¿Qué se detecta cuando se escudriña lo invisible?

¿QUÉ se consigue cuando el hombre utiliza nuevos inventos para descorrer la cortina, por decirlo así, y ver lo que hasta entonces no estaba al alcance de la vista? Dicha acción puede ayudarle a determinar con cierto grado de seguridad lo que antes se desconocía (véase el recuadro de abajo).

Tiempo atrás existía la creencia común de que la Tierra era el centro del universo. Pero con el uso del telescopio se descubrió que los planetas, incluida la Tierra, giran ordenadamente alrededor del Sol. Más recientemente, con la invención de potentes microscopios, el hombre ha examinado el propio átomo y ha visto que ciertas clases de átomos se combinan con otras para formar lo que se conoce como moléculas.

Piense en la composición de una molécula de agua, sustancia esencial para la vida. Dos átomos de hidrógeno se combinan de una manera particular con un átomo de oxígeno, debido a su estructura, para formar una molécula de agua, y hay miles de millones de esas moléculas en una gota de agua. ¿Qué descubrimos al examinar una  molécula de agua y su comportamiento en diferentes circunstancias?

La maravilla del agua

Aunque las gotas de agua parecen algo muy simple, este líquido es una sustancia sumamente compleja. De hecho, el doctor John Emsley, escritor de divulgación científica del Imperial College de Londres (Inglaterra), dijo que es “una de las sustancias químicas más investigadas, pero sigue siendo la menos entendida”. La revista New Scientist reconoció: “El agua es el líquido más común de la Tierra, pero al mismo tiempo, uno de los más misteriosos”.

El doctor Emsley explicó que, pese a la simple estructura del agua, “no hay nada cuyo comportamiento sea tan complejo”, y añadió: “H₂0 debería ser un gas, [...] pero es un líquido. Además, cuando se congela [...] y pasa al estado sólido, el hielo flota en lugar de hundirse”, como normalmente se esperaría. Respecto a este comportamiento fuera de lo común, el doctor Paul E. Klopsteg, anterior presidente de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia, hizo la siguiente observación:

“Manifiesta un diseño extraordinario para proteger los peces y el resto de la vida acuática. Imagínese lo que sucedería si el agua, al enfriarse hasta el punto de congelación, no se comportara como lo hace. Se iría formando más y más hielo hasta invadir un lago entero, con lo que toda, o casi toda, la vida acuática se extinguiría.” El doctor Klopsteg añadió que este comportamiento inesperado del agua es “señal de la existencia de un gran ser inteligente que actúa con propósito en el universo”.

Según New Scientist, los investigadores creen que saben la razón por la que el agua se comporta de esta manera insólita. Han creado el primer modelo teórico que predice con exactitud la expansión del agua al congelarse, y se han dado cuenta de que “la clave del misterio radica en la forma en que están espaciados los átomos de oxígeno dentro de las estructuras moleculares del agua y el hielo”.

¿No es extraordinario? Una molécula que parece tan simple supone un reto para la mente humana. ¡Y pensar que el agua constituye la mayor parte del peso de nuestro cuerpo! ¿Ve usted también en las maravillas de esta molécula —de solo tres átomos correspondientes a dos elementos— “señal de la existencia de un gran ser inteligente que actúa con propósito”? Y sin embargo, en comparación con muchas otras moléculas, la molécula de agua es sumamente pequeña y mucho menos compleja.

Moléculas de gran complejidad

Algunas moléculas están compuestas de miles de átomos de muchos de los 88 elementos que se encuentran en estado natural en la Tierra. Por ejemplo, una molécula de ADN (ácido desoxirribonucleico), la cual contiene la información codificada de la herencia de todo ser vivo, puede tener millones de átomos de varios elementos.

Pese a su increíble complejidad, la molécula de ADN solo mide 0,0000025 milímetros de diámetro, por lo que únicamente puede verse con la ayuda de un potente microscopio. Los científicos no descubrieron que el ADN determina la herencia de una persona hasta el año 1944. El hallazgo desencadenó una intensa investigación de esta complejísima molécula.

Sin embargo, la molécula de ADN y la del agua son solo dos de las muchas clases de moléculas que intervienen en la formación de la materia. Y dado que hay muchas moléculas que se encuentran tanto en los seres vivos como en la materia inanimada, ¿deberíamos concluir que la brecha entre lo animado y lo inanimado es mínima?

Esa ha sido por mucho tiempo la opinión general. “En los años veinte y treinta del siglo XX, muchas autoridades en la materia declararon específicamente que con el aumento del conocimiento bioquímico esperaban que se cerrara la brecha”, indicó el microbiólogo Michael Denton. Pero finalmente ¿qué se descubrió en realidad?

La vida es especial y singular

Aunque los científicos esperaban encontrar materia intermedia de transición, es decir, una serie de pasos graduales entre lo animado y lo inanimado, Denton indicó que “tras los revolucionarios descubrimientos de la biología molecular durante los primeros años de la  década de los cincuenta del siglo XX, quedó finalmente establecido” que existía una clara discontinuidad. Tocante a un hecho sobresaliente que los científicos de hoy reconocen, Denton pasó a explicar:

“Actualmente, no solo sabemos que existe una brecha entre el mundo animado y el mundo inanimado, sino también que esta representa la discontinuidad más asombrosa y fundamental de todas las que se observan en la naturaleza. No se puede concebir abismo más vasto y absoluto como el que existe entre una célula viva y la estructura inanimada más ordenada, como un cristal o un copo de nieve.”

Esto no significa que crear una molécula sea fácil. El libro Molecules to Living Cells (De moléculas a células vivas) explica que “la síntesis de las pequeñas moléculas que componen las células es compleja de por sí”. Sin embargo, añade que la formación de tales moléculas “es un juego de niños en comparación con lo que tiene que haber sucedido después para producir la primera célula viva”.

Las células pueden existir por sí mismas en la forma de organismos vivos independientes, como las bacterias, o pueden ser parte de un organismo pluricelular, como el ser humano. En el punto que cierra esta frase cabrían 500 células de tamaño medio. Por eso no es de extrañar que las funciones de la célula resulten invisibles a simple vista. ¿Qué se ha descubierto al examinar al microscopio una célula del cuerpo humano?

La célula: ¿producto de la casualidad, o del diseño?

En primer lugar, es inevitable quedarse asombrado de la complejidad de las células vivas. Un escritor de divulgación científica hizo la siguiente observación: “Para el crecimiento normal de hasta la célula viva más sencilla hace falta que se produzcan de manera coordinada decenas de miles de reacciones químicas”. Y preguntó: “¿Cómo pueden controlarse 20.000 reacciones a la vez dentro de una minúscula célula?”.

Michael Denton asemejó hasta las células vivas más diminutas a “una verdadera fábrica microminiaturizada que contiene miles de intrincadas máquinas moleculares de exquisito diseño compuestas en total de cien mil  millones de átomos, mucho más complicadas que cualquier máquina fabricada por el hombre y absolutamente sin ningún paralelo en el mundo inorgánico”.

Los científicos siguen desconcertados ante la complejidad de la célula, como indicó el periódico The New York Times del 15 de febrero de 2000: “Cuanto más entienden los biólogos las células vivas, más difícil parece la tarea de averiguar todo lo que estas hacen. Pese a que la célula humana media es demasiado pequeña para verla, cabe la posibilidad de que en cualquier momento hasta 30.000 de sus 100.000 genes estén activándose o desactivándose, desempeñando las tareas habituales necesarias para el funcionamiento de la célula o respondiendo a los mensajes de otras células”.

El Times preguntó: “¿Cómo podrá analizarse una máquina tan diminuta e intrincada? Y aunque mediante un esfuerzo prodigioso se llegara a entender por completo una célula humana, hay por lo menos doscientos tipos de células en el cuerpo humano”.

En un artículo titulado “Real Engines of Creation” (Verdaderas máquinas de la creación), la revista Nature hizo público el descubrimiento de minúsculos motores dentro de cada célula del cuerpo. Estos rotan para crear adenosintrifosfato, la fuente de energía de las células. Un científico se preguntó: “¿Qué podremos lograr cuando aprendamos a diseñar y fabricar máquinas moleculares similares a los sistemas moleculares que encontramos en las células?”.

Piense un momento en la capacidad creativa de la célula. La cantidad de información que contiene el ADN de tan solo una célula de nuestro cuerpo ocuparía un millón de páginas como esta. Lo que es más, cada vez que una célula se divide para crear otra nueva, esa misma información se pasa a la nueva célula. ¿Cómo cree usted que se programó con dicha información cada una de los 100 billones de células que componen su cuerpo? ¿Por casualidad, o se encargó de ello un Diseñador Maestro?

Tal vez haya llegado a la misma conclusión que el biólogo Russell Charles Artist, quien dijo: “Al tratar de explicar el principio [de la célula] y su continuo funcionamiento, nos encaramos a dificultades tremendas, insuperables, a menos que sostengamos con argumentos razonables y lógicos que la creó un ser inteligente”.

Un orden maravilloso

Años atrás, Kirtley F. Mather, que en aquel entonces era profesor de Geología en la Universidad de Harvard, llegó a la siguiente conclusión: “Vivimos en un universo, no de casualidades o caprichos, sino de ley y orden. Su administración es completamente racional y merecedora del máximo respeto. Piense en el maravilloso esquema matemático de la naturaleza que nos permite asignar números atómicos consecutivos a cada elemento de la materia”.

Examinemos brevemente ese “maravilloso esquema matemático de la naturaleza”. Entre los elementos * conocidos por los antiguos estaban el oro, la plata, el cobre, el estaño y el hierro. En la Edad Media, los alquimistas descubrieron el arsénico, el bismuto y el antimonio, y en el siglo XVIII se descubrieron muchos otros elementos. En 1863, con la ayuda del espectroscopio —aparato que puede separar la singular banda de colores que emite cada elemento—, se estableció la identidad del indio, el sexagésimo tercer elemento que se descubrió.

 En aquel tiempo, el químico ruso Dmitrij Ivanovič Mendeleev concluyó que los elementos no se habían creado al azar. Finalmente, el 18 de marzo de 1869, se leyó a la Sociedad Química Rusa su tratado titulado “Esbozo del sistema de elementos”. En él declaró: ‘Quiero establecer un sistema que no obedezca a la casualidad, sino a algún tipo de principio exacto y definido’.

En este famoso documento, Mendeleev predijo: “Todavía podemos esperar descubrir muchos cuerpos simples desconocidos; por ejemplo, los similares al aluminio y el silicio, elementos con pesos atómicos de entre 65 y 75”. Mendeleev dejó espacios en blanco para dieciséis elementos nuevos. Cuando se le pidieron pruebas que apoyaran sus predicciones, respondió: “No necesito ninguna prueba. Las leyes de la naturaleza, a diferencia de las leyes gramaticales, no admiten excepción alguna”. Y añadió: “Supongo que cuando se descubran estos elementos desconocidos, más personas nos prestarán atención”.

Y eso fue precisamente lo que ocurrió. “Durante los siguientes quince años —explica The Encyclopedia Americana—, con el descubrimiento del galio, el escandio y el germanio, cuyas propiedades correspondían exactamente con las predichas por Mendeleev, se estableció la validez de la tabla periódica y la fama de su autor.” A principios del siglo XX ya se habían descubierto todos los elementos que existen.

Como indicó Elmer W. Maurer, químico investigador, es obvio que “este hermoso orden no puede ser producto de la casualidad”. Tocante a la posibilidad de que el armonioso orden de los elementos se deba a la casualidad, John Cleveland Cothran, profesor de Química, dijo: “El posterior descubrimiento de todos los elementos que [Mendeleev] predijo que existían, y el hecho de que estos poseyeran casi todas las propiedades que él había predicho, eliminó por completo semejante posibilidad. Su gran generalización no se llamó jamás ‘La casualidad periódica’. Es, más bien, ‘La ley periódica’”.

El famoso físico P. A. M. Dirac, que fue profesor de Matemáticas de la Universidad de Cambridge, dijo lo siguiente tras un estudio minucioso de los elementos y de cómo encajan unos con otros para formar todo lo que hay en el universo: “Podríamos describir la situación diciendo que Dios es un matemático sublime, y que, al formar el universo, se valió de cálculos matemáticos avanzadísimos”.

Es verdaderamente fascinante escudriñar tanto el mundo invisible de los átomos, las moléculas y las células vivas, de tamaño infinitamente pequeño, como el de las gigantescas galaxias, mucho más allá del alcance de la vista. Este examen nos enseña, además, una lección de humildad. ¿Qué efecto produce esto en usted personalmente? ¿Qué ve reflejado en ello? ¿Puede ver más de lo que perciben sus ojos físicos?

[Nota]

[Ilustraciones y recuadro de la página 5]

Demasiado rápido para que el ojo lo perciba

El movimiento de un caballo al galope es tan rápido que, en el siglo XIX, surgió la polémica de si en algún momento levantaba los cuatro cascos del suelo simultáneamente. En 1872, Eadweard Muybridge inició unos experimentos fotográficos que con el tiempo aclararon la cuestión. Ideó una técnica para tomar las primeras fotografías de alta velocidad.

Muybridge puso veinticuatro cámaras fotográficas a lo largo de la pista, equidistantes entre sí. Cada una tenía el obturador conectado a un hilo que cruzaba la pista para que, al pasar el caballo, se rompiera y accionara el obturador. Al examinar las fotografías, se descubrió que había momentos en que el caballo levantaba las cuatro patas del suelo a la vez.

[Reconocimiento]

Cortesía de George Eastman House

[Ilustración de la página 7]

¿Por qué flota el agua congelada en lugar de hundirse?

[Ilustración de la página 7]

Una molécula de ADN mide 0,0000025 milímetros de diámetro; sin embargo, la información que contiene ocuparía un millón de páginas

[Reconocimiento]

Reproducción computarizada del ADN: Donald Struthers/Tony Stone Images

[Ilustración de la página 8]

En cada una de los 100 billones de células que componen el cuerpo humano se producen de manera coordinada decenas de miles de reacciones químicas

[Reconocimiento]

Copyright Dennis Kunkel, University of Hawaii

[Ilustraciones de la página 9]

El químico ruso Mendeleev concluyó que los elementos no se habían creado al azar

[Reconocimiento]

Cortesía de la National Library of Medicine