Los botones de Higgs

La vida está hecha de sucesos inesperados y de ellos proviene su gracia. Charlaba con una amiga sobre el gran acelerador de partículas LHC y el bosón de Higgs era el protagonista indiscutible de la conversación. Así pasábamos el tiempo, cuando el pequeño hijo de ella interrumpió la plática. Descalzo, le escuché decir con voz apenas audible:

-Mamá, quiero botones como los de ese señor.

Los dos adultos nos miramos desconcertados. Tardamos un rato en adivinar que el niño había confundido la ese de bosones con una te, y convertido las botas en su aumentativo. Reconozco que, aunque al principio le había lanzado aviesas miradas –no dejaba dormir a su madre por las noches-, en ese momento, el crío me resultó profundamente simpático.

¿Qué son los bosones de Higgs que embrollaron al pequeño? Antes de continuar necesito hacer unas aclaraciones al lector inexperto. Los físicos han elaborado una teoría para describir los constituyentes últimos de la materia y las fuerzas fundamentales con que interaccionan. Hay once ceros de diferencia entre la masa de un elefante y la de una diminuta hormiga; creemos comprender la causa: el mamífero consta de más átomos que el insecto; la misma cantidad de ceros existe entre la masa de la partícula elemental más pequeña y la de la más grande, pero ¿por qué difieren tanto si ambas no se componen de piezas más pequeñas? Más aún ¿por qué tienen masa?, porque tenerla no es asunto baladí: pues solo quienes no la poseen pueden viajar a la velocidad de la luz. ¿La solución? Los físicos se inventaron (incluyeron en la teoría) unas partículas con ciertas características, y las apellidaron de Higgs. Aún podemos admirar más la imaginación de los científicos si nos fijamos en los atributos del invento; porque - argumentan- como cada partícula elemental lleva un campo asociado, suponen que el espacio vacío no está vacío, sino que contiene un campo de energía en todo él (el campo de Higgs). ¿Qué sucede entonces? Que las partículas adquieren masa (entiéndase masa como sinónimo de energía) al interaccionar con el campo de Higgs de una manera análoga a como los trozos de papel secante –que representan las partículas individuales- absorben tinta –que representa la energía-. Y así como los trozos de papel de distinto tamaño absorben cantidades diferentes de tinta, las distintas partículas absorben cantidades diferentes de energía (o masa).

            Y lo más sorprendente de toda esta historia es que, probablemente, las partículas de Higgs existan; en cualquier caso, las observaciones que se hagan en el LHC dirán la última palabra.

¿Primera bacteria artificial?

Sucedió en el año 2010. Craig Venter asombró a la comunidad científica cuando anunció que había sintetizado, mediante métodos exclusivamente químicos, el genoma de la bacteria Mycoplasma mycoides, y que lo había introducido en una célula bacteriana, a la que previamente había destruido su ADN: en resumen, el investigador había creado, por primera vez, una bacteria que contiene un genoma sintético. La célula artificial, idéntica a una natural, ha experimentado más de mil millones de replicaciones, por lo que puede asegurarse, sin la menor duda, que la técnica funciona, y sirve para generar bacterias a partir de una secuencia genética guardada en un ordenador. Ensamblar un genoma de un millón de bases, o letras de ADN (a efectos de comparación señalo que la Biblia contiene tres millones de letras), es un hito tecnológico que parecía imposible hace unos años. Constituye la prueba de que pueden crearse bacterias con genomas enteramente artificiales y, por lo tanto, inicia una nueva tecnología para el diseño de organismos a nuestro antojo. Aunque el futuro se presenta apasionante, debemos matizar nuestro optimismo, porque no debemos olvidar que esta técnica plantea dudas inquietantes, ¿cuáles serán los efectos de las bacterias artificiales en el medio ambiente?, ¿y en la salud humana?; además, deja abierta una cuestión fundamental, la referente a la ética de la modificación del genoma humano.

Hasta el siglo XIX, los químicos libraron un duro debate: unos defendían, con argumentos contundentes, que únicamente los seres vivos podían producir materia orgánica; otros apuntaban que la incapacidad para obtener las sustancias orgánicas a partir de precursores minerales se debía a la dificultad de su síntesis. En 1828, Friedrich Wöhler obtuvo urea, un compuesto orgánico, partiendo de sustancias inorgánicas: debate zanjado. Volvemos al 2010, algunos eruditos consideran que la vida es esencialmente diferente de la materia inanimada. ¿Ya se ha conseguido fabricar vida artificial para concluir la polémica? No… por ahora; pero esta nueva tecnología deja claro que no hay ninguna objeción para crearla y que, por lo tanto, hacerlo puede considerarse un problema meramente técnico.

Una última consideración: la creación de la bacteria sintética ha costado a su autor quince años de trabajo y cuarenta millones de dólares, que espera recuperar. ¿Cómo? Craig Venter ha declarado que pretende diseñar bacterias que produzcan combustible a partir de la energía solar y del dióxido de carbono atmosférico, o que limpien las aguas contaminadas, o que produzcan vacunas. Estos son sus principales objetivos hoy… mañana, ¿quién sabe?

Andre Geim no era tan iluso

En el año 2000, como todos los años, se concedió en la Universidad de Harvard el IgNobel, un premio burlón que reconoce los estudios científicos más absurdos, insólitos y sin sentido. ¿Qué peregrina idea habían valorado los jueces ese año? Conseguir que una rana viva levitara por efecto de las fuerzas magnéticas. ¡Nada menos! Antes de esbozar una sonrisa despectiva continúe leyendo el apresurado lector. El científico galardonado en aquella lejana ocasión era Andre Geim, el mismo flamante ganador del Nobel de Física en el 2010. ¿Será posible? ¿En qué había invertido su tiempo, esta vez, nuestro hombre? Cambió ranas por grafito, el componente de las minas de los lápices, y, acompañado de Konstantin Novoselov, continuó con sus aparentemente absurdos experimentos; sólo que estos juegos les condujeron a aislar el grafeno una sustancia que podría revolucionar los dispositivos electrónicos y usarse en biotecnología o en paneles solares, y que, según sus más cuerdos colegas, no debía existir.

Imagine, el lector interesado, una hoja plana de un material que tiene un sólo átomo de espesor, súper resistente, altamente conductora, prácticamente transparente y capaz de revelar nuevos secretos de la física cuántica. Ese es el grafeno, el componente estructural del grafito, de los nanotubos de carbono (unos tubos microscópicos) y de los fullerenos (unas moléculas con forma de bola); en realidad, el grafito consta de una pila de un gran número de láminas de grafeno superpuestas.

Ahora que ya sabemos algo de la utilidad del grafeno y de la personalidad de sus descubridores, nos podemos preguntar por las características de la sustancia. Se puede considerar que es una molécula de carbono plana extremadamente extensa, el caso límite de los hidrocarburos aromáticos policíclicos, unos compuestos que se forman durante la combustión incompleta del carbón, petróleo, gasolina, basura, tabaco o, incluso, de la carne preparada en la parrilla. Sustancias candidatas a moléculas que intervinieron en el origen de la vida, los hidrocarburos aromáticos policíclicos, también son peligrosos cancerígenos; así de ambiguos se muestran los compuestos químicos, salvadores de vidas unas veces, ahí están los antibióticos para demostrarlo, y terribles asesinos otras, ahí están los venenos para convencernos. Como es lógico, esperamos que los beneficios del grafeno superen a sus perjuicios; pero un prudente escepticismo ante cualquier nuevo compuesto químico creemos que siempre es necesario.

¿Orugas vegetales?

Para obtener remedios a sus enfermedades, durante cientos de años los chinos han recurrido a los curanderos, quienes, aunque muchas veces usaban sustancias que no  afectaban a la salud, a veces acertaban, y sus preparados tenían valor terapéutico. Las orugas vegetales, uno de los ingredientes empleado con más abundancia en las recetas, han demostrado su inequívoca eficacia. Para evitar las suspicacias del escéptico lector que, comprensiblemente, considerará imposible que una oruga pueda considerarse vegetal, comienzo con una aseveración: los científicos ya han demostrado que las orugas vegetales no son gusanos, como creían antiguamente los chinos, sino hongos –Cordyceps sinensis- que se desarrollan en las orugas de unas polillas. La disculpable equivocación se debe a que las esporas de los hongos crecen en el interior de la oruga, e invaden su cuerpo reemplazando los tejidos del animal por los suyos; a continuación, brotan del cadáver y producen nuevas esporas que esparce el viento; después de esta macabra descripción nadie dudará, como es lógico, del óbito del diminuto animal.

Parásitos de insectos a los que matan, estos hongos, que abundan en China, puedan usarse para el control biológico de las plagas. No paran ahí las bondades de este género de hongos, también constituyen una buena fuente de medicamentos: la ciclosporina, un inmunosupresor que se usa profusamente en el trasplante de órganos, puede extraerse de unos parientes próximos (concretamente, de los Cordyceps subsessilis), y la cordicepina, de otros (de los Cordyceps sinensis). El primer estudio sobre este segundo fármaco no resultó alentador, porque si bien mostró que combate algunos tipos de cáncer, también verificó que se degradaba rápidamente en el organismo. Se abandonó la investigación a mitad del siglo XX, y no se retomó hasta el 2009, año en que un equipo de científicos, dirigido por Cornelia de Moor, observó los efectos de la cordicepina en las células: una dosis baja inhibe el crecimiento descontrolado y la división de las células cancerosas; y una dosis alta impide que las células se adhieran, lo que también evita su desarrollo. Los investigadores han descifrado que ambos efectos se deben, probablemente, a que la cordicepina interfiere con la producción celular de proteínas. Concluido su trabajo, los ilusionados biólogos han declarado que su investigación ayudará a mejorar la eficacia del fármaco para el tratamiento del cáncer. Lo deseamos.