Investigación y ciencia 302 - Noviembre 2001

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NOVIEMBRE 2001800 PTA. 4,81 EURO

EL ORIGEN DE LA MENTE VEINTICINCO AOS DE CIENCIA QUIMICA

NANOTECNICALA NUEVA INGENIERIA

NanocircuitosNanotcnica en medicina

Nanotcnica y qumica

Leyes nanoescalaresNanotcnica y robotsNanomquinas

Noviembre de 2001 Nmero 302

SECCIONES3

HACE...50, 100 y 150 aos.

19PERFILES

Peter H. Duesberg:Disidente o quijote?

22CIENCIA Y SOCIEDAD

Nobel de fsica...Pino canario, ejemplo

de adaptacin... Enfermedadde Tangier... Identificacingentica de desaparecidos...Drosophila melanogaster,

polaridad ocular.

28DE CERCA

Espuma marina.

Nanotcnica, la nueva ingenieraGary StixLa nanotcnica ha entrado con fuerzaen las instituciones acadmicas. En ellala industria ha puesto ambiciosas esperanzas.

Nanotcnica y sus procesos de fabricacinGeorge M. Whitesides y J. Cristopher LoveLos investigadores descubren procesos econmicosy eficaces para construir estructuras de pocos nanmetrosde anchura.

Leyes nanoescalaresMichael RoukesHay sitio sobrado para innovaciones prcticas nanoescalares.Pero antes ser necesario comprender las leyes fsicas que rigenla materia a escala nanomtrica.

NanocircuitosCharles M. LieberSe han construido ya nanotransistores y filamentos nanomtricos.Falta encontrar ahora la manera de ensamblarlos.

El origen de la menteJuan Luis Arsuaga Ferrerase Ignacio Martnez Mendizbal

Desde Darwin los evolucionistas vienen discutiendosobre el origen de la consciencia y del lenguaje.Los huesos hioides desenterrados en el yacimientode Atapuerca constituyen una pieza fundamentalpara explicar la adquisicin del habla.

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Nanotcnica en medicinaA. Paul AlivisatosLa nanotcnica, en formas muy refinadas, acabarpor introducirse en la investigacin biomdica, el diagnsticode enfermedades y en su teraputica.

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ESPECIAL NANOTECNICA

Edicin espaola de

SECCIONES82

JUEGOS MATEMTICOSLas matemticas del aprendizaje

y la generalizacin,por Juan M. R. Parrondo

84CURIOSIDADES DE LA FSICA

Agilidad del gato,por Wolfgang Brger

86IDEAS APLICADAS

Tratamiento antipulgas,por Mark Fischetti

88NEXOS

Que empiece el espectculo,por James Burke

90LIBROS

Tiempo... Solitones... Fsica yqumica de la atmsfera... Arit-

mtica comercial.

96AVENTURAS PROBLEMTICAS

Baile de cuadros,por Dennis E. Shasha

14 Veinticinco aos de ciencia qumicaPere Molera

La evolucin de la qumica se ha traducidoen la obtencin de nuevos elementos,en la produccin limpia mediante la sntesisenantiomrfica selectiva y total,y en el desarrollo de supramolculasy de nuevos materiales.

Nanotcnica y ensambladoresEric K. DrexlerEl primer visionario en este campo predice de qu modolos robots nanomtricos transformarn la sociedad.

Nanotcnica y qumicaRichard E. SmalleyUn premio Nobel explica por qu no funcionarn lasnanomquinas autorreplicantes.

Mquinas nanomtricas antiguas y futurasGeorge M. WhitesidesLa biologa supera las fantasas ms atrevidas con que se hapresentado el futuro de los robots moleculares.

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De la microtcnica a la nanotcnicaSteven AshleyLos defensores de la tcnica nanomtrica descubren cun difcilles est resultando desarrollar robots minsculos que puedantratar enfermedades o realizar un proceso de fabricacin limpia.

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INVESTIGACION Y CIENCIADIRECTOR GENERAL Francisco Gracia GuillnEDICIONES Jos Mara Valderas, directorADMINISTRACIN Pilar Bronchal, directoraPRODUCCIN M.a Cruz Iglesias Capn

Bernat Peso InfanteSECRETARA Purificacin Mayoral MartnezEDITA Prensa Cientfica, S. A. Muntaner, 339 pral. 1.a 08021 Barcelona (Espaa)

Telfono 93 414 33 44 Telefax 93 414 54 13

SCIENTIFIC AMERICANEDITOR IN CHIEF John RennieMANAGING EDITOR Michelle PressASSISTANT MANAGING EDITOR Ricki L. RustingNEWS EDITOR Philip M. YamSPECIAL PROJECTS EDITOR Gary StixSENIOR WRITER W. Wayt GibbsEDITORIAL DIRECTOR, ON-LINE Kristin LeutwylerEDITORS Mark Alpert, Steven Ashley, Graham P. Collins, Carol Ezzell,

Steve Mirsky, George Musser y Sarah SimpsonPRODUCTION EDITOR Richard HuntVICE PRESIDENT AND MANAGING DIRECTOR, INTERNATIONAL Charles McCullaghPRESIDENT AND CHIEF EXECUTIVE OFFICER Gretchen G. TeichgraeberCHAIRMAN Rolf Grisebach

PROCEDENCIADE LAS ILUSTRACIONES

Portada: Felice Frankel

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Fuente

Juan Luis Arsuaga Ferrerase Ignacio MartnezCortesa de Madrid ScientificFilmsJuan Luis Arsuaga Ferrerase Ignacio MartnezCortesa de Madrid ScientificFilmsJuan Luis Arsuaga Ferrerase Ignacio MartnezPere MoleraFelice Frankel y J. ChristopherLoveScientific American Library 1982con permiso de W. H. Freemanand CompanyNina FinkelNanophase TechnologiesFelice Frankel y Kateri E. Paul,cortesa de George M. WhitesidesBryan ChristieM. J. Murphy, D. A. Harrington yM. L. Roukes, coloreado porFelice FrankelK. C. Schwab, E. A. Henriksen yM. L. RoukesB. J. Van Wees; Nina Finkel(diagrama)Joe Munroe, cortesa de CaltechArchivesT. A. Fulton y G. J. Dolan; BryanChristie (dibujos)D. A. Harrington y M. L. RoukesFelice Frankel y Yu HuangSlim FilmsBryan ChristieSlim FilmsFelice Frankel, K. F. Jensen, M.G. Bawendi, C. Murray, C. Kagan,B. Dabbousi y J. Rodriguez-ViegoJeff JohsonShuming NieJeff JohnsonPeter MenzelPam FrancisJeff JohnsonBaldor Electric Company; DavidDeRosier, 2000 InstitutoAmericano de Fsica (micrografa)Jeff JohnsonMichael S. YamashitaJames SteinbergJuan M. R. ParrondoAxel Weigend (dibujos); Born,Universitt Duisburg (fotografa)George RetseckJohnny Johnson

COLABORADORES DE ESTE NUMEROAsesoramiento y traduccin:

Luis Bou: Leyes nanoescalares, Nanocircuitos y Aventuras problemticas;Juan Pedro Campos: Nanotcnica en medicina; J. Vilardell: Nanotcnica y ensambladores,Nanotcnica y qumica, Hace... e Ideas aplicadas; Juan Pedro Adrados: Mquinasnanomtricas antiguas y futuras y De la microtcnica a la nanotcnica; A. Garcimartn:Perfiles; Jrgen Goicoechea: Curiosidades de la fsica; Jos M. Valderas Martnez: Nexos

Copyright 2001 Scientific American Inc., 415 Madison Av., New York N. Y. 10017.

Copyright 2001 Prensa Cientfica S.A. Muntaner, 339 pral. 1.a 08021 Barcelona (Espaa)Reservados todos los derechos. Prohibida la reproduccin en todo o en parte por ningn mediomecnico, fotogrfico o electrnico, as como cualquier clase de copia, reproduccin, registro otransmisin para uso pblico o privado, sin la previa autorizacin escrita del editor de la revista.El nombre y la marca comercial SCIENTIFIC AMERICAN, as como el logotipo correspondiente,son propiedad exclusiva de Scientific American, Inc., con cuya licencia se utilizan aqu.ISSN 0210136X Dep. legal: B. 38.999 76Filmacin y fotocromos reproducidos por Dos Digital, Zamora, 46-48, 6 planta, 3 puerta - 08005 BarcelonaImprime Rotocayfo-Quebecor, S.A. Ctra. de Caldes, km 3 - 08130 Santa Perptua de Mogoda (Barcelona)Printed in Spain - Impreso en Espaa

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Difusincontrolada

INVESTIGACIN Y CIENCIA, noviembre, 2001 3

...cincuenta aos

NIO POBRE, NIO ENFERMO.En Gran Bretaa una encuesta so-bre la salud infantil descubri quela alta mortalidad guardaba unamanifiesta relacin con tres de lasgrandes aflicciones de los pobres:altas tasas de nacimientos prema-turos, neumona y gastroenteritis.Aunque todos los grupos socioe-conmicos han mostrado descen-sos apreciables en la mortalidadinfantil desde 1939, donde ms seha notado la mejora es en las ca-tegoras ms acomodadas; as, losavances mdicos de la ltima d-cada han ensanchado la brecha. Entodos los grupos la principal causade muerte durante el primer meses el nacimiento prematuro. Se su-giere que ese exceso se debe alparto en edad precoz, nacimientospoco espaciados, cuidados prena-tales deficientes y exceso de tra-bajo durante el ltimo mes del em-barazo.

BACTERIAS PRPURAS. Estu-diando las respuestas de las clu-las a estmulos sencillos podemosaclarar el comportamiento de or-ganismos ms complejos. La bac-teria prpura Rhodospirillum reac-ciona de un modo muy claro antela luz. Ese microorganismo, deforma de sacacorchos, puede na-dar hacia adelante y hacia atrscon igual facilidad. Cuando bajala iluminacin ambiente, se li-mita a invertir el sentido de sudesplazamiento. Si todos los sis-temas vivos excitables poseenun mecanismo fsico comn parala irritabilidad (o sea, la reac-cin ante un cambio en el en-torno), las relaciones esencialesentre estmulo y reaccin debe-rn ser las mismas en cada caso.Por tanto, debe ser de sumo in-ters comprobar si las reaccio-nes de las bacterias prpurasson cuantitativamente similaresa las de las fibras nerviosas. Roderick K. Clayton y MaxDelbrck

...cien aos

UN HITO AERONUTICO, TAL VEZ.El comit responsable del premioDeutsch decidi el 4 de noviembreconcedrselo a M. Santos-Dumontpor su logro del 19 de octubre: suvuelo en dirigible alrededor de laTorre Eiffel. Si bien M. Santos-Dumont ha ejecutado una proezanotable, ello no supone necesaria-mente que haya realizado nada degran valor. Ha demostrado que, conun aparato muy costoso y delicado,un aeronauta experto puede, bajocondiciones favorables, elevarse desdeun punto dado, dibujar un crculoy volver, sin matarse. El aconteci-miento, pese a lo agradable, no se-ala un paso adelante hacia la con-secucin prctica de la navegacinarea. Probablemente la solucinpara el vuelo areo de inters co-mercial nunca se alcanzar hastaque se abandone la idea del globodirigible y sea sustituida por la deun mecanismo construido sobre ba-ses estrictamente mecnicas.

PRIMER PERISCOPIO NUTICO?Un ingeniero italiano, el seorTriulzi, ha concebido un instru-mento especial, el cleptoscopio,que permite a la tripulacin de unbuque submarino sumergido averi-

guar lo que pasa en la superficie.Consta de un tubo dotado con pris-mas de vidrio. Se efectuaron ex-perimentos a bordo del submarinoIl Delphino en presencia del mi-nistro de Marina italiano. Se ob-tuvieron con xito fotografas deobjetos en la superficie. [Nota dela redaccin: La invencin del pe-riscopio, en 1902, suele atribuirsea Simon Lake.]

...ciento cincuenta aos

LA MQUINA DE COSER DESINGER. En el grabado adjuntose ilustra la mquina de coser deIsaac M. Singer, patentada el 8 deagosto pasado. Las puntadas se eje-cutan mediante dos hilos, uno fa-cilitado por una lanzadera y el otropor la aguja. Sin dos hilos, hastaahora ninguna mquina de coserha dado buenas puntadas. Esta m-quina trabaja bien. [Nota de la re-daccin: Hacia 1913 las ventasanuales de mquinas de coser Singerllegaban a 2,5 millones.]

REVLVERES COLT. Carta a laRedaccin. Muy seor mo: Muchose ha dicho ltimamente acerca dela pretensin del seor Colt sobrela invencin de la pistola revl-ver; quizs arrojemos luz sobre el

tema si le decimos que en elao 1822, para un caballero denombre Collier, hicimos los ca-ones de 200 mosquetes y 200pistolas basndonos precisamen-te en los mismos principios quelos expuestos por el seor Colt.John Evans e Hijo, Londres.Respuesta de la Redaccin: Noes infrecuente reclamar un ori-gen ingls para muchos inven-tos norteamericanos. No cree-mos lo anterior; sin duda, elseor Colt es un inventor ori-ginal. [Nota de la redaccin:Es probable que Samuel Coltrealmente viera y copiara al-gunas caractersticas de la pis-tola de pedernal de 1818 deElisha Collier en su pistola de1836.]

HACE...

Mquina de coser SINGER, 1851

Charles Darwin y Alfred Russell Wallaceconcibieron de forma independiente la teo-ra de la evolucin a travs de la selec-cin natural. Ambos creyeron posible ex-plicar el origen de las especies por medio de esemecanismo. Pero mientras Darwin llev la teorahasta su ltima consecuencia, Wallace se detuvo aun paso del final.

La ltima consecuencia no era otra que el origende las capacidades cognitivas. Para Darwin se tra-taba de un producto ms de la seleccin natural, entanto que Wallace atribua su origen a una inter-vencin externa, divina segn parece. La mente se-ra para Darwin una funcin del cerebro, mientrasque Wallace la consideraba una entidad totalmentediferente, con un substrato no material.

Pese a su adscripcin evolucionista, son muchoslos que siguen viendo algo especial en el origen denuestras facultades superiores. Darwin fundaba la apa-ricin de rganos nuevos en la lenta acumulacin demuchos cambios pequeos a lo largo de dilatados pe-rodos de tiempo. En El origen de las especies es-cribi: La psicologa se basar seguramente sobrelos cimientos, bien echados ya por mster HerbertSpencer, de la necesaria adquisicin gradual de cadauna de las facultades y aptitudes mentales. Se pro-yectar mucha luz sobre el origen del hombre y so-bre su historia. En cambio, los autores modernos en

lnea con los planteamientos de Wallace afirman quela mente humana, simblica y consciente, se originde modo sbito. Tan extraordinario fenmeno se ha-bra producido cuando surgi nuestra especie, o aundespus (segn Richard Klein al menos 50.000 aosms tarde).

Noam Chomsky, pese a defender la existencia deun rgano para el lenguaje en el cerebro humano,niega que ese rgano haya surgido por seleccinnatural. Para Stephen Jay Gould y Ian Tattersall lamente y el lenguaje no son producto de la seleccinnatural ordinaria, sino un efecto colateral de la evo-lucin. El cerebro se habra desarrollado en los ho-mnidos para cumplir misiones diferentes de las fun-ciones que luego asumi en nuestra especie. Unaexplicacin parecida ofrece Steven Mithen con suteora de una inteligencia que primero es modular(o sea, compartimentada) y luego se vuelve fluida(unificada y global) en el Homo sapiens moderno.

Otros autores, as Lewis Bidford o Clive Gamble,no conceden a las especies fsiles diferentes de lanuestra (los neandertales, por ejemplo) la capacidadde manejar smbolos, ni siquiera la de planificar elfuturo a medio plazo.

Nosotros creemos, por el contrario, que la hipte-sis darwinista de la adquisicin gradual de las fa-cultades superiores no carece de apoyo. Nos basa-mos en la interpretacin de los datos suministradospor la arqueologa, o pruebas indirectas, y por laanatomofisiologa, o pruebas directas.

Los primeros utensilios de piedra se remontan ahace 2,5 millones de aos. De algo ms de 1,5 mi-llones de aos hay hachas lticas, simtricas. Ejem-plos inequvocos del uso general del fuego se fechanen hace un cuarto de milln de aos. Los neander-tales lo dominaban; podan, pues, encenderlo y man-tenerlo especies sin nuestro desarrollo cerebral.

Avancemos hasta las primeras expresiones de artey adorno personal, el nivel de las formas simbli-cas. Los primeros testimonios que no ofrecen du-das de interpretacin tienen 35.000 aos. A mayor

El origen de la menteDesde Darwin los evolucionistas vienen discutiendo sobre el origende la consciencia y del lenguaje. Los huesos hioides desenterradosen el yacimiento de Atapuerca constituyen una pieza fundamental

para explicar la adquisicin del habla

Juan Luis Arsuaga Ferreras e Ignacio Martnez Mendizbal

4 INVESTIGACIN Y CIENCIA, noviembre, 2001

JUAN LUIS ARSUAGA e IGNACIO MARTINEZ MEN-DIZABAL son paleontlogos. Arsuaga, catedrtico de pa-leontologa de la Universidad Complutense de Madrid, co-dirige el equipo de investigacin de los yacimientos cuaternariosde la Sierra de Atapuerca. Martnez, docente de la Uni-versidad de Alcal de Henares, es miembro del equipo deAtapuerca. Ambos investigadores han abordado en diversostrabajos el problema del origen del lenguaje y de las ca-pacidades mentales modernas.

Los autores

abundamiento, los neandertales enterraban en oca-siones a sus muertos. Nosotros retrotraemos ese tipode expresin simblica mucho ms atrs; en la Si-ma de los Huesos, un yacimiento de hace 300.000aos de la Sierra de Atapuerca, se produjo una acu-mulacin intencionada de una treintena de cadve-res. Por ltimo, la paleoeconoma de hace mediomilln de aos corrobora que los homnidos no per-tenecientes a la especie Homo sapiens moderno es-taban capacitados para organizarse y planificar susactividades.

La investigacin anatomofisiolgica nos permiteabordar de un modo directo el problema de la ad-quisicin de las facultades mentales. Aunque no setrata de una opinin compartida, sobre todo en lasconclusiones, vale la pena ensayar esa va. Qu sepuede decir, a partir de los fsiles, sobre la evolu-cin del cerebro y del aparato fonador, responsabledel lenguaje articulado?

Paleontologa del cerebro

Por ser parte blanda el cerebro no fosiliza. El en-docrneo retiene, sin embargo, la forma del en-cfalo. En las paredes del crneo quedan tambingrabados algunos de los relieves de la superficie ce-rebral. Qu informacin aportan? Pese a la abun-dancia de restos, es muy poco lo que se ha conse-guido averiguar.

Dean Falk y otros han estudiado los moldes en-docraneales de homnidos sudafricanos pertenecientesa la especie Australopithecus africanus (la mayoracomprendidos entre 3 y 2,5 millones de aos). Aun-que el volumen de estos encfalos (con una mediade 450 centmetros cbicos) es ligeramente mayorque el de los chimpancs (media de 390 cc) y algoinferior que el de los gorilas (media de 500 cc), laorganizacin cerebral parece ser bastante diferente.En los australopitecos se observa, respecto de chim-


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H. neanderthalensis

Simade los Huesos

Paleo-magnetismo

Jaramillo

Olduvai

Epocas

Superior0

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Medio

Inferior

Plio

ceno

Pleis

toce

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Brun

hes

Matu

yam

a

H. erectus

H. antecessor

H. ergaster

H. sapiens

1. ARBOL EVOLUTIVO DEL GENERO HOMO. A partir de laespecie africana Homo ergaster la evolucin humana seescindi en dos lneas. Una, exclusivamente asitica, esla de Homo erectus (en sentido estricto) y la otra incluyeel linaje de los neandertales y el de los humanos mo-dernos. Los neandertales proceden de una evolucin lo-

cal europea a partir de una poblacin fundadora de Homoantecessor, oriunda de Africa, y a travs de formas in-termedias como la representada por la poblacin de laSima de los Huesos. Nuestra propia especie se origin apartir de la poblacin de Homo antecessor que perma-neci en Africa.


pancs y gorilas, una expansin del sector orbital dellbulo frontal y del polo anterior del lbulo tempo-ral. Estas regiones guardan en el cerebro humano re-lacin con algunas de las funciones denominadassuperiores; la parte anterolateral del lbulo temporal,por ejemplo, se activa cuando se reconocen y nom-bran caras conocidas.

Dos regiones del cerebro asociadas al lenguaje hu-mano son el rea de Broca y el rea de Wernicke.Ambas han sido localizadas en algunos de los prime-ros fsiles del gnero Homo, de alrededor de 1,8 mi-llones de aos. Ahora bien, lo mismo que en el casoanterior del lbulo temporal, sta es una prueba muydbil en favor de un cerebro funcionalmente evolu-cionado. Algo similar debe decirse de la asimetradel cerebro humano, rasgo que se ha detectado enfsiles muy anteriores a los primeros fsiles de ca-ractersticas modernas: no hay pruebas tajantes dela asociacin entre asimetra cerebral y presencia delenguaje.

Qu decir del volumen enceflico? Existe unafrmula alomtrica que relaciona el peso (o el vo-lumen) del encfalo con el peso corporal; se expresapor la funcin y = bxa, donde x es el peso corporale y representa el peso cerebral. Es fcil calcular losvalores de los coeficientes a y b a partir de un con-junto de especies, tal como hizo Robert Martin paralos mamferos (vase Capacidad cerebral y evolu-cin humana, por Robert D. Martin, INVESTIGACINY CIENCIA, diciembre de 1994). Cuando se sustituyeen la ecuacin la incgnita x por el peso corporalde un ser humano se obtiene una valor de y (pesocerebral) que resulta ser muy inferior al real. Esoquiere decir que los humanos estamos mucho msencefalizados de lo normal (para ser mamferos). El

cociente entre peso real del encfalo de una espe-cie de mamfero y el que le correspondera segnla ecuacin se denomina cociente de encefalizacin(EQ). En nuestra especie alcanza el mayor valor detodos los conocidos (EQ = 5,4). Nos siguen los chim-pancs, nuestros parientes ms cercanos, con un co-ciente de encefalizacin de 2,3. Como grupo, losprimates llamados superiores (platirrinos y catarri-nos) aparecen ms encefalizados que el resto de losmamferos, con la excepcin nada sorprendente delos delfines.

Podemos pensar en calcular coeficientes de ence-falizacin de los homnidos fsiles, siempre que ten-gamos un registro lo bastante bueno como para es-timar con fiabilidad los pesos enceflico y corporal.Pero surge un problema cuando se trabaja con losniveles taxonmicos inferiores: el peso del encfaloy el del cuerpo no siguen ninguna relacin lgica;por ejemplo, el cerebro de un mastn es, en propor-cin, menor que el de un caniche, sin que por ellose muestre menos capaz. Con el gorila asistimos auna curiosa paradoja: pese a dar un valor muy bajode encefalizacin (la mitad que un chimpanc), sugrado de inteligencia no es menor que el de los chim-pancs. Y puesto que todas las especies de homni-dos se hallan estrechamente emparentadas cabe cues-tionarse la utilidad del enfoque alomtrico.

2. LA SIERRA DE ATAPUERCA se encuentra muy cercade la ciudad de Burgos. Es un monte de extraordinariaimportancia en los estudios de prehistoria. En sus en-traas conserva el ms completo registro fsil de Eura-sia, que nos permite investigar la evolucin de los eco-sistemas y de los seres humanos a lo largo del ltimomilln de aos. (Cortesa de Madrid Scientific Films.)

De esa dificultad puede salirse si atendemos a lafilogenia (las relaciones evolutivas entre especies).Chimpancs, gorilas y humanos compartimos un an-tepasado comn que vivi hace unos seis o siete mi-llones de aos. Deba de ser ste de la talla de unchimpanc actual, que por otro lado es aproximada-mente la misma de los primeros homnidos. Chim-pancs y primeros homnidos eran ms frugvoros(comedores de frutos) que folvoros (comedores dehojas y tallos). En nuestra opinin, los gorilas sevolvieron folvoros para aprovechar un recurso muyabundante, lo que les permiti aumentar el peso cor-poral, pero su cerebro no creci en la misma me-dida (aunque, como a fin de cuentas el cerebro esun rgano del cuerpo, algo aument al hacerse elcuerpo tres veces mayor). Semejante desarrollo dis-par puede atribuirse a la enorme inversin energ-tica que requieren la produccin y el mantenimientodel cerebro; slo crece cuando es absolutamente ne-cesario. Por ese motivo los gorilas tienen un cocientede encefalizacin bajo, sin merma de su inteligencia.

No parece que los australopitecos (EQ en torno a2,4) alcanzaran un grado de encefalizacin muchomayor que los actuales chimpancs, de talla similartambin. Se admite que hubo cierta expansin delcerebro, sin cambio en la talla, hace entre 2,5 y 2 mi-llones de aos. Esta ganancia enceflica neta podrair acompaada de un progreso en inteligencia, vin-culada a la aparicin de las primeras formas del g-nero Homo.

Homo ergaster, una especie africana y asitica (en-contrada tambin en la georgiana Dmanisi), surgihace poco menos de dos millones de aos. Presen-taba aumentados su encfalo y su cuerpo, que al-canz el porte del nuestro. Como resultado del cre-cimiento a la vez enceflico y corporal, el cocienteenceflico no cambi respecto de los primeros re-presentantes de Homo (EQ de aproximadamente 2,7).Aument su inteligencia? No se sabe. Pero fue elautor de los primeros bifaces. Quizs el crecimientodel encfalo (con una media cercana a los 900 cc)fue mucho ms all de lo que correspondera a un

simple cambio de tamao corporal. La altura era, sinduda, como la nuestra, mas para certificar la anchuradel cuerpo necesitaramos disponer de una cadera bienconservada.

El yacimiento de la Sima de los Huesos nos haproporcionado una pelvis muy completa de Homoheidelbergensis macho cuya estatura alcanzara unos176 cm. Por otros restos no tan completos halladosall sabemos que se trataba de un varn cercano alpromedio. La pelvis presenta una robustez y una an-chura mucho mayores que la de cualquier varn ac-tual, de modo que el peso del individuo deba su-perar los 90 kilogramos. Aunque el peso corporal delas mujeres de la Sima de los Huesos sera menor,hemos encontrado que la diferencia entre los sexosno era entonces mayor que ahora.

El esqueleto recuperado en Jinniushan (China), deantigedad parecida, muestra caractersticas simila-res. Alan Walker y Chris Ruff creen que la anchurade caderas de Homo ergaster era como la nuestra,basados en la reconstruccin, a nuestro juicio err-nea, que hicieron del esqueleto de un nio de hace1,6 millones de aos encontrado en Nariokotome(Kenia).

En la poblacin de la Sima de los Huesos el vo-lumen del encfalo vara entre 1100 cc y casi 1400 cc.Es probable que la media estuviera por debajo delhombre moderno, cifrada entre 1300 cc y 1400 cc(vara con las poblaciones). Pero como el peso delcuerpo era muy superior al de nuestra especie, elcociente de encefalizacin se hallara slo en tornoa 3,5.

Ms recientemente, hace entre 200.000 y 100.000aos surgieron dos especies humanas que han coe-xistido hasta hace menos de 30.000 aos: los nean-dertales y nosotros. En ambas lneas se produjeronaumento del encfalo y reduccin del peso corpo-ral. En el caso de los neandertales, la estatura seredujo porque antebrazos y tibias se acortaron enun proceso de adaptacin al fro, un fenmeno quese observa tambin en las poblaciones humanasactuales. Nuestra especie conserv la estatura alta


3. ENCLAVADA en el interior de la cueva ma-yor de la Sierra de Atapuerca, la Sima de losHuesos es el yacimiento ms rico en fsiles hu-manos del planeta. Aqu se han encontrado,hasta 1999, cerca de 3000 fsiles humanos deuna antigedad prxima a los 300.000 aos.Los restos corresponden a una treintena de in-dividuos de todas las edades y ambos sexos,que pertenecieron a una poblacin antecesorade los neandertales. Este hallazgo extraordina-rio permite, por primera vez en la historia dela paleoantropologa, estudiar un grupo humano.La hiptesis considerada por los investigadoresdel equipo de Atapuerca como la ms plausiblepara explicar el origen de tal acumulacin decadveres es la de una prctica funeraria, lams antigua conocida. (Cortesa de Madrid Scien-tific Films.)

pero estrech las caderas, en unaadaptacin biomecnica que apro-xima entre s las cabezas de losdos fmures y permite economi-zar energa en cada paso, aunque,entre otros inconvenientes, dificulta el parto.

En las dos lneas evolutivas, neandertales y cro-maones, se asiste a un aumento del cerebro condisminucin del tamao del cuerpo. La encefaliza-cin fue mayor en los neandertales, mientras que laprdida de peso del cuerpo se not ms en los es-trechos cromaones, razn por la cual los segun-dos revelan un cociente de encefalizacin superior(5,3 frente a 5).

Ese proceso de encefalizacin se produjo, nos lorevela el registro fsil, de una manera gradual. Y siencefalizacin no es sinnimo obligado de mayor

inteligencia, podra hallarse la clave de sta en elhabla?

El origen del habla

Entre las caractersticas que nos distinguen delresto de los mamferos destaca la anatoma denuestras vas areas superiores, en particular la po-sicin peculiar de la laringe en el cuello. La la-ringe es una caja formada por cartlagos que se en-cuentra justo a la entrada de la trquea. El mayorde estos cartlagos, el tiroides, est situado en laparte anterior de la laringe y forma la protuberan-cia que llamamos nuez o bocado de Adn. La la-ringe alberga las cuerdas vocales, fuente emisora delos sonidos.

Entre la orofaringe y la laringe de las personasadultas queda un intervalo libre, el espacio suprala-rngeo, que es una va comn al tubo respiratorio yal tubo digestivo; por ese tracto transitan el aire ha-cia la laringe y el alimento y los lquidos hacia elesfago. El espacio supralarngeo resta eficacia aldesempeo de algunas de las funciones de las vasareas superiores. Adems, hace menos eficiente elmecanismo que impide que el alimento se introduzcaen el tubo respiratorio, con el consiguiente riesgode atragantamiento. Tambin hemos perdido la ca-pacidad de respirar por la nariz mientras bebemos.La posibilidad de respirar al tiempo que se traga unlquido es fundamental para la lactancia. Por ello,nuestros bebs tienen la laringe alta en el cuello, enla misma posicin que el resto de los mamferos, ypueden mamar sin necesidad de interrumpir la res-


4. LA PELVIS I de la Sima de losHuesos es la mejor conservada delregistro fsil de los homnidos. El es-tudio de su morfologa permite de-terminar la mecnica del parto y labiomecnica de la locomocin en loshomnidos de la Sima de los Huesos.Merced a ella podemos reconstruir laforma del cuerpo y, junto con otrosrestos fsiles del esqueleto de laspiernas, estimar con gran rigor elpeso del cuerpo. (Cortesa de MadridScientific Films.)

5. EL CRANEO 5 fue hallado en 1992 en el yacimientode la Sima de los Huesos. La mandbula apareci al aosiguiente. Se trata del crneo fsil ms completo del re-gistro mundial; corresponde a un individuo adulto. Sobreel maxilar izquierdo se observan las trazas de un pro-ceso infeccioso que pudo derivar en una septicemia grave.(Cortesa de Madrid Scientific Films.)

piracin. En principio, para el adulto resultara ven-tajoso respirar mientras bebe, ya que reduce consi-derablemente el tiempo dedicado a este menester,que suele ser una situacin delicada y expuesta alos depredadores.

Por qu se perdi, en el curso de la evolucin,semejante capacidad tan vital? Darwin admita que,cuando se trataba de rganos que desempeaban va-rias funciones, la seleccin natural poda especiali-zarlos en una, aun a costa de disminuir su eficaciaen el cumplimiento de las dems tareas, si con di-cha especializacin aumentaban las posibilidades desupervivencia. La especializacin de las vas areassuperiores humanas, con su laringe baja y su amplioespacio supralarngeo, favorece una de sus funcio-nes: la produccin de la amplia gama de sonidos enlos que se basa nuestro lenguaje. Parece evidente quela facultad de hablar, esto es, de comunicarse efi-cazmente, compensa con creces tanto la prdida dela capacidad de beber y respirar al mismo tiempo,como el riesgo de atragantarse.

Pero la laringe, formada por cartlagos y sostenidapor msculos, no fosiliza. Ahora bien, ciertas es-tructuras seas relacionadas con ella s se conservanfsiles. Se trata de la base del crneo y del huesohioides.

Hasta hace algo ms de una dcada no se conocaningn hueso hioides fsil de homnido. La investi-gacin deba, pues, centrarse en la anatoma de labase del crneo. Edmund Crelin, Jeffrey Laitman yPhilip Lieberman, trabajando juntos o por separado,

establecieron las conclusiones que durante msde veinte aos predominaron en ese campo.

Sealaron, en primer lugar, una serie de ras-gos anatmicos en los que la base del crneode los humanos recin nacidos y la de los chim-pancs, cuyas laringes estn situadas altas enel cuello, eran muy similares entre s y dife-rentes de la morfologa de la base del crneode los humanos adultos. En esencia, estos ras-gos, comunes a humanos recin nacidos y chim-pancs, eran los siguientes: base del crneopoco flexionada entre el final del paladar seoy el foramen magnum; extensa orofaringe, esdecir, un amplio espacio situado detrs del pa-ladar duro, y marcada separacin entre los hue-sos basioccipital y vmer. Rasgos que, advir-tieron, iban cambiando en el curso del crecimientohasta alcanzar la morfologa tpica de los adul-tos, a la vez que descenda la situacin de la

laringe en el cuello. Asociaron la posicin de la la-ringe con dichas caractersticas anatmicas.

De la investigacin sobre fsiles dedujeron que lalaringe de los primeros homnidos (Australopithecusafarensis, Australopithecus africanus, Homo habilisy Paranthropus) ocupaba la misma posicin que enlos chimpancs, razn por la cual aqullos y stosdesarrollaran similares capacidades lingsticas. Porotra parte, en fsiles del Pleistoceno medio de Africa(Broken Hill) y Europa (Steinheim) encontraron unaanatoma basicraneal mucho ms prxima a la de loshumanos modernos adultos, de la que poda inferirseuna posicin baja de la laringe.

Fundados en esos resultados, expusieron que la evo-lucin habra seguido dos lneas. En la que llegabahasta nosotros, el aparato fonador habra sufrido sloligeros retoques, que lo habran perfeccionado. Enla otra lnea, el aparato fonador habra experimen-tado un proceso de regresin hasta una anatoma con-vergente de nuevo con la de los chimpancs. A estarama perteneceran los neandertales.

Para justificar la prdida neandertal de la capaci-dad del habla, aducan que sus vas areas superio-res habran cambiado con el fin de especializarse enla funcin de calentar y humedecer el fro y secoaire de la Europa glacial. Habran sacrificado una fa-cultad incipiente y quiz todava no muy importante,el habla, ante una presin de seleccin ms apre-miante, la de poder respirar y seguir viviendo. Perolos crneos neandertales estudiados por Laitman,Crelin y Lieberman conservaban slo parte de sus


2,4 2,7 3,4 5,0 5,3

50.000

300.000

2.000.000

2.500.000

4.000.000

Actualidad

Coeficiente de encefalizacin

Edad

en

aos

H. heidelbergensis

H. neanderthalensis

H. sapiens

H. ergaster

H. habilis

Australopithecus

6. CAMBIOS EN EL COEFICIENTE de encefaliza-cin (EQ) a lo largo de la evolucin humana. Eltrmino Homo heidelbergensis se utiliza aqu enel sentido ms amplio, que incluye tanto a fsi-les europeos como africanos del Pleistoceno me-dio. Los primeros son antepasados de los nean-dertales y los segundos de nuestra especie, aunqueen la poca del yacimiento de la Sima de los Hue-sos las diferencias eran todava muy pequeas yno afectaban al EQ.

bases. Partan, pues, de reconstrucciones. Ah residael taln de Aquiles de sus trabajos. Jean-Louis Heimy David Frayer no tardaron en objetarles que la re-construccin del crneo neandertal La Chapelle-aux-Saints, el fsil ms representativo de la muestra es-tudiada, era incorrecta; en particular, subestimaba suflexin basicraneal.

En 1989 apareci, en el yacimiento israel de Ke-bara, el primer hueso hioides fsil del registro delos homnidos. El yacimiento de Kebara data de haceunos 60.000 aos y en l se ha hallado un esque-leto bastante completo de un ejemplar neandertal,aunque le falta el crneo y los huesos de las pier-nas. Del hioides, situado en la regin posterior delsuelo de la boca, arrancan varios msculos de la len-gua y otros que elevan la laringe. Nuestros parien-tes vivos ms prximos, los chimpancs, tienen unhueso hioides cuya morfologa difiere bastante de laforma adquirida en los humanos modernos. Puestoque el hioides de Kebara es esencialmente idnticoal del hombre moderno, sus descubridores, encabe-zados por Baruj Arensburg, supusieron que el restodel aparato fonador de los neandertales, posicin dela laringe incluida, hubo de ser similar al de los hu-manos modernos.

Sin embargo, el afirmar que a partir de la morfo-loga del hueso hioides puede establecerse la del con-junto del aparato fonador constituye, para muchos

autores, una inferencia arriesgada. Mxime cuandono ha sido posible establecer ninguna relacin fun-cional entre la anatoma del hioides y la posicin dela laringe, el aspecto ms determinante de nuestroaparato fonador.

As las cosas, en el mes de julio de 1992 encon-tramos en el yacimiento de la Sima de los Huesosel crneo humano fsil ms completo del registro,que conserva casi intacta su base; se trata del esp-cimen designado con el nombre de Crneo 5. Perte-neci a un individuo adulto que vivi hace cerca de300.000 aos y que form parte de una poblacinprecursora de los neandertales. Dos aos ms tardedesenterrbamos la mayor parte de un hueso hioideshumano, lo que converta al yacimiento en el nicoen el mundo que aportaba todas las pruebas anat-micas relacionadas con el aparato fonador: la basedel crneo y el hueso hioides. En 1997 recuperamosun segundo hueso hioides.

Cuando se dispone de un material fsil tan ex-cepcional se hace preciso retomar los problemas desdeel principio. Nos propusimos evaluar la validez delos rasgos anatmicos de la base del crneo que sevenan usando para la reconstruccin del aparato fo-nador de los homnidos fsiles. El proyecto, ambi-cioso, requera realizar mediciones y examinar un n-mero suficiente de crneos de humanos modernos yde antropoides. Estudiamos la prctica totalidad delas bases de crneo fsiles.

Y llegamos a una primera conclusin: para recons-truir la posicin de la laringe en el cuello no resultaimprescindible la flexin basicraneal; no existe unarelacin directa entre ambas variables. Daniel Lieber-man y Robert McCarthy han respaldado nuestra tesisen un trabajo reciente sobre el descenso en la posi-cin de la laringe y la flexin de la base del crneoa lo largo del crecimiento, en una muestra amplia denios. Observamos, adems, que la existencia de unaamplia orofaringe no era un carcter exclusivo de loshumanos recin nacidos y de los chimpancs.

En el curso de nuestra investigacin, reparamosen un elemento de inters en el estudio del aparatofonador, el msculo constrictor superior de la faringe.Desempea ste una importante funcin en la de-glucin de los alimentos y en los cambios que ex-perimenta la seccin de la faringe al producir los so-nidos voclicos, que son la base de nuestro lenguajeoral. Christopher Dean ha puesto de manifiesto que


7. ESQUEMA DE LA LARINGE, las vas areas superioresde un chimpanc y un humano moderno. La parte ante-rior de la laringe est constituida por el cartlago tiroi-des, que forma una protuberancia en el cuello, fcil dedistinguir (nuez o bocado de Adn). En el interior dela laringe se encuentran las cuerdas vocales. La epiglo-tis es un cartlago con forma de cuchara situado por en-cima de la laringe y que acta como una lengeta, ce-rrando a los alimentos el paso a la laringe. En las personasadultas la laringe se halla en una posicin baja en elcuello, que es la base anatmica de nuestro lenguaje oral.(Cortesa de Madrid Scientific Films.)

la morfologa del msculo constrictor superior de loshumanos modernos difiere de la que exhibe en los an-tropoides, morfologa dispar que se expresa en elmodo de su insercin en la base del crneo.

De nuestro anlisis de la morfologa basicranealdel Crneo 5 se desprende que ste coincide con loshumanos modernos en un doble aspecto, a saber, enla distancia entre el vmer y el basioccipital y en lainsercin del msculo constrictor superior de la fa-ringe. Smese a ello que los dos huesos hioides dela Sima de los Huesos tambin son como los de laspoblaciones humanas modernas (es decir, mucho msprximos a los nuestros que a los hioides de loschimpancs). Apoyados en la morfologa de la basedel Crneo 5, de tipo humano moderno, y en loshuesos hioides, creemos que la posicin de la laringede los fsiles de la Sima de los Huesos hubo de sertambin de tipo humano moderno, y que, por tanto,podan hablar.

Pero an queda otro aspecto por considerar. Nues-tro aparato fonador consta de dos segmentos, unovertical, constituido por el espacio supralarngeo en-tre la orofaringe y la laringe, y otro horizontal, for-mado por la cavidad oral y la orofaringe. Para pro-ducir los sonidos bsicos del habla humana, las vocales/a/, /i/ y /u/, es preciso que el segmento horizontalsea de una longitud equivalente a la del segmento

vertical. Los chimpancs tienen un largo hocico quedetermina un largo segmento horizontal; por otraparte, la posicin alta de su laringe reduce la lon-gitud del segmento vertical. Las personas tenemos unsegmento vertical alargado por el descenso en la po-sicin de la laringe, mientras que la longitud de nues-tra cara se ha acortado, reduciendo el segmento ho-rizontal. El resultado es que en las personas ambossegmentos alcanzan una longitud similar.

Ahora bien, el acortamiento de la cara es algo pe-culiar de nuestra especie. Los homnidos de la Simade los Huesos y los neandertales, as como nuestrosantepasados pre-modernos, presentan un prognatismoacentuado, lo que determina la existencia de un seg-


8. LOS ESTUDIOS REALIZADOS para reconstruir el apa-rato fonador de los neandertales, a partir de la morfo-loga de su basicrneo, han sido muy criticados porquese han basado en reconstrucciones sobre material muyfragmentario. Uno de los fsiles clave en ese contextoes el crneo neandertal de La Chapelle-aux-Saints, queha perdido la mayor parte de su base. El Crneo 5 de laSima de los Huesos conserva la prctica totalidad de subase, lo que lo hace idneo para estudiar la evolucindel aparato fonador de los humanos. (Cortesa de MadridScientific Films.)

mento horizontal del aparato fonador ms largo queel segmento vertical, aun cuando ste se haya vistoprolongado por el descenso de la laringe. En conse-cuencia, los humanos de la Sima de los Huesos po-dan hablar, pero los sonidos que podan articular di-feran de los que componen nuestro lenguaje. Enconcreto, careceran de las vocales /i/, /u/ y /a/. Es-tas vocales, muy fciles de articular, son las que sedistinguen con mayor nitidez y se dan en todas laslenguas. Su uso hace ms eficaz, ms rpido e in-teligible el lenguaje oral.

Para hablar no basta con producir un repertorio va-riado de sonidos, hay que tener algo que decir. Denada sirven unas vas areas superiores capaces deproducir palabras si el cerebro no utiliza esta facul-tad. Parece lgico que las capacidades mentales im-plicadas en el lenguaje aparecieran con anterioridada la modificacin de las vas areas superiores, puescabe suponer que fueron dichas capacidades las quehicieron rentable, en trminos de seleccin natural,la extraa posicin de nuestra laringe.

A partir de estos datos, nosotros contemplamos laevolucin de la inteligencia como un proceso esen-cialmente darwinista. En los primeros representantesde Homo, el cerebro experiment una expansin li-gada a la aparicin de capacidades nuevas, que hi-cieron posible la talla sistemtica de la piedra. Es-tas nuevas facultades dieron sentido a la capacidad

de hablar, rentabilizando el descenso en la posicinde la laringe. Puesto que los humanos de la Sima delos Huesos ya tenan la laringe baja, este procesodebi de ocurrir antes de la separacin de las lneasevolutivas de los neandertales (en cuya ascendenciaest la poblacin de la Sima de los Huesos) y dela humanidad actual. Pudo suceder en Homo ante-cessor o quiz mucho antes, en Homo ergaster uHomo habilis. El ltimo paso tuvo lugar slo ennuestra propia lnea evolutiva y consisti en el acor-tamiento del segmento horizontal del aparato fona-dor, lo que le confiri mayor eficacia en la comu-nicacin oral y redund en un nuevo incremento dela complejidad social, que pudo ser, a la larga, lacausa de la sustitucin de los neandertales por lahumanidad actual.


LA ESPECIE ELEGIDA. Juan Luis Arsuaga e Ignacio Mart-nez. Ed. Temas de Hoy, Madrid, 1998.

ARQUEOLOGA DE LA MENTE. Steven Mithen. Ed. Crtica,Barcelona, 1998.

EL COLLAR DEL NEANDERTAL. Juan Luis Arsuaga. Ed. Te-mas de Hoy, Madrid, 1999.

Bibliografa complementaria

Cavidad oral

LenguaDientes

Labio

Epiglotis

Cuerdas vocales

/i/

Espa

ciosu

prala

rnge

o

/u//a/

9. PARA PRODUCIR EL SONIDO /a/, la lengua seaplana en la cavidad bucal y se desplaza hacia atrspara estrechar la faringe. Al producir el sonido /i/la lengua se eleva, estrechando la cavidad bucal,y la faringe se ensancha. En el caso de la /u/, tantola cavidad bucal como la faringe se ensanchan, mien-tras que la parte posterior de la lengua asciendepara producir un estrechamiento en la parte pos-terior del paladar. En los tres casos, las modifica-ciones de la seccin del aparato fonador tienenlugar en su regin central, lo que slo se puederealizar cuando los dos segmentos del aparato fo-nador tienen la misma longitud.

Llamamos ciencia al conocimiento organi-zado del mundo fsico. La ciencia nace dedos operaciones fundamentales: la obser-vacin y el razonamiento. La observacinconsiste en la contemplacin profunda de

los hechos y en describirlos lo ms exactamente po-sible. Al multiplicarse las observaciones se encuen-tran regularidades que el cientfico enuncia en formade leyes. La razn de cada ley radica en un con-junto de supuestos o hiptesis. Cada ley se refiere aun gran nmero de hechos resumidos. Si las hipte-sis sirven para predecir nuevos hechos, anlogos alos observados, es decir, si las hiptesis son vlidasconstituyen una teora.

La qumica es la ciencia que estudia la estructura,las propiedades y la transformacin de la materia. Esdecir, todo el universo constituyeel objeto de la qumica. Pero, ques la estructura? En una primeraaproximacin nos remite a la dis-posicin de los elementos internosde un objeto, es decir, la arqui-tectura de sus partes ms senci-llas. La estructura subatmica im-plica la posicin relativa de loselectrones en los tomos indivi-duales y las interacciones con susncleos. A nivel atmico, la es-tructura abarca la organizacin detomos y molculas. En este sen-tido, la siguiente estructura de largoalcance consiste en grupos de to-mos enlazados entre s y se de-

nomina estructura cristalina. Denominamos microes-tructura a la disposicin de la estructura cristalinadentro de los materiales; slo es visible con el auxi-lio del microscopio. La estructura percibida con losojos entra en la categora de macroscpica.

Para definir las propiedades de la materia nos fi-jamos en el tipo y la magnitud de la respuesta anteun estmulo especfico externo. Todas las propieda-des importantes de la materia se agrupan en cuatrocategoras: mecnicas, fsicas (elctricas, trmicas,magnticas y pticas), qumicas y tcnicas. Unamisma clase de estmulo puede provocar respuestasdiferentes. As, algunas propiedades mecnicas re-lacionan la deformacin con el esfuerzo aplicado otensin; pensemos, por ejemplo, en el mdulo els-tico, el lmite elstico y la resistencia mecnica. En


PERE MOLERA SOLA, profesor dela facultad de qumica de la Univer-sidad de Barcelona, autor de 17 li-bros y 150 artculos de su especiali-dad (qumica metalrgica), dirige desdehace 10 aos un mster a distanciaen tecnologa de pinturas, que impartela mencionada institucin.

El autor

Veinticinco aosde ciencia qumica

Pere Molera

2850

82

126

184

NEUTRONES

2850

82

PROTONE

S

114

MARDE ESTABILIDAD

ISLAMAGICA

MONTAAMAGICA

PUENTEMAGICO

1. CAMPO DE ESTABILIDAD de nuevos elementos qumicos en el espacio tri-dimensional nmero de protones-nmero de electrones-estabilidad. Se apreciala existencia de una pennsula y de una isla de estabilidad.

las propiedades elctricas, tales como laconductividad elctrica y la constante die-lctrica, el estmulo es un campo elc-trico. El comportamiento trmico se re-presenta en funcin de la capacidad calorficay de la conductividad trmica. Las pro-piedades magnticas revelan la respuestade un material a la influencia de un campomagntico. Para las propiedades pticas,el estmulo lo constituye la relacin elec-tromagntica o lumnica; el ndice de re-fraccin y la reflectividad son propieda-des pticas representativas. Por ltimo, lascaractersticas qumicas indican la reacti-vidad de la materia.

La qumica se ocupa tambin de la trans-formacin de la materia desde los reacti-vos hasta los productos de la reaccin. Evi-dentemente, estas transformaciones noocurren porque las leyes cientficas as lodeterminan, sino que se formula la ley por-que se ha observado una regularidad en el compor-tamiento. Las leyes se limitan a describir lo obser-vado en la naturaleza y su transformacin.

Agrandes rasgos la evolucin de la qumica en losltimos 25 aos se ha traducido en la sntesisde nuevos elementos con larga vida media, en la pro-duccin ecolgica y rentable mediante la sntesisenantiomrfica selectiva y total, en el desarrollo desupramolculas, sntesis de nuevos materiales y en eldesarrollo de tcnicas de control y de caracterizacinmucho ms precisas. Veamos con cierto pormenorcada uno de estos apartados.

La sntesis de nuevos elementos qumicos con vidamedia apreciable ha sido posible gracias a la estabi-lidad a la fisin nuclear de los elementos generados.A principios de los aos setenta del siglo pasado,Vilen Strutinsky y Wladyslaw Swiatecki formularonla teora de la vida media larga de los elementoscon nmero de protones superior a 114 y nmerode neutrones superior a 184. En el espacio tridimen-sional nmero de protones-nmero de electrones-es-tabilidad se aprecia que la estabilidad de los ele-mentos qumicos aumenta considerablemente cuandoel nmero de protones y el nmero de neutronescoinciden. Por este motivo, en una representacingrfica de las tres variables citadas, aparece una fi-gura que recuerda el aspecto de una pennsula y deuna isla que emergen en un mar de inestabilidad.Todo esto se ha podido comprobar experimentalmen-te sintetizando los transnobelios: ruterforio, hahnio,

seaborgio, bohrio, hasio, meitnerio (109) y tres elemen-tos ms sin nombre propio.

Se ha puesto de moda la palabra ecolgico. Dela gasolina a los procesos industriales se proponeque todo sea limpio, es decir, que no agreda alentorno. En el sector productivo se impone as lasinterizacin a la fusin, el medio acuoso al mediodisolvente, la temperatura ambiente a las altas tem-peraturas, la deformacin plstica de los materiales


La evolucin de la qumica se ha traducido en la obtencinde nuevos elementos, en la produccin limpia mediante la sntesis

enantiomrfica selectiva y total, y en el desarrollode supramolculas y de nuevos materiales

104 RUTERFORIO (Rf) 249Cf + 12C 257Rf + 4n249Cf + 13C 259Rf + 3n

105 HAHNIO (Ha) 249Cf + 15N 260Ha + 4n106 SEABORGIO (Sg) 249Cf + 18O 263106 + 4n107 BOHRIO (Bh) 209Bi + 54Cr 262107 + n108 HASIO (Hs) 208Pb + 58Fe 265108 + n109 MEITNERIO (Mt) 209Bi + 58Fe 266109 + n

209Bi + 59Co 267110 + n208Pb + 62Ni 269110 + n

110 208Pb + 64Ni 271110 + n244Pu + 34S 273110 + 5n

111 209Bi + 64Ni 272111 + n112 208Pb + 70Zn 277112 + n

2. NUEVOS ELEMENTOS QUIMICOS y reaccin nuclear de obtencin.

NM

N N

N

NM

N N

ON

N

NR

O

HH

HNH

NH

N

R'

ON

N

NR

O

HHNH

ON

N

NR

O

H H

HNH

HN

R'

ON

N

NR

O

H HHN

M = 2H o ZN(II)3. SUPRAMOLECULA de bis porfirina, obtenida a partirde complejo Zn (II) de la porfirina con dos grupos ura-cilo. De este modo se pueden fabricar tubos de paredespeptdicas.

al mecanizado, para reducir laposible contaminacin. En esa di-reccin el primer paso a dar con-siste en eliminar residuos. Entoda reaccin qumica se intentaque A + B AB, en lugar deA + B C + D. A menos pro-ductos de desecho, menos con-taminacin.

El proceso de transformacinde la materia halla su coronacinen la sntesis, en la elaboracin

de un producto a partir de los reactivos. El taxol,substancia muy utilizada para tratar el cncer, es unproducto natural que se obtiene de la resina del tejo,rbol comn en Espaa. En la industria, la sntesistotal del taxol se lleva a cabo, segn esquema deK. C. Nicolaou y E. J. Sorensen, a partir de la 3-hi-droxi-2-pirona y ster , -insaturado, con la con-tribucin de los catalizadores ms adecuados y losgrupos auxiliares quirales ms idneos para conse-guir el mximo rendimiento en los enantiomorfos mstiles: es la denominada sntesis enantiomrfica se-lectiva.

A esa fabricacin pudo llegarse mediante la apli-cacin de una retrosntesis analtica del taxol natu-ral. Dicho procedimiento consiste en ir degradandola macromolcula y analizando, con tcnicas croma-togrficas y espectroscpicas, los productos resultan-tes. La primera etapa del proceso condujo a la iden-tificacin del esqueleto del 6-8-6 triciclo carbonounido, mediante enlace tipo ster, a una cadena defenilresina, donde se detect la presencia de 3-hi-droxi-2-pirona y del ster , -insaturado. Se tratade dos substancias sintticas, sencillas y fcilmenteasequibles, a partir de materias primas de origen pe-troqumico (cidos pirvico y 5-hidroxi propanoico).

En las agrupaciones atmicas cabe hacer hincapien la aparicin de los agregados de tomos me-tlicos (por ejemplo el Au55) y carburos de carboni-los metlicos, as el Ru3(CO)12 y el Os3(CO)12. Lainclusin de estos agregados en polmeros puede trans-formar la dielectricidad en conductividad elctrica.

Las macromolculas o polmeros son molculas depeso molecular comprendido entre 103 y 109. Estnconstituidas, generalmente, por una cadena de to-mos de carbono unidos entre s mediante enlacessencillos, dobles y triples. Otros tomos unidos alcarbono son el hidrgeno, el nitrgeno y el oxgeno.Muchas macromolculas tienen tomos de hidrgenosubstituidos por cadenas laterales de tomos de car-bono. Hasta mediados del siglo XX se utilizaronmacromolculas naturales, como el asfalto, la ma-dera, la lana y el algodn. Aparecieron luego lospolmeros sintticos: acetato de celulosa, resinas fe-nlicas, poliestireno, cloruro de polivinilo, nylon, po-lister, polietileno, siliconas, resinas epoxi, ABS, po-lipropileno, poliestireno, policarbonatos, poliamidasy poliuretanos. Recientemente, la qumica de los po-liuretanos ha experimentado un notable avance allograr controlar la reaccionabilidad de los grupos


O C

O

C

O

HBA

n

CO

O

C

4. MACROMOLECULA obtenida a partir de la polimerizacin del cido hidroxi-benzoico (HBA). Cuando estas macromolculas se unen paralelamente entre spor puentes de hidrgeno dan lugar a cristales lquidos.

UNION DE CUA

UNION DE BOLA

UNION DE BOLA(PRIMERA UNION)

HILO CONECTOR

HILO CONECTOR

TERMINALDE CONTACTO

MARCOCONDUCTOR

UNION DE CUA(SEGUNDA UNION)

MARCOCONDUCTOR

TERMINALDE CONTACTO

FIJACION DELCHIP (DADO)

SUSTRATO (OPCIONAL)PLACADEL MARCOCONDUCTOR

5. ASPECTO DE UNA OBLEA de silicio de 10 cm (arriba).Los rectngulos estn ocupados por un chip. Se da unesquema del mismo, con el detalle de la soldadura bola-cua (centro y abajo).

isocianato (N=C=O) con substancias capaces de blo-quearlos y de activarlos cuando las circunstancias lorequieren. De este modo se han conseguido plsti-cos de gran resistencia mecnica, parecida a la delos metales.

Las supramolculas son agrupaciones molecularesde gran peso molecular. Estn constituidas porun conjunto de macromolculas unidas entre s me-diante uniones transitorias, es decir, enlaces de tipopuente de hidrgeno y fuerzas de van der Waals. Parala unin que caracteriza a la supramolcula adquiereespecial relevancia la geometra de las macromol-culas componentes; a menudo, algunas macromolcu-las adoptan la forma de cavidades donde pueden aco-modarse otras molculas, tomos o iones.

Estableciendo un paralelismo entre el tomo, la mo-lcula y la supramolcula con la gramtica, podra-mos decir que el tomo equivale a la letra, la mo-lcula se identifica con la slaba, la macromolculacoincide con la palabra y la supramolcula se com-para con la frase. Las dimensiones de las supramo-lculas son del orden del nanmetro.

Entre las propiedades de las supramolculas se en-cuentran las de reconocimiento de iones, tomos ymolculas, lo que posibilita la aplicacin de estosagregados en biosensores y en membranas selectivas,as como en determinados materiales que muestrentixotropa, es decir, una notable variacin de visco-sidad con el esfuerzo cizallante aplicado. A este res-pecto merece citarse un tipo de polmero que se des-tina para fabricar cristales lquidos. La macromolculaen cuestin se obtiene a partir de la polimerizacindel cido hidroxibenzoico (HBA). Y los polmerosse enlazan entre s por puentes de hidrgeno. Aun-que carecen de la fragilidad del vidrio, presentancierta elasticidad, lo que facilita su aprovechamientopara pantallas de ordenadores porttiles.

En el mbito de los nuevos materiales he-mos asistido a la aparicin de substratos de di-mensiones milimtricas con espectaculares pro-piedades electromagnticas. Nos referimos a loschips, que han revolucionado la industria delas telecomunicaciones. Los viejos aparatos deradio detectaban la seal de las ondas herzia-nas mediante tubos catdicos encerrados en vl-vulas de vaco. Su substitucin posterior portransistores compuestos de semiconductores per-miti reducir el tamao del receptor.

Entre los nuevos materiales aparecidos en losltimos 25 aos cabe citar los fullerenos. Elprimer fullereno, el C60, fue sintetizado por Ri-chard E. Smalley y Robert F. Curl, de la Uni-versidad de Sussex. Obtuvieron muestras de pe-queas cantidades de C60 en fase gaseosa, dieronnombre a la molcula y, lo ms importante,

pudieron deducir su estructura, aunque slo hubie-ran conseguido 1010 molculas en vez de 1020 queson las que se necesitan para verlas en un cristalpequeo.

Donald R. Huffman, de la Universidad de Ari-zona, y Wolfgang Krtschmer y KonstantinosFostiropoulos, del Instituto Max Planck de FsicaNuclear en Heidelberg, consiguieron, por medio deuna descarga elctrica con electrodos de grafito enatmsfera de helio, holln que se disolva en ben-ceno y en tolueno. Evaporando la disolucin, aisla-ron un polvo marrn amarillento. La caracterizacin


7. DISPOSICION DE LOS FULLERENOS C60, que da lugara estructura cbica centrada en las caras con huecos oc-tadricos y tetradricos.

6. ESTRUCTURA DEL FULLERENO C60. Los tomosde carbono que constituyen los hexgonos tienendobles enlaces resonantes entre tomos de carbonovecinos, como si se tratara del benceno.

VY

VT

IT

VXVZ

S

CU

de este polvo mediante espectros-copa infrarroja, resonancia mag-ntica nuclear y difraccin de ra-yos X, confirm la presencia dealgunos gramos de fullereno C60,suficiente al menos para que lamolcula defina su estructura pormedio de los tpicos modelos or-gnicos (12 pentgonos y 20 hexgo-nos con tomos de carbono tetra-valente en los vrtices), y suficientetambin para convencer al ms es-cptico de su estructura en formade baln.

Con los aos se identificarannuevos fullerenos. Desde el C36 aotros de mayor masa molecular.Son materiales de baja densidad(1,65 g/cm3), relativamente blan-dos y aislantes elctricos. El fulle-

reno C60 puede unirse con tres ionespotasio, que ocupan posiciones in-tersticiales tetradricas u octadri-cas, y as se obtiene un K3C60 conlas propiedades propias de los me-tales: gran conductividad elctricay superconductor a 18 K. Se tratadel primer metal molecular.

La caracterizacin ha evolucio-nado rpida y profundamente.Recordaremos, por botn de mues-tra, el microscopio de efecto t-nel, cuyo principio reside en laconductividad electrnica que pasapor una punta metlica afilada querecorre, sin contactar, una super-ficie conductora. Los electrones,debido a la dualidad partcula-onda,llegan a la punta en funcin de laproximidad de la superficie ex-plorada. El microscopio va dibu-jando y reproduciendo la superfi-cie observada. De este modo, sepueden ver los tomos y los de-fectos atmicos existentes en unasuperficie.

SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY. J. M.Lehn. VCH; Weinheim, 1995.

TOTAL SYNTHESIS. K. C. Nicolaou yE. J. Sorensen. VCH; Weinheim, 1996.

THE NEW CHEMISTRY. Dirigido porN. May. Cambridge University Press;Cambridge, 2000.

Bibliografa complementaria


9. SUPERFICIE de una lmina de oroobservada con el microscopio de efectotnel.

8. MICROSCOPIO DE EFECTO TUNEL. La unidad de control CU aplica unafuerza electromotriz a la punta detectora y se recoge una corriente IT en lasuperficie conductora, objeto de la observacin. VX, VY, VZ y VT indican lasvelocidades respecto a los ejes x, y y z y respecto al tiempo. S indica ladistancia punta-superficie.


Hace tres siglos, los cardenales que huan deuna plaga que asolaba Miln se refugiaronaqu, en la villa San Carlos Borromeo deSonago, que domina la ciudad desde su colina. Laquinta y sus habitantes actuales pasan por tiemposduros. El yeso resquebrajado y las desvadas pintu-ras de sus altas paredes se han recubierto con artemoderno de dudosa calidad. Ahora es el museo pri-vado de Armando Verdiglione, otrora acreditado psi-coanalista cuya reputacin qued mancillada en 1986tras una sentencia por estafa a sus acaudalados pa-cientes. En sus estancias hallan hospedaje disidentescientficos de todas partes del mundo, invitados porVerdiglione para disertar ante una eclctica asisten-cia compuesta de un centenar de oyentes.

En el lado del estrado opuesto a Verdiglione seencuentra Sam Mhlongo, antiguo guerrillero y compa-ero de prisin de Nelson Mandela, que hoy dirigeel departamento de medicina familiar y atencin pri-maria de la Universidad de Sudfrica en Pretoria.Mhlongo ha apremiado al presidente Thabo Mbeki acuestionar la casi universal conviccin de que el sidaes una epidemia en Sudfrica y el VIH su causa.

Entre ambos ocupa su asiento Peter H. Duesberg,un virlogo norteamericano que tambin ha puestoen tela de juicio la tesis ortodoxa. Sin embargo, re-cientemente ha tornado a otros pagos. Con voz cris-talina salpicada de un dejo alemn, explica por qucree que los cientficos ms respetados han pasadodos decenios puliendo una teora errnea sobre elcncer.

Es una afirmacin sorprendente para tratarse de uncientfico que aisl de un virus el primer gen cau-sante del cncer a los 33 aos, sac una plaza en laUniversidad de California en Berkeley a los 36 y fueinvitado a entrar en la exclusiva Academia Nacionalde Ciencias a los 49. Muchos de sus colegas de aque-llos tempranos denuedos por cartografiar la estruc-tura gentica de los retrovirus ocupan ahora la cs-pide de la especialidad. Robert A. Weinberg disponede un suntuoso laboratorio en el Instituto de BiologaWhitehead de Cambridge (Massachusetts), con 20 in-vestigadores a su cargo, un presupuesto de varios mi-llones de dlares y una Medalla Nacional de Cienciasque colgar en su despacho. David Baltimore obtuvoun premio Nobel y ahora preside el Instituto deTecnologa de California.

Yo hubiera podido seguir y llevarme la gloria deltriunfo precoz, dice Duesberg, y quiz no le falterazn. Pero rompi filas e hiri susceptibilidades.Y as, 10 das antes de asistir a este excntrico sim-posio tuvo que garabatear una carta desesperada aAbraham Katz, uno de los escasos filntropos adi-

nerados que constituyen su nica fuente de finan-ciacin desde que se le cerraran todos los canaleshabituales hace cinco aos.

Slo nos quedan 45.000 dlares, me confiesasombro este rebelde de 64 aos, en el oscuro patiodel palacete. Katz, que tiene a su mujer enferma deleucemia, es su ltima esperanza; si este proyecto nosale, Duesberg deber desprenderse de sus dos asis-tentes, cerrar su laboratorio en Berkeley y trasladarsea Alemania. All fue donde naci su padre y sumadre eran mdicos los dos, donde pen para ob-tener su doctorado en qumica y donde dice que to-dava le queda una invitacin abierta para ensearen la Universidad de Heidelberg.

Abandonar los Estados Unidos, si as acabara ocu-rriendo, cerrara el crculo de una trayectoria que pa-rece una montaa rusa. Aunque su ascenso est bienclaro, sera difcil decir exactamente dnde comenzsu cada en desgracia. Semanas ms tarde, hablandoen su pequeo laboratorio (la quinta parte del ta-mao de los locales que tena en otra poca) mepasa un artculo que public en 1983. Con lo queah cuento empieza la historia.

PERFILESW. Wayt Gibbs

PETER H. DUESBERG: Disidente o quijote?

1. El virlogo Peter H. Duesberg ha acabado siendoexcomulgado de la ortodoxia cientfica por poner entela de juicio la teora del VIH. Ahora afirma que la

ciencia se equivoca totalmente con el cncer


El artculo no es, como me esperaba, el contro-vertido escrito de 1988 aparecido en Science, provo-cativamente titulado El VIH no es la causa del sida.Ni uno de las docenas de artculos y cartas que hapublicado en revistas de primer rango en los 10 aossiguientes argumentando que el vnculo entre el VIHy el sida es un espejismo, una entelequia de epide-miologa chapucera que ha introducido en el mismosaco diferentes enfermedades con causas dispares sim-plemente porque los afectados han sido expuestos alo que l llama un virus pasajero inofensivo.

Aunque estas teoras discrepantes del sida no seoriginaron con Duesberg, l se convirti en su pala-dn y, con ello, en blanco de las mofas de quienesteman que el desacuerdo entre los cientficos des-concertara al pblico y pondra en peligro su salud.Cuando Mbeki, tras consultar con Duesberg y otrosexpertos del sida, inform a la Conferencia Internacionaldel sida que pensaba que no podemos echar la culpade todo a un nico virus, ms de 5000 cientficosy mdicos sintieron la necesidad de firmar la Declaracinde Durban, afirmando devotamente su creencia deque el VIH es la nica verdadera causa del sida.

Las razones de Duesberg convencieron slo a unaexigua minora de cientficos. Su tesis: los diversostrastornos del sida son el resultado del consumo du-rante largo tiempo de drogas y de frmacos anti-VIH,tales como el AZT, que se prescribe para preveniro tratar el sida. O, tal como expres ms franca-mente en Miln, en los pases ricos los pacientes conVIH mueren a causa de la toxicidad de los frma-cos mismos que se les prescribe para salvarlos.

Aunque lo que l postula no ha recibido ningunademostracin directa, Duesberg sostiene que podrarecabarse ticamente comparando 3000 reclutas delejrcito seropositivos con otros 3000 reclutas sero-negativos, sometidos a los mismos patrones de en-fermedades y uso de drogas. Y as muri su idea,

como la mayora de las teoras errneas, nunca re-futada de plano pero s replicada, en este caso porun tratado de 40 pginas del Instituto Nacional deEnfermedades Alrgicas e Inmunitarias.

Duesberg desconoca la existencia del sida cuandoen 1983 escribi el artculo que le vali el estigmade elemento perturbador. Nada dejaba adivinar el t-tulo: Genes que transforman los retrovirus en lasclulas normales?. Pero en los escritos de Duesberglos signos de interrogacin sealan con frecuenciaque ataca por el flanco dbil de una teora comn-mente aceptada; aqu, la teora oncognica.

Haba intervenido en la demostracin de que, cuan-do ciertos retrovirus introducen sus genes en las c-lulas de ratones, las clulas se vuelven malignas.Weinberg, Baltimore y otros especialistas especula-ron que quiz genes similares, a los que llamaronproto-oncogenes, se encuentren latentes en el ge-noma humano, como bombas de relojera que se ac-tivan slo si una mutacin al azar pulsa algn tipode interruptor gentico. Esta hiptesis engendr todauna afanosa bsqueda de oncogenes, de genes supre-sores de tumores y, recientemente, de genes que pre-

disponen al cncer.A lo largo de los dos decenios

subsiguientes fueron descubrindosegenes humanos con secuencias si-milares a los oncogenes vricos. Seconsolid esa interpretacin del ori-gen del cncer. Si se encuestara alos investigadores, un 95 por cientoresponderan que la acumulacin demutaciones (en genes clave) producecncer, opina Cristoph Lengauer,onclogo de la Universidad JohnsHopkins.

Pero la trama tambin se fue ha-ciendo progresivamente ms compli-cada y para Duesberg menos con-vincente. Los cientficos esperabanhallar alguna combinacin de onco-genes y de genes supresores de tu-mores que siempre mutaran, al me-nos en algunas formas de cncer. Nohubo tal. Los supuestos genes delcncer se cuentan por docenas, losexperimentos revelan que, a menudo,

clulas de la misma malignidad diferentes presentanmutaciones distintas; falta un patrn coherente quevincule genes a cncer. Las clulas extradas de tu-mores de los pacientes traducen tpicamente sus ge-nes mutantes en un mero goteo de protenas, en con-traste con el flujo de protenas mutadas que seproducen con profusin en las clulas transformadaspor un virus.

A partir de su artculo de 1983, Duesberg tambinse ensa con algunas debilidades de la doctrina or-todoxa. Algunos tumores son causados por el amiantoy otros carcingenos qumicamente incapaces de mu-tar genes especficos, seala. Los ratones que care-cen por ingeniera gentica de genes supresoresde tumores y concebidos para expresar con exube-

250

200

150

100

50

0

12

10

8

6

4

2

01962 1967 1972 1977 1982

Ao1987 1992 1997

Propone la hiptesis aneuploide del cncer (1997) Afirma que el VIH no produce el sida (1988)

Pone en duda la importancia de los oncogenes en el cncer humano (1983)

ARTICULOSDE INVESTIGACIONDE DUESBERG

CITAS DE OTROSCIENTIFICOS

2. La trayectoria de Peter H. Duesberg se refleja en su notableproductividad y las veces que otros cientficos han citado su trabajo


rancia los oncogenes deberan desarrollar cncer ensu infancia, pero no es as. En un artculo del aopasado, Duesberg calcul que, dada la tasa medidade mutaciones espontneas y el nmero de clulasdel cuerpo humano, una persona debera albergar enpromedio unas 100.000 clulas cancerosas con sloun oncogn dominante que existiera en su genoma.Pero si se requirieran mutaciones simultneas en tresgenes, entonces slo una de cada cien mil millonesde personas padecera alguna vez de cncer.

En 1997 public lo que crea que era una mejorhiptesis. Existe una caracterstica comn de casi to-dos los tumores malignos: las clulas afectadas po-seen cromosomas anmalos. En los cnceres avan-zados abundan las clulas con el doble o el triplede la dotacin normal de 46 cromosomas. En los tu-mores incipientes el nmero total puede ser normal,pero un examen atento revela usualmente que algu-nas partes de los cromosomas estn duplicadas y alo-jadas en puntos inslitos.

Theodor Boveri reconoci ya, hace casi un siglo,tal aneuploidia de las clulas cancerosas. Sugiri queen ello podra radicar la causa del cncer. Pero laidea perdi fuerza a medida que resultaba infructuosala bsqueda de un patrn particular de aneuploidaque se correlacionara con la malignidad, salvo en laleucemia mielognica crnica, que no es un verda-dero cncer porque no se extiende de la sangre aotros tejidos.

Recientemente, sin embargo, Duesberg y otros aco-metieron un rastreo ms exhaustivo de la aneuploi-da. Afirman que podra aclarar muchos de los mis-terios del cncer y mejor que la teora actual. Surazonamiento arranca en el momento en que un car-cingeno se entromete en una clula en divisin,obligndole a producir clulas hijas con un dese-quilibrio en los cromosomas. Estas clulas aneu-ploides mueren por lo general a causa de su propiaaberracin. Ahora bien, si el dao es nimio, sobre-vivirn, aunque genticamente inestables; ello signi-fica que los cromosomas sufrirn cambios ulterioresen la siguiente divisin celular. Las clulas de lostumores muestran mutaciones mltiples en genes ycromosomas.

Cada cromosoma alberga miles de genes. Por tanto,la aneuploida crear en la clula un caos genticode enormes proporciones. La clula se convierte enuna especie totalmente nueva en s misma, resumeDuesberg. Le parece altamente improbable que a lanueva especie de clula, sea la que fuere, le vayamejor en el organismo que a una clula humana na-tiva, y eso puede explicar por qu los tumores tar-dan tanto en desarrollarse, incluso tras una intensaexposicin a un carcingeno. Las clulas aneuploidesdeben sufrir muchas divisiones, evolucionando en cadauna, antes de dar con una combinacin que puedaprosperar sin control en cualquier lugar del cuerpo.

Hasta el momento, slo dispone de pruebas expe-rimentales dispersas que respalden su hiptesis. En1998 demostr que existe una probabilidad de un me-dio de que una clula humana cancerosa aneuploidegane o pierda un cromosoma cada vez que se divide.

El pasado mes de diciembre comunic que las clu-las aneuploides de los hmster desarrollan rpida-mente resistencia contra numerosos frmacos (sellocaracterstico del cncer), mientras que las clulasnormales del mismo cultivo no lo hacan.

Pero no resulta fcil realizar experimentos cuandole han rechazado todos y cada uno de los 22 pro-yectos presentados ante los organismos pblicos pararecabar la oportuna financiacin. Es deprimente queincluso las fundaciones privadas se nieguen a patro-cinar una investigacin de alto riesgo pero con gran-des beneficios potenciales, se queja con irreprimi-ble amargura. Por fortuna para l, Abraham Katz leha concedido una subvencin de 100.000 dlares, su-ficiente para mantener el laboratorio en funciona-miento otros nueve meses.

No parece probable que nueve meses sean sufi-cientes para persuadir a otros investigadores para quese tomen en serio su hiptesis de la aneuploida. Peroes posible. Numerosos artculos en revistas especia-lizadas han sealado este ao la importancia de lainestabilidad cromosmica lo mismo, dicho conotras palabras en la formacin del cncer. Lengauery Bert Vogelstein, tambin ste de la Johns Hopkins,han promovido con particular celo la idea de que laaneuploida para Lengauer, una consecuencia de lamutacin de los genes debe ser un paso necesariopara la progresin de cualquier tumor.

Va a deponer Duesberg las armas y aceptar lasreglas de la disciplinada sociedad cientfica? Reconoceque su postura combativa en el debate del VIH hapodido parecer arrogante. Con el sida, en parte melo he ganado. En aquel momento, me crea invulne-rable. La experiencia puede haber moderado su ca-rcter, aunque el premio Nobel sale a relucir cuatroveces en tres horas de conversacin. Recela. Cuandose est fuera de la ortodoxia apostilla nadie teecha una mano.

3. La aneuploida, observada en los cromosomas abe-rrantes de esta clula de un cncer de mama anali-zada por el grupo de Robert A. Weinberg, del InstitutoWhitehead, es tan habitual en el cncer, que debe sersu causa, afirma Duesberg. Una clula normal de hem-bra posee dos copias exactas de cada cromosoma (ex-cepto del Y), dando un total de 23 pares. La clulacancerosa contena tres o ms copias, as como cro-mosomas con porciones traspuestas (como el 1, el 6 y

el 22) o segmentos perdidos (el 1, el 3 y el 13)

Nobel de FsicaCondensadode Bose-Einstein

El premio Nobel de Fsica deeste ao se ha concedido aEric A. Cornell, Wolfang Ketterley Carl E. Wieman, por haber con-seguido la condensacin de Bo-se-Einstein en gases diluidos detomos alcalinos y por estudiosfundamentales preliminares de laspropiedades de los condensados.Cul es la importancia y alcancede este descubrimiento?

A principios del siglo XX se ha-ll que el comportamiento de lamateria a escalas muy pequeas nose ajustaba a las leyes tradiciona-les de la fsica. As, cuando semira lo que pasa a distancias dela milsima parte de la milsimaparte de un milmetro, se obser-van cosas que desafan no ya lasleyes de la fsica newtoniana, sinoincluso el sentido comn. Podemosencontrar partculas que se com-portan como ondas, ondas que secomportan como partculas, part-culas que son capaces de pasar ala vez por dos agujeros distintos

y distantes, o que pueden desapa-recer de un sitio para aparecer enotro punto distante (teletransporta-cin), etc. Las leyes que describenel comportamiento de la materia atales distancias pertenecen a la me-cnica cuntica. Parafraseando aRichard Feynman, la mecnicacuntica se aprende, pero no secomprende.

El que la mecnica cuntica seaaplicable a escalas pequeas noquiere decir que no tenga reper-cusiones en el mundo que nos ro-dea. No estoy hablando solamentede cuestiones tcnicas tales comolos lseres o los microprocesado-res, cuyo descubrimiento y desa-rrollo le debe mucho a la capaci-dad de prediccin que hemosdesarrollado utilizando las leyes dela mecnica cuntica, sino a cues-tiones ms mundanas; por ejem-plo, por qu las cosas tienen elcolor que tienen?, por qu al to-car un trozo de madera y uno demetal a la misma temperatura, elmetal me parece ms fro?, porqu la aguja de una brjula esthecha de hierro y no funcionaras fuera de aluminio? Son preguntascuya respuesta ltima se basa enlas leyes de la mecnica cuntica.

Una de las predicciones de lamecnica cuntica es que todas laspartculas microscpicas del uni-verso, todos los tomos, todos loselectrones, todos los protones, seagrupan en dos grandes familias alas que se les ha dado el nombrede bosones y fermiones en honorde sus descubridores, SatyendraBose y Enrico Fermi. Cmo sedistinguen los bosones de los fer-miones? Hay propiedades de la par-tcula individual que permiten sa-ber si estamos frente a un bosno a un fermin, pero la diferenciams notable est en su comporta-miento colectivo, cuando hay mu-chos de ellos juntos. Simplificando:a los fermiones no les gusta seriguales, mientras que a los boso-nes les encanta actuar de la mismamanera.

Para entender este comporta-miento de bosones y fermiones,permtaseme una comparacin algofrvola. Como todas las compara-ciones es incompleta y parcialmenteinexacta, pero puede ayudarnos aentender lo que ocurre. Imagnenseque hay un grupo de personas queasisten a un concierto en un audi-torio. El solista interpreta una par-tita para violn de Bach y a todosles gustara estar lo ms cerca po-sible del intrprete. Antes de em-pezar el concierto, todo el mundotiene muchas ganas de hablar, mo-verse por el bar y pocas personasestn sentadas. A medida que seaproxima el momento del concierto,la gente va perdiendo su energa,bajan el nivel de la voz y se aco-modan en los asientos. Como to-dos se quieren sentar tan cercacomo sea posible del solista (y lasentradas no estn numeradas), elprimero en llegar se sienta en lasilla ms cercana, el segundo enla siguiente silla ms cercana, yas sucesivamente. Este comporta-miento humano es tpico de losfermiones. Los bosones, por otraparte, se comportan de una manerams peculiar. Cuando el segundove que la silla favorita ya est ocu-pada, no se conforma y en vez de


CIENCIA Y SOCIEDAD

Eric A. Cornell (izquierda) y Carl E. Wieman (derecha)


irse a la siguiente silla, se aco-moda en la silla favorita, encimade la persona que ya la ocupa. Unasituacin que a los bosones pareceno importarles. De hecho, el ter-cero tambin se sienta en la mismasilla, hasta que llega un momentoen que una fraccin muy elevadade los bosones se encuentran enesa silla favorita. En mecnica cun-tica, las sillas son los estados cun-ticos y la ms cercana al intr-prete, el estado fundamental. Enbreve, al disminuir su energa, losbosones tienden a ocupar el estadocuntico fundamental.

Lo ms sorprendente es que,cuando los bosones ocupan el es-tado fundamental, se comportan to-dos de la misma manera. Es comosi todo el auditorio que se ha sen-tado en la misma silla, la ms cer-cana al intrprete, abriera y cerraralos ojos al mismo tiempo, tosie-ran todos al unsono y aplaudie-ran con una simultaneidad perfecta.En trminos mecnico-cunticos,los bosones han experimentado uncambio de estado para formar uncondensado. Pues bien, este con-densado de bosones es lo que hanencontrado los investigadores, jus-tos merecedores del premio Nobelde este ao.

Cornell y Wieman lograron en1995 formar condensados de unosdos mil tomos de rubidio. Pocosmeses ms tarde, Wolfang Ketterleform condensados mucho mayo-res, con centenares de miles detomos de sodio.

Por qu este descubrimiento me-rece el premio Nobel? Al fin y alcabo la existencia terica de boso-nes y las caractersticas de su con-ducta peculiar se conocan desde1924, ao en que Bose y AlbertEinstein hicieron los clculos per-tinentes utilizando las entonces na-cientes leyes de la mecnica cun-tica. El mrito de los investigadoresgalardonados consiste precisamenteen que han obtenido en el labora-torio lo que haba sido predichoen el papel y que nadie haba con-seguido todava en los setenta aosdesde su prediccin. Y dnde ra-dicaba la dificultad? En el ejem-plo del concierto, la condensacinslo se produce cuando el movi-miento, la energa, de las perso-nas ha disminuido lo suficiente y

se disponen a acomodarse para es-cuchar. De la misma manera, paraconseguir un condensado hay quequitarles energa a los bosones.La energa se reduce enfriando abajas temperaturas. Las tempera-turas necesarias para conseguir elcondensado de Bose en los to-mos de rubidio y sodio mencio-nados son tan bajas, que slo sealcanzan mediante tcnicas de en-friamiento muy depuradas, utili-zando, entre otras cosas, haces deluz lser para detener el movi-miento de los bosones.

Las tcnicas de enfriamiento ne-cesarias fueron desarrolladas porS. Chu, C. Cohen-Tannoudji y W.D. Phillips, a quienes les otorga-ron el premio Nobel de fsica enel ao 1997. Las temperaturas re-queridas son de una milsima partede una milsima parte de una mi-lsima parte de un grado cent-grado por encima de la tempera-tura ms baja posible, el ceroabsoluto de temperatura. Ni siquieraen el espacio interestelar tenemosunas temperaturas tan bajas.

Existen otras manifestaciones in-directas de la condensacin de bo-sones que son apreciables a tem-peraturas bajas, pero no tanto,digamos a unas pocas decenas degrados por encima del cero abso-luto. La superconductividad, o cesecompleto de la resistencia al pasode una corriente elctrica, tienetambin su origen en un fenmenode condensacin de bosones. Sinembargo, en este sistema el fen-meno puro de la condensacin debosones aparece modificado porla presencia simultnea de otrosefectos que desfiguran las propie-dades esperadas de un condensadopuro como el que han encon-trado los galardonados.

El descubrimiento del conden-sado de bosones represent una au-tntica revolucin en la comuni-dad cientfica. El encontrar unanueva manera de existir de la ma-teria abre las puertas para buscarnuevos comportamientos todava in-sospechados. Es muy pronto parahablar de aplicaciones, pero tene-mos motivos para creer que el con-densado de bosones puede repre-sentar un gran avance tal y comolo fue el lser en su tiempo. Alfin y al cabo, un lser tiene la uti-

lidad que tiene porque las part-culas de luz que lo componen ac-tan mayoritariamente de maneracoordinada, lo que da a la luz l-ser su potencia y precisin. Uncondensado de bosones podra com-portarse como un lser atmico,como un grupo de tomos que ac-tuaran como si fuesen uno solo.Eso podra incrementar de maneraespectacular la precisin de algu-nas operaciones, tales como medi-das de alta precisin, nanotcnicao litografa. Imagnense la preci-sin que podra alcanzarse en eldiseo de microprocesadores si em-pleramos por lpiz un chorro departculas que forman un conden-sado de bosones, con una poten-cia suficiente para dibujar el cir-cuito impreso requerido y con unafinura extrema en el trazado de laslneas. Estamos en el comienzo deuna nueva tcnica y slo podemosempezar a intuir sus aplicaciones.

RAL TORALCatedrtico de Fsica

de la Materia CondensadaInstituto Mediterrneo

de Estudios Avanzados (IMEDEA)Universidad de las Islas Baleares

(CSIC)Palma de Mallorca

Pino canarioEjemplo de adaptacin

El pino canario (Pinus canarien-sis Chr. Sm. ex Dc) es espe-cie endmica del archipilago atln-tico. Su rea natural de distribu-cin est restringida a las islas msaltas. En Tenerife crece espont-neamente desde el nivel del marhasta los 2200 m de altitud. Debetamaa adaptacin, entre otros fac-tores, a modulaciones en el con-tenido en pigmentos fotosintticosy en sustancias antioxidantes desus acculas para hacer frente a lascondiciones fotooxidantes provo-cadas por un exceso de radiaciny la presencia de contaminantes.

Con la altitud el clima se hacems severo, las temperaturas sonms extremas y los vegetales que-dan expuestos a mayor radiacin.


Cuando las clorofilas pig-mentos fotosintticos semuestran ya incapaces deprocesar, a travs de la foto-sntesis, la energa que absor-ben, se desencadenan reac-ciones oxidativas en loscentros de reaccin del apa-rato fotosinttico que pue-den reducir la fotosntesis(fotoinhibicin) o producir,en casos extremos, la des-truccin de los pigmentos fo-tosintticos (fotooxidacin).

Adems, con la altitudaumentan los niveles de con-taminantes fotooxidativos delaire, principalmente de ozono(O3). Igual que el dixido deazufre (SO2), el O3 crea anio-nes superxidos (O2) y pe-rxido de hidrgeno (H2O2),molculas muy agresivas quepueden reaccionar entre s enlas membranas vegetales, enpresencia de iones metlicos,formando radicales hidroxilo(OH); radicales que son lacausa de peroxidacin lip-dica, desnaturalizacin de pro-tenas e incluso mutacionesdel ADN.

Las plantas evitan absorber laenerga en exceso mediante diver-sas estrategias. Unas colocan lashojas en posiciones que impidanla incidencia directa de los rayosdel sol, otras desarrollan un sis-tema de pelos epidrmicos con unagran capacidad de reflexin. A esasy otras adaptaciones morfolgicas,hemos de agregar los mecanismosmetablicos desarrollados para ha-cer frente a este estrs fotooxida-tivo; consisten, sobre todo, en re-ducir y modular los contenidos enclorofilas.

No obstante, todava podra ha-ber un exceso de energa absor-bida, con la formacin consiguientede especies de oxgeno reactivas.El exceso de energa en las clo-rofilas puede disiparse directamente,en forma de calor, por medio delos carotenoides; las especies ac-tivadas de oxgeno pueden elimi-narse mediante un sistema de sus-tancias antioxidantes (ascorbato,glutatin y el alfa-tocoferol).

Slo las plantas que han adqui-rido alguno de estos mecanismospueden vivir en zonas de alta mon-

taa. Las especies adaptadas a ta-les cotas no medran en zonas msbajas, donde las condiciones am-bientales son muy diferentes.

Salvo el pino canario. Presentaste una notable plasticidad que lepermite vivir a lo largo de todo elgradiente altitudinal de la isla ti-nerfea. Aunque el aspecto de lasacculas es similar a lo largo delgradiente, no lo es el contenido enpigmentos fotosintticos y en com-puestos antioxidantes. As lo hanpuesto de manifiesto las investiga-ciones que estamos realizando ungrupo de la Universidad de LaLaguna y de la Universidad de Graz.

Haciendo un muestreo a lo largode un perfil altitudinal, encontra-mos una tendencia a la disminu-cin del contenido en clorofilas yal aumento del de carotenoides,con el consiguiente incremento delvalor de la relacin carotenoi-des/clorofilas con la altitud. Adems,en las cotas altas las relacionesalfa caroteno/beta caroteno fueronms bajas y los contenidos en cidoascrbico resultaron significativa-mente mayores, de lo que se des-prenda un incremento en los pro-

cesos de oxidacin en lasmembranas tilacoidales. Sinembargo, los niveles del an-tioxidante glutatin y delalfa-tocoferol no variaron deuna manera significativa en-tre los distintos sitios.

Otros estudios realizadosen bosques de conferas dezonas templadas revelan tam-bin una acumulacin de an-tioxidantes con la altitud yuna disminucin de clorofi-las, en algunos casos de unamanera ms acentuada queen el pino canario. En la islase enmascara el efecto alti-tudinal, en cierta proporcin,con la existencia de muchosmicroclimas, provocados porla topografa y por los vien-tos alisios, que al venir delNE cargados de humedad for-man una capa de nubes enelevaciones medias variandosu situacin altitudinal a lolargo del ao. De esta ma-nera es posible que, en al-gunos sitios, el pino est so-metido a similares factoresde estrs que los provoca-

dos por la altitud.Para comprobarlo, se combinaron

estas determinaciones con estudiosd

Investigación y ciencia 302 - Noviembre 2001

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