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ORÍGENES DE LA BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR

LOS PRIMEROS PASOS

Desde hace muchísimos años, tantos que no podría precisarse el momento exacto, el hombre busca descubrir un orden para el Universo y ubicarse a sí mismo dentro de ese orden. Es la búsqueda de un lugar en esa vastedad la que originó fábulas, mitos y leyendas que asignaban a uno o varios dioses la creación y el mantenimiento de todo lo existente. Es esa misma búsqueda, casi desesperada, la que animó a muchos hombres a cuestionar estas explicaciones y encontrar otras, que no delegaran el poder de la existencia - en definitiva, de la vida y la muerte - en fuerzas sobrenaturales o seres mitológicos. La Grecia antigua nos da cuenta de ese esfuerzo por encontrar, desde el quehacer filosófico, las respuestas a viejas y nuevas preguntas.

Según lo que nos ha llegado a través de la tradición escrita, son los filósofos griegos los primeros que, cuestionando el contenido de los mitos y creencias, dedicaron sus esfuerzos a “descubrir” cierto orden y principios unificadores de todas las cosas, que explicaran tanto su origen como su permanencia.

Esta tradición tuvo su continuidad, a lo largo de la historia posterior, en los trabajos de numerosos pensadores. Entre ellos se destacan los de los eruditos musulmanes, cuyo máximo esplendor se concretó en los siglos X y XI.

Estos hombres no sólo contribuyeron a difundir la obra de los griegos que los precedieron, sino que hicieron aportes propios al saber médico - naturalista de su época. Sin embargo, es al influjo de las visiones mecanicistas que surgieron en la Europa del siglo XVII, cuando nacieron los principios de lo que conocemos como ciencia moderna.

Es en ese momento cuando hombres de la talla del astrónomo italiano Galileo Galilei (1564-1642), del filósofo francés René Descartes (1596- 1727) y muchos otros, proponen determinados métodos, tanto del pensamiento como de la acción, destinados a fundamentar experimental y racionalmente las ideas sobre el Universo.

El surgimiento y consolidación de la ciencia experimental constituye, sin lugar a dudas, uno de los grandes logros de la humanidad. Fundamentalmente por dos razones: por lo que implica para el hombre sentirse capaz de explicar y predecir los fenómenos naturales y no atarse a los caprichos de algún “ente” sobrenatural y por lo que ese conocimiento y predicción implican para el mejoramiento de las condiciones de vida de la humanidad, al convertirse en poderosas herramientas para modificar la realidad natural.

Estos hechos son reflejados en las siguientes palabras del científico y divulgador de las ciencias Bertrand Russell (1872-1970): “Ciento cincuenta años de ciencia han resultado más explosivos que cinco mil años de cultura precientífica.”

La cultura científica retomó y desarrolló muchas de las ideas de los griegos que habían quedado en el olvido durante el dilatado período de la Edad Media, que afectó a toda la cultura de occidente durante casi mil años. Una de estas ideas es la existencia de ciertas unidades fundamentales - un principio común de estructura- cuyo conocimiento, nos permitiría acceder al principio ordenador de todas las cosas. Para las ciencias de la naturaleza, la posibilidad de ubicar físicamente las unidades mínimas donde se manifestaran las propiedades de un determinado sistema, fue un poderoso acicate de cuya mano nació un sinnúmero de programas de investigación.

Cualquier estructura material, por más compleja que fuera, podía, según esta visión, desmontarse en sus constituyentes más íntimos a fin de estudiarlos por separado. El estudio de cada uno de ellos y el conocimiento de la forma en que se producía el “montaje” de los mismos para dar como resultado el sistema completo, permitiría elucidar los misterios más profundos de la naturaleza.

René Descartes fue uno de los primeros y máximos exponentes de esta visión que recibió el nombre de “mecanicismo”, debido a que en ella se asimilaban los sistemas vivos a las máquinas, cuyo conocimiento podía ser deducido del estudio de cada una de sus partes. Descartes fue también quien propuso una forma de pensamiento que, según él, daría los mejores resultados en el arte de conocer la naturaleza. Se denominó la duda metódica, ya que consistía en dudar permanentemente de las evidencias, sometiendo a la crítica recurrente todo conocimiento alcanzado.

La duda cartesiana fue considerada la mejor forma de protegerse del dogmatismo. Aunque Descartes no recurrió con demasiada frecuencia a la contrastación experimental de sus afirmaciones, la forma mecanicista de pensar el mundo natural y el método crítico cartesianos se erigieron como las formas más aceptadas destinadas a conocer científicamente la realidad. Esta corriente de pensamiento se conoce como racionalista, ya que confiaba plenamente en los métodos del razonamiento, como herramientas reveladoras de las verdades en los más diversos campos del conocimiento.

La búsqueda y caracterización de los elementos simples que formaban los sistemas más complejos, se constituyó en un sueño para la ciencia. Persiguiendo ese sueño nacieron los modelos de átomos y moléculas, constituyentes elementales de toda la materia.

El conocimiento de las características tan particulares de los seres vivos, producto de la extrema complejidad de estos sistemas comparados con los sistemas inertes, no escapó del sueño mecanicista. Uno de los problemas principales del pensamiento biológico de todos los tiempos fue establecer la relación entre estructura y vida.

Paralelamente con el despliegue de las propuestas racionalistas - que como dijimos confiaban en la razón como fuente principal del conocimiento -, crecía otra corriente dentro de los naturalistas. La misma se amparaba en los métodos experimentales que ya dominaban el campo de los conocimientos en física desde los trabajos pioneros de Galileo Galilei. El esfuerzo, por tanto, se fue volcando paulatinamente a fundamentar los conocimientos en la observación y la experimentación. Esta nueva corriente se conoce como empirista. De la asociación entre las corrientes racionalista y empirista - pese a los enfrentamientos que solían darse entre ambas-  empezaron a tomar forma las primeras ideas sobre la constitución elemental de los seres vivos.

DESDE LAS FIBRAS Y LOS GLÓBULOS A LAS CÉLULAS

Pero el tema de la vida superaba en mucho a las posibilidades del mecanicismo de explicarlo haciendo caso omiso de la idea de una fuerza exterior, que infundiera tal propiedad a la materia. Es mismo Descartes que, fiel a su mecanicismo radical, negó la existencia de una fuerza o principio distinto al resto de las fuerzas de la naturaleza para las propiedades de la vida, sostuvo, sin embargo, que la conciencia del hombre respondía a una oscura “alma racional”, no reductible a la composición material de su cuerpo. Así la búsqueda de la estructura elemental se mantiene fuertemente asociada con las posiciones vitalistas, que establecen una dualidad fundamental entre la materia y las propiedades de la vida.

Los vitalistas suponen que cualquiera sea la estructura que caracteriza la vida, debe además ser la residencia de un “principio vital” o una “fuerza vital” oculta. Nacieron así los modelos que intentaban dar cuenta de la complejidad de la vida en la organización de unos pocos constituyentes básicos dotados de tal fuerza vital. Una de las ideas más antiguas es la “teoría fibrilar”. Probablemente nació de la observación de estructuras “fibrosas” macroscópicas, de las que dieron cuenta médicos y fisiólogos de los siglos anteriores, tales como fibras musculares, venas y nervios.

Las fibras son concebidas como las partes sólidas de los organismos, cuya asociación da lugar a la formación de tejidos y órganos. Son las fibras las estructuras donde reside la fuerza vital y por lo tanto portadora de vida, tanto en lo estructural como en lo funcional.

Sin embargo el sueño cartesiano al que aludíamos anteriormente, no permite evadirse de una búsqueda más y más profunda hacia el interior de las cosas. Convencidos de que la naturaleza de la materia es infinita y que, detrás de cada estructura última debe todavía haber otra más elemental, a la cual puede ser reducida la primera, esa búsqueda no se detuvo.

Y llevó la pregunta ¿de dónde proceden las fibras? La observación al microscopio de ciertas estructuras globulares, vino a dar una primera respuesta. Nació así la idea del glóbulo y el establecimiento de una fuerte corriente “globulista” complementaria de la teoría fibrilar.

Los globulistas, que basaron sus ideas en las observaciones de microscopistas tan importantes como Marcelo Malpighi (1628 - 1694) o Anton Van Leeuwenhoek (1632 - 1723), no pretendían reemplazar en principio a la fibra como constituyente fundamental de la vida. Simplemente encontraron en estas estructuras globulares, llamadas “granuli globuli” por Malpighi y “glóbulos protusados” por Leeuwenhoek, el origen de las fibras a las que seguían considerando portadoras de la fuerza vital.

Las palabras del naturalista alemán Hempel hacia el año 1819 son, a este respecto, significativas: “Antes de hacerse visible cualquier fibra se observa en las sustancias que van a constituirla una formación esférica de tamaño variable. Estos glóbulos flotan en un líquido que, en determinadas circunstancias, parece transformarse asimismo en estas formas, de las que surgen las fibras, que podemos imaginarnos que están organizadas por el ensartamiento de tales cuerpos.”

Para Hempel, a la manera de las perlas ensartadas en un collar, los glóbulos dan lugar a las fibras, últimas estructuras en las que reside aquello que denominamos vida. A su vez, los glóbulos tienen su origen en un líquido indiferenciado.

De esta manera este pensador cierra el círculo de los orígenes de la estructura viva, partiendo de la homogeneidad de un líquido a la diferenciación en glóbulos y el posterior ensamblado de los mismos formando las fibras.

Pero para esa misma época -principios del siglo XIX-, la teoría fibrilar empieza a caer en desgracia y a ceder terreno a la teoría globular. Esta última constituye el primer acercamiento a la teoría celular moderna. En forma lenta pero sostenida, las posturas vitalistas fueron quedando relegadas del plano de la investigación que fue concentrándose en una búsqueda más orientada a revelar las bases físicas de la vida que en preguntarse qué era ese “algo más” que desvelaba al vitalismo.

POR FIN, LAS CÉLULAS

Resulta interesante volver a considerar aquí que la observación de estos “glóbulos” es muy anterior al establecimiento de la teoría globulista, antecedente inmediato de la teoría celular. Normalmente, se asigna el descubrimiento de las células a Robert Hooke (1635-1703), que comunica sus observaciones alas Royal Society de Londres en el año 1667.

Robert Hooke era un inventor y renombrado naturalista de su época, que realizó importantes contribuciones, principalmente en el campo de la física teórica y experimental. Según relata el mismo, la primera observación de células (nombre que él le dio debido a su parecido con las celdillas de un panal de abejas) la realizó al analizar al microscopio una delgada capa de corcho. Luego extendió esas observaciones  a otros vegetales, identificando las mismas estructuras “porosas”.

Hoy sabemos que lo que Hooke observaba eran las paredes celulares en tejido muerto y que, debido a esta razón, no contenían nada en su interior. Sin embargo, el propio Hooke hizo observaciones de células vivas, identificando un “jugo” en el interior de dichas celdas, que interpretó como parte del sistema de circulación de savia.

El descubrimiento de Hooke, que documentó sus observaciones con dibujos de gran precisión, no obtuvo en su momento mayores comentarios ni interés por parte de los naturalistas, aunque se seguía buscando la mínima estructura dotada de vida. Las observaciones del microscopista holandés Van Leeuwenhoek son todavía anteriores a las de Hooke e incluyen células aisladas vivas: espermatozoides, glóbulos rojos y hasta bacterias. Estas observaciones también fueron recibidas como una “curiosidad” por el resto de los naturalistas, como un objeto de admiración, pero carente de importancia para la reflexión científica.

No obstante Leeuwenhoek fue un investigador “mimado” de su época, ya que sus cuidadosas observaciones dieron cuenta de un mundo de “animalculos” microscópicos de los cuales ni siquiera se sospechaba su existencia. De tal grado fue su fama que recibió la visita de la reina Catalina de Rusia y de la reina de Inglaterra a su laboratorio, cosa que en esa época era considerada una gran deferencia. Pero ni él mismo ni sus contemporáneos correlacionaron sus descripciones del mundo microscópico con la existencia de unidades elementales de la vida. Similar fue el caso de otro de los grandes microscopistas como Malpighi, descubridor además de variadas estructuras en animales y vegetales, algunas de las cuales todavía llevan su nombre. Estos hechos demostrarían que el mejoramiento de la calidad de las lentes, fue apenas anecdótico en el establecimiento de la teoría celular casi dos siglos después de estas primeras observaciones.

El destacado biólogo molecular francés François Jacob (nacido en 1920) da cuenta de este hecho en la siguiente frase: “para que un objeto científico sea accesible a la experiencia, no basta con descubrirlo, hace falta, además, una teoría dispuesta a aceptarlo”.

Así es que, durante casi todo el siglo XVIII, hubo un gran estancamiento en la descripción de estructuras microscópicas, que apenas superaron las realizadas por microscopistas del siglo anterior. Coexistieron simultáneamente las ideas de células (Hooke), fibras (Haller) y vesículas o utrículos (Malpighi). Hacia finales del siglo XVIII y principios del XIX, se evidencia un renovado interés por resolver los enigmas de la naturaleza. Principalmente en Alemania, donde surge una corriente filosófica denominada “Naturphilosophie” (o filosofía de la naturaleza) que tuvo un gran impacto sobre toda la intelectualidad europea.

Los defensores de la “Naturphilosophie” se proponían elaborar una filosofía basada en las enseñanzas de la naturaleza y por ello impulsaron con vigor las investigaciones en las distintas ramas de las ciencias naturales. Entre ellas la de los estudios microscópicos.

Uno de los más destacados hombres de este movimiento filosófico fue Lorenz Oken (1779 -1851) que, en 1805, concibe a los organismos macroscópicos como constituidos por la fusión de seres primitivos similares a los “infusorios”. Estos, según Oken, han perdido su individualidad en favor de una organización superior. También supone que estos organismos microscópicos deben ser esféricos debido a consideraciones exclusivamente estéticas y en el convencimiento de que debía mantener cierta correspondencia con la forma del planeta.

Es muy interesante el hecho de que estas consideraciones de Oken son sólo especulativas, sin pretensiones de ser corroboradas experimentalmente o por vía de la observación Pero sin duda prepararon el terreno para el surtimiento de la teoría celular, ya que proveyeron un marco teórico para interpretar las observaciones microscópicas.

Es así como naturalistas franceses como el botánico Henri J. Dutrochet (1776-1847) o el zoólogo Felix Dujardin (1801-1860), prácticamente llegan a esbozar la teoría celular, asignando a las células (que todavía recibía diferentes nombres tales como utrículos, vesículas, glóbulos, etc.) un carácter de unidad estructural y fisiológica de los organismos. Dutrochet, denomina “sarcode” a la sustancia que conforma el interior de las células y este constituye el primer antecedente de la descripción del plasma celular denominado posteriormente protoplasma.

Pero es en Alemania, donde los herederos directos de la “Naturphilosophie”, formalizan una verdadera teoría celular. Esta teoría supera en mucho, debido a su coherencia, a todas las propuestas anteriores y resuelve por el momento el tema de encontrar y caracterizar las unidades fundamentales de la vida.

LA PRIMERA TEORÍA CELULAR

Hacia la década de 1830, ya se habían establecido los progresos fundamentales, en los planos de la observación y teórico, que preanunciaban la primera teoría celular. Se había descubierto la organización celular de vegetales y de ciertos tejidos animales (Dutrochet y Purkinje, 1801), se había identificado el núcleo en las células vegetales (Robert Brown 1831) y se había descubierto en el interior de las células una sustancia a las que se asignaba el carácter de “materia viva”: el protoplasma (Dujardin, 1835). ¿Qué más faltaba para considerar a estos descubrimientos una verdadera teoría celular?

Restaban todavía dos cosas fundamentales que aún no estaban teóricamente resueltas, no habían sido avaladas por observaciones. En primer lugar la generalización de la existencia de las células para explicar la organización de todo el mundo vivo y, en segundo lugar, la determinación del origen de dichas células. Es en ese momento cuando aparecen en escena los nombres de Matías Schleiden (1804 -1881) y de Teodor Schwann (1810 -1882).

Schleiden era un abogado nacido en Hamburgo que, tardíamente, dedicó sus esfuerzos a las ciencias naturales. Según se conoce, padecía de fuertes desequilibrios mentales  y tuvo más de un intento de suicidio, lo que acabó con su promisoria carrera de leyes. En 1833 decide cambiar de vida y se anota como alumno en la carrera de medicina de la prestigiosa Universidad de Gotinga. Pero es en 1838, cuando Schleiden, tomando como referencia el descubrimiento del núcleo celular por parte de Robert Brown, se aboca a describir y proponer una función para el mismo. De tal grado es la perseverancia en sus observaciones y la precisión que logra que identifica dentro del núcleo al nucleolo.

Los estudios de Schleiden se basaron siempre en vegetales y, dentro de estos, en la embriología vegetal o fitogénesis. Sus aportes a la teoría celular pueden resumirse en tres elementos fundamentales. El primero es el establecimiento de que todos los vegetales están formados por células o dicho de otra forma que la célula vegetal es la unidad elemental constitutiva de la estructura de la planta. El segundo que el crecimiento de los vegetales depende de la generación de nuevas células. El tercero y último es que la célula se origina por diferenciación de una masa gelatinosa de la cual se organiza primero un nucleolo alrededor del cual se organiza el núcleo celular (que él llamó citoblastos) y sobre este último se adapta “como un vidrio de reloj a la esfera” una vesícula que va creciendo paulatinamente.

A su vez, considera que la reproducción celular se produce en forma de yuxtaposición donde una célula se genera “dentro” de otra.

Como se deduce de lo dicho, sólo la primera es totalmente cierta mientras que la segunda y la tercera son erróneas. Sin embargo, lo que importa fundamentalmente para el establecimiento de la teoría es el hecho de que, según la opinión de Schleiden, toda explicación sobre la génesis y desarrollo de una planta debe ser “reducida a la teoría celular”.

Dice: “puesto que las células orgánicas elementales presentan una marcada individualización, y puesto que son la expresión m<s general del concepto de planta, es necesario ante todo estudiar esta célula como el fundamento del mundo vegetal”. Schleiden rechaza además la idea de una fuerza vital y considera que la explicación del mundo natural debe restringirse a una explicación del tipo mecanicista fundada en el experimento y la observación.

Adelanta asimismo una posición de tipo evolutivo ya que, en 1842, sostiene que “dada la primera célula se abre el camino para la total proliferación del reino vegetal, que le permite ser edificado mediante la formación de variedades, subespecies, especies y así sucesivamente en un espacio de tiempo del que no tenemos noción alguna.”

Además de sus contribuciones a la teoría celular, Schleiden se dedicó a la filosofía, disciplina en la que obtiene un doctorado. Publica también varias obras teológicas enmarcadas en la filosofía natural a la que adscribía y, dotado de un espíritu práctico muy particular, alienta a Carl Zeiss a montar un taller de óptica donde más tarde serán fabricados los mejores lentes de aumento de la época que, aún hoy, gozan de enorme prestigio.

LOS ANIMALES TAMBIÉN

Como ya adelantamos, el otro protagonista de esta historia es el zoólogo alemán Teodor Schwann, un alumno destacado de un famoso naturalista berlinés llamado Johannes Müller (1801 -1858) considerado un teórico genial y un hábil experimentador. Müller había, entre otras contribuciones, adelantado el hecho de que la fermentación se debía a la acción descomponedora de ciertos microorganismos. Esta idea recién se impuso con los aportes de Louis Pasteur (1822 -1895) a mediados del siglo XIX. Su contribución a la teoría celular parte de extender al campo de los animales los descubrimientos hechos por Mattias Schleiden en las plantas. El mismo se dio cuenta tempranamente de este hecho y según lo relata en el siguiente texto: “Un día en que cenaba con M. Schleiden, este ilustre botánico me señaló el papel importante que juega el núcleo en el desarrollo de las células vegetales. Me acordé de inmediato de haber visto un órgano similar en las células de la cuerda dorsal, y comprendí en el mismo instante la suma importancia que tendría un descubrimiento si llegaba a demostrar que en las células de la cuerda dorsal este núcleo juega el mismo papel que el núcleo de las plantas en el desarrollo de las células vegetales”.

Como se desprende de la cita, Schwann aceptaba la idea errónea de Schleiden sobre la generación de las células a partir del núcleo. Todavía no se había descubierto la división celular, caracterizada por el proceso de división del núcleo (cariocinesis) seguido de la división del citoplasma (citocinesis). Pero uno de los objetivos declarados de Schwann es demostrar que cada célula y los tejidos que éstas forman tienen vida propia. Pretende probar que el organismo es, simplemente, el resultado de una asociación celular.

El fin de estas investigaciones es negar el papel ampliamente aceptado de una “fuerza vital” y explicar la morfogénesis de los animales y vegetales por “principios mecánicos, sin la intervención de oscuras fuerzas inmateriales.

Hasta ese momento, aunque esbozada, todavía no se había universalizado suficientemente la idea de que la célula es la unidad básica sobre la que se apoya cualquier manifestación de vida. Sin embargo, la nueva teoría sirvió como marco general para  un extenso y fecundo programa de investigación en fisiología y anatomía que ganó a los círculos médicos de la época. De esta forma, rápidamente surgen una serie de tratados en estas disciplinas que terminan por establecer la universalidad de la constitución de los seres vivos.

No ocurrió lo mismo en el ámbito de la educación donde, hasta la última década del siglo XIX, todavía el concepto de la organización celular todo el mundo vivo no se reflejaba en los libros de texto de la enseñanza media y universitaria, especialmente fuera de Alemania. Algunos historiadores de las ciencias, responsabilizan de este hecho a la influencia de ciertos filósofos que calificaban a la nueva teoría de una patraña, una “fantástica teoría” que en nada reflejaba la realidad biológica. Entre estos filósofos adversos a la teoría celular se encuentra Auguste Comte (1798 -1857).

Comte fue, paradójicamente, uno de los pensadores cuyas ideas tuvieron mucho que ver con el establecimiento de los métodos y las formas modernas de la investigación científica. De todas formas, aunque para esa época la idea de la célula como unidad orgánica y funcional ya estaba establecida, quedaban en la penumbra los procesos por los cuales se produce la generación de nuevas células.

LA DIVISIÓN CELULAR

En otras palabras, era desconocido el hecho de que las células tienen su origen siempre por multiplicación de células preexistentes y que esta multiplicación se realiza    -siempre- por partición del material que compone a la “célula madre” (división celular). En la resolución de esta cuestión, entra en escena el nombre fundamental del patólogo de origen alemán Rudolf Virchow (1821 -1902). Los estudios de Virchow se centran en el origen de los tumores cancerosos y otras enfermedades degenerativas de los tejidos. Hacia 1845, este investigador, convencido de que las células son el centro de toda la actividad vital, y basándose en observaciones de su colega Remak, llega a la conclusión de que las células se originan únicamente a partir de células preexistentes.

Esta conclusión es expresada por Virchow en latín y en como una máxima que se ha hecho famosa: “ommis cellula e cellula” (toda célula proviene de otra célula). Probablemente se inspiró para su enunciación en otra máxima expresada por el naturalista italiano Lázzari Spallanzani (1729 -1799) que rezaba “omne vivum ex vivo”, para afirmar que todo ser vivo provenía de otro ser vivo y cuestionar de esta forma la extendida idea de que la vida surgía por generación espontánea.

Virchow en una cita famosa, hace referencia a esta asociación de ideas de la siguiente forma: “También en patología podemos establecer el principio general de que no existe creación de novo, de que no podemos demostrar, tanto en la evolución de los organismos completos como en la de los elementos particulares, la generación espontánea. [...] negamos en la histología fisiológica o patológica la posibilidad de formación de una nueva célula a partir de una sustancia no celular.

Dondequiera que se origine una célula, allí tiene que haber existido previamente una célula (ommis cellula e cellula), lo mismo que un animal solo puede provenir de un animal y una planta de otra planta”.

Pese a estas contribuciones de Virchow, hacia el fin de su vida, volvió a las viejas ideas de la existencia de una fuerza vital. Propone que el fenómeno de la vida es tan complejo que ninguna explicación mecánica podrá dar cuenta plenamente del mismo y que por ello sería conveniente aceptar que la vida constituye un fenómeno que responde a algo “especial”. Algo que jamás podrá ser explicado plenamente desde los estudios físicos y químicos “aunque se consiguiera concebir la vida en su conjunto como un resultado mecánico de las conocidas fuerzas moleculares”.

A partir del momento en que la célula es considerada una unidad fundamental de la vida, se acrecienta el interés por estudiarla. La mejora en el instrumental óptico y en las técnicas de tinción, permitieron que avanzaran rápidamente las observaciones y descripciones, tanto del núcleo celular eucariota como del citoplasma.

Se descubren una tras otra las organelas, evidenciando una complejidad en el citoplasma muy alejada de la simpleza que le otorgaban los primeros citólogos calificándolo de masa protoplasmática homogénea. Sigue siendo una incógnita todavía la forma en que se produce la división celular.

Aunque otros investigadores (Otto Bütschli en 1875 y Rober Remak en 1880) realizaron importantes observaciones respecto de la forma en que ocurre la división celular, los aportes fundamentales en este aspecto se los debemos al trabajo de Walther Flemming (1843 - 1905). Flemming concentró su interés en el estudio del núcleo celular y fue quien denominó “cromatina” a la sustancia que ocupa el interior del mismo, debido a la tendencia de este material de fijar ciertos colorantes y de esta forma diferenciarse del resto del contenido celular. Pero el aporte fundamental de Flemming fue la descripción de la mitosis y la identificación de los cromosomas.

Pronto se estableció que cada especie tenía un número de cromosomas que era característico de la misma y el hecho de su reducción a la mitad durante la generación de gametos. Se había descubierto, de ese modo, la meiosis (Van Beneden en 1889). A partir de ese momento el estudio del núcleo celular, y en particular de los cromosomas, tomaría cada vez mayor importancia.

CÉLULAS, GENÉTICA Y EVOLUCIÓN

A principios del siglo XX, con el redescubrimiento de los trabajos de Gregor Mendel (1822 - 1884) y los conocimientos acumulados sobre la célula, se abrió un nuevo campo del saber biológico: la citogenética. Esta disciplina permitió correlacionar los acontecimientos que ocurren durante la división celular, con los principios que rigen la herencia de los caracteres.

Así se pudo comprobar la ubicación física de los factores mendelianos (genes) en los cromosomas (Walter S. Sutton en 1902) y estudiar los efectos genéticos de diversas alteraciones en el material genético.

La idea de mutación impuesta por Hugo De Vries (1848-1935) y constatada en los trabajos de Thomas Morgan (1866-1945) -sobre la mosca drosophila- para explicar los cambios en los organismos, permitió “fundir” en un mismo marco explicativo general tanto la teoría celular, como la genética mendeliana y la teoría darwinista de la evolución

Estas disciplinas se habían desarrollado paralelamente durante todo el siglo XIX, sin que  se establecieran firmes principios unificadores entre las teorías que las sustentaban.

Esta gran unificación de distintos modelos biológicos, dio como resultado la denominada TEORÍA SINTÉTICA DE LA EVOLUCIÓN, surgida en la década del 30. La teoría sintética pronto se constituyó como una poderosa herramienta conceptual en manos de los bioquímicos y biólogos, rindiendo enormes frutos en el campo de los conocimientos biológicos.

NACE LA BIOLOGÍA CELULAR

La siguiente frase del historiador de las ciencias Desiderio Papp muestra cómo las tendencias principales en el desarrollo de la biología durante nuestro siglo, retoman y superan los anhelos de los naturalistas de siglos anteriores.

“Describir  la vida del organismo en términos de la física y química fue el magno objetivo que los iatromecánicos y iatroquímicos del siglo XVII se habían propuesto. En nuestra centuria se logró, en varios campos de la biología, acercarse a su ideal en mayor medida de lo que hubieran osado soñar los protagonistas renacentistas.”

Esta frase de D. Papp se justifica si consideramos que es en este siglo cuando se pasa de las descripciones microscópicas  a una biología firmemente apoya en la bioquímica, capaz de analizar y sintetizar macromoléculas en el laboratorio. Es en este siglo cuando se caracteriza químicamente a los genes y se explora con éxito la ultraestructura celular. Se logra interpretar las estructuras observables en función de modelos moleculares de gran poder explicativo. Si bien, a principios de siglo ya estaba establecida la presencia de ADN como un constituyente importante en el núcleo celular, a la hora de considerar cuáles eran las moléculas responsables de la transmisión de caracteres hereditarios, los bioquímicos se inclinaban por las proteínas.

  Este convencimiento respondía al hecho de haberse identificado hasta ese momento una gran cantidad de tipos proteicos diferentes que hacían pensar que eran determinantes de la gran cantidad de caracteres de los organismos.

De la misma forma, el hecho de que estos tipos proteicos pudieran ser generados sobre la base de la posición y número de una cantidad relativamente pequeña de aminoácidos, reforzaba la idea de que fueran las proteínas el asiento físico de los genes. Hacia 1940, el físico de origen alemán Max Delbrük y el microbiólogo italiano Salvador Luria fundan lo que se denominó como “grupo fago”. El grupo fago estaba constituido por investigadores de diversas disciplinas que se dedicaron con ahínco a determinar la estructura de los virus bacteriófagos.

Tenían la esperanza de que tales estudios les permitirían conocer la forma en que los genes controlaban la herencia celular. Recién hacia 1944, el bioquímico norteamericano Oswald T. Avery, investigando la acción infecciosa de los neumococos, descubrió que el ADN era el soporte material de los caracteres hereditarios en todos los seres vivos, sin excepción.

Este descubrimiento se constató también en los enigmáticos virus, que formaban parte de los desvelos del grupo fago desde hacía ya un lustro. Con este descubrimiento, los estudios bioquímicos sobre la constitución química y la estructura del ADN pasaron a ocupar un primer plano. El importante físico alemán emigrado a los Estados Unidos durante la segunda guerra mundial, Erwin Schrödinger expresa en forma muy gráfica el papel esencial que se le asignaba por aquella época al ADN: “la fibra cromosómica contiene, cifrada en una especie de código en miniatura, todo el porvenir del organismo, de su desarrollo, de su funcionamiento. Las estructuras cromosómicas cuentan también con los medios para poner este programa en ejecución. Son a la vez la ley y el poder ejecutivo, el plan del arquitecto y la técnica del constructor ...”

Estas ideas expresadas por Schrödinger tuvieron fundamental importancia en el desarrollo posterior de la genética molecular ya que daban sentido y dirección a la búsqueda emprendida. Se debía hallar una estructura tal que se correspondiera con la posibilidad de codificar todas las instrucciones necesarias para el desarrollo y reproducción de los organismos.

A partir de ese momento, el empleo y desarrollo de instrumental sofisticado, que había sido poco considerado para el estudio de los seres vivos y formaba parte del arsenal de físicos y químicos, paró a desempeñar un papel protagónico.

La biología ingresó en los laboratorios y los recursos metodológicos, teóricos e instrumentales que hasta ese momento eran característicos de los estudios en física y en química, se integraron plenamente a las investigaciones sobre la vida. Esta cierta imprecisión para establecer los límites entre ramas científicas que tradicionalmente habían permanecido bastante ajenas unas de otras, da cuenta de la nueva posibilidad de comenzar a explicar ciertos aspectos esenciales de la vida en los mismos términos en que se explican los sistemas físicos y químicos. El antiguo sueño mecanicista, tan claramente expresado en la obra de René Descartes - el brillante filósofo francés del siglo XVII-, parecía empezar a cumplirse: la posibilidad de que el fenómeno de la vida pudiera comprenderse a partir del estudio de sus constituyentes más “íntimos”.

De entre todas las técnicas que en esos años se volcaron al análisis del ADN, el primer indicio de su estructura provino de la cristalografía. El análisis de cristales de proteína purificada, sugirió - en la década del 40- al físico estadounidense Linus Pauling y al inglés Maurice Wilkins que esta molécula mostraba la forma de un filamento helicoidal.

El trabajo de los cristalógrafos no pasó desapercibido para los investigadores James Watson y Francis Crick, quienes se basaron en los mismos para sugerir que, también, la molécula de ADN era de tipo helicoidal. Finalmente, en abril de 1953 propusieron el modelo definitivo de la molécula de ADN - el modelo de la doble hélice- y pocas semanas después sugirieron la forma en que se replicaba. Por fin se contaba con un modelo de la forma en que se disponían los genes en los organismos y cómo se copiaban para transferirse de un organismo a otro asegurando la continuidad de la especie.

Por estos descubrimientos, que son unos de los fundamentales de toda la historia de la biología, recibieron el premio Nobel de medicina y fisiología nueve años después. Pero todavía faltaba interpretar la forma en que fluía la información contenida en el ADN para que esta molécula cumpliera con las funciones de replicarse y traducirse a proteínas. Con el aporte de diversas investigaciones desarrolladas a partir del impulso que tuvo el modelo de la doble hélice, en 1957, el propio Crick enuncia el “dogma central de la biología molecular” con los conceptos centrales de replicación, transcripción y traducción.

Si bien, el “dogma central” daba cuenta de la forma en que fluía la información genética, todavía no se había podido descifrar el código genético ni la forma en que se producía la transcripción y traducción. En 1961 los investigadores franceses Jacob y Monod postulan el papel central del ARN mensajero y cuatro años después, diversos experimentos que tuvieron como protagonista central a Niremberg terminaron con el descifrado completo del código genético.

Posteriormente con las técnicas de secuenciación del ADN, la genética molecular entró en su fase decisiva de desarrollo que la llevó mucho más allá del interés teórico y desató una gran cantidad de técnicas que transformaron a este conocimiento en una de las claves para el desarrollo de la biomedicina y la industria.

LAS BIOTECNOLOGÍAS

El desarrollo de los modelos teóricos que constituyen la genética molecular y de las técnicas que permiten la manipulación del material genético derivó en un fuerte impulso de las llamadas biotecnologías. Aunque desde hace milenios el hombre ha utilizado a los microorganismos y otros seres para producir alimentos o desinfectantes (piénsese en la fabricación del pan, queso o en el uso de mohos para evitar infecciones), esto se realizaba en forma empírica. Es decir que se contaba con un conjunto de técnicas desarrolladas a lo largo de la historia que permitían producir algunos productos de consumo humano utilizando distintos microorganismos. Sin embargo, desde principios de siglo se han venido estudiando y mejorando estas técnicas así como incorporando nuevas, hasta desarrollar importantes líneas de investigación aplicada que se han dado en llamar biotecnologías.

El conocimiento obtenido a instancias del desarrollo de la genética molecular, ha dado un impulso aún mayor a la explotación industrial de los organismos con el advenimiento de las técnicas de ingeniería genética. Ya no se trata sólo de aislar organismos útiles para algún fin sino de fabricarlos “a medida”.

Las palabras del biólogo inglés J.B.S. Haldane, pronunciadas en 1929 - y que, tal vez, daban cuenta sólo de un sueño de bioquímico -, se han hecho realidad: “Si no eres capaz de encontrar un microbio que produzca lo que quieras, ¡créalo!”.

Hoy es posible (y así se hace) modificar genéticamente a muchos microorganismos para que fabriquen diversos productos que naturalmente no producen. Entre ellos se encuentran antibióticos, hormonas, vacunas y una infinidad de productos de uso medicinal. También, se proyecta producir de esta forma combustibles, diversos alimentos y extraer valiosos metales de las rocas.

A partir del desarrollo de plantas transigencias se ha mejorado la productividad de muchos cultivos, ya sea porque se les introducen genes que les confieren resistencia a muchas enfermedades o porque se obtienen vegetales de mejor calidad. También se han producido diversos animales transgénicos que son utilizados fundamentalmente en la investigación biomédica y otros que se proyecta podrían resultar de utilidad para la producción agropecuaria.

Otro de los capítulos controvertidos de las biotecnologías es el que se refiere al desarrollo de las técnicas de fertilización asistida. Esta nueva disciplina médica que incorpora tecnologías destinadas a superar problemas reproductivos, sigue siendo tema de intensos debates en los planos social, teológico, moral, jurídico y científico.

Algunos consideran reñido con la ética el hecho de que se produzcan embriones humanos casi en forma industrial y se los conserve para la posibilidad de que sean reclamados en el futuro. En 1996 se reavivó un intenso debate sobre el tema, cuando en Inglaterra - aplicando la legislación vigente- se destruyeron 5000 embriones criopreservados en nitrógeno líquido que no fueron reclamados por sus padres en los últimos cinco años. Algunos sectores, principalmente de la Iglesia Católica, calificaron este hecho como un genocidio.

Otro de los debates que suscita la fertilización asistida, es la posibilidad de manipulación genética, tanto de las células sexuales como de los embriones. Combinadas con las prácticas de ingeniería genética, la fecundación asistida podría convertirse en un medio de solicitar “bebés a medida”; portadores de determinadas características genéticas consideradas “deseables” por los futuros padres.

Asimismo, y sin modificar el patrimonio genético del embrión, ya es posible determinar si el espermatozoide o el embrión son portadores del cromosoma Y. A partir de esta identificación temprana, se ha hecho posible elegir el sexo del bebé que nacerá. Aunque el objetivo inicial de la aplicación de estas técnicas es evitar el riesgo de que el bebé sea portador de enfermedades genéticas ligadas al sexo (como la hemofilia), se han dado casos de que ciertas compañías ofrezcan comercialmente este “servicio” a padres que deseen elegir el sexo de su hijo por razones puramente culturales. La preocupación reside en que la masificación de estas técnicas podría llevar a un desbalance en la relación entre el número de mujeres y de varones en la población. Por ahora, la selección del sexo es un tratamiento caro y por lo tanto limitado a pequeños sectores de la población. Sin embargo se prevé el abaratamiento y el aumento de la confiabilidad del mismo en un futuro no muy lejano.

Otro de los puntos en conflicto, reside en el hecho de que se puedan producir niños a partir de la donación de óvulos, de embriones o de espermatozoides por parte de personas ajenas a la pareja que desea tener hijos. Asimismo, en los últimos años se han dado varios casos de préstamo de útero. Es decir que una mujer accede voluntariamente a que se le implante un embrión proveniente de la fecundación de óvulos y espermatozoides de otra pareja, cuyo problema consiste en que la madre biológica no puede mantener el embarazo. La “madre sustituta” desarrolla en su seno al embrión y luego del nacimiento lo entrega a sus padres biológicos.

El camino abierto por la fertilización asistida admite aún muchísimas variantes más que las aquí señaladas. Todas ellas son conflictivas para mucha gente debido a sus elecciones morales o convicciones religiosas. Son muchos los científicos, sociólogos, políticos que sostienen que el debate que supone la aplicación de estas técnicas y la elaboración de una legislación al respecto, debe salir de los comités de especialistas e incorporar las opiniones de la población en general.

EL PROYECTO GENOMA HUMANO

Pero el aspecto más inquietante de las biotecnologías es el que se refiere a la modificación genética del propio hombre. El proyecto genoma humano, que tiene como meta completar el mapeo genético del hombre hacia el año 2000, generará la posibilidad de implementar a gran escala las llamadas terapias génicas para las más diversas enfermedades genéticas humanas. La ingeniería genética, así como es una de las más promisorias de las biotecnologías destinadas a mejorar la calidad de vida de la población humana, necesita ser reglamentada para que no se transforme en  nuevos  intentos de llevar adelante prácticas de carácter eugenésico.

EPÍLOGO

El descubrimiento de que el ADN es el soporte físico de la información genética, junto a la posibilidad de haber descifrado el código, que nos permite comprender el mensaje escrito en los genes, representa uno de los logros más asombrosos de la investigación biológica. Significó desentrañar uno de los grandes misterios: qué es la vida y cómo es posible que los seres vivos se perpetúen en el tiempo.

Desde el establecimiento de la estructura del ADN por Watson y Crick en 1953, el avance en torno al conocimiento de la vida a nivel molecular ha sido vertiginoso. Según Crick: “en junio de 1966, la reunión anual del laboratorio de Cold Spring Harbor trató el tema del código genético.

Se señaló el fin de la biología molecular clásica, ya que la definición detallada del código genético - el pequeño diccionario- había demostrado que básicamente las ideas fundamentales de la biología molecular eran correctas. Para mí y para mucha más gente, dentro y fuera de la profesión, era extraordinario que hubiésemos llegado hasta ese punto tan rápido. Cuando comencé a investigar temas biológicos, en 1947, no tenía la menor sospecha de que las grandes cuestiones que me interesaban -¿de qué está hecho un gen?, ¿cómo se replica?, ¿cómo se pone en marcha y cómo se para?, ¿qué es lo que hace?- según suponía, rebasaría mi carrera científica activa y me encontré con la mayoría de mis ambiciones satisfechas” La biología celular nos ha permitido ver a los seres vivos como producto de una compleja organización a nivel molecular. Muchos de los fenómenos biológicos encuentran su explicación en las reacciones químicas que se dan en los diversos compartimentos celulares. Incluso se intentan explicar desde esta perspectiva muchos de los aspectos característicos del funcionamiento de los seres vivos multicelulares y que han adquirido un alto grado de complejidad en su organización.

A esta tendencia no escapa el cerebro humano, donde se ha estudiado con mucho detenimiento la relación entre diferentes procesos y enfermedades neurológicas, y la actividad de los mediadores químicos que transmiten información de una célula neuronal a otra.

Este conocimiento de las “moléculas de la vida” se ha extendido y expandido hacia el desarrollo de diversas estrategias de carácter tecnológico. La ingeniería genética, un conjunto de técnicas para transferir genes de un organismo a otro, ha sido aplicada a bacterias, hongos, plantas y animales. No sólo ha abierto nuevas perspectivas en la producción agrícola. Se ha proyectado de manera significativa sobre el mundo de la salud. En primera instancia existen nuevas posibilidades de diagnóstico con relación a numerosas enfermedades genéticas, así como la posibilidad de establecer nuevas relaciones entre el genoma y diversas afecciones que aquejan al hombre. Aunque se están desarrollando, a su vez, numerosas investigaciones en torno a la posibilidad de aplicar procedimientos de terapia génica, agregar el gen normal o reemplazar al gen causante de la enfermedad por el gen normal, Tim Beardsley de la revista Investigación y Ciencia afirma: “... la carrera del gen sigue su curso. Se encontrarán mejores medicinas, algunos harán fortuna y otros resultarán perjudicados. Porque de lo que no cabe duda es de que, si bien todos los seres humanos comparten ADN, no todos compartirán sus beneficios. Según un informe de la Organización Mundial de la Salud, en 1993 murieron 12,2 millones de niños menores de 5 años en los países en vías de desarrollo. Más del 95% de esas muertes pudieron haberse evitado, según la OMS, si esos niños hubiesen estado bien nutridos y hubiesen tenido acceso a los cuidados médicos que son una práctica normal en los países que pueden costeárselos. Para los desheredados de la Tierra, la medicina genética es todavía un sueño muy lejano.”

El avance en las investigaciones del programa genoma humano tendrá una profunda incidencia en la vida de las personas del planeta. Aumentará nuestro conocimiento en torno al origen y las causas de numerosas enfermedades.

Seguramente, y a partir de este conocimiento se desarrollarán nuevas terapias, pero en muchos otros casos esto no se producirá a corto plazo.

Ha comenzado un profundo debate, al cual no podemos ser ajenos, sobre el impacto que el diagnóstico genético puede tener sobre la vida de las personas, cuando este se refiere a enfermedades sin tratamiento posible.

Un capítulo aparte, tal vez el más problemático, se abre con la posibilidad de manipular el genoma de la línea germinal. Las modificaciones que hagamos en el mismo afectarán a las futuras generaciones. Como en pocos temas, cuando nos preguntamos qué es lícito hacer y qué no en relación al genoma de la línea germinal, debemos tener en cuenta no sólo nuestros derechos sino los de las generaciones que vendrán.

El desarrollo de la biología molecular ha sido explosivo, ha abierto líneas de investigación científica y tecnológica jamás imaginadas. Pero cuál será el futuro de este programa de investigación es una duda sobre es importante reflexionar.

La investigación científica no sólo le importa a los especialistas, es de interés para cada  habitante del planeta. ¿En qué sentido se orientarán las nuevas investigaciones en biología molecular? Y ¿qué orientación tomarán las aplicaciones tecnológicas derivadas de este saber?

La vida de muchas personas se verá influida por la respuesta que se den a estos dos interrogantes. El progreso en el conocimiento científico no es inevitable, depende de cuánto trabajan en su preservación los gobiernos, los investigadores y la población en general. Uno de los temas fundamentales podría referirse a cuál será el sentido social que se le dará a la moderna investigación científica.

Entre la promesa y el riesgo, el conocimiento que hemos logrado sobre los códigos de la vida al finalizar el siglo, no deja de ser impresionante. Muestra las potencialidades del intelecto humano, que ha dado al hombre el lugar tan particular que ocupa frente al resto del mundo natural.

SOBRE LAS ENFERMEDADES INFECTO-CONTAGIOSAS

(Breve historia de un problema)

INTRODUCCIÓN

Desde que los hombres empezaron a concentrar sus actividades en pueblos y ciudades, las enfermedades infecto-contagiosas se transformaron en un serio problema para la humanidad. Problema que, en distintos momentos de la historia, tomó ribetes de gran dramatismo. Un claro ejemplo de ello es la epidemia de peste negra que azotó a Europa durante el siglo XIV y produjo la muerte de más de un tercio de su población.

Esta peste era considerada por muchos como un castigo divino, derivado de la actitud pecaminosa de ciertas personas. De esta forma, la terrible enfermedad contribuyó a agudizar el clima de intolerancia religiosa que signó a la Europa del medioevo sirvió de justificativo: miles de personas fueron consideradas culpables de la “ira de Dios” y quemadas en la hoguera.

Recién en el siglo XIX se conocería la causa biológica de dicha enfermedad: una bacteria denominada Yersinia pestis, generalmente transmitida al hombre a través de las pulgas.

El de la peste negra es uno de los ejemplos más dramáticos sobre la importancia que las enfermedades infecto-contagiosas han tenido como causa de muerte a lo largo de la historia humana. La explicación mágico religiosa, como causa primaria de este tipo de enfermedades, dominó el pensamiento de los hombres durante milenios.

El desarrollo de terapias efectivas contra estas dolencias está íntimamente ligado a la revolución científica y tecnológica moderna. Por lo tanto, es una cuestión que se desarrolla, casi en su totalidad, en el último siglo y medio. A pesar de los éxitos obtenidos en el tratamiento y cura de enfermedades como la peste, la viruela o el sarampión, las enfermedades infecto-contagiosas siguen representando un importante desafío. Este desafío es tanto para la moderna investigación biomédica como para los gobiernos, muchas veces responsables de que la pobreza y la falta de políticas sanitarias adecuadas favorezcan la proliferación de infecciones, matando o produciendo daños físicos irreparables en millones de personas.

Nos proponemos aquí reconstruir el origen de la moderna concepción de enfermedad infecto-contagiosa y analizar algunos momentos clave en la lucha por aislar e identificar a los microorganismos específicos de cada dolencia.

DOS MIL LARGOS AÑOS

Nuestra visión retrospectiva comienza en la Grecia del siglo V a. de C. Es allí donde un importante movimiento médico, representada por la escuela hipocrática de Cos (una pequeña isla del mar Egeo), desestima gran parte de las explicaciones mágico-religiosas sobre el origen de las enfermedades humanas que dominaban la práctica médica de la época.

Según la forma de pensar de los médicos de la escuela de Cos, no son fuerzas ni voluntades sobrenaturales las causantes de las enfermedades. En su visión, la salud no depende de la ira de los dioses, sino de factores tales como los cambios climáticos o la dieta de los hombres, factores que consideraban relevantes para determinar el origen de una dolencia particular.

El ataque más claro contra la concepción mágico-religiosa sobre los orígenes de la enfermedad la dirige Hipócrates o alguno de sus discípulos, contra una enfermedad considerada “sagrada” en aquella época y que los historiadores modernos consideran era la que actualmente denominamos epilepsia. Hipócrates la califica como una enfermedad propia del cerebro, tal como la consideramos modernamente. Muchas de las ideas de la escuela hipocrática dominarán el pensamiento médico hasta el siglo XIX a través de la obra de un gran erudito del siglo II llamado Claudio Galeno (129-199).

A pesar de que las ideas de Galeno mantienen vivas las concepciones hipocráticas, a partir del siglo V se observa un resurgir de las concepciones mágico-religiosas que coexisten con las primeras. La peste bubónica y la viruela, que diezmaban las poblaciones europeas, eran vistas muchas veces como producto de la ira divina contra las acciones pecaminosas de los hombres.

La fe y la Razón chocarán una y otra vez en el campo del pensamiento, como dos fuentes contradictorias de las que se nutre el mundo medieval para explicar el origen y las causas de las enfermedades humanas. Sin embargo, el espíritu racionalista de la escuela hipocrática transmitido en gran parte al mundo medieval a través de la obra de Galeno, encuentra en los médicos musulmanes de los siglos X y XI a sus más importantes herederos. Hombres como Al-Razi (Rhazes; 860-1037) quien describió con precisión la viruela e Ibn-Sina (Avicena, 980-1037) serán dos de los más grandes exponentes del pensamiento médico que se apoya en esa herencia. Avicena escribió una obra fundamental en la historia de la medicina: “El Canon de la medicina”. Este escrito, además de ser ampliamente utilizado en el mundo musulmán, fue material de estudio obligado en la Europa cristiana.

En el “Canon de la medicina” se destaca la naturaleza contagiosa de numerosas enfermedades como, por ejemplo, la tuberculosis. Pese a ello, no se considera a Avicena como antecesor directo del moderno concepto de enfermedad infecto-contagiosa. Habrá que esperar todavía hasta el siglo XVI cuando, con la aparición de la obra del médico veronés Girolamo Fracastoro (1478-1553), se comiencen a vislumbrar las ideas que conducirán al moderno concepto de infección y contagio.

LAS SIMIENTES DE FRACASTORO

  Fracastoro fue un famoso médico del mundo renacentista de principios del siglo XVI. Fue además poeta y astrónomo. En la Universidad de Padua conoció al astrónomo Nicolás Copérnico (1473-1543), cuyo libro “Sobre las revoluciones de las órbitas celestes” modificará de forma dramática las concepciones cosmológicas vigentes.

A Fracastoro se lo conoce por haber descrito en 1530 lo que en su época se conocía como el “Mal Napolitano” entre los franceses y como el “Mal Francés” entre los españoles. Él bautizó a esta enfermedad con el nombre de sífilis y lo describió en un poema de corte mitológico titulado “Syphilis sive morbus Gallicus”. Sin embargo, esta no sería su obra más importante.  En 1546 publicó en Venecia “De Contagione”. Es esta obra la que, según numerosos historiadores, obliga a considerar a Fracastoro como el precursor más importante de la moderna concepción de enfermedad infecto-contagiosa.

Allí, el médico veronés considera tres posibles formas de contagio: infección por contacto directo con otra persona enferma, infección por contacto con objetos contaminados (denominados fomes) y, finalmente, infección a distancia. Para explicar esta última forma de infección -típica también de la viruela y la peste-, Fracastoro concibe la existencia de partículas invisibles, simientes de la enfermedad, capaces de ser transmitidas entre las personas sin contacto físico directo ni con objetos contaminados. Postula que estas semillas o seminaria son capaces de unirse a determinados humores o fluidos corporales y allí multiplicarse. Aunque Fracastoro no aclara en ningún momento si concibe a sus “seminaria” como seres vivos, tal vez sea la más interesante especulación sobre lo que posteriormente serían definidos como microorganismos infecciosos.  Las originales ideas de Fracastoro sobre el contagio sólo germinarían en el siglo XIX, tras el desarrollo del microscopio y de una nueva forma de pensar las enfermedades humanas.

EL MICROSCOPIO Y EL UNIVERSO DE LO MUY PEQUEÑO

Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) nació, vivió y murió en Delft, Holanda y, a pesar de que en casi toda su vida apenas se movió de su lugar de origen, fue capaz de descubrir un nuevo universo. Un universo poblado por extraños seres, desconocidos hasta el momento. Carente de instrucción universitaria y sin conocer latín -la lengua erudita para la mayoría de sus contemporáneos-, fue un apasionado observador del mundo microscópico. Gracias a sus originales observaciones, fue aceptado como miembro de la Royal Society, la más importante y exclusiva sociedad científica de la época.

Comerciante en telas y ujier de su ciudad natal, Leeuwenhoek desarrolló una gran pasión por la fabricación de lentes de aumento. Sus microscopios fueron muy apreciados y también su máximo tesoro. Observó a través de ellos todo lo que era dable observar: el ojo compuesto de un insecto, el esperma humano y de otros mamíferos, las placas dentarias, etc.

Fue el primer ser humano del que tenemos noticias que observó y dibujó diversas formas bacterianas, a las que identificó como “animalculos”. Sin embargo, su preocupación no pasaba por explicar el mundo que veía, contentándose con describirlo.

Así no se estableció un nexo entre las observaciones de los animalculos y las causas del contagio. Aunque hoy nos parezca inmediato establecer una conexión entre las ideas de Fracastoro y las observaciones del microscopista holandés, debemos recordar que el marco explicativo para la enfermedad seguía siendo la teoría hipocrático-galena. Esta teoría se basaba fundamentalmente en el equilibrio entre los cuatro humores y sus propiedades asociadas y en las influencias ambientales capaces de alterar la armonía del cuerpo, responsable de la salud.

Desde esta perspectiva, las epidemias podían ser explicadas por emanaciones fétidas de los cuerpos de agua o de la atmósfera. No alcanzaba con incursionar en el mundo de lo muy pequeño. Además de estas observaciones era necesaria una nueva forma de ver el problema de la vida y la enfermedad y esa nueva visión todavía no había surgido.

SYDENHAM Y UNA NUEVA IDEA SOBRE LA ENFERMEDAD

Para la misma época en que Leeuwenhoek observaba sus animalculos, Thomas Sydenham (1624-1689) reflexionaba sobre el significado de la enfermedad. Tuvo el dudoso privilegio de vivir en una época en que las epidemias eran muy frecuentes y causaban verdaderos estragos: en 1665 murieron en Londres 100.000 personas y varios miles más lo hicieron con posterioridad de tuberculosis, cólera y sarampión. Sydenham pudo ver cómo los síntomas se repetían en cada uno de los pacientes que sufrían una determinada enfermedad. Alejado de las concepcione# hipocráticas sobre los humores y la salud, sostuvo que existen enfermedades específicas con síntomas y causas  características. No sólo hay enfermos -predijo- también hay enfermedades que tienen características comunes independientemente de quien la padezca. De esta forma era posible pensar que cada enfermedad epidémica debería tener no sólo una sintomatología característica sino, además, una causa específica. Las ideas de Sydenham sobre la especificidad de las causas que provocan cada una de las enfermedades epidémicas serán fundamentales para la construcción del moderno concepto de enfermedad infecto-contagiosa.

Aunque sus concepciones en torno a las enfermedades ejercieron poca influencia en el pensamiento de su época, renacerían con fuerza en el siglo XIX. Tal vez esto se debió a que el ideal mecanicista se había transformado en la brújula que guiaba la investigación sobre el funcionamiento del organismo humano y de toda la naturaleza viviente. Con ese marco teórico, ya no era tan importante restablecer la armonía de todo el cuerpo y cada parte del organismo podía ser estudiada en forma independiente. Por lo tanto, se podían estudiar específicamente las enfermedades que afectaban a cada uno de los órganos prescindiendo del conjunto. Esta es en definitiva la perspectiva que permitió superar la visión hipocrática de la enfermedad, posibilitando que hombres como Pasteur o Koch comprendiesen las causas biológicas de enfermedades como la tuberculosis o la rabia.

PASTEUR: LOS MICROBIOS, CAUSA ESPECÍFICA DE LA ENFERMEDAD

Es en el siglo XIX donde emergen los grandes pensadores cuyos trabajos dominarán el pensamiento médico contemporáneo. Pasteur, químico de formación, será uno de los más importantes de esta generación de investigadores sobre el mundo microbiano y su relación con la enfermedad.

Louis Pasteur (1822-1895) se hizo conocido dentro del ambiente científico por sus trabajos sobre ciertas sustancias orgánicas llamadas “tartratos”. Las mismas podían presentarse bajo dos formas cristalinas que afectaban en forma diferente a un haz incidente de luz polarizada. Debido a ello, cada forma se denomina un isómero óptico de la otra.

Bajo una de las formas isoméricas, el haz de luz polarizada era “girado” hacia la derecha. La otra producía el efecto contrario, haciendo rotar el haz de luz hacia la izquierda. A su vez, una solución constituida por una mezcla de cantidades similares de ambos isómeros no afectaba a la luz polarizada debido a que sus efectos se compensaban. Pasteur observó que una mezcla de este tipo (denominada solución  racémica), podía ser convertida en una solución ópticamente activa (modificar un haz de luz polarizada que incide sobre la misma) por acción de los “fermentos”.

Ocurría que exponiendo las soluciones racémicas a los fermentos, sólo uno de los isómeros era degradado en tanto eì otro permanecía inalterado. Surgió la pregunta: ¿qué son los fermentos y por qué degradan con preferencia uno de los dos isómeros? Aunque la acción descomponedora de los fermentos es conocida por el hombre desde tiempos remotos -ya que la producción de vinos, quesos, yoghurt, etc. se deben a un conjunto de procesos de descomposición de sustancias orgánicas que conocemos como fermentación- no se conocía su origen.

Para Justus Liebig (1803-1873) y Carl Wöhler (1800-1882) y otros pensadores de la talla de Claude Bernard (1813-1878), la fermentación era un proceso químico, homologable al fenómeno de catálisis definido en aquellos tiempos. Por lo tanto, para estos pensadores los fermentos eran compuestos orgánicos que actuaban como catalizadores acelerando la descomposición de determinadas sustancias.

Sin embargo, Pasteur defendió la idea de que los fermentos eran seres vivos. Pensaba que solamente un organismo vivo degradaría uno de los dos isómeros. Basaba su convicción en el hecho de que si la reacción se produjese por acción de un catalizador, se deberían degradar por igual ambos isómeros y la solución seguiría siendo ópticamente inactiva.

   Poco a poco, a partir de estos trabajos químicos que lo relacionaron con la fermentación, Pasteur se introducía en el mundo de la biología. En el año 1854 se traslada desde la ciudad francesa de Estrasburgo donde trabajaba a Lille, de cuya facultad de ciencias es nombrado decano.

Es allí donde Pasteur se pone en contacto con fabricantes de vino y alcohol, industrias relacionadas con los procesos de fermentación. El dueño de una destilería de alcohol, padre de un alumno suyo, lo consultó respecto a la acidificación del “jugo” de remolacha, a partir del cual producían alcohol por fermentación del azúcar.

Pasteur dedicó un tiempo a resolver el problema y escribió al respecto: “Me propongo establecer que así como existe un fermento alcohólico, la levadura de cerveza, que se encuentra dondequiera que el azúcar se desdobla en alcohol y ácido carbónico, así hay un fermento particular, una levadura láctica, presente siempre cuando el azúcar se hace ácido láctico, y que si toda materia azoada puede transformar el azúcar en este ácido es porque ella sirve como alimento conveniente para el desarrollo del fermento.”

Recordemos que en este escrito fermento y levadura hacen referencia a la misma idea: formas de vida microscópicas. Así Pasteur explica la acidificación del jugo de remolacha por contaminación de la solución con un fermento láctico, diferente al fermento responsable de la fermentación alcohólica.

En el mismo sentido estudió las “enfermedades” del vino y la cerveza. Estos trabajos de Pasteur se desarrollaron dentro del gran debate en torno a los fermentos y su naturaleza. Aunque desde una perspectiva moderna parece una cuestión de fácil resolución, no lo era en el siglo XIX.

En cierto sentido las propuestas de Pasteur retrotraían las explicaciones a aquellas del tipo vitalista ya que sostener que un proceso, que podía explicarse como producto de un conjunto de reacciones químicas, sólo podía producirse por la presencia de seres vivos, volvía a establecer una línea divisoria entre el mundo físico y el universo de los seres vivos. Cuestión esta que los filósofos de la naturaleza del siglo XIX intentaban desterrar del pensamiento naturalista.

Desde esta perspectiva Liebig, quien fuera el pensador más importante al que Pasteur se opuso en este campo específico, adhería a los postulados mecanicistas según los cuales los seres vivos podían ser estudiados según sus partes constitutivas. Para Liebig, el mundo de lo vivo era un caso particular de los procesos físicos generales.

Hoy podemos lograr la fermentación alcohólica en el laboratorio en ausencia de toda forma viva utilizando enzimas. Esta posibilidad moderna, le hubiera dado la razón a Liebig, pero en esa época la apuesta de Pasteur tuvo éxito y le permitió entender las “enfermedades” del vino y la cerveza, alteraciones en el proceso de fermentación que arruinaban grandes producciones de estas bebidas. Además de analizar la naturaleza y la acción de los fermentos, Pasteur trabajó sobre dos enfermedades que afectaban a los gusanos de la seda estableciendo su naturaleza infecciosa y ganando cada vez más fama en su capacidad de resolver problemas que afectaban a numerosas e importantes actividades económicas de Francia.

Pero lo más significativo fue que esas ideas se convirtieron en una de las piedras fundantes de la moderna teoría infecciosa de la enfermedad, lo que posibilitaría el desarrollo de nuevos postulados terapéuticos contra las más temidas dolencias.

SEMMELWEIS Y LA FIEBRE PUERPERAL

Para la misma época en la que Louis Pasteur trabajaba en la actividad óptica de las sales de tartrato, el Dr. Ignaz Semmelweis (1818-1865) comenzaba en Viena (Austria) su trabajo como médico en una de las clínicas de obstetricia de Allgemeine Krankenhaus (Hospital general) de esa ciudad.

Enfrentaba allí casos de “fiebre puerperal”, una enfermedad post-parto que le costaba la vida a muchas parturientas. Esta era, según la idea dominante en la comunidad médica, una enfermedad producto de alguna emanación maligna (miasma) que desprendían las materias corruptas o las aguas estancadas.

Semmelweis prestó atención a un curioso dato: la diferencia de mortalidad que se daba en las dos clínicas obstétricas del Allgemeine Krankenhaus. En la clínica 1 la mortalidad de las madres por fiebre puerperal rondaba el 10% e incluso llegó en determinadas épocas a la impactante cifra de case el 30% de las parturientas. En la clínica 2 la cifra rondaba el 4%. ¿Cuál o cuáles eran las causas de estas diferencias? Semmelweis pudo intuir la respuesta debido a un infortunado accidente que le ocurrió a un colega y amigo suyo de nombre Jakob Kolletschka. Kolletschka sufrió una herida accidental en un dedo durante una autopsia y murió de una infección generalizada (septicemia) cuya causa primaria fue el citado corte.

La clínica 1 de obstetricia era atendida por médicos, en tanto que en la clínica 2 las mujeres eran tratadas por parteras. Semmelweis observó que no eran pocas las veces que los médicos se dirigían a su sala para atender los partos después de realizar autopsias. Pensó entonces que la fiebre puerperal y la muerte de su amigo se debían a las mismas causas, la infección por partículas cadavéricas y no por algún miasma atmosférico capaz de producir ésta y muchas otras dolencias. Semmelweis tomó una precaución: obligó a sus estudiantes a lavarse las manos con cal clorada antes de asistir un parto. Con esta simple medida se redujo la mortalidad hasta un 1.7%.

La fuerza de la tradición impidió que las ideas de Semmelweis sobre las causas de la fiebre puerperal contaran con muchos adherentes. Los médicos seguían aferrados a sus viejas concepciones y aislaron a este médico hasta el punto que se lo obligó a renunciar a su puesto en el Hospital. Semmelweis era consciente de que él mismo había ejercido la medicina a lo largo de su carrera siguiendo las mismas prácticas que ahora criticaba. Se preguntaba, no sin culpa, a cuántas mujeres habría enviado prematuramente a la tumba y, tal vez, fuera ésta una de las razones de la interminable pelea que dio para que sus ideas fueran consideradas en la práctica médica.

Murió en 1865 internado en una institución para enfermos mentales. Paradójicamente, la causa de su muerte fue una septicemia causada por un corte que se hizo mientras trabajaba. Cinco años después, durante un congreso de la Academia de Medicina en París, un ginecólogo comenzó a ridiculizar las ideas de Semmelweis. Fue interrumpido por un brillante químico, sumamente respetado por sus aportes al mundo de la medicina, quien realizó un dibujo mostrando cadenas esféricas a la vez que afirmaba: ¡Aquí están! ¡Estos son! Ese químico era Louis Pasteur que de esta forma mostraba a los microorganismos responsables de la fiebre puerperal y reivindicaba definitivamente las prácticas médicas recomendadas por el desdichado Semmelweis.

EL ORIGEN DE LOS MICROBIOS

Otro de los aportes de Pasteur, de la mayor valía para la medicina, fueron sus trabajos sobre el origen de los microorganismos. Una idea generalizada y muy antigua era que los microbios podían generarse espontáneamente de la materia en putrefacción. Esta teoría -denominada Teoría de la generación espontánea-, recibió duros golpes en diversos momentos de la historia y prácticamente ya estaba descartada como causa de la generación de seres macroscópicos. Sin embargo, hasta mediados del siglo XIX, todavía se aceptaba como forma de explicar la génesis de los microorganismos. Pasteur comenta al respecto: “Desde tiempos antiguos hasta la Edad Media todos creían en la generación espontánea... Aristóteles dijo que cualquier cosa seca que se humedece y cualquier cosa húmeda que se seca produce animales. Van Helmont describió una receta para la producción de ratones. Todavía en el siglo XVII muchos autores describían métodos para producir ranas a partir del lodo de los estanques o anguilas del agua de nuestros ríos.

Tales errores no podían resistir por mucho tiempo el espíritu crítico que conquistó a Europa en los siglos XVI y XVII. Redi, un famoso miembro de la Academia del Cimento, demostró que los gusanos presentes en la carne en putrefacción eran larvas derivadas de huevecillos de moscas. Sus pruebas fueron tan simples como concluyentes, ya que él demostró que si envolvía a la carne con una grasa fina evitaba el nacimiento de estas larvas.

Redi fue también el primero en reconocer que entre los animales que viven en otros animales ya hay machos, hembras y huevecillos. Un poco más tarde, Réamur señaló que era posible observar a las moscas depositando sus huevecillos en la fruta y que cuando se ve un gusano en una manzana debe saberse que no ha sido creado por la descomposición, sino por el contrario, es el gusano el responsable de la putrefacción de la fruta. Pero pronto, en la segunda mitad del siglo XVII y primera mitad del siglo XVIII, las observaciones microscópicas se hicieron más numerosas y reapareció la doctrina de la generación espontánea.”

El debate al que alude Pasteur en la cita precedente, tuvo un momento álgido a través de una serie de interesantes postulados y experimentos que desarrollaron a fines del siglo XVIII los naturalistas Lázaro Spallanzani (1729-1799) y el reverendo John Needham (1713-1781). Spallanzani realizó una serie de trabajos en los cuales colocaba caldo nutritivo en matraces de vidrio a los cuales sellaba y hervía. En esos matraces no se generaba ninguna forma de vida y por lo tanto resultaba ser una demostración definitiva en torno al problema de la generación espontánea. Parecía evidente que si se mataba por calentamiento toda forma de vida preexistente y se evitaba la entrada de aire contaminado, los caldos permanecerían estériles. Pese a ello, su oponente Needham objetó que, al hervir los tubos sellados, se corrompía un “principio vital” presente en el aire y que era el que permitía que las formas de vida surgieran espontáneamente del caldo nutritivo. El debate por lo tanto siguió abierto y llegó así hasta los tiempos de Pasteur. Pasteur no podía mantenerse ajeno a él, dado su interés por las formas de vida microscópicas. En 1858 el médico y naturalista Félix Pouchet (1800-1872) inició una serie de experimentos en la Academia de Ciencias de París para demostrar la validez de las ideas sobre la generación espontánea de los microorganismos.

Preparaba infusiones de heno hervidas para matar toda forma de vida y les introducía una mezcla de gases, oxígeno y nitrógeno preparados artificialmente con todos los cuidados para evitar la destrucción del “principio vital” por calentamiento. Pouchet obtenía así formas de vida pese al calentamiento de la infusión. Aunque algunos académicos criticaron negativamente los trabajos de Pouchet, sosteniendo que el procedimiento seguido no podía garantizar la eliminación de toda forma de vida preexistente, la disputa seguía abierta.

Con la finalidad de zanjar definitivamente la cuestión, la Academia de Ciencias de París instauró un premio de 2500 francos para quien, por medio de experimentos claramente diseñados, permitiese clarificar esta cuestión. Fue dentro del marco de esta competencia en la cual Pasteur realizó una serie de famosos experimentos. Con la finalidad de impedir el calentamiento del aire contenido en los matraces de experimentación y así contentar a quienes sostenían que dicho calentamiento destruía un principio vital, construyó matraces especialmente diseñados. Se denominaron matraces cuello de cisne debido a su cuello largo y curvado. Este diseño permitía el intercambio de aire “fresco”, a la vez que impedía que las partículas suspendidas en el mismo entraran al cultivo ya que quedaban atrapadas en las curvaturas del tubo. Otra de las formas que ideó para no someter a calentamiento el aire pero impidiendo la contaminación con microorganismos, fue destapar y volver a sellar los frascos con caldo estéril en lugares donde no había movimientos de aire o en la altura de los grandes montes (donde se pensaba que el aire estaba menos contaminado). Como resultado de sus experimentos, si bien algunos frascos desarrollaban crecimiento de formas vivas, en la mayoría de ellos no se observaba cambio alguno. Pouchet no se quedó tranquilo con los resultados de Pasteur y repitió estas experiencias en los montes Pirineos a diferentes alturas para comprobar por sí mismo los resultados. Tuvo crecimiento en todos sus frascos y no sólo contradijo los resultados de Pasteur sino que se afirmó más en su idea. Todo parecía indicar que incluso el aire no contaminado era capaz de promover el desarrollo espontáneo de formas vivas. Sin embargo, Pouchet seguía sin convencer a los investigadores. Según afirman los investigadores H. Collins y T. Pinch: “Por accidente o por convicción ningún miembro de la comisión simpatizaba con las ideas de Pouchet y algunos anunciaron sus conclusiones antes incluso de examinar los materiales que habían de juzgar”.

Pouchet se retiró de la competición. No deja de ser interesante considerar una pequeña pero significativa diferencia entre las experiencias de Pasteur y Pouchet. En tanto Pasteur usaba como medio nutritivo un extracto de levadura, Pouchet preparaba infusiones de heno. En 1876 el físico John Tyndall (1820-1893) encontró que este tipo de infusiones, aunque se hiervan, desarrolla formas de vida microbiana debido a que se encuentran contaminadas con formas germinales (esporas) refractarias al tratamiento por calor de Pouchet y Pasteur.

Los preparados de Pasteur quedaban estériles al ser hervidos porque el caldo de cultivo no contenía esporas. Pouchet pudo haber ganado la competencia pero la suerte y el prestigio ayudaron a Pasteur. De cualquier forma, el tiempo le daría parcialmente la razón a Pasteur: las formas vivas no se generan a partir de la materia inerte, excepción hecha del origen de la vida en las particulares condiciones de la Tierra primitiva. Los trabajos de Pasteur sobre generación espontánea prepararon el camino para desarrollar una teoría del contagio y la infección por organismos específicos para las dolencias.

ROBERT KOCH, UN MÉDICO RURAL

Para esa época una enfermedad muy extendida, que afectaba al ganado europeo y producía grandes pérdidas económicas, era la denominada ántrax o carbunco. En Francia, un investigador llamado Casimir Davaine (1812-1882), logró demostrar que si se inoculaba sangre de un animal que padecía carbunco en otro sano, este último contraía la enfermedad. También demostró que en la sangre de los animales enfermos se encuentra siempre un microorganismo al que llamó “bacteridia”. Lo que Davaine no pudo hacer es demostrar que su bacteridia era la causa real de la enfermedad. Este punto fue definitivamente resuelto por el médico rural Robert Koch (1843-1910).

En 1866 el estudiante Robert Koch de la universidad de Gottingen, se graduaba de médico. Practicó su profesión en diferentes pueblos de su Alemania natal. Luego de participar en el cuerpo médico del ejército, durante la guerra franco-prusiana de 1870, se instaló en el pueblo de Wollstein para ejercer la medicina clínica. Pero su verdadera pasión fue el microscopio y el pequeño lugar que en su casa se había transformado en laboratorio. Enfrentado a las limitaciones  de la medicina de su época y fascinado por el mundo que su microscopio le develaba, Koch no pudo resistirse al deseo de encontrar las causas de las enfermedades ante las que tan impotente se sentía.

Dado que Koch se desempeñaba como médico en zonas rurales, estaba familiarizado con una enfermedad denominada ántrax o carbunco. El carbunco producía grandes pérdidas a los criadores de ganado ovino y bovino debido a la alta mortandad de animales que provocaba. Además podía atacar a los hombres. Colocó muestras de sangre de animales muertos por esta enfermedad bajo las lentes de su microscopio y observó ciertas formas alargadas capaces de multiplicarse en los tejidos. Esta observación lo indujo a pensar que este microbio era el responsable de la enfermedad. Para demostrar su hipótesis, Koch logró aislar y obtener un cultivo puro de este microorganismo. Con astillas infectadas con el cultivo inoculó ratones los cuales enfermaron de carbunco, mostrando los mismos síntomas que las ovejas y las vacas que había estudiado. Esta era la primera vez que se demostraba que un determinado microorganismo era el responsable de una determinada enfermedad. Con esta experiencia, Koch daba origen a la microbiología médica.

Además de demostrar que el carbunco era producido por un microorganismo específico, probó la existencia de esporas resistentes a variadas condiciones ambientales y que podían infectar diversos campos de pastoreo en los cuales los animales se infectaban. Sin embargo, Koch era una persona aislada del resto del mundo académico y tenía dificultades para comunicar su hallazgo. Con el fin de superarlas, le escribió al profesor Ferdinand Cohn (1828-1898): ”Estimulado por sus investigaciones publicadas en “Contribuciones a la biología de las plantas”, y teniendo amplio acceso al material, desde hace tiempo he estado estudiando la etiología del ántrax. Después de muchos fracasos, finalmente he podido establecer el ciclo completo del desarrollo del Bacillus anthracis. Creo haber confirmado ampliamente mis resultados. Sin embargo, estimado profesor, le estaría muy agradecido si usted, como la máxima autoridad en bacterias, pudiera criticar mi trabajo antes que lo envíe a su publicación. En vista de que el material necesario para mis demostraciones no puede conservarse, le pido su autorización para mostrarle los experimentos críticos durante un período de varios días en el Instituto de Fisiología de las Plantas. Si usted decide concederme este gran favor, le ruego sugiera la época más conveniente para mi viaje a Breslau.”

Pese a que Cohn lo ayudó a presentar sus conclusiones sobre el carbunco y le brindó su apoyo, Koch se vio obligado a volver a trabajar en el laboratorio de su casa en Wollenstein sin mayores reconocimientos del mundo académico. Tendrían que pasar todavía algunos años más, hasta que Koch fue objeto del reconocimiento de sus contemporáneos  y pudiera seguir su línea de investigación en la Oficina Imperial de Salud de su país.

OTRA VEZ PASTEUR

Impresionado por el trabajo del médico inglés Edward Jenner (1749-1823) -quien había inaugurado la técnica de vacunación para prevenir la viruela- e influenciado por los trabajos de su compatriota Devaine, Pasteur deseaba desarrollar vacunas para las enfermedades infecciosas, ahora que pocas dudas cabían de que ciertos microorganismos eran los responsables de las enfermedades más temidas por los hombres de su época.

A Pasteur le gustaba afirmar que la suerte beneficia únicamente a las mentes preparadas. Esta frase se aplica con justicia al descubrimiento de la vacuna contra el carbunco que él mismo desarrolló.

Hacia 1879 se hallaba trabajando en la enfermedad conocida como cólera aviar. Ya había logrado cultivar el microorganismo responsable de dicha enfermedad y dentro de la rutina de sus experiencias solía inocular pollos para determinar el desarrollo de la enfermedad.

Durante el verano de ese mismo año abandonó una serie de cultivos durante un período de vacaciones. Al inyectar las aves con estos cultivos viejos, las mismas no desarrollaron la enfermedad y por lo tanto Pasteur se vio obligado a repetir la experiencia, inoculando una cepa de bacilo, aislada de animales enfermos. Inoculó tanto a las aves que previamente habían sido tratadas con los cultivos envejecidos como a algunos animales recién adquiridos en el mercado. Estos últimos murieron por cólera, en tanto que los primeros parecían haber desarrollado algún tipo de resistencia a la enfermedad.

Pasteur se dio cuenta que -por casualidad- había desarrollado un método para atenuar la virulencia de los microorganismos. Jenner había logrado una forma atenuada de la viruela en el material obtenido de las vacas. Pero el método de Pasteur permitía que ya no se dependiera de la existencia de formas atenuadas en la naturaleza para poder desarrollar vacunas. Las podía producir en el laboratorio. Con este hecho en su mente decidió ensayar una vacuna contra el ántrax utilizando el método de cultivo de los gérmenes causantes de la enfermedad inventado por Koch. Así descubrió que, sometiendo dichos cultivos a temperaturas ligeramente elevadas se atenuaba su virulencia. Inyectó muestras de estos cultivos atenuados en cobayos, conejos y ovejas. Tiempo después, inoculó estos mismos animales con muestras provenientes de un cultivo de formas virulentas comprobando su inmunidad al ántrax.

Sin embargo, hubo quienes se opusieron a las conclusiones de Pasteur. Así, podemos considerar el siguiente alegato de un médico de la época, el Dr. Rossignol: “La microbiolatría es la moda y reina por doquier: es una doctrina que ni siquiera se puede discutir, especialmente cuando su pontífice, el distinguido señor Pasteur, ha pronunciado las palabras sacramentales: he dicho. Sólo el microbio es, y será, la característica de la enfermedad, la cuestión está zanjada; de ahora en adelante la teoría de los gérmenes debe tener prioridad sobre el arte clínico; el microbio es la única verdad y Pasteur su profeta.” El desafío lanzado por este médico debía ser resuelto. Fue en la granja del propio Rossignol donde se desarrolló una de las más famosas experiencias en la historia de la inmunología, cuyo objetivo era probar la eficacia de la vacuna de Pasteur.

Se decidió inocular a 24 ovejas con las formas atenuadas por calentamiento. Posteriormente, se inocularían a esos mismos animales con las formas virulentas del bacilo. Como testigo, se utilizó un grupo no tratado de otras 24 ovejas que fueron inoculadas directamente con la forma virulenta del bacilo. El experimento fue un éxito para la vacuna desarrollada por Pasteur. Ninguno de los animales inoculados con las formas atemperadas presentó síntomas de ántrax en tanto que las 24 ovejas no vacunadas murieron.

Pero todavía Pasteur no había llegado al más alto nivel de reconocimiento. Este hecho se produjo en 1885, cuando probó la vacuna contra la rabia en un niño de 9 años y obtuvo un éxito total. Ese mismo niño trabajó de portero en el famoso instituto Pasteur de París hasta su muerte.

Pasteur murió el 28 de septiembre de 1895. Su obra operó un cambio fundamental sobre las enfermedades y la forma de tratarlas. A partir de sus trabajos y los de su contemporáneo Robert Koch se desarrollarían una serie de brillantes investigaciones que posibilitarían prevenir o tratar numerosas enfermedades infecciosas. Las ideas de Pasteur influyeron fuertemente sobre la práctica quirúrgica: Joseph Lister (1827 - 1912) un afamado cirujano inglés, aplicó las medidas antisépticas que la teoría microbiana de la enfermedad imponía y logró reducir de manera significativa la mortalidad post operatoria por septicemia.

NUEVAS ESPERANZAS TRAS LA DECEPCIÓN

Desde los trabajos de Pasteur y de Koch reinaba un gran entusiasmo y se tenía una fe ciega en lo que la nueva medicina científica podía hacer por las enfermedades que obligaban a las personas a convivir constantemente con la muerte.

Para fines del siglo XIX, Robert Koch ya no era el médico rural que en un improvisado laboratorio casero describió la metodología para aislar e identificar a los microorganismos causantes de determinadas enfermedades. Se desempeñaba, ahora que había alcanzado una justa fama, en la Oficina Imperial de Salud. Fue nombrado con posterioridad profesor de Higiene de la Universidad de Berlín. Su trabajo fue mucho más allá de los primeros experimentos con el bacilo que provoca el ántrax. Identificó a los microorganismos responsables del cólera y la tuberculosis. En 1890, anuncia que ha desarrollado un tratamiento preventivo y curativo para esta última enfermedad. Aunque sostenía que sus experiencias eran provisorias, afirmaba que incluso los animales enfermos, en las últimas etapas de la enfermedad lograban curarse.

La gran revista médica The Lancet publicó una opinión muy optimista respecto de este tratamiento, cuyo autor fue el citado cirujano Joseph Lister. Koch recibió por sus trabajos felicitaciones personales de Pasteur y de los directores de su instituto.

Pese a ese optimismo inicial, el tratamiento resultó ineficaz. Fue un duro golpe para Koch y para la medicina de su época: empezaba a quedar claro que no todo era posible. A pesar de esta gran desilusión, el desarrollo de la microbiología y la inmunología estaba recién en sus inicios y había muchas enfermedades que investigar, tratar y no era sencillo renunciar a las promesas que los nuevos tratamientos ofrecían. El éxito logrado con el carbunco y la rabia mostraba que se debían guardar fundadas esperanzas de curación o de prevención para las dolencias de carácter infecto-contagioso. La concreción de estas ilusiones estuvo en las manos y la mente de los discípulos de Pasteur y Koch.

Émile Roux (1853 - 1933) acometió la cura de la difteria, abriendo las puertas para que Émile Bhering (1854 - 1917), discípulo de Koch, propusiera un método terapéutico que disminuía el índice de mortalidad de los niños aquejados de esa enfermedad.

Roux observó que los conejos que inyectaba con el bacilo presumiblemente responsable de la difteria, desarrollaban la enfermedad, a pesar de que las formas bacterianas no se diseminaran más allá del lugar de inoculación. ¿Cómo era posible entonces que se produjese la parálisis respiratoria característica de la difteria sin que el bacilo invadiera esas vías?

Comprendió que, a diferencia de las enfermedades estudiadas, el bacilo de la difteria produce un veneno que se difunde por el organismo matando tanto a los animales como a las personas. Cultivó los microorganismos y demostró que la inyección del medio de cultivo libre de bacterias era capaz de producir los síntomas de la difteria. Allí estaba el veneno, la toxina.

Émile August Bhering fue asignado por aquellos días como investigador en el Instituto Koch de enfermedades infecciosas con la finalidad de lograr para la difteria lo que el gran bacteriólogo alemán no había podido lograr para la tuberculosis. Shibasaburo Kitasato, trabajando en el mismo instituto que Bhering, demostró que la bacteria del tétanos también produce una toxina responsable de los síntomas y del desenlace fatal de la enfermedad.

Junto con Bhering comprobaron que a partir de inoculaciones crecientes de la toxina, partiendo de muy pequeñas concentraciones, era posible neutralizar los efectos de un inoculo de bacterias y toxinas que, en otras condiciones, deberían haber sido mortales para los animales de experimentación. Bhering comprobó en este caso con el apoyo del químico Paul Ehrlich (1854 - 1915), resultados similares para la difteria.

Algo debía haber en la sangre (una antitoxina) que neutralizaba los efectos de la toxina, dado que es por allí por donde el veneno bacteriano se difunde hacia todo el organismo.

Bhering obtuvo sangre de animales que habían sido tratados con la toxina y separó los componentes celulares, obteniendo un suero que al ser mezclado con una solución que portaba la toxina lograba neutralizar sus efectos. Se había encontrado de esta forma un posible tratamiento efectivo para esas enfermedades.

En 1891, el día de Navidad, se le inoculó suero de conejo tratado a un niño de Berlín que sufría difteria. El niño se curó. La antitoxina presente en el suero del conejo realmente funcionaba.

Por su parte, y siguiendo un procedimiento similar, Shibasaburo Kitasato desarrolló una antitoxina específica para el tétanos. Ciertas dificultades que se encontraban para producir antitoxina contra la difteria en los conejos que se utilizaban como animales de experimentación, fueron resueltas por el perseverante Émile Roux, quien obtuvo gran cantidad de anti-suero inoculando caballos.

Los resultados alcanzados en el tratamiento de las enfermedades contagiosas por Émile Bhering, indujeron a nuevas investigaciones. En 1901, en reconocimiento a sus contribuciones en este campo, se le entrega el primer premio de medicina y fisiología.

EL 606 Y LA BALA MÁGICA

Paul Ehrlich era para muchos un químico excéntrico, preocupado por lograr métodos de tinción que posibilitaran mejorar las observaciones microscópicas. En ese sentido, había desarrollado un método efectivo para teñir los bacilos de la tuberculosis y, aunque los observó antes que Koch, no los identificó como organismos vivos ni demostró que fuese la causa de la enfermedad.

Como químico, pero en particular por su trabajo con tinturas, estaba relacionado con la idea de especificidad. Los colorantes utilizados para la tinción de organismos mostraban una afinidad selectiva por diferentes tejidos y tipos celulares.

Esta afinidad también se manifestaba en los tratamientos con los antisueros y las vacunas: pensó que para cada dolencia debía existir una cura específica. Comenzó ensayando con colorantes que podrían ser tóxicos para los microorganismos infecciosos, pero no para el ser humano.

Consideró a esta especificidad como una “bala mágica” que podía elegir selectivamente el blanco. Comenzó experimentando con un parásito unicelular, el tripanosoma y un colorante rojo al que denominó tripan. Pero sus trabajos para curar a sus animales de laboratorio con el tripan no resultaron efectivos.

Pero Ehrlich no sólo era un químico excéntrico, también era persistente y siguió cifrando sus esperanzas en los colorantes. A través de la literatura científica, supo que dos médicos ingleses habían utilizado un derivado de la anilina (base orgánica de los colorantes) para trabajar infecciones por tripanosomas. Llamaron a este compuesto atoxyl. Los resultados eran buenos pero lamentablemente el atoxyl  no podía ser utilizado en seres humanos debido a que afecta el nervio óptico produciendo ceguera.

Ehrlich, contra la opinión generalizada de los químicos de su época, comenzó una serie de trabajos sobre la molécula de atoxyl para anular ese efecto indeseado.  Su trabajo no tuvo éxito inmediato y la tripanosomiasis siguió siendo una enfermedad sin tratamiento efectivo.

Kitasato quien, como dijimos, había descubierto la antitoxina contra el tétanos, envió a uno de sus estudiantes llamado Sahachiro Hata a trabajar con Ehrlich, aunque la preocupación de Hata no eran los tripanosomas sino la sífilis.

De los compuestos modificados por Ehrlich, el número 606 fue probado para el tratamiento de la sífilis, mostrando alguna efectividad. Rebautizado como “salvarsan”, fue utilizado para tratar las más variadas enfermedades, contradiciendo la idea original de su inventor de que a cada enfermedad correspondía un tratamiento determinado. Acogido con gran júbilo como medicamento “milagroso” el 606 fue, desde esta perspectiva un fracaso.

Pasada la euforia desatada por el salvarsan, quedó vigente la idea de Ehrlich sobre la necesidad de realizar tratamientos químicos específicos para cada enfermedad. Esta idea sería de fundamental importancia para el desarrollo de la moderna inmunología.

Ehrlich sabía que el suero contra la difteria neutralizaba únicamente a la toxina diftérica y que el suero contra el tétanos neutralizaba únicamente a la toxina contra el tétanos. ¿Qué era lo que determinaba esta afinidad? Una afinidad similar a la que él había encontrado entre los colorantes y los tejidos teñidos para ser observados.

Basándose en los trabajos del ruso Elie Metchnicoff (1845 - 1916) sobre ciertas células presentes en la sangre (fagocitos), capaces de englobar y degradar las bacterias que infectan al organismo, Ehrlich supuso que la célula fabricaba alguna sustancia que reaccionaba específicamente contra la toxina o el microorganismo infeccioso. Algún componente celular debía reconocer de alguna forma al agente infeccioso.

Especuló que, en las células inmunitarias, debían encontrarse determinados tipos moleculares capaces de reaccionar específicamente (como dos piezas de un rompecabezas) con la toxina. Cuando se estimulaba a las células con cantidades crecientes de toxina, que reaccionaba con estos receptores, las células fabricaban más hasta que por fin, eran liberados y se transportaban por la sangre logrando neutralizarla.

Así Ehrlich explicaba la inmunización que había logrado Pasteur y el efecto de los sueros con antitoxina de Bhering y Kitasato. De esta forma el Dr. Phantasus, nombre con el que llamaban peyorativamente a Ehrlich por sus extrañas ideas, ponía una de las piedras basales de la Inmunología, anticipando lo que hoy se conoce como la reacción antígeno - anticuerpo, proceso básico en la respuesta inmune del organismo frente a las infecciones. Los fracasos que signaron su vida en la búsqueda infructuosa de la “bala mágica” en compuestos como el 606 o el atoxyl, apenas opacaron esta idea fundamental.

En la primera década del siglo XX estaba todo preparado para la revolución terapéutica que sobrevino después y que permitió tratar de manera efectiva muchas de las más graves enfermedades, tanto por la acción preventiva de las vacunas como por el desarrollo de los antibióticos.

¿EL MARAVILLOSO SIGLO XIX?

En 1899 Alfred Rusell Wallace (1823 - 1913), quien enunció las ideas evolucionistas junto con Charles Robert Darwin (1809 - 1882) publicó su obra “El siglo maravilloso”.  El optimismo que refleja este trabajo no es privativo de Wallace. Rondaba en la mente de muchos pensadores de la época.  La mayoría de los filósofos naturales creía que de las manos del conocimiento del mundo natural, el futuro de la humanidad sería mejor.

Creían firmemente en el sueño que el filósofo Francis Bacon (1561 - 1626) había imaginado para el hombre como producto del conocimiento científico.

Sin duda, el capítulo de la historia que tiene como protagonista el establecimiento del moderno concepto de enfermedad infecto-contagiosa -junto a las técnicas de vacunación y tratamientos con antisueros de él derivados-, representó uno de los puntos más altos de estas esperanzas.

La muerte parecía retroceder a pasos agigantados tras los trabajos de los que son considerados héroes de la medicina y la bacteriología: Pasteur, Koch y tantos otros. Es cierto que gran parte de las semillas que germinarían en las modernas terapias médicas del siglo XX fueron sembradas durante el XIX. Pero el controvertido y dramático siglo XX nos mostraría algunas nuevas facetas y aristas de la actividad científica y médica que nos obliga a reconsiderar el sueño baconiano que el siglo XIX ya presentaba, no como una posible utopía sino como una realidad concreta, cuyos efectos podían sentirse en la vida cotidiana de las personas.

En el siglo XIX, enfermedades tan temidas como la poliomielitis, que afectaban a una considerable parte de la población infantil, tuvieron su vacuna preventiva.

La viruela, para la cual se habían desarrollado las primeras terapias preventivas, fue totalmente erradicada en este siglo. Los antibióticos, cuya era se inicia con el descubrimiento por Fleming (1881-1955) de la penicilina, permite tratar a millones de pacientes afectados por muchas infecciones bacterianas y salvar por lo tanto millones de vidas.

Con el desarrollo de los antibióticos, la cirugía adquirió una seguridad que antes no podía ser imaginada: hasta su descubrimiento eran muchos los pacientes operados que morían de las infecciones concomitantes al proceso quirúrgico.

La ciencia parecía capaz de resolver todos y cada uno de los problemas que se le planteaban. Los “milagros” de la ciencia parecían estar a la orden del día. Pero no existen los milagros científicos. La ciencia es una actividad humana, donde cada una de las teorías y modelos propuestos es el producto de un arduo y duro trabajo, donde no están exentos los fracasos, las disputas personales y la pasión ideológica.

Los científicos e investigadores no son magos que resuelven en unos cuantos pases los misterios de la naturaleza. Pueden ofrecernos ideas y demostraciones grandiosas y, al mismo tiempo, rechazar ideas geniales de sus colegas que trabajan en ése o en otros campos del conocimiento.

Así como a Pasteur le debemos muchas de las primeras ideas fundantes de la microbiología clínica, su genio no superó sus prejuicios y rechazó con firmeza la teoría de la evolución de Darwin y Wallace. Esta teoría no es un detalle en la biología: es la teoría fundante de la moderna biología.

Pasteur y Wallace se desconocieron mutuamente. Wallace ataca a la práctica de la vacunación, considerándola fraudulenta y peligrosa. Estos ejemplos entre tantos otros, antiguos y contemporáneos, nos muestran que los científicos no son profetas que nos dan a conocer verdades reveladas. Proponen teorías y modelos basados en la búsqueda de objetividad a través de la experimentación y nos “obligan” a creerles, únicamente en virtud de los argumentos en los que fundan la justificación de sus ideas.

Las imágenes ingenuas que muchas veces nos presentan los medios de comunicación promueven frecuentemente falsas esperanzas respecto a las posibilidades de cura o tratamiento de las enfermedades. No son pocas las veces que escuchamos que la vacuna del SIDA no se produce porque oscuros intereses económicos así lo quieren. Pero podría ser y es más razonable pensar que la vacuna contra el SIDA no se ha logrado aún y, tal vez, falte mucho para que así sea, sólo porque el problema es muy difícil y los investigadores no lo han logrado resolver.

Pese a sus limitaciones e intereses en juego, la investigación nos ha permitido superar problemas que la humanidad enfrentó inerme desde tiempos remotos. Un ejemplo de ello es el hecho que hemos tratado en esta breve historia: el de haber establecido los mecanismos de contagio y las formas de prevenirlo, un logro humano notable.

Sólo que aquellos acostumbrados a ver “La-ciencia-hacedora-de-milagros” no lo han podido valorar. Tal como ha dicho el pensador y divulgador de las ciencias J. Bronowski, “la ciencia es un tributo a lo que podemos saber pese a que somos falibles”.

A la mayoría de nosotros, el siglo XX no nos parece maravilloso y las utopías científicas que signaron los siglos anteriores nos resultan lejanas. En parte, puede que tenga que ver con esta visión el hecho de que uno de los productos de la ciencia en este mismo siglo fue el desarrollo y la utilización de las armas termonucleares y químicas.

Nuestro dramático siglo, nos obliga a preguntarnos por la ciencia y sus finalidades. Los trabajos sobre las enfermedades infecto-contagiosas del siglo pasado nos muestran los profundos beneficios que encierra la actividad científica, cuando así se lo pbopone. En nuestro propio siglo, el conocimiento de las bases moleculares de la vida permitió el desarrollo de terapias inimagi.ables.

Pero las esterilizaciones masivas, la implementación de programas eugenésicos, las lobotomías, los efectos de las pruebas termonucleares muestran la tragedia de la actividad científica cuando el poder y el dominio de los hombres es el objetivo de las investigaciones.

Es interesante por lo tanto rescatar aquí el pensamiento del genetista A. Jaquard: “la ciencia no es un árbol autónomo que crece según sus propias leyes y cuyos frutos podríamos recoger pasivamente. Es nuestra empresa colectiva, la nuestra, y a nosotros nos corresponde orientarla. La fascinación pro-científica de fines del siglo XIX y la anticientífica de fines del siglo XX son igualmente inútiles. Lo importante es comprender el proceso que enfrentamos y del que participamos. Y, ante todo, interrogarnos acerca de la naturaleza de este objeto al que designamos ciencia.”

Hemos perdido la ingenuidad que A. R. Wallace manifestara en su obra “El siglo maravilloso”. Comprendemos la tragedia que implica desarrollar la actividad científica con la finalidad de dar legitimidad a los más graves prejuicios discriminatorios o para desarrollar armas de un poder letal creciente. Al mismo tiempo entendemos el drama que se desarrolla cuando se niega la posibilidad de aquel trabajo científico que claramente redundaría en el beneficio de las personas.

Censurar la investigación científica por no otorgar el presupuesto necesario es una forma de negar el acceso a la salud y al conocimiento. Es aquí donde las palabras de Galileo, de la obra del escritor alemán Bertolt Brecht adquieren profundo significado: “El que no conoce la verdad es un ignorante. Pero el que la conoce y la llama mentira ese es un criminal.”

ÍNDICE

ORÍGENES DE LA BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR........ 1

LOS PRIMEROS PASOS 1

DESDE LAS FIBRAS Y LOS GLÓBULOS A LAS CÉLULAS........ 2

POR FIN, LAS CÉLULAS........ 3

LA PRIMERA TEORÍA CELULAR........ 5

LOS ANIMALES TAMBIÉN........ 6

LA DIVISIÓN CELULAR........ 6

CÉLULAS, GENÉTICA Y EVOLUCIÓN..... 7

NACE LA BIOLOGÍA CELULAR........ 8

LAS BIOTECNOLOGÍAS........ 10

EL PROYECTO GENOMA HUMANO...... 11

EPÍLOGO. 11

SOBRE LAS ENFERMEDADES INFECTO-CONTAGIOSAS.. 13

INTRODUCCIÓN... 13

DOS MIL LARGOS AÑOS 13

LAS SIMIENTES DE FRACASTORO. 14

EL MICROSCOPIO Y EL UNIVERSO DE LO MUY PEQUEÑO...... 15

SYDENHAM Y UNA NUEVA IDEA SOBRE LA ENFERMEDAD 15

PASTEUR: LOS MICROBIOS, CAUSA ESPECÍFICA DE LA ENFERMEDAD 16

SEMMELWEIS Y LA FIEBRE PUERPERAL. 17

EL ORIGEN DE LOS MICROBIOS.... 18

ROBERT KOCH, UN MÉDICO RURAL........ 19

OTRA VEZ PASTEUR...... 20

NUEVAS ESPERANZAS TRAS LA DECEPCIÓN... 21

EL 606 Y LA BALA MÁGICA........ 23

¿EL MARAVILLOSO SIGLO XIX?. 24

ÍNDICE........ 27

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