Articles

¿Cuántos Átomos Tenemos En Común Unos Con Otros?

en el Interior de cada uno de nosotros son nuestros órganos, células, moléculas y átomos. En la escala más pequeña de todas, ahí… son más de 10^28 partículas subatómicas en nuestros cuerpos, un número enorme. Si hacemos las preguntas de cuántos de ellos han estado dentro del cuerpo de otra persona en algún momento, obtenemos una respuesta alarmantemente grande.

Getty

Cuando comes alimentos, bebes líquidos o incluso respiras aire, muchos de esos átomos terminan incorporándose a tu cuerpo. Cuando sudan, exhalan y segregan o excretan materia de su cuerpo, esos átomos regresan a la biosfera de la Tierra, donde eventualmente pueden terminar incorporándose a los cuerpos de otras personas. Aquí en la Tierra, todo está conectado.

Pero, ¿qué tan conectados estamos? En particular, ¿cuántos átomos de nuestros cuerpos estaban en el cuerpo de otro humano en algún momento? ¿Compartimos átomos en común con todos los vivos de hoy? Con todos los que han vivido? Con el rey Tut, Cleopatra, Julio César, George Washington, etc.? La respuesta es fascinante: no solo tenemos cientos de miles de millones de átomos que alguna vez estuvieron en el cuerpo de todos los demás, sino que tenemos aproximadamente 1 átomo en nuestro cuerpo de cada respiración que cada ser humano ha tomado. Así es como lo sabemos.

El cuerpo humano, como convencionalmente lo pensamos, está compuesto de órganos que están hechos de células. Pero… a un nivel aún más pequeño, todo dentro de nosotros está compuesto de átomos: un número enorme de ellos debido a su tamaño abrumadoramente pequeño.

usuario PublicDomainPictures

Vamos a empezar por echar un vistazo a lo que el cuerpo humano es en realidad. Podrías considerarte a ti mismo como una colección de tus órganos macroscópicos y las células que los componen. Que no eres más que huesos, músculos, piel y otros órganos dentro de ti. Pero desde un punto de vista celular, eso solo constituye el 4% de las células de tu cuerpo. El otro 96% se divide, aproximadamente de manera uniforme, entre las células sanguíneas y las células bacterianas que viven en y dentro del cuerpo.

Las células sanguíneas (en su mayoría glóbulos rojos) viven solo durante aproximadamente 4 meses cada una, momento en el que se descomponen, sus componentes se excretan y se reemplazan por células nuevas que se crearon en la médula ósea. Las bacterias viven en todas partes que pueden: hay alrededor de un millón de células bacterianas en cada pulgada cuadrada de su piel, y decenas de billones de células bacterianas prosperan en su tracto digestivo.

Los elementos en el cuerpo humano. Mientras que, en masa, somos principalmente Oxígeno, Carbono, Nitrógeno e Hidrógeno,… hay docenas de elementos esenciales para los procesos de la vida en el cuerpo humano. Hay más de 10^28 protones que componen un cuerpo humano adulto típico.

Openstax college, Anatomy & Fisiología, Sitio web de Connexions

En términos de átomos, estas células están abrumadoramente hechas de solo unos pocos elementos. En peso, el cuerpo humano es:

  • 65% de oxígeno,
  • 18,5% de carbono,
  • 9,5% de hidrógeno,
  • 3,2% de nitrógeno,

y alrededor del 4% de todo lo demás combinado. Eso incluye el calcio en los huesos, el fósforo crítico para esas moléculas de ATP, el sodio y el potasio que son clave para regular las neuronas de su cuerpo, y el azufre, el cloro y el magnesio que desempeñan un papel clave en su cuerpo.

Pero incluso si hablamos solo de los cuatro elementos más comunes, estamos hablando de un número notablemente grande de átomos. Un ser humano, cuando cuentas todo lo que hay dentro de nosotros, es en realidad una colección increíblemente grande de átomos: hay más átomos en tu cuerpo que estrellas en todo el Universo.

Varias campañas de larga exposición, como el Campo Profundo Extremo del Hubble (XDF) que se muestra aquí, han revelado… miles de galaxias en un volumen del Universo que representa una fracción de la millonésima parte del cielo. En total, estimamos que hay aproximadamente 2 billones de galaxias en el Universo observable, pero incluso si tuvieran un billón de estrellas cada una (una estimación alta), habría más átomos en nuestros cuerpos que estrellas en el Universo.

NASA, ESA, H. Teplitz y M. Rafelski (IPAC / Caltech), A. Koekemoer( STScI), R. Windhorst (Universidad Estatal de Arizona), y Z. Levay (STScI)

Con cada año que pasa, de hecho, es posible que se sorprenda al saber que más del 90% de los átomos que estaban en su cuerpo ya no están allí. Las células se descomponen, se introducen en el torrente sanguíneo, se filtran por el hígado y los riñones, y grandes componentes de su contenido se excretan. Mientras tanto, ingieres y respiras nuevos átomos todo el tiempo, donde tu cuerpo los ensambla en nuevas moléculas y células. En cualquier momento dado, su cuerpo contiene aproximadamente (para un ser humano de tamaño promedio):

  • 4 × 1027 átomos de hidrógeno,
  • 2 × 1027 átomos de oxígeno,
  • 3 × 1026 átomos de carbono, y
  • 8 × 1025 átomos de nitrógeno.

Estos son números enormes, incluso para los estándares astronómicos. Y sin embargo, tenemos que preguntarnos de dónde vienen.

Los elementos que componen el cuerpo humano y son más esenciales para la vida ocupan una variedad de… ubicaciones en la tabla periódica, pero todas pueden ser generadas por los procesos de unos pocos tipos diferentes de estrellas en el Universo.

Ed Uthman, M. D., via http://web2.airmail.net/uthman/(L); Usuario de Wikimedia Commons Zhaocarol (R), bajo c. c. a.-s. a.-3.0.

Casi todo el oxígeno y el hidrógeno en nuestros cuerpos provienen del agua potable y del aire respirable. Mientras tanto, la mayor parte del carbono y el nitrógeno en nuestros cuerpos proviene de los alimentos que comemos. Esto marca la diferencia: es más fácil que el agua y el aire circulen por todo el planeta y se mezclen bien y a fondo. Suponiendo que los átomos no se crean ni destruyen, una muy buena aproximación a la realidad, una fracción de los átomos de aire que respiras estuvo alguna vez en los pulmones de otra persona a lo largo de la historia, ya sea Hitler, César, Ramsés u Otzi, el Hombre de hielo.

Dado que el hidrógeno y el oxígeno comprenden el mayor número de átomos en su cuerpo, y que la atmósfera y los cuerpos acuosos de la Tierra son donde residen esos átomos, esto nos da un método para abordar el problema: considerando el número de átomos en la atmósfera y en toda el agua de la Tierra.

La Tierra seca, en comparación con todos los océanos de la Tierra (punto azul grande), todo el agua dulce de la Tierra… (punto azul medio), y todos los ríos y lagos de la Tierra (punto azul pequeño), el último de los cuales es la misma masa/tamaño relativo de la atmósfera de la Tierra.

Howard Perlman, USGS / illustraion de Jack Cook, WHOI

La Tierra es un lugar masivo con una enorme cantidad de átomos, pero la mayoría de esos átomos están en el interior de nuestro planeta. La parte externa de ella, la biosfera de nuestro planeta, es el único componente que nos importa cuando se trata de los átomos con los que interactuamos regularmente. En general, la suma completa de todos los cuerpos acuáticos de la Tierra, incluidos lagos, océanos, ríos, mares, casquetes polares, glaciares, etc., se traduce en aproximadamente el 0,02% de la masa del planeta: 1,35 × 1021 kg. Toda la atmósfera, mientras tanto, es aproximadamente 1 parte en un millón de todo el planeta: 5,15 × 1018 kg.

Cuando hacemos los cálculos para convertirlos en átomos, esto es lo que obtenemos:

  • 4.1 × 1040 átomos de oxígeno (atmósfera),
  • 4.5 × 1043 átomos de oxígeno (agua), y
  • 9.0 × 1043 átomos de hidrógeno (agua).

Estos son números enormes, especialmente en comparación con el número de átomos en un cuerpo humano. Pero no son lo suficientemente grandes.

Si usamos una máscara o no, todavía estamos inhalando el mismo número de átomos en nuestro cuerpo… cada respiración que tomamos, y esos átomos tienen la misma probabilidad que siempre tuvieron de haber estado una vez dentro de otra persona. (Jaap Arriens/NurPhoto a través de Getty Images)

Getty

Si tomaras todos los átomos de tu cuerpo y los dejaras regresar al entorno natural de la Tierra, y luego mezclaras completamente todo el aire y el agua de la Tierra, te darías cuenta de un par de hechos espectaculares.

  1. Uno de cada 21 billones de átomos de hidrógeno (2,1 × 1016 átomos) proviene de su cuerpo.
  2. Uno de cada 26 billones de átomos de oxígeno (2,6 × 1016 átomos) proviene de su cuerpo.

Y esto es cierto para el cuerpo de todos, en promedio, si consideramos los átomos que los formaron hace un año.

Pero recuerde: el cuerpo humano típico tiene 4 × 1027 átomos de hidrógeno y 2 × 1027 átomos de oxígeno en él! Si cada uno de nosotros acumula átomos al azar, eso todavía significa que cada uno de nosotros, en promedio, tiene cientos de miles de millones de átomos que, hace un año, estaban dentro de todas y cada una de las demás personas en la Tierra. Cientos de miles de millones de átomos están en tu cuerpo no solo de mí y de todos los demás en la Tierra, sino también de dinosaurios que vivieron hace millones de años.

Esta imagen muestra el esqueleto remanente de Sue el T-Rex, en exhibición en el Museo Field de Chicago…. Hay aproximadamente unos cuantos trillones de átomos que una vez estuvieron dentro de Sue y que ahora conforman su cuerpo hoy en día.

Dallas Krentzel / Flickr

Es solo porque los átomos son tan pequeños, y hay tantos de ellos dentro de cada uno de nosotros, que esto es posible. Si los átomos fueran más grandes y más masivos, y estuviéramos hechos de menos átomos, esta sería una propuesta mucho más difícil. Pero la realidad es que estamos hechos de bloques de construcción extremadamente pequeños, y hay más de ellos en cada uno de nosotros que kilogramos en la Tierra, estrellas en el Universo observable o granos de arena en todo el Sistema Solar.

De hecho, en este momento, si respiras profundamente y luego exhalas, para cuando pase un año, aproximadamente un átomo de esa respiración terminará en cada otra persona en los pulmones de la Tierra en cualquier momento. En otras palabras, probablemente tengas aproximadamente un átomo del último aliento de César en tus pulmones ahora mismo.

Cada aliento humano contiene aproximadamente 10^19 átomos, lo que significa que incluso en nuestro bien mezclado… atmósfera, es probable que tengas alrededor de 1 átomo que en algún momento fue parte de cualquier aliento que se haya respirado en la historia humana.

Sasha Kargaltsev / flickr

Nuestros cuerpos pueden parecer aproximadamente iguales año a año, pero el hecho es que en realidad estamos expulsando los átomos dentro de nosotros todo el tiempo:

  • el carbono que exhalamos en dióxido de carbono es el carbono que compone nuestros cuerpos,
  • el agua que excretamos cuando orinamos es el hidrógeno y el oxígeno de nuestros cuerpos,
  • y los otros elementos, en una combinación de sudor, orina y desechos sólidos, también salen de nuestros cuerpos de forma regular.

Mientras tanto, respiramos aire, bebemos agua y comemos plantas y animales, y eso trae nuevos átomos a nuestros cuerpos para reemplazar los que perdemos constantemente. El planeta Tierra es un sistema aproximadamente cerrado en lo que respecta a los átomos de nuestra biosfera, lo que significa que, dado el tiempo suficiente para que las cosas se mezclen lo suficiente, estos componentes diminutos y microscópicos de nuestro mundo inevitablemente se propagarán dondequiera que se permita que el agua y el aire vayan.

Desde escalas macroscópicas hasta subatómicas, los tamaños de las partículas fundamentales juegan solo a… pequeño papel en la determinación de los tamaños de las estructuras compuestas. Aún no se sabe si los bloques de construcción son verdaderamente fundamentales y/o partículas puntuales, pero sí entendemos el Universo desde grandes escalas cósmicas hasta diminutas subatómicas. Hay casi 10^28 átomos que componen cada cuerpo humano, en total.

Equipo Magdalena Kowalska / CERN / ISOLDE

Cada vez que respiras, respiras átomos de aire que una vez estuvieron dentro de otro ser humano. Cada vez que tomas un trago de agua, estás bebiendo agua que una vez estuvo dentro de otro ser humano. Y cada bocado de comida que tomas consiste en átomos que estaban dentro de otra persona. Todos compartimos el mismo planeta, la misma biosfera y, en un nivel fundamental, incluso los mismos átomos.

A nivel atómico, todos estamos increíblemente conectados. Dentro de su cuerpo, en este momento, hay cientos de miles de millones de átomos que una vez estuvieron dentro de otros seres humanos en la Tierra. A lo largo de las generaciones y los eones, esos mismos átomos siguen formando todo: los átomos de los dinosaurios, las plantas, los trilobites e incluso los organismos unicelulares que una vez dominaron nuestro planeta están ahora dentro de ustedes.

Ahora es tu turno. Sácale el máximo partido.