Bernal, John. (1960). La ciencia en nuestro tiempo. México: Nueva Imagen, UNAM, Patria. Pp. 132-184.

John D. Bernal

La ciencia en nuestro tiempo Traducción de Eli de Gortari

~

NUEVA IMAGEN

Ti original de la obra: CIENCE 1 HISTORY La edición origial de esta obra fue publicada por C.A. Wat and Co. Ltd. de Londres con el título Science in Hi story. La primera edición en epañol de esta obra fue realizada por la Universidad Nacional Autónoma de México como volumen de la colección "Problemas científicos y filosóficos". Coedición por convenio de la Universidad Nacional Autónoma de México y Ediciones Patri a, S.A. de C.V ., bajo el sello de Nueva Imagen. Traducción: Eli de Gortari Portada: Elena Pego, según maqueta de Ana Elena Pérez La ciencia en nuestro tiempo Derechos reservados: © 1960, Universidad Nacional Autónoma de México © 1979, Editorial Nueva Imagen. S.A. © 1992, EDITORIAL PATRIA, S.A. DE C.V. Bajo el sello de Nueva Imagen Renacimiento 180, Colonia San Ju an Tlihuaca Delegación Azcapotzalco.Código Postal, 02400, México, D.F. Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial. Registro núm. 1762 ISBN 968-39-0156-5 Queda prohibida la re producción o transmi sión total o parcial delcontenido de la presente obra en cualesquiera formas, sean electrónicas o mecánicas, si n el consentimiento previo y por escrito del editor. Impreso en México Printed in México

Primera edición e n inglés: 1954 Segunda edición en inglés corregida: 1957 Primera edición en español: 1960 Décima prill!era reimpresión: 1995 Décima segunda reimpresión, 1997

íNDICE

SEXTA PARTE: LA CIENCIA EN EL SIGLO XX Introducción Antecedentes del Siglo xx : las Revoluciones en la ciencia y en la sociedad .. . . . . ..... . ... .. . . . .. . . ...... ..... ... . . . Período de transición, 12. Monopolios e imperialismo, 14. Posición de la ciencia y de la tecnología en la época de los monopolios, 16. La ciencia en una economía socialista, 17. Interacciones de industria y ciencia, 17. Energía y control, 19. La escala del avance científico, 20. La rapidez en la aplicación de la ciencia, 2.1. Efectos de la guerra sobre la ciencia y los científicos, ..::¡. Ciencia y planeación, 24. La ciencia sostiene su propio desarrollo, 25. La ciencia y la vida cotidiana, 26. La estrategia del avance científico, 26. La re· acción del científico ante los acontecimientos históricos, 27. El surgimiento del nazismo, 28. Los científicos en el mundo socialista, 29. Fases de la transformación en el Siglo xx, 30.

X. Las Ciencias Físicas en el Siglo XX . . . . . .. ... . ... . .. . 10.0 10.1

10.2

Introducción La revolución en la física y sus etapas, 34· El electrón y el átomo ......... . ....... .... . . .... . La física en 18g6, 37· La descarga eléctrica, 37· Roentgen y los rayos X, 38. El electrón, 39· Resurgimiento del ato· mismo, 39· :Becquerel y la radiactividad, 40. Los Curie y el radio: la transmutación de los átomos, 41. Rutherford y Soddy: las transfom1aciones radiactivas, 42. Planck y la teoría cuántica, 42. Einstein y el fotón, 43· El núcleo atómico, 43· Von Laue y los Bragg: rayos X y cristales, 44· El átomo de Rutherford-Bohr, 44· El nuevo átomo en la química, 45· La estructura de los cristales, 46. Física teórica .. . ........ ... . .. . .. ...... .. . .. .. . .. . La primera guerra mundial: la relatividad, 47. Equivalencia de masa y energía, 47· El contenido científico de la teoría de Einstein, 48. Astronomía estelar y telescopios gigantescos, 49· La astrofísica, 50. Einstein ·'Y la mistificación de la ciencia, 50. El experimento como base de la teoría, 52. La nueva teoría cuántica, ·52 . Equivalencia física de ondas y corpúsculos: la mecánica ondulatoria, 53· F.l principio de incertidumbr-e, 54·

ÍNDICE Física nuclear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rutherford y el enfoque material de la física, 56. Transmutación artificial, 56. Producción de partículas de alta velocidad, 56. La física unida a la ingeniería eléctrica, 57 · Neutrones, positrones y mesones, 5S. Radiactividad artifi· cial: reactores nucleares, 59· El calor del Sol, 59· Fisión nuClear, 1938, 6o. Reacciones en cadena: la bomba y la pila, 61. La aplicación mucho más rápida de la ciencia, 61. "Atomos para la paz": la Conferencia de Ginebra, en 1955. 63. Rayos cósmicÓs y mesones, 64. El universo en expansión , 65. La insuficiencia de las teorías físicas, 66. 10.4 Electrónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La telegrafía sin hilos y la ionosfera, 67. La válvula elec· trónica, 6S. Amplificación y regeneración, ~· Radio y radar, 70. Ondas cortas: radioastronornla, 71. Rayos catódi· cos y televisión, 71 . Pronosticadores electrónicos y servomecanismos, 72. Calculadoras electrónicas: cibetnética, 74· La naturaleza ondulatoria del electrón, 75· El microscopio electrónico, 76. 10.5 La física y la estructura de la materia . . . . . . . . . . . . . . La arquitectura molecular y la química, 77· Vibración in· tema de las moléculas, 79· Nuevas teorías en la química , So. La química de los minerales, So. Teoría electrónica de los metales y las aleaciones, 81. La teoría cuántica de las valencias y de la cohesión interatómica, S1. Relaciones entre la química y la física, S2. Las ciencias de la tierra : geología y geofísica, 82. Oceanografía, S4. Meteorología, S4. 10.6 Tecnología del Siglo xx: La ingeniería . . . . . . . . . . . . . La producción en masa, 87. El motor de combustión in· tema y el automóvil, S7. La industria automovilística, 88. La aviación, 90· La aerodinámica, 91. Aviones de retropropulsión y cohetes, 92. Tendencias en la tecnología: la velocidad, 93· El costo de la ciencia y el ahorro de capi· tal, 94· Efectos sociales de la producción en masa, 95· La edificación: el concreto y la prefabricación, 96. 10.7 Industria química . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Métodos de producción continua, catálisis - y elaboración sintética, 98. Polímeros y plásticos, 99· Formación planeada de moléculas, 100. Una industria química científica, 100. La industria química refinada , 101. Necesidades sociales y planeación científica, 101. 10.8 Recursos naturales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Energía, suelos y minerales, 102. 10.9 La guerra y la ciencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Armas destructivas, 104. Utilidad potencial del equipo mi· litar, 105. Investigación operativa, 105. Las lecciones de la bomba atómica, 107. Proyectiles guiados, 108. Guerra cien· tífica e inhumana, 109. La bomba de hidrógeno, 110. Efec· tos de la guerra sobre la ciencia y los científicos, 112. El predominio de la ciencia militar, 112. El costo de las in· vestigaciones militares, 114. 10.10 El futuro de las ciencias fí sicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El porvenir de la física nuclear, 117. Energía atómica,

10.3

56

fi7

77

86

97

10·2 104

ll6

ÍNDICE 118. Comprensión, exploración y utilización del universo, 119. La física del estado sólido, 12.0. La tercera revolución industrial: la automación, 121. La. nueva química, 122. La utilización de las ciencias físicas, 124. 10.11 La ciencia y las ideas en la época de transición El positivismo y la física, 125. La crisis de la física y su solución, 126. Las condiciones de la nueva síntesis, 130.

XI. Las Ciencias Biológicas en el Siglo XX . . . . . . . . . . . . . . .

124

132

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 La biología como dominio consciente del medio ambiente vivo, 134. Relaciones con el desenvolvimiento económico, 135. Contribuciones de las ciencias físicas, 137. Biología experimental, 137. Nuevos instrumentos en la biología, 138. El carácter de la biología del Siglo xx, 140. 11.1 Respuesta de la biología a las influencias sociales . . . . . 141 La medicina, 141. La nutrición, 142. Las industrias alimenticias, 142. Control de los parásitos, 143. La medicina y la guerra, 144. La agricultura, 144. Las industrias biológicas antiguas y modernas, 145· Fases del progreso biológico en. el Siglo xx, 145. La biología en la primera guerra mundial, 146. La biología en el período entre las dos guerras, 147· La biología en la segunda guerra mundial, 147. La biología después de la guerra, 148. Los frentes de avance de la biología, 149. 11.2 Bioquímica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Las moléculas básicas de los organismos vivos, 1;}3· Modoo de actuar de las enzimas, 154. Métodos bioquímicos, 155· La paila de las brujas, 156. Co-enzimas, 156. Pigmentos respiratorios, 157. Elementos indicadores, · 157. Fotosíntesis, 158. Descubrimiento de las vitaminas, 158. Efectos sociales del conocimiento de las vitaminas, 159. Las hormonas, 161. Hormonas vegetales, 161. Inmunología, 162. Grupoo sanguíneos, 163. Estructura de las moléculas de proteína, 164. Proteínas fibrosas, 165. Estructura y génesis de las proteínas globulares, 165. Metabolismo, 166. Carácter bioquímico del proceso de la vida, 167. Termodinámica de los organismos vivos, 168. 1 1 ·3 Microbiología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 La guerra biológica, 16g. Versatilidad química y adaptabilidad de los organismos simples, 170. Los virus, 171. Virus cristalinos, 172. Virus no primitivos, 172. Bacterias autótrofas, 173. Importancia de las dimensiones, 175. La evolución bioquímica y el origen de la vida, 175. La Tierra antes del surgimiento de la vida, 176. Generación espontánea, 177. Utilización de los procesos bioquímicos, 177. 11.4 La bioquímica en la m edicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 Antibióticos, 179. Penicilina, 180. Casualidad y planeación en el trabajo científico, 181. Origen d e las enfermedades por deficiencia, 182. Las enfermedades crónicas por deficiencias en el metabolismo, 183. La industria bioquímica,

1 1.0

18~.

530

ÍNDICE 1 1.5

11.6

1 1. 7

11.8

11.9

Estructura y desarrollo de los organismos: citología y embriología ....... ....... .. ...... ........... .... Los nuevos microscopios, 185. División y crecimiento de la célula, 186. Cultivo de tejidos y órganos, 187. El cáncer, 187. Nuevos frentes de ataque, 188. El organismo como un todo y sus mecanismos de control Vitalismo y mecani cismo, 1go. Respiración y digestión, 1go. Pavlov, 191. Endocri-nología, 192. La actividad del sistema nervioso, 193. La naturaleza eléctrica del impulso nervioso, 194. Conexiones nerviosas y sistemas electrónicos, 195. Conducta animal , 196 . I nstinto y aprendizaje, 197. El lenguaje de los a nimales, 197. Enfermedades mentales: psicología y psiquiatría, 198 . Herencia y evolució n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La lucha por obtener mejores a lim entos vegetales y ani· males, 199. Darwin y la variación , 200. Herencia, clase y raza, 201. Weismann y la persistencia del plasma germinativo, 201. La discontinuidad de la herencia: redescubrí· miento de las leyes de Mendel, 202 . Morgan: genes y cromosomas, 203. Mutaciones naturales y )lrtificiales, 20_3. Efectos de la radiación sobre los organismos,.- 204. Consecuencias gené ticas de las armas atómicas, 204. Aplicaciones de la genética, 205. La controversia sobre la gené tica en la Unión Soviética, 2o6. Michurin y Lisenko, 207. Lisenko y la vemalización, 208 . Aspectos citológicos y bioquímicos de la herencia, 209. La función del ácido desoxiribosa nucleico, 2og. La evolución, 210. La evolución neomendeliana por mutaciones y selección natura l, 211. Herencia de los caracteres adquiridos, 211. Los orga nismos y su medio ambiente : La ecolog ía . . . . Interacciones de los organismos , 214. Dependencia mutua entre grupos de organismos, 21 5. La interferencia humana en el equilibrio de la naturaleza, 215. Los efectos destructivos de la agricultura bajo el capitalismo, 216. Conservación, 217. Transformación de la naturaleza, 217. El problema de la población, 220. Medicina social, 224. Servicio nacional de salubridad, 226. El futuro de la b iología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¿Una brecha en la biología ?, 22 9 . Hacia una nueva teoría biológica, 229. Nuevas generalizaciones: el enfoque dialéctico, 2 30. Aplicaciones de la investigación biológica, 234·

184

189

199

213

228

XII. Las ciencias sociales en la historia 12 .0 12 . 1

Introducció n . .. . .. . .. . .. .. .. .. .. . .. .. .. . .. .. .. .. . Extensión y ca r ácter de las cie n c ias sociales . . . . . . . . . Ciencias sociales y ciencias naturales, 2 38 . Razones de su atraso, 239· La ciencia social al servicio del orden establecido, 241. El cambio social engendn¡ la ciencia social, 243. Religión y lucha social, 244. El elemento histórico en las ciencias sociales y en las naturales, 246. Cambios espontáneos en la sociedad y en ·la naturaleza, 247· La po-

236 237

ÍNDICE

53

sición de las ciencias sociales dentro del conocimiento científico general, 248. Los valores como productos sociales, 249· Los métodos de las ciencias sociales, 250. 12 .2 La historia de las ciencias sociales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Las c!encias sociales en la antigüedad, 251. El conocimiento social del hombre primitivo: ritos y . mitos, 252. Del mito a la moralidad, 252. La filosofía de los señores, 254· El misticismo y el repudio de la sociedad, 255· La Biblia y el pueblo, 256. El análisis social de los griegos, 257 . El derecho romano, 258. 12.3 Las ciencias sociales en la é poca feudal . . . . . . . . . . . . . . 25· Las ciencias socia les en las primeras Iglesias, 259· Credo y fe, 260. La "Ciudad de Dios", 261. Los Prolegómenos de Ibn Khaldun, 261. La sociología escolástica, 262. Herejía y crítica social, 262 . 12 .4 Las ciencias sociales y el nacimiento del capitalismo . . 26 La transformación renacentista, 263. Reforma y rebelión, 2.64. El derech o natural, 26.~- Surgimiento de la ciencia socia l burguesa, 266. Geometría y aritmética poiíticas, 266. 1 2.5 Ilustración y revolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Newton y Locke, 267 . La riqu eza de las naciones, 268. La teor!a del va lor, 26g. Los fisiócratas , 270. El noble salvaje, 271. Rousseau , 271. La edad de la razón: Voltaire, 272. Vico y la "ciencia nueva" de la sociedad, 272. La Revolución Francesa: los "Derechos del Hombre", 273 . 12.6 El utilitarismo y la r e forma lib eral . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27. El triunfo del liberalismo burgués, 275· David Ridlrdo, 275· La ley de hierro de la economía, 276. Religión y reacción, 277. Protestas radicales y rom ;\nticas, 277. Robert Owen, 278. El socialismo francés, 279· 12.7 El marxismo y la ciencia de la sociedad . . . . . . . . . . . . . . 28• El materialismo histórico, 282. Filosofía y acción política: el " Manifiesto Comunista", 283. La escisión de las ciencias socia les: ciencia burguesa y ciencia marxista, 284. Fuerzas y relaciones productivas, 284. " El Capital", 286. La teoría de la plusvalía, 286. Los dos sistemas de la ciencia social, 288. 12.8 Las ciencias sociales académicas a fines del Siglo XIX y principios .. del xx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28• Extensión del campo de la hi storia: el descubrimiento de la civilización primitiva. 290. Historia propagandística e h istoria científica , 29 1. Fundación de la antropología : Morgan y Tylor, 292. La sociología, 293. La influencia del darwinismo : evolu ción y bioJogismo, 294 · Galton y la eugenesia , 295· Teorías raciales, 296. Economía : la teoría marginal, 297 · Esterilidad y decadencia en el "fin de siccle", 300. El pragmatismo, 301. La Escuela de Viena, 301. Mach y e l positivismo, 302. Freud y el psicoanálisis, 303 . Positivismo y reacción, 303. El pensamiento social en Inglaterra, 304. La indagación social, 305. La Sociedad Fabiana , 3o6. La sociología fabiana: la Escuela de Economía de Londres, 3o6. La contradicción interna de las ciencias socia les bajo el capitalismo. 30H.

532

IN DICE

12.9

El desarrollo del marxismo durante el Siglo XIX y los comie.nzos del xx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El materialismo dialéctico, 309· Engels: socialismo, sociedad y naturaleza, 311. La transfonnación del mundo, 312. Dificultades y divisiones en el seno del socialismo, 313. El anarquismo, 314. La socialdemocracia reformista, 315. El movimiento laborista británico, 316. Génesis de la Revolución Rusa , 318. Lenin, 318. Un partido de nuevo tipo, 319.

308

XIII. Las ciencias sociales después de la primera guerra mundial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 13.0

13. 1

13.2

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13.4

13.5

13.6

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 Las transformaciones sociales del Siglo xx, 323. Influencia de los acontecim ientos sobre las ciencias sociales en el mundo capitalista, 326. La disolución del liberalismo, 327. El escenario norteamericano, 327. La reacció n y el fascismo en los países "despojados", 328. La socialdemocracia y el movimiento laborista, 329. Aspiraciones y rebelión de los pueblos colon iales, 330. Características generales del pensamiento social e n el Siglo xx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 Ilusión e hipocresía, barbarie y d esesperación, 333· El reino de la ilusión, 333· El Estado del Bienestar, 334- Hipocresía, 336. El reinado de la barbarie: los nazis, 337· La doctrina de la paz por medio de la fuerza, 338. La filosofía de la desesperación, 340. La civilización cristiana occidental, 340. Las ciencias sociales en e l mundo capitalista . . . . . . . . 341 La revolución keynesiana en la econom ía, 343· La ciencia de la política, 345· La aplicación de las ciencias sociales . . . . . . . . . . . . . . . . 348 Métodos cuantitativos y estadís ticos en las ciencias sociales, 349· Exploración social, 350. Encuestas de opinión, 351. Investigaciones de mercado y publicidad, 352. Las ciencias sociales en la producción, 353· Las investigaciones operativas en la industria, 353· Psicología industrial, 354La corrupción de las ciencias sociales, 355 · La ciencia de la edu cación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 La discriminación clasista, 3;;8. La lu cha de la clase obrera por la educación, 359· Las pruebas de inteligencia, 360. La crisis de la educación científica y técnica, 361. Las r a íces id eológicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 Psicología, 362. Sigmund Freud, 362. Implicaciones sociales del p sicoanálisis, 363 . Filosofía y teología, 365. El partidarismo de la neutralidad , 366. La debilidad de la reacción intelectual, 368. Hipocresía y evasión, 36g. La fi losofía en un mundo pacífico, 370. Las ciencias sociales en el mundo socialista . . . . . . . . . . 371 El primer estado socialista, 372. La creación de la Unión Soviética: un estado multinacional, 372. Indu stria planeada

ÍNDICE

13.7

1 3.8

13.9

y agricultura colectivizada, 374 · Años de tensión, 375· Construyendo una nueva civilización, 376. La invasión hitleriana y su derrota, 376. La recuperación y la guerra fría, 378. Las raíces de la controversia sobre la genética, 379· El deshielo, 38o. El Vigésimo Congreso, 382. El descrédito de Stalin, 383 . Una democracia sin clase~. 387. Hacia una nueva ciencia de la sociedad . . . . . . . . . . . . . . La revaluación de la historia, 389. Historia de la ciencia rusa , 390· La posición de las ciencias sociales, 39'· Economía soviética, 392. Una economía planeada, 393· Responsabilidad social, 395· Educación, 395· Un pueblo culto, 397· Experimentación social, 398. Del socialismo al comunismo, 399· Las democracias populares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tempestad sobre el Asia , 404. La República Popular de China, 405. La ciencia en la China Popular, 4o6. Alfabetismo, educación y salubridad, 408. El resurgimiento del Asia y el África; el ejemplo de la India, 408. El futuro de las ciencias social es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . U na nueva ciencia de la historia , 412 . Una nueva sociología p ráctica, 413. La psicología en una sociedad clasista, 4' 3· Ciencias sociales aplicac)as: el derecho, 414. Ciencias políticas y economía política, 415. Hacia una nueva atmósfera social, 416. La situación de las ciencias sociales, 417 . Posdata, noviembre de 1956, 418. Conclusión, 419.

53

38

4c

41

SÉPTIMA PARTE: CONCLUSIONES XIV. La ciencia y la historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14 .3 14 .4

'1 ·5

Introducción La ciencia y las fuer za s social es . ... .. .. .. . . . .. ... . . Épocas de avance cultural, 425 . La fusi ón d e la teoría y la práctica, 427 . El desarrollo de la ciencia , 427. El curso d el avance técnico, 430. La interacción d e l d esarrollo cie ntífico, técnico y econ ó mico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El dogma de la verdad ci entífi ca, 433 · Relacion es entre la ciencia y la socied ad, 434. El p ape l del genio, 436. El sul"~imiento de la ciencia como uno d e los factores principa les en el "progreso social , 438. L a trayectoria d e l avance cie ntífi co . . . . . . . . . . . . . . . . . L a c ie ncia en la sociedad di v idid a e n cl ases . . . . . . . . . l .a ciencia como fu erza produ cti va·. 44 8. La c ie ncia e n e l mundo ac tual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La utilización de la ciencia en el sec tor capitalista, 451. La organización de la investi gación, 4.">4 · Investi ga ción gubern ame ntal y milita r, 455 . La ciencia en los países menos

4l

4:

4:

1·

'l·

ÍNDICE

534

desarrollados, 459· La ciencia en el mundo socialista, 460. La organización de la ciencia en los países socialistas, 462.

1·4.6

El avance de la ciencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

464

El apvyo a la ciencia, 465. Condiciones internas para el progreso: el lenguaje y la comunicación, 466. Servil:;_io racional de información, 467· La utilización de la inteligencia, 468. La cooperación en la ciencia, 469.

14.7

Contemplación y acción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

471

La posición de la filosofía, 471.

14.8

Organización y libertad de la ciencia . . . . . . . . . . . . . . . .

474

Problemas intrínsecos de la organización científica: el orden y la espontaneidad, 477· La evasión de la anarquía, 478. La búsqueda de una solución: la democracia interna en la ciencia, 479· La estrategia de la investigación científica, 481. Organización de los trabajadores científicos, 482. La popularización de la ciencia, 483.

14.9

La necesidad universal de la ciencia . . . . . . . . . . . . . . .

El peligro de guerra y cómo combatirlo, 485. La derrota del hambre, 487. La ciencia para el bienestar, 487. La e'lergía al servicio del hombre, 488. La transformación de la naturaleza, 489· El poder de la investigación, 48g. La responsabilidad social, 492. Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

484

499

XI LAS CIENCIAS BIOLóGICAS EN EL SIGLO XX

11.0 INTRODUCCióN

lacer una exposición adecuada, aunque breve, de la influencia que .enen las ciencias biológicas en el siglo xx, es una tarea más difícil ue la ya realizada en el caso de las ciencias físicas. No obstante, es mdamental hacerlo, porque es en el presente siglo cuando la iología ha empezado a asumir su función como ciencia operante utilizable; y porque, tomando en cuenta lo que ya h a logrado, es 1teramente claro que tiene reservados grandes triunfos inmediatos, mto en forma absoluta como relativamente a los otros dominios entíficos. No ocuparnos de la biología sería tanto como ofrecer n cuadro de la ciencia completamente descompensado. En justicia, ua hacer esta exposición se necesitaría de alguien que estuviera ;en informado y tuviera experiencia en muchas disciplinas bioló· cas; y nada de esto puedo pretender. Sin embargo, aunque nada Jede sustituir al contacto directo con un campo de investigación, 1 la biología existe un número suficiente de tendencias generales, mocidas por quienes no son especialistas, las cuales nos permiten hozar cuando menos un cuadro general. Además, la biología ha ttrado ahora en contacto con la física en tantos puntos, que sería fícil, para quien haya trabajado en esta última, no haber tenido gunos contactos prácticos con los tópicos biológicos. En mi caso particular, esa relación ha sido más íntima que la dinaria debido a que, a través de mis actividades en el análisis : la estructura de los cristales, he tenido oportunidad de trabar ntacto práctico y estrecho con ciertos problemas biológicos; e cluso he podido hacer algunas adiciones al conocimiento biológico bre cuestiones de vitaminas, hormonas, proteínas y virus, entre ras. Más aún, desde que tuve ocasión de tratar al brillante grupo bioquímicos que se reunió en torno de Gowland Hopkins en tmbridge, hace más de 20 años, he frecuentado las reuniones de : sociedades de biólogos, escuchando sus disputas y contribuyenocasionalmente a la confusión con algunas aportaciones pro84 lS6 ·83• 6 · • 6 · 85 • 6 · 86 • Por lo tanto, este capítulo puede representar impresión que tiene de la biología actual, con sus influencias :iales y económicas, un científico que trabaja fuera de muchas sus disciplinas, pero que se mantiene bastante cerca de ellas.

INTRODUCCIÓN

El desarrollo de la biología en el siglo xx ha sido por lo meno tan grande como el de la física, aunque en su historia no h a habid< cambios tan dramáticos. Los avances hechos en la biología no ha1 sido tan concentrados, sino que han cubierto un amplísimo frente mientras que la transformación de las ideas biológicas ha sido cas tan cabal, y más todavía en la práctica. Con seguridad, actualment< la biología ocupa en nuestra vida y en nuestro pensamiento um posición mucho más importante que la que tenía a principios de siglo. En aquel tiempo, parecía como si la n aturaleza tan complej¡¡ y fluida de los objetos vivientes impidiera su estudio con los mismo! métodos rigurosos que han tenido tan buen éxito en las ciencia! físicas. El carácter del conocimiento biológico parecía ser mucho más primitivo y cualitativo, tal como h abía ocurrido con la química dos siglos antes. Mientras tanto, ese aparente abismo se redujo grandemente. Y, en la actualidad, los fenómenos de la vida se consideran cada vez m ás como problemas que se pueden estudiar tan científicamente como los de la física y la química. Al mismo tiempo, se ha hecho evidente que el grado de complejidad de los organismos vivos, incluso en sus formas más simples, es de un orden enteramente diferente al que se encuentra en la física o en la química. Lo que antes habíamos admirado tanto en los aspectos externos de la vida -las formas y el movimiento de los organismos superiores, o la simetría y la belleza en las plantas y sus flores-, a la luz de los nuevos conocimientos aparecen como expresiones relativamente superficiales de una complejidad interna mucho mayor. Y esta complejidad interna es, a su vez, una consecuencia de la prolongada historia evolutiva por la que han pasado los organismos vivos para llegar a su estado actual. Los problemas de la biología no consisten simplemente en los problemas químicos y físicos de los sistemas complejos; ni tampoco consisten en dichos problemas con algún agregado diferente. Constituyen un nivel propi6 y tienen que ser abordados científicamente a través de observaciones y experimentos, en los cuales se toman en cuenta tanto los aspectos cualitativos como los cuantitativos. Los mismos éxitos obtenidos en la física y la química han permitido que la biología pueda plantear ahora los problemas dominantes de la ciencia natural en su conjunto, retándonos a comprender el mundo en que vivimos, lo cual exige que hagamos esfuerzos mucho más extensos y mejor coordinados que todos los hechos anteriormente dentro de la actividad científica.

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La biología como dominio consciente del medio ambiente vivo La situación en que se encuentra la biología en el siglo xx es en cierto modo análoga a la que tuvo la química en el siglo XIX. Corno hemos visto (Sec. g.4), bajo el impulso de las crecientes demandas industriales, y particularmente de la industria textil, la química sufrió una transformación radical: dejó de ser un compendio de recetas tradicionales, ornamentadas m ás bien que explicadas por una teoría del flogisto sumamente mística, para convertirse en una disciplina cuantitativa práctica y apoyada en una teoría atómica coherente y matemática. La explotación y el dominio del medio ambiente vivo siempre h a sido una tarea fundamental del hombre, aun cuando en las primeras épocas se llevaba a cabo mediante prácticas tradicionales -cada una con su lenguaje y sus reglas propias-, que eran esencialmente cualitativas o se b asaban simplemente en la experiencia. Es sólo ahora cuando empieza a hacerse científica y cuantitativa, tanto en la teoría como en la práctica. La biología se ha visto obligada a transformarse de este modo porque eri el siglo xx, debido principalmente a la propagación del imperialismo, las nuevas industrias conectadas con la agricultura, la alimentación y las drogas se han desarrollado hasta el punto de los procesos biológicos y de sus productos. Al mismo tiempo, las viejas industrias tradicionales -como las fábricas de cerveza y las panaderías- vienen adquiriendo un creciente fundamento biológico y científico. Finalmente, por razones económicas y militares, ha surgido también una gran preocupación por la salud y la eficiencia de los obreros, campesinos y soldados, con lo cual el estudio de la medicina ha recibido un gran impulso. Como resultado de todo esto, la biología está comenzando a adquirir una sólida base económica. Cada vez es mayor la cantidad de dinero que se destina a investigaciones biológicas y, también, crece continuamente el número de biólogos. Estos mismos incentivos traen aparejada la exigencia de normas cada vez más rigurosas. El severo control impuesto por la demanda de que la ciencia avance y resulte costeable -que hizo de la física y la química lo que éstas son ahora-, está siendo aplicado anualmente a la biología. Cada uno de sus avances queda fij ado y consolidado por su incorporación a una nueva herramienta agrícola o a una nueva droga y, de este modo, puede servir de base para un avance ulterior (Sec. 14.2). En realidad, estos nuevos avances de la biología apenas si se han hecho justo a tiempo. Porque, a menos que el hombre adquiera un dominio biológico mejor sobre su medio ambiente, los peligros que representa la progresiva destrucción del suelo, conjugada con el aumento constante de la población, harían que volviera el espec-

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tro del hambre; de un modo tan cierto como que el espectro de la peste se hubiese vuelto a presentar en el siglo XIX, de haberse despreciado entonces la biología elemental. La agricultura" que ha sido la ~cupación humana tradicional, se está transformando rápidamente -sobre todo en los países más ricos de Europa y en los Estados Unidos- en una industria que cada vez tiene un carácter más científico. Por otra parte, la medicina está dejando de ser un campo exclusivo de los médicos para convertirse en el empeño de lograr el dominio científico de las condiciones humanas, de tal manera que en el futuro las principales preocupaciones sean la salud y la prevención de las enfermedades.

Relaciones con el desenvolvimiento económico Las necesidades humanas que han dado lugar al avance de la biología y los efectos que este progreso ha tenido sobre la salud del hombre, el abastecimiento de alimentos y el crecimiento de la pobbción, implican en su interacción a los más importantes movimientos económicos, sociales y políticos. Nuestros conocimientos actuales son suficientes para advertir que las necesidades del mundo deben ser organizadas de tal manera que se pueda mejorar continuamente el medio ambiente biológico para todos los hombres que lo habitan. Sin embargo, únicamente la parte del mundo que es socialista se encamina en esta dirección. La otra parte todavía se encuentra bajo el dominio de la ley de la ganancia. Esto determina,_ es cierto, que los obreros industriales más favorecidos tengan un nivel de vida relativamente elevado y que el pequeño grupo de grandes propietarios y sus gerentes vivan en un lujo que casi no se puede ni soñar. P ero el resto de la población, y particulannente la inmensa m ayoría de los 1 ooo millones de hombres que habitan en los países tropicales, ya sean coloniales o "libres", viven en una degradación creciente. Las tierras son abandonadas y los habitantes están acosados por el hambre y las enfermedades, debido a que no se considera económ icamente provechoso mejorar su condición. Y, en realidad, esta situación de miseria es la que explica que puedan ser obtenidas a un costo tan bajo las materias primas que sirven de base a la prosperidad de los países industriales privilegiados. Las ciencias biológicas han sido utilizadas sólo cuando esas condiciones empeoran tanto que perjudican a las ganancias mismas, como ocurrió con los estragos de la silicosis en las minas de Rand y del paludismo en las plantaciones de caucho de Malaca. Los sistemas de tenencia de la tierra y los impuestos opresores -sin el alivio que antes suministraban las rebeliones periódicas-, la carencia de capital y el despojo implacable de las mejores tierras por

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parte de los plantadores europeos y norteamericanos, han hecho que descienda enormemente el nivel de vida de la población indígena en la mayor parte de las regiones tropicales y subtropicales del mundos .n1, s.9s. La aplü;ación del conocimiento científico en el grado mínimo estrictamente indispensable para combatir las enfermedades en dichos países sin cambiar el régimen de explotación, ha tenido el efecto de permitir que aumente la población, provocando así un mayor deterioro en el nivel de vida y el agotamiento de los recursos naturales. Las aplicaciones fundamentales de la ciencia a la producción de alimentos y la conservación del suelo, han sido también ridículamente pequeñas en comparación con las necesidades reales de la humanidad 6 · 96 • Por lo tanto, las demandas sobre las ciencias biológicas han sido mucho menores de lo que hubieran podido ser, y lo que se ha descubierto se ha aplicado únicamente en una extensión muy limitada. No obstante, esas demandas han producido un incremento rápido del acervo de conocimientos y están transformando la capacidad que tiene el hombre para dominar su medio ambiente biológico. Este nuevo interés por el aumento de la producción de alimentos y de materias primas industriales para incrementar la eficiencia de las industrias, lo mismo que por la salud de los trabajadores de los cuales depende todo el esfuerzo, es lo que determina el nuevo carácter de la biología en el siglo xx. En rigor, esta transformación comenzó antes de principiar el siglo actual, con los primeros brotes del imperialismo que se presentaron en la penúltima década del siglo XIX. No es accidental que Manson (1844-1922) , el padre de la medicina tropical, haya sido protegido por Joseph Chamberlain; como tampoco lo es que la primera campaña en gran escala contra la fiebre amari1la se haya hecho en 18g8, durante la guerra entre España y los Estados Unidos, y que su éxito hiciera posible la construcción del canal de Panamá. Es verdad que en el campo de la biología no hubo, a principios del siglo, una discontinuidad similar a la que señaló el surgimiento de la nueva física. Sin embargo, es justo hablar de la biología del siglo xx, porque fue sólo con su desenvolvimiento inicial que se consiguieron los primeros éxitos en gran escala: los triunfos de la medicina hicieron que, por primera vez, las regiones tropicales fueran relativamente salubres; y la introducción de nuevas variedades vegetales, como el trigo marqués que permitro extender considerablemente el área de cultivo en el Canadá.

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parte de los plantadores europeos y norteamericanos, han hecho que descienda enormem~nte el nivel de vida de la población indígena en la mayor parte de las regiones tropicales y subtropicales del mundos.a4, s.as. La apli~ación del conocimiento científico en el grado mínimo estrictamente indispensable para combatir las enfermedades en dichos países sin cambiar el régimen de explotación, ha tenido el efecto de permitir que aumente la población, provocando así un mayor deterioro en el nivel de vida y el agotamiento de los recursos naturales. Las aplicaciones fundamentales de la ciencia a la producción de alimentos y la conservación del suelo, han sido también ridículamente pequeñas en comparación con las necesidades reales de la humanidad 6 · 06 • Por lo tanto, las demandas sobre las ciencias biológicas h an sido mucho menores de lo que hubieran podido ser, y lo que se ha descubierto se ha aplicado únicamente en una extensión muy limitada. No obstante, esas demandas han producido un incremento rápido del acervo de conocimientos y están transformando la capacidad que tiene el hombre para dominar su medio ambiente biológico. Este nuevo interés por el aumento de la producción de alimentos y de materias primas industriales para incrementar la eficiencia de las industrias, lo mismo que por la salud de los trabajadores de los cuales depende todo el esfuerzo, es lo que determina el nuevo carácter de la biología en el siglo xx. En rigor, esta transformación comenzó antes de principiar el siglo actual, con los primeros brotes del imperialismo que se presentaron en la penúltima década del siglo xrx. No es accidental que Manson (1844-1922), el padre de la medicina tropical, haya sido protegido por Joseph Chamberlain; como tampoco lo es que la primera campaña en gran escala contra la fiebre amari1la se haya hecho en 18g8, durante la guerra entre España y los Estados Unidos, y que su éxito hiciera posible la construcción del canal de Panamá. Es verdad que en el campo de la biología no hubo, a principios del siglo, una discontinuidad similar a la que señaló el surgimiento de la nueva física. Sin embargo, es justo hablar de la biología del siglo xx, porque fue sólo con su desenvolvimiento inicial que se consiguieron los primeros éxitos en gran escala: los triunfos de la medicina hicieron que, por primera vez, las regiones tropicales fueran relativamente salubres; y la introducción de nuevas variedades vegetales, como el trigo marqués que permitro extender considerablemente el área de cultivo en el Canadá.

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Contribución de las ciencias físicas La acción de los factores económicos señalados, al ha cer que aumenten las n ecesidades planteadas a la biología, la ha impulsado a avanzar. A la vez, la biología ha recibido nuevas contribuciones de la química y la física. La nueva comprensión del comportamiento de las unidades m ás pequeñas de la materia -los átomos y las moléculas-, lo mismo que las técnicas para estudiarlas, han sido de un valor inestimable para la biología. Pero esto no significa, como algunos están dispuestos a pensar, que la biología se haya convertido en una rama de la física y la química. Por lo contrario, el empleo de los conocimientos físicos o químicos para explicar los aspectos m ecánicos, eléctricos o químicos de los organismos vivos, ha servido sólo para destacar todavía más sus aspectos biológicos. Estos fenómenos, no obstante que se pueden describir en términos físicos, no ocurren en mecanismos hechos por algún artesano divino y conforme a modelos ideales establecidos para toda la eternidad, sino que son procesos que se regulan y se reproducen por sí mismos y cuya forma actual es el resultado de una evolución que ha durado millones de años.

Biología experimental La infiltración de la química y la física en la biología no se ha limitado a la creación de las dos nuevas ciencias de la bioquímica y la biofísica. También ha tenido una profunda influencia en todos los otros aspectos de la biología, dando especialmente importancia y un carácter nuevo al experimento. El método experimental no es nuevo en la biología. Como ya lo vimos, ha acompañado a la biología -y, particularmente, a la fisiología- desde la época de Galeno, si no es que desde antes. Incluso los experimentos cuantitativos tienen una larga historia en la biología, como lo ilustran Borelli y Sanctorius (Sec. 7.8). Con todo, en cierto sentido podemos decir que, en las últimas décadas del siglo pasado, se introdujo el método experimental en la biología originalmente casual y limitado a unas cuantas disciplinas, que se fue convirtiendo en algo nuevo: en un procedimiento sistemático y crítico. Este cambio se destacó más debido a que, por la influencia del darwinismo, el principal interés de los biólogos había consistido en establecer el origen evolutivo de cada parte de cada uno de los organismos, mediante la comparación de numerosas observaciones y disecciones meticu'l.osas, y no a través de la determinación experiIP ~ntal de sus modos de vida y de la manera precisa en que se han

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desarrollado hasta llegar a su estado actual (Sec. g.5). Muchos biólogos sostenían el punto de vista de que el comportamiento de la naturaleza orgánica es demasiado azaroso e inci erto para que sea posible ejecutar experimentos controlados en los cuales se hicieran variar cuantitativamente y a voluntad las condiciones en que se 'realizan. Sin embargo, en nuestro ~iglo se han efectuado experimentos de este tipo y han empezado ya a producir resultados. La creación de una biología completamente experimental no se hubiera podido siquiera plantear sin la concurrencia de tres factores principales, mismos que sólo han llegado a un nivel suficiente de desarrollo en el siglo xx. En primer lugar, no se hubiera podido emprender ningún experimento biológico de cierta complejidad que resultara fructuoso, sin basarse en la enorme acumulación de observaciones y en el traba jo de clasificación que se ejecutó principalmente en el siglo XIX, tanto en la zoología como en la botánica. Es fundamental que los diversos experimentadores biológicos puedan estar seguros de que están estudiando la misma especie de animal o vegetal; y esto se ha conseguido como resultado de los traba jos sistemáticos realizados para describir cada especie de un modo inequívoco. T ambién es igualmente importante que la anatomía o la morfología de las partes sobre las que se experimenta, se encuentren descritas de manera adecuada y precisa, para asegurar la posibilidad de distinguir las anomalías cuando éstas se presenten. El segundo factor ha sido el desarrollo ele la técnica experimental en la química y en la física, porque sin esto no se hubiera podido disponer de los instrumentos y los reactivos necesarios en los experimentos biológicos. El progreso de Ia bioquímica en el siglo· xx ha dependido en gran parte ele los avances logrados en la práctica y la teoría de la química orgánica durante el siglo XIX. El tercer factor ha sido la existencia ele una m edicina, una agricultura y una industria biológica suficientemente desarrolladas para necesitar de la experimentación biológica y hacerla posible. Sobre estas bases, los experimentos biológicos han tenido un desenvolvimiento multifacético, que abarca desde el control estadístico de los campos de cultivo hasta la modificación del comportamiento de los parásitos de las bacterias. En todo esto podemos empezar a advertir la posibilidad de lograr un dominio sobre la vida tan positivo y cuantitativo como el que ya se ha conseguido sobre la materia no viviente.

Nuevos instrumentos en la biología El progreso de la biología siempre ha depeRdido -y ahora más que nunca- del perfeccionamiento ne los instrumentos de observa-

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ción y de control. Hasta hace muy poco, dichos instrumentos no eran producto de las necesidades inmediatas de la biología sino que eran, por decirlo así, regalos que se le hacían desde el exterior, como lo fue el microscopio en el siglo XVII. Los dispositivos más recientes y poderosos para el estudio biológico experimental han provenido de la física: el amplificador de válvula, para medir .las diminutas corrientes y potenciales de los sistemas vivientes; el microscopio electrónico (Sec. 10.4), que salvó el abismo entre el microscopio óptico y las dimensiones intera tómicas estudiadas por los rayos X; y el uso de los isótopos y elementos marcados (Sec. 10.3), que promete ofrecer una nueva interpre tación de los procesos de transformación de las sustancias químicas en sistemas vivientes. En fin, las técnicas de la matemática pura, particularmente las de la teoría estadística, han mostrado tener un valor inestimable para poner al descubierto ciertas ordenaciones importantes, dentro de las mediciones peculiarmente irregulares de las ciencias biológicas. No obstante, en la actualídad, debido a los desarrollos de la propia biología y a la comprensión m ás clara que se tiene ahora acerca de las relaciones entre las ciencimarilla y la peste- sólo se ha conseguido en el siglo actual, mediante la combinación de m étodos químicos y de ingeniería, como una consecuencia directa de la tendencia imperialista a una explotación más intensa de los territorios coloniales. Este esfuerzo ha implicado, en mayor medida que en el caso de las enfermedades hídricas, la necesidad de un ataque combinado. Varias disciplinas biológicas, como la entomología y la ecología, han recibido gran estímulo; y algunas otras, como la epidemiología y la parasitología, casi puede decirse que han sido creadas con este motivo. La medicina clínica también ha tenido un efecto enorme sobre las ciencias biológicas, debido a que se ha comprendido la necesidad de basarse en ellas para explicar los efectos de las enfermedades y combatirlos. En realidad, el mismo éxito alcanzado por la ciencia en el combate contra las enfermedades epidémicas ha hecho que se dirija la atención hacia los estados crónicos, como el reumatismo y las enfermedades del corazón, y hacia los efectos del creciente número el e tensi o nes y accidentes producidos por nuestra civilización mecani zada. Así, por ejemplo, la propagación universal del transporte automovilístico, además ele multiplicar los accidentes en calles y carreteras, ha producido enfermedades gástricas entre los conductores profesionales.

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La medicina y la guerra

El caso extremo es la calamidad de la guerra, que en nuestro siglo ha producido m ás muertos, heridos y enfermos que cualquier otra calamidad. Pero, paradójicamente, las urgencias de la guerra han impulsado a hacer un esfuerzo científico mayor que en cualquier período de paz, tanto en la medicina preventiva como en la curativa. Fue durante la guerra cuando se establecieron los primeros bancos de sangre y de suero. También fue en época de guerra cuando se desarrollaron r ápidamente las grandes potencialidades de las nuevas drogas como la penicilina y de los nuevos insecticidas como el DDT, y se emplearon inmediatamente en una escala enorme. Por otra parte, la cirugía de guerra -y, particularmente, la cirugía plástica- ha contribuido a nuestro conocimiento sobre el funcionamiento del cuerpo humano y sus medios de crecimiento y regeneración, tanto directamente como a través de las investigaciones hechas en animales. Todos estos factores han obrado conjuntamente para crear una nueva biología humana, en la cual se ha combinado y revivido la antigua anatomía con la fisiología de las escuelas de medicina. Existe ahora la tendencia a hacer que la investigación forme parte del adiestramiento y la experiencia en la medicina, con el propósito de que los médicos sean personas capaces y poseedoras de una concepción científica. En rigor, estamos siendo testigos de la rápida transformación de la medicina, de un arte mágico en una disciplina científica. La agricultura

En el siglo xx, la agricultura se ha convertido en un estímulo poderoso de la investigación biológica. Los cambios ocurridos en la agricultura durante el siglo XIX fueron primordialmente los resultantes de la mecanización. De lo que se trataba entonces era de encontrar modos más económicos -o mejor aún, modos en que se tuviera que utilizar menos fuerza de trabajo- para hacer fundamentalmente lo mismo que había hecho en su tiempo el agricultor neolítico. Los cambios efectuados en el siglo xx h an sido también en gran parte mecánicos -el tractor es una innovación del presente siglo-; pero, al mismo tiempo, han tenido un carácter cada vez más biológico: positivamente, en el sentido del perfeccionamiento de los fertilizantes y los forrajes; y, negativamente, en la lucha continua contra las fuerzas de la naturaleza y los organismos vivos, en la batalla contra los insectos, los mohos y los virus, y en la conservación del suelo contra la erosión y la esterilidad. En realidad, la

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nueva ciencia del suelo -la pediología, fundada por V. V. Dokuchaev (1846-1903) y K. D. Glinka (1867-1827) a fines del siglo XIX, y que todavía revela su origen ruso en los términos que usa, como podsol y chernozem- es enteramente un resultado directo del intento de establecer una agricultura científica.

Las industrias biológicas antiguas y nwdernas Ha habido una tercera fuente para el desenvolvimiento de la biología, derivada directamente de las industrias biológicas antiguas y modernas. La fabricación de cerveza suministró, como ya lo hemos visto, algunos de los primeros y mayores avances de la bacteriología; y, en la actualidad, cada vez se comprende más que muchos de los procesos químicos industriales, particularmente aquellos que dependen de la utilización ele los productos naturales, frecuentemente se pueden r ea lizar casi con el mismo costo por medios biológicos -esto es, por la acción de las bacterias- que por acciones químicas directas. De hecho, estamos viendo cómo se desarrolla un nuevo tipo de industria que ejecuta, en la escala de las grandes fábricas modernas, lo que se realiza en el interior ele muchos animales existentes, como las vacas y los termes. Las vacas no pueden digerir directamente el pasto que comen; m ás bien, éste sirve de alimento para una multitud de bacterias que habitan sus varios estómagos, y las vacas se alimentan de los productos de esas bacterias y de sus cadáveres. En el futuro, seguramente h abrá toda una industria basada en el conocimiento completo del m etabolismo ele las bacterias y las algas -una industria microbiológica-, que elaborará drogas como la penicilina, alimentos y productos industriales, y que competirá efectivamente con las industrias puramente químicas respecto a muchos productos, especialmente cuando pu eda combinarse con la utilización eficaz de muchos productos agrícolas que ahora se dilapidan. En realidad, en la última parte del siglo xx pu ede llegar a haber una gran industria basada en la biología aplicada, del mismo modo que en el siglo XIX surgió una gran industria basada en la química aplicada (Sec. 10.7).

Fases del progreso biológico en el siglo xx Las consideraciones ge nerales que hemos h echo sobre los factores que h a n influido en el desarrollo de la ciencia en el siglo xx, necesitan ser complementadas con la perspectiva histórica, para consi-· derar las relaciones existentes entre la biología y los acontecimientos políticos y económicos de este período lleno de perturbaciones

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y violencia. Dichas relaciones ya las hemos estudiado en lo que se refiere a las ciencias en general, en la Introducción a la Sexta Parte, y con respecto a las ciencias físicas, en el Capítulo X. En las ciencias biológicas no es fácil marcar divisiones tajantes en las etapas de su avance, como sí se puede hacer en la física moderna. Por lo tanto, no es posible establecer paralelos estrechos entre su desarrollo interno y su desenvolvimiento externo. Sin embargo, justamente debido a que su apoyo económico es relativaménte débil, la biología ha podido recibir mayores inyecciones de ayuda económica. Particularmente en la medicina y en la agricultura se han hecho progresos rápidos, bajo el estímulo de la guerra. En realidad, en algunas ocasiones, los intereses económicos del momento han dado un matiz especial a las investigaciones biológicas, como ocurrió con la bioquímica de la nutrición en la cuarta década del presente siglo, o con los antibióticos durante la segunda guerra mundial. Los principales períodos en la historia de nuestro tiempo, se encuentran grabados a fuego en la mente de cada científico - y, en realidad, de cualquier adulto- por las más amargas experiencias. Las dos guerras mundiales y la depresión que ocurrió entre ambas, son suficientes para dividir los años transcurridos en cinco períodos de duración desigual. En el primer período, que termina en 1914 y representa el ocaso de la época liberal, la biología floreció con el despertar del imperialismo expansionista. Fue el período de los primeros grandes triunfos de la medicina contra el paludismo y la fiebre amarilla, y señala el nuevo viraje hacia la agricultura y la ganadería, que en Australia y el Canadá comenzaron a producir grandes ganancias.

La biología en la primera guerra mundial La primera guerra mundial constituyó un intermedio que, salvo en los Estados Unidos, distrajo a los biólogos de sus investigaciones. No obstante, sirvió para demostrar que las medidas ami-epidémicas resultaron adecuadas, por primera vez en la historia, para mantener indefinidamente en el campo de batalla a enormes ejércitos; aunque luego fueron impotentes para detener la epidemia de influenza que se propagó inmediatamente después entre la semihambrienta población civil, produciendo muchos millones de muertes más que los combates. También hizo conocer un anticipo de la guerra biológica, con los gases venenosos. Esta primera aplicación clara de la ciencia moderna para la destrucción, provocó una reacción tal entre los científicos y la humanidad entera que, a pesar de que las investigaciones oficiales prosiguieron incesantemente en el período compren-

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dido entre las dos guerras, ninguno de los beligerantes se atrevió a usar gases en la segunda guerra mundial. En realidad los gases fueron empleados otra vez, pero sólo por Mussolini en su "misión civilizadora" contra los etíopes, considerando que el hecho de que tuvieran la tez oscura y no estuvieran en condiciones de ejercer represalias, eran motivos suficientes para tener por legítimo el empleo de cualquier instrumentq de guerra. La biología en el período entre las dos guerras Durante los años comprendidos entre las dos guerras se presentó primero un auge relativo, luego la quiebra, nuevamente un auge, seguido de la gran depresión consecuente a la crisis de 1929 y, finalmente, el surgimiento del nazismo y el apremio de la guerra. Al principio, el hambre y las enfermedades sirvieron de estímulo para que la atención biológica se concentrara en el estudio de la nutrición y la investigación de los m edios de lucha contra las epidemias. Esto dio un gran impulso al empleo de las primeras vitaminas descubiertas y de las hormonas relac:onadas con ellas. Y por consiguiente, los primeros años de este período se caracterizan por el ~.dvenimiento de la era de la bioquímica. La depresión, con su cuadro de miseria en medio de la abundancia -del café echado al fuego, de las cosechas destruidas y de millones de h ábiles obreros desocupados- vino a demostrar la inutilidad y la frustración de la biología dentro del sistema económico prevaleciente. En cambio, en este mismo período, el rápido desarrollo que tuvieron la medicina y la agricultura en la Unión Soviética, como parte del primer plan quinquenal, empezó a mostrar la existencia de otra alternativa operante. En los últimos años de la cuarta década de nuestro siglo, el agrandamiento de la sombra de la guerra y la propagación violenta de las teorías racistas de los nazis, hicieron que los biólogos -y, particularmente, los genetistas- recordaran las implicaciones sociales que tienen sus trabajos.

La biología en la segunda guerra mundial Con todo, no fue hasta la segunda guerra mundial cuando se empezaron a entender plenamente las potencialidades prácticas de la biología. La necesidad de proteger a los combatientes de las enfermedades -especialmente en las regiones tropicales convertidas en campos de batalla- y la urgencia de reducir al mínimo las consecuencias de las heridas, dieron un gran impulso al progreso de la salubridad, la medicina y la cirugía. El DDT, la penicilina y la pa-

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ludrina son esencialmente productos de la guerra. A la vez, la necesidad creciente de alimentos estimuló la agricultura y las industrias elaboradoras de artículos alimenticios.

La biología después de la guerra En el confuso período posterior a la guerra, algunos de estos efectos han perdurado y otros han desaparecido. La utilización militar de la ciencia, que durante la guerra se había limitado casi por entero a las ciencias físicas, comenzó a extenderse en cierta medida a las ciencias biológicas cuando se hizo la paz. El estudio de los venenos radiactivos, derivado de la producción de bombas atómicas, y los experimentos y ensayos con armas bacteriológicas, parecen haber inaugurado una nueva era de guerra biológica. Incluso las pruebas de bombas de hidrógeno han mostrado su eficacia como propagadoras de venenos radiactivos, como lo han demostrado demasiado trágicamente los cuerpos de los pescadores japoneses y de los habitantes de las islas del Pacífico. únicamente la opinión pública debidamente ilustrada por los biólogos conscientes de sus responsabilidades sociales, puede evitar que esto se convierta en una horrenda realidad que no sólo pondría en peligro a la humanidad entera, sino hasta la existencia misma de la vida en nuestro planeta. El aspecto positivo de esas fuerzas originadas por la guerra, ha sido la infiltración de nuevas técnicas físicas en la biología: los átomos marcados, que son elementos radiactivos cuyas trayectorias se pueden seguir, las vibraciones ultrasónicas, los microscopios electrónicos, y los electroencefalógrafos para registrar las reacciones directas del cerebro humano. Este período posterior a la guerra señala el advenimiento de la era de la biofísica. Lo cual no significa que la bioquímica haya sido sustituida; en realidad, sus grandes triunfos todavía están por conquistarse. En este período también hemos sido testigos de la multiplicación de las drogas antibióticas, juntamente con el principio del enfoque racional de la terapéutica de las hormonas y de la farmacología general. Al mismo tiempo, el aspecto agrícola de la biología se caracteriza ahora por la comprensión de la necesidad urgente de poner fin al derroche de los recursos naturales y de descubrir nuevas fuentes para la obtención de alimentos, lo cual ha llevado a la formulación de planes para la transformación de la n aturaleza, combinando los conocimientos biológicos con los de ingeniería. Estos planes ya no se emprenden ahora en forma fragm entaria, sino en escala geográfica, como lo ejemplican plenamente Jos planes para transformar las regiones áridas de las cuencas del Caspio y del Mar Negro. En estas empresas se intenta lograr una síntesis geológica, física y

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biológica simultáneamente, no tanto para modificar la ecología natural original, sino la ruinosa ecología impuesta por el hombre bajo el imperativo de una economía cuyo carácter fundamental consiste en la explotación y el afán de obtener ganancias. Los frentes de avance de la biología La breve exposición que hemos hecho de los avances de la biología en el siglo xx, puede servir como introducción para el estudio más detallado del progreso de las diferentes disciplinas biológicas. Ya hemos dicho bastante hasta aquí para mostrar la manera en que algur,as fuerzas tlconómicas y sociales poderosas han contribuido al rápido avance de la biología en nuestro tiempo, y cómo este avance ha tenido una influencia recíproca sobre el curso del desarrollo económiCo. Sin embargo, el impulso dado por las fuerzas sociales a las diversas ramas de la biología, no es la única manera en que dichas fuerzas han afectado su progreso. Por otra parte, esas fuerzas económicas y políticas han influido internamente sobre el pensamiento biológico, modelando las ideas de los investigadores y abriendo o cerrando sus mentes para ciertos tipos de explicación de los fenómenos y, por lo tanto, para que hicieran determinados tipos de observaciones y experimentos. Estas influencias se pondrán de manifiesto cuando volvamos a examinar, con mayor amplitud y detalle, aquellas ramas principales de la biología en las cuales se han producido los avances mayores y más fructuosos en los últimos 50 años. Así, hemos seleccionado la bioquímica (Secs. 11.2, 11. 3 y 11. 4), en cuyo rápido y amplio desenvolvimiento se han destacado la microbiología (Sec. 11.3) y la bioquímica m édica (Sec. 11.4), en la cual se encuentra incluida la quimiot era pia; la citología y la embriología (Sec. 11.5), que se ocupan del crecimiento y el desarrollo de los organismos; el estudio del organismo como ur · todo (Sec. 11.6) , particularmente en lo que se refiere a sus sistemas de control nerviosos y hormonal; la herencia y la evolución (Sec. 11.7); la ecología (Sec. 11.8), que estudia las relaciones entre los organismos, y la disciplina práctica constituida por la ecología aplicada o agr·icultura. Finalmente, intentamos presentar una perspectiva del futuro de la biología (Sec. ug). Desde luego, no ignoramos que se hubieran podido incluir otros estudios, como el de la fisiología vegetal y el del comportamiento de los animales, para no mencionar los progresos logrados en los dominios cl ásicos de la zoología y la botánica; pero, en estos campos, nuestros conocimientos son más limitados y de segunda mano, de tal m anera que con ellos jamás hubieramos podido intentar en este libro un tratamiento comprehensivo.

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Al ocuparnos de cada uno de estos tópicos, que contiene una multitud abigarrada de temas, nos ha sido imposible mantener siquiera el grado de tratamiento histórico que conseguimos al hablar de las ciencias físicas. Las correlaciones temporales entre los distintos tópicos son todavía m ás difíciles de seguir. No obstante, si se consideran con respecto al trasfondo histórico general que hemos esbozado (Introducción a la Sexta Parte), entonces muchos de los avances .particulares pueden ayudar a ilustrar las conexiones, cercanas o r.e motas, que tienen con los acontecimientos políticos y económicos. Los ocho frentes de avance de la biología no están separados, sino que se sobreponen continuamente y se funden unos con otros, al mismo tiempo que se incorporan partes cada vez más considerables de las ciencias físicas. Los cinco primeros se relacionan más directamente con la medicina, y los tres últimos con la agricultura. Y han sido tan enormes los avances hechos en todas estas ramas durante el siglo xx que, de hecho, muchas de ellas se pueden considerar fundamentalmente como r amas científicas establecidas en nuestro siglo. 11.2 BIOQUíMICA

La ciencia de la bioquímica es mucho más que la aplicación de la química a los problemas biológicos. Es, más bien, el intento de descubrir y, en último término, imitar las operaciones químicas más delicadas y controladas que ocurren en los organismos vivientes. La bioquímica tuvo su origen en el estudio de la fermentación y como fecha de su establecimiento como ciencia separada podemos tomar, aunque algo arbitrariamente, la del descubrimiento hecho casi accidentalmente por E. Buchner (1860-1917) en 1897, de que las levaduras trituradas pueden hacer que el azúcar se fermente, aunque no se encuentren presentes células vivas. Con esto se demostró que una sustancia química muerta, a la que se denominó enzima (en zyme en la levadura), produce la fermentación, y que existen sustancias similares que producen la mayor p arte de las otras reacciones químicas que ocurren en los organismos vivien tes. No obstante, transcurrieron unos 40 ai'íos p ara que empezara a entenderse la naturaleza de las enzimas y el mecanismo de su acción. En la gran controversia del siglo XIX, sostenida entre• Pasteur y Von Liebig acerca de la naturaleza de la fermentación, ambos tenían razón y ambos estaban equivocados (Sec. 9·5) · Liebig, después de todo, estaba en lo justo al sostener que la fermentación era causada por una sustancia química. Por otra parte, estas sustancias no se

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podían preparar en el laboratorio, sino que únicamente pueden ser producidas por los organismos vivientes; y esto daba la razón a Pasteur, quien sostenía que la vida desempeña un papel fundamental en la fermentación. Desde las épocas más remotas de la historia, el hombre conoce y utiliza algunas levaduras no vivas, como la diastasa de la malta. La importancia del descubrimiento de Buchner consistió en que vino a comprobar el hecho -sospechado desde tiempo atrás- de que las reacciones internas de la célula, atribuidas con frecuencia a misteriosas fuerzas vitales, se deben a las levaduras intracelulares o enzimas. Lo que distingue intrínsecamente a la bioquímica de la química orgánica clásica -que también surgió del estudio de los productos de la vida-, es que se ocupa de los procesos químicos tal y como éstos ocurren en las células -o en torno de ellas- de los organismos vivientes, a través de las enzimas. Por ejemplo, existen dos operaciones principales que son realizadas por casi todos los organismos vivientes, la fermentación y la oxidación, y otra función de la cual dependen actualmente todas las demás : la fotosíntesis que realizan las plantas verdes. Estas funciones son simples en sus componentes, pero son ejecutadas de un modo sumamente complejo, a través de varios pasos, en cada uno ele los cuales opera una enzima específica. En el breve espacio de esta sección, es enteramente imposible tratar ele desentrañar y presentar una exposición del desarrollo de la bioquímica tal como ha ocurrido en su orden histórico, junto con sus interacciones con la medicina, la agricultura y la industria. Los materiales implicados son extraordin ariamente variados, aun tomando en cuenta la selección -no enteramente arbitraria- que se hace de unos cuantos millares de sustancias químicas distintas, entre los muchos millones de millones que se pueden encontrar en los organismos vivientes. Pero todavía tenemos mayor variedad y multiplicid ad en las reacciones que se efectúan entre dichas sustancias6·7u, G. Jou . La clave para orientarse en este laberinto ha sido suministrada ele hecho por la selección humana, económica y socia l, de ciertos problemas defin idos, en el esfuerzo por explicar y dominar los procesos naturales útiles o nocivos. La necesidad de promover o verificar la fermentación o el crecimiento, para comprender la acción de las drogas o inves tigar el valor real de los alimentos, ha desempeii aclo cierto papel en el desarrollo de la bioquímica; y, a través ele los éxitos obtenidos en cada etapa -el descubrimiento de las vitaminas, las hormonas y los antibióticos-, han ido aumentado el prestigio y la actividad de la bioquímica. Al margen de la línea principal, relacionada con la medicina y la industria, se h an encontrado muchos caminos laterales fascinantes y fructuosos; e incluso la mera curiosidad h a desempeiíaclo cierto papel. El gran Hopkins

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inició sus investigaciones bioquímicas haciendo un análisis del pigmento de las alas dejas mariposas, el cual lo condujo al estudio del importante grupo de las pterinas, relacionadas con el ácido pantoténico, que es uno de los constituyentes de la vitamina B. Aun cuando fuera posible comprimir la historia de la bioquímica para que cupiera en un espacio pequeño, no se le podría presentar a un lector no especializado sin darle las explicaciones necesarias, mismas que tendrían una extensión mayor que la propia historia. Enfrentados a estas dificultades y a riesgo de exasperar a nuestros amigos bioquímicos, lo mejor que hemos podido hacer es abandonar el enfoque histórico y exponer una selección muy limitada de aspectos de la bioquíli!ica que ilustran particularmente bien la interacción de la investigación científica con las fuerzas sociales. Además, para poder hacerlos inteligibles, los hemos tratado a la luz de nuestros actuales conocimientos de bioquímica; lo cual resulta inevitablemente anacrónico y los hace aparecer necesariamente en un marco de conocimientos científicos completamente diferente al de la época en que se desarrollaron. El orden que hemos adoptado es más bien lógico que histórico; pero, aun así, ha sido difícil hacer que cada parte dependa solamente de lo que la antecedió, y no también de lo que vino después. En consecuencia, quienes tengan suficiente interés, se verán obligados a hacer una segunda lectura. Comenzamos con una breve descripción de los agrupamientos moleculares intermedios, de los cuales parece estar formada la mayor parte de la materia viviente. Luego hacemos una exposición de la acción de las enzimas y las co-enzimas, y de los procesos de fermentación, oxidación y fotosíntesis. Después pasamos a tratar las vitaminas, los elementos marcados y las hormonas, como otros ejemplos de la acción bioquímica que producen ciertas sustancias en cantidades pequeñas. En seguida, volvemos a considerar los materiales biológicos más complejos y característicos, las proteínas, para decir algo acerca de su producción, de su digestión y de las funciones que desempeñan en los organismos. Esto nos lleva a formular una descripción general del metabolismo y a discutir la bioquímica de los organismos pequeños, como las bacterias y las levaduras. Pero la exposición y el análisis de los materiales y de los procesos que ocurren en los organismos, apenas constituye el primer paso. También es necesario tratar de explicar cómo han llegado a existir, y esto conduce al planteamiento de los problemas relativos al origen de la vida y de sus primeros desarrollos. Por último, diremos algo acerca de las conexiones entre la bioquímica y el desenvolvimiento de la medicina.

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Las moléculas básicas de los oTganismos vzvos Los traba jos recientes han confirmado que la actividad cíclica continua de los procesos químicos es la que le da a la vida su carácter específico, y no la existencia de alguna sustancia material. Sin embargo, antes de poder discutir estos procesos, es necesario decir algo sobre las formas de las moléculas que ocupan un lugar intermedio entre las moléculas simples de algunos gases inorgánicos, como el amoníaco o el bióxido ele carbono, y las complejísimas proteínas y ácidos nucleicos que son esenciales para los organismos actuales. Lógicamente, y es probable que también históricamente, las moléculas más pequeñas -con una docena de átomos o unos cuantos más- se formaron antes que las moléculas más graneles -con millares o millones de átomos- . Como se ha podido demostrar, todas estas moléculas se pueden dividir en un número relativamente pequeño ele tipos, casi todos los cuales quedan incluidos en cuatro grupos principales, que son: 1. los veintitantos aminoácidos que constituyen las proteínas; 2. unas cuantas moléculas que contienen anillos con dos átomos de nitrógeno, incluyendo las purinas y las piramidinas del ácido nucleico, los pirroles y la p orfirina de los pigmentos celulares, y muchos alcaloides fisiológicamente activos; 3· los ácidos vegetales y los hidratos de carbono, junto con casi todos los azúcares y sus derivados; 4· las grasas y los esferoides relacionados con ellas. Al parecer, todos los objetos vivientes que han sido estudiados por la bioquímica están formados por estas moléculas básicas; y, aunque son relativamente pocas las especies estudiadas, en comparación con todas las que viven en la Tierra, se les puede considerar como una muestra representa ti va. De estas moléculas, las de los aminoácidos -o, por lo menos, los más simples de ellos- parecen ser las más primitivas; y, en realidad, recientemente Miller· 115 las ha podido producir en el laboratorio a partir de amoníaco y bióxido ele carbono, mediante la acción de la luz. Los compuestos en anillo que contienen nitrógeno, parecen haberse producido originalmente por la formación de anillos y su deshidrogenización. Según se considera ahora, los azúcares y los hidratos de. carbono parecen haberse producido por fotosíntesis, del bióxido de carbono y del agua; pero éste es un proceso complejo y, por lo tanto, tal vez se produjeron originalmente por el desplazamiento del nitrógeno en el primer grupo. Las grasas y los esteroides parecen haber sido los productos más tardíos de los materiales originales. Quizás se derivaron de los compuestos en anillo o de los alúcares, pero lo cierto es que su origen todavía es oscuro.

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La presencia de grupos relativamente restringidos de moléculas básicas no es lo único que revela el origen común de la vida actual. También se manifiesta por la presencia de formas de síntesis y de desintegración que son comunes a todos los organismos vivos, siendo más prominentes las primeras en las plantas y las últimas en los animales. El hecho de que, salvo en el caso de los venenos, todo animal puede adquirir algún alimento de toda planta y de que, en último término, todos los animales viven de las plantas, demuestra que la vida constituye bioquímicamente una unidad.

Modos de actuar de las enzimas La unidad bioquímica de la vida se m antiene por la acción de cadenas de reacciones enlazadas, que actualmente son catalizadas por las enzimas, aunque tal vez las enzimas actuales no son las primeras moléculas que han desempeñado esta función. La acción de las enzimas, por medio de la cual una pequeña partícula de una preparación -incluso tan tosca como el cuajo o la malta- puede transformar una cantidad sumamente grande ele los llamados sustratos -como la leche o la fécula-, es algo cuya explicación no se pudo dar hasta que fue posible preparar las enzimas en un estado razonablemente puro. Esto se logró a mediados de la tercera década de nuestro siglo; pero, aun ahora, sólo unas cuantas docenas de enzimas han pasado la prueba de la cristalización, no obstante que se conocen preparaciones bas tante puras ele algunos centenares de ellas. Sólo cuando las enzimas han sido purificadas es que se puede estim~r justamente su enorme eficacia6 · 101 • Una molécula ele una enzima como la peroxidasa puede activar un millón ele moléculas de peróxido de hidrógeno por segundo. La importancia fundamental que tuvo la purificación fue demostrar que una enzima tosca, la llamada zimasa de los fermentos, no convierte el azúcar en alcohol y bióxido de carbono de una sola vez, sino que el proceso de fermentación es realizado por unas veinte enzimas separables, de manera que cada una de ellas es causa de un paso químico detallado, ya sea la separación de un átomo ele la molécula del sustrato o la modificación de uno de sus vínculos. En efecto, tal parece que las transformaciones biológicas el e las sustancias químicas dentro ele la célula se efectúan de una manera muy simi lar a como ocurre en una fábrica química moderna, en donde en cada recipiente de reacción se realiza solamente una operación y luego pasa el m aterial transformado a otro recipiente para continuar su proceso. Además, se encon tró que cada paso separado implica un intercambio ele energía muy pequeño, con lo cual está asegurado que la reacción se pueda llevar a cabo a temperaturas relativamente bajas, sin que haya una disipación

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de calor suficiente para elevar la temperatura de un modo apreciable. Un sistema de transformación enzimática es como una sucesión de pasos que permite a las sustancias superar una gran barrera de energía, sin necesitar la cantidad de energía o la elevada temperatura que serían necesarias para hacerlo de una sola vez. La purificación de las enzimas también ha puesto de manifiesto que la mayoría de ellas son proteínas, o contienen proteínas. Desde hace bastante tiempo se sabía que las proteínas o sustancias albuminoides -como la clara de huevo- se encuentran en todas las células vivas y, en una forma endurecida, en los integumentos, lt seda, la lana y los cuernos. Ya en 1877, Engels se refería a la vida como "el modo de existencia de las proteínas" 2 .w. Ahora, en las enzimas purificadas se empieza a mostrar una de las razones de su importancia: su capacidad para promover cambios químicos. Más adelante tendremos oportunidad de hablar algo más sobre la estructura de las proteínas. Por el momento, es suficiente· decir que la mayor parte de las proteínas enzimáticas están compuestas por grandes moléculas solubles, con más de un millar de átomos, que contienen grupos ácidos y alcalinos.

Métodos bioquímicos Los métodos bioquímicos, diferentes a los de la fisicoquímica y la química orgánica, se han desarrollado principalmente en torno a la acción de las enzimas. El arte del bioquímico consiste en separar, de un trozo de tejido machacado -de hígado o de embrión, por ejemplo-, las diversas enzimas que contiene. Además de utilizar todas las técnicas de la química, nuevas y viejas, el bioquímico emplea otros recursos técnicos inspirados en las enzimas mismas y adaptados a ellas. Con frecuencia, es posible usar ciertas drogas para envenenar alguna enzima en particular, o para impedir su acción, con lo cual se consigue detener la cadena en el punto correspondiente y poner de manifiesto el producto intermedio. La misma actividad de la enzima, medida por la velocidad con que transforme el sustrato, puede servir para seguir su huella. Una preparación más activa debe contener mayor cantidad de enzimas. Por otra parte, si al estarse efectuando la separación sucesiva de una sustancia llega el momento en que una nueva separación no mejore la actividad enzimática, es probable que se esté ya cerca de tener una enzima pura.

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La paila de las brujas Este método de concentración por actividad específica, es uno de los instrumentos más poderosos que la bioquímica ha tomado d.e la química clásica -los Curie lo utilizaron para aislar el radio- y ésta, a su vez, lo obtuvo de la práctica de los mineros. Cuando se ha descubierto una propiedad, estos métodos permiten investigar cuáles materiales la tienen en grado considerable y así, cuando se han encontrado los mejores, se procede a su purificación; y es frecuente que se encuentren, asociadas al proceso, sustancias con propiedades inesperadas. Los ingredientes son tan variados como los de los hechiceros primitivos o las brujas de Macbeth: Filete de culebra palustre, Hervido en la paila y cocido al horno; Ojo de lagartija y dedo de rana, Pelos. de murciélago y lengua de perro, Lengüeta de víbora y aguijón de salamandra, Pata de lagarto y ala de lechuza, Para un encantamiento de efecto poderoso, Como un caldo infernal hirviente y burbujeante.

Sin embargo, de lo que se trata ahora no es de mezclarlos, sino de separarlos cuidadosamente. Fue de este modo como se descubrieron primero y luego se purificaron las enzimas, las vitaminas, las hormonas y los antibióticos. Cinco décadas de trabajo paciente ejecutado por un grupo creciente de bioquímicos -en la Gran Bretaña, la Biochemical Society tenía· sólo 50 miembros en 1911, y ahora cuenta con más de 1 6oohan hecho que se desentrañen algunas cadenas completas de reacciones y que se descubran varios centenares de enzimas y otras sustancias biológicamente activas. Muchas de estas últimas, cuyas moléculas no son tan grandes, han sido analizadas y algunas se han podido sintetizar con los métodos de la química orgánica.

Co-enzimas A medida que las cadenas de reacciones promovidas por las enzimas han empezado a ser estudiadas con mayor cuidado, se ha encontrado que las proteínas contenidas en las enzimas no actúan solas. Para que progresen las reacciones es igualmente necesaria una pequeña cantidad de ciertos materiales que no son proteínas, generalmente solubles y ele pequeño peso molecular. La primera de estas ca-enzimas -la cozimasa- fue descubierta por·Harden y Young en 1go6; y en 1937 fue identificada por Elvehjem como un dinucleó-

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tido del ácido nicotínico, la vitamina que evita la pelagra. No se conocen tantas ca-enzimas como enzimas, pero se sabe que una coenzima puede actuar con varias enzimas. Se ha descubierto que, en varios casos, la función de las ca-enzimas consiste en recibir y trasladar los átomos o pequeñas moléculas liberados por la reacción enzii:nática principal. La riboftavina, por ejemplo, actúa como un donador de hidrógeno para la transformación del oxígeno en peróxido de hi:drógeno.

Pigmentos respiratorios Esta conexión de una proteína enzimática con una molécula pequeña pero activa, pone de manifiesto el estrecho paralelismo existente entre la acción de las enzimas y la de los llamados pigmentos -::3piratorios, tales como la hemoglobina de la sangre y el citocromo de la célula. Éstos consisten en una globulina-proteína ligada débilmente con un grupo de porfirina brillantemente coloreada y que generalmente contiene un metal. Esta combinación parece permitir que una molécula pequeña, como la del oxígeno, pueda ser retenida con mucha facilidad, de manera que entre y salga con presteza. De este modo, los pigmentos respiratorios sirven para que se realice el paso crítico de introducir y extirpar moléculas pequeñas en el sistema bioquímico.

Elementos indicadores La especificidad de los pigmentos depende en gran parte del metal asociado. Así, en el pigmento sanguíneo de los vertebrados -o sea, en la hemoglobina- únicamente es activo el hierro; en las ascidias, el vanadio; y en los caracoles, el cobre. Como estas sustancias son muy activas -para una molécula de proteína, que contiene unos 5 ooo átomos, sólo se necesi ta un átomo de metal-, las cantidades de metal que se requieren son muy pequeñas. Sin embargo, sin ellas, el sistema no funciona y el animal o la planta perecen. Ésta es la explicación que se ha encontrado para la misteriosa enfermedad de la languidez que ataca a las vacas y ovej as que se alimentan de pastos deficientes en algún metal. Actualmente se puede curar la languidez en las vacas, por ejemplo, con la aplicación de cobalto a razón de 2 kilogramos por hectárea. El empleo de estos elementos indicadores puede permitir en el futuro una ampliación considerable de las tierras con un buen rendimiento agrícola.

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Fotosíntesis Las porfirinas son moléculas coloreadas, o sea, que reaccionan ante la luz visible. Por lo tanto, no es de sorprender que una de ellas -la clorofila- sea . la molécula más eficaz y abrumadoramente abundante, para absorber la luz en la fotosíntesis. A través de estas moléculas es como se aprovecha toda la energía del Sol que hace que las plantas y los animales 'se muevan y el hombre piense. El producto directo de la fotosíntesis en las plantas superiores parece bastante simple. El bióxido de carbono es tomado del aire para ser reducido a carbono y, luego, es combinado con el agua para formar hidratos de carbono -azúcar, almidón o celulosa-, y el oxígeno restante es devuelto al aire. Sólo después de muchos años de investigaciones, empleando todos los refinamientos de la fotoquímica y de la técnica de los indicadores, se ha podido poner en claro que el proceso es sumamente complicado y que todavía no se ha desentrañado por completo. Al parecer, la luz actúa separando el oxígeno del agua, que después es utilizado por los átomos restantes de hidrógeno para reducir el oxiácido de carbono formado del bióxido de carbono del aire, dando origen a un azúcar. El descubrimiento de la acción ejercida por los pigmentos respiratorios, Jas enzimas y las co-enzimas ha venido a indicar el modo de explicqr algunos fenómenos conocidos desde hace muchísimo tiempo; cbmo, por ejemplo, los efectos violentos que producen ciertas sustancias en grandes organismos, aun cuando se administren en cantidades sumamente pequeñas. En realidad, este conocimiento se tuvo desde la Edad Paleolítica, con el descubrimiento y los primeros usos de los venenos. La palabra griega toxon significa flecha y veneno, que en algunos casos simples simbolizan el modo en que actúa el veneno. Por ejemplo, el cianuro y el monóxido de carbono actúan combinándose con la hematina de la hemoglobina y las enzimas oxidantes de una manera más firme que el oxígeno que éstas pueden transportar y, por lo tanto, obstruyen el principal mecanismo para el transporte de oxígeno en el organismo.

Descubrimiento de las vitaminas La importancia que tienen en los procesos biológicos algunas sustancias químicas en cantidades muy pequeñas, fue descubierta también de manera paradójica por lo inverso, o sea, por los efectos que produce su carencia. Anteriormente, muchas enfermedades eran atribuidas, con toda razón, a ciertas deficiencias en la dieta. Entre ellas, la más conocida era el escorbuto, o enfermedad de los marinos. En un principio se consideró correctamente como una enfer-

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medad debida a deficiencia alimenticia; así, en el siglo xvm, el capitán Cook la evitó entre su tripulación con una provisión permanente de fruta fresca. Pero este conocimiento ho era científico y acabó por ser olvidado, sobre todo por la propagación que tuvo en el siglo XIX la teoría de que las enfermedades son producidas por gérmenes. Hopkins 6 · 1 04 fue el primero en llamar la atención sobre la presencia, en una dieta completa, de pequeñas cantidades de sustancias, en ausencia de las cuales se detiene el crecimiento y aparecen síntomas degenerativos. Estos factores accesorios, conocidos después con el nombre de vitaminas, dieron un impulso inmediato al estudio de la bioquímica, debido a que se trataba de sustancias químicas que podían ser utilizadas, y de manera inmediata, con propósitos curativos. Desde ti momento en que se aceptó la idea de que cierta deficiencia causaba una condición particular, se planteó un trabajo de técnica química para descubrir las deficiencias concretas, aislar las sustancias que las podían curar y , finalm ente, sintetizarlas en el laboratorio. En el curso de este trabajo se encontraron muchas dificultades. Algunas vitaminas son simples, como, por ejemplo, la vitamina C o ácido ascórbico, aislada por primera vez por Szent-Gyorgyi, quien definió esta vitamina en forma paradójica como "una sustancia que produce enfermedad cuando no forma parte de la dieta". Pero hay otras vitaminas que son mucho más complicadas, como la vitamina llamada B originalmente, que después se descubrió está formada por no menos de 15 sustancias diferentes, cada una de las cuales es necesaria para la realización de una función distinta en el organismo. Muchas vitaminas -posiblemente todas- parecen actuar como co-enzimas y, como normalmente se encuentran en los alimentos, su función se pone de manifiesto únicamente cuando el organismo h a perdido su capacidad de síntesis.

Efectos sociales del conocimiento de las vitaminas El descubrimiento y aislamiento de las vitaminas, lo mismo que la determin ación de la cantidad de cada una de ellas que es necesaria p ara m antener la salud, suministraron - en principio- la primera relación aproximadamente completa y cuantitativa de las necesidades alimenticias de los seres humanos. Dentro del avance científico del siglo xx, esto puso en manos de la humanidad el medio de asegurar una buena vida -en lo que se refiere a la alimentación- p ara la población del mundo entero. Las vitaminas se encuentran distribuidas con amplitud y, por consiguiente, una dieta mixta y variada siempre las contiene en cantidades suficientes. Por esto es que las enfermedades producidas poi carencias son primor-

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dialmente enfermedades de la miseria, que se pueden curar por completo con una buena política económica y un buen gobierno. Por ejemplo, en el siglo XIX, el raquitismo -con su peculiar encorvamiento de las piernas- era tan común en la Gran Bretaña que se le conocía con el nombre de "mal inglés" ; mientras que ahora es difícil encontrar alguien atacado de esta enfermedad. En realidad, se trata de una conquista muy reciente -debida en gran parte a los servicios de maternidad y de prevención infantil-; ya que todavía en 1931, una investigación h echa por el método del muestreo puso de manifiesto que m ás del So% de los niños en edad escolar presentaban algunos signos clínicos de raquitismo. Por otra parte, los habitantes de los países no privilegiados no gozan de esta situación. En muchas partes del Africa todavía existe el beriberi, y la pelagra es común en Italia y en los estados sureños de los Estados Unidos. En estos casos, el valor de la investigación científica ha consistido en poner al descubierto un conjunto de hechos sobre la nutrición, que anteriormente eran motivo de gran confusión debido a las muchas consideraciones inexactas que se hacían sobre ellos. Antes era fácil atribuir las enfermedades de los pobres a la embriaguez, o viceversa; y como no era visible que las enfermedades y la muerte se debieran a la falta de alimentos, cualquiera se sentía con derecho a hacer las más diversas especulaciones. En cambio ahora, con los conocimientos que se tienen, ya no se puede ocultar que la privación de los buenos alimentos que contienen vitaminas constituye un crimen de lesa humanidad. Y como dichos conocimientos se encuentran bien establecidos y se han propagado ampliamente, ya no es posible tolerar lo que es efectivamente un lisiamiento de los seres humanos por negligencia social. Es bastante característico que no hayan sido estas consideraciones, sino las relativas a la aptitud de los ejércitos para combatir en la segunda guerra mundial, las que hicieron que la ciencia de la nutriología fuera aplicada oficialmente y con toda eficacia. Esta aplicación tuvo tan buenos efectos, que fue posible mantener realmente a la población británica en un estado de salud mejor que antes de la guerra, en unas condiciones en que, si no se hubieran tenido conocimientos sobre las vitaminas, habría habido inevitablemente una gran incidencia de enfermedades por carencia, particularmente entre los niños, y un aumento general en las enfermedades epidémicas.

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Las hormonas La importancia de las mol@culas especiales en cantidades muy pequeñas, no se limitó, sin embargo, a las vitaminas contenidas en los alimentos. Al mismo tiempo que se realizaban las investigaciones sobre las vitaminas, otros científicos pudieron demostrar que muchas condiciones corporales dependen de la existencia de cantidades pequeñísimas de algunas sustancias que se producen en el interior del propio cuerpo, comúnmente en algunos sitios específicos: las llamadas glándulas de secreción interna, cuyas funciones habían constituido un misterio para los primeros anatomistas. Así se descubrió un nuevo grupo de sustancias, las hormonas o mensajeras, como las denominó E. H. Starling (1886-1927) en 1905, entre las que se encuentran la estrona y las hormonas ováricas correspondientes, relacionadas con el ciclo sexual femenino y con la lactancia. Otra hormona es la tiroxina, cuya ausencia puede causar el bocio y el cretinismo. La yodina es el elemento clave de la tiroxina; y en muchas regiones su ausencia constituye la causa básica de estas enfermedade·s, que pueden prevenirse mediante una distribución adecuada de yoduros. En otros casos, como en el de la insulina, el problema es más complicado, ya que la hormona misma es una proteína y, por lo tanto, no es sintetizable todavía. Quienes sufren de diabetes dependen de la producción de hormonas de otros organismos, o de la insulina extraída del páncreas de vacas u ovejas. Pero, por desgracia, la incidencia de la diabetes en el mundo es mayor que el abastecimiento de insulina que potencialmente se tiene en los animales. Y, por lo tanto, para evitar que sigan muriendo centenares de millares de seres humanos de una enfermedad que es posible prevenir, es indispensable que se hagan esfuerzos más tenaces y vigorosos para lograr sintetizar la insulina o encontrar sustitutos para ella.

Hormonas vegetales Los éxitos de las investigaciones sobre las vitaminas y las hormonas no se limitaron a los animales. En 1928, Went y otros científicos empezaron a estudiar, por medios bioquímicos, el modo como el crecimiento de las plantas es afectado por estímulos externos como la J.uz y la gravedad. Decir que las plantas crecen hacia arriba y en dirección de la luz, es simplemente una manera de expresar nuestra ignorancia. El medir cómo crecen ya es un paso esencial para la comprensión de este fenómeno; p ero es únicamente por medio del experimento, controlando y h aciendo variar el estado del medio ambiente, como se puede empezar a entender el proceso.

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De este modo se descubrieron unas sustancias naturales, las auxinas, que producen el alargamiento de las células y por lo tanto su crecimiento, el cual puede ser rectilíneo o encorvado, según que las auxinas estén distribuidas regular o irregularmente. Después se descubrió que algunas sustancias artificiales, que no son inuy similares químicamente a las auxinas naturales, producen efectos semejantes. Estas heteroauxinas se utilizan mucho ahora para promóver el crecimiento de las plantas, particularmente la penetración de sus raíces. En grandes dosis, las heteroauxinas producen un crecimiento irregular y la muerte de las plantas; por lo cual han comenzado a ser aplicadas para destruir las plantas dañinas. Y, por cierto, es característico del estado patológico en que se encuentra el mundo capitalista, que se estén desarrollando otras heteroauxinas, a un costo elevado y dentro del más profundo secreto, para emplearlas en la destrucción de los cultivos enemigos en la guerra biológica; y este empleo se ha ensayado recientemente, sin suscitar una protesta eficaz, contra los campesinos de la Malaca. El estudio de las vitaminas y las hormonas, y más aún los efectos dramáticos obtenidos en la práctica de su administración, sugiere la tentación de pensar ya no que los organismos vivos son máquinas mecánicas, sino mecanismos químicos cuyo funcionamiento está completamente determinado por la totalidad de los agentes activos que se les administran. Como lo han señalado los biólogos y algunos bioquímicos experimentados, del hecho de que la administración de una sustancia química específica produzca un resultado fisiológico determinado, no se desprende que sea una sustancia química muy similar la que produzca ese mismo resultado en las condiciones normales de salud del organismo. En realidad, es necesario considerar otros muchos factores químicos y neurológicos, y tener en cuenta que es posible conseguir el mismo resultado por medios bastante distintos. Empero, este conocimiento no debe llevar a un completo escepticismo o a un misticismo en la biología. Por lo contrario, se le debe considerar justamente como un acicate para efectuar investigaciones biológicas más penetrantes y comprehensivas.

Inmunología Hasta aquí hemos destacado la actividad de ciertas moléculas en los organismos. Al gunas tien en otra propiedad, la especificidad, que también está asociada peculiarmente con las proteínas. Pasteur había descubierto -casi por accidente-, en la reacción de inmunidad inducida, cómo una vacuna innocua tomada de una mezcla de bacterias muertas podía inmunizar a un paciente contra el

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ataque de las mismas bacterias en estado virulento. Esto se convirtió en la base de la nueva ciencia de la inmunología. Sus éxitos prácticos han consistido en la abolición virtual de algunas enfermedades como la difteria. En lo fundamental, lo que se ha hecho es solamente poner al descubierto los procesos que, durante millones de años, han servido para proteger a los animales. de las enfermedades infecciosas. Su reconocimiento y su empleo por el hombre se pierden en la oscu· ridad de la más remota historia. Nadie sabe el origen de la práctica de inoculación de la viruela, efectuada durante largo tiempo en el Oriente, pero es seguro que se debió muy poco a la ciencia. Sin embargo, de ella tomó Jenner, en 1796, su práctica de la vacunación, cuya importancia radica en que constituyó el primer empleo científico del principio de inmunización protectora, reconocido tradicionalmente por las lecheras, de la forma más benigna que tiene esta enfermedad en las vacas. Pero transcurrieron cerca de So años antes de que esta medida se propagara; y sólo en nuestro siglo los principios de la inmunidad han encontrado un amplio campo de aplicación. El mismo efecto se puso de manifiesto más tarde, cuando el viejo expediente de la transfusión sanguínea se intentó seriamente en sujetos humanos.

Grupos sanguíneos En un principio, junto con los éxitos obtenidos en la transfusión de sangre, también ocurrieron serios accidentes. Se descubrió así que las proteínas de la sangre de algunas personas reaccionan ante las células sanguíneas de otras y las precipitan. Éste fue el comienzo del estudio que hizo Landsteiner de los grupos sanguíneos, el cual ha resultado de un valor inestimable para salvar muchas vidas, tanto en la guerra como en la paz. Las reacciones de penden del hecho de que las proteínas tienen una elevada especificidad. Cada tipo de proteína puede actuar en el cuerpo como un agente para producir un anticuerpo, que posteriomente precipitará a dicha proteína y sólo a ella. El mecanismo de esta reacción todavía no ha sido puesto en claro, pero ya se sabe que únicamente una parte especial de la proteína es la que se encuentra implicada. El estudio ulterior de este problema seguramente arrojará luz sobre los detalles de la estructura de las proteínas, que son fundamentales desde el punto de vista biológico.

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Estructura de las moléculas de proteína Los estudios sobre la especificidad y la acción de las enzimas han empezado a mostrar la función que desempeñan efectivamente las proteínas en los organismos vivientes. Las enzimas suministran al mismo tiempo individualidad y actividad. En comparación con la mayoría de las moléculas estudiadas en la química orgánica, las proteínas son muy complicadas. En primer lugar, sus moléculas son demasiado grandes para ser medidas por los procedimientos químicos ordinarios; pero lo bastante grandes para ser susceptibles de medición física, como lo demostró Svedberg cuando consiguió separarlas con las elevadas velocidades angulares alcanzadas con la tiltracentrífuga, que es una especie de batidora que gira a enorme velocidad. Lo más sorprendente ha sido el descubrimiento de que las moléculas de proteína pueden cristalizar, o sea, que varios millones de moléculas de la misma clase se pueden colocar "en filas e hileras" -para emplear la frase de Newton- de un modo tan regular como los átomos más simples en los cristales inorgánicos. Esto implica que las moléculas de proteína de una misma clase, son sustancialmente idénticas. No se necesita que esta identidad sea absoluta, h asta el último átomo o vínculo; pero la cristalización implica que las diferencias de forma y dimensión de las moléculas son de unos pocos tantos por ciento. La existencia de los cristales de proteína hizo posible examinar su estructura por medio de los r ayos X, empleando el mismo tipo de análisis aplicado previamente a los cristales inorg;ínicos. Así, se pudieron medir exactamente las dimensiones de las moléculas de proteína, desde aquellas que contienen un millar de átom~s ~asta las que están formadas por varios millones - compuestas pnnopalmente de carbono, nitrógeno, oxígeno e hidrógeno-. Este examen también ha suministrado algunos indicios sobre los vínculos que mantienen unidas a las moléculas. En la actualidad, la hipótesis m ás plausible es la de que dicha cohesión se debe a los h aces de cadenas de aminoácidos, unidos firmem ente por cargas eléctricas. L a estructura de las cadenas mencionadas está siendo elucidada gradualmente por medio de las nuevas técnicas físicas y químicas. El paso decisivo fue la determinación, hecha por Sanger en 1952, del orden preciso en que se encuentran los aminoáci~os er: las dos cadenas que mantienen la cohesión de la molécula de msuhna. Esta determinación constituye el mayor triunfo conquis tado hasta ahora por la química analítica. Todavía se desconoce la manera en que estas cadenas se pliegan o se arrollan. Aún falta recorrer un largo camino para resolver los problemas de la estructura de las pro-

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teínas. Mientras no logremos comprender mucho más el comportamiento de las proteínas, no estaremos en condiciones de dar una explicación fundamental sobre ellas; es decir, una explicación que conduzca al dominio pleno y consciente de los procesos en que participan las proteínas. Por cierto que no se trata solamente de los procesos puramente químicos a que nos hemos referido, sino tam~ bién de algunas funciones fisiológicas elementales como la contracción de los músculos, de la cual dependen los movimientos de los animales y la conducción de los mensajes nerviosos.

Proteínas fibrosas Los músculos y los nervios están constituidos por proteínas fibrosas, lo mismo que otras partes internas de los organismos animales, como el colágeno de los cartílagos, la queratina del cabello, las uñas y los cuernos, y la seda de los insectos y arácnidos. Estas proteínas fibrosas duras se pueden considerar, en cierto sentido, como residuos de los productos biológicos, o excreciones, que son retenidos con propósitos estructurales. Esta misma función la desempeña la celulosa fibrosa en los vegetales, y la quitina de los tegumentos duros en los insectos. Debido justamente a su solidez, resistencia y durabilidad es que las proteínas fibrosas han sido valiosas para el hombre desde las épocas primitivas, sirviendo de base a las grandes industrias de la lana, la seda y las pieles. Por esta misma razón las proteínas fibrosas fueron las primeras~ que se analizaron mediante los rayos X. Los trabajos de Mark y Astbury demostraron que consisten en cadenas de aminoácidos arrolladas para formar proteínas elásticas como la lana, o alineadas en las proteínas rígidas como la seda. Estos estudios han suministrado una base cientifíca para modificar las viejas técnicas y para la creación de nuevas fibras textiles. Ya se ha producido una gran variedad de proteínas fibrosas secundarias, partiendo de proteínas globulares naturales -como el arélil, elaborado a partir de la edestina del cacahuate-. Además, actualmente se pueden elaborar algunas proteínas verdaderamente sintéticas -como el glutamate polibenzoilen forma fibrosa, haciendo que rivalicen con las poliamidas completamente artificiales del nylon.

Estructura y génesis de las proteínas globulares Con todo, queda todavía un largo camino por recorrer entre la producción artificial de proteínas fibrosas a partir de los aminoácidos, y la construcción real de moléculas de proteínas activas, o sea, de las llamadas proteínas globulares. Al parecer, esto depende de

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la manera como las cadenas de péptidos se arrollan y repliegan para formar una molécul.a definida, como la de insulina. Este problema está siendo abordado simultáneamente desde los puntos de vista físico, bioquímico y citológico. El análisis con rayos X acabará por ofrecer una solución completa, dando la localización precisa de cada átomo (Sec. 10.5); pero, a pesar de la ingeniosa hipótesis de la espiral de Pauling, este trabajo tardará aún varios años. Sin embargo, parece estar en claro que las proteínas existen en una multitud de grados de complejidad, desde paquetes de cadenas replegadas y conjuntos de dichos paquetes -como en la hemoglobina, por ejemplo-, hasta grupos ordenados de esos conjuntos, como en las proteínas de los virus. En la Unión Soviética, Bressler afirma haber logrado volver a sintetizar proteínas, invirtiendo la acción de las enzimas digestivas por medio de altas presiones. Tal parece que en la naturaleza, de acuerdo con las ideas de Casperssen, las proteínas son sintetizadas en las células por los ácidos nucleicos, y cada variedad produce su propio tipo de proteína. Esto ocurre normalmente durante el crecimiento, bajo la influencia de los cromosomas y microsomas (Sec. 11.5) ; y anormalmente, en las infecciones por virus, a través de la acción del ácido ribonucleico (Sec. 11.3 y 11.7).

Metabolismo El metabolismo constituye uno de los problemas medulares de la biología. Como ya lo hemos dicho antes, se han investigado algunos procesos del metabolismo -como la combustión del azúcar, por ejemplo-; pero todavía hace falta estudiar muchos otros y, en cuanto a los procesos constructivos que forman el anabolismo, dicho estudio apenas comienza. No obstante, recientemente se ha puesto en claro -particularmente con el empleo de los átomos marcadosque tanto el anabolismo -o sea, la formación de compuestos por el organismo, a partir de estructuras más simples- como el catabolismo -o sea, la desintegración de los compuestos- ocurren a t¡n ritmo mucho mayor del que antes se consideraba. En nuestro cuerpo, y en todos los organismos, las moléculas se encuentran en perpetuo estado de reconstrucción y los átomos fluyen a través de ellas en una corriente casi continua. Es probable que sólo conser· vemos unos cuantos átomos de los que teníamos al nacer y, lo que es más, incluso en la edad adulta los materiales que •forman nuestro cuerpó cambian casi totalmente en unos cuantos meses.

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la manera como las cadenas de péptidos se arrollan y repliegan para formar una molécula definida, como la de insulina. Este problema está siendo abordado simultáneamente desde los puntos de vista físico, bioquímico y citológico. El análisis con rayos X acabará por ofrecer una solución completa, dando la localización precisa de cada átomo (Sec. 10.5); pero, a pesar de la ingeniosa hipótesis de la espiral de Pauling, este trabajo tardará aún varios años. Sin embargo, parece estar en claro que las proteínas existen en una multitud de grados de complejidad, desde paquetes de cadenas replegadas y conjuntos de dichos paquetes -como en la hemoglobina, por ejemplo-, hasta grupos ordenados de esos conjuntos, como en las proteínas de los virus. En la Unión Soviética, Bressler afirma haber logrado volver a sintetizar proteínas, invirtiendo la acción de las enzimas digestivas por medio de altas presiones. Tal parece que en la naturaleza, de acuerdo con las ideas de Casperssen, las proteínas son sintetizadas en las células por los ácidos nucleicos, y cada variedad produce su propio tipo de proteína. Esto ocurre normalmente durante el crecimiento, bajo la influencia de los cromosomas y microsomas (Sec. 11.5); y anormalmente, en las infecciones por virus, a través de la acción del ácido ribonucleico (Sec. 11.3 y 1 q).

Metabolismo El metabolismo constituye uno de los problemas medulares de la biología. Como ya lo hemos dicho antes, se han investigado algunos procesos del metabolismo -como la combustión del azúcar, por ejemplo-; pero todavía hace falta estudiar muchos otros y, en cuanto a los procesos constructivos que forman el anabolismo, dicho estudio apenas comienza. No obstante, recientemente se ha puesto en claro -particularmente con el empleo de los átomos marcadosque tanto el anabolismo -o sea, la formación de compuestos por el organismo, a partir de estructuras más simples- como el catabolismo -o sea, la desintegración de los compuestos- ocurren a !Jn ritmo mucho mayor del que antes se consideraba. En nuestro cuerpo, y en todos los organismos, las moléculas se encuentran en perpetuo estado de reconstrucción y los átomos fluyen a través de ellas en una corriente casi continua. Es probable que sólo conservemos unos cuantos átomos de los que teníamos al nacer y, lo que es más, incluso en la edad adulta los materiales que•forman nuestro cuerpo cambian casi totalmente en unos cuantos meses.

BIOQUÍMICA

Carácter bioquímico del proceso de la vida Entonces, lo permanente en la vida de un individuo no son las sustancias, sino las formas y las reacciones de las moléculas que constituyen el organismo. Las sustancias integrantes del organismo parecen ser esenciales sobre todo porque son necesarias para la ejecución de los ciclos continuos de transformaciones químicas que constituyen la vida. Estos cambios se encuentran más o menos equilibrados en cada célula viva y en el organismo en su conjunto El más o menos significa que en cada célula y en el organismo entero los ciclos nunca son completos. El desarrollo o la degeneración constituyen una regla en todo el transcurso de la vida; como un eco distante de "la generación y la corrupción" que, según Aristóteles, regían en la esfera sublunar (Sec. 4.6). Además, como lo señaló Claude Bernard, el equilibrio es estable dentro de ciertos límites: el organismo reacciona así para mantener constante su medio ambiente, tanto interno como externo. únicamente cuando se traspasan ciertos límites y dejan de ocurrir determinados cambios, es que la célula viva o el organismo dejan de funcionar de un modo coordinado; y entonces decimos que se encuentra enfermo. Pero, aun cuando ocurre esto, muchas de sus partes integrantes -como las enzimas, en el caso de la célula, o todas las células, en el caso del organismo- acaban por seguir funcionando con la misma eficacia anterior. La característica fundamental de todo organismo, mientras vive,_ es la sucesión y la coordinación ele los procesos, más que una cierta arquitectura ele la materia inerte. Tomando en cuenta la vida existente en el planeta, se destaca aún más la importancia de dichos procesos. En la reproducción y durante el crecimiento, aunque entonces en menor escala, se modifican los ciclos ele los procesos. Para advertir plenamente el significado ele dichos procesos y de las estructuras que los mantienen, es necesario considerarlos como lo que realmente son, o sea, tomo productos de prolongada evolución y, en primer lugar, de una evolución química. La exploración de la naturaleza de los procesos químicos fund .de una consecuencia del hecho de que el organismo vivo no es un sistema cerrado, sino abierto. En los sistemas abiertos, como lo ha demostrado recientemente Prigogine 6 · 1 25 , la entropía no aumenta, sino que simplemente tiende a un valor fijo. La segunda ley de la

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termodinámica únicamente se aplica al caso especial de los sistemas cerrados. Este conocimiento evita la necesidad de considerar como algo particularmente vital el aspecto termodinámico del metabolismo y el crecimiento del organismo; haciendo que la consideración de la energía orgánica cambie, en forma análoga a como cambió la consideración de las sustancias orgánicas en el siglo XIX, con los trabajos de Wohler. Sin embargo, esto no resuelve el problema de la vida, ya que meramente disuelve un seudoproblema que se había involucrado. Subsiste aún el problema fundamental, que es el de explicar el origen y la evolución de las pautas de estructuras y procesos -incesantemente cambiantes y esencialmente recurrentes- que caracterizan a los organismos vivientes.

11.3 MICROBIOLOGíA

La naturaleza química fundamental de la vida se puede poner mejor al descubierto sin las complicaciones de formas y conductas elaboradas. En nuestro siglo, la bioquímica está empezando a desentrañar los secretos de la vida de los organismo~ más pequeños: bacterias, levaduras, mohos y protozoarios unicelulares. La simplicidad de estos organismos lo es sól(} respecto a la forma y la estructura; ya que desde el punto de vista bioquímico son, como lo hemos visto, por lo menos tan complejos como los organismos superiores. El incentivo y el apoyo para su estudio provienen de la medicina -para el tratamiento de las enfermedades .que provocan- y de la industria -debido a las sustancias químicas y las drogas que se producen, incluyendo la droga más importante y universal, el alc:;ohol-. Su contribución a la agricultura también comienza a ser estudiada, porque de ella depende en gran medida la fertilidad del suelo. La guerra biológica

En los últimos diez años, las investigaciones microbiológicas que se han desarrollado con mayor intensidad y con un gran apoyo económico, son las que conducen a la preparación de la guerra biológica, con propósitos puramente defensivos 6 •127 • El objetivo consiste en desarrollar -en vez de destruir- organismos con la mayor capacidad tóxica y encontrar medios -líquidos, insectos y otros vectores- para asegurar su propagación más amplia y rápida. Se han producido gérmenes mortales de carbunclo, muermo y brucelosis en decenas de toneladas; o sea, en cantidades que podrían acabar con la humanidad entera, si se distribuyeran dichos l!érme-

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nes. Las toxinas bacterianas son más letales, ya que, en algunos casos, unos cuantos gramos de ellas podrían producir las mismas consecuencias fatales. Los organismos mismos parecen favorecerlas, debido a la capacidad que tienen de multiplicarse en las epidemias. Pero aquí surge una grave dificultad. La eficacia epidémica de un germen sólo se puede estimar en el campo mismo y experimentando con sujetos humanos. Y es esta necesidad la que presta verosimilitud a los cargos lanzados por los científicos coreanos y chinos, en el sentido de que efectivamente se hicieron tales ensayos en la guerra de Corea6 ··91 • 6 · 126 • La misma renuencia de los pueblos británico y norteamericano para creer en dichos cargos, indica el sentimiento popular de aversión que existe hacia tales recursos bélicos. Sin embargo, la investigación y el desarrollo de estas armas siguen adelante a un ritmo acelerado. El gobierno de los Estados Unidos todavía mantiene su negativa a ratificar el Convenio de Ginebra de 1925, que prohibe el uso de tales armas; y está claro que, si llegara a estallar otra guerra, lo único que impedirá, el empleo de armas biológicas y de gases será el temor a las represalias. Muchos científicos consideran que esta situación es intolerable. Entre otras organizaciones, el Congreso Internacional de Microbiología reunido en Roma, en 1953, aprobó la siguiente resolución: El Sexto Congreso Internacional de Microbiología, con la con· fianza de interpretar así el pensamiento de todos los microbiólogos, expresa su convicción de que la ciencia de la microbiología debe tener como único objetivo el bienestar y el progreso de la humanidad, de que todas las investigaciones microbiológicas deben realizarse con esta orientación única, y de que todos los países deben adherirse al Protocolo de Ginebra de 1925. El peso de la opinión científica y pública acabará por impo· nerse, tarde o temprano, haciendo que se ponga fin a esta flagrante deformación de los propósitos de la ciencia, y que en el estudio de los microrganismos se restaure el objetivo original de luchar contra las enfermedades y ayudar a la agricultura y la industria.

" Versatilidad química y adaptabilidad de los organismos simples Apenas estamos empezando a vislumbrar las posibilidades de la microbiología, mediante su estudio por métodos químicos. Es mucho lo que podemos aprender acerca de los procesos normales y anormales .de estos organismos diminutos, cultivándolos en soluciones que contengan diversas sustancias. Así se pueden estudiar los efectos que dichas sustancias producen en su desarrollo, y se obtiene información acerca de las transfounaciones sufridas por el orga-

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nismo, mediante el examen de los productos excretados en el medio. A través de estos estudios se ha puesto en cl.1ro que a la simplicidad morfológica de los organismos corresponde la mayor complejidad química. En realidad, pueden realizar cualquiera de los procesos que se producen en los organismos superiores, y con frecuencia muchos más. Al parecer, son como pequeñas fábricas de productos químicos, en las cuales las moléculas se hacen pasar de una enzima a otra, incorporándolas al organismo en desarrollo, extrayéndoles la energía y, finalmente, excretándolas en forma de residuos no utilizables. Los distintos organismos se especializan en diferentes procesos; pero, en contra de lo que podría esperarse, parece que esta especialización no es nada rígida. El metabolismo de los organismos simples parece ser acusadamente adaptable~L>{) 6 • Cuando no dispone de una molécula alimenticia determinada, pronto utiliza otra distinta y cambia muchos de sus procesos químicos en forma adecuada. Esta variabilidad frecuentemente nos causa molestias, ya que también existe en los venenos antibacterianos, haciendo que las sulfas -y, a veces, la penicilina- provoquen trastornos. Se trata de una especie de aprendizaje químico; de manera que, cuando se logre dominar este mecanismo, ser~ posible enseñar a los organismos lo que necesitán hacer. Esta versatilidad y flexibilidad de los organismos primitivos es lo que les ha permitido sobrevivir y hacer que evolucionen en dichos procesos (Sec. 11.7).

Los virus Los mohos y los protozoarios son organismos relativamente complejos cuya estructura interna es visible a través del microscopio. Incluso las bacterias más simples tienen formas características y su estructura se ha podido empezar a observar con el microscopio electrónico. Todos estos organismos tienen un metabolismo elaborado cuando se encuentran en un medio adecuado. Pero existen otros organismos más simples y de menores dimensiones, que carecen de dichas características. Entre los virus existe una gran variedad de dimensiones, desde los virus animales relativamente grandes complejos que producen enfermedades, como el sarampión y las viruelas, hasta los pequeñísimos virus vegetales que causan innumerables enfermedades en las plantas. Incluso hay virus de las bacterias mismas, los bacteriófagos, que constituyen el último eslabón que podemos imaginar en la cadena de "las pulgas mayores tienen otras pulgas más pequeñas en sus lomos y así sucesivamente". En su acción causante de enfermedades, que se puede trasplantar de un organismo a otro y. producir epidemias, los virus no difieren esencialmente de las bacterias. De hecho, únicamente se pueden distin-

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guir porque pasan a través de los filtros empleados para retener las bacterias y son invisibles con los microscopios ordinarios. Con el microscopio electrónico sí se han podido observar los virus, y así se ha podido establecer que en su mayoría son pequeños cuerpos redondos mucho más pequeños que las bacterias y carentes de estructura interna, salvo en el caso de algunos virus animales.

Virus cristalinos Bawden y Pirie, lo mismo que Stanley, han encontrado que los virus vegetales más pequeños tienen la propiedad -extraordinaria para un organismo vivo- de ser cristalinos. Por medio de los rayos X han podido demostrar que la mayoría de los átomos no se encuentran colocados irregularmente en los virus, sino que ocupan rígidamente posiciones regulares, como ocurre por ejemplo en las moléculas de proteína. En otras palabras, el virus es una molécula química que ·tiene, al mismo tiempo, muchas de las propiedades de los organismos vivos. Las recientes investigaciones de Wilson, Franklin y otros han mostrado parcialmente la estructura de los virus. Al parecer, dicha estructura consta de dos partes: un marco de moléculas de proteína dispuestas geométricamente, en forma helicoidal o poliédrica, y filamentos de ácido nucleico fijos en ciertos puntos definidos. Además parece que, en principio, los virus animales sólo se distinguen de los virus vegetales por la cantidad de proteínas que contienen y, en consecuencia, por sus dimensiones. Los microsomas de las células sanas parecen tener una estructura similar.

Virus no primitivos A primera vista -pero sólo a primera vista- se puede considerar a los virus como un eslabón que enlaza la materia viva con la no viviente. Pero el análisis químico de los virus ha hecho que se deseche esta idea, ya que h a demostrado que los virus son proteínas, no precisamente proteínas simples sino nucleoproteínas. Se trata de proteínas asociadas con ácido nucleico, o sea, asociadas con los grupos que contienen purinas, azúcares y ácido fosfórico, de lo cuales nos ocupamos en relación con el metabolismo. El ácido nu cleico, como lo indica su nombre, se encuentra en los núcleos d todas las células; pero también se encuentra en abundancia cuando se realizan síntesis r ápidas de proteínas, particularmente en relación con la división celular y la reproducción. Ahora bien, como 1 proteínas y los ácidos nucleicos son productos -orgánicos su mamen complejos, posiblemente los virus~ no son organismos primitiv

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sino, más bien, organismos degenerados. En todo caso, el hecho mismo de que los virus puedan existir y se reproduzcan -aunque sea ·Únicamente en otras células- demuestra que para la realización de las funciones mínimas de la vida -el crecimiento y la reproducción- no se requiere una estructura bioquímica muy complicada. Esto implica, además, que otras funciones más físicas -como el movimiento y la sensibilidad- por las cuales conocemos a los organismos superiores, tienen un carácter secundario y es probable que su evolución haya sido posterior. Los virus -que han abandonado dichas funciones, si es que alguna vez las tuvieron- parecen atenerse a la más simple economía estructural: carecen completamente de órganos y están formados de un solo tipo de sustancia química. únicamente se pueden multiplicar en las células de otros animales y vegetales; y ésta es la única función "viviente" que realizan. Tampoco se pueden alimentar de sustancias menos elaboradas que las que los constituyen. Otro problema distinto es el de saber si los virus son tan simples w mo parecen. Es posible que los virus no sean organismos independientes, sino sub-unidades anómalas de las células de los organismos superiores, que actúan de un modo incontrolado debido a q ue se encuentran en un medio que no es el habitual. Parece ser que la unidad funcional del virus es casi totalmente -si no por completo- la porción de ácido nucleico. Se ha demostrado que las partículas de virus carentes de ácido nucleico no producen infecciones; en tanto que, según Fraenkel Conrat, las preparaciones de proteínas libres, aunque son muy inestables, pueden producir infecciones. Normalmente, en la infección, una parte del ácido nucleico abandona el marco de proteínas, penetra en la célula huésped y se multiplica. El hecho de que cada tipo de virus, o incluso de fragmento de virus, produzca una forma definida de proteína, hace más acusada la analogía entre los virus y los micro_omas de las células sanas, que se relacionan con la formación de las proteínas. También existe una analogía entre los procesos de formación de los virus y la fertilización, ya que solamente algo más de la porción de ácido nucleico del espermatozoide es lo que penetra en el óvulo. De esta manera, lo que estudiamos como preparaciones de virus son sólo esporas desecadas o residuos de virus. Y, en este sentido, no se tra ta propiamente de organismos independientes. Bacterias autótrofas En el otro extremo de la esca la del comportamiento químico se encuentran las bac terias autó trofas -que viven en el suelo y en los manantiales de aguas termales-, las cuales pueden satisfacer

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todas sus necesidades con sales simples como los nitratos y los sulfatos. Estas bacterias tienen una independencia absoluta, en contraste con la dependencia completa de los parásitos; y algunas no necesitan tomar oxígeno para vivir, sino que lo obtienen mediante la oxidación y la reducción de compuestos de hierro y azufre. Desde el punto de vista económico, estas bacterias tienen una importancia considerable, ya que la mayor parte de los yacimientos de azufre han sido formados por ellas. Su enorme autosuficiencia muestra que estas bacterias se encuentran más cerca de los organismos primitivos que los virus. Sin embargo, no pueden ser realmente primitivas, porque su estructura química interna es bastante ,elaborada y, además de tener todas las enzimas de los otros organismos, contienen algunas más que les son indispensables para sintetizar las sustancias tan simples de que se alimentan. Al parecer, el desarrollo de las bacterias primitivas ha dado lugar a otros organismos con una adecuación química menor, y no mayor, si se les considera separadamente. Una bacteria autótrofa puede vivir en un medio enteramente inorgánico. Todos los animales y una gran parte de los vegetales carecen de los mecanismos que dan esa capacidad, y dependen del medio en el cual obtienen alimentos ya preparados orgánicamente o de sustancias alimenticias auxiliares como las vitaminas6 · 109 . Los organismos más primitivos de este tipo viven simplemente de los desechos o las secreciones de otros organismos, que ingieren a través de sus membranas celulares. Otros organismos, un poco más avanzados, han encontrado la manera de desplazarse por medio de filamentos, llamados cilios o flagelos, hacia los lugares en donde abundan los alimentos. Otros organismos todavía unicelulares, como las amibas, han dado el siguiente paso decisivo en la ingestión alimenticia, nutriéndose de trozos de sustancias vivas o muertas, o sea, viviendo realmente como parásitos de organismos superiores. Esta tendencia tiene un doble efecto. Por una parte, el hecho de disponer de alimentos derivados de otros organismos, que contienen muchas sustancias fundamenta_les ya formadas, hace que no tengan necesidad de muchos de los procesos bioquímicos requeridos por los organismos más primitivos. Como consecuencia, se hacen químicamente más simples, pero únicamente a cambio de hacerse más complejos desde el punto de vista de su organización y sus funciones. Deben ser capaces de reaccionar ante las situaciones alimenticias, en vez de vegetar simplemente; es decir, deben ser capaces de desplazarse hacia los lugares en que se encuentran los alimentos y de apoderarse de ellos.

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Importancia de las dimensiones Las dimensiones también constituyen un factor importante. Los pequeños animales unicelulares se manejan bastante bien en su inmediata vecindad, sin necesidad de órganos de locomoción para desplazarse. Por otra parte, si crecieran más tendrían que hacer un esfuerzo ~ucho mayor para desplazarse y, más aún, para ingerir el alimento necesario para todo el organismo a través de una boca. Este problema ha tenido dos soluciones bastante diferentes. Una de ellas es la de que el organismo permanezca fijo, esperando que pase el alimento para atraparlo, como hacen de un modo primitivo esponjas, y, de una manera más complicada, los ostiones y las lapas. La otra solución consiste en ir al encuentro de los alimentos, como lo hacen los peces, los reptiles, las aves y los mamíferos. Nosorros hemos dado el paso ulterior consistente en persuadir a otros organismos a que produzcan nuestros alimentos, por medio de os procesos de la agricultura. La tendencia general de la evolución es la de superar la existencia puramente química de las unidades diminutas, para utilizar en forma creciente la organización, la coor.nación y la racionalización. La evolución bioquímica y el origen de la vida

T odos los hechos mencionados indican la enorme importancia y gran antigüedad que tiene la organización química de los organismos vivos; y, al mismo tiempo, hacen ver que la evolución q uímica de los organismos debe de haber antecedido a la evolución de su estructura, aunque tal vez no haya sido tan prolongada. Para poder determinar su duración será necesario que la geoquímica avance. No obstante, por la proporción en que se encuentran ahora los isótopos de azufre, se puede inferir que la vida bioquímica en la cual está implicada la reducción del azufre no se inició antes del precámbrico superior, o sea, hace unos Soo millones de años. Al principio del período cámbrico, hace unos soo millones e años, la vida bioquímica debe de haber sido mucho más intensa q ue ahora; y, por lo tanto, en ese lapso de 300 millones de años debe de haber habido una evolución bioquímica y morfológica 6 · 68 • Desde luego, las cifras anteriores son aproximaciones toscas, que requieren verificaciones m ás precisas e independientes. No tenemos ninguna evidencia directa de dicha evolución. L as evidencias indirectas se encuentran realmente en la constitución química y el uncionamiento de los vegetales y animales actuales; y se pueden escubrir mediante el estudio de las cadenas de reacciones biouímicas que efectúan y de la reconstrucción lógica del orden en

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que se deben de haber formado en el transcurso de su proceso evolutivo. De este modo, la bioquímica suministra indicios acerca del origen de la vida. Y, de manera recíproca, el estudio del origen de la vida sirve de guía para la investigación bioquímica, tal como la evolución orientó el estudio de la morfología en el siglo xix6 · ' 27 •

La Tierra antes del surgimientp de la vida El problema del origen de la vida también se puede abordar desde el punto de vista opuesto, o sea, mediante el estudio de la naturaleza de la Tierra antes de que surgiera la vida. Este estudio forma parte de la astronomía, la geología y, particularmente, de la geoquímica. Esta nueva ciencia se ha desarrollado en el siglo xx como respuesta a las amplias necesidades de metales raros que tiene la industria; puesto que, aun antes del descubrimiento de la importancia del uranio, ya existía una gran demanda de otros metales raros -como el vanadio y el germanio- y la localización de sus yacimientos representó un problema para el talento de algunos grandes geólogos y químicos, como V. M. Goldschmidt en Noruega y Vernadski en la Unión Soviética. En el transcurso de la evolución física de un planeta que se va enfriando, ineludiblemente se forma una hidrosfera de ríos y mares. Los primeros fenómenos de la vida deben de h aber surgido en esta hidrosfera, en donde el agua y el fango entran en interacción por efectos de la luz solar. En este período se deben de haber acumulado los compuestos simples de carbono y nitrógeno que integran los organismos vivos (Sec. 11. 2) . Tal vez no hubo un origen preciso de la vida. Dentro del equilibrio activo establecido por las continuas transformaciones de unas sustancias químicas en otras, se deben de h aber formado algunos ciclos que se repetían indefinidamente: la molécula A se convertía en la molécula B y así sucesivamente, h asta llegar a la molécula Z, que se volvía a convertir en la molécula A. En esta etapa ya se puede decir que el medio entero vive, en un sen tido bioquímico, aunque todavía no existan organismos. Pero este tipo de vida está sumamente expuesto a la disolución. Solamente cuando se formaron grandes moléculas polímeras -de proteínas o sus precursoras- fue que estos pequeño mundos de procesos químicos se integraron, formando objetos distintos del agua que los rodeaba, convirtiéndose en los primeros organismos; y de uno de ellos deben de descender todos los orga nismos posteriores. Esta transform ación puede haber ocurrido e alguna de las maneras indi cadas hace ~o años por Oparin6 · 10 3 , Haldancn·1 00

BIOQUÍMICA Y MEDICINA

Generación espontánea Es curioso comentar el cambio ocurrido en la actitud mental de los científicos, en el lapso de un sig-lo. Hace 100 años se consideraba de vital importancia el probar la existencia o la inexistencia de la eneración espontánea de la vida; mientras que, en la actualidad, el autosurgimiento de la vida. en nuestro planeta es algo que todos consideran como un hecho y que no suscita apasionamiento alguno . .\hora sabemos que las ideas de quienes trataban de probar la generación espontánea, hace un siglo, eran mucho más absurdas q ue los sueños de los alquimistas. A la vez, también sabemos que no se trata de un problema insoluble; sino que, simplemente, su solución es mucho más difícil de lo que se imaginaba antes, y tiene que ser abordado de un modo enteramente distinto.

tilización de los procesos bioquímicos Es muy difícil que podamos llegar a crear artificialmente la vida. Lo que es relativamente fácil, y tal vez se pueda conseguir en unos cuantos años, es la realización efectiva de muchas de las funciones >Ü.ales para nuestro propio beneficio y por medios puramente articiales; en particular, la función esencial de la fotosíntesis de las sustancias orgánicas. Cuando podamos utilizar la luz solar que ega diariamente a la Tierra, aplicándola directamente a los alimentos humanos sin la intervención de los vegetales, se habrá reelto uno de los principales problemas para la economía del mu ndo y se habrá asegurado una expansión ilimitada para la huma nidad. En esto podemos advertir la conexión existente entre la q uisición del conocimiento y la obtención de poder. Para que pod amos esperar la reproducción artificial de algunas de las caracrerísticas de los organismos vivos, antes debemos comprender los modos en que dichos organismos las utilizan. Y esta comprensión DOS ofrecerá una gran cantidad de conocimientos que, en su mayoría, servirán para resolver el problema antes mencionado, sino simple:::tente para encontrar las relaciones que ulteriormente podrán ser ti lizadas para resolverlo.

ll.4 LA BIOQUiMICA EN LA MEDICINA Ahora bien, como ya lo hemos señalado (Sec. u.o), el impulso ori. al .para la investigación bioquímica proviene de la medicina. Al al que la química fisiológica, la bioquímica ha adquirido gran ~portancia en el siglo xx, principalmente debido a que represen-

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ta la segunda etapa de la gran revolución en la medicina de la cual fue precursor Pasteur, en el siglo XIX. Los primeros bacteriólogos se orientaron en un sentido puramente biológico, utilizando como remedios las vacunas o antisueros preparados con las bacterias mismas. Más tarde, el deseo de obtener resultados más certeros condujo al estudio más profundo del mecanismo de dichos tratamientos. Este estudio se conjugó con otra corriente de investigación surgida del estudio de las enfermedades por carencia y de los desórdenes del metabolismo, de los cuales se descubrió que tenían una base química. Y la bioquímica vino a ser el eslabón común qvc une a estas dos corrientes de la investigación. Mientras más científicamente se estudia una enfermedad, se muestra con mayor claridad su asociación con algún comportamiento bioquímico anormal de las células y de los fluidos tisulares, con la consiguiente interferencia en el equilibrio dinámico de transformaciones moleculares al que damos el nombre de vida. La interferencia puede ser abierta, como en el caso de una herida o una tumefacción -como la gangrena o la neumonía- que rompe alguna conexión vital y corta completamente el abastecimiento; o bien, dicha interferencia puede ser solapada, como en .los cambios degenerantes producidos por la diabetes. Se dice que un organismo -o una parte de un organismo- se encuentra enfermo, cuando carece de una sustancia química que necesita o adquiere alguna que interfiere en su funcionamiento. Salvo los trastornos puramente mentales, todas las enfermedades se deben en última instancia a inanición o envenenamiento. Se pueden agrupar de acuerdo con el veneno que las produce o con la sustancia a cuya carencia se deben las enfermedades. Los grupos que resultan no son excluyentes, dado que una enfermedad puede conducir a otra y, desgraciadamente, es posible tener varias enfermedades a la vez. Así, tenemos cuatro grupos: 1. las enfermedades infecciosas o parasitarias; 2. las enfermedades por deficiencias internas o externas; 3· las enfermedades por crecimiento excesivo d e los tejidos, o cánceres, que quizá puedan quedar comprendidos en alguno de los grupos anteriores cuando sepamos más sobre ellos; y, 4· las enfermedades en que los trastornos mentales de origen social pueden alterar el equilibrio químico del organismo. En el siglo actual -y, sobre todo, en las dos últimas décadas- se han logrado avances espectaculares en la prevención y curación de las enfermedades, particularmente en las pertenecientes a los dos primeros grupos. L a anterior clasificación de las enfermedades es enteramente provisional, pero nos permite destacar con claridad los progresos que se han hecho en la comprensión y el dominio de las enferme-

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dades, a través del empleo de la bioquímica. Sin embargo, no se ebe tener la impresión de que las enfermedades consisten en una mera alteración del equilibrio químico del cuerpo, que puede ser corregida por una sustancia quimioterapéutica específica o, hablando llanamente, tomando una nueva medicina contenida en un frasco. Desde luego, el avance logrado es importante y representa una enorme ayuda en la ba-talla contra las enfermedades, ya que ha proporcionado al médico nuevas armas tácticas. Pero estas conquistas no sustituyen a la estrategia general de una campaña a argo plazo por la salud, porque en ella queda implicado el ser humano en su integridad y en su medio ambiente económico y :social. Los elementos fundamentales son: buena alimentación, trabajo agradable, camaradería y confianza activa y razonable en el fururo. Sin contar con estos elementos, todos los triunfos de la ciencia de la bioquímica son meros paliativos. En cambio, la exis-.e.ncia de dichas condiciones asegura una victoria cada vez mayor sobre las contingencias de las infecciones externas y de las deficiencias internas. _4 ntibióticos

La medicina del siglo xx, en su tratamiento de las enfermedades infecciosas -en las cuales el envenenamiento de las células es prociclo por organismos extraños que viven en el cuerpo-, ha mante·¿o y refinado todos los métodos de Pasteur y, al mismo tiempo, ha .amado un paso más. Todavía sigue siendo necesario tomar medípreventivas para evitar que los gérmenes y los parásitos penetren en el cuerpo; pero ahora se puede luchar contra ellos con éxito da vez mayor, aun después de que han penetrado. Las tentativas para lograrlo es timularon mucho el estudio de la acción directa ~ las sustancias químicas específicas sobre los microrganismos y huéspedes, particularmente los seres humanos. El motivo original que impulsó estas investigaciones fu e la lucha contra las enfern edades; pero después ha surgido otro motivo importante -que por cierto ha recibido generosa ayuda financiera- y que es el de . rovocar deliberadamente enfermedades, primero con gases veneos y luego con sustancias radiactivas y con la propagación de cterias infecciosas. Desde el momento en que Pasteur descubrió las bacterias, sieme se tuvo la esperanza de encontrar la manera de matar las cterias hospedadas en el paciente, sin producir la muerte de éste. Cuando los organismos infecciosos son muy susceptibles a las susrancias químicas, como los tripanosomas de la enfermedad del sueño las espiroquetas de la sífilis, se tuvo el indicio de que se podían

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atacar eficazmente con ciertos compuestos inorgánicos simples, especialmente de metales pesados. Y, efectivamente, en el siglo XIX se encontraron remedios de este tipo para dichas enfermedades (Sec. 9·5)· Sin embargo, las bacterias causantes de la mayoría de las enfermedades resultaron ser mucho más recalcitrantes. Los primeros éxitos se obtuvieron al tratar de establecer, entre las sustancias químicas utilizadas para teñir las bacterias y así poder observarlas, cuáles podían ser usadas para seguirles el rastro dentro del cuerpo y destruirlas. Éste fue el origen del primer grupo de sustancias quimioterapéuticas, las sulfonamidas, descubiertas en 1932 por Domagk.

Penicilina Poco tiempo después se hizo el descubrimiento decisivo de la penicilina. Este descubrimiento ilustra extraordinariamente bien acerca de la fuerza y la debilidad que tiene la organización científica en el siglo xx. En 1928, Fleming advirtió que algunos de sus cultivos de bacterias se estaban destruyendo en ciertos sitios, y fue lo suficientemente observador para darse cuenta de que ello se debía a la presencia de un hongo que parecía emitir una sustancia que mataba las bacterias. El hongo fue identificado erróneamente por los micólogos, y durante cerca de 10 años nadie pensó en seguir estudiándolo. Esto no quiere decir que no hubiera quienes se interesaran en dicho estudio, si hubieran sabido del descubrimiento; por lo contrario, había muchos investigadores que trataban de encontrar alguna sustancia no tóxica que destruyera las bacterias. De lo que se carecía era de una organización que continuara el desarrollo de las investigaciones promisorias. Fue sólo diez años después cuando Florey y Chain, estimulados por el éxito de las sulfonamidas, inicia· ron una investigación sistemática de los antibióticos naturale puestos al descubierto por las observaciones de Fleming. La gran eficacia de los extractos del Penicillium notatum, hizo que inm~ diatamente se concentrara el ataque, desde el punto de vista químico, para aislar el principio activo y demostrar que era veneno únicamente para las bacterias, pero no para el huésped. Los exp~ rimentos hechos en animales resultaron tan venturosos, que hicieron desde luego esfuerzos por preparar la droga en cantidad suficientes para tratar las enfermedades en el hombre. Estos esfuerzos fueron necesariamente algo aventurados, ya que el valor de droga sólo se podía probar aplicándola a un mimero relativamen grande de casos graves hasta conseguir su recuperación comple y, luego, tratar otra cantidad considerable de casos adicionales pa comprobar que no se trataba de una casualidad afortunada.

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En el momento en que se había probado el valor clíniéo de la droga, se desencadenó b guerra y, por lo tanto, las etapas subsiguientes de su purificación y su preparación en gran escala se rea lizaron a una velocid ad que jamás se hubiera logrado en época de paz. El esfuerzo conjugado que entonces se hizo -en los campos de la química, la biología y la medicina- fue comparable al que posteriormente se dedicó al desarrollo de la bomba atómica. El rrabajo se efectuó apresuradamente, posib-lemente empleando más trabajadores científicos de los que hubieran sido estrictamente indispensables. Pero lo importante es que se hizo. Si se hubiera ejecutado con menos premura, se habrían ahorrado muchas horas de trabajo, pero hubieran muerto millares de seres humanos . . Es más, si no ubiese sido por la guerra, tal vez no se hubiera proseguido al estudio de la penicilina; ya que al principio no parecía especialen te promisoria y, por lo tanto, en otras condiciones hubiera sido difíci l obtener fondos suficientes para avanzar hasta el punto de poder probar su valor. Después del desarrollo de la penicilina, quedaron planteadas tres tareas: encontrar cómo está formada; descubrir la manera de . sinte tizarla; y poner de manifiesto cómo actúa para destruir las bacterias. La primera tarea quedó cumplida en 944, con la determinación de la fórmula detallada de la penici. a, la cual se logró en gran parte mediante el empleo de la técnica de los rayos X 6 · 90 • La segunda tarea es · algo que todavía desconcierta a los químicos; y, en cuanto a la tercera, se han hecho algunos ogresos. Desde luego, la empresa más importante es la de descu. brir la manera como una molécula química ataca a una bacteria; porque, cuando esto se consiga, será posible proyectar una molécula que actúe del mismo modo o mejor, y que se pueda producir más •ci lmente y a menor costo. Actualmente se tienen algunos indicios e que la eficacia se d ebe a que la molécula del antibiótico es muy semejante, pero no "idéntica, a la del alimento normal de la bacteria • así es .ingerida por ésta.

Casualidad y planeación en el trabajo científico . U descubrimiento de la penicilina se ha usado con frecuencia para tar de demostrar que los descubrimientos científicos importantes Je hacen por casualidad. Lo cierto es que la combinación particular circunstancias se produce al azar; pero las posibilidades se multi• Ji can, en primer lugar, cuando existen las· condiciones oportunas :JaTa el -descubrimiento y, en segundo lugar, cu ando se les dan • cilidades a las personas capaces que se encuentran atentas (Sec. 3). A partir ·del ·descubrimiento de la penicilina se hizo relativa:nente más fácil la investigación de otras sustancias naturales aue

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pudieran tener efectos semejantes o mejores; estableciéndose así el nuevo campó de lo~ antibióticos, con la estreptomicina, la aureomicina, la cloromicetina, etc. Sin embargo, todavía en la actualidad, la indagación de los antibióticos más bien parece ser una búsqueda de oro que una exploración dirigida propiamente de un modo científico. Los científicos y las empresas farmacéuticas que los sostienen están tan ansiosos de descubrir nuevos antibióticos, que sacrifican las posibilidades de hacer descubrimientos fundamentales acerca del origen y el comportamiento de los antibióticos, en aras de una indagación febril entre un enorme grupo de organismos, tratando de encontrar nuevos agentes. Y es una característica de la actitud del capitalismo monopolista hacia los descubrimientos, el hecho de que la fabricación de la penicilina se haga conforme a las patentes registradas por el gobierno de los Estados Unidos, no obstante que ~odo el trabajo científico conducente a la elaboración de la penicilina fue realizado fundamentalmente por médicos e investigadores británicos. O sea, que cada unidad de penicilina que se utiliza en su país de origen, tiene que pagar derechos a las empresas químicas norteamericanas que usufructúan las patentes.

Origen de las enfermedades por deficiencia Los lineamientos principales de los problemas implicados por el segundo grupo de enfermedades, ya los expusimos en relación con las vitaminas y las hormonas, cuyo descubrimiento ha sido una de las principales conquistas de la biología en el siglo xx (Sec. 11.1). De estas investigaciones ha empezado a surgir una concepción m ás general acerca del comportamiento químico y el dominio sobre los organismos. Los animales y vegetales superiores han evolucionado a partir de formas simples que, probablemente, eran tan competentes químicamente como las bacterias actuales. Seguramente podían elaborar todas las sustancias complejas que necesitaban, a partir de moléculas inorgánicas simples. Cuando los organismos se hacen más complicados, algunas de sus células dejan de producir muchas sustancias específicas -principalmente las co-enzimas com la vitamina B 6 y el ácido nicotínico-, lo mismo que algunas horm