiene constantemente alta, la glucosa reacciona con proteínas y causa daño celular, especialmente en los capilares. Esta es la razón por la que los diabéticos con frecuencia pierden la vista por retinopatía y edema macular, sufren de complicaciones renales, y pueden tener neuropatías que  eliminan el sentido del tacto y la detección del dolor en las extremidades. Nada de esto les pasa a los colibríes.

04Martinez     Lo más curioso es que en comparación con otras aves los colibríes tienen concentraciones de glucosa en la sangre que son normales, o hasta un poco bajas. La definición clínica de hiperglicemia es tener niveles anormalmente altos de glucosa en la sangre. Las aves no sufren de hiperglicemia, porque tienen niveles de glucosa en la sangre que son normalmente altos. Las ave mantienen niveles de glucosa en la sangre mucho mas altos que los mamíferos y regulan estos niveles usando mecanismos distintos. Esta observación contiene dos misterios: ¿cómo es que las aves recuperan toda la glucosa filtrada por los riñones? y ¿cómo es que las aves mantienen concentraciones altísimas de glucosa en la sangre sin consecuencias dañinas? Hasta el momento no tenemos respuestas pare estas dos preguntas.

     Es posible que estudiar a los colibríes pueda darnos claves sobre cómo tratar una enfermedad que los humanos padecemos cada vez más. Si investigando a los colibríes no encontramos la solución a la diabetes, por lo menos habremos aprendido algo nuevo sobre estos espectaculares animales, y lo que aprendamos alguien lo aplicará en el futuro. Las aplicaciones de la ciencia básica son impredecibles.

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