La idea de que la divisibilidad de la materia es finita es contraintuitiva. Ahora nos puede parecer evidente porque hemos crecido con la idea de los átomos, pero no es un concepto en absoluto evidente. A pesar de ello ha estado presente en la filosofía prácticamente desde sus comienzos.

Bhagavad_Gita

Filosofía no sólo Occidental. Hay muchos que afirman que fue probablemente Kanada, allá por el siglo II a.e.c. (aunque hay fuentes que afirman que vivió en el VI a.e.c.) el que introdujo en el pensamiento hindú el concepto de anu o aor (átomo). Lo cierto es que en el Bhagavad-Guitá, con seguridad del siglo II a.e.c o anterior, ya recoge en el capítulo ocho, versículo nueve, lo siguiente (énfasis nuestro):

kaviḿ purāṇam anuśāsitāram aṇor aṇīyāḿsam anusmared yaḥ sarvasya dhātāram acintya-rūpam āditya-varṇaḿ tamasaḥ parastāt

Prueba circunstancial que implica la culpabilidad de a materia oscura: fuerte efecto de lente gravitacional. Imagen: NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Racah Institute of Physics/The Hebrew University), H. Ford (JHU), M. Clampin (STScI),G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory), the ACS Science Team and ESA
Prueba circunstancial que incrimina a la materia oscura: fuerte efecto de lente gravitacional. Imagen: NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Racah Institute of Physics/The Hebrew University), H. Ford (JHU), M. Clampin (STScI),G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory), ACS Science Team & ESA

Cualquiera que haya leído novela negra o visto una serie de detectives sabe qué son las pruebas circunstanciales: el sospechoso no tiene coartada, tuvo la oportunidad de cometer el crimen, le dio tiempo a llegar y volver, sabía cómo burlar los sistemas de vigilancia, etc. Pero como suele repetir el capitán de policía malhumorado: “Ningún tribunal lo condenaría por eso. Necesitamos pruebas que lo incriminen. ¡Salid ahí fuera y no volváis hasta que las tengáis!” Con la existencia de la materia oscura pasa lo mismo. Conocemos de su existencia sólo a través de pruebas circunstanciales y por ello los investigadores se esfuerzan por encontrar formas de detectarla directamente.

Efectivamente, las observaciones astronómicas apuntan a la existencia de materia no visible (en el sentido de no detectable por métodos electromagnéticos estándar), pero que no sabemos qué es. En la actualidad existen varios experimentos que están intentando encontrar las pruebas incriminatorias que permitan identificar con seguridad al culpable. Los teóricos por su parte están buscando nuevas bases sobre las que sustentar nuevos experimentos, por si acaso. Este es el caso de Christian Beck, de la Universidad de Londres (Reino Unido) que propone el que hasta la fecha pueda ser el experimento más simple: tras la no detección de WIMPs (a este respecto véase esta anotación de Francis) puede parecer más probable que el componente último de la materia oscura sea el axión, si este es el caso podría ser que pudiese detectarse en un dispositivo superconductor relativamente pequeño llamado unión de Josephson. Beck publica [1] sus resultados en Physical Review Letters.

Antes de explicar la propuesta de Beck, hay que recalcar que ya hay otros experimentos en marcha para la detección de estas partículas (aún teóricas). A este respecto recomendamos leer como introducción a qué es esta partícula y la descripción de algunos de estos experimentos La búsqueda de los axiones como candidatos a la materia oscura, también de Francis.

Nuestro sospechoso, el axión, es amigo de los disfraces. Por ejemplo, si has leído el artículo que acabamos de enlazar, habrás visto que el fotón tiene un acoplamiento no nulo con el axión, esto es, podríamos hacer experimentalmente que los fotones en un potente campo magnético se desintegrasen en axiones, que entonces podrían pasar a través de una barrera y resurgir de nuevo como fotones. Esta clase de experimentos se suelen llamar “de luz atravesando paredes”. Beck lo que propone es justo el proceso contrario: quizás los axiones de la materia oscura podrían convertirse en fotones mientras pasan a través de un detector y resurgir como axiones. En el proceso los axiones dejarían señales electromagnéticas detectables.

histone

Parece que es una idea consolidada en el imaginario colectivo que los genes determinan nuestro futuro y que, si acaso, nuestras experiencias, el ambiente, pueden modificar algo este fatalismo. Esto ya no es tan sencillo. Nuestros descendientes pueden heredar algunas de nuestras experiencias más traumáticas (la mayor probabilidad de cáncer por fumar nosotros, por ejemplo). Y cómo alimentamos a nuestros hijos puede tener más efectos de lo que pensamos. Ahora dos estudios realizados con ratones, publicados ambos en Nature Neuroscience, ponen de manifiesto una vez más la importancia de los efectos ambientales, del pasado de nuestros padres y de cómo nos alimentaron: hablamos de epigenética, alimentación, fobias y capacidad de aprendizaje.

Los miedos aprendidos se heredan

En el primer estudio[1][2], Brian Dias y Kerry Ressler, de la Universidad Emory (EE.UU.), encontraron que los ratones a los que se les enseñaba a temer un cierto olor pasaban ese miedo a su descendencia. La investigación posterior puso de manifiesto que el miedo lo pasaba el padre a descendencia a través del esperma (no estamos hablando de “cultura”).

2 caras

Llegamos ahora a una de las fuentes de fricción y desencuentro más habituales entre “filósofos” y “científicos”. Para muchos de los primeros afirmar que se conoce o se pueda llegar a conocer la realidad es una afirmación que carece de sentido ontológico y para los segundos escuchar que una teoría científica es algo que depende del contexto social es la encarnación del absurdo. Veamos de dónde surge el problema.

Recordemos que en las partes anteriores de esta serie hemos visto que las hipótesis, en general, pueden preservarse en caso de que haya datos experimentales en su contra y que, también en general, será difícil, si no imposible, diseñar un experimento crucial que nos ayude a decidir entre dos hipótesis en conflicto. Añadamos a esto lo que vimos en Provisional y perfectible, a saber, que dada la naturaleza inductiva de los resultados confirmatorios, este tipo de resultados sólo pueden como mucho apoyar una teoría, pero que nunca podrán demostrar que la teoría es correcta.

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Saint Sulpice | Wikimedia Commons
Saint Sulpice | Wikimedia Commons

La estructura de los edificios dedicados al culto cristiano supuso una oportunidad para los primeros científicos modernos para realizar toda clase de experimentos astronómicos y físicos. Algunos de los cuales afianzaron ideas contrarias a las enseñanzas de los propios dueños de los edificios. Veamos algunos ejemplos, sin ánimo de ser exhaustivos.

Saint Paul | Wikimedia Commons
Saint Paul | Wikimedia Commons

El espacio que existe entre la linterna de la cúpula de una iglesia y el pavimento, protegido del viento, constituyó una de los mejores escenarios imaginables a principios de la Edad Moderna para realizar experimentos de caída libre bajo los efectos de la gravedad. Isaac Newton, por ejemplo, “confirmó” sus, por otra parte erróneas, ideas acerca de la resistencia del aire observando cómo descendían vejigas de cerdo infladas desde lo alto de la cúpula de la nueva catedral de San Pablo en Londres, en 1718.

Basilica vel Cathedralis Sancti Petri | Wikimedia Commons
Basilica vel Cathedralis Sancti Petri | Wikimedia Commons

Y, si no llega a ser porque el cardenal Ignazio Bomcompagni, que amparaba y financiaba los experimentos, murió, la rotación de la Tierra hubiese sido confirmada por Giovanni Guglielmini en la mismísima basílica de San Pedro de Roma [*], arrojando pesos desde la cúpula hasta la cripta de San Pedro (por debajo del altar donde oficia el papa) en 1790. Los experimentos se terminaron realizando en la Torre degli Asinelli de Bolonia.

Probablemente los dos trabajos científicos realizados en iglesias-catedrales más importantes tenían como objeto dos constante fundamentales de la hipótesis heliocéntrica: la excentricidad de la órbita del Sol (o la de la Tierra) y la oblicuidad de la eclíptica, la inclinación del eje de la Tierra con respecto al plano en el que ella, o el Sol, efectúa su recorrido anual.

ARN (una sola hebra)
ARN (una sola hebra)

La capacidad que tiene el ARN para autorreplicarse, por poder actuar también como enzima (catalizador), hace que pueda ser considerado como un posible eje alrededor del que construir una teoría plausible para el origen de la vida: es lo que se llama la hipótesis del mundo de ARN. Para que estas reacciones catalíticas tuviesen lugar cabe pensar que ocurrieron en algún tipo de estructura cerrada al entorno, posiblemente una vesícula de ácidos grasos, lo que se llama una protocélula.

Sin embargo, hay algo que no termina de cuadrar en esta hipótesis, y es que la catálisis por parte del ARN necesita la presencia de cantidades considerables de ion magnesio, y estas concentraciones de magnesio son incompatibles con la integridad de la vesícula de ácidos grasos, la rompe. Para salvar este problema podría pensarse que en el medio existiese alguna molécula que, permitiendo la acción del magnesio en la catálisis, impidiese el efecto destructivo de las membranas de la protocélula. Este tipo de moléculas se llaman agentes quelantes, y la combinación con el ion metálico (en este caso magnesio) quelatos.

Ahora Katarzyna Adamala y Jack Szostak, trabajando en el Massachusetts General Hospital / Universidad de Harvard, publican en Science que han probado distintos quelatos de magnesio (citrato, isocitrato y oxalato) que han sido capaces de mantener la integridad de las vesículas de ácidos grasos en presencia de altas concentraciones de magnesio. Además, el quelato de citrato permitió que el magnesio efectuase su función en la síntesis de ARN dentro de las protocélulas, con el añadido de proteger al ARN de la degradación catalítica que puede provocar el magnesio. Estamos pues ante la primera replicación (contemporánea) de ARN no enzimática dentro de una vesícula de ácidos grasos. Un paso más para comprender el origen de la vida…y de la vida sintética.

Citrato
Citrato

Jack Szostak y su equipo son viejos conocidos de Experientia docet, aparte de por haber ganado el Nobel en 2009 (véase, por ejemplo, 2008 y 2010). Trabajan desde hace más de una década en comprender cómo las primeras células se desarrollaron a partir de la “sopa primordial” para llegar a ser organismos vivos capaces de copiar su código genético y reproducirse. La aproximación al problema de Szostak y colaboradores ha sido desarrollar una protocélula modelo (de ahí el título del artículo técnico) a partir de los componentes que estuvieron presentes probablemente en el ambiente de la Tierra primitiva.

581px-Romé_de_l'Isle_crystal_model_of_unglazed_porcelain,_collection_Teylers_Museum,_Haarlem_(the_Netherlands)

Alrededor de 1780, Arnould Carangeot, recibió un encargo de su jefe, Jean Baptiste Romé de l’Isle: tenía que hacer copias en arcilla de su colección de cristales. La tarea no era fácil en absoluto y más teniendo en cuenta lo puntilloso que podía llegar a ser de l’Isle. Pero eso no era problema para el metódico y meticuloso Carangeot. Éste se dio cuenta de que si quería reproducir fielmente los cristales era crítico que respetase los ángulos entre sus caras y que, para ello necesitaba medirlos con precisión suficiente. El compás resultaba útil para los cristales más grandes, no así para los más pequeños. Ni corto ni perezoso, Carangeot diseñó un aparato que le permitiese medir los ángulos: había nacido el goniómetro de contacto.

Goniómetro de contacto

Fue usando este goniómetro que de l’Isle reunió datos suficientes para poder afirmar en 1783 que la primera ley de la cristalografía de Steensen era válida para todos los cristales, no sólo los de cuarzo y hematita.

Apoe-4

En las noticias aparece reiteradamente que la enfermedad de Alzheimer está asociada a las placas de beta-amiloide. Muchos fármacos se han centrando, y se centran, en eliminarlas como si acabando con el perro acabásemos con la rabia. Y no. Cada vez es más evidente que las placas de beta amiloide, siendo causantes, pero no los únicas, de parte de los problemas cognitivos, son una consecuencia del alzhéimer.

Efectivamente, la etapa preclínica del alzhéimer, es decir, antes de que existan síntomas, incluye incrementos en la proteína tau, cambios en la actividad metabólica, cambios en las conexiones sinápticas e incluso cambios en la densidad de receptores serotonínicos en distintas regiones encefálicas.

Y entonces surge la gran pregunta: ¿cuándo comienza el alzhéimer? La respuesta es que no lo sabemos y que esto es crítico para poder afrontar la enfermedad en su conjunto con un mínimo de garantías de éxito (véase al respecto nuestro La verdad sobre la enfermedad de alzhéimer sigue siendo incómoda). Una posible respuesta es que comenzase desde que somos concebidos, por genética, sin que existiesen factores desencadenantes ambientales. Suena terrorífico, fatalista, pero pensemos que no todos los casos de alzhéimer están asociados a una causa genética (que sepamos) y que incluso podrían existir varias clases de alzhéimer.

Los alrededores de la escena del crimen. Plaza del Mercado de Giessen (1840) | Imagen: Wikimedia Commons
Los alrededores de la escena del crimen. Plaza del Mercado de Giessen (1840) | Imagen: Wikimedia Commons

En 1847 el Stadtarzt (médico municipal) de la ciudad de Giessen (Alemania) acudió a examinar los espeluznantes restos de la Condesa von Görlitz. La condesa aparecía consumida totalmente, excepto una o dos vértebras, por el fuego en su apartamento privado. Las ventanas estaban cerradas y aseguradas por dentro y el mobiliario intacto. El Stadtartz dictaminó que la condesa había muerto de combustión espontánea [humana] (CEH).

Cuando su mayordomo apareció después en Francia con sus joyas, pareció que otra explicación diferente a la CEH podría ser más probable. Un tribunal alemán le encontró culpable de asesinato e incendio provocado. Pero el procesamiento tuvo el efecto secundario de poner la presunta causa de la muerte, la CEH, a juicio.

Si bien pocos médicos podían afirmar haber asistido a los últimos momento de una CEH, ello no era óbice, obstáculo, cortapisa ni valladar para que existiese numerosa documentación clínica suficiente como para que la medicina forense estableciese que la CEH era la culminación de una enfermedad que afectaba a las mujeres corpulentas y alcohólicas. Una vez encendidas, ardían como velas. El caso era que la condesa von Görlitz no era ni corpulenta ni precisamente alcohólica (era prácticamente abstemia para los estándares de la época: no llegaba a la botella de vino al día), por lo que se empezó a sospechar que el Stadtartz había hecho un mal diagnóstico.

Como expertos el tribunal citó a dos profesores de la Universidad de Giessen, un tal Justus Liebig, químico, y a Theodor von Bischof, fisiólogo. Ambos testificaron que el cuerpo humano contiene demasiada agua para mantener una llama, no digamos ya como para autoinflamarse espontáneamente. Pero estos profesores no se quedaron ahí. Emulando lo que hoy día conocemos como técnicas criminalísticas (populares gracias a series como CSI) realizaron varios experimentos con cadáveres que demostraron que el mayordomo podía haber creado las condiciones encontradas en el escenario del crimen, esto es, el apartamento privado de la condesa von Görlitz.

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Otro aspecto de la tesis de Duhem-Quine, íntimamente relacionado con lo que veíamos en El tribunal de la experiencia, afecta a lo que se llama habitualmente experimento crucial o experimentus crucis.

La idea de la existencia de experimentos cruciales, esto es, de que dadas dos hipótesis propuestas es posible diseñar un experimento para el que cada hipótesis arroje un valor claramente diferente, con lo que la realización del experimento permite decidir cual de las dos hipótesis es correcta, tiene su origen último en Francis Bacon. Bacon planteaba en Novum Organum (1620) la existencia de situaciones en las que una hipótesis sería correcta pero no las hipótesis alternativas, a las que llamó instantia crucis. Para los casos en que la situación era provocada, es decir, se diseñaba un experimento, Robert Hooke creó el término experimentus crucis, que después Isaac Newton usaría1 haciéndolo famoso (si bien Hooke diría que el experimento de Newton no era crucial, en absoluto).

Pero, ¿es posible que exista un experimento crucial? Recordemos, citando una vez más nuestra anotación Provisional y perfectible, que las pruebas confirmatorias pueden como mucho apoyar una hipótesis, pero nunca demostrar que es definitivamente correcta. Siendo estrictos, por tanto, un experimento (crucial o no) nunca puede decir que una hipótesis sea correcta, si acaso cuál no lo es. Es decir, que un experimento crucial, a lo sumo, permite descartar hipótesis (y tampoco, por las salvedades que veremos en la parte IV de esta serie).