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.