Materiales invisibles

     La habilidad del camaleón para cambiar el color de la piel y confundirse con el paisaje probablemente asombrará al lector entusiasta. En la naturaleza abundan los animales diestros en el arte del disimulo y ocultación; ahora bien, ¿cuál es el mejor camuflaje? Un animal invisible, contestará, sin duda, el lector ingenioso, ¿es posible?
     Para ver un objeto, el ojo humano (o cualquier cámara fotográfica, que funciona de la misma forma) necesita captar los fotones de la luz que se reflejan en el propio objeto. Si lográsemos que la luz, en vez de reflejarse, rodease el objeto, veríamos lo que hay detrás; este es el tipo de invisibilidad que pretenden alcanzar los científicos. Xiang Zhang ha conseguido crear un material que no refleja la luz volviendo invisible, al ojo del observador humano, un objeto cubierto con él; comprendo que el departamento de defensa de EE.UU. financie estas investigaciones: no me cuesta esfuerzo imaginar un recubrimiento que vuelva invisibles a los carros de combate; sería equivalente a la tecnología que ya usan los aviones invisibles al radar, pero operando con luz visible.
     Los investigadores han comenzado su tarea usando objetos minúsculos que, obviamente, ven con microscopios; empleando esta tecnología esperan que ni siquiera con los aparatos puedan verse. ¿Qué hacen? Xiang Zhang y su equipo han creado algo parecido a una capa de invisibilidad, un material cuya estructura consta de múltiples capas ordenadas en un patrón especial; las elaboran con óxido y nitruro de silicio; la capa, al cubrir el objeto, desvía la luz que le llega e impide los reflejos; dicho con otras palabras, la luz esquiva los objetos, volviéndolos invisibles. El trabajo de Zhang ha requerido el uso de la nanotecnología para obtener estructuras de un tamaño cercano a la milmillonésima de metro, se trata de estructuras artificiales que poseen propiedades inexistentes en los materiales naturales (se les llama metamateriales: aprenda el lector inexperto esta nueva palabra, que oirá mucho en el futuro). Las pruebas han tenido éxito cuando se han usado objetos tan diminutos como los glóbulos rojos de la sangre; pero los experimentadores esperan mejorar el método para aplicárselo a objetos de mayor tamaño, y creen que, en el futuro, podrá ser usado sobre las personas. El sueño de H. G. Wells de volver invisible a un hombre tal vez pronto se haga realidad.

Reprogramar células

     La técnica de la reprogramación celular ha sido uno de los hallazgos científicos más populares de los últimos años. ¿Por qué entusiasma a expertos y profanos? Porque aspira a que se vuelva realidad el sueño de fabricar tejidos y órganos sanos que sustituyan a los enfermos.

     Los biólogos saben que las células madre embrionarias (células madre pluripotentes naturales) tienen la capacidad natural de convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo: buscan conseguir la misma capacidad de forma artificial. En el año 2006 los profesores Kazutoshi Takahashi y Shinya Yamanaka obtuvieron por primera vez células madre pluripotentes inducidas (células iPS); en otras palabras, consiguieron que una célula adulta del cuerpo fuera capaz de transformarse en otra de un tipo distinto: la reprogramaron, la modificaron para que retrocediera en su proceso evolutivo hasta que pudiera convertirse en cualquier tipo de célula, y adquiriese un potencial que tuvo y había perdido. En resumen, la técnica persigue que una célula cualquiera, de la piel por ejemplo, se convierta en una neurona o en una de los más de doscientos tipos celulares que existen en el organismo.

     ¿Cómo funciona la técnica? Los científicos insertan unos genes concretos en células adultas, y se valen de un virus como vehículo para transportar los genes; consiguen así poner a cero el reloj celular para que, al empezar la maduración de nuevo, y mediante el cultivo adecuado, se genere otro tejido. A pesar de que la técnica funciona, existen numerosos interrogantes; porque se ignora qué ocurre exactamente en la célula cuando los nuevos genes se instalan, y no es un problema menor el que los virus transportistas puedan provocar un cambio indeseable. Sin embargo, los avances técnicos se producen casi a diario: un investigador halló un atajo para que la célula modificada no necesite empezar su desarrollo desde cero, consiguió que una célula del páncreas se convirtiera en otra capaz de producir insulina, sin necesidad de pasar por el estado embrionario; otro investigador ha sustituido el virus por un plásmido (una molécula de ADN), como vehículo más seguro para transportar los genes; otro ha empleado genes distintos de los habituales para evitar la formación de tumores; aun otro ha mejorado enormemente la eficacia de la técnica usando células de la epidermis (la capa superficial de la piel).

     Quizás un día los científicos consigan crear cualquier órgano o tejido sano a partir de unas pocas células de un individuo enfermo; pero, por ahora, nadie ha osado poner fecha a esta fantasía.

Los vientos

Los vientos son gentes muy libres, fanfarrones señores y, alguna vez, grandes, asombrosos justicias. Yo les pido humildemente que despierten y se levanten de sus secretas camas, y paseen por las alamedas y las marinas, charlando a grandes voces o soplando cañas de agudo silbo.

Los vientos han influido en la civilización: han extendido el transporte y la guerra; dispersan las semillas de algunas plantas, erosionan, modelan el relieve y constituyen suelos fértiles, mueven el polvo de los desiertos a grandes distancias y generan tormentas de polvo que perjudican la economía de las regiones afectadas. ¿Cómo se forman agentes tan activos? El viento es el movimiento del aire en la atmósfera que se traslada de las altas a las bajas presiones, para compensar las diferencias; diferencias producida por el distinto calentamiento. Las diferencias térmicas próximas producen vientos locales: el ciclo brisa diurna del mar a la tierra y brisa nocturna de la tierra al mar se debe a que, en la costa, se calienta más la tierra que el mar durante el día, al revés de lo que sucede por la noche; el mismo fenómeno se aprecia en las laderas de montaña: el valle actúa como el mar y la cima, como la tierra. La diferente absorción de energía solar por las distintas zonas terrestres produce los vientos globales; si la Tierra fuese homogénea y estuviese inmóvil, el calentamiento del ecuador originaría un ascenso del aire que sería reemplazado por el aire frío del polo, el circuito se cerraría por la parte alta de la atmósfera; como no es así, las trayectorias de los vientos se desvían y el viento polar no llega al ecuador; se forman entonces tres circuitos en cada hemisferio donde había sólo uno; y todos nos han servido en algún momento de la historia: los vientos del este de latitudes altas empujaron a los vikingos a América, igual que los alisios ayudaron a Colón, quien tuvo que ascender de latitud para que otros vientos, los del oeste, le devolvieran a Europa. Y hay más, la agricultura de la India –más de mil millones de personas- depende de los estacionales vientos monzones: que soplan de sur a norte en verano, cargados de lluvias (traen el ochenta por ciento de las precipitaciones anuales); y que, durante el invierno, viajan secos en dirección inversa.

Ignoro si los cíclopes viven en democracia o aristocracia; ya lo averiguaré algún día; pero aseguro que algunos vientos subsisten en una perpetua e irreprochable tiranía.

Armas químicas

     Durante el siglo XX los científicos han contribuido enormemente al desarrollo de armas de destrucción masiva: nadie ignora la fabricación de las bombas atómicas y a todos nos parecen horrorosas: las fotos de las explosiones nucleares y el arrasamiento de Hiroshima y Nagasaki resultan argumentos contundentes. ¿Por qué las letales armas químicas de destrucción masiva no tienen idéntica mala fama? Desde luego las razones no hay que buscarlas en su escaso uso. Los agentes químicos se utilizaron por primera vez, a gran escala, durante la Primera Guerra Mundial: los alemanes atacaron con cloro a los franceses; y desde entonces ambas partes se destruyeron con saña: un millón de heridos y ochenta y cinco mil muertos fueron causados por cincuenta millones de kilos de agentes respiratorios, lacrimógenos y vesicantes (causan ampollas en la piel y las mucosas, y matan por asfixia), entre los que incluyo el cloro, el fosgeno y el gas mostaza. Hago un breve inciso para anunciar que los españoles también participamos de la insania: durante la Guerra del Rif (de 1921 a 1927, en el norte de África), las fuerzas españolas, asesoradas por alemanes, dispararon bombas de gas mostaza contra los rebeldes bereberes. La segunda guerra mundial impulsó la industria química; los científicos alemanes descubrieron y fabricaron grandes cantidades de agentes nerviosos gaseosos como el GA (tabún), GB (sarín) y GD (somán), tanto ellos como el VX son los agentes químicos de guerra más tóxicos y de efecto más rápido que se conocen; ignoro la causa por las que no los usaron durante el conflicto. ¿Cómo actúan? Bloquean la enzima acetilcolinesterasa, que se encarga de destruir la acetilcolina (el mensajero entre las neuronas y los músculos); si no se destruye inmediatamente después de actuar, la actividad muscular se descontrola y el sujeto muere.

     La mayoría de los agentes nerviosos son compuestos fosforados que los químicos sintetizaron cuando buscaban insecticidas para la agricultura, por ello se les parecen. Y por ello entenderá el lector ingenuo la preocupación de algunos países cuando otros, cuya producción agrícola es mínima, acumulan sustancias con las que fabricar insecticidas… o armas químicas de destrucción masiva.

     Como bien imaginará el lector suspicaz, almacenar y transportar productos extremadamente tóxicos resulta peligroso. ¿Solución? Diseñar armas químicas binarias en las que el tóxico no está activo, sino que se encuentra en forma de dos precursores separados, menos tóxicos que su mezcla. Problema resuelto.

Comunicaciones con neutrinos

Las radios, los televisores, los móviles y la mayor parte de las comunicaciones funcionan mediante la emisión y la recepción de ondas electromagnéticas; ondas que no atraviesan montañas, ni océanos. En contraste con ellas, ningún obstáculo impide el paso a los neutrinos, que son capaces de atravesar planetas enteros; estas diminutas partículas se mueven libremente por el universo porque apenas interactúan con la materia. Aprecio la rareza de estas partículas -que carecen de carga eléctrica, casi de masa y viajan a casi la velocidad de la luz- cuando reparo en que los neutrinos procedentes del Sol atraviesan limpiamente nuestro planeta -y a mí mismo-, como si fuera vacío; concretamente, cada segundo, miles de millones pasan a través de cada centímetro cuadrado terrestre.

¿Ha reflexionado alguna vez, el astuto lector, sobre las ventajas de utilizar neutrinos en las comunicaciones? Haciéndolo sería posible comunicar dos lugares cualesquiera de la Tierra sin cables ni satélites: un submarino podría enviar mensajes a través del agua a grandes distancias, algo imposible con la tecnología actual; y no sólo eso, cualquiera de nosotros podría enviar mensajes a las antípodas, directamente a través del interior del planeta; incluso si nuestro interlocutor estuviera en la cara oculta de la Luna, la transmisión de información sería posible.

Un grupo de investigadores de EEUU encabezado por Dan Stancil ha conseguido, por primera vez, la hazaña de usar neutrinos para enviar un mensaje. Un potente acelerador de partículas de tres kilómetros de circunferencia emitía haces de neutrinos, y un gigantesco detector de cinco toneladas, instalado en una cueva a más de cien metros de profundidad, detectaba sólo uno de cada diez mil millones de los neutrinos emitidos. Durante dos horas los experimentadores enviaron un escueto mensaje a través de doscientos cuarenta metros de roca: el texto constaba de una única palabra, neutrino. Antes de efectuar la transmisión, los investigadores habían traducido el vocablo al código binario; el uno correspondía al envío de un grupo de neutrinos y el cero a su ausencia. El emisor disparó los neutrinos y en la pantalla del ordenador acoplado al receptor los ilusionados científicos leyeron: "Neutrino".

El experimento ha abierto la posibilidad de nuevos sistemas de comunicaciones. Por supuesto, el tamaño del emisor y del detector nos da idea de lo poco práctica que es esta tecnología; pero el primer paso para conseguir una comunicación mediante neutrinos consiste en demostrar que es posible: y eso ya se ha logrado. Quince de marzo de 2012, un día para la historia.