La Real Academia Sueca de Ciencias y el Instituto Karolinska acaban de anunciar los ganadores, para el año 2012, del premio Nobel en física, química y medicina. A pesar que el valor monetario del premio se rebajó, cosas de la crisis económica que azota al Viejo Mundo, ese galardón sigue siendo el máximo reconocimiento al que puede aspirar un científico.
FÍSICA
En física los ganadores fueron el francés Serge Haroche y el estadounidense David Wineland por su trabajo en la manipulación de sistemas de interacción cuántica entre la luz y la materia. La mecánica cuántica es la rama de la física, formulada a principios del siglo XX, que estudia el comportamiento de los componentes de la materia a nivel atómico y subatómico. Los átomos y sus partículas se comportan de manera diferente, no obedecen las reglas newtonianas como sí lo hacen los pesados y lentos objetos de nuestra realidad inmediata: tienen comportamientos que chocan contra el sentido común, que hace que se nos antojen “misteriosos”. Por ejemplo, en un partido de tenis no esperamos ver que la bola, que viaja rauda de un lado a otro de la red, se ubique en un momento determinado en dos sitios a la vez. ¡Si eso llegara a pasar, lo calificaríamos de milagroso! El particular comportamiento de la materia a nivel atómico ha sido aprovechado por charlatanes para, por ejemplo, pregonar las “bondades” de la “medicina cuántica” y, por ciertos filósofos que han pretendido declarar la inexistencia de la materia, dándole al observador el papel fundamental en la explicación de los fenómenos cuánticos.
Lo que no puede suceder con la pelota de tenis es posible que sí suceda con una partícula atómica: técnicamente se llama principio de superposición. Palabras más, palabras menos esto quiere decir algo así: un objeto de naturaleza cuántica puede hacer dos cosas distintas a la vez. En una habitación con dos ventanas, la luz del Sol (que está formada por unas partículas llamada fotones) pasa por las dos a la vez. Pero si esto lo puede hacer un átomo, ¿por qué no la pelota de tenis? Eso no sucede porque si en principio es difícil aislar un átomo, lo es mucho más hacerlo con un objeto de gran tamaño. Aislar quiere decir que el objeto no interaccione con nada.
Aquí es donde radica la importancia de los trabajos de Haroche y Wineland. Mediante diversos diseños experimentales lograron aislar átomos y observar la superposición cuántica, sin que el proceso de observación de los científicos la destruyera ni determinara el resultado, como lo pregona la llamada interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica impregnada de claros tintes idealistas. Los trabajos de los dos físicos abren la puerta hacia la ansiada materialización del computador cuántico, con el cual el procesamiento y transmisión de datos se haría a velocidades inimaginables. De hecho, Wineland, valiéndose del principio de superposición, ha construido el reloj más preciso del que se tenga conocimiento: apenas si se atrasa cinco segundos en los 14.000 millones de años de edad de nuestro universo. Tras estos maravillosos logros está el apoyo que los respectivos países han dado a las instituciones donde desarrollaron sus investigaciones los dos galardonados.
QUÍMICA
El premio Nobel de química fue otorgado a los estadounidenses Robert J. Lefkowits y Brian Kobilka por los trabajos dedicados a entender el funcionamiento de ciertas moléculas, que en las células se comportan como receptores de señales. En el lenguaje especializado se llaman receptores acoplados a proteínas G.
Nuestro cuerpo está conformado por miles de millones de células que cumplen diversas funciones. Para lograr un armonioso funcionamiento corporal todas ellas deben estar en continua comunicación entre sí y con el medio ambiente. Las células reciben continuamente información en forma de mensajeros químicos (hormonas, medicamentos), biológicos (fragmentos moleculares de un virus, anticuerpos) o físicos (luz, sonido). Cuando alguno de estos mensajeros alcanza una determinada célula, se acopla de manera específica a un receptor situado en la superficie de la membrana celular. La unión del mensajero al receptor induce un cambio en la estructura espacial de la molécula receptora: para imaginar la precisión de esta interacción, podríamos compararlo vagamente con el acople que se efectúa entre una llave y su respectiva cerradura; pero la situación es mucho más compleja. Posteriormente el receptor se acopla a proteínas G, ubicadas en el interior de la célula, lo que genera la producción una señal (segundo mensajero) que provoca un cambio específico en el metabolismo, la morfología o la expresión de determinados genes, induciéndose una respuesta celular específica e integrada.
Toda esta cascada de acontecimientos moleculares acontece, por ejemplo, cuando sentimos miedo: el cerebro capta la imagen del agente desencadenante de la situación, la glándula hipófisis (en la base del cerebro) descarga hormonas al torrente circulatorio que alcanzan las glándulas adrenales (situadas sobre los riñones) las cuales bombean otras hormonas que llegan hasta el corazón, los músculos, los pulmones, el hígado, los vasos sanguíneos… la sangre se llena de azúcar y grasas, los bronquios de los pulmones se dilatan, el corazón late más rápido, a los músculos llega más oxígeno y azúcar y, todo el cuerpo se prepara para el ataque o la huida.
Kobilka descubrió varios de esos receptores, incluido uno para la hormona adrenalina. Posteriormente logró encontrar y aislar el gen responsable de la fabricación de un receptor y encontró que era muy parecido a uno que se encarga de captar la luz en la retina. Se trata de la familia de los receptores acoplados a proteínas G, estructuralmente muy similares y que funcionan de la misma manera. Ellos se encuentran en el sistema olfativo, visual, gustativo; otros funcionan como receptores hormonales. Además Kobilka pudo captar la imagen del momento preciso en que uno de estos receptores transfiere la señal de una hormona hacia el interior de la célula.
Por su parte Lefkowitz empezó sus investigaciones sobre los receptores que responden a la adrenalina en células cardiacas, receptores que regulan de manera muy precisa la velocidad y fuerza con que late el corazón. Conocimiento de indudables aplicaciones médicas. Su trabajo lo llevó a desarrollar técnicas para medir la unión de mensajeros, que marcaba radiactivamente, a las membranas de las células. Posteriormente logró purificar las moléculas a las que esos mensajeros se acoplaban. Finalmente llegó al punto de lograr identificar, en 1986, el gen responsable de la codificación del receptor para la hormona adrenalina. El análisis demostró que el receptor de la adrenalina de las células del corazón, tenía una estructura muy semejante al del la rodopsina (un pigmento visual) en la retina. Esto constituye, entre otras cosas, un mentís más a la “teoría” del llamado diseño inteligente.
Las posibles aplicaciones tecnológicas de estas investigaciones pueden ser muy variadas: diseño de medicamentos para el tratamiento más específico de afecciones como el asma, la hipertensión, la gastritis, el dolor, etc.
MEDICINA Y FISIOLOGÍA
Cuando una persona sufre un infarto cardíaco o cerebral son muchas las células que resultan grave e irreversiblemente afectadas. La extensión del daño determina el grado de incapacidad que sufrirá el paciente. Ante una situación de estas lo ideal sería poder reemplazar las células afectadas por otras completamente sanas y ojalá obtenidas a partir de los tejidos del mismo paciente. Pues bien, el premio Nobel de medicina y fisiología fue otorgado al británico John B. Gurdon y al japonés Shinya Yamanaka por su trabajo en el campo de la medicina regenerativa, al establecer las bases que permiten convertir células adultas en células madre. Mientras Yamanaka publicó sus resultados hace relativamente poco (en 2006), Gurdon había iniciado sus investigaciones 40 años atrás.
Cuando el óvulo es fecundado por el espermatozoide se forma una primera célula llamada cigoto, la cual inicia un proceso geométrico de divisiones celulares que en poco tiempo hace que se formen millones de pequeñas células todas las cuales tienen la posibilidad de convertirse en cualquier otro tipo de célula: neuronas, células de la sangre, piel, fibras musculares, etc. Esas son las llamadas células madre. Hay que tener en cuenta que todas las células de nuestro cuerpo tienen la misma información genética almacenada en las 46 moléculas de ADN ubicadas en el núcleo de cada una de ellas, a pesar de lo cual despliegan una amplia variedad de formas y funciones. Los óvulos y espermatozoides solamente tienen 23 de esas moléculas. Pero entonces, ¿por qué una neurona, en el cerebro, funciona de manera tan diferente a un glóbulo blanco, en la sangre? Digamos que la razón general consiste en que, aunque ambas células tienen los mismos genes, en una funcionan unos y en la otra funcionan otros: en la neurona están activados los genes que están desactivados en el glóbulo blanco, y viceversa. Esto es lo que determina la condición adulta de una célula.
En 1962 Gurdon logró la primera clonación de un vertebrado: tomó el núcleo de una célula de la piel de una rana y lo introdujo en el óvulo (al que previamente le había eliminado el núcleo) de otra rana. El resultado: un renacuajo clonado que terminó convertido en una rana adulta. Con este experimento demostró que la información genética de los organismos vivos no es estática; que toda célula adulta es potencialmente reprogramable para ser transformada en otra cualitativamente diferente, de carácter embrionario. En 1996 Ian Wilmut logró la primera clonación de un mamífero: la famosa oveja Dolly, un hito importante en los estudios de la reprogramación celular. Resulta paradójico que el Nobel no haya sido compartido con el “padre” de Dolly.
Por su parte Yamanaka, en 2006, tomó células cutáneas de ratón, por medio de virus les introdujo en su material genético un grupo de cuatro genes y logró que esas células se transformaran a una forma más inmadura, como células madre embrionarias. En una especie de alquimia biológica, el investigador japonés podía transmutar unas pocas células de la piel, en por ejemplo, millones de células sanas para el cerebro, el corazón o el páncreas para tratar el párkinson, reparar un infarto, o manejar la diabetes. El novedoso método de Yamanaka, posible de utilizar en cualquier laboratorio aun modestamente equipado, permitió superar aparentes imposibles tecnológicos y obviar problemas éticos, como son los relacionados con el uso de embriones humanos. Los beneficios que se obtendrán de estos estudios son inimaginables; seguramente aparecerán en pocos años trayendo bienestar y posibilidades de calidad de vida a millones de seres humanos.
Pero, ¿por qué los científicos colombianos no figuran en estas lides? Contamos con investigadores de calidad, pero no tienen los medios necesarios para adelantar su labor de producción científica de avanzada. Y no cuentan con esos medios porque quienes han dirigido al país han aceptado sin chistar las órdenes que han dictado sus amos del imperio estadounidense: Colombia debe ser un país productor de bienes primarios, ayer el café, hoy los minerales; Colombia no debe atreverse a incursionar en la investigación científica de avanzada; se le prohíbe a Colombia implementar una política de desarrollo tecnológico independiente; para la mayoría de su población la educación debe ser de muy baja calidad; tiene que firmar desventajosos tratados de libre comercio… en fin. Por eso es que el gobierno de Juan Manuel Santos se niega a financiar adecuadamente la educación pública. Ni siquiera tuvo la decencia de felicitar al pequeño grupo de científicos colombianos que participaron en el descubrimiento del bosón de Higgs, pues seguramente él piensa, como ayer lo hacía Pablo Morillo, que Colombia no necesita sabios. Pero afortunadamente allí está la MANE y su patriótica lucha por lograr una educación de calidad, científica y financiada por el Estado. Ese es el camino a seguir si queremos que los científicos colombianos puedan alcanzar alguna vez las luminosas cumbres del Nobel.