miércoles, 12 de junio de 2013

A imagen y semejanza


    El pasado 28 de mayo se celebró el décimo aniversario del fallecimiento de Ilya Prigogine. No es un nombre demasiado conocido, ni ha sido recordado en un “doodle” del más famoso buscador de Internet, a pesar de que recibió el Premio Nobel de Química en 1977. Sin embargo, siempre destacó entre los científicos contemporáneos debido a un punto de vista completamente inusual.


Ilya Prigogine (1917 - 2003) - nobelprize.org

    En 1946, Prigogine presentó una conferencia sobre el tema en que se había especializado durante su estancia en la Universidad Libre de Bruselas: la termodinámica de procesos irreversibles. Cuando concluyó su exposición, uno de los mayores expertos en la materia comentó: “Me asombra, joven, que tenga usted tanto interés en la química del no-equilibrio. Los procesos irreversibles son transitorios. ¿Por qué no esperar y estudiar el equilibrio como todo el mundo?” Prigogine quedó tan sorprendido ante el comentario que no tuvo el ánimo de contestar: “¡Pero nosotros somos seres transitorios! ¿No es natural interesarse por esta condición en común con los humanos?”.

    En efecto, Prigogine no entendía por qué se debía esperar a que se produjera el equilibrio, a que todo quedase detenido para ser estudiado. Si se aplicara esta idea a la medicina, por ejemplo, sólo se estudiaría el cuerpo humano una vez estuviera en equilibrio con el entorno, esto es, muerto. No existirían, por tanto, médicos que estudiaran síntomas y procesos del organismo mientras éste fuese aún un sistema dinámico. Esta disciplina no merecería llamarse termodinámica sino “termoestática”, la ciencia que trata de los sistemas dinámicos y que espera a que se detengan para estudiarlos.

    Al impulsar el estudio de los procesos irreversibles, Prigogine plasma la idea del filósofo Henri Bergson que hablaba del tiempo como “brote efectivo de novedad imprevisible”. La irreversibilidad de los procesos naturales, esa imposibilidad de marcha atrás como sucede en el desarrollo de un ser vivo, es la que posibilita que existan coherencias en el universo. Que exista química, que exista vida y, por supuesto, culturas humanas, ya que sin una noción de tiempo que transcurra sólo en una dirección, incluso la adquisición de conocimiento sería una utopía. El Big Bang como inicio mismo del universo constituye el proceso irreversible por excelencia que, sin posibilidad de retroceder, sólo pudo avanzar desarrollando todo su potencial en espacio, materia y energía. En este sentido, son las interacciones entre los elementos lo que constituye la novedad, la creatividad de la naturaleza, tanto en los sistemas vivos como en los inanimados.
    Para ilustrar cuánto de íntimamente relacionados están todos los sistemas dinámicos, tanto vivos como inertes, veamos con detalle dos ejemplos.

    El primero de ellos se descubre en los años 50 del pasado siglo. El químico Boris Belousov trata de encontrar una secuencia de reacciones equivalentes al ciclo de Krebs, que le permitan estudiarlo más fácilmente en el laboratorio. Y hace su acto de presencia la serendipia, ese descubrimiento afortunado que no se perseguía. Resultó que una mezcla de bromo y cerio en un medio ácido era capaz de cambiar de color varias veces, y en intervalos de tiempo bastante regulares. Un auténtico reloj químico. Esto era del todo inusual, pues en una reacción química lo habitual es que al poner en contacto varias sustancias (reactivos), reaccionen generando otras sustancias diferentes (productos). La reacción alcanza un punto de equilibrio en el que todas las cantidades permanecen constantes y ya no sucede ningún cambio. Pero en la descubierta por Belousov se origina una oscilación en el color: ahora es roja, ahora es azul, de nuevo roja, de nuevo azul… Esta oscilación indica que la reacción se encuentra alejada del equilibrio, algo típico en los sistemas dinámicos.

 Oscilación de color de la reacción de Belousov - YouTube 

    No obstante, la reacción aún se guardaba un as en la manga. Si en lugar de suceder en un frasco, se dispone en un recipiente amplio con sólo una delgada lámina de líquido (como en una placa de Petri), la sorpresa está asegurada. La superficie líquida comienza a producir una serie de ondas en forma de espirales concéntricas que se van expandiendo a pulsos.

Patrón de ondas en la reacción de Belousov - YouTube

   El segundo de los ejemplos es un caso aún más singular. A los biólogos siempre les ha desconcertado que un organismo conocido como moho del limo (Dyctiostelium discoideum) se encuentre a caballo entre un ser unicelular y uno pluricelular. Mientras se encuentra en un lugar con abundante alimento, vive como una solitaria ameba que se reproduce asexualmente dividiéndose en dos células idénticas. Cuando los nutrientes escasean, las células del moho comienzan a emitir una señal química (un compuesto llamado AMP cíclico) que sirve de estímulo a las células adyacentes para acercarse unas a otras y emitir también la señal química. Esta agregación origina diferenciación de células y producción de esporas, que se diseminarán y generarán nuevas amebas cuando las condiciones sean más favorables.
    Lo asombroso es que, mientras las células emiten la señal química y estimulan a otras a hacerlo, se crea un patrón que… ¿lo adivinas? ¡produce ondas en forma de espirales concéntricas que se expanden hacia el exterior! Sí, exactamente el mismo patrón oscilante que en la reacción de Belousov.

Patrón de ondas en el moho del limo - YouTube


 Simulación por ordenador del patrón de ondas en el moho del limo - YouTube

    La Química dota de creatividad y acción a muchos sistemas dinámicos de la naturaleza, y la vida no es sino el más fascinante de los sistemas dinámicos que emplea la Química para autoorganizarse y mantenerse alejada del equilibrio. Además, la vida como sistema dinámico tiene una originalidad más: ha logrado emplear al ser humano para estudiarse a sí misma.       

Referencias:
J. A. Bustelo, El gato y la pregunta, Bubok, 2009, 161 p.


Este post participa en el Z=26 Edición del Carnaval de Química, organizado por Luís Moreno Martínez (@luisccqq) en su blog El cuaderno de Calpurnia Tate.



3 comentarios:

  1. Bonito homenaje al maestro epicúreo de la termodinámica del no equilibrio. Este libro también contiene información sobre procesos de reacción difusión.

    http://www.tusquetseditores.com/titulos/metatemas-las-manchas-del-leopardo

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  2. Excelente tono divulgativo y de expresión biográfica.

    Saludos. :D

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