MEDICINA. Átomos de Vida.

Ocurrió de forma gradual y gracias a la ampliación de la mirada al mundo microscópico. 

A día de hoy parece increíble que una lupa nos revele algo nuevo más allá de facilitarnos ampliar la imagen de lo observado. Pero una lupa muy pequeña, construida con una gran precisión por Antoni van Leeuwenhoek, fue el primer microscopio de una sola lente. Con algo tan simple, pero difícil de lograr, descubrió que, en su propio semen, fluía la vida en forma de pequeños “animálculos”, los espermatozoides. En 1675 pudo ver protozoos, unidades de vida o “átomos vivos” según les llamó. Fue acogido por la Royal Society en 1680. También vio bacterias y glóbulos rojos. Todos sus descubrimientos acabaron dando lugar a los cuatro tomos de los Arcana Naturae. 

El uso de varias lentes convenientemente ubicadas en un tubo, en el que ya cabría hablar de un ocular y un objetivo, permitía una visión microscópica más fácil de efectuar, aunque no consiguiera un poder de resolución claramente superior a la lente de Leeuwenhoek. Así, con un sistema compuesto construido por Christopher Cook, Robert Hooke observó el nuevo mundo microscópico. Hermosas imágenes nunca vistas hasta entonces ilustraron su "Micrographia". El corcho fue una de las materias analizadas con ese microscopio, descubriendo pequeñas cavidades separadas, a las que llamó células. Había nacido así un nombre que acabó siendo revolucionario en Biología.

La continuidad reinaba en las ciencias físicas, en donde el atomismo, formulado inicialmente por Leucipo y Demócrito, y transmitido por Lucrecio, tardaría en imponerse, principalmente con Boltzmann y Einstein (con su trabajo sobre el movimiento browniano). 

Esa continuidad regía en la concepción de la vida. En Medicina, a pesar de los descubrimientos anatómicos, (con el texto de Vesalio “De humani corporis fabrica”, publicado en 1543) regía la concepción humoral en conexión con una visión estructural macroscópica.

Fue en el laboratorio de Johannes P. Müller, donde el botánico Matthias Jakob Schleiden conoció al fisiólogo Theodor Schwann. Juntos propusieron la teoría celular. En 1839 aparecía el libro de Schwann, “Mikroskopische Untersuchungen über dieUebereinstimmung in der Struktur und dem Wachsthum der Thiere und Pflanzen”.

Esa teoría tenía dos postulados esenciales. Uno residía en afirmar que todos los seres vivos están integrados por células y los productos de éstas. El segundo defendía que las células son las unidades de estructura y función.

Fue Virchow en 1858 quien, en su “Cellular Pathologie” añadió el tercer postulado, diciendo que cada célula proviene de otra preexistente (“Omnis cellula e cellula”). 

Casi cien años más tarde, en 1953, ese atomismo pasó a ser definitivamente molecular con la presentación del modelo del ADN de Watson y Crick .

Hoy sabemos que el término “átomo” no es adecuado porque lo que así llamamos está formado por electrones y protones, estando estos a su vez constituidos por quarks. Lo que sea átomo aleja la mirada a las misteriosas y teóricas “cuerdas”. Pero, a efectos prácticos, el atomismo se refiere al carácter discreto de nuestro mundo y nuestro cuerpo. La materia no es continua sino constituida por átomos, la energía está cuantizada, existen teorías que afirman que no tiene sentido hablar de un espacio-tiempo continuo por debajo de las dimensiones de Planck. Y la vida también es una armonía de discontinuidades. Lo discreto subyace a ella.

Una anatomía macroscópica es entendible a la luz del microscopio, histológicamente, y, mejor aún, como conglomerado de átomos “menores”, las moléculas y macromoléculas en una danza de complejidad que no cesa de revelarse en un grado cada vez mayor.

Ocurre que la visión atomística es esencial, pero quizá haya que establecer niveles pragmáticos de lo que entendemos como “átomo vital”. El reductivismo actual está obsesionado con la mirada al ADN, una mirada que se conjuga con la metáfora informática y que plantea el cuerpo como un hardware codificado por el software de las secuencias de ADN y que soporta el gran software que supone el código neuronal, tan malamente confundido con el alma. Un torpe neo-mecanicismo ha cobrado fuerza y el dualismo cuerpo-alma no solo no desaparece, sino que se ha robustecido del peor modo dando lugar al probablemente falso problema de la relación mente-cerebro.

Las consecuencias del atomismo molecular han supuesto un avance científico, pero también, paradójicamente una parálisis. Si los “átomos” son las moléculas biológicas, los tratamientos serán a su vez moleculares. El escaso desarrollo de la farmacología, cuyos grandes avances han sido más fruto del empirismo que de la perspectiva racional, da cuenta del relativo fracaso de esa visión discreta molecular en todos los ámbitos, desde las crecientes resistencias bacterianas a antibióticos, hasta las insuficiencias en tratamientos psiquiátricos u oncológicos.

La ciencia sigue precisando la mirada filosófica para situarse, para ver con mayor claridad los problemas a los que se enfrenta y no esperar a que surjan, a pesar del lastre que supone la inmersión investigadora en “líneas productivas”.

Hay enfoques que facilitan retomar del mejor modo la mirada hacia el viejo atomismo biológico, el celular. No indaguemos sólo en las moléculas, sino también en las propias células. Ninguna molécula está viva, las células sí. 

En Oncología, la inmunoterapia es una posibilidad contemplada desde hace ya bastantes años. Muy recientemente, precisamente el avance en el conocimiento molecular ha permitido retomar la célula como “átomo” terapéutico. Los avances habidos en el tratamiento de neoplasias hematológicas debidas a la proliferación incontrolada de células B han ido de la mano del uso de otras células, no de fármacos moleculares. Se trata de los ya ampliamente conocidos linfocitos T-CAR . Son células obtenidas del paciente y modificadas genéticamente de modo que expresen en su membrana un receptor quimérico dirigido contra un marcador de superficie (el CD19) que se expresa en las células B (tanto en las normales como en las neoplásicas). Tras su expansión “in vitro” son reinoculadas al paciente. Los resultados obtenidos son altamente prometedores y refuerzan la esperanza en un uso de células modificadas molecularmente en el laboratorio, pero células, al fin y al cabo, como agentes terapéuticos, desplazando la mirada de una visión molecular simplista, aunque con cambios moleculares se juegue.

Son pocos proporcionalmente los trabajos dedicados a la Biología Teórica en contraste con la abundancia de artículos observacionales y experimentales, que inciden especialmente en el aspecto bioquímico (mucho menos en el biofísico) de la vida.

Esa concepción teórica se ha nutrido casi calladamente de la simulación de procesos por ordenador. Es ya muy viejo el “juego de la vida” presentado por Conway y difundido por Martin Gardner, y que ha dado lugar a los llamados “autómatas celulares”, una aproximación o sustitución del cálculo diferencial por elementos discretos que evolucionan en una pantalla de ordenador. Con ellos, Wolfram ha defendido lo que llama un nuevo tipo de ciencia.

Es desde el ordenador que ha surgido un trabajo recientemente publicado en PNAS  y que parece revolucionario. Se refiere a los “biobots”. El objetivo no reside ahí en buscar nuevas moléculas, sino en hacer un nuevo uso de las células, tomándolas como unidades, como átomos, de entes biológicos novedosos dirigidos a fines concretos. El objetivo es topológico; se buscan formas biológicas, pluricelulares y originales destinadas a distintos fines, como si de micro-robots se tratara. 

El trabajo referido utilizó figuras policúbicas, es decir conteniendo N cubos (voxels) y estando cada par de voxels conectados por una cara (un voxel es el análogo a un pixel, pero en tres dimensiones en vez de dos). En el proceso de simulación, los policubos se sometieron a un algoritmo evolutivo destinado a promover la diversidad entre figuras, evitando a la vez la convergencia prematura entre ellas. Se simularon mutaciones que afectaban a cambios de forma y a dos posibilidades de comportamiento de voxels, pasividad o contractilidad, así como las características físicas de entorno. Se plantearon distintos objetivos evolutivos: locomoción, manipulación de objetos, transporte de ellos y comportamiento colectivo. Los modelos resultantes obtenidos (in silico) se copiaron en estructuras biológicas utilizando, mediante microcirugía, agregados de células embrionarias de Xenopus levis, cuyos elementos contráctiles eran las progenitoras de tejido cardíaco. El trabajo ha sido muy impactante porque abre vías a nuevos modos de manipulación biológica. Queda por ver si un aparente exceso de posibilidades futuras relatado al final del artículo es realista o mera promesa inútil.

El cambio de visión, incluso aunque parezca ir hacia atrás, puede resultar muy beneficioso. En una época en que la investigación se decanta en exceso por afanes curriculares y comerciales, con prisas que favorecen las “líneas productivas” y, a veces, con influencias de conflictos de interés, se echan en falta más visiones así, originales. El ADN ya ofreció un buen ejemplo. Estudiado hasta la saciedad como soporte de información genética, Leonard M. Adleman lo contempló simplemente como molécula informativa general, sentando las bases de una computación molecular en paralelo. Y otros lo percibieron como elemento de construcción, desde el que se crearon nanotubos de DNA  e incluso simpáticos origamis. 

A la vez que hay ausencia de reproducibilidad en muchas publicaciones, se repite lo peor en investigación, insistiendo en la prisa frente a la calma, esa que permite ver de otro modo lo mismo, lo que siempre estuvo ahí... esperando a la curiosidad. Una ciencia infantiloide tantas veces precisa recuperar paradójicamente la mirada infantil.

Atomismos. Lo individual o el olvido del sujeto

Quién le iba a decir a Demócrito que sus ideas iban a tener tanta importancia en una visión generalizada del cosmos. Los átomos surgen de la vieja filosofía (Demócrito, Epicuro, Lucrecio…) y a ella vuelven, pasando por la ciencia (Dalton, Rutherford, Bohr…). Pero no vuelven en general del mejor modo.

En el ámbito de la materia la perspectiva atomística es incuestionable. Poco importa que el átomo mismo sea divisible, pues al final lo que supone tal concepción es que hay unidades de materia, sean leptones, quarks o supercuerdas. No sólo la materia, también las transiciones energéticas son discretas (los “quanta”). Y hay quien postula, como Lee Smolin, que el espacio y el tiempo pueden ser discretos y no continuos como los percibimos. 

La perspectiva atomística triunfó también en el mundo de la vida, cuando se reconoció a la célula como unidad viviente.  Las células aisladas, nuestro cuerpo o el de otros, son entidades discretas. Estamos siempre ante seres vivos individuales aun cuando esa individualidad no sea siempre fácil de discernir, como ocurre en el caso del pando (populus tremuloides).

Ese ser individual lo vivimos literalmente en el caso de la enfermedad, concebible a veces como la lucha entre individuos. Las enfermedades infecciosas son un ejemplo muy claro, pero también el cáncer puede verse desde esa perspectiva, como si en el seno de un individuo surgiera otro, caótico, con características celulares diferentes. La respuesta inmune muestra de la mejor manera ese valor del reconocimiento individualizado, pues cada uno percibe lo extraño a él por su sistema HLA en cuyo contexto será presentado lo ajeno a los mecanismos de defensa propios. Somos un individuo inmunológico, neuronal, dermatológico… 

Hasta el mal puede asumirse mejor si se le individualiza como demonio. ¿Cuántos psicóticos habrán sido exorcizados? 

La individuación de nuestra vida puede ser, no obstante, muy artificiosa. Es cierto que tenemos un cuerpo concebible como un sumatorio de órganos y tejidos pluricelulares en el que es posible la emergencia de algo novedoso como la consciencia; es cierto que, en buena medida, dicho cuerpo ha sido informado en su construcción y mantenimiento por los genes. Pero somos entes dinámicos; nuestras células cambian, se reproducen, mueren.  A la vez, nuestro cuerpo no es sólo humano; también alberga una gran cantidad de bacterias (microbioma), que pueden adoptar grados diversos de individualidad y un conjunto de ellas puede, en un momento dado, emerger como ente supraorganísmico, como otro individuo; es lo que ocurre en el llamado “quorum sensing” en el que la densidad de bacterias en un volumen dado puede ser determinante para que en conjunto se expresen de un modo distinto a como lo harían aisladamente (un fenómeno parcialmente relacionado con algo tan desagradable como la placa bacteriana que estropea los dientes). 

Lo supraorganísmico es claro en múltiples ejemplos de la naturaleza, desde insectos sociales hasta bancos de peces. ¿A qué se le puede llamar propiamente individuo? Sólo cabría definirlo en sentido operativo pero, si los criterios son claros ante morfologías aisladas (una bacteria, un pez), no lo son tanto ante agrupaciones. Hay una gradación un tanto difusa de la individualidad. Y esa dificultad se da también en grupos humanos. En el ejército se habla de división o brigada, para referirse a agrupaciones de soldados. Una opción política o un juego pueden definir también individualidades de las que se habla en singular (el ala republicana, el sector demócrata, la selección nacional de fútbol…). Incluso grandes números de individuos pasan a ser llamados “audiencia” o “electorado”. Siempre en singular. Las estadísticas sociales, incluyendo la epidemiología, realzan la teoría atómica haciendo a cada individuo átomo de un colectivo a estudiar.

Y con ello tenemos un problema que va más allá de criterios metodológicos de estudios o de necesidades organizativas de empresas y estados. Vivimos un tiempo en que la atomización se aplica a cada uno de nosotros, que pasamos a ser concebidos como elementos, átomos, de uno o de muchos conjuntos. Y esa atomización, dada por la preeminencia del conjunto, puede implicar merma en lo que propiamente nos hace humanos, en nuestro ser como sujetos únicos e irrepetibles. Desde la atomización, uno puede llegar a identificarse a sí mismo con el conjunto mismo y sólo con eso (blancos o negros, hombres o mujeres, creyentes o infieles, etc.), de tal modo que la identificación es a su vez un conjunto de propiedades de conjuntos, el resultado de una intersección de muchos o pocos de ellos. Se da así la tendencia a creer entenderse desde la pertenencia a un conjunto intersección. El “quién” pasa a ser resuelto por propiedades compartidas con otros "quienes", exceptuando algunas marcas como el nombre.

La Medicina no ha sido ajena a esa atomización que prioriza al individuo frente al sujeto. Las radiografías y analíticas encasillarán a un paciente como elemento de un conjunto intersección y como tal será tratado, con protocolos que lo son del conjunto, no de cada uno de sus elementos. El problema reside en que no haya conjunto, en cuyo caso habrá que definirlo aunque sea sin fundamento, algo que el DSM ha sabido hacer con triste éxito al permitir catalogarnos a todos como trastornados mentales (¿quién no se ve reflejado en alguna de sus páginas?). 

Somos con otros, somos sociales, pero cada uno es un doble interrogante para sí mismo (quién y qué soy). Ser humano supone algo más que ser individuo, que tener un cuerpo reconocible por un observador, que ser un quién; supone un qué, una subjetividad que no es reducible a un pensamiento atomístico clasificador, pues no hay conjuntos de sujetos, sólo de individuos. Al margen de bondades operativas, individualizarnos puede suponer menos el reconocimiento de una autonomía que el potencial atentado ético de la cosificación, algo subyacente con demasiada frecuencia a lo que parece más bondadoso, la medicina o la educación.

Al final, como al principio, cada cual acaba viviendo con una filosofía “ambiental” que le viene dada (los libros de autoayuda son un patético ejemplo) o puede tratar de construírsela, lo que no es sino hacerse las viejas preguntas y, a ser posible, con la ayuda de otros, muchos de los que ya nos han precedido como vivientes. Y nuestro ambiente es el de un atomismo que, si bien se aproxima de modo excelente a lo real a que aspira la Ciencia, es muy pobre cuando trata de aplicarse a la comprensión del fenómeno humano. Siempre fue necesaria la filosofía pero hoy en día, con tantas respuestas dadas y sobre todo prometidas por la Ciencia, parece más crucial que nunca. 

El recuerdo del árbol prohibido. ¿Creación o descubrimiento?

“… y seréis como dioses” Gen. 3, 6.

Pasó mucho tiempo desde que Aristóteles añadiera un quinto elemento (el éter) a los cuatro ya establecidos por Empédocles (aire, agua, tierra y fuego). En 1661 aparecía la obra “The Sceptical Chymist”, en la que Robert Boyle establecía el criterio moderno de elemento: una sustancia básica que puede combinarse con otras para formar compuestos. En 1799 Joseph Louis Proust mostró que había relaciones numéricas claras entre los pesos de los constituyentes de un compuesto dado, algo que John Dalton explicó en 1808 invocando la naturaleza atómica de la materia, remontándose a la teoría epicúrea que recogía las perspectivas de Leucipo y Demócrito. Fue Berzelius quien publicó una lista de pesos relativos (atómicos) de los elementos conocidos, tomando como unidad el peso del hidrógeno, algo que refinó Cannizzaro.

Habiendo muchos elementos conocidos, se intentó relacionarlos en función de sus propiedades. A los intentos de Döbereiner (1816) y de Dumas (1859) y Newlands (1863), siguieron los trabajos de Lothar Meyer y, sobre todo, de Mendeléiev,  quienes, independientemente, vieron que, en orden creciente de peso atómico, se alcanzaban periodicidades con respecto a las propiedades químicas. Ese orden permitió apreciar la existencia de “huecos” a ser rellenados por elementos aun no conocidos entonces. 

Un gran hallazgo fue el de Moseley, quien, en 1914, estudió el espectro de emisión de rayos X producidos por distintos metales, viendo que su longitud de onda disminuía de forma regular al avanzar en la tabla periódica. Los elementos fueron entonces ordenados por algo distinto al peso relativo; lo fueron por un número de orden llamado atómico. 

La mecánica cuántica permitió entender qué era subyacente al orden numérico y a la periodicidad de propiedades. El número atómico indica la cantidad de protones que hay en el núcleo de cada elemento y se asocia a la vez a la configuración electrónica responsable de sus propiedades químicas. El peso atómico acabó siendo menos importante, ya que depende también de la cantidad de neutrones y tiene que ver, por tanto, con propiedades físicas, pero no químicas, del elemento en cuestión.

A medida que se iban descubriendo elementos químicos, la tabla periódica se iba “completando” lo que sugería el poder predictivo de una buena clasificación. Los primeros 94 elementos se han hallado en la Naturaleza, aunque sea en cantidades traza. No ocurre así con los siguientes, que han tenido que ser “construidos” bombardeando elementos pesados con núcleos más ligeros en aceleradores de partículas.

En general, estos elementos “creados” son muy inestables pero no se descarta que otros, aun más pesados, puedan ser especialmente estables. 

Muy recientemente se ha dado nombre a los últimos cuatro elementos conocidos, cuyos números atómicos son 113, 115, 117 y 118. Se completa así la séptima fila de la tabla periódica. ¿Se iniciará la octava?

¿En qué estriba el interés por obtener nuevos elementos? Hay razones pragmáticas (el caso del plutonio, fundamental para armas nucleares, muestra ese triste, inhumano, pragmatismo) pero en la investigación de la tabla periódica hay algo más, un fuerte atractivo epistémico y estético. Se trata de saber, de conocer lo elemental atómico (que sabemos que no es propiamente lo más elemental) en su diversidad, en su relación ordenada y periódica, intrínsecamente bella. También de alcanzar toda la diversidad existente, la completitud en este ámbito. Y esto supone plantear la cuestión del límite, ¿cuál sería el elemento de mayor número atómico con posibilidad de ser creado o encontrado? Por razones de mecánica cuántica, Feynman pensaba que sería el elemento 137. No deja de ser llamativo que la constante de estructura fina sea precisamente próxima a 1 / 137. 

Los números atómicos ejercen una fuerte fascinación estética, casi pitagórica. Hubo un apasionado por la química, el neurólogo Oliver Sacks recientemente fallecido, que se refería a su edad biológica asociándole el nombre del elemento cuyo número atómico coincidiera con ella. 

¿De dónde surge la belleza? Tal vez de que la tabla periódica es ejemplar para mostrar la necesidad taxonómica, la que desarrolla la cuestión del "¿Qué?" inicial. Primero nombramos, después clasificamos, y eso lo hacemos con animales, plantas, minerales, cristales, estrellas… No se trata sólo de poner orden. La tabla periódica ilustra que es desde las clases que podemos dar el salto a las causas. El orden requiere la explicación. Otro ejemplo sugerente es el de la clasificación estelar del diagrama de Hertzsprung-Russell.

Y surge una cuestión que suele plantearse más bien en matemáticas: ¿Estamos ante algo descubierto o creado? ¿Cabe una Química que sea, en cierto modo, platónica? Puede ocurrir que un elemento, como sucedió con el plutonio, sea creado antes de ser descubierto en la naturaleza en cantidades traza. ¿Pasará lo mismo con todos los elementos creados en el laboratorio? De no ser así, de no existir en la naturaleza, esa creación sería una mimesis que se ha quedado sin objeto que copiar y, en tal caso, tal creación sería algo propiamente humano, de tal modo que, a diferencia de otros ámbitos, en el de la Química esa antigua tentación de ser como dioses estaría en gran medida colmada.