Los ojos secos del Guadiana

El libro evocaba un mundo que moría asfixiado por el poder romano; las huestes de Viriato atravesaban el río Ana, nuestro Guadiana. Quise saber más de este singular río al que deseo un destino mejor que el del caudillo ibérico.

Varios ríos y aguas subterráneas confluyen en las Lagunas de Ruidera; lagunas que desaguan a través de un cauce que, desapareciendo de la vista, se filtra hacia el acuífero veintitrés. A quince kilómetros de distancia se hallan los Ojos del Guadiana, unos manantiales (aliviaderos del acuífero) secos desde el 1985; ahí tradicionalmente residía la cabecera del Guadiana, ahora nace más abajo; desde ese lugar el río fluye por la llanura manchega, recorre setecientos cuarenta y cuatro kilómetros, y desemboca en el océano Atlántico, en el golfo de Cádiz, formando un gran estuario.

La llanura manchega se comporta como una gran cazuela en la que desaparecen los ríos que llegan a ella, porque su agua se aloja en los huecos y poros de las rocas subterráneas: el acuífero veintitrés, un inmenso depósito subterráneo de agua, se localiza íntegramente en la cuenca del Guadiana, y ocupa una superficie de cinco mil kilómetros cuadrados. La cantidad de agua del acuífero depende de las entradas y salidas: se carga con la infiltración de la lluvia, de los ríos y de otros acuíferos; y se descarga por los Ojos del Guadiana y otros manantiales. El volumen de agua almacenada no experimentaba variación, hasta que los agricultores contemporáneos alteraron el equilibrio natural: extrajeron agua hasta que, en la década de los ochenta, los Ojos se secaron; y, en febrero de 1987, la Junta de Gobierno de la Confederación Hidrográfica del Guadiana declaró que el acuífero veintitrés estaba sobreexplotado.

El acuífero veintitrés, que otrora servía para satisfacer las necesidades agrícolas y urbanas de la Mancha, ahora presenta un déficit de tres mil hectómetros cúbicos y tiene el nivel del agua a una profundidad aproximada de treinta metros. Su sobreexplotación ha puesto en peligro los humedales que siempre existieron en esta región; sólo diré que en el trienio 2006-09, se han inundado, sucesivamente, treinta y cinco, veintiséis y quince hectáreas de las mil setecientas cincuenta inundables de las Tablas de Daimiel. Poco más puedo añadir; que el Parque Nacional de las Tablas de Daimiel, en la cuenca del Guadiana, se alimenta casi totalmente con agua del Tajo; y que algunos biólogos califican lo que ocurre en la cuenca alta del Guadiana como el más grave desastre hidrológico, en aguas dulces, de Europa Occidental.

La terapia psicológica ha muerto. ¡Viva la neurociencia!

Muchas enfermedades, antiguamente clasificadas como mentales, tienen una causa biológica: el autismo se debe a una anomalía en las conexiones neuronales que se atribuye a mutaciones genéticas; la esquizofrenia se considera un trastorno en el desarrollo cerebral. Sin embargo, un gran número de facultativos se muestran reacios a aceptar que algunas enfermedades mentales sean trastornos fisiológicos. Una de las razones es que, a diferencia de enfermedades como el Parkinson o la apoplejía, en las que los daños son visibles, en los trastornos mentales no se apreciaban lesiones cerebrales.

Afortunadamente, hoy ya contamos con técnicas que visualizan el funcionamiento del cerebro en vivo, y permiten detectar cambios en su actividad o en la comunicación entre regiones diferentes, aun en ausencia de muerte celular: la obtención de imágenes neurales ha abierto la caja negra que hasta ahora era el cerebro. Un nuevo paradigma se abre paso en la psiquiatría: las regiones cerebrales que cooperan para desempeñar tareas mentales pueden considerarse análogas a circuitos eléctricos; y las investigaciones muestran que el funcionamiento anómalo de tales circuitos es la causa de numerosos trastornos mentales. En resumen, las enfermedades mentales pueden ser estudiadas como anomalías en las conexiones entre distintas regiones del cerebro, o como fallos de coordinación entre ellas.

Aunque no se conocen todos los detalles, ya pueden citarse tres casos de correlación entre la actividad desacostumbrada de un circuito cerebral específico y los síntomas de la enfermedad. El origen de la depresión se encuentra en la actividad anómala -un bloqueo por sobrecarga- de una diminuta estructura (área veinticinco) que actúa como centralita de un circuito cerebral. El trastorno obsesivo compulsivo (obsesiones y tics incontrolables) se debe a la hiperactividad de otro circuito, que conecta la corteza frontal con los ganglios basales. El trastorno por estrés postraumático (o fatiga de batalla, que también lo presentan las víctimas de violación, terrorismo o accidentes de tráfico) se debe al funcionamiento incorrecto de la corteza prefrontal ventromedial (el enrevesado nombre es lo de menos), que interviene en el circuito que calma la estructura cerebral rectora del miedo y ansiedad, para que ambos sean reemplazados por una respuesta neutral.

Resulta difícil encontrar en la historia de la medicina un precedente del fenómeno que está viviendo la psiquiatría contemporánea: se abandonan los fenómenos mentales subjetivos y las terapias psicológicas, y se sustituyen por la neurociencia. Auguro, por tanto, una revolución en la prevención, el diagnóstico y el tratamiento que aliviará a millones de personas.

Medidas increíbles confirman la teoría de la relatividad

     La teoría de la relatividad asegura que todos los observadores, con independencia de cómo se muevan, observan las mismas leyes de la física. De una afirmación tan aparentemente anodina se deducen dos predicciones inesperadas: el tiempo transcurre más despacio en un objeto en movimiento que en otro que se halla en reposo; el segundo pronóstico indica que el tiempo discurre más lentamente en los lugares cuya gravedad sea más intensa, lo que equivale a aseverar, simplificando un poco, que el tiempo va más lento para quién se halle más cerca de la superficie de la Tierra; y por si alguien se pregunta por la relación entre la gravedad y el movimiento, añadiré que las fuerzas de gravedad son idénticas a las que experimenta un conductor que frena o acelera su vehículo. No se inquiete el atribulado lector: nadie ha sentido tales efectos; nadie nota que envejece más lentamente cuando corre para alcanzar el autobús, ni tampoco advertimos que nuestro vecino del piso de abajo se mantiene más joven que nosotros. Las ecuaciones de la teoría de la relatividad, que predicen tales fenómenos, también revelan que, en la vida cotidiana, las correcciones del tiempo son tan minúsculas que resultaban imposibles de medir… hasta hace poco.

     Unos investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (en EE.UU.) han efectuado unos experimentos, en el año 2010, que certifican los cambios del tiempo en sucesos como los arriba mencionados. ¿Qué tamaño tienen las correcciones temporales para velocidades de unos pocos metros por segundos o diferencias de altura inferiores al metro?, quizá se pregunte el lector curioso. El reloj de un individuo que camina a paso ligero (cinco o seis km por hora) atrasa una parte en diez mil billones con respecto al de alguien que está en reposo; una cantidad similar envejece más rápidamente quien vive en un piso alto, que su vecino del bajo. Al escritor le resulta difícil entender la perfección de los relojes empleados para medir tan mínimas diferencias de tiempo, y por ello recurro a otro símil para que el lector escéptico comparta mi admiración: la última generación de relojes detecta diferencias de un segundo cada mil millones de años.

     Las medidas se han hecho; y los resultados confirman las predicciones de la teoría de la relatividad: nadie esperaba lo contrario.

Caminar sobre brasas

     ¡Algunos individuos aseguran que pueden caminar sobre ascuas ardientes! Aunque nos sorprende la afirmación, constatamos que no se trata de un fenómeno actual, existen documentos de hace dos milenios que aseveran lo mismo, por lo regular en ceremonias religiosas o mágicas. Sus protagonistas lo atribuyen a las causas sobrenaturales más variopintas, desde ángeles protectores a superpoderes mentales. Merece la pena indagar en el aparente prodigio. Antes de nada nos preguntamos ¿son reales las caminatas? Cuidadosos experimentos realizados bajo la supervisión de científicos han demostrado que se puede caminar sobre el fuego y que los pies del sujeto no exigen una preparación especial. Una vez demostrado la realidad del fenómeno, la ciencia termodinámica nos ha permitido explicarlo.

     Resulta extraño que la piel que normalmente es sensible a pequeños cambios de temperatura pueda tolerar, sin sufrir lesiones, tan intensas agresiones térmicas. Cuando alguien camina sobre las brasas se dan varias circunstancias que evitan la aparición de quemaduras, si el tiempo es breve. Las brasas, aunque ronden los quinientos grados centígrados, necesitan poco calor para aumentar su temperatura, además, transmiten torpemente el calor (dicho en términos técnicos tienen un calor específico y una conductividad térmica pequeños); mientras que los pies -que son agua, en su mayor parte - necesitan mucho calor para aumentar su temperatura (su calor específico es grande). La unión de ambos factores permite que los pies puedan estar en contacto con las brasas durante un breve lapso de tiempo (unos pocos segundos), antes de que alcancen la temperatura a la que producirían quemaduras.

     Es difícil determinar el tiempo exacto a partir del cual las cenizas ardientes queman los pies, porque depende de muchos factores: la temperatura de las brasas, la presencia de callos, la cantidad de sudor o la superficie de contacto. Pero prácticamente cualquier persona puede recorrer una distancia de cuatro o cinco metros a la velocidad de un paseo normal, tomando algunas sencillas precauciones: no correr o ejercer demasiada presión sobre las brasas, porque los pies se hundirían, aumentaría la superficie de contacto y los pies se quemarían.

     Una vez comprendido el fenómeno, y como cualquier científico disfruta desenmascarando la superchería, unos escépticos construyeron un sendero de brasas ardientes (a seiscientos grados centígrados) de dieciocho metros de longitud; invitaron a pasear por él a quienes alardeaban de poseer poderes paranormales y alegaban ser capaces de no quemarse nunca al caminar sobre las brasas. El resultado fue contundente: todos los voluntarios se salieron del camino a los ocho metros, porque se quemaban.

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.

El poder de los experimentos

Los físicos saben que su ciencia se basa en los experimentos. ¿Cuál es el más hermoso? Robert P. Crease se lo preguntó a los lectores de la revista Physics World, y The New York Times (24-9-2002) publicó los resultados. Los diez más valorados constituyen monumentos imperecederos al ingenio de sus diseñadores; pero mi preferencia se decanta por cinco de ellos, los que rebaten una idea preconcebida.

Aristóteles, el mayor sabio de la antigüedad, había asegurado que cuanto más pesado fuese un objeto más rápido caería. Galileo, en el  siglo XVI, dudó de esa creencia que se había mantenido durante dos mil años. Dejó caer, desde la torre de Pisa, dos objetos de diferente peso, y comprobó que llegaban al mismo tiempo al suelo. La observación, y no la autoridad, era el árbitro del conocimiento: la ciencia moderna comenzaba su andadura.

Aristóteles aseguraba también que la luz blanca era perfecta y los colores imperfecciones. Newton hizo que la luz solar pasase por un prisma transparente y advirtió que se descomponía en colores: los colores, y no la luz blanca, eran fundamentales; de nuevo la observación derrotaba a la autoridad en cuestiones científicas.

 Aristóteles, otra vez, afirmaba que el espacio recorrido por los cuerpos que caen era proporcional al tiempo que dura su caída. Galileo demostró el error; midió distancias y tiempos de bolas que caían por planos inclinados: el espacio era doblemente proporcional al tiempo.

Newton argumentó que la luz estaba formada por partículas; Young, en 1801, demostró que el -para algunos- mejor físico de la historia, también se equivocaba. Enfocó luz hacia dos rendijas paralelas y observó en la sombra, no dos franjas claras, sino un conjunto de franjas claras y oscuras: la luz mostraba la conducta de una onda.

Demócrito, en el primer milenio antes de Cristo, mencionó por primera vez a los átomos, que imaginaba como diminutas esferas macizas; así se incorporó la idea a la ciencia, hasta que Rutherford, en el 1911, lanzó unas partículas minúsculas contra una lámina metálica y observó que la mayor parte la atravesaba, pero unas pocas rebotaban: el átomo era una estructura vacía que contenía un diminuto núcleo en su interior.

Me gustan estos cinco experimentos porque muestran, de una manera irrebatible, que ni la autoridad, ni el prestigio, ni la tradición importan cuando se trata de valorar los conocimientos científicos: la experiencia es la madre de la ciencia. Así lo asegura un proverbio popular, ¡y bien dicho está!

Perros rastreadores de cánceres

     El lector profano probablemente ignore que la piel libera compuestos orgánicos volátiles. Sí conocían el fenómeno los expertos estadounidenses que tomaron muestras del gas emitido por células cancerosas de la piel, y después repitieron el proceso con células sanas; necesitaron usar una tecnología avanzada de análisis, pero hallaron diferencias en la composición química de ambos gases. El estudio, realizado con once personas con epitelioma y con once personas sanas, reveló que los enfermos presentaban concentraciones distintas de algunas sustancias químicas. Según Michelle Gallagher el descubrimiento ofrece la posibilidad de realizar pruebas de detección más baratas e indoloras, y permitirá detectar a tiempo el cáncer de piel.

    Una vez que se demostró que pueden diseñarse aparatos detectores de aromas para diagnosticar cáncer, ¿por qué no emplear animales? Después de todo, no debería existir gran diferencia entre un buen olfato canino y un artefacto detector de olores. Durante siglos, los expertos han estudiado si los perros pueden descubrir cánceres humanos; no se trata de una pretensión disparatada; porque si las células cancerosas emiten un olor que las células sanas no exhalan, los perros podrían detectarlo en la respiración o en una muestra de orina. Y eso hace un perro japonés entrenado por Yuji Satoh: posee la capacidad de detectar carcinomas humanos; no sólo él, unos investigadores norteamericanos publicaron, en la Revista Integrative Cancer Therapies, que habían adiestrado a cinco perros para que detectasen el cáncer de pulmón y de mama oliendo el aliento de los enfermos; y la importancia del descubrimiento, radica en que detectan la enfermedad en sus inicios. Escéptico lector, no te olvides que los perros no huelen el cáncer, pero sí los componentes que generan las células cancerosas de los individuos aquejados de la enfermedad, que no están presentes en el aliento de individuos sanos. Los canes adiestrados para detectar el cáncer, como si se tratara de una bomba o de narcóticos, sólo erraron en diez de las quinientas sesenta y cuatro identificaciones practicadas con alientos de enfermos de cáncer de pulmón; y se equivocaron en cuatro de las setecientas ocho veces que les dieron a oler muestras de pacientes sanos: una fiabilidad del noventa por ciento.

     Pastoreo, defensa, caza, compañía, detectores de drogas, acompañantes de ciegos y detectores de cánceres, la utilidad de los perros no deja de asombrarme. Querido lector, si alguna vez sentiste la tentación de abandonar un can, ¡piénsalo dos veces antes de hacerlo!

Gödel, un matemático genial

Un erudito comentó una vez, de una manera más o menos jocosa, que una tercera parte de los esfuerzos de los físicos se invierten en elaborar teorías, otra tercera parte en confirmarlas y el tercio restante en tratar de derruirlas. Si la historia de la física consiste en un continuo proponer modelos para después desecharlos, entonces -añado yo- no es más que una perpetua historia de desengaños. Por otro lado, si los científicos consideran sus conocimientos como meros modelos explicativos de la naturaleza, renuncian a saber lo que sucede en la realidad; cuanto más eficaz resulte el modelo para hacer predicciones, más lo valoramos, aunque no sabemos si realmente los hechos suceden como son representados; el modelo funciona, al menos hasta que se encuentre otro mejor, pero es innecesario creerlo ajustado a la realidad. Tal metodología genera una actitud relativista, cuando no decididamente escéptica, entre los estudiantes y profanos.

Las elucubraciones anteriores me condujeron a indagar siquiera someramente sobre unos trabajos que revolucionaron las matemáticas en la primera mitad del siglo XX. Kurt Gödel, un genio alemán, buen amigo de Einstein y uno de los mejores lógicos de la historia, demostró dos teoremas cuyos enunciados, simplificando un poco, dicen lo siguiente: el primero: en cualquier formalización matemática (para que no proteste el experto lector debo añadir que no contenga contradicciones y sea capaz de contener a los números naturales) se puede hacer una afirmación que ni se puede demostrar ni refutar; y el segundo: un sistema lógico (que reúna las mismas condiciones anteriores) no puede demostrarse que lo sea sin salirse de él. Resumiendo, las matemáticas son un gigante cuyos pies -quiero decir, fundamentos- ni siquiera están hechos de barro, sencillamente, no existen. Y esta pesimista conclusión me sugiere una pregunta: ¿podremos resolver, ahora o en el futuro, todos los problemas físicos? Si el universo fuese equivalente a un espacio matemático ideal, los teoremas de Gödel aseguran que siempre habría cuestiones cósmicas irresolubles. ¿Qué opinaba su autor? El genial matemático creía (así se lo comentó a Marvin Minsky) que los seres humanos tenemos un modo intuitivo de llegar a la verdad, además de la manera computacional, y que, por lo tanto, sus teoremas no limitan lo que podemos saber como cierto. ¡Menos mal! Confío en que el perplejo lector, como yo, respire aliviado.

Pulpos inteligentes

El lector erudito habrá leído libros en los que la fauna se divide en vertebrados e invertebrados; peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos pertenecen al primer grupo y los demás animales al segundo. La clasificación resultaría satisfactoria si no supiésemos que el número de especies del grupo afín a nosotros apenas llega a las cincuenta mil y el del otro sobrepasa los dos millones; en fin, que nuestras ordenaciones pecan de excesivamente parciales a favor de nuestros semejantes. Pero no es mi objetivo comentar nuestras filias o fobias zoológicas, sino otro asunto. El lector instruido conoce vertebrados más o menos inteligentes: los monos y delfines serán los más aludidos, tal vez alguno mencione a los cuervos, quizá otro recuerde a su perro. Bien, ¿pero qué sucede con inteligencia de la mayoría de los animales? ¿Cuál es el invertebrado más inteligente?

Los científicos ya pueden contestar la pregunta: el invertebrado más inteligente es… el pulpo. La capacidad para aprender de la experiencia y resolver problemas nos proporciona una medida de la inteligencia animal; eso hacen los pulpos: aprenden observando; sortean obstáculos, memorizan patrones, destapan una botella para comer el crustáceo que está dentro, desenroscan las tapas de tarros de comida, y salen de laberintos creados por humanos; en el Acuario de Vancouver había uno que, todas las tardes, se metía por el desagüe para comer los peces del estanque contiguo. Todavía me queda por señalar las increíbles habilidades del pulpo imitador: flexionando cuerpo y patas, y variando su color, imita la apariencia y movimientos de más de una decena de especies diferentes, entre las que cito la serpiente marina, el pez león, el pez plano, la estrella de mar, el cangrejo gigante, la concha marina, la raya, la platija, la medusa, la anémona y el camarón mantis. Y su anatomía refleja sus habilidades: el pulpo es el invertebrado que presenta mayor desarrollo del cerebro y de los ojos; su lóbulo óptico, que interpreta la información visual, y su magnífico sentido del tacto le permiten tomar decisiones muy inteligentes.

Ignoro si por solidaridad, pero es cierto que los humanos solemos atribuir los mayores niveles de inteligencia a los primates: sin embargo, las pruebas muestran que los pulpos no lo son menos. Y con un mérito añadido, mientras que en los vertebrados una generación recibe conocimientos de sus ascendientes, los pulpos adquieren sus habilidades por sí mismos, porque sus progenitores han muerto.

Fin de la energía barata

    La energía es, al mismo tiempo, la solución y el problema para el desarrollo sostenible de nuestro mundo. Dos mil quinientos millones de personas carecen de acceso a los servicios modernos de energía; suelen ser pobres, viven en zonas rurales, y queman leña para la calefacción, iluminación y cocina: su demanda de leña provoca deforestación. No cuidan mejor el ambiente los ricos: sus servicios de energía, predominantemente alimentados por combustibles fósiles, emiten gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático.

     En el año 2000, el porcentaje de la demanda mundial de energía primaria se distribuyó como sigue: los combustibles fósiles proporcionaron el ochenta y siete por ciento (carbón veinticinco, petróleo treinta y nueve, gas veintitrés), la nuclear el siete y las renovables (hidroeléctrica, solar, eólica) el cinco. En el 2030 se estima que la demanda habrá crecido un cuarenta por ciento: aumentará mucho la proporcionada por los combustibles fósiles (aunque su porcentaje sólo suba dos puntos), aumentará poco la energía nuclear (aunque su porcentaje disminuya dos puntos), y se duplicará la producción de energías renovables (aunque su porcentaje sólo aumente un punto). De estos datos deducimos tres conclusiones: el consumo de energía aumentará, los combustibles fósiles presentan una primacía absoluta, y el uso de las energías alternativas es casi testimonial; hallamos dos consecuencias: el cambio climático tiene un origen humano y el sistema energético se encuentra económicamente centralizado (o sea, lo está el capital necesario para buscar, extraer, transportar, refinar y distribuir los combustibles fósiles); y nos hacemos dos preguntas: ¿cuánto tiempo durarán las actuales materias primas energéticas? y ¿cuáles son los límites de su consumo?

     La época de fuentes de energía baratas está finalizando, sino ha acabado ya. Pero a nuestra civilización no se le agotan ni los recursos energéticos ni las opciones técnicas, aunque nos estemos quedando: sin el petróleo barato que impulsó gran parte del crecimiento de la sociedad industrial moderna; sin la capacidad ambiental para absorber los impactos ambientales de la combustión de combustibles fósiles; sin la aceptación pública de los riesgos de la fisión nuclear; sin dinero para desarrollar vías alternativas a largo plazo; sin astucia para aprovechar mejor la energía; y sin consenso para conformar otra estrategia mundial. Estas limitaciones sugieren que nuestra civilización ha entrado en una transición que cambiará la naturaleza de la interacción entre la energía y la sociedad: de una conexión directa y positiva entre energía y bienestar pasaremos a una complicada, con contaminación y riesgos.

Clones, el futuro está llamando a la puerta

Se inauguró la era de la clonación artificial en el año 1996, cuando nació Dolly; desde entonces se han clonado varias especies animales; y todas las clonaciones se hicieron de la misma guisa: se extrae el núcleo de la célula del animal donante vivo, a continuación, se le coloca en un óvulo, que queda fertilizado, se implanta el embrión en el útero de una hembra receptora, y ¡hala!, ¡ya está! a esperar el parto.

Lee Byeong-Chun, quien creó el primer perro clónico en el año 2005, recibió un inusual encargo; su cliente, la policía surcoreana, quería conseguir animales clónicos de un perro rastreador excepcional de la raza labrador canadiense. Seis cachorros, clonados en 2007, ya comenzaron a trabajar en el principal aeropuerto de Seúl; el portavoz del departamento de aduanas aseguró que el primer equipo de perros policías clonados del mundo ayudará a controlar el tráfico de drogas. Los expertos saben que sólo el treinta por ciento de los perros alcanzan la eficacia de un perro policía rastreador; sin embargo, entre los perros clonados, el porcentaje alcanza el noventa, por lo que los animales clónicos abaratarán el coste de la lucha contra el narcotráfico.

No se queda atrás, en esta carrera futurista, Nisar Ahmad Wani; quien dirige un programa de clonación en Dubai que persigue preservar la raza de los camellos de carreras, y salvar la de los productores de leche. En el año 2009 obtuvo su primer éxito, modesto, pero que abre un futuro prometedor: creó la primera ternera clonada de camello; la nombró Injaz, hazaña, en árabe.

Hasta ahora la clonación se había logrado usando células de donantes vivos; los expertos creían que las células congeladas carecían de utilidad porque el hielo destruye el ADN que contienen. Erraban. Unos científicos japoneses crearon clones de ratones usando células que habían sido congeladas a veinte grados bajo cero durante dieciséis años. Se trata de los primeros animales clonados con células de donantes muertos. Los científicos, eufóricos, aseguran que la nueva técnica aumenta la posibilidad de recrear criaturas extintas. Al enterarme de esto recordé que se han descubierto en Siberia cuerpos congelados de mamuts con una antigüedad de cuarenta mil años. La pregunta que me hice a continuación es obvia: ¿Será posible clonar mamuts? Para evitar elucubraciones exageradas, los científicos nos advierten de lo obvio: que la falta de óvulos y úteros receptores de las especies adecuadas son los mayores problemas que tiene que afrontar esta técnica, si pretende recrear animales extintos.

Divino debate

     En el primer cuarto del siglo XX se produjo una segunda revolución en la física: la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica cambiaron la ciencia; porque, si bien la primera teoría resultó revolucionaria, la segunda lo fue más todavía al oponerse al sentido común. Las discusiones sobre su interpretación comenzaron desde su formulación y aún continúan; tanto es así que, aunque todos los físicos la utilizan, no todos la interpretan de la misma manera. El punto álgido de la polémica ocurrió en el congreso Solvay, en Bruselas, en 1927; estaban los mejores físicos del momento Planck, Einstein, Bohr, Heisenberg, Schrodinger, Dirac, de Broglie, Pauli; sorprendentemente las discusiones más interesantes tuvieron lugar durante las comidas, en el hotel en el que estaban alojados los participantes; allí comenzó el magistral debate entre Niels Bohr y Albert Einstein; ambos llevaron el peso de la polémica sobre la interpretación de la mecánica cuántica. A Einstein no le satisfacía la falta de causalidad que contiene la mecánica cuántica y, constantemente, planteaba situaciones experimentales imaginarias, contradictorias con la teoría; en un primer momento Bohr quedaba angustiado, pero más adelante siempre encontraba la solución del problema.

     Reproduzco algunos retazos de las conversaciones, espero que para solaz del lector inteligente:

     - "Dios no juega a los dados", afirmaba Einstein.

     - "No es, ni puede ser, tarea nuestra ordenar a Dios como debe regir el mundo", le rebatía Bohr.

     - "El Señor es sutil, pero no malévolo", argumentaba Einstein.

     - "Einstein, deje de decirle a Dios el que tiene que hacer”, le refutaba Bohr.

     - “Señores, no les entiendo. Se puede ser agnóstico o ateo, aunque yo creo que sin un entusiasmo religioso por los conceptos científicos es imposible la ciencia. Se puede también concebir que Dios creara un mundo y unas leyes diametralmente distintas a las que nos gobiernan. Pero pensar que en cada instante Dios está jugando a los dados con todos los electrones del universo, eso, que quieren que les diga, me parece demasiado ateísmo”, objetaba Einstein.

     - “Le voy a devolver el cumplido casi en los mismos términos. Yo puedo imaginar un mundo donde un genio exterior a las cosas sea capaz de determinar su posición y su movimiento sin error alguno. Pero que nosotros podamos determinar el mundo que quiso crear Dios, causal o azaroso, eso, querido doctor, me parece excesiva presunción”, contestaba Bohr.

Creación cerebral de la mente

¿Cómo emerge la mente de la actividad del cerebro? Es la pregunta por antonomasia que tratan de contestar los científicos que se dedican a las neurociencias. Para algunos podría no haber respuesta, para otros ningún problema debe resistirse si se dispone de la teoría y técnica adecuadas. El estudio presenta dificultades ingentes porque, mientras el cerebro es una entidad exterior, la mente es subjetiva; sin embargo, el abismo que media entre los estados mentales y los fenómenos físicos podrá salvarse probablemente –creemos-, cuando la neurología nos proporcione tantos conocimientos como la psicología. No todos los científicos sostienen esta opinión, algunos continúan convencidos de que la conciencia no puede ser estudiada; entre unos y otros, por lo menos, hay un acuerdo común: la mente guarda relación con el cerebro y no con el corazón, como creía Aristóteles. ¡Menos mal!

El punto más enigmático consiste en la explicación de la conciencia; conciencia que puede adaptar múltiples formas, desde la experiencia del dolor hasta la percepción de uno mismo; hasta hace poco se consideraba un tema tabú, porque los científicos presumían que era demasiado esquivo para someterlo a la investigación experimental; y aunque algunos todavía sostienen la distinción entre alma y cuerpo, la mayoría cree que todas las propiedades de la mente, incluso su atributo más misterioso, la conciencia, depende del modo como funcionan grandes conjuntos neuronales. Así lo afirma Francis Crick: “nuestros gozos y nuestras penas, nuestros recuerdos y nuestras ambiciones, nuestro sentido de identidad personal y de libre albedrío, no son en realidad sino la conducta de vastos ensamblajes de neuronas”.

Otro investigador, Antonio Damasio, propone una hipótesis sugerente para explicar el yo; el propio cerebro contiene un medio físico para representar la estructura y el estado del conjunto del organismo: genera una película, como metáfora del conjunto de las diversas imágenes sensoriales. La conciencia –argumenta el profesor Damasio- sería parte de la película, y no algo ajeno a ella; y residiría, no sobra decirlo, en unos conjuntos concretos de neuronas. La mente, entonces, podría ser una propiedad emergente, similar a la luz láser o la superconductividad: el yo está en la película o no está, sin términos medios. 

Cuando comprendamos la mente humana, la concebiremos como el más complejo de los fenómenos biológicos de la naturaleza, y no como un misterio. Nuestros descendientes lo harán… espero.

Preguntas cosmológicas fundamentales

     Cualquier astrónomo aficionado sabe que muchos aspectos esenciales de la cosmología permanecen ignorados. ¿Cuáles pueden resolverse mediante los instrumentos astronómicos actuales? Los científicos de la Agencia Espacial Europea y del Observatorio Europeo Austral acordaron crear un grupo con la misión de evaluar este problema; en el 2006 el equipo seleccionado publicó un informe en el que planteaba cinco preguntas cosmológicas fundamentales, susceptibles de ser resueltas por vía experimental.

     Al comienzo del universo había tantas partículas como antipartículas, no sucede lo mismo hoy; hay varios miles de millones de fotones de radiación por cada partícula de materia (electrón y protón) y casi no hay antielectrones ni antiprotones. Primera pregunta: ¿Cómo surgió la asimetría entre la materia y la antimateria?

     Conocemos la densidad de la materia oscura, e ignoramos sus componentes, aunque disponemos de argumentos para descartar los neutrinos y también los objetos compactos e invisibles, como las enanas blancas, las estrellas de neutrones y los agujeros negros. Segunda pregunta: ¿De qué se compone, pues, la materia oscura?

     El hallazgo de que el vacío tiene una densidad de energía es el resultado experimental más difícil de entender en la cosmología; un físico puede calcular la densidad de energía del vacío y un cosmólogo medirla; el problema consiste en que el valor calculado es un diez seguido de ciento veinte ceros superior al valor medido: la peor estimación de la historia de la física. Tercera pregunta: ¿Qué es, entonces, la energía oscura?

     Los físicos suponen que un instante después del Big-Bang, el cosmos se dilató un factor gigantesco antes de comenzar su expansión normal; esta idea explica numerosas características del universo, pero falta una prueba que la confirme y, por si fuera poco, existen varios modelos explicativos. Cuarta pregunta: ¿Comenzó nuestro universo con una inflación?

     Y por último, ignoramos si las leyes físicas son idénticas en cualquier lugar del universo e inmutables durante todo el tiempo. Quinta pregunta: ¿Las constantes fundamentales de la naturaleza permanecen invariables?

     Ahora, en el siglo XXI, escudriñan el cielo telescopios que, además de luz visible, captan ondas de radio, microondas, infrarrojos, ultravioleta, rayos X y rayos gamma; no me olvido de los detectores de rayos cósmicos, ni de los detectores de neutrinos y de ondas gravitatorias que se están construyendo, tampoco que los instrumentos astronómicos unas veces se colocan en la superficie terrestre y otras en satélites. ¿Cuándo nos proporcionarán las respuestas?

Hermosos colores del cielo

El escritor, tendido en un prado de montaña o tirado sobre las arenas de una playa, ha admirado el bello azul del cielo. ¿Alguna vez el lector curioso se ha preguntado por qué ese color? Nuestros ojos reciben la luz solar por una vía indirecta: las moléculas de la atmósfera captan la luz y a continuación la difunden; como la intensidad de la luz difundida es inversamente proporcional al tamaño de su longitud de onda, los colores azules, añil y violeta (de longitud de onda corta) se difundirán mucho y los colores rojo, naranja, amarillo y verde (tienen longitud de onda larga) poco. En resumen: el cielo nos parece azul porque las moléculas de la atmósfera difunden preferentemente el color azul.

¿Y los hermosísimos colores del alba o del ocaso? En ausencia de atmósfera, la luz del Sol sería blanca; pero como la luz se difunde al atravesar la atmósfera, en los amaneceres y crepúsculos, como el espesor de la atmósfera que atraviesa la luz solar es doce veces mayor que al mediodía, se difundirán mucho (y se perderán) los azules, añiles y violetas, y permanecerán los naranjas y rojos.

No tan espectaculares, pero igualmente interesantes resultan los colores de las nubes; presentan una completa escala de grises entre el blanco y el negro; no hay otros colores porque las gotitas de agua que las constituyen difunden sin diferencia todos los colores de la luz del Sol. Igual que el cristal de una ventana deja pasar menos luz cuanto más grueso es; cuanto mayor sea una nube y más cargada de agua esté, más gotas contendrá; como cada una absorbe un poquito de luz, la atravesará menos luz y más oscura parecerá. Nada tiene de extraño, entonces, que las nubes oscuras -pueden absorber hasta un noventa y cinco por ciento de la luz- anuncien lluvia, y la nubes blancas no traigan tan indeseado, -para los veraneantes-, meteoro.

Quizá sorprenda al curioso lector saber que, para algunos pueblos, identificar los colores de las nubes sea fundamental para su supervivencia; porque las nubes también pueden adquirir otras tonalidades, cuando la luz que difunden no proviene directamente del Sol, sino del reflejo del mar o de la tierra. Los esquimales se fijan en la ligera coloración verdosa de las nubes -resultado del reflejo del océano- para identificar el agua libre donde navegar; hacían lo mismo los antiguos navegantes polinesios para orientarse en alta mar, observaban la tonalidad de las nubes, para encontrar tierra firme.

¿Animal o vegetal?

Todos creemos distinguir entre los animales y las plantas; no hay más que pensar en un atún y una rosa, en un cuervo y un roble o en un lobo y un helecho. ¿En qué aspectos fundamentales difieren los miembros de ambos reinos? Quizá lo más prodigioso de los vegetales sea su aptitud para convertir el dióxido de carbono atmosférico, el agua y los minerales disueltos en sabrosos azúcares, suculentas grasas y alimenticias proteínas, con la ayuda de la energía que obtienen de la luz del Sol. Si alguien nos asegurase que un animal poseía esa capacidad, cualquier científico sensato se mofaría de la incultura de su interlocutor. Esto justifica la fascinación, o mejor, la incredulidad, de la comunidad científica cuando se enteró de las facultades de la Elysia chlorotica, un molusco de color verde y cuatro centímetros y medio de longitud que fue descrito por vez primera en el año 1870. Este caracol –o babosa- marino que vive en la costa atlántica de EEUU, en las dos primeras semanas de su ciclo vital se alimenta de pequeñas algas: hasta ahora todo parece normal, aparentemente, salta la sorpresa cuando comprobamos que este asombroso animal separa los cloroplastos (que efectúan la fotosíntesis) de las algas, y los retiene intactos en las células cercanas a su aparato digestivo; no sólo eso, una vez ha almacenado suficientes, esta inverosímil babosa no necesita comer nunca más; sobrevive durante meses, hasta completar el año de vida, recolectando energía solar y aire disuelto en el agua, como si fuera una planta. ¡Insólito!

En el año 2010 el científico Sydney Pierce anunció un nuevo descubrimiento: en el genoma de este inaudito caracol había genes de las células del alga; ello significaba que el animal se las había ingeniado para transferir ADN del alga a sus células, por un mecanismo todavía ignorado. La transferencia de genes, habitual entre las bacterias, resulta muy rara entre animales y vegetales; debo recordar, sin embargo, que, en los albores de la vida, las células antecesoras de las plantas se tragaron unas bacterias que, afortunadamente, no ingirieron, al contrario, se asociaron con ellas y ahora son los cloroplastos que les permiten vivir de la luz. ¡Viva la solidaridad!

Reconozcámoslo, el verde caracolillo no había recibido un trato justo: se habían menospreciado sus increíbles y extravagantes habilidades.

Verdades ambiguas

El ingenioso lector que se entretiene leyendo estas páginas sabe que la luz se propaga en línea recta. Si le preguntase de qué argumentos dispone para sustentar su opinión, probablemente recordaría que podemos ver los rayos de luz rectilíneos, bien en los ambientes polvorientos bien en el aire saturado de humedad; o quizá, aludiría a que, si interponemos un cuerpo opaco en el camino de la luz, obtendríamos su sombra en una pantalla, o acaso mencionaría los eclipses. La teoría de que la luz viaja en línea recta explica éstas y otras observaciones. Sin embargo, los físicos han comprobado que la luz no siempre se comporta así; cuando atraviesa un obstáculo puntiagudo o una abertura estrecha, el rayo se curva ligeramente. El fenómeno -técnicamente llamado difracción- es responsable de que, al mirar a través de un agujero muy pequeño, todo el panorama se vea distorsionado; también de que, cuando la luz atraviese una pequeña abertura circular, no se produzca un punto brillante como imagen, sino un disco difuso rodeado por anillos concéntricos. Estos hechos nos indican que la teoría de la propagación en línea recta no puede aceptarse como totalmente cierta: la luz se inclina ligeramente cuando bordea los obstáculos, aunque la curvatura sea tan minúscula que podamos despreciarla en muchos casos. La primera teoría es, entonces, una aproximación, que mejoraremos sólo cuando los fenómenos que estudiemos nos lo exijan. ¿Mienten los científicos cuando afirman que el camino de la luz es recto? No, numerosas veces los físicos, ante la alternativa de usar diversas teorías para explicar un fenómeno, siempre que pueden, escogen la más sencilla.

La difracción no sólo es útil para disertar sobre lo mentirosos que pueden ser los físicos; debemos recordar que muchos instrumentos ópticos, nuestros ojos incluidos, tienen aberturas circulares y que, por tanto, el fenómeno limita el aumento de los telescopios y microscopios. La difracción de la luz por pequeñas gotas de agua, o por los cristalitos de hielo presentes en las nubes, también explica la corona, el brillante anillo de luz que a veces se ve alrededor de la Luna. Y aún hay más, este ubicuo fenómeno proporciona una poderosa herramienta para el estudio de la geometría de los objetos minúsculos e invisibles: concretamente, la estructura del ADN, la famosa molécula que contiene los genes, se reveló mediante el estudio de la difracción de los rayos X que lo atraviesan.

Los ríos

La ciencia geológica nos explica cómo se alzaron lentamente, entre violentísimas sacudidas y titánicas convulsiones, las cordilleras de montañas del fondo del océano, cómo siguió luego una época de descanso –y bien lo había menester la madre tierra- en que el agua, el agua lenta y terca, el agua persistente, el agua que no descansa, hacía su obra completando la del fuego. Por que si el fuego fue quien trazó las líneas generales de la tierra, quien desbastó su fábrica general fue el agua, la que modeló sus contornos y diseñó su relieve.

El agua de la atmósfera cae en los continentes, fluye hacia los océanos y de ellos regresa a la atmósfera. Los ríos forman parte de la circulación general del agua; los doscientos billones de metros cúbicos de agua que contienen ríos y lagos son una cantidad muy pequeña si se la compara con el agua que hay en los océanos, glaciares y aguas subterráneas: apenas dos centésimas porcentuales del total; pero su importancia geológica no guarda relación con el minúsculo porcentaje, porque los ríos tienen una gran capacidad para modificar la superficie terrestre; concretamente, en las regiones templadas son el principal agente formador del paisaje.

Treinta y siete billones de metros cúbicos anuales de agua descienden desde las cabeceras montañosas de todo el mundo hasta el mar; parte de su energía se invierte en la erosión del terreno y en el transporte de los materiales arrancados a su paso, que terminan por depositarse en las cuencas oceánicas. En el curso alto, los ríos, arroyos y torrentes excavan su cauce, lo profundizan y terminan encajándose en las rocas; un proceso que crea laderas de fuertes pendientes y valles que acaban adquiriendo forma de V. En el curso medio y bajo, el río erosiona o sedimenta alternativamente sus propios depósitos, creando una extensa y fértil llanura de inundación por donde discurre la corriente. En los grandes ríos los materiales finos se depositan en la desembocadura, y forman extensos y fértiles deltas, por donde, lentamente, el agua dulce alcanza el mar. ¿El lector se imagina el paisaje inmutable? Yerra, los deltas se están hundiendo. En 2009, James Syvitski demostró que veinticuatro deltas, entre los que se encuentran el del Nilo, Ródano y Yangtzé, de los treinta y tres estudiados sufrieron inundaciones. ¿La causa? La construcción de presas y el desvío de los cauces. Ya no podemos alegar ignorancia, los grandes deltas son regiones densamente pobladas, muy cultivadas… y no permanentes. Si no los cuidamos desaparecerán.

Una heterodoxa bióloga discrepa con Darwin

El evolucionismo y el darwinismo suelen usarse indistintamente... para confusión del lego. Ningún científico duda que la vida terrestre ha evolucionado desde una bacteria primitiva, que se diversificó y produjo nuevas especies. La teoría de Darwin es evolucionista, pero no es un sinónimo del evolucionismo, porque la aportación del sabio inglés ha consistido en proponer la selección natural como mecanismo para explicar el cambio evolutivo. Aclarado el asunto, ya puedo decir, sin que se me malinterprete, que los científicos critican la teoría de Charles Darwin porque no explica satisfactoriamente algunos procesos biológicos, y de las discrepancias no se colige una crítica al evolucionismo.

Para los defensores del darwinismo, las mutaciones al azar, la lenta acumulación de pequeñas mejoras adaptativas, constituye el único (o el primordial) mecanismo que produce las variaciones biológicas sobre las que actúa la selección natural. Lynn Margulis discrepa: mantiene que las principales innovaciones biológicas de la historia de la Tierra tienen una causa no darwinista; la simple acumulación de mutaciones aleatorias –agrega- no produce nuevas especies. Postula un nuevo mecanismo evolutivo; según ella, la simbiosis sería la fuente principal de novedad biológica. Dos (o más) organismos, que han evolucionado por separado, se asocian en algún momento, su unión resulta beneficiosa para ambos, y finalmente acaban siendo un único ser. El comportamiento produce la simbiosis inicial, que se refuerza por vínculos metabólicos, hasta que se produce una unión física permanente: finalmente se fusionan los genomas. Los líquenes, una asociación entre alga y hongo que a simple vista tomaríamos por un único individuo, nos proporcionan el ejemplo más conocido.

Aunque la teoría de Margulis no es aceptada por la mayoría de la comunidad científica, sí ha tenido algunos éxitos. Su hipótesis sobre el origen de las células animales (y vegetales) ha sido confirmada: tales células se formaron por simbiosis, por la suma de tres (o más) genomas bacterianos. Y no es descabellado pensar que la primera fusión celular, precursora de la fecundación, pudiera deberse al canibalismo: un microorganismo se comió a otro sin digerirlo.

Concluido el discurso científico, no me resisto a opinar. Encuentro atractiva la teoría de Margulis, entre otros motivos, porque coloca la cooperación entre organismos en el centro del proceso evolutivo.

Querido lector, no hace mucho tiempo, mientras tú y yo nos dedicábamos a nuestros quehaceres, la profesora Lynn Margulis recorría las costas españolas tratando de descubrir nuevos casos de simbiosis. Le deseo que haya disfrutado.

Máquinas imposibles

La termodinámica es una ciencia fundamentada en leyes de validez universal. La imposibilidad de construir una máquina térmica de movimiento perpetuo, atestiguada por todos los intentos fracasados durante siglos, es el fundamento de las dos primeras leyes de esta ciencia. La primera ley asegura que es imposible diseñar una máquina que produzca trabajo útil sin ningún cambio en el ambiente (es importante añadir el tecnicismo, funcionando de manera cíclica). La segunda ley afirma que es imposible idear una máquina que convierta todo el calor -producido al quemar un combustible- en trabajo útil (funcionando de manera cíclica). Afortunadamente, podemos enunciar ambas leyes de forma más intuitiva. La primera ley equivale a proponer -y así lo hicieron Julius Mayer y James Joule- que la energía se conserva: ni se crea ni destruye, únicamente se transforma. Ludwig Boltzmann expresó la segunda ley de otra manera: estableció que cualquier cambio en la naturaleza sólo puede suceder si aumenta el desorden (al que llamó entropía) de las partículas que componen el universo. Una acalorada polémica, entre partidarios y detractores, siguió a la formulación de esta innovadora teoría. Inicialmente, los incrédulos parecían ganar el debate (algunos aseguran que Boltzmann se suicidó por ello), porque –argumentaban- no existían pruebas que confirmasen la teoría atómica. Al fin, los físicos demostraron, con observaciones irrebatibles, que Boltzmann había acertado: su teoría era una versión de la segunda ley.

La batalla dialéctica había acabado… hasta que los biólogos se fijaron en que los organismos vivos no cumplían la segunda ley termodinámica. Después de todo –aseguraban, y no les falta razón- el crecimiento de cualquier animal es una prueba evidente de un cambio con disminución, y no aumento, del desorden; pues en un animal los átomos están más ordenados que en la atmósfera, en una roca o en el agua. Los físicos tuvieron que afinar el ingenio para salvar la contradicción: durante la formación de un elefante –arguyeron- la entropía interna disminuye; pero –y aquí está el intríngulis del asunto- aumenta el desorden externo, aumento suficiente para compensar la disminución y producir un aumento neto. Tan ingeniosa tesis había que comprobarla; lamentablemente los físicos sólo pueden medir la entropía en los estados de equilibrio y ningún ser vivo se encuentra en tal estado, pues todos pierden y ganan materia continuamente. La termodinámica ordinaria (de equilibrio) nada puede decirnos de los fenómenos biológicos, necesitamos formular una nueva ciencia, la termodinámica del no equilibrio: en eso trabajan los físicos. 

Efecto placebo: el poder de la mente

Un enfermo –leve- que participa en la evaluación de un fármaco, se cura tras seguir el tratamiento. Meses después queda atónito cuando le informan que le han dado una sustancia inerte (una píldora de azúcar). Se trata del efecto placebo. Créalo el escéptico lector porque no es una superstición, sino un fenómeno real, así lo atestiguó, en el año 2010, la prestigiosa revista médica, The Lancet. Una sustancia inerte, la relación médico-paciente o la expectativa de recuperación, a veces, curan al sujeto. Incluso -aseguran algunos investigadores- para ciertos pacientes -depresión leve, ansiedad- los placebos funcionan tan bien como la terapia establecida; después de todo, muchas de estas dolencias mejoran espontáneamente al cabo de unos días.

¿Cuál es la explicación fisiológica de la reacción al placebo? Poco a poco los investigadores han averiguado que la comunicación entre los distintos órganos impulsa la curación espontánea. Falta mucho por saber, pero ya han averiguado que la expectativa de una curación activa ciertas regiones cerebrales cuya respuesta –produciendo neurohormonas- afecta al sistema endocrino, concretamente, a las hormonas de las glándulas suprarrenales que, recordemos, intervienen en el control del sistema inmunitario.

El tratamiento del dolor es una de las terapias en las que mejor funciona el efecto placebo. Los fisiólogos han detectado cambios físicos en el cerebro de pacientes con dolor si les administran un placebo como analgésico; concretamente, han observado que se altera la producción de endorfinas, unos mensajeros neuronales que no sólo inhiben la percepción del dolor, sino que también incentivan las sensaciones de bienestar. Ya sabemos que la risa, el ejercicio, la actividad sexual y las situaciones placenteras, o su recuerdo, estimulan la producción de endorfinas; y esto constituye, probablemente, el fundamento de la mejoría de la salud atribuida a la meditación o a técnicas similares, que propone la medicina alternativa. El sujeto que evoque situaciones que le hayan deparado bienestar: el aroma de una flor, la presencia de la persona amada, la contemplación de unos cuadros asombrosos o de un deslumbrante ocaso, degustar un alimento exquisito, escuchar una música divina, releer poesías conmovedoras… estimulará la producción de endorfinas y, así, espontáneamente, la realidad le parecerá más beatífica. Además la relajación, la somnolencia o el sueño, diluyendo la conciencia, permite una acción más eficaz de las endorfinas.

Los conocimientos de la fisiología del sistema nervioso avalan la conclusión de que los humanos tenemos un insospechado potencial de autocuración y eliminación del dolor. El escritor es alegremente optimista.

Navegantes vikingos y polarización de la luz

Al erudito lector que disfrute leyendo las sagas nórdicas, le sorprenderá la curiosa piedra solar con la que se orientaban los vikingos. Antes de conocer la brújula magnética, y durante sus largas expediciones, los navegantes nórdicos se fijaron en que podían encontrar la posición del Sol, oculto por las nubes, si orientaban un mineral hacia la parte despejada del cielo. Y no se trata de una superstición; el arqueólogo Thorkild Ramskou supone que usaban un cristal de cordierita, mineral que cambia de color al variar el grado de polarización de la luz procedente del cielo.

Para entender el fenómeno recurramos a una metáfora: imaginémonos a los corpúsculos de luz como minúsculos huevos; la luz sin polarizar constaría de un chorro de huevecillos sin orientar, pero si la luz está polarizada los huevos tendrían una orientación, vertical, como cuando se guardan en la huevera, por ejemplo. Cuando la luz solar –sin polarizar- llega a la atmósfera, los átomos la absorben y, a continuación, la emiten polarizada. Examinemos ahora una zona del cielo azul; si disponemos del instrumento adecuado notaremos que la luz que nos llega está polarizada (en la dirección perpendicular al plano que contiene el Sol, esa zona y nosotros); si repetimos las observaciones veremos que, cuando el Sol está próximo al horizonte, la zona del cielo cuya luz presenta mayor polarización estará encima de nuestra cabeza. Evidentemente; para orientarse bajo un cielo encapotado, los pilotos debían esperar a que se abriese un claro, porque la luz procedente de las nubes no está polarizada.

Los ojos humanos, hábiles para ver los distintos colores, no están diseñados para distinguir los diferentes grados de polarización. Sin embargo, no somos completamente ciegos al fenómeno; la luz polarizada crea un dibujo muy débil y difícil de ver en el centro del campo visual: se trata de una figura de color amarillo con el aspecto de un reloj de arena horizontal (técnicamente llamado cepillo de Haidinger). Los fisiólogos ya le han encontrado una explicación: el pigmento del centro de la retina (la mácula lútea) absorbe más o menos luz dependiendo de su polarización. Añadiré, para satisfacer la curiosidad del excepcional lector que haya conseguido verlo, que la dirección de la polarización de la luz es perpendicular a la figura amarilla.

Admiremos a los animales –abejas, mantis, pulpo, calamares y sepia- que perciben la luz polarizada; algunos de ellos, como los antiguos navegantes vikingos, usan su habilidad para orientarse. 

Vudú

Un indio brasileño condenado por un hechicero muere en pocas horas. Un africano joven come, de manera inadvertida, la carne de una gallina sagrada, al descubrir su crimen, fallece en veinticuatro horas. Una mujer maorí almuerza fruta, poco después se entera que proviene de un lugar prohibido, al mediodía del día siguiente ha expirado. Walter Cannon, después de una exhaustiva investigación de estos fenómenos, concluyó que son reales. La sugestión, y unas firmes creencias, provocaba el terror que conducía al fatal desenlace; la emoción, extremadamente intensa y continua, produciría un estado de choque en el sujeto, -debido a una secreción continua de adrenalina por parte de la médula de las glándulas suprarrenales-, que causaría la defunción. Comprobará el lector escéptico, que nada hay extraño en la explicación fisiológica de estas, apodadas, muertes por vudú.

El fenómeno de los fallecimientos repentinos no se limita a los pueblos primitivos. Durante la guerra, o después de una operación quirúrgica, existe un número considerable de defunciones que, después de efectuar la autopsia, resultan inexplicables; pacientes muy enfermos, a los que se les informó erróneamente que sólo les quedaban unos pocos meses de vida, murieron en el plazo estipulado; individuos que expiran después de tomar dosis subletales de venenos o después de haberse infringido heridas no mortales. Todos ellos sucumben como resultado de la creencia de que su fin es seguro. Se trata del efecto nocebo: la causa de la enfermedad (o muerte), cuando se espera la enfermedad (o muerte), y le acompaña el estado emocional asociado. No existe la menor duda de que tiene una explicación fisiológica, aunque sobre el mecanismo concreto quede mucho por saber.

En un experimento controlado, aproximadamente uno de cada cuatro pacientes que reciben una sustancia inerte sufre un efecto nocebo suave: dolor, diarrea, edema, náuseas, palpitaciones, urticaria; otros soportan consecuencias más graves: mareos, depresión, insomnio, somnolencia, vómitos y adicción. Lo sorprendente de la prueba es que las quejas y síntomas no son aleatorios, son específicos del fármaco que los pacientes no toman, pero creen que están tomando; como es lógico, las respuestas orgánicas no son generadas directamente por el fármaco, sino por las expectativas pesimistas del paciente.

Una última consideración: en nuestra sociedad, en la que abundan las informaciones sobre la salud, un tratamiento inadecuado de las enfermedades por parte de los medios de comunicación extendería el efecto nocebo de manera catastrófica. ¿O no?

Arsénico: el mayor envenenamiento de la historia

Cuesta creerlo. La Organización Mundial de la Salud testifica que el mayor envenenamiento colectivo de la historia está sucediendo ahora; se estima que el arsénico podría estar matando entre diez mil y cien mil bengalíes cada año y causando graves enfermedades a varios millones. Si desconocías la catástrofe, amigo lector, se debe a que ocurre en un país muy pobre. Desde hace treinta años, más de la mitad de los habitantes de Bangladesh, aproximadamente ochenta millones de personas, bebe diariamente agua con una cantidad de arsénico que sobrepasa el tope fijado por la OMS y algunas veces lo centuplica.

El arsénico es un veneno que, aunque se tome en cantidades minúsculas, mata lentamente, porque se acumula en el organismo. Los primeros síntomas aparecen en quienes han consumido agua contaminada durante más de diez años, y constan de manchas, verrugas y heridas en las manos y pies, que pueden gangrenarse. Al mismo tiempo, ataca en especial a los pulmones y riñones, y provoca distintas patologías que incluyen el cáncer. Sólo hay tratamiento: dejar de tomarlo, un antídoto impracticable para la mayoría de los enfermos.

¿Cómo se llegó a esta tragedia? En el pasado, la mayoría de los bengalíes bebían agua de los ríos, ríos sucios cuyas bacterias causaban la muerte anual de un cuarto de millón de niños. Para conseguir agua limpia, a finales de la octava década del siglo XX, la UNICEF, el Banco Mundial, organizaciones humanitarias y el gobierno bengalí perforaron unos diez millones de pozos; pero cometieron una grave negligencia: no determinaron la composición de las aguas subterráneas; nadie midió la concentración de arsénico que suele estar presente de forma natural. Los responsables sanitarios -ignorantes de geología- supusieron que las aguas subterráneas siempre son potables… ¡Y se equivocaron! Quedan muchos pozos por analizar, pero se estima que la mitad, al menos, proporciona agua contaminada.

Desgraciadamente, aún no acabó el relato de los males: en las aldeas bengalíes, los envenenados son segregados, los maridos se divorcian de sus mujeres, los niños son expulsados de las escuelas, los hombres pierden su trabajo; a todos ellos se les impide beber agua de los grifos limpios porque, supersticiosos, temen que el enfermo contamine al agua.

¿Qué hacer? Los expertos discuten, porque soluciones hay muchas, pero todas adolecen del mismo defecto: cuestan dinero, en un país donde la mayoría subsiste con un euro al día. Por ahora sólo hay un acuerdo: las peores previsiones han resultado optimistas.

El inquietante experimento de Stanley Milgram

En el año 2010, los franceses pudieron ver un documental desazonador: los participantes de un concurso de preguntas y respuestas torturaban a sus rivales. Luces intensas, audiencia bulliciosa, locuaz presentadora y varios participantes; "El juego de la muerte", un programa, producido por Christophe Nick, mostraba a unos concursantes –voluntarios- aplicar lo que creen que son descargas eléctricas a sus rivales que, en realidad, son actores. Ante cada respuesta errónea, la presentadora, jaleada por la audiencia, animaba a los participantes a sancionar a sus competidores. Las penas, descargas eléctricas, iban en aumento desde ochenta hasta cuatrocientos sesenta voltios; y el supuesto electrocutado gemía, pedía clemencia y, finalmente, parecía desvanecerse. El ochenta por ciento de los concursantes (sólo dieciséis de ochenta se negaron a proseguir) llegaron al límite del castigo. Tranquilícese el desazonado lector, afortunadamente, el castigo era ficticio… aunque el ejecutor no lo sabía.

El documental se basó en el famoso experimento efectuado por el psicólogo Stanley Milgram, en la Universidad de Yale. Descrito en un artículo publicado en 1963, el experimento consta de tres personas; un maestro que hace preguntas, un alumno que contesta y un investigador. Se estudia el comportamiento del participante (maestro), que aprueba o sanciona las respuestas, y no sabe que el alumno y el investigador son actores contratados. La sanción consiste en descargas eléctricas (aumenta el voltaje a medida que aumenta el número de respuestas erradas) que el maestro cree que administra al alumno, quien simula recibirlas.

Antes del experimento, Milgram estimó, mediante una encuesta, los posibles resultados: el promedio de descarga ciento treinta voltios, la obediencia al investigador nula, y todos los entrevistados creyeron que solamente algunos sádicos aplicarían el voltaje máximo. Los psicólogos quedaron desconcertados cuando comprobaron que el sesenta y cinco por ciento de los sujetos que participaron como maestros administraron a sus alumnos el voltaje máximo de cuatrocientos cincuenta voltios. El investigador persuadía al participante para que administrase el doloroso castigo, a pesar de los gritos, quejas y súplicas del actor, incluso viendo que, con trescientos voltios, el alumno parecía desvanecerse. Otros psicólogos de todo el mundo repitieron la prueba con resultados similares. En palabras del psicólogo norteamericano: “La extrema buena voluntad de los adultos de aceptar casi cualquier requerimiento ordenado por la autoridad constituye el principal descubrimiento del estudio”.

Inconformista lector, dos de cada tres personas pueden ser persuadidas por una autoridad para cometer actos moralmente reprobables, ¿serías tú uno de ellos? ¿No? ¿Seguro?

Islas volcánicas, viajeras impenitentes

Las islas pretéritas vivieron en el mar tenebroso, y se las creyeron habitadas de seres fantásticos. Entre ellas vagaba aquella fabulosa isla errante de San Balandrán, la del santo irlandés que allá, entre los hielos del Polo, encontró a Judas, el traidor, que, cada año, salía del infierno el día de Navidad para ir a refrescarse: era el pago de un acto de caridad que una vez tuvo, abrigando a un leproso con su capa. Una isla viajera, ¡qué bella ficción poética! ¿Ficción? Continúe leyendo y comprobará cómo la realidad supera a la ficción.

Desde las profundidades de la Tierra, cerca del límite con el núcleo, delgadas columnas de rocas calientes –plumas del manto- suben lentamente hacia la superficie; en su avance empujan la corteza, crean abombamientos, forman volcanes y desencadenan terremotos. Estas corrientes ascendentes -puntos calientes- se distribuyen bajo los continentes y también en los fondos oceánicos, lo mismo en el centro de las placas que en las regiones que las separan. Los geólogos han averiguado que, sobre las plumas del manto, relativamente estacionarias, se mueven lentamente (apenas unos centímetros cada año) las placas, los fragmentos en que está dividida la corteza, unidades más grandes que los continentes, que las islas… incluso que la fabulosa isla de San Balandrán. No deberá sorprendernos – entonces- que un inmóvil punto caliente vaya agujereando la placa que se desliza sobre él; esos agujeros, por donde sale el magma a la superficie y se acumula, constituyen las islas volcánicas y los volcanes. Una cadena de islas volcánicas y montes submarinos que se alzan sobre el fondo oceánico representa, para el geólogo, la trayectoria de la placa oceánica sobre el punto caliente. ¡Ni más ni menos! Por cierto, si el ascenso de las plumas se suspendiera, el movimiento de las placas se detendría: porque las plumas canalizan el calor del interior manto hacia la superficie.

No crea el suspicaz lector que se trata de una abstracta teoría más o menos acertada. Podemos observar el fenómeno en el Pacífico: tres grupos de islas volcánicas en el centro de la placa se encuentran casi paralelas, las islas Hawai-cordillera submarina Emperador, el archipiélago Tuamotu-islas Line y la cadena formada por las islas Austral, Gilbert y Marshall: el movimiento de la placa del Pacífico sobre tres puntos calientes podría haberlas formado.