Nutrición: cómo los alimentos se convierten en energía, crecimiento y salud

Qué significa realmente la nutrición

La nutrición es el conjunto de procesos bioquímicos y fisiológicos mediante los cuales un organismo vivo utiliza los alimentos y el agua para mantenerse con vida. Los alimentos aportan nutrientes: sustancias que el cuerpo descompone para liberar energía, que usa como materia prima para construir y reparar sus tejidos o que necesita en pequeñas cantidades para que sus reacciones químicas sigan funcionando. Cada latido, cada pensamiento y cada pelo que crece dependen de moléculas que un día llegaron formando parte de una comida.

La nutrición es mucho más que comer. Abarca todo el recorrido del alimento: elegirlo e ingerirlo, digerirlo en fragmentos más pequeños, absorber esos fragmentos en la sangre, transportarlos hasta las células y, por último, utilizarlos en el metabolismo, la red de reacciones químicas que mantiene viva a una célula. La ciencia que estudia todo esto se llama ciencia de la nutrición. Se apoya en la química, la biología y la medicina y, aunque abarca todo tipo de organismos, la mayor parte de la investigación se centra en la nutrición humana.

Una idea clave es el equilibrio. Un nutriente se llama esencial cuando el cuerpo no puede fabricarlo, o no puede fabricar lo suficiente, y debe obtenerlo de los alimentos. Tener demasiado poco de un nutriente esencial causa problemas, pero tener demasiado también. Ambas situaciones son formas de malnutrición, una palabra que significa literalmente mala nutrición y no simplemente falta de comida.

Los principales grupos de nutrientes

Los nutrientes suelen dividirse en dos grandes grupos. Los macronutrientes se necesitan en grandes cantidades, que se miden en gramos, y la mayoría aporta energía. Los micronutrientes se necesitan en cantidades diminutas, medidas en miligramos o incluso microgramos, pero no son menos importantes.

Hidratos de carbono

Los hidratos de carbono están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno. Los más sencillos son azúcares como la glucosa y la fructosa; las cadenas más largas forman almidones, presentes en el pan, el arroz, las patatas y la pasta. El cuerpo descompone los almidones en glucosa, que es el principal combustible del cerebro y un combustible importante para los músculos. La glucosa sobrante puede almacenarse como glucógeno en el hígado y los músculos, o transformarse en grasa.

Proteínas

Las proteínas son largas cadenas de unidades más pequeñas llamadas aminoácidos. Las proteínas humanas se construyen a partir de veinte aminoácidos estándar, y nueve de ellos son esenciales para los adultos, es decir, deben proceder de la dieta. Las proteínas forman los músculos, la piel, el pelo y las enzimas, las máquinas moleculares que aceleran las reacciones químicas. La carne, el pescado, los huevos, los lácteos, las alubias, las lentejas y los frutos secos son buenas fuentes. Las proteínas animales suelen contener todos los aminoácidos esenciales en buenas proporciones, mientras que los alimentos vegetales pueden combinarse, por ejemplo cereales con legumbres, para aportar el conjunto completo.

Grasas

Las grasas, o lípidos, son la fuente de energía más concentrada de los alimentos. Además forman las membranas que rodean cada célula, ayudan al cuerpo a absorber ciertas vitaminas y sirven de aislante y de acolchado protector. Dos ácidos grasos, el ácido linoleico (un omega-6) y el ácido alfa-linolénico (un omega-3), son esenciales para el ser humano. Se encuentran en los aceites vegetales, los frutos secos, las semillas y el pescado.

Vitaminas

Las vitaminas son compuestos orgánicos que el cuerpo necesita en pequeñas cantidades. El ser humano necesita trece. Cuatro son liposolubles (A, D, E y K) y pueden almacenarse en la grasa corporal y en el hígado. Las demás son hidrosolubles: la vitamina C y las ocho vitaminas del grupo B. La mayoría de estas no se almacena durante mucho tiempo, por lo que hay que consumirlas con regularidad. Muchas vitaminas ayudan a las enzimas a hacer su trabajo; la vitamina A es necesaria para la visión, la vitamina D para tener huesos fuertes y la vitamina K para la coagulación de la sangre.

Minerales

Los minerales son elementos químicos que el cuerpo necesita, como el calcio, el fósforo, el potasio, el sodio, el magnesio, el hierro, el zinc y el yodo. El calcio y el fósforo forman los huesos y los dientes. El hierro ocupa el centro de la hemoglobina, la proteína de los glóbulos rojos que transporta el oxígeno. La glándula tiroides utiliza el yodo para fabricar hormonas que regulan la rapidez con la que el cuerpo gasta energía.

Agua y fibra

El agua a veces se omite en las listas de nutrientes, pero es aquello sin lo que podemos sobrevivir menos tiempo. Constituye aproximadamente el 60 por ciento del peso corporal de un adulto, transporta nutrientes y desechos y ayuda a regular la temperatura del cuerpo mediante el sudor. La fibra alimentaria es un grupo de hidratos de carbono vegetales que las enzimas digestivas humanas no pueden descomponer. La fibra aporta volumen que mantiene en movimiento el intestino, y las bacterias del intestino grueso fermentan parte de ella y producen sustancias que nutren las células de la pared intestinal.

Del plato a la célula: digestión y metabolismo

La digestión empieza en la boca, donde los dientes trituran los alimentos y la saliva comienza a descomponer el almidón. En el estómago, un ácido potente y diversas enzimas empiezan a desmontar las proteínas. La mayor parte del trabajo se realiza en el intestino delgado, donde las enzimas del páncreas y la bilis del hígado terminan de dividir los hidratos de carbono en azúcares simples, las proteínas en aminoácidos y las grasas en ácidos grasos. La pared interna del intestino delgado está cubierta de millones de diminutos pliegues en forma de dedo llamados vellosidades, que le proporcionan una superficie enorme para absorber estas pequeñas moléculas hacia la sangre y la linfa.

Una vez dentro del cuerpo, los nutrientes participan en dos tipos de metabolismo. El catabolismo descompone moléculas para liberar energía. En las células, la glucosa y los ácidos grasos se oxidan poco a poco, sobre todo dentro de unas estructuras llamadas mitocondrias, y la energía se captura en una molécula llamada ATP, la moneda energética de la célula. El anabolismo hace lo contrario: usa energía para construir moléculas grandes, como nuevas proteínas para los músculos en crecimiento o nuevo ADN para las células que se dividen.

El cuerpo alberga además billones de microbios, sobre todo en el intestino grueso. Esta comunidad, conocida como microbiota intestinal, ayuda a descomponer la fibra y produce algunas vitaminas, entre ellas la vitamina K y ciertas vitaminas del grupo B. Los investigadores todavía están descubriendo hasta qué punto estos microbios influyen en la digestión y la salud.

Energía: contar calorías

La energía de los alimentos se mide en kilocalorías o en kilojulios. Una kilocaloría es la energía necesaria para calentar un kilogramo de agua un grado Celsius. En las etiquetas de los alimentos esta unidad se escribe a menudo como Caloría con C mayúscula, lo que puede resultar confuso, porque una Caloría alimentaria equivale a mil calorías pequeñas.

Los científicos midieron por primera vez la energía de los alimentos quemándolos en un recipiente cerrado y rodeado de agua llamado bomba calorimétrica y registrando cuánto se calentaba el agua. A finales del siglo XIX, el químico estadounidense Wilbur Atwater calculó qué parte de esa energía puede aprovechar realmente el cuerpo humano. Su sencilla regla se sigue aplicando hoy: unas 4 kilocalorías por gramo de hidratos de carbono, unas 4 por gramo de proteína y unas 9 por gramo de grasa.

Incluso en reposo absoluto, el cuerpo gasta una gran parte de su energía simplemente en seguir vivo: mantener el corazón latiendo, los pulmones respirando y el cuerpo caliente. Es lo que se llama metabolismo basal. Solo el cerebro consume alrededor de una quinta parte de la energía del cuerpo en reposo, aunque representa apenas en torno al 2 por ciento del peso corporal. Los niños necesitan energía y nutrientes adicionales para crecer, y por eso una buena nutrición en la infancia es tan importante.

Cuando la nutrición falla: la malnutrición

Desnutrición

Cuando una persona no recibe suficiente energía o proteína durante mucho tiempo, el cuerpo empieza a usar sus propios tejidos como combustible. Entre las formas graves están el marasmo, en el que el cuerpo se vuelve extremadamente delgado y consumido, y el kwashiorkor, vinculado a una grave falta de proteínas, que provoca hinchazón, sobre todo en las piernas y el vientre. La desnutrición debilita el sistema inmunitario, de modo que las infecciones se vuelven más frecuentes y peligrosas, y en los niños puede provocar retraso del crecimiento, es decir, que alcancen una estatura menor de la que deberían.

Enfermedades carenciales

La falta de un solo micronutriente puede causar una enfermedad concreta. Sin vitamina C, el colágeno no se forma correctamente y aparece el escorbuto, con encías sangrantes y heridas que tardan en curarse. La carencia de vitamina D, o de calcio, en la infancia provoca raquitismo, en el que los huesos se ablandan y se deforman. Muy poca tiamina (vitamina B1) causa beriberi, que daña los nervios y el corazón, mientras que la falta de niacina causa pelagra, que afecta a la piel, el aparato digestivo y el cerebro. La falta de yodo puede agrandar la glándula tiroides y formar un bocio y, durante el embarazo, perjudicar el desarrollo cerebral del bebé. Según la Organización Mundial de la Salud, la carencia de hierro es la deficiencia nutricional más común del mundo, y la carencia de vitamina A es una de las principales causas prevenibles de ceguera infantil. Como estas carencias pueden darse incluso cuando las personas tienen suficientes calorías, a veces se las llama hambre oculta.

Sobrealimentación

La malnutrición también incluye consumir más energía de la que el cuerpo gasta. La energía sobrante se almacena como grasa y, con los años, puede conducir a la obesidad, que aumenta el riesgo de diabetes tipo 2, enfermedades del corazón y otras afecciones. El exceso de un solo nutriente también puede ser perjudicial. Las vitaminas liposolubles en particular pueden acumularse hasta niveles tóxicos: exploradores del Ártico que comieron hígado de oso polar, extraordinariamente rico en vitamina A, enfermaron gravemente. Hoy muchos países se enfrentan a una doble carga de la malnutrición, en la que la desnutrición y la obesidad coexisten, a veces incluso dentro de la misma familia.

Cómo descubrieron los científicos los nutrientes

Durante la mayor parte de la historia, la gente sabía que algunos alimentos la mantenían sana sin saber por qué. Uno de los primeros experimentos controlados de la medicina trató sobre la nutrición. En 1747, el cirujano naval escocés James Lind dividió a marineros enfermos de escorbuto en pequeños grupos y dio a cada grupo un tratamiento distinto. Los que recibieron naranjas y limones mejoraron con una rapidez sorprendente. Aun así, pasaron décadas antes de que la marina británica suministrara regularmente zumo de cítricos a sus marineros.

A finales del siglo XVIII, el químico francés Antoine Lavoisier demostró que la respiración es una especie de combustión lenta: el cuerpo utiliza oxígeno para liberar la energía de los alimentos y desprende dióxido de carbono, igual que una vela. Esta idea sentó las bases del estudio del metabolismo. Durante el siglo XIX, los químicos identificaron los hidratos de carbono, las grasas y las proteínas, y muchos creyeron que estos, junto con los minerales y el agua, eran todo lo que una persona necesitaba.

Esa creencia se derrumbó gracias a un enigma relacionado con el beriberi. En la década de 1890, el médico neerlandés Christiaan Eijkman, que trabajaba en las Indias Orientales Neerlandesas (la actual Indonesia), observó que las gallinas alimentadas con arroz blanco pulido desarrollaban una enfermedad parecida al beriberi, mientras que las alimentadas con arroz sin pulir no la padecían. Algo en las capas externas del grano las protegía. En 1912, el bioquímico polaco Casimir Funk propuso que esas enfermedades se debían a la falta de unas sustancias especiales a las que llamó vitaminas, de aminas vitales. Cuando se comprobó que no todas eran aminas, en inglés se suprimió la e final, y así surgió la palabra moderna vitamin. Eijkman compartió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1929 con el bioquímico inglés Frederick Gowland Hopkins, que había demostrado que los animales necesitan factores alimentarios accesorios además de los nutrientes conocidos.

A comienzos del siglo XX, el médico estadounidense Joseph Goldberger demostró que la pelagra, entonces muy extendida en el sur de Estados Unidos, se debía a una dieta pobre y no a gérmenes. En la década de 1920, Suiza y Estados Unidos empezaron a añadir yodo a la sal de mesa, una de las medidas de salud pública más sencillas y exitosas de la historia, que redujo drásticamente el bocio.

La nutrición más allá del ser humano

Todos los seres vivos necesitan nutrirse, pero lo consiguen de formas muy distintas. Los autótrofos, como las plantas, las algas y algunas bacterias, fabrican sus propias moléculas orgánicas. Las plantas utilizan la luz solar, el dióxido de carbono y el agua en la fotosíntesis, y después toman minerales del suelo a través de las raíces. Los tres minerales que necesitan en mayor cantidad son el nitrógeno, el fósforo y el potasio, y por eso son los ingredientes principales de los fertilizantes de jardín. Los heterótrofos, entre ellos los animales y los hongos, deben obtener sus moléculas orgánicas comiendo o absorbiendo otros organismos o sus restos.

La naturaleza ha dado con soluciones sorprendentes. Las plantas carnívoras como la venus atrapamoscas crecen en suelos pobres y pantanosos y capturan insectos sobre todo para obtener nitrógeno y otros minerales, no energía. Las vacas y otros rumiantes no pueden digerir por sí solos la celulosa de la hierba; lo hacen por ellos los microbios que viven en sus grandes estómagos de varias cámaras. Las termitas, que se alimentan de madera, también dependen de los microbios de su intestino para descomponerla.

Cómo construir una dieta equilibrada

Ningún alimento contiene por sí solo todos los nutrientes en las cantidades adecuadas, por eso los expertos en salud recomiendan comer una variedad de alimentos. Muchos países publican guías alimentarias representadas con dibujos sencillos. En 2011, Estados Unidos sustituyó su conocida pirámide alimentaria por un diagrama en forma de plato llamado MyPlate, que muestra que las verduras y las frutas deberían ocupar aproximadamente la mitad de una comida, mientras que los cereales y los alimentos proteicos se reparten el resto.

Entre los consejos que aparecen en la mayoría de las guías nacionales están:

• Comer muchas verduras, frutas, cereales integrales, legumbres y frutos secos.
• Elegir el agua como bebida principal.
• Limitar las bebidas azucaradas y los alimentos con mucho azúcar añadido. La Organización Mundial de la Salud aconseja mantener los azúcares libres por debajo del 10 por ciento de la energía diaria.
• Usar menos sal. Para los adultos, la Organización Mundial de la Salud recomienda menos de 5 gramos al día.
• Preferir las grasas insaturadas, presentes en los aceites vegetales, los frutos secos y el pescado, frente a grandes cantidades de grasas saturadas.

Las necesidades también cambian a lo largo de la vida. Los bebés, los adolescentes en crecimiento, las mujeres embarazadas y las personas mayores tienen requisitos particulares, y por eso los consejos de nutrición suelen adaptarse a la edad y a la etapa vital.

Datos sorprendentes sobre la nutrición

• La mayoría de los mamíferos puede fabricar su propia vitamina C, pero los seres humanos no. Compartimos esta incapacidad con los simios y los monos, las cobayas y algunos murciélagos, y por eso el escorbuto puede afectar a las personas, pero no a los perros ni a los gatos.
• La vitamina D es peculiar: la piel puede producirla cuando se expone a la luz solar, así que, en cierto sentido, es en parte vitamina y en parte hormona.
• La vitamina B12 solo la producen los microbios. Los animales la obtienen de su alimento o de bacterias, y por eso a las personas que no consumen productos animales se les aconseja tomar alimentos enriquecidos o suplementos.
• Durante mucho tiempo, la fibra se consideró un relleno inútil. Hoy se valora como alimento para la microbiota intestinal y por su relación con un aparato digestivo sano.
• La idea de que eres lo que comes es literalmente cierta en un sentido: muchos de los átomos de tu cuerpo se sustituyen poco a poco por átomos que proceden de lo que comes y bebes.