Standing on the shoulder of giants

Con la frase que encabeza este post Stephen Hawking editó una conocida obra que recogía contribuciones seminales de gentes como Copérnico, Galileo, Kepler, Newton o Einstein. La frase suele atribuirse a Isaac Newton, que la usaba en una carta a su colega y enemigo Robert Hooke, fechada el 5 de febrero de 1676. Sin embargo, más de cinco siglos antes, en 1159, un tal John of Salisbury se la adjudicaba a un coetáneo suyo, Bernard de Chartres, que venía a decir que si comprendemos bien ciertas cosas y somos capaces de avanzar en ciertos temas, no es porque seamos más listos que nuestros antecesores sino, antes bien, porque, como un enano subido a hombros de un gigante, somos capaces de aprovechar lo aportado por los que nos han precedido e, igual que puede hacer el enano, mirar más lejos que el propio gigante.

Ya decía yo, sin embargo, en una anterior entrada, que no estaba muy de acuerdo con el tufillo elitista de la frase y me alineaba allí con las tesis de Primo Levi, un químico de a pie durante muchos años, a quien dedicaba aquel post. Los grandes en la Historia de la Ciencia (Galileo, Newton, Einstein y otros muchos) son gigantes indiscutibles, pero no dejan de ser una minoría frente a los innumerables enanos que les han preparado el camino y les han dado inestimables ideas y datos, a veces obtenidos con sangre, sudor y lágrimas. Amén de esos otros muchos enanos que "se han subido a sus espaldas", terminando el trabajo y contribuyendo a la mayor gloria (y a veces, dinero) de los genios en cuestión.

Si yo digo Ascanio Sobrero muchos de mis lectores pensarán que estoy hablando de un líder de masas populares de la izquierda republicana de los años treinta o de un modesto agricultor de Tierra de Campos. Nada más lejos de la realidad. Ascanio Sobrero fue un químico italiano que vivió en el siglo XIX y que fue discípulo (casi nada!) del mismísimo Justus von Liebig, uno de los gigantes en los balbuceos de la Química como Ciencia consolidada. El caso es que el Ascanio en cuestión debía ser un tío de posibles porque, cuando volvió de su periplo alemán, se instaló en Turín y se puso a ejercer como una especie de freelancer de la Ciencia (¡qué tiempos!). Sus primeros movimientos turineses se centraron en la reacción del ácido nítrico (nitración) con el algodón, un polímero de la familia de los polisacáridos y, consecuentemente, una molécula con muchos grupos hidroxilos (-OH). Por derivación natural acabó nitrando la glicerina o propanotriol, una molécula no polimérica pero con tres -OH en su estructura química. Y acabó obteniendo la nitroglicerina.

La verdad es que las historia de estos pioneros no tienen nada que envidiar a las de los que han descubierto el Polo Norte o han subido al Everest por primera vez. La reacción de la glicerina, en frío, con una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico es extraordinariamente exotérmica (se produce una gran cantidad de calor) y si nuestro Sobrero no refrigeraba el reactor convenientemente aquello detonaba con facilidad, lo que le ocasionó severas lesiones en una ocasión en la cara, además de unos cuantos sustos adicionales. Además, los químicos de la época se llevaban a la boca cualquier producto nuevo que generaban, con consecuencias insospechadas. Liebig, el maestro de Sobrero decía, con una cierta sorna, que un químico que gozara de buena salud no debía ser un buen químico.

En sus degustaciones de nitroglicerina, Sobrero cita (cual catador experimentado) que la nitroglicerina era dulce, aromática y un poco irritante pero que había que tener cuidado con ella porque si uno se pasaba en la cata el dolor de cabeza al día siguiente estaba asegurado.

Los devaneos de Sobrero con la nitroglicerina, cayeron en manos de Alfred Nobel que, mucho más listo que el italiano, decidió investigar, junto con su padre, en cómo controlar su capacidad de detonación. Tras muchos intentos y, de nuevo, no pocos accidentes, consiguieron absorber la nitroglicerina en gel de sílice creando así la dinamita, un producto que les hizo ricos en un grado tal que la pasta llega hasta los Premios Nobel de nuestros días.

Las derivaciones del explosivo producto de Sobrero no acabaron ahí. Como consecuencia de una serie de observaciones llevadas a cabo sobre los problemas de salud de los trabajadores de las factorías de la Dynamite Nobel, pronto se reconoció el carácter vasodilatador de la nitroglicerina y el propio Nobel, poco antes de su muerte, fue tratado con la molécula de Sobrero de una angina de pecho. Hoy sabemos, aunque sólo hace menos de treinta años que lo hemos conocido, que la acción vasodilatadora de la nitroglicerina es debida a que en el cuerpo humano acaba produciendo óxido nítrico (NO), una sencilla molécula que es capaz de dilatar el músculo cardíaco y paliar los efectos de una angina de pecho.

Y ahora la pregunta del millón con esta historia. ¿Quien fue aquí el gigante y quien el enano?. ¿Nobel, Sobrero, Liebig?. En cualquier caso, todo el mundo sabe algo de Alfred Nobel, su dinamita, su Fundación y sus Premios universales. Mientras, el pobre Sobrero yace en el sueño de los justos con su cara magullada y su maltrecho tracto digestivo. Nos queda como consuelo que Nobel fue un tío legal con Sobrero. Reconoció su contribución, le contrató como experto de su factoría de dinamita y, cuando murió, concedió una pensión vitalicia a su viuda. No ha sido siempre asi.

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Problemas con la informática

Este pájaro nocturno la va a emprender a picotazos con FeedBurner, Google, Gmail, el CIDIR de Gipuzkoa o con quien sea menester. El otro día, varios de mis suscriptores que tienen dirección de correo del tipo @gmail.com, recibieron el mensaje anunciador de una nueva entrada conceptuado como SPAM. Con lo cual se quedaron a dos velas, porque Gmail tiene buzones donde acumula los SPAM sin enseñarlos. Pero otros @gmail.com recibieron los mismos mensajes sin problema alguno. Aunque parece que, por el momento, lo hemos solucionado, aquí el causante del problema parece ser, claramente, Gmail porque FeedBurner, que distribuye los avisos de mis entradas, no debiera ser clasificado como generador de SPAM en el servidor de Gmail, habida cuenta de que, uno y otro, son hijos del mismo sátrapa (Google). Hoy, algunos de mis colegas de la UPV (pero no todos) con dirección de correo terminado en @ehu.es, no han recibido el mensaje anunciador del post que colgué ayer a la noche y que me había mandado mi colega Willy Roa, fiel seguidor del Blog. Con esta entrada que cuelgo ahora pretendo, por un lado, verificar qué ocurre mañana con ella. Si todo va bien y la totalidad de mis suscriptores la recibe, me olvidaré del tema por el momento y, los que no habeis recibido el aviso de la entrada La vida más allá del huevo y la gallina, podeis picar en el link anterior y leerla. Y si esto no funciona, y algunos de la UPV se quedan sin aviso, es que el CIDIR de la UPV/EHU en Gipuzkoa empieza a mosquearse con las veleidades literarias del Blog del Búho y le ha declarado la guerra. Y tendré que tomar medidas drásticas, mandar a toda esta tropa de informáticos al guano y buscarme la vida yo solito, as habitual.

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La vida más allá del huevo y la gallina

Willy Roa me pasó la noticia del caucho cicatrizable publicada el 21 de febrero. Le provoqué en esa misma entrada para que nos escribiera algo para el Blog y aquí está el resultado. Willy es Doctor en Ciencias Químicas por la UPV/EHU (de la saga de mi congolfista Jesús M. Ugalde), antiguo estudiante del Búho y divulgador científico de Elhuyar, una Fundación pionera en la normalización del empleo del euskera en temas científicos y tecnológicos.

¡Larga vida al Búho Gris!. Sí, pero, ¿qué es la vida? Como soy químico, me gusta pensar que no es más que la capacidad de una molécula de copiarse a sí misma. Por supuesto, es una definición excesivamente simple, pero puede servir como punto de partida para analizar cómo empezó todo esto de estar vivo.

Si uno pregunta por ahí, químicos y no químicos le dirán que esa molécula capaz de copiarse a sí misma es el ADN. Pero cuando uno trata de verificar esa afirmación, se da de bruces con un problema tipo el huevo y la gallina. El ADN no se copia a sí mismo él solito. Necesita proteínas que lo hagan por él. ¿Qué proteínas? Pues algunas de las que están codificadas en el propio ADN. Es decir, que sin proteínas, no hay ADN y sin ADN, no hay proteínas. Y, entonces, ¿qué fue primero, el huevo (el ADN) o la gallina (las proteínas copiadoras)?.

Pues, ni uno ni otro. Hay una solución intermedia: una molécula con forma de ADN y capaz de hacer cosas parecidas a lo que hacen las proteínas. No es un secreto; se llama ARN y está presente hasta en los libros de secundaria. Así, aparentemente, se acabó el problema del origen químico de la vida. Todo empezó con el ARN.

¿Seguro?.

Pues no, seguro, no. Y es que es aquí donde surgen las dudas, que parecen muy razonables si se echa un vistazo a la estructura del ARN. Es una molécula realmente complicada: es muy larga y está formado por unidades que se repiten (vamos, un polímero natural). La complejidad del asunto radica en que cada una de esas unidades están formadas por cuatro subunidades, de las cuales tres son fijas y una es variable. Complicado.

Y ahí está la duda. ¿Es posible que una molécula tan compleja surja en la naturaleza per se? ¿Y que la vida no empezase a funcionar hasta que eso ocurriera? Lo que ocurre es que es fácil dudar, pero es difícil plantear alternativas.

En un número reciente de la revista Scientific American, un eminente químico llamado Robert Shapiro abordó el tema, mencionando, entre otras cosas, la definición química de la vida. Por supuesto, la idea de la molécula autocopiadora es claramente insuficiente. Además de autocopiarse, la vida necesita ser dinámica, o sea, que tiene que tener un sistema cíclico de reacciones químicas para absorber moléculas nuevas y desechar viejas (lo que llamamos un metabolismo). Y por si eso fuera poco, tiene que ser capaz de adaptarse a los cambios químicos del medio en el que vive (lo que llamamos evolucionar). La cosa se va complicando.

Al final, Shapiro y otros expertos proponen que todo eso no ocurrió a partir de una molécula grande y compleja, sino de la asociación de muchas pequeñas y simples. Todas juntas. En el mismo ambiente. Vamos, un caldo de moleculitas vivientes (que me perdonen los aficionados al vino por apropiarme aquí de tan sugerente palabra). Una teoría atractiva, pero hasta que no propongan un mecanismo concreto para un caldo concreto, tenemos todo el derecho a dudar de ello. Por supuesto.

Y hay materia de sobra para discutir. Al mencionado Shapiro le escribió un defensor del ARN como primera molécula de la vida, el químico Steven A. Benner. Defendía que la ribosa, un azúcar que forma parte del ARN, aun siendo bastante REACTIVA, se ha encontrado en la naturaleza en sitios como el Death Valley, estabilizada por ciertos minerales de boro. Una rareza. Pero, claro, la vida misma es una rareza. Eso sí, de la ribosa al ARN hay un gran trecho químico. Así que también tenemos buenas razones para dudar de esta otra hipótesis.

Al final está claro que no somos ni huevos ni gallinas, sino un conjunto de moléculas muy pero que muy curiosas, y muy pero que muy escépticas. Eso es la vida, ¿no?.

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Un liofilizador en Vinagres

Ya se que el común de los mortales no puede ir a comer o cenar a Arzak cada día pero tampoco puede frecuentar el Taj Mahal o hacer un crucero por el Caribe cada semana. Pero, de cuando en cuando, y al menos varias veces en su vida, muchos de mis lectores pueden (y deben) permitirse el vicio confesable de comerse un rosario de treinta cosas diferentes a cada cual más rica y sofisticada. Y si lo haceis, os regalarán como recuerdo un menú personalizado de lo que habeis comido, decorado por el insigne Andres Nágel, donde se puede leer Restaurante Arzak. Alto de Miracruz, 21 (Vinagres). 20015 San Sebastian. Y con este inicio parece empezar a comprenderse el título de la entrada.

El caso es que en Vinagres andan de un tecnológico que no veas. Espumas, temperatura controlada, filmes poliméricos comestibles, técnicas de vacío, bajas temperaturas, etc. Y entre los muchos cachivaches que en el Laboratorio almacenan (no llegan al nivel del Doctor Delicious de la entrada del otro día) uno puede encontrar un liofilizador. Y como en esta historia el Búho ha tenido algo que ver, bien merece un post.

Para entender la liofilización sin necesidad de que el catedrático de Química Física que llevo dentro aburra hasta a los muertos, empezaremos por recordar que la sustancia química que llamamos agua puede estar en forma de hielo (un sólido), agua líquida (un líquido, of course) y vapor de agua (un gas) como el que sale por el pitorro de una olla a presión. Si tomamos unos cubitos de hielo que estén en un congelador a -20º y les aplicamos calor, la temperatura del hielo va subiendo y cuando alcanza los 0º cambia de estado físico transformándose en agua líquida. Si seguimos calentando ese agua, a 100º hervirá, y si perseveramos un rato en el asunto nos quedaremos sin líquido, que habrá ido pasando a la forma vapor (o gaseosa). Hasta aquí todo fácil hasta para los de Letras. Aunque en este cuento se nos olvida una cosa. Los procesos descritos transcurren a la presión atmosférica que, anticiclón arriba, borrasca abajo, se mantiene constante en torno a unos 1013 milibares, de esos que aparecen en los mapas del tiempo.

Pero esos mismos procesos de cambios de estado en el agua no ocurren a idéntica temperatura si la presión cambia. Por ejemplo, en la cima del Everest, la presión es aproximadamente la tercera parte de la que se da a nivel del mar (con lo que resultan unos 335 milibares) y si uno pudiera entretenerse en verificar allí la temperatura a la que el agua líquida hierve pasando a gas, constataría que el termómetro marca unos 69º. La razón no es otra que al ejecutarse sobre la superficie del agua una presión inferior, las moléculas del líquido pueden escaparse más fácil hacia la atmósfera, necesitando menos energía en forma de calor (temperatura más baja) para hacerlo.

Con esta idea en mente, según la cual la presión puede influir en los cambios de estado del agua, quizás sea menos difícil el entender que, cuando la presión desciende por debajo de unos 6 milibares, el hielo puede pasar directamente de sólido a gas a una temperatura de unos -80º, en un proceso que llamamos sublimación. La sublimación tampoco es una cosa tan rara para el común de los mortales. Algunas sustancias como el naftaleno de las bolas de naftalina subliman incluso a presión atmosférica y temperatura ambiente, desapareciendo paulatinamente tras dejar su olor característico pero sin mojar antes el sitio en el que se encuentran. Y lo mismo pasa con el anhídrido carbónico sólido o hielo seco.

Así que un liofilizador elimina agua de un alimento u otra sustancia a la que congelamos y sometemos a presiones muy bajas para que el hielo sublime y el agua se vaya en forma de gas. Alguno dirá que estamos hablando de una deshidratación del alimento. Y es cierto, pero hay deshidrataciones y deshidrataciones. Se puede deshidratar un alimento calentándolo en un puchero y dejando que el agua que contiene se vaya. Pero con el concurso del calor tambien se evaporan otras sustancias volátiles que pueda contener (y que pueden tener su gracia culinaria) amén de que el alimento puede sufrir procesos debidos a ese calor. Eso no pasa en un liofilizador. Las condiciones de trabajo del liofilizador están elegidas en función de cómo se comporta el agua en sus cambios de estado y, por tanto, en la mayoría de los casos lo único que podemos eliminar es agua. En unas condiciones, además, muy poco dañinas para el alimento. Asi que cuando rehidratamos el liofilizado (a veces simplemente con la saliva de nuestra boca), recuperamos la mayor parte de las características del alimento original.

¿Qué se puede liofilizar?. Pues, evidentemente, todo lo que contenga agua. En Arzak han liofilizado helados, frutas de todo tipo y hasta la salsa del chipirón, que queda convertida en una especie de polvo negro, algo grasiento que, en boca, es la repera.

Dicen en muchos sitios de internet que la liofilización la descubrieron los incas al mantener alimentos a muy bajas temperaturas y presiones, debido a la altura a la que vivían. No lo creais. Los incas conservarían así muy bien sus patatas (chuño) y su carne (charqui) pero no es una sublimación como Dios manda. Las altas cumbres cercanas al Machu Picchu nunca pueden estar a 6 milibares de presión. Y si no se consigue esa presión tan baja no hay sublimación del hielo en vapor, la base de la liofilización. Palabra de cátedro.

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Voz de pito

Estos días paso bastantes horas en el laboratorio con los químicos más incipientes de mi Facultad, es decir, con estudiantes de primer curso, tratando de que entiendan procesos sencillos como la licuación de los gases, la tensión superficial o por qué dos líquidos se mezclan o no. Espero jubilarme con las botas puestas en este tipo de actividad porque, cuando ya tengo el culo pelado como enseñante, no he descubierto mejor herramienta docente que la experimentación. El caso es que uno comparte mucho tiempo en el laboratorio con las mismas personas y es el mejor momento para llegar a una cierta intimidad con tus estudiantes, hablar un poco de todo e ir descubriendo de qué pie cojea cada cual. Y en esas estábamos el pasado jueves cuando, entre medida y medida, dos de ellos (Mikel e Iñaki) me preguntaron por qué se le pone a uno voz de pito, voz de película de dibujos animados, cuando uno inhala el gas helio que se suele usar para llenar los globos que buscan la estratosfera en las ferias de los pueblos.

No me importa reconocer que ni siquiera había oido hablar del asunto. Pero la red es maravillosa. Uno entra en YouTube, pone algo asi como Helium Voice y le salen decenas de vídeos con gente inhalando helio y hablando o riéndose como el Pato Donald. Y si pone eso mismo en la búsqueda de información de Google le salen miles de documentos al respecto.

Asi que, dedicado especialmente a los dos estudiantes preguntones, uno tiene voz de pito cuando inhala helio porque el sonido, producido en nuestras cuerdas vocales y que sale al exterior, se mueve a una velocidad superior en el helio (casi tres veces) que en la mezcla de oxígeno y nitrógeno que llamamos aire. Y como la frecuencia de los sonidos producidos en una cavidad llena de gas (nuestra cavidad bucal) es proporcional a la velocidad del sonido en dicha cavidad, ello resulta en que hay un aumento en la frecuencia de esos sonidos. Lo contrario (voz más grave) tambien se puede conseguir, inhalando un gas en el que el sonido se mueva más lentamente. Me he enterado, gracias a Wikipedia, que el hexafluoruro de azufre es uno de esos gases. Y el hexafluoruro de azufre, curiosamente, es el compuesto químico que utilizamos para explicar cómo licúa un gas por efecto de la presión en el laboratorio en el que se generó la pregunta que ha dado pie a este post (¡qué coincidencia!).

De todas maneras, no andaría yo inhalando helio despreocupadamente bajo el pretexto de que, como es un gas inerte, nada me puede pasar. El helio es, efectivamente, un gas inerte y poco puede hacer, desde un punto de vista digamos agresivo, en mi organismo. Pero al inhalar helio desplazamos al oxígeno que necesitamos para respirar y, si lo hacemos en exceso, podemos irnos al otro barrio por simple asfixia.

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