La revolución de Darwin

CHARLES DARWIN (1809-1882) fue el causante de una de las más

profundas revoluciones en la historia de la ciencia

Su libro "El origen de las especies" (1859) supuso tal innovación en la Historia Natural que provocó un cambio radical en la forma de enfocar la investigación, el estudio y la enseñanza de la Biología y la Geología

Sin embargo, aún fue mayor la conmoción social que provocó, ya que sus afirmaciones contradecían algunas de las más firmes creencias religiosas y sociales de la época.


Con 22 años se enroló como naturalista en el "HMS Beagle", barco de reconocimiento que realizó un viaje de 5 años alrededor del mundo.
En este viaje recopiló multitud de observaciones sobre la flora, fauna y geología de los lugares visitados, tomando especial nota de las variaciones que se producían entre las poblaciones de zonas aisladas entre sí.

Encontró restos fósiles de animales marinos a varios miles de metros de altitud , en la cordillera de los Andes y, en las islas Galápagos, le llamó la atención la variabilidad de ciertas especies, sobre todo pinzones, entre las distintas islas y respecto a las poblaciones similares del continente.

Todas estas observaciones y el estudio de la multitud de muestras recogidas, fueron instalando en su mente la idea de que los seres vivos cambiaban, apareciendo variedades diferentes según el medio en que se desarrollaban. También observó cómo el ser humano había ido modificando las especies animales y vegetales para obtener mayor beneficio de ellas.
Fue escribiendo estas conclusiones en sus "cuadernos sobre la transmutación de las especies", aunque sin encontrar una explicación lógica y científica para estos cambios.
Dos obras le abrieron los ojos:

• En "Principios de Geología" de Charles Lyell, se formula la teoría del equilibrio dinámico en la Tierra a través de su historia y el cambio gradual de las estructuras geológicas a lo largo del tiempo. Además, Lyell propone la posibilidad de que los seres vivos que no pudieran adaptarse a estos cambios se extinguieron, permitiendo la aparición de nuevas especies.

• En su "Ensayo sobre el principio de la población", Thomas Malthus exponía que la población está determinada por los medios de subsistencia, afirmando que no era posible mantener un crecimiento poblacional a un ritmo superior al del crecimiento de los recursos.

"Evolutionary tree"
(manuscrito de Darwin)
(commons.wikimedia.org)

Darwin dedujo que en las poblaciones naturales los recursos limitaban la supervivencia, de manera que, en cada generación solamente sobrevivían los individuos "más aptos".
De este modo, estaría actuando lo que denominó "Selección natural", un mecanismo que favorecía la supervivencia de aquellos individuos que contaran con ventajas respecto a sus congéneres, afianzando estas variaciones y transmitiéndolas a su descendencia.
De este modo, las poblaciones de seres vivos irían cambiando gradualmente, ya que los individuos que no contasen con ventajas no sobrevivían.
Como consecuencia de ello, también propuso que todos los seres vivos procederían de un antepasado común y se habrían ido diversificando a medida que se adaptaban a hábitats diferentes, de un modo similar a las ramificaciones de un árbol (en sus libros de notas ya dibujó un "árbol de la vida").

Hacia 1840, Darwin tenía totalmente elaborada su teoría, pero no se atrevió a publicarla por ser consciente de la revolución que significaba a nivel científico y, principalmente, por la conmoción que estaba seguro causaría en la sociedad. Por ello, continuó recopilando datos y perfeccionándola.


Lo que finalmente estimuló a Darwin a publicar su teoría fue la correspondencia que mantenía con otro científico inglés, Alfred Russell Wallace.
Éste le envió un ensayo en el que explicaba que había llegado a la conclusión de que las especies cambiaban por selección natural. Ante esto, Darwin le comunicó que él ya había llegado hacía años a la misma conclusión y, tras consultar con Lyell, decidieron presentar una comunicación conjunta ante la Sociedad Linneana de Londres, donde se explicaba la teoría.

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Finalmente, Lyell y el propio Wallace instaron a Darwin a publicar su libro, que aparecería el 24 de noviembre de 1859. Pero no se atrevió a incluir referencia alguna sobre el origen del ser humano, pues temía la reacción de la Iglesia.

El libro se tituló "El origen de las especies mediante la selección natural o la conservación de las razas favorecidas en la lucha por la vida" y la primera edición, de 1250 ejemplares, se agotó el mismo día, dada la expectación que se había creado, ya que las ideas expuestas ante la Sociedad Linneana habían trascendido incluso fuera de los círculos científicos y se habían convertido en un tema de fuerte debate en muchos sectores sociales.

Las reacciones no se hicieron esperar: buena parte de la sociedad británica y especialmente la Iglesia y una mayoría de la prensa europea (en muchos periódicos y revistas se le dibujaba caricaturizado como un mono), le criticó ferozmente.

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Fue repudiado, insultado y menospreciado, lo que acabó por afectar a su delicada salud.
Finalmente, se retiró definitivamente a su casa de campo, donde siguió publicando estudios sobre evolución, que plasmó en varios libros, los más conocidos de los cuales fueron:

• En 1868, "La variación de animales y plantas domesticados".
• En 1871 se publicó un nuevo libro que hizo que se recrudecieran las críticas contra él, "El origen del hombre" (de título original "descent of man"),.
• En 1872, "La expresión de las emociones en los animales y en el hombre". 

A pesar de todo, en pocos años la comunidad científica fue aceptando su teoría, debido a la gran cantidad de evidencias que aportaba, y en sus últimos años de vida comenzó a recibir el reconocimiento a su labor.

Al morir, en 1882, fue enterrado con todos los honores en la catedral de Westminster, junto a la tumba de Newton.
Sin embargo, una gran parte de la sociedad no llegó a aceptar su teoría de la evolución y aún hoy día existen grupos sociales y religiosos que siguen sin reconocerla.

La Iglesia anglicana británica emitió un comunicado en 2008, en el 200 aniversario del nacimiento de Darwin, en el que pedía disculpas a él y sus descendientes por "haber malinterpretado sus ideas y reaccionar de forma equivocada".

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Eureka!, Arquímedes encontró la solución

Arquímedes de Siracusa (287-212 A.C.) fue probablemente el más grande científicos de la antigüedad y una de las mentes más lúcidas, inquietas y activas que han existido.



Fidias, su padre, astrónomo y matemático, lo envió a estudiar a Alejandría, el mayor centro del saber en el mundo de entonces, al observar las enormes cualidades de su hijo. Tras varios años formándose en la famosa Biblioteca, tuvo que regresar a su ciudad natal por la grave enfermedad de su padre, que le obligaba a hacerse cargo de mantener a la familia.
Fue entonces cuando se ofreció como ingeniero al rey Hierón II de Siracusa y diseñó las catapultas más grandes vistas hasta entonces y otros artefactos de guerra, gracias a los cuales la ciudad pudo resistir durante años los constantes asedios de Roma.

Durante toda su vida su inquieta mente le llevó a realizar innovadores estudios en Matemáticas, Astronomía o Física, aunque fue más conocido por sus inventos y las innumerables anécdotas que se citan para ilustrar su genialidad y su capacidad para aislarse del mundo cuando se enfrascaba en la solución de algún problema (se olvidaba de comer y descuidaba su higiene personal y hasta de asistir a reuniones con el rey).

La última de estas anécdotas es la que refiere su muerte, durante el último asedio romano, en el cual finalmente cayó la ciudad: se relata que, a pesar de que el general romano Marcelo había dado orden expresa de que fuera capturado vivo, un soldado romano le dio muerte por no hacerle caso cuando pretendía prenderlo, ya que estaba totalmente concentrado en un problema de geometría ("no molestes a mis círculos", le dijo).

Otra anécdota muy conocida de Arquímedes es aquella en la que afirma ante el rey que puede mover cualquier cosa con sus manos, incluido un barco, siempre que contase con la cantidad de cuerdas y poleas necesarias. En tono de broma se le preguntó si podría incluso mover el mundo, a lo que respondió muy seriamente: "dadme un punto de apoyo y moveré el mundo". A los pocos días, mediante un ingenioso y complejo sistema de poleas movió un barco con toda su tripulación dentro, en una demostración a la que asistió toda la ciudad y en la cual asombró al pueblo con una extraordinaria aplicación del principio de la palanca.

Aunque quizás la más famosa de las curiosidades que se relatan sobre la vida de Arquímedes sea aquella en la cual el rey le solicitó que comprobara si la corona que le habían fabricado era de oro puro, o el artesano había intentado engañarle sustituyendo parte del oro por plata. Tras varios días dando vueltas al problema (no podía fundir la corona para comprobar el volumen de la corona y así determinar su densidad), se le ocurrió la solución mientras se bañaba y en ese momento se levantó y salió corriendo desnudo a la calle gritando ¡eureka! (que en griego significa "lo encontré!"). Dicha solución era sumergir la corona en un recipiente lleno a rebosar de agua y comprobar qué cantidad de agua se derramaba, suponiendo que dicha cantidad equivaldría al volumen de la corona. Conocido el volumen y el peso, pudo determinar la densidad... que era inferior a la del oro, por lo que dedujo que en la corona, además de oro había otro metal menos denso, que hacía que la densidad media de la corona fuese menor que la del oro puro. Este hecho le hizo enunciar el famoso Principio de Arquímedes, según el cual cuando un objeto se sumerge en un fluido en reposo, dicho objeto sufre un empuje hacia arriba que es igual al volumen de líquido desalojado y al volumen del objeto introducido.
De este modo, si se hubiese introducido una balanza con la corona en un plato y el mismo peso de oro en el otro, al introducirla en agua, se hubiera comprobado la menor densidad de la corona, como se observa en la figura.

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Además de describir el sistema de equilibrio de fuerzas para las palancas y su principio de hidrostática, Arquímedes dejó numerosos descubrimientos, entre los que destacan:

De "wikipedia.org"

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• En Alejandría diseñó un ingenioso sistema para trasladar agua hacia arriba con un mínimo esfuerzo, denominado el tornillo de Arquímedes, que aún hoy es usado (ver figura).
• Encontró la fórmula para calcular el área de un círculo y, circunscribiendo en éste polígonos con cada vez mayor número de lados, logró una excelente aproximación al número "pi" (π), afirmando que se encontraba entre 3,140845... y 3,142857 (hoy día sabemos que π = 3,1416...).
• Diseñó extraordinarios mecanismos para estudiar el movimiento de los cuerpos celestes.
• Halló y demostró numerosos teoremas de Geometría: sobre la superficie de la sección de las parábolas, sobre conoides y esferoides o sobre espirales.
• En "la cuadratura de la parábola" demostró que el área definida por una parábola y una recta equivalía exactamente a los 4/3 del área del triángulo inscrito.
• El "número de Arquímedes" es un valor que se utiliza para analizar los movimientos de los fluidos, la flotabilidad o la fluidez en función de las diferencias de densidad.
• Desarrolló un sistema para diferenciar lo muy grande de lo infinito, intentando calcular el número de granos de arena que habría en todo el universo, para lo cual diseñó un sistema de numeración que pudiera abarcar cualquier cantidad (se llamó a Arquímedes "el contador de arena" por ello).
• El sistema de poleas que utilizó para mover todo un barco con sus manos se llama "poliplasto" y hoy día sigue siendo utilizado para levantar grandes pesos con un mínimo gasto de energía.Además de las máquinas de guerra, diseñó un barco de enorme tamaño y múltiples usos, el Siracusia, que fue el asombro de su época.
• Sobre la esfera y el cilindro: demostró que, dados un cilindro y una esfera inscrita en él, el volumen de la esfera es 2/3 del volumen del cilindro: Esta es una de sus obras más importantes, dada la dificultad de los cálculos que hubo de realizar y la precisión de los mismos. Arquímedes se sintió tan orgulloso de haber resuelto un problema tan complejo que se cuenta que pidió a sus familiares que colocaran sobre su tumba una esfera dentro de un círculo, inscribiéndola en la proporción del continente respecto del contenido, es decir, 3/2.

Se habla de otros muchos inventos, que no han podido ser comprobados, como el "rayo de Arquímedes", consistente en una serie de grandes escudos de bronce pulido, colocados de tal manera que reflejaban el sol en un punto con tal intensidad que hizo arder barcos de la flota romana que asediaba Siracusa.

Linneo: el hombre que dio nombre a los seres vivos

CARL VON LINNÉ (1707-1778) fue un naturalista sueco de gran renombre internacional, conocido como el "padre de la Taxonomía" o el "príncipe de los botánicos"

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 Su gran aportación a la ciencia fue establecer un sistema para nombrar a los seres vivos que fue aceptado internacionalmente y que es el que se usa en la actualidad, el sistema de nomenclatura binomial. Además, desarrolló un sistema para la clasificación de los seres vivos basado en sus relaciones de parentesco, la Taxonomía, que también es el utilizado a grandes rasgos hoy día.

Tras numerosos viajes de exploración y estudio de la flora de toda Europa, en 1735 publicó su obra "Systema Naturae" (Sistema Natural), un texto de pocas páginas que fue creciendo a lo largo de los años en sucesivas ediciones, hasta que en la 10ª, con varios volúmenes y miles de páginas, utiliza ya su nomenclatura binomial.
Ya se aceptaba que el elemento básico de clasificación era la especie (dos individuos pertenecen a la misma especie si pueden reproducirse entre ellos obteniendo una descendencia fértil).

La nomenclatura binomial consiste en utilizar dos palabras en latín (el idioma de la ciencia entonces) para nombrar a cada especie de ser vivo, la primera corresponde al género a que pertenece (un género está formada por un conjunto de especies) y la segunda a la especie propiamente dicha.
A este nombre se le llama científico. Así, el lobo (nombre vulgar en castellano) tiene como nombre científico "Canis lupus", lo que significa que pertenece al género de los cánidos y la especie es lupus.
Este sistema se hizo internacional debido a su gran utilidad, pues de este modo cualquier persona puede entender a qué animal o planta nos referimos, independientemente del idioma que hable. A partir de entonces, Linneo adquirió fama mundial y pasó a ocupar un lugar entre los científicos más conocidos de la historia.

Además, Linneo estableció las principales categorías para agrupar a los seres vivos, basadas en los conceptos de relación y proximidad establecidos por Aristóteles. Estos grupos, como se indica en el título de su obra, fueron, de mayor a menor: Reino, Clase, Orden, Familia, Género y Especie, siendo este último el fundamental.
Cada uno de estos grupos se denominaron "taxones" o categorías taxonómicas y por eso la parte de la Biología que se encarga de establecer las reglas para la clasificación de los seres vivos se llama Taxonomía.

En la 13ª y última edición del Systema Naturae, publicada en 1770, se incluían cerca de 8000 especies de animales y más de 6000 de plantas, prácticamente todos los seres vivos identificados hasta entonces y todos clasificados y nombrados según su sistema.
Hoy día, para nombrar de forma completa una especie, se añade al nombre científico la inicial del nombre del científico que le asignó dicho nombre. Como es fácil deducir, miles de especies aún siguen denominándose con su nombre científico seguido de una "L.", que quiere decir que fue Linneo quien le dio ese nombre (Quercus suber, L.;  Canis lupus, L.; Formica rufa, L.; Ciconia ciconia, L.; Salmo trutta, L.; etc.).

Hipócrates y la nueva Medicina

Hipócrates de Cos (460-370 A.C.) es reconocido universalmente como "padre de la Medicina" porque fue el primero en tratarla como una ciencia y separarla de la filosofía y la teología

Hasta entonces se pensaba que en el interior de cada persona entraban y salían numerosos espíritus, que eran los responsables de sus cualidades especiales, buenas o malas. De ese modo, la enfermedad se atribuía a la presencia de malos espíritus (daimon, de donde deriva demonio), por lo que la forma lógica de tratar dicha enfermedad era mediante conjuros para intentar expulsar los malos espíritus del cuerpo del paciente.
Hipócrates creía que la forma de vencer los males era utilizando la observación de los síntomas y el sentido común para tratarlos. Así, en las heridas había que cortar la hemorragia y limpiar la zona afectada y fracturas debían ser reducids e inmovilizadas hasta que soldasen los huesos.

Creó una escuela con numerosos discípulos, que se basaba en la importancia de la higiene, el aire fresco, el entorno tranquilo y la dieta adecuada para prevenir y tratar las enfermedades. Defendía la relación causa-efecto en ellas, de modo que cada enfermedad tiene una causa natural y es competencia del médico descubrirla, pues una vez conocida la causa puede encontrarse el remedio.
Así, se atribuyen a Hipócrates y su escuela la descripción de numerosas enfermedades y el desarrollo de tratamientos efectivos contra muchas de ellas.

Todos los escritos de Hipócrates y sus discípulos constituyen el denominado "Corpus Hippocraticum" o Tratado Hipocrático, aunque no se sabe exactamente quiénes son los autores de los diferentes escritos. En cualquier caso, estos textos constituyen la base de la Medicina actual.
Esta idea de causa-efecto no sólo se aplicó a la Medicina, sino que la escuela hipocrática defendía que era aplicable a todo lo vivo, por lo que se puede afirmar que fue el inicio del pensamiento según el cual los fenómenos naturales y los seres vivos se regían por una serie de "leyes naturales ", a partir del cual los científicos se decidieron por el estudio sistemático de la naturaleza.
Por esto, no parece exagerado conceder a Hipócrates el título de "padre de las Ciencias de la Naturaleza y la Salud", que sería mucho más exacto que sólo el de padre de la Medicina.

Se atribuye a Hipócrates o alguno de sus discípulos (aunque se piensa que pudiera ser escrito más tarde) el "Juramento Hipocrático", el más famoso de los escritos del corpus hippocraticus y que era un documento que recogía la responsabilidad y obligaciones que se comprometía a asumir todo aquél que se dedicase a la medicina.
En algunos lugares aún se mantiene la prestación de este juramento (modificado para adaptarlo a los tiempos modernos) a los nuevos médicos antes de iniciar su desempeño profesional, aunque ya ha perdido la costumbre de asumir las responsabilidades y compromisos a que obliga la práctica de cualquier profesión.
Sin embargo, una frase del mismo ha perdurado y se mantiene como ejemplo de buena práctica en toda profesión, aquella que hace referencia a lo que hoy se llama el "secreto profesional".

Texto del juramento hipocrático:

JURO por Apolo, médico, por Asclepio, y por Higía y Panacea, y por todos los dioses y diosas del Olimpo, tomándolos por testigos, cumplir este juramento según mi capacidad y mi conciencia:

TENDRÉ al que me enseñó este arte en la misma estimación que a mis padres, compartiré mis bienes con él y, si lo necesitara, le ayudaré con mis bienes. Consideraré a sus hijos como si fueran mis hermanos y, si desean aprender el arte médico, se lo enseñaré sin exigirles nada en pago. A mis hijos, a los hijos de mi maestro y a los que se obligaran con el juramento que manda la ley de la Medicina, y a nadie más, les enseñaré los preceptos, las lecciones y la práctica.

APLICARÉ mis tratamientos para beneficio de los enfermos, según mi capacidad y buen juicio, y me abstendré de hacerles daño o injusticia. A nadie, aunque me lo pidiera, daré un veneno ni a nadie le sugeriré que lo tome. Del mismo modo, nunca proporcionaré a mujer alguna un pesario abortivo.

VIVIRÉ y ejerceré siempre mi arte en pureza y santidad. No practicaré la cirugía en los que sufren de cálculos, antes bien dejaré esa operación a los que se dedican a ella. Siempre que entrare en una casa, lo haré para bien del enfermo. Me abstendré de toda mala acción o injusticia y, en particular, de tener relaciones eróticas con mujeres o con hombres, ya sean libres o esclavos.

GUARDARÉ silencio sobre lo que, en mi consulta o fuera de ella, vea u oiga, que se refiera a la vida de los hombres y que no deba ser divulgado. Mantendré en secreto todo lo que pudiera ser vergonzoso si lo supiera la gente.

SI FUERA FIEL a este juramento y no lo violara, que se me conceda gozar de mi vida y de mi arte, y ser honrado para siempre entre los hombres. Si lo quebrantara y jurara en falso, que me suceda lo contrario.

Newton y la manzana

ISAAC NEWTON (1642-1727) quizá sea el más grande científico que ha existido... aunque él decía, en un ejercicio de humildad y reconocimiento a otros grandes científicos, que "si he llegado a ver más lejos es porque me he aupado a hombros de gigantes"

Su obra cumbre fue "Philosophiae naturalis principia mathematica" (Principios matemáticos de la filosofía natural), donde recoge algunos de sus más importantes descubrimientos, entre los que destacan los principios básicos de la mecánica y la ley de la gravitación universal.

Esta ley de la gravitación es la que ha propiciado la anécdota de la manzana, conocida por todo el mundo, según la cual Newton habría empezado a pensar en la gravitación al observar cómo caía una manzana al suelo desde el árbol en su jardín. Él mismo se encargó de mantener la veracidad de este rumor, haciendo que quedase para la historia.

newton.ac.uk

Entre las aportaciones de Newton a la ciencia, cabe destacar las siguientes:

• Las tres leyes fundamentales de la mecánica:

1. Todo cuerpo en reposo se mantendrá indefinidamente en ese estado si no actúa una fuerza sobre él y todo cuerpo en movimiento rectilíneo mantendrá dicho movimiento mientras no actúe una fuerza sobre él.
2. La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada sobre el mismo e inversamente proporcional a su masa (a = F/m).
3. Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este segundo cuerpo ejercerá sobre el primero otra fuerza de igual magnitud y de sentido contrario.

• La ley de la gravitación universal: aplicó sus tres leyes para demostrar que la magnitud de la fuerza de gravitación entre dos cuerpos dependía de sus masas y de la distancia entre ellos. Cuanto mayores las masas, mayor la atracción y cuanto mayor la distancia, menor será dicha fuerza.
• La fuerza centrípeta: cuantificó el valor de la fuerza centrípeta (fuerza que actúa, en dirección al centro de curvatura, sobre un cuerpo con movimiento circular): Fc = v2/R.
• El prisma de Newton: diseñó un prisma triangular de cristal capaz de descomponer la luz en los colores del arcoiris (espectro de la luz visible).
• Hipótesis corpuscular de la luz: explicó el fenómeno anterior afirmando que la luz estaba formada por partículas de diferentes colores, debidos a sus  distintas velocidades.
• Demostración de las leyes de Kepler: a partir de su teoría de la gravitación universal, demostró matemáticamente las leyes sobre las órbitas de los planetas que había enunciado Kepler.
• Anillos de Newton: descubrió este fenómeno óptico, consistente en que cuando se produce refracción en materiales de distinto grosor se originan unos anillos luminosos especiales.
• Disco de Newton: disco dividido en secciones, cada una de ellas pintada con uno de los colores del arcoiris. Al hacerlo girar rápidamente, la retina recibe la sensación de los 7 colores de forma simultánea y los mezcla, haciendo que lo veamos de color blanco, lo que prueba la descomposición de la luz.
• Telescopio de reflexión: inventó este nuevo tipo de telescopio, que posee un espejo cóncavo, que es el que realiza el proceso de reflexión. Este espejo, cuando llegan los haces de luz a su superficie, hace que reboten hasta el otro lado del tubo, donde un segundo espejo que es plano y pequeño, los intercepta y envía a un ocular.

• Cálculo infinitesimal: desarrolló esta rama fundamental de la matemáticas modernas, que incluye dos campos fundamentales, el cálculo diferencial y el integral (las famosas derivadas e integrales), que tienen amplias aplicaciones en ciencias e ingeniería.

Cualquiera de estos descubrimientos e inventos serían hoy día más que suficientes para obtener un Premio Nobel.



El mejor ejemplo para ilustrar la importancia de Newton en la ciencia es el de un antiguo alumno que, en Física y Química, cada vez que se hablaba de algún principio o ley y se preguntaba sobre su autoría, siempre respondía "Newton!", pues afirmaba que de este modo tenía muchas posibilidades de acertar.

Ramón y Cajal y la teoría neuronal

SANTIAGO RAMÓN Y CAJAL (1852-1934) es uno de los grandes nombres en la historia de la Biología y el mayor científico que ha producido España

Con un microscopio adquirido gracias a sus primeros sueldos dedicó incontables horas a estudiar la estructura íntima de los tejidos, especialmente el nervioso, en un laboratorio montado en su propia casa.
Su afición a la fotografía le sirvió para desarrollar nuevos métodos de tinción de tejidos basados en los reactivos fotográficos, mejorando los métodos ideados por Camillo Golgi.

Desarrollo de una neurona
(Láminas de Cajal en el Centro Virtual Cervantes)

La aplicación de estas tinciones al sistema nervioso le permitió profundizar como no se había logrado hasta entonces, en el conocimiento de los distintos tipos de neuronas y las redes y conexiones neuronales.
Gracias a sus dotes artísticas, ilustró sus observaciones con excepcionales dibujos, que aún hoy día son recordados en los libros de texto de Histología.

Su perseverancia en el estudio de las fibras nerviosas le llevó a descubrir que las neuronas son las unidades estructurales y funcionales del tejido nervioso y que además, son células independientes entre sí y no conectadas entre ellas formando una red, como era aceptado universalmente hasta entonces (teoría reticulista del sistema nervioso). Afirmó, en base a sus observaciones, que entre las prolongaciones de las neuronas no se establecía un contacto directo, quedando un espacio libre, a través del cual el impulso nervioso "saltaba"de una célula a la siguiente.

Cajal enseñando a Kölliker sus preparaciones
(imagen de la serie de TV sobre Cajal)

Tuvo que "obligar" al científico más prestigioso de su época, Albert von Kölliker, a sentarse ante su microscopio en un congreso en Berlín, para que pudiera comprobar que sus afirmaciones eran ciertas en base a sus preparaciones de tejido nervioso de embrión de pollo.
A partir de entonces, al observar el científico alemán que los axones y las dendritas de distintas neuronas no contactaban entre sí, fue universalmente aceptada la propuesta de Cajal y denominada "Doctrina de la neurona", hoy llamada Teoría Neuronal.

Camillo Golgi, sin embargo, nunca aceptó dicha teoría, probablemente debido a su enfrentamiento con Cajal debido a sus distintas versiones sobre quién había ideado los métodos de tinción más adecuados para estudiar el tejido nervioso.

Este enfrentamiento personal llegó a su cima cuando recibieron juntos el Premio Nobel, en 1906, protagonizando ambos una fuerte discusión en la cena protocolaria celebrada el día antes de la entrega del premio.

Otros logros importantes de Cajal (todos eclipsados por la trascendencia de la teoría neuronal) fueron:

• Diseñó una técnica de tinción del tejido nervioso con sublimado de oro, gracias a la cual fue posible profundizar en el conocimiento de las estructuras corticales y, sobre todo, observar con nitidez las células de la neuroglia.
•  Estableció la existencia de 7 capas celulares en la corteza cerebral, cada una de ellas constituida por diferentes tipos de neuronas.
• Describió, en embriones de pollo, las variaciones morfológicas que sufren las neuronas durante su formación y maduración en las primeras etapas de la vida, desde las células madre hasta las neuronas maduras.
• Describió con precisión la estructura histológica de la médula espinal, diferenciando varios tipos de neuronas, entre ellas las neuronas tipo II de Cajal.
  Etc.
  
  
  

  

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Severo Ochoa y el código genético

        

Severo Ochoa (1905-1993) ha sido el único científico español, además de Ramón y Cajal, galardonado con el Premio Nobel de Medicina y Fisiología.
Se dedicó a la investigación en ciencias de la vida gracias a la influencia que Cajal ejerció sobre toda su generación.
Al inicio de la guerra civil decidió emigrar a Estados Unidos y seguir allí su carrera científica. Finalmente se instaló en la Universidad de Nueva York, donde ejerció como catedrático de Bioquímica y Biología Molecular y adquirió la doble nacionalidad. Regresó a España tras su jubilación y se dedicó a dirigir el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa.


Su principal logro científico se gestionó en 1955, cuando consiguió aislar una enzima a partir de bacterias, comprobando que al agregarla a soluciones de nucleótidos de ribosa se observaba un sorprendente aumento de la viscosidad, prueba de que se habían formado grandes cadenas. Es decir, esta enzima era capaz de unir ribonucleótidos y formar largas cadenas de ARN. La denominó "polinucleótido fosforilasa de ARN".
Comprobó que si utilizaba una solución en la que solamente había ribonucleótidos cuya base nitrogenada era Adenina, al añadir la enzima se formaban largas cadenas de "ARN poli-A" (denominadas "ácido poliadenílico"), es decir, formadas únicamente por este tipo de nucleótidos (AAAAAAAAAA...).

Repitió este experimento para otras bases nitrogenadas, obteniendo resultados equivalentes y también formó cadenas de ARN constituidas por dos, tres y las cuatro bases.


Al año siguiente, su discípulo Arthur Kornberg realizó los mismos trabajos sobre ADN, aislando la polinucleótido fosforilasa de ADN y comprobando que las cadenas sólo se formaban si se utilizaban las 4 bases. De esto dedujeron que las cadenas de ADN sólo pueden formarse por reproducción, mientras que las de ARN eran copias de las de ADN. Así, si se utiliza una cadena de ADN formada sólo por Timina (TTTTTTTTTT...), se obtenía una cadena de ARN formada por una sucesión de nucleótidos de Adenina (AAAAAAAAA...), algo lógico si se piensa que el portador esencial de la información genética es el ADN (como ya había demostrado Avery), mientras que el ARN tiene como función copiar y transportar el mensaje contenido en el ADN.

Estas investigaciones le valieron a Ochoa y Kornberg el Premio Nobel en 1959.
Pero, ¿por qué fueron tan importantes estos descubrimientos?.
A partir de entonces, otros científicos continuaron las investigaciones utilizando las fosforilasas. Khorana y Nirenberg, en 1961, utilizaron un sistema con ácido poliuridílico (UUUUUUUUUU...) y todos los componentes necesarios para la síntesis de proteínas. De esta mezcla salió una proteína tan simple como el ARN que tenían al principio, estando constituida por una sucesión de moléculas de un único aminoácido: la fenilalanina.
Teniendo en cuenta que ya se había deducido que la sucesión de tres bases en el ARN determinaba la unión de un aminoácido a la cadena proteica en formación, estos investigadores acababan de descubrir la primera letra del alfabeto genético: UUU equivale a fenilalanina.
A partir de aquí, se inició el desciframiento del "código genético", según el cual cada triplete del ARN codifica un determinado aminoácido.
Khorana y Nirenberg obtuvieron el Premio Nobel en 1968.

Por tanto, podemos afirmar que el descubrimiento de la polinucleótido fosforilasa por Ochoa fue uno de los hitos más importantes en la Biología del siglo XX, ya que significó el punto de partida para las investigaciones que llevaron a conocer el código genético.

Hubble y la expansión del Universo

Tal vez nos suene el nombre de HUBBLE por el famoso telescopio espacial llamado así en honor al científico norteamericano responsable de la teoría de la expansión del universo:Edwin Hubble (1889-1953)

Introducción: el Big Bang

Una de las más importantes teorías del siglo XX en el campo de la física ha sido la del "Big Bang", según la cual el Universo, es decir, todo lo que existe (materia, espacio y tiempo) se originó a partir de un momento determinado, antes del cual no existía nada, o todo estaba concentrado en un punto, que podríamos decir que explosionó. Todo lo que existe hoy día sería fruto de esa explosión, que aún continúa, como si estuviera ocurriendo a cámara lenta (algo así como si la explosión de una bomba se pudiera ver tan lentamente que se tardaran 14000 millones de años en lugar de en un instante.

(Esta idea es sólo aproximativa y su intención es que el lector no experto pueda hacerse una idea de lo que propone esta teoría).

Lo que sí describe el big bang es lo ocurrido a partir de ese primer momento, en el que podríamos decir que toda la materia, el espacio y el tiempo estaban concentrados en un único punto y éste explosionó, esparciendo todo lo existente a lo largo y ancho de lo que hoy conocemos como Universo.

La expansión del Universo

El primer gran paso para llegar a esta teoría fue otra previa, que fue atribuida a Edwin Hubble, aunque ya había sido descrita de forma sencilla por Georges Lemaître, en 1927, la teoría de la expansión del Universo.

En todo caso, Hubble, sin conocer los datos de Lemaître, realizó observaciones muy precisas que le llevaron a concluir que el universo estaba en constante expansión.

Hubble trabajó durante años como astrónomo en el observatorio del Monte Wilson, California, en su momento el más grande del mundo y situado en una zona privilegiada, a más de 1700 m. de altitud.

En sus investigaciones observando el espectro luminoso de las galaxias logró descubrir una relación entre la velocidad con que se desplazan las galaxias en sentido radial y la distancia a que se encuentran.

La velocidad radial de las galaxias se determina estudiando su espectro y viendo si él se encuentra desplazado hacia el azul o hacia el rojo y en cuánto, de manera que las que tienen un espectro desplazado hacia el rojo se alejan más rápido, mientras que si lo está hacia el azul, lo hacen más lentamente.

En física este fenómeno se llama efecto Doppler y consiste en que un observador que recibe luz de una fuente que se acerca, verá las líneas de su espectro desplazadas hacia el azul. En cambio, si la fuente luminosa se aleja de este, su espectro se verá corrido hacia el rojo.

Valiéndose de esta propiedad, Hubble estableció que el espectro de la mayoría de las galaxias está desplazado hacia el rojo, y que la magnitud del desplazamiento es proporcional a la distancia: las galaxias más lejanas tienen un espectro más corrido hacia el rojo, es decir, se alejan a mayor velocidad.

Para intentar comprender esto podemos poner un ejemplo muy sencillo: si dibujamos una serie de punto en la superficie de un globo y comenzamos a hincharlo, a medida que éste se infla y expande, los puntos se van alejando entre sí. Y si pudiéramos haber dibujado puntos en su interior, veríamos que estos se alejan menos y a menor velocidad.

Otro ejemplo: supongamos que el radio de la Tierra comenzara a aumentar. En este caso, la superficie empezaría a crecer y todas las distancias aumentarían, de modo que si nos situáramos en cualquier punto de la Tierra, veríamos que todos los otros puntos se alejan de nosotros y que lo hacen a mayor velocidad cuanto más alejados se encuentran. Así, los puntos del interior del planeta se alejarían menos entre sí, pero si nos encontráramos en un o de estos puntos, comprobaríamos que los que están más lejos, en la superficie, por ejemplo, se estarían alejando a mucha mayor velocidad que los que se encuentran más cercanos.

Toda la información anterior coincide con la teoría del Universo en expansión. El espacio entre las galaxias se dilata, por lo que todas se alejan de todas. Incluso nuestra galaxia, la Vía Láctea.

El que el Universo esté expandiéndose implica que en el pasado las distancias eran menores. Al calcular el ritmo de expansión actual y proyectarlo al pasado, se llega a la conclusión que hace 14000 millones de años todo el Universo estaba concentrado en un punto; todas las galaxias reunidas; toda la materia confinada a un pequeño volumen de gran densidad y mucha temperatura.

Es preciso reiterar que este cálculo se hace suponiendo que el ritmo actual de expansión es el mismo que existió en el pasado. Sin embargo, los astrónomos saben que esto no es real, pues el viaje de las galaxias es paulatinamente frenado por la fuerza de gravedad que ejerce la materia.

Griffith, Avery y el ADN

Experimento de Griffith

El científico inglés Frederick Griffith ha pasado a la historia por el llamado "experimento de Griffith", realizado mientras investigaba para conseguir una vacuna contra la neumonía.

En 1928, realizó una serie de experimentos en los que infectaba conejos con distintos tipos de neomococos, obteniendo los resultados que se observan en la figura.

Como conclusión de sus trabajos, dedujo que existía un “principio transformante” que podía transferirse de unas bacterias a otras y que alteraba las características hereditarias de las células receptoras, ya que diferentes formas no patógenas de neumococos podían convertirse en virulentas al entrar en contacto entre sí.

Su muerte en un bombardeo durante la 2ª guerra mundial, en 1941, le privó de todo reconocimiento de la comunidad científica, ya que hasta bastantes años después no se hizo evidente la importancia de su famoso experimento.

En 1944, O.T. Avery y sus colaboradores (Colin McLeod y Maclin McCarty) investigaron la naturaleza de esta sustancia.

Para ello, comenzaron analizando y comprobando minuciosamente las características conocidas del principio transformante.

De ellas dedujeron que no podía tratarse de una proteína, ya que no se desnaturalizaba por el calor.

Dado que el núcleo (en las bacterias, nucleoide), parte de la célula responsable de los caracteres hereditarios, estaba compuesto mayoritariamente por proteínas y ADN, trabajaron sobre la idea de que tal vez fuera el ADN la sustancia buscada.

Diseñaron un complejo método para extraer el material genético de neumococos patógenos, separar las distintas moléculas incluidas en su interior y aislar el ADN. Por último, eliminaron las distintas impurezas que pudieran estar asociadas a esta molécula y la extrajeron por métodos físicos. Repitieron estos procesos hasta obtener una cantidad apreciable de ADN de neumococo virulento altamente purificado.

Por otra parte, emplearon los métodos diseñados por Griffith para obtener cepas de neumococos sin cápsula y, por tanto, no virulentas.

Al poner en contacto el ADN con los neumococos no encapsulados, observaron que aparecían  individuos con cápsula y que, por ello, infectaban a conejos. Es decir, el ADN de neumococos normales era capaz de transformar a otros no virulentos, apareciendo bacterias encapsuladas. Además, comprobaron que únicamente el ADN era capaz de producir este efecto, ya que no ocurría nada cuando se utilizaban las proteínas, lípidos o glúcidos contenidos en el núcleo de estas células.

De todo ello dedujeron que el principio transformante de Griffith era el ADN y que, por lo tanto, al menos en bacterias, esta molécula no tenía el carácter estructural que se le suponía, sinó que era “la responsable de todas las actividades bioquímicas y características específicas y heredables de las células” (en otras palabras: el ADN es el portador fundamental de la información genética).

Los resultados obtenidos por Avery y sus colaboradores, fruto del trabajo de muchos años, fueron difundidos en las más importantes publicaciones científicas, pero no obtuvieron el inmediato reconocimiento que hubiera sido de esperar...

Oswald T. Avery
(commons.wikimedia.org)

El famoso divulgador científico Isaac Asimov cuenta en uno de sus libros que una vez se alimentó a una poderosa computadora con infinidad de datos sobre todos los grandes científicos de la historia, sus descubrimientos y la influencia de éstos sobre el desarrollo humano... 

Se programó de tal manera que pudiera decidir, de una forma totalmente objetiva cuál era el descubrimiento que más influencia ha tenido sobre el desarrollo científico de la humanidad... 

Y la computadora eligió el que acabamos de describir.

Sin embargo, casi nadie conoce a O.T. Avery y ni siquiera recibió ningún premio importante en reconocimiento a su trabajo: se dice que probablemente éste haya sido el más grande científico entre los que no han recibido el Premio Nobel.