"...y la demostración de todas estas cosas es tan irrebatible, que aunque la experiencia aparentemente las contradice, tendremos que tener más fe en nuestra razón que en nuestros sentidos."
René Descartes, Principios de Filosofía.
Qué es la Biología Digital?
Explicar qué es la biología digital o numérica es imposible sin explicar su principio. Este texto no tiene como fin hacer un reporte de nuestros resultados científicos sino explicar, de la forma más simple posible, esta aproximación radicalmente nueva de la biología. Esperamos que sea igualmente útil a todos aquellos, científicos o no, que tengan dificultad para dar el paso. ¿Cómo creer que se puede grabar/digitalizar, de la misma manera que un sonido o una imagen, la actividad especifica de una molécula con actividad biológica: una sustancia natural (histamina, cafeína, nicotina, adrenalina...), un medicamento, un antígeno o un anticuerpo, hasta la señal inmunológica de una bacteria o de un virus? Imaginemos que le hemos dado un teléfono a Arquímedes diciéndole que lo pueden escuchar al otro extremo de la tierra, sin explicarle que son las frecuencias sonoras y su traducción electromagnética.
La vida depende del intercambio de señales entre las moléculas. Por ejemplo cuando algo nos produce ira, la adrenalina “dice” a su receptor, y solamente a él (una molécula fiel no habla con ninguna otra) que haga latir el corazón mas rápido, que contraiga los vasos sanguíneos de la piel.... La expresión “señal molecular” es frecuentemente usada en biología. Pero cuando se les pregunta a los biólogos eminentes cual es la naturaleza física de esa señal, ellos muestran cara de extrañeza, pues ni siquiera entienden la pregunta. Ellos han construido una física propia, estrictamente Descartiana ‑opuesta a la física moderna‑ según la cual el simple contacto (las leyes del choque de Descartes, rápidamente desmentidas por Huyghens) entre dos estructuras vecinas crea energía y permite un intercambio de información. Yo por mucho tiempo lo creí y recité así, sin darme cuenta de lo absurdo de la cuestión, de la misma manera que los hombres creyeron durante miles de años que el sol daba vueltas alrededor de la tierra.
La verdad de los hechos es muy simple. No necesita ningún “derrumbe de mundo físico o químico”. Las moléculas vibran, eso lo sabemos desde hace decenios. Cada átomo de cada molécula y cada uno de los enlaces que unen los átomos, emiten un conjunto de frecuencias que les es propio. Estas frecuencias específicas de moléculas simples o complejas son detectadas a millones de años luz gracias a los radiotelescopios. Los Biofísicos las describen como una característica física esencial de la materia, pero los biólogos no piensan que las radiaciones electromagnéticas puedan jugar un rol en las funciones moleculares. No se encuentra las palabras “frecuencia” o “señal” (en el sentido físico del termino) en ningún tratado de biología, y menos aun electromagnético”, causa de excomunión por el santo oficio científico-biologista.
Yo desearía, como Arquímedes, haber tenido en mi baño la idea genial: “Eureka, las vibraciones de las moléculas no sirven para bailar salsa en la fiesta del sábado por la noche; ellas son su instrumento de trabajo, que les permite enviar sus instrucciones a la molécula siguiente en la cascada de sucesos que presiden a las funciones biológicas, y, probablemente a las funciones químicas también”. Lastimosamente no sucedió así. Yo seguí una vía puramente experimental; después de ocho años de investigaciones mis experiencias mostraban hacia 1991 que era posible transferir la señal molecular por medio de un sistema electromagnético. En julio de 1995, grabé e hice sonar la señal. En miles de experiencias, hemos hecho “creer” a un receptor ‑especifico de una molécula simple o compleja‑ que estaba en presencia de su molécula preferida haciéndole sonar las frecuencias grabadas de esta molécula. Para llegar a ese resultado, dos operaciones son necesarias: 1) grabar la actividad de una sustancia; 2) hacérsela sonar a un sistema biológico sensible a la sustancia de origen.
Es posible pensar entonces que cuando es la propia molécula la que esta en presencia del receptor, ella hace lo mismo: envía las frecuencias que el receptor es capaz de reconocer. Eso quiere decir que:
- 1. La señal molecular puede ser eficazmente representada por un espectro de frecuencias. Después de millones de años los hombres hacen interaccionar frecuencias sonoras con un mecanismo biológico, el humor. Para dar la orden de asalto no le tocaban el “duérmete mi niño” a los soldados que desenfundaban sus espadas. Los músicos de ambiente ‑música de supermercado‑ practican la neuropsicobiología sin saberlo. Los sonido agudos y rápidos producen felicidad, los agudos y lentos ternura, los graves y rápidos despiertan el ardor guerrero, los graves y lentos la tristeza. Estas sensaciones resultan de una puesta en marcha de fenómenos fisicoquímicos cerebrales desencadenados por frecuencias definidas. No hacemos otra cosa cuando transmitimos a modelos biológicos actividades moleculares grabadas.
- 2. Los sistemas biológicos funcionan como un radio, por corresonancia. Si se ubica el dial en 92.6 megahertz, se oirá la emisora X, porque el radio y la estación de la emisora X vibran en la misma frecuencia. Si se modifica la elección a 92.7 no escucharemos mas la emisora X sino la emisora Z.
- 3. Estos avances de la comprensión del mecanismo íntimo de reconocimiento y señalización molecular no trastornan la biología y menos aun la física y la química. Nosotros no quitamos nada a las descripciones clásicas. Solamente damos un nuevo paso en el conocimiento, que añadimos al cuerpo actual de conocimientos. Es el método normal del progreso científico y no hay ninguna razón para que esto provoque imprecaciones o anatemas.
Se comprende entonces como los millones de moléculas solamente pueden comunicarse (a la velocidad de la luz) cada una con SU molécula correspondiente y solo con ella, condición indispensable para el funcionamiento de los sistemas biológicos... y se comprende también porque una leve modificación química tiene consecuencias funcionales considerables, lo que los biólogos “estructurales” son incapaces de explicar. Pensando que solamente las estructuras son las que actúan, ellos están todavía en un mundo prenewtoniano en donde, según Tolomeo, los astros estaban unidos por engranajes. Y de allí a la imposibilidad de la biología actual para responder a las grandes patologías de este fin de siglo (ver mi artículo en Le Monde del 22 de mayo de 1996). Para pasar de esta biología que se quedo anclada en lo estructural a aquella de la información circulando a la velocidad de la luz, no hay necesidad de revolución. Grabar la actividad de las moléculas no implica para nada que neguemos su existencia, como ha sido torpemente dicho (ellas son el origen de los mensajes electromagnéticos que les permiten actuar) ni negamos tampoco la existencia de la ley de acción de masas (entre más moléculas existan más fuerte es el efecto). Seria como decir que grabar la voz de un cantante lo haría desaparecer. En otros términos no eliminamos ni el interruptor ni la lámpara. Decimos que entre los dos existe un alambre con electrones que pasan. No estamos en otro mundo, electromagnético, que sustituimos por el antiguo mundo molecular. Captamos, duplicamos, transferimos ‑ y pronto modificaremos ‑ las señales electromagnéticas emitidas por moléculas que ejercen normalmente sus funciones.
¿Y el agua en todo esto? Es el transportador de la información. Es obligatoria pues en el organismo hay 10.000 moléculas de agua por una de proteína. Esto no es problema: es por ondas hertzianas que los submarinos sumergidos comunican con tierra, y estas ondas son transmitidas a través del agua.
Hace poco completamos experimentos muy simples que demuestran que una molécula, en una concentración normalmente activa, no actúa en un medio desprovisto de agua. Pero adicionar agua no es suficiente para restaurar su actividad; ello debe ser ''informado''. En otras palabras, cuando las moléculas desencadenan un efecto biológico, no están trasmitiendo la señal en forma directa. El trabajo final es hecho por el agua perimolecular que transmite y, posiblemente, amplifica la señal de la misma manera que el sonido no es creado por el disco compacto, éste almacena información que sólo es llevada a nuestro oído después de haber sido amplificada por el sistema electrónico.
¿Y la memoria del agua? Es mas misterioso, pero no mas que la existencia misma del agua, una mezcla, liquida a temperatura y presión ordinarias, de dos gases (!?!), que se dilata al enfriarla (!?!). Propiedades coherentes con el “laser‑like” han sido descritas para el agua (E. del Giudice, G. Preparata, G. Vitiello (1988) Water as a free electric dipole laser. Phys. Rev. Lett. 61:1085‑1088).
Recientemente, cristales “de hielo” estables que contienen un campo eléctrico han sido también identificados en el agua (Shui‑Yin Lo, Angela Lo, Li Wen Chong, et al., (1996) "Physical properties of water with IE structures," Modern Physics Letters B, 10,19:921‑930.) Todavía hay mucho trabajo para los físicos en este campo. Sin embargo el agua ya no es nuestro sujeto de estudio. Lo que le interesa a nuestro equipo, no es el soporte magnético y su funcionamiento, sino el mensaje que es grabado y puede ser copiado y transmitido. Nosotros hemos puesto en claro la naturaleza física de la señal molecular, podemos creerlo con mucha confianza en vista de nuestros resultados experimentales. El principio es tan simple como hacer explotar una mezcla de aire y petróleo. Pero las consecuencias son inmensas. Las presentamos por aparte:
Hasta la fecha, la única forma de identificar una molécula es llevar una muestra, las más de las veces obtenida por medios invasivos o aún destructivos, a un laboratorio. Con el método digital, disponemos de una señal que puede ser transmitida en forma instantánea al otro lado del mundo por los medios comunes de telecomunicación y analizada de inmediato. Usando este método, la detección de sustancias tóxicas, proteínas (antígenos, anticuerpos, priones) o complejos moleculares (parásitos, bacterias, virus, células anormales) sería posible, prescindiendo de la muestra física. Vale la pena anotar que métodos de detección priónica no‑in‑vivo ya existen, con consecuencias económicas y epidemiológicas bien conocidas. En cuanto a la detección de antígenos y anticuerpos, ésta representa una porción considerable de la actividad de los laboratorios clínicos biológicos. Hasta ahora, todo apunta a que nuestros métodos se podrían aplicar en la industria química y para vigilancia ambiental, por ejemplo, para detectar a distancia microorganismos o productos de plantas modificadas genéticamente.
Estos proyectos, al culminarse, tendrían un gran impacto tecnológico y comercial en los procedimientos de diagnóstico médico y la agroindustria.
Una cuestión final: ¿Por qué los científicos ponen tanta oposición a la evolución de la ciencia? ¿Para defender su pedazo de prado? ¿Por qué, en el nombre de los dogmas “intangibles” que la historia de la ciencia a mostrado son efímeros, rechazan los avances que llevan progreso para su propia disciplina? ¿Porque les parecen amenazantes para sus frágiles certezas? Estas cuestiones no son solamente filosóficas, pues estas personas son consejeros oídos especialmente por los políticos e industriales que toman las decisiones. Ellos orientan ‑lo mas frecuente es que pongan trabas- las nuevas aplicaciones que son la expresión del progreso. Yo no se de dónde vienen esos bloqueos mentales, en teoría irreconciliables con la actividad científica. He aquí una citación que mostrara que siempre han existido (Mecanicismo, Enciclopedia Universalis):
Tenemos un buen ejemplo del atolladero del “mecanicismo” en la oposición de los cartesianos al newtonismo, que les ha parecido pone totalmente en duda la nueva ciencia y hace retornar el pensamiento hacia las conquistas del “mecanicismo”. El obstáculo reside en el hecho de que, para Descartes, no puede haber movimiento si no existe contacto e impulso; la acción a distancia, la atracción como diría Fontenelle, no puede ser sino un retorno a una física de las simpatías y de cualidades ocultas...De esta manera no se tiene con Newton una controversia científica; se lo descalifica por oscurantismo. Es así como el medio de los sabios franceses se resistirá por mucho tiempo a la teoría newtoniana, o mas bien querrá ignorarla... Pero este “mecanicismo” que obstaculiza el progreso científico es un “mecanismo” paralizado. Sin duda Newton contradice menos el “mecanicismo” de lo que él se propone, provocando una ruptura, otro modelo de mecanización de la física donde otros movimientos distintos a los que produce el impulso son posibles.
A cuatro siglos de distancia, las mismas palabras, “son necesarias las moléculas” (François Jacob), es decir deben existir contactos, impulsos, según los “sabios” paralizados en el dogmatismo mecanicista de Descartes; el mismo rechazo de una acción a distancia; las mismas acusaciones de retorno al oscurantismo.
Descartes contra Newton. Estamos en buena compañía........
Verano 1998
J. Benveniste (1935-2004)
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