ISAAC ASIMOVLA RELATIVIDAD DEL ERROR

Direccin cientfica: Jaume Josa Llorca; Profesor de Historia de las Ciencias Naturales de la Facultad de Biologa de la Universidad de Barcelona; Colaborador cientfico del Consejo Superior de Investigaciones Cientficas Associatedship of Chelsea College (University of London). Autores de la biografa y la presentacin: Pilar Zueras, Nstor Navarrete Autor de la traduccin y adaptacin: Mara del Mar Moya Tasis Ttulo original: The relativity of wrong. Ttulo en espaol: La relatividad del error 1988 Nightfall, Inc., Nueva York 1989, 1a edicin en lengua espaola. Editorial Planeta, S.A. RBA Editores, S.A., 1994, por esta edicin Prez Galds, 36 bis, 08012 Barcelona ISBN (Obra completa): 84473-017-5 ISBN: 84-473-0618-6 Depsito Legal: B-26.568-1994 Impresin y encuadernacin: CAYFOSA. Ctra. de Caldes, Km 3, Sta. Perpetua de Mogoda (Barcelona) Impreso en Espaa Printed in Spain

Isaac Asimov1920 1923 1935 1938 1939 1941 Nace el 2 de enero en Petrovichi, localidad rusa de la regin de Smoliensk. Su familia emigra a Estados Unidos y se establece en la ciudad de Nueva York. Ingresa en la Universidad Columbia para estudiar Qumica. Empieza a escribir relatos de ciencia-ficcin. Publica su primer relato, Marooned off Vesta, en la revista Amazing Stories. Obtiene la licenciatura en Ciencias. Comienza a trabajar para la Marina estadounidense en unos laboratorios de Filadelfia, donde permanecer hasta el final de la 2da. Guerra Mundial. Publica Nightfall (Anochecer) que la SFWA (Science Fiction Writers of America) habr de considerar el mejor relato de ciencia-ficcin jams escrito. En el nmero de mayo de la revista Astounding aparece el primer relato de la serie de la Fundacin. Se doctora en Bioqumica por la Universidad Columbia. Es nombrado profesor asociado. Inicia su carrera docente como auxiliar de Bioqumica en la Medical School de la Universidad de Boston. Publica su primer libro, Pebble in the Sky (Un guijarro en el cielo), al que sigue, ese mismo ao, I, robot (Yo, robot). En los relatos de este ltimo introduce las famosas tres leyes de la robtica, que sern adoptadas por otros autores. Es nombrado profesor ayudante. Con Foundation (Fundacin) se inicia la edicin en libro de la serie del mismo ttulo, cuya triloga inicial se completar con la publicacin de Foundation and Empire (Fundacin e Imperio) en 1952 y Second Foundation (Segunda Fundacin) en 1953. En colaboracin con B. Walker y W. Boyd publica Biochemistry and human metabolism. Con Chemicals of life: enzimes, vitamins, hormones inicia su vasta obra de divulgacin cientfica. En este libro ya aparecen los elementos que lo destacarn de

1942 1948 1948 1949 1950

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entre los escritores de divulgacin: un estilo directo y sencillo y un sutil sentido del humor. Se publican los libros de divulgacin Building blocks of the Universe y Only a trillion, la novela The naked sun (El sol desnudo) y el volumen de relatos Earth is room enough (Con la Tierra nos basta). Aunque proseguir su carrera acadmica, abandona la docencia para dedicarse exclusivamente a su trabajo como divulgador cientfico y escritor. Publica The intelligent man's guide to science, en la que recopila los elementos tericos fundamentales para poder interpretar los ltimos descubrimientos cientficos y tecnolgicos. Una actualizacin de la obra anterior, con el ttulo de The new intelligent man's guide to science incorpora los avances producidos desde 1960. Ese mismo ao, con la publicacin de The Greeks: a great adventure inicia lo que constituir su vasta, amena y muy documentada Historia universal. Publica la novela Fantastic voyage (Viaje alucinante). Recibe el Premio Hugo por su triloga de la Fundacin, considerada la mejor serie de todos los tiempos. Publica Introduction to science (Introduccin a la ciencia), tercera versin de The intelligent man's guide to science. Su novela The gods themselves (Los propios dioses) obtiene los premios Hugo y Nebula. Es nombrado profesor titular. Publica la primera parte de su autobiografa: Memory yet green. Segunda parte de su autobiografa: In joy still felt. Con Foundation's edge (Los lmites de la Fundacin) retoma la famosa serie iniciada en los aos cuarenta, que completar con Foundation and Earth (Fundacin y Tierra, 1986), Prelude to Foundation (Preludio a la Fundacin, 1988) y Forwards the Foundation (Hacia la Fundacin, 1993). Publicacin de Asimov's new guide to science (Nueva gua de la ciencia), versin definitiva de The intelligent man's guide to science. Fallece el 6 de abril en la ciudad de Nueva York.

La relatividad del errorLos ensayos de Isaac Asimov que integran el presente volumen estn agrupados en tres partes. La primera est dedicada a cuestiones relacionadas con la constitucin de la materia; la segunda trata del funcionamiento del sistema solar, y la tercera analiza algunos aspectos de la formacin del Universo. Un ltimo ensayo, que es el que da ttulo al volumen, conecta las tres partes entre s y resume en cierto modo el pensamiento de Asimov como historiador de la ciencia.

De los ncleos atmicos a la formacin de esqueletosEl descubrimiento por parte de los fsico-qumicos de que un mismo elemento poda tener un nmero variable de neutrones en su ncleo, sin que esta variabilidad afectara sus propiedades qumicas, abri un decisivo captulo de la Qumica. Y, lo que es ms, tuvo importantes consecuencias para el desarrollo de la Bioqumica. El reconocimiento de los istopos, la produccin de istopos radioactivos de elementos relativamente corrientes y su facilidad para ser seguidos en todos los procesos biolgicos, son explicados por Asimov en esta primera parte de la obra, que desemboca en una consideracin del largo proceso evolutivo que llev a muchas especies animales a la formacin de esqueletos mediante la utilizacin de ciertas sustancias inorgnicas.

La Luna, Urano y PlutnLa segunda parte, dedicada al sistema solar, es quiz la ms heterognea de las tres que componen la obra, pero su falta de unidad se compensa sobradamente con el inters y la amenidad de cada uno de los ensayos que la constituyen. En el primero de ellos, Asimov cuestiona de forma muy convincente las arraigadas fantasas que han ligado, en diversas pocas y culturas, determinados aspectos del comportamiento humano, e incluso de su fisiologa, con la periodicidad de las fases lunares. En el segundo ensayo, despus de bromear sobre la impopularidad del planeta Urano debido a su escatolgica pronunciacin en lengua inglesa, divulga algunos aspectos poco conocidos del ms desconocido de los tres gigantes de nuestro sistema y de sus satlites. Para finalizar, Asimov se refiere a Plutn, del que piensa que, ms que un planeta diminuto, quiz sea un asteroide gigante.

Novas, supernovas y Fsica cunticaLos prejuicios culturales son un inconveniente aadido en el camino del conocimiento, como pone de manifiesto Asimov a propsito de la dificultad que represent, para los hombres cultos de la Antigedad y de la Edad Media europea, abandonar la idea aristotlica de la inmutabilidad de la esfera celeste. Conviene tener en cuenta que otras

culturas, como la china, registraron sin ningn prejuicio la aparicin y desaparicin de objetos extraordinariamente brillantes en el cielo nocturno. Pero en Occidente hubo que esperar hasta los cambios producidos durante el Renacimiento para que se llegara a una aceptacin de fenmenos como el de las novas y las supernovas. Aunque no fue hasta nuestro siglo que encontraron una explicacin convincente y permitieron a la vez una nueva concepcin del Universo, en la que participan tanto la Relatividad como la Fsica cuntica.

Sobre el conocimiento cientficoEn el ltimo ensayo, dedicado a la relatividad de los errores, Asimov critica una falacia que ha sido sostenida a menudo por voces de cierto prestigio. Dado que la ciencia demuestra peridicamente que los conocimientos que se daban por ciertos en un determinado momento resultan no serlo a la luz de nuevos descubrimientos, algunos han llegado a concluir que todo conocimiento es errneo, en la medida en que el futuro terminar por demostrar su falsedad. Asimov sostiene que la falacia de un argumento de este tipo se basa en el valor absoluto que se da a expresiones como cierto o falso, cuando en realidad hay una gradacin extrema en las categoras de certeza o falsedad que contiene cada afirmacin. Todo es relativo, incluso el error.

Otros libros de la coleccin relacionados con el tema1001 cosas que todo el mundo debera saber sobre ciencia de James Trefil. Temas cientficos de Robert Hazen y James Trefil. Un, dos, tres... infinito, Un planeta llamado Tierra y Una estrella llamada Sol de George Gamow.

Del mismo autor, en esta coleccinNueva gua de la ciencia. Ciencias fsicas. Nueva gua de la ciencia. Ciencias biolgicas. La bsqueda de los elementos. La medicin del Universo. Pasado, presente y futuro. Soles en explosin. tomo. Fotosntesis.

ISAAC ASIMOVLA RELATIVIDAD DEL ERRORA mi hermano Stan Asimov, con quien nunca cruc una palabra malhumorada.

Introduccin: Mi Escrito FavoritoEstuve escribiendo estos ensayos al ritmo de uno por mes durante treinta aos. Al principio me gustaba hacerlo, y esta satisfaccin no ha disminuido a lo largo de los decenios. Todava ahora, apenas puedo esperar a que pase un nuevo mes para poder escribir el siguiente artculo. Debo decir que tanto The Magazine of Fantasy and Science Fiction, que ha publicado mis ensayos sin falta en cada nmero de la revista desde noviembre de 1958, como Doubleday, que ha publicado las colecciones de los ensayos desde 1962, me dejan plena libertad de accin. Dejan que escriba sobre el tema que quiera y que lo presente como me apetezca. Aunque se trata de ensayos sobre ciencia, en ocasiones puedo escribir un ensayo sobre un tema no cientfico si lo deseo, y nadie se queja. Adems, no hay peligro de que algn da me quede sin temas. La ciencia es tan vasta como el universo, y se refina de ao en ao a medida que los conocimientos progresan. Si escribo ahora un artculo sobre superconductividad, ser necesariamente un artculo distinto del que habra escrito un par de aos antes. De hecho, he incluido en este volumen un artculo sobre el planeta Plutn que escrib hace algo ms de medio ao. Tambin incluyo una adicin, de longitud considerable, con nueva informacin que era desconocida cuando escrib por primera vez el artculo. Hay en todos estos ensayos un estmulo personal, porque para poder escribirlos tengo que organizar mis posibles conocimientos sobre el tema y darles consistencia con los materiales que pueda encontrar en mi biblioteca de referencias. En definitiva, debo educarme a m mismo, y siempre acabo sabiendo ms cosas sobre cualquier tema despus de haber escrito el ensayo que antes de empezar; esta autoeducacin es un motivo permanente de placer para m, porque cuanto ms s, ms plena es mi vida y mejor aprecio mi propia existencia. Incluso cuando mi autoeducacin resulta insuficiente, y acabo entendiendo algo al revs, o por descuido o por ignorancia, mis lectores tienen un carcter tal que siempre recibo cartas donde me explican mi error, cartas siempre corteses y a veces algo inseguras, como si el lector no pudiera creer realmente que yo estaba equivocado.

Tambin agradezco este tipo de educacin. Quiz me ruborice, pero aprender es siempre algo que vale la pena. Ms importante todava es la sensacin que tengo de que quienes leen mis ensayos acaban a veces comprendiendo algo que antes ignoraban. Recibo un nmero considerable de cartas que me explican precisamente esto. Es maravilloso tambin recibirlas, porque si slo escribiera para ganar dinero, todo el esfuerzo sera una simple transaccin que me permitira pagar el alquiler y comprar alimentos y vestidos para la familia. Si, adems, soy til a mis lectores, si los ayudo a ampliar sus vidas, tengo motivos para creer que vivo para algo ms que la simple satisfaccin del instinto de conservacin. Por otra parte, comparemos la ciencia con otros intereses humanos: por ejemplo, las competiciones deportivas profesionales. Los deportes remueven la sangre, excitan la mente, despiertan el entusiasmo. En cierto modo canalizan la competencia entre partes distintas de la humanidad hacia actividades inofensivas. Sin embargo, despus de algunos partidos de ftbol, por ejemplo, se producen enfrentamientos que desembocan en derramamientos de sangre, aunque todos estos desrdenes reunidos no pueden compararse con las matanzas de una batalla pequea, y por lo menos en Estados Unidos el bisbol, el rugby y el baloncesto se disputan sin que suceda nada ms grave que algunos puetazos en las gradas. No me gustara que desaparecieran los deportes (especialmente el bisbol, que es mi aficin favorita), porque con esta desaparicin la vida sera ms gris y nos privara de muchas cosas que quiz no tienen sustancia pero que nos parecen esenciales. Y sin embargo, si nos apuraran, podramos vivir sin los deportes. Comparemos ahora la situacin con la ciencia. La ciencia, si se utiliza correctamente, puede resolver nuestros problemas y hacernos un bien superior al de cualquier otro instrumento de la humanidad. La llegada de la mquina convirti la esclavitud en algo totalmente antieconmico y acab abolindola, mientras que todos los sermones morales de personas bien intencionadas apenas consiguieron nada. Ser la aparicin del robot lo que elevar la mente humana y la liberar de todas las tareas aburridas y repetitivas que entontecen y destruyen la mentalidad del hombre. La llegada del avin a reaccin, de la radio, de la televisin y del disco fonogrfico permiti que las personas ms corrientes tuvieran acceso a las visiones y los sonidos de los triunfos humanos en arquitectura y bellas artes, que en pocas anteriores slo estaban al alcance de los aristcratas y de los ricos. Y as sucesivamente. Por otra parte, la ciencia, si se utiliza incorrectamente, puede aumentar nuestros problemas y acelerar la destruccin de la civilizacin e incluso la extincin de la especie humana. No es preciso que hable de los peligros de la explosin demogrfica debida en tan gran medida a los avances de la medicina moderna, de los peligros de la guerra nuclear, del increble nivel de contaminacin qumica que padecemos, de la destruccin de los bosques y de los lagos por la lluvia cida. Y as sucesivamente. Por consiguiente, la ciencia es muy importante porque por un lado nos trae vida y progreso y por otro, destruccin y muerte. Quin debe decidir el uso que se d a la ciencia? Debemos dejar la eleccin de nuestro futuro en manos de una lite? O debemos participar en l? Es evidente que si la democracia tiene algn sentido, si el sueo estadounidense tiene algn sentido, deberamos escoger que nuestro destino dependiera, por lo menos en cierto grado, de nuestra propia voluntad. Si creemos que debemos escoger a nuestro presidente y a nuestros congresistas para que slo puedan elaborar leyes que nos gusten, deberamos tambin mantener la

ciencia bajo nuestro control, y slo podremos hacerlo de modo juicioso si por lo menos entendemos algo de ciencia. Consideremos ahora de qu modo los peridicos y otros medios de informacin se ocupan de los deportes, la cantidad y detallismo de los datos especializados que ofrecen al pblico y que el pblico se traga con insaciable voracidad. Y pensemos en la falta abismal de informacin cientfica significativa en todos los peridicos, excepto en los ms importantes y avanzados. Pensemos en las numerosas columnas sobre astrologa y en la falta de informacin sobre astronoma. Pensemos en los reportajes detallados y entusiastas sobre ovnis o sobre personas que doblan cucharas con la mente, y las escasas referencias a los descubrimientos relativos a la ozonosfera: lo primero pura charlatanera y lo segundo una cuestin de vida y muerte. En las circunstancias actuales, todo lo que podamos hacer para rectificar este desequilibrio es importante, por poco que sea. El cielo es testigo de que, a pesar de la gran calidad de mis lectores, su nmero absoluto es relativamente reducido, y que mis esfuerzos para educar alcanzan quiz a una persona entre dos mil quinientas. Sin embargo, seguir intentndolo y continuar infatigablemente mis esfuerzos por llegar a los dems. Es imposible que con mis esfuerzos aislados pueda salvar el mundo, ni siquiera podr cambiar nada de modo perceptible, pero me sentira muy avergonzado si dejara pasar un da sin intentarlo una vez ms. Tengo que dar un sentido a mi vida, por lo menos para m, si no para los dems, y escribir estos ensayos es uno de los medios principales para llevar a cabo esta tarea.

Primera Parte: Istopos y elementos

1. El Segundo Istopo Ms LigeroEl primer laureado con el Nobel a quien conoc y con quien convers fue el qumico estadounidense Harold Clayton Urey (1893-1981). No fue un momento afortunado. Haba conseguido mi master de qumica en la Universidad de Columbia, y haba obtenido mi ttulo de licenciado en junio de 1939. Tena la intencin de continuar trabajando como graduado y daba por supuesto que aceptaran mi solicitud. Sin embargo, en julio rechazaron mi peticin con la excusa de que no haba cursado la asignatura de qumica-fsica, lo cual era un requisito para trabajar como graduado en esta esfera. (Por desgracia, mi padre, en un exceso de celo, me haba empujado hacia la medicina, y la qumica-fsica no era necesaria para estudiar en la facultad de medicina, por lo que dediqu mi tiempo a otras asignaturas). Pero yo no estaba dispuesto a dar mi brazo a torcer. Cuando lleg el momento de matricularse, en septiembre, fui a Columbia e insist en entrevistarme con la junta de matriculacin. Presida la junta Harold Urey, que era jefe del departamento de qumica. Urey era tambin algo ms. Era un anti-Asimov de cuidado. El problema en mi caso era el ser una persona que se expresaba intensamente y con poca habilidad, una persona irreverente y de lengua afilada, por lo que la mayor parte de la facultad me miraba con desconfianza. (Nadie pona en duda mi inteligencia, pero, no s por qu, pareca que eso no contaba mucho). Ped a la junta que me permitiera estudiar qumica-fsica de modo que cuando hubiera aprobado la asignatura pudiera solicitar de nuevo la situacin de estudiante graduado. Esto significaba perder un ao, pero no pareca que me quedara otro recurso. Sin embargo, Urey no necesit ni un momento para considerar el caso. Tan pronto como hube formulado mi peticin respondi: No, y seal hacia la puerta. Yo no tena ganas de ceder, as que consegu un catlogo de los cursos y encontr un prrafo donde se deca que era posible ser estudiante graduado no clasificado para cursar una asignatura pendiente, siempre que se cumplieran ciertos requisitos (todos los cuales se daban en mi caso). Volv al da siguiente con el catlogo en las manos y repet mi peticin. Urey movi negativamente la cabeza y seal de nuevo la puerta. Yo me mantuve firme y ped conocer los motivos de su negativa. En realidad, y puesto que Urey no tena ningn motivo, excepto una aversin general hacia m, que l no poda admitir, me dijo que volviera por la tarde. As lo hice, y Urey me hizo una propuesta. Se me permitira seguir el curso de qumica-fsica, siempre que cursara toda una lista adicional de asignaturas, las cuales tenan como condicin previa conocer qumicafsica. Dicho con otras palabras, en todas estas asignaturas los profesores suponan que los estudiantes ya saban qumica-fsica, y todos ellos conoceran la asignatura, excepto yo.

Adems, estara a prueba, y si no sacaba una B de promedio me echaran sin notas, de modo que, si me iba a otra facultad, Columbia no me entregara ningn documento confirmando que haba aprobado ciertas asignaturas, y me vera obligado a repetirlas. Esto significara perder una cantidad considerable de derechos de matrcula, y en aquella poca yo no tena dinero que perder. Ahora entiendo claramente que Urey me estaba haciendo una proposicin que en su opinin yo no aceptara, con lo que podra librarse de m de una vez para siempre. Sin embargo, no valor lo suficiente mis capacidades. Acept la oferta sin vacilar. Luego acab obteniendo una B de promedio, sal de la situacin de prueba y pude acabar con xito mi trabajo de graduado. Desde entonces me ha resultado siempre difcil recordar a Urey con afecto, a pesar de que en poltica era de mi bando. (En 1940, cuando en la facultad la mayora llevaba chapas en favor de Willkie, la de Urey rezaba Roosevelt, el candidato del trabajo). Sin embargo, era un cientfico de primera categora, tanto si yo le caa bien como si no, por lo que vale la pena que hablemos de su premio Nobel. La historia se inicia en 1913, cuando el qumico ingls Frederick Soddy (18771956) present por primera vez argumentos de peso apoyando la idea de que los distintos tomos de un elemento concreto no tienen que ser necesariamente idnticos, sino que pueden existir en dos o ms variantes, que Soddy llam istopos. Era evidente ya de entrada que los istopos de un elemento concreto no diferan en sus propiedades qumicas. Sin embargo los trabajos de Soddy demostraron claramente que diferan en su masa. Dos aos antes del anuncio de Soddy, el fsico nacido en Nueva Zelanda, Ernest Rutherford (1871-1937), con quien haba trabajado Soddy, haba expuesto la idea del ncleo atmico, que los fsicos hicieron suya rpidamente. Segn este concepto, el tomo contiene un diminuto ncleo pesado rodeado por un cierto nmero de electrones. Es el nmero y disposicin de los electrones lo que rige las propiedades qumicas, por lo que es evidente que los istopos de un elemento determinado deben tener nmeros y disposiciones idnticas de electrones, pues de lo contrario sus propiedades qumicas no seran idnticas. Esto significa que la diferencia que distingue a los istopos tiene que residir en el ncleo. En 1914, Rutherford present sus motivos para suponer que el ncleo ms simple, el de hidrgeno, est formado por una nica partcula, a la que denomin protn, y que los ncleos ms complicados estn formados por aglomeraciones de protones. Cada protn tiene una masa 1836 veces superior a la del electrn, pero su carga elctrica es exactamente de la misma magnitud, aunque de naturaleza opuesta. La carga del protn es +1, la del electrn, -1. En un tomo corriente, que es elctricamente neutro, el ncleo debe contener el nmero justo de protones necesarios para igualar el nmero de electrones exteriores al ncleo. As, el tomo de uranio, que tiene 92 electrones fuera del ncleo, debe tener 92 protones en su interior. Sin embargo el ncleo de uranio tiene una masa 238 veces superior a la de un protn. Para resolver esta anomala, los fsicos de la poca (que slo conocan como partculas subatmicas los protones y los electrones) supusieron que, adems de protones, el ncleo deba de contener pares protn-electrn. Un par protn-electrn tendra

aproximadamente la masa de un protn (puesto que el electrn es tan ligero que su masa apenas cuenta). Adems, puesto que las cargas elctricas de protones y electrones se anulan mutuamente, un par protn-electrn tiene una carga elctrica nula. Por lo tanto, podra ser que un ncleo de uranio estuviera constituido por 92 protones ms 146 pares protn-electrn. La masa total sera 238 veces la de un solo protn, con lo que el peso atmico del uranio resulta ser 238. Puesto que el ncleo de uranio tiene una carga elctrica positiva igual a la de 92 protones, el nmero atmico del uranio es 92. Result que el concepto de pares protn-electrn dentro del ncleo no estaba justificado en la realidad. El par estaba formado por dos partculas separadas, y algunas propiedades nucleares dependan del nmero total de partculas en el ncleo. Estas propiedades nucleares no slo podan actuar adecuadamente si se sustituan los pares protn-electrn por partculas nicas. La partcula nica deba reproducir las propiedades del par protn-electrn, de modo que tendra la masa aproximada de un protn y carecera de carga elctrica. Esta partcula, muy presente en las hiptesis del decenio de 1920, era difcil de captar porque careca de carga. No se descubri hasta 1932, por obra del fsico ingls James Chadwick (1891-1974). Chadwick llam neutrn a esta partcula, que sustituy inmediatamente el par protn-electrn. As pues, el tomo de uranio puede considerarse formado por 92 protones y 146 neutrones. Durante el decenio de 1920 los fsicos utilizaron los pares protn-electrn para explicar la naturaleza de los istopos, aunque para no confundir a mi amable lector hablar nicamente de neutrones, aun siendo un anacronismo utilizar esta palabra para hechos anteriores a 1932. Los ncleos de todos los tomos de uranio deben tener 92 protones. Cualquier desviacin con respecto a este nmero significa que el nmero de electrones fuera del ncleo tiene que ser distinto de 92. Esto cambiara las propiedades qumicas del tomo, que ya no sera uranio. Sin embargo, qu sucede si cambiamos el nmero de neutrones? Este cambio no alterar la carga del ncleo ni el nmero de electrones fuera del ncleo, o sea que el uranio continuar siendo uranio. Sin embargo la masa del ncleo cambiar. De esta manera, en 1935 el fsico canadiense-estadounidense Arthur Jeffrey Dempster (1886-1950) descubri tomos de uranio que, adems de los 92 protones del ncleo, contenan 143 neutrones (no 146). En este caso el nmero atmico contina siendo 92, pero el nmero msico es 92 + 143 = 235. Tenemos, por lo tanto, uranio-238 y uranio235, y stos son los dos istopos de uranio presentes en la naturaleza. Desde luego no estn presentes en cantidades iguales, pero no hay nada en la teora de los istopos que imponga esta condicin. En la naturaleza, por cada tomo de uranio-235 hay 140 tomos de uranio238. Soddy elabor su concepto de istopo a partir de un estudio detallado de los tomos radiactivos y de su modo de desintegracin. Sin embargo ste fue un punto dbil de su teora. La radiactividad se haba descubierto en 1896 y al principio pareca afectar nicamente a tomos de masa muy grande, tomos que se desintegraban espontneamente en tomos algo ms ligeros. Pareca que los tomos radiactivos eran muy diferentes de los tomos normales, y poda pensarse que quiz los istopos slo existan en estos elementos radiactivos. El uranio (nmero atmico 92) y el torio (nmero atmico 90) eran los dos nicos elementos radiactivos presentes de modo apreciable en la naturaleza, y su desintegracin

acababa finalmente con la formacin del elemento estable plomo (nmero atmico 82). Sin embargo el uranio se desintegraba dando una variedad de plomo cuyo ncleo estaba formado por 82 protones y 124 neutrones (plomo-206), mientras que el torio se desintegraba dando un ncleo de plomo de 82 protones y 126 neutrones (plomo-208). En tal caso, el plomo debe estar formado por lo menos por estos dos istopos y debe estar presente en la naturaleza como una mezcla de ellos en proporciones variables. El plomo extrado de minerales de torio debe ser rico en plomo-208 y debe tener un peso atmico superior al del plomo extrado de los minerales de uranio. En 1904, Soddy determin cuidadosamente el peso atmico de plomos de distintas procedencias y demostr que haba una diferencia fcilmente detectable en su peso atmico. El hecho de que el plomo, un elemento estable, estuviera formado por istopos no era en s mismo una ampliacin importante del concepto, porque los istopos del plomo se deben a la desintegracin de elementos radiactivos. Lo que se necesitaba era una demostracin de que haba istopos en elementos que no tenan nada que ver con la radiactividad. Los elementos estables (aparte del plomo) no presentan diferencias importantes en sus pesos atmicos si se obtienen de procedencias distintas o si se purifican con mtodos distintos. Esto puede deberse a que todos sus tomos son iguales o bien a que siempre estn formados por la misma mezcla de istopos. Sin embargo, qu pasara si pudiramos separar los istopos (suponiendo que hubiera istopos que separar)? Un sistema corriente para separar dos sustancias distintas es aprovechar las diferencias en sus propiedades qumicas. El sistema no sirve aqu porque los istopos de un elemento determinado son esencialmente idnticos en sus propiedades qumicas. No obstante, dos istopos de un elemento determinado tienen masa distinta. Supongamos que obligamos a pasar a gran velocidad a travs de campos electromagnticos una mezcla formada por ncleos de estos istopos. (Los fsicos saban cmo hacerlo ya en la poca de Soddy). Puesto que los ncleos estn cargados elctricamente, interaccionarn con el campo y seguirn una trayectoria curva. Los ncleos de mayor masa tienen una inercia superior y por lo tanto se curvarn algo menos. Si interceptamos las trayectorias de los ncleos en el curso de su movimiento con una placa fotogrfica, la fotografa, una vez revelada, nos mostrar una doble curva, puesto que cada istopo seguir su propia trayectoria, ligeramente distinta. En 1912, el fsico ingls Joseph John Thomson (1856-1940) observ esta trayectoria ligeramente duplicada en los ncleos en movimiento del elemento nen. Thomson no estaba muy seguro del significado del fenmeno, pero al ao siguiente, cuando se anunci el concepto de istopo, caba la posibilidad de que hubiera descubierto la existencia de dos istopos de nen. Uno de los ayudantes de Thomson, Francis William Aston (1877-1945), se dispuso a estudiar la cuestin seriamente. Dise un aparato en el que el campo electromagntico obligaba a todos los ncleos de una masa determinada a caer sobre un punto de la pelcula fotogrfica. El aparato recibi el nombre de espectrgrafo de masas. Las masas de los istopos podan calcularse a partir de la posicin de los rastros resultantes, y a partir de la intensidad de estos rastros podan calcularse las cantidades relativas. En 1919, Aston pudo separar los ncleos de nen y demostrar que el elemento estaba formado por dos istopos: nen-20 y nen-22. Esto explicaba que el peso atmico

del nen fuera 20,2. (En aos posteriores, cuando se perfeccion el espectrgrafo de masas, se descubri un tercer istopo: el nen-21. Sabemos actualmente que de cada mil tomos de nen, 909 son de nen-20, 88 de nen-22 y 3 de nen-21). Aston descubri con este trabajo con el espectrgrafo de masas que algunos elementos estables estaban formados por dos o ms istopos, y esto fij definitivamente el concepto de istopo formulado por Soddy. Nada ha pasado desde entonces que permita ponerlo en duda. Cuando el peso atmico de un elemento se diferencia bastante de un nmero entero, podemos estar seguros de que este elemento est formado por dos o ms istopos, cuyas masas y cantidades relativas dan en promedio el peso atmico. Algunos elementos tienen pesos atmicos que son casi exactamente nmeros enteros, y en tal caso es muy posible que todos los tomos de este elemento tengan realmente la misma masa. Por ejemplo, el flor consta nicamente de flor-19; el sodio, de sodio-23; el aluminio, de aluminio-27; el fsforo, de fsforo-31; el cobalto, de cobalto-59; el arsnico, de arsnico-75; el yodo, de yodo-127; el oro, de oro-197, y as sucesivamente. En el caso de los elementos que slo contienen una especie nuclear (en total 19 elementos) es difcil hablar de un istopo, puesto que el trmino significa que hay dos o ms variedades de un mismo elemento. Por este motivo, el qumico estadounidense Truman Paul Kohman (1916) propuso en 1947 que cada variedad atmica se llamara nucleido. Este trmino se utiliza frecuentemente, pero dudo que llegue a sustituir y eliminar la palabra istopo, que se ha incorporado ya demasiado profundamente al lenguaje. Adems, los fsicos han aprendido a crear en el laboratorio istopos que no existen en la naturaleza. Estos istopos artificiales son todos radiactivos, por lo que se denominan radioistopos. Puede decirse con seguridad que cualquier elemento que consta de un nico nucleido estable tiene un determinado nmero de radioistopos que pueden formarse. No hay ningn elemento que conste de un nico nucleido si contamos los posibles radioistopos, y por lo tanto, si hablamos con propiedad, el trmino istopo puede utilizarse siempre. Debemos decir solamente que el flor, por ejemplo, tiene un nico istopo estable, lo que indica tambin la presencia de radioistopos. Es cierto que algunos elementos tienen pesos atmicos muy prximos a nmeros enteros, y sin embargo estn constituidos por algunos istopos estables. Lo que sucede en estos casos es que el elemento est constituido de modo predominante por uno de estos istopos, siendo los dems muy raros, con lo que contribuyen poco al peso atmico. Un ejemplo sorprendente de esto fue descubierto en el ao 1929. El qumico estadounidense William Francis Giauque (1895-1982) utiliz el espectrgrafo de masas para demostrar que el oxgeno estaba formado por tres istopos: oxgeno-16, oxgeno-17 y oxgeno-18, todos estables. Sin embargo, de estos tres istopos, el oxgeno-16 es, con mucho, el ms comn. De cada 10.000 tomos de oxgeno, 9.976 son de oxgeno-16, 20 de oxgeno-18 y 4 de oxgeno-17. Esto sorprendi mucho a los qumicos, puesto que desde haca cien aos haban estado fijando arbitrariamente el peso atmico del oxgeno en 16,0000 y se tom el oxgeno como patrn para medir todos los dems pesos atmicos. Despus de 1929, esta escala se denomin de los pesos atmicos qumicos, mientras que los fsicos utilizaron la masa del oxgeno-16 = 16,0000 como patrn para el peso atmico fsico. En 1961, los qumicos y los fsicos llegaron a un compromiso y decidieron utilizar como patrn el carbono-12 = 12,0000. Esto se aproximaba mucho a la tabla de pesos atmicos qumicos.

El patrn oxgeno = 16,0000 podra haberse mantenido como norma si hubisemos estado seguros de que la mezcla de istopos de cada elemento se mantiene exactamente igual en todo momento y en toda circunstancia. Si los diferentes istopos de un elemento tuvieran exactamente las mismas propiedades qumicas, la mezcla sera siempre idntica, pero no es as. Las propiedades qumicas son esencialmente las mismas, pero hay pequeas diferencias. Cuando participan en cambios fsicos o qumicos, los tomos de ms masa son siempre algo ms inertes que los de menos masa. Existe pues la posibilidad de encontrar de vez en cuando mezclas ligeramente diferentes. En 1913, el qumico estadounidense Arthur Becket Lamb (1880-1952) prepar varias muestras de agua de distintas procedencias y las purific extraordinariamente. Al final cada muestra contena nicamente molculas de agua con cantidades pequeas y despreciables de impurezas. Lamb determin luego la densidad de cada muestra con la mayor sensibilidad posible en aquella poca. Si todas las molculas de agua fueran absolutamente idnticas, las densidades de las muestras hubiesen sido las mismas, dentro de los lmites de la medicin. Sin embargo las densidades variaban en intervalos cuatro veces superiores a estos lmites. Era una variacin con respecto a la media de menos de una millonsima, pero era real, y esto significaba que no todas las molculas de agua eran idnticas. Cuando, en el ao siguiente, se introdujo el concepto de istopo, pudo interpretarse el resultado en el sentido de que el oxgeno o el hidrgeno, o ambos, estaban formados por una mezcla de istopos. La molcula de agua est formada por dos tomos de hidrgeno y un tomo de oxgeno (H20). Si todas las molculas de agua contuvieran un tomo de oxgeno-18, la densidad de esta agua sera aproximadamente un doce por ciento superior a la del agua corriente, formada por oxgeno-16. La probabilidad de tener agua que slo contenga oxgeno-18 es desde luego prcticamente nula, pero las pequeas variaciones, debidas a la procedencia del agua y a los mtodos de purificacin, explicaran fcilmente los resultados de Lamb. El hecho de que un istopo de mayor masa se comporte con mayor inercia que otro de menos masa sugiere un mtodo para separar los dos istopos. Ya en 1913, Aston haba hecho pasar gas nen a travs de un tabique poroso. Aston esperaba que el istopo de menos masa (si exista) pasara con mayor rapidez, de modo que la muestra que pasara primero tendra una proporcin superior a la normal de istopos de mayor masa. Aston repiti el proceso una y otra vez y al final consigui una muestra de nen tan disminuida en el istopo de menor masa, que su peso atmico era de 20,15 en lugar del peso normal, 20,2. Tambin obtuvo una muestra de nen que tena un peso atmico de 20,28 porque estaba enriquecida en el istopo de ms masa. (Este y otros mtodos se han utilizado para aumentar el porcentaje de un determinado istopo en una muestra de un elemento. El ejemplo ms espectacular fueron los procedimientos de enriquecimiento utilizados en la fabricacin de la bomba de fisin nuclear para obtener uranio con una proporcin de uranio-235 superior a la normal). Se plantea ahora la cuestin del hidrgeno y de sus posibles istopos. El peso atmico del hidrgeno es algo inferior a 1,008, valor muy prximo a un nmero entero. Esto significa que el hidrgeno puede estar compuesto por un nico istopo, hidrgeno-1 (con un ncleo formado por un protn y nada ms), hidrgeno-2 (con un ncleo formado por un protn ms un neutrn), que slo puede estar presente en cantidades muy pequeas.

La cantidad de hidrgeno-2 presente sera tan mnima que no era probable captarlo si no se enriqueca una muestra de hidrgeno con este istopo de ms masa. Ya en 1919, el fsico alemn Otto Stern (1888-1969) intent utilizar el mtodo de difusin de Aston con el hidrgeno, pero los resultados fueron negativos. Aston lleg a la conclusin de que el hidrgeno estaba constituido nicamente por hidrgeno-1. Este error se debi a fallos de su tcnica experimental, que en aquella poca pasaron inadvertidos, y su informe desalent posteriores investigaciones en este sentido. Tampoco sirvi de mucho el espectrgrafo de masas. Haba desde luego algunas marcas que podan deberse a la presencia del hidrgeno2, pero tambin podan deberse a la presencia de molculas de hidrgeno formadas por dos tomos de hidrgeno-1 (H2). Sin embargo, cuando se hubieron descubierto los istopos del oxgeno, en 1929, se pudo determinar con mayor precisin el peso atmico del hidrgeno. Pareca que el peso atmico del hidrgeno era ahora demasiado grande para que pudiera estar formado nicamente por hidrgeno-1. En 1931, dos fsicos estadounidenses, Raymond Thayer Birge y Donald Howard Menzel (1901-1976), propusieron que la proporcin de un tomo de hidrgeno-2 por cada 4.500 tomos de hidrgeno-1 era suficiente para explicar este peso atmico ligeramente elevado. Al parecer, este resultado inspir a mi casi nmesis futura, Urey, a intervenir en este dominio. Su primer intento fue detectar rastros de hidrgeno-2 en el hidrgeno. Consideraciones tericas le inspiraron la idea de que si se calentaban el hidrgeno-2 y el hidrgeno-1 emitiran radiacin en longitudes de onda ligeramente distintas. Estas diferencias espectrales deben observarse en todos los istopos, pero en general son tan pequeas que resulta muy difcil hacerlo. Sin embargo las diferencias entre los istopos no aumentan proporcionalmente a la diferencia de sus masas, sino a la razn entre ellas. As, por ejemplo, el uranio-238 tiene una masa superior en tres unidades al uranio235, pero este ltimo tiene una masa que es slo el 1,28 % superior a la del primero. Sin embargo la proporcin entre masas aumenta rpidamente a medida que la masa total disminuye. As, el oxgeno-18 es el 12,5 % ms pesado que el oxgeno-16, aunque la diferencia absoluta sea slo de dos unidades. En cuanto al hidrgeno-2, su masa es el 100% superior a la del hidrgeno- 1, aunque la diferencia sea de slo una unidad. Por lo tanto, la diferencia espectral entre los dos istopos del hidrgeno debera ser mucho mayor que la existente entre dos istopos de cualquier otro elemento, y Urey pens que la diferencia espectral entre los dos istopos de hidrgeno se captara mejor que la diferencia de masas detectable con el espectrgrafo de masas. Urey calcul la longitud de onda de las lneas espectrales que podan esperarse del hidrgeno-2 y luego estudi con una red de difraccin muy grande la luz del hidrgeno calentado. Descubri unas lneas muy dbiles exactamente donde deban estar. Urey poda haberse precipitado a publicar su descubrimiento para hacerse con el mrito de haber descubierto el hidrgeno-2, pero era un cientfico metdico y honrado, y comprendi que las lneas muy dbiles que haba captado podan deberse a impurezas del hidrgeno o a fallos diversos de su equipo. Las lneas eran dbiles porque la cantidad de hidrgeno-2 presente en el hidrgeno era muy pequea. Por lo tanto, lo que deba hacer era aplicar medidas que aumentaran el porcentaje de hidrgeno-2 y ver si aumentaba la intensidad de las supuestas lneas de hidrgeno-2 en el espectro.

Urey no utiliz la difusin, el mtodo que haba fallado a Stern. Se le ocurri, en cambio, que si licuaba el hidrgeno y lo dejaba evaporar lentamente, los tomos de hidrgeno-1, por tener menos masa, se evaporaran con ms facilidad que los tomos de hidrgeno-2. Por lo tanto, si comenzaba con un litro de hidrgeno lquido y dejaba que se evaporara el 99 % de l, el mililitro restante poda ser considerablemente ms rico en hidrgeno-2 que el hidrgeno de partida. As lo hizo, y le dio resultado. Cuando hubo evaporado el pequeo resto de hidrgeno, lo hubo calentado y estudiado su espectro, descubri que las lneas supuestas de hidrgeno-2 se haban reforzado seis veces. Urey, a partir de sus clculos iniciales sobre el tema, decidi que haba un tomo de hidrgeno-2 por cada 4.500 tomos de hidrgeno-1, tal como haban predicho Birge y Menzel. Sin embargo, trabajos posteriores demostraron que la estimacin era exagerada. En realidad hay un tomo de hidrgeno-2 por cada 6.500 tomos de hidrgeno-1. Urey present sus resultados en una charla de diez minutos en una reunin de la Sociedad Americana de Fsica a fines de diciembre de 1931. Sus informes escritos definitivos se publicaron en 1932. El descubrimiento del hidrgeno-2 result tener una enorme importancia. La gran diferencia porcentual entre las masas de hidrgeno-1 y de hidrgeno-2 permiti separar estos dos istopos con mucha mayor sencillez que cualesquiera otros. Pronto se consiguieron muestras muy puras de hidrgeno-2 (hidrgeno pesado), as como muestras de agua cuyas molculas contenan hidrgeno-2 en lugar de hidrgeno-1 (agua pesada). Los trabajos con el hidrgeno pesado y con el agua pesada hicieron pensar que el istopo se mereca un nombre especial. Urey propuso deuterio, de la palabra griega que significa segundo, puesto que si se ordenan todos los istopos por orden creciente de masa, el primero ser el hidrgeno-1, el ms ligero, y le seguir el hidrgeno-2, el segundo istopo ms ligero posible. Era ya muy evidente en 1934 que el afn demostrado por qumicos y fsicos por ponerse a trabajar con el hidrgeno-2 producira progresos notables en la ciencia. (Y as fue, como explicar en el siguiente captulo). No es de extraar por lo tanto que en 1934 Urey recibiera el premio Nobel de qumica. Y no slo esto. Urey no se durmi sobre sus laureles y continu llevando a cabo trabajos importantes sobre los orgenes de la vida, la qumica planetaria, etctera. Quiz yo no le gust y quiz l no me gust a m; de todos modos, Urey fue un gran cientfico.

2. Los Marcadores De Las MolculasHace un par de semanas me llam por telfono una mujer joven preguntndome cmo poda conseguir un ejemplar de In Memory Yet Green (el primer volumen de mi autobiografa). Le propuse que acudiera a la biblioteca y ella contest que desde luego tena ya un ejemplar de la biblioteca, pero que la bibliotecaria estaba molesta porque renovaba continuamente la solicitud, y ella senta grandes tentaciones de robar el libro, aunque esta accin no concordara con su cdigo de conducta. Qu poda sugerirle? Creo que no tena sentido proponerle que buscara la obra por las libreras de segunda mano, porque ni siquiera un tonto lo es hasta el punto de que quiera renunciar a uno de mis libros cuando lo tiene en sus manos... y ya de entrada el nmero de tontos que pueden pensar en comprar un libro mo es muy reducido. As que le dije: Por qu quiere quedarse con la obra, si ya ley el ejemplar de la biblioteca? Ella me cont, ms o menos, lo siguiente: Soy psicloga dijo. Con frecuencia debo hablar con chicos adolescentes que tienen dificultades en la vida. Me gustara, por lo tanto, escribir una biografa de la primera etapa de su vida, destinada a alumnos de enseanza secundaria, para poder recomendar el libro a los jvenes que acuden a hablar conmigo. Pues vaya... le contest. Acaba de decirme que estos adolescentes tienen algunas dificultades. Por qu quiere complicarles ms la vida pidindoles que lean algo sobre m? No les complicara nada dijo ella, sino que les facilitara las cosas. Tenga en cuenta que estos chicos tienen acn cuando vienen a verme. No son individuos atlticos. Ni enrgicos. Los dems los empujan continuamente de un lado a otro. Se muerden las uas. Tienen miedo a las chicas. No saben bailar. No saben ir en bicicleta. Se sienten nerviosos entre los dems. Lo nico con lo que se sienten seguros son los libros y los deberes escolares. Ah dije. Supongo que por lo menos sern los primeros de la clase, no es cierto? S, claro dijo ella, pero esto los perjudica, porque los dems los desprecian. No comparten la buena y sana estupidez norteamericana, verdad? Si lo prefiere de este modo, pues s. Bueno, y usted qu hace por ellos? Les hablo de usted. De m? S, les explico que de joven usted era exactamente como ellos y que ahora basta con verle: rico, famoso, una persona que ha triunfado. Es decir, que si puedo escribir una

biografa sobre usted que atraiga al joven adolescente, les sera muy til, renovara sus esperanzas, les mostrara un ejemplo a imitar. Doctor Asimov, tenga presente que usted es un modelo de conducta para empollones. Cuando o aquello me qued sin habla durante un intervalo perceptible de tiempo, pero qu poda hacer? Aquellos adolescentes estaban gravemente perjudicados por su falta de estupidez y por su pervertido afn de aprender. Dejara que se pudrieran solos? Pase por mi casa le dije y le dar un ejemplar de la obra. As lo hizo, y as lo hice yo. Y tambin autografi el volumen. Cuando estos jvenes hayan ledo mi autobiografa es muy posible que se apunten a mis obras a fin de satisfacer en la misma fuente de la empolladura su ardorosa sed de conocimientos. En tal caso, lo mejor ser que contine produciendo obras... y ah va una ms. No exactamente, amable lector. Yo era un individuo enrgico, y no me pona en absoluto nervioso cuando estaba en compaa. Y sobre todo, nunca me dieron miedo las chicas. Voy a continuar lo que dej colgado en el primer captulo, cuando estaba hablando del hidrgeno-2 (llamado tambin deuterio o hidrgeno pesado). Lo har, como es mi costumbre, aprovechando una digresin. Sabemos que las cosas cambian cuando pasan a travs de nuestros cuerpos, y estos cambios reciben el nombre de metabolismo, nombre que procede de unas palabras griegas que significan (ms o menos) cambio al pasar. El aire que inhalamos es pobre en dixido de carbono y rico en oxgeno; pero el aire que exhalamos es bastante ms rico en el primer gas y ms pobre en el segundo. Ingerimos comida y bebida y eliminamos heces y orina, y parte de lo comido se convierte despus de su absorcin en huesos, msculos y otros tejidos, cuando crecemos; y a menudo se convierte en grasa si dejamos de crecer. Sin embargo lo que vemos a simple vista en todo este proceso es nicamente la materia de partida y la materia final, y esto no nos dice gran cosa, puesto que no podemos captar lo que pasa entre medio. Ver slo el principio y el final provoca reflexiones como la siguiente de la escritora danesa Isak Dinesen (que era una mujer, a pesar del reverenciado nombre propio que puso en su seudnimo): Qu es un hombre, si nos paramos a pensarlo, aparte de un diminuto aparato, de una mquina ingeniosa para convertir, con arte infinito, el vino tinto de Shiraz en orina? (La cita es de Siete cuentos gticos, obra publicada en 1934, y si el nombre de Shiraz nos intrig, es el de una ciudad iran que sin duda era famosa por su vino en la poca de los grandes poetas medievales persas). Como es lgico, a medida que la qumica orgnica fue desarrollndose, a lo largo del siglo XIX, se hizo posible analizar los alimentos y los desechos, y se vio que haba en la comida aminocidos que contenan nitrgeno con molculas de una cierta estructura, y que en la orina haba urea con nitrgeno, y que en las heces haba indol y scatol. Estos resultados nos indicaron algo sobre el metabolismo del nitrgeno, pero en su mayor parte continuaban refirindose al principio y al final del proceso. Todava seguamos ignorando el amplio territorio intermedio. Sin embargo, en 1905 se consigui un importante avance gracias a la labor de un bioqumico ingls, Arthur Harden (1865-1940). Este cientfico estaba estudiando, junto con

su discpulo William John Young, el proceso de descomposicin por la levadura de la simple glucosa del azcar. La glucosa se convierte en dixido de carbono y agua, pero la enzima que provoca el proceso no acta sin la presencia de un poco de fosfato inorgnico (un conjunto de tomos que contienen un tomo de fsforo y tres tomos de oxgeno). Harden razon que el tomo de fsforo participaba en cierto modo en la descomposicin, y despus de analizar cuidadosamente la mezcla resultante de la descomposicin obtuvo una diminuta cantidad de algo que identific como una molcula de azcar con dos grupos de fosfato unidos a ella. Esta molcula se llama a veces ster de Harden y Young, en honor de sus descubridores, pero el nombre ms correcto es difosfato de fructosa, y est claro que en la descomposicin de la glucosa el difosfato de fructosa constituye un compuesto intermedio. Fue el primer producto intermedio del metabolismo que pudo aislarse, y Harden fund de este modo el estudio del metabolismo intermedio. Por este y otros trabajos, Harden recibi, compartido, el premio Nobel de qumica de 1929. Otros bioqumicos siguieron los pasos de Harden y localizaron otras sustancias intermedias del metabolismo, y a lo largo de la siguiente generacin consiguieron desentraar el curso del metabolismo de varios componentes importantes de los tejidos. Estos estudios eran valiosos pero insuficientes. Las sustancias intermedias constituan hitos estacionarios, por as decirlo, a lo largo del camino del metabolismo. Eran sustancias siempre presentes en pequeas cantidades, puesto que se transformaban pasando a la siguiente etapa casi con la misma rapidez con que se formaban, y siempre caba la posibilidad de que existieran sustancias intermedias en concentraciones tan pequeas que no pudieran detectarse. Adems, pareca imposible determinar los detalles del cambio de una sustancia intermedia a la siguiente. La situacin era parecida a estar observando bandadas considerables de aves desde una distancia tan grande que no permitiera ver a los animales por separado. Podemos apreciar el movimiento de la bandada en su conjunto y sus cambios de posicin, pero es imposible enterarse de los desplazamientos y torbellinos que tienen lugar dentro de la bandada. Sera til que algunas aves tuvieran colores distintos de los de la mayora, para as poder seguir las manchas de color sobre el fondo general. O tambin podramos capturar unas cuantas aves salvajes, ponerles en la pata algn aparatito que enviara seales de radio y luego soltarlas. Al observar los lugares de emisin de las seales de radio captadas, podramos estudiar los movimientos internos de la bandada. Al estudiar el metabolismo, nos ocupamos, por as decirlo, de bandadas formadas por molculas de glucosa. Grandes bandadas. Incluso una dcima de miligramo de glucosa, una mancha apenas visible a simple vista, est formada por casi mil trillones de molculas. Todas estas molculas eran, segn las creencias qumicas del siglo XIX, exactamente iguales. No pareca que hubiera distinciones naturales entre ellas y los qumicos no tenan ningn mtodo para introducir distinciones artificiales. Sin embargo, el qumico alemn Franz Knoop (1875-1946) imagin un sistema. En 1904 estaba trabajando con cidos grasos, algunos de los cuales pueden obtenerse a partir de la grasa almacenada en los tejidos. Cada cido graso est formado por una cadena larga

y recta de tomos de carbono, y en un extremo de la cadena hay un grupo carboxilo de carcter cido consistente en un tomo de carbono, un tomo de hidrgeno y dos tomos de oxgeno (COOH). Un rasgo peculiar de los cidos grasos presentes en los organismos es que el nmero total de tomos de carbono que contienen (contando los tomos de carbono en el grupo carboxilo) es siempre un nmero par. El nmero de tomos de carbono en los cidos grasos ms comunes es de diecisis o dieciocho, pero puede haber otros nmeros pares, mayores o menores. Knoop tuvo la idea de unir un anillo de benceno a la cadena del cido graso, situndolo en el extremo opuesto al grupo carboxilo. El anillo de benzeno est formado por seis tomos de carbono en crculo, con un tomo de hidrgeno enlazado a cada uno de ellos. Es una agrupacin de tomos muy estable y no es probable que sufra transformaciones en el cuerpo. La idea de Knoop era que el cido graso unido al benzeno sufrira ms o menos el mismo destino que el cido graso original, y que el producto final podra conservar todava el anillo de benzeno, lo que permitira identificarlo. En otras palabras, el cido graso tendra una etiqueta o marcador que se conservara y que permitira identificar el producto final. sta fue la primera aplicacin de un compuesto marcado para elucidar un problema bioqumico. Knoop descubri que si aada cidos grasos marcados a la dieta acababa recuperando el anillo de benzeno en la grasa del animal y que una cadena de dos carbonos estaba unida al anillo, formando parte del carbono exterior de un grupo carboxilo. El nombre de este compuesto es cido fenilactico, y Knoop obtuvo el mismo resultado sin que influyera en l la longitud de la cadena carbnica del cido graso utilizada inicialmente. Knoop dio luego el siguiente paso, que consisti en utilizar un cido graso con un nmero impar de tomos de carbono en la cadena. Estos cidos no se encontraban en los seres vivos, pero podan sintetizarse en el laboratorio. Tenan propiedades muy parecidas a las de los cidos grasos con un nmero par de tomos de carbono, y no haba motivos claros que impidieran su presencia en el tejido vivo. Knoop marc los cidos grasos impares con el anillo de benzeno y los dio de comer a animales. No pareci que los perjudicara en absoluto la cadena de carbonos impares; cuando Knoop estudi la grasa, descubri que el anillo de benzeno haba acabado unido a un grupo atmico que contena slo un tomo de carbono y que este tomo de carbono formaba parte de un grupo carboxilo. El compuesto se llama cido benzoico, y Knoop descubri que el cido benzoico apareca por larga que fuera la cadena de carbonos impares utilizada al principio. Knoop interpret sus descubrimientos del siguiente modo: cada cido graso se descompona por la eliminacin de un grupo de dos carbonos en el extremo del carboxilo. Luego, el extremo cortado se curaba mediante su conversin en un grupo carboxilo. A continuacin se recortaba otro grupo de dos carbonos, y as sucesivamente. De este modo un cido graso de dieciocho carbonos, al quedar recortado, daba otro cido graso de diecisis carbonos, luego otro de catorce, y as hasta llegar a un grupo de dos carbonos. El grupo final de dos carbonos no poda sufrir el mismo destino porque estaba unido directamente al anillo de benzeno, y el cuerpo careca de medios para recortarlo y separarlo del anillo. Es lgico suponer que si se recorta un cido graso quitndole dos carbonos a la vez, el cido graso podr formarse tambin invirtiendo el proceso. Si empezamos con un cido

graso de dos carbonos (el cido actico), que se sabe que existe en el cuerpo, y le aadimos dos carbonos a la vez, pasaremos de dos a cuatro, luego a seis, a ocho, y as sucesivamente. Esto explica que slo se formen en los tejidos cadenas de cidos grasos con un nmero par de carbonos. (Es evidente que Knoop estaba trabajando todava con sustancias iniciales y finales. Todava no haba localizado definitivamente ninguna sustancia intermedia. Esto quedara para Harden, al ao siguiente). Aqul fue un experimento excelente y eficaz que tena su lgica. Pero haba dos trampas. El marcador de benzeno no daba resultado con ningn otro compuesto importante, y no se descubri ningn marcador de este tipo. En segundo lugar, el grupo de benzeno no era natural, y poda distorsionar los procesos metablicos normales, dando resultados que no seran realmente precisos. Se necesitaba algo mejor; algo que actuara de marcador en cualquier lugar, pero que fuera completamente natural y que no se interfiriera de ningn modo imaginable con el metabolismo normal. Ms tarde, en 1913, se produjo el descubrimiento de los istopos, como ya he dicho en el primer captulo. Esto significaba que las molculas diferan entre s por su contenido isotpico. Consideremos la molcula de glucosa que est formada por seis tomos de carbono, doce tomos de hidrgeno y seis tomos de oxgeno. Los tomos de carbono pueden ser carbono-12 o carbono-13; los tomos de hidrgeno pueden ser hidrgeno-1 o hidrgeno-2; y los tomos de oxgeno pueden ser oxgeno-16, oxgeno-17 u oxgeno-18. Esto significa que hay no menos de veinticinco billones de especies isotpicas posibles de molculas de glucosa, y que en teora todas ellas podran existir en una muestra de glucosa de tamao suficiente. Sin embargo estas distintas especies no existen en nmeros iguales, porque tampoco existen los istopos en nmeros iguales. En el caso del hidrgeno, el 99,985 % de sus tomos son hidrgeno-1; en el carbono, el 98,89% son carbono-12; en el oxgeno, el 99,759% son oxgeno-16. Esto significa que en el caso de la glucosa, el 92% de todas sus molculas est constituido nicamente por los istopos predominantes: carbono-12, hidrgeno-2 y oxgeno-16. Slo en el 8% restante se encuentra alguno de los istopos de ms masa y relativamente raros. La variedad isotpica ms rara de glucosa estara formada exclusivamente por carbono-13, hidrgeno-2 y oxgeno-17 (este ltimo es el istopo menos comn del oxgeno). Este tipo de molcula de glucosa se dara en la naturaleza slo entre cada 1.078 molculas. Esto significa que si el universo entero estuviera formado exclusivamente de glucosa, habra una probabilidad entre mil, aproximadamente, de encontrar una sola molcula de esta rarsima variedad. A pesar de la enorme cantidad de especies isotpicas, la situacin no mejor. Las especies isotpicas de glucosa estn totalmente mezcladas y siempre en la misma proporcin. Es cierto que muestras diferentes de glucosa presentarn, debido a variaciones casuales, concentraciones de especies isotpicas algo superiores o algo inferiores a lo que cabra esperar de un promedio autntico. Sin embargo, estas variaciones son tan pequeas en comparacin con el gran nmero de molculas presentes, que pueden despreciarse. Pero supongamos que aprovechamos la mayor inercia de los istopos de masa superior y dejamos, por ejemplo, que el dixido de carbono se difunda a travs de alguna separacin permeable. Las molculas que tuvieran tomos de mayor masa, como carbono13 u oxgeno-18, se retrasaran. Si repetimos una y otra vez la difusin, acabaremos con

muestras de dixido de carbono ms ricas en carbono-13 (y tambin algo ms ricas en oxgeno-18). Del mismo modo, la ebullicin o electrlisis del agua nos dejara muestras con ms hidrgeno-2, mientras que el tratamiento del amonaco nos podra dar muestras con concentraciones ms elevadas del istopo raro nitrgeno-15. (El istopo comn del nitrgeno es el nitrgeno-14). De estos cuatro elementos, que sin duda son los ms importantes para la qumica de la vida, el nitrgeno-15 tiene una masa superior en 7,1% a la del nitrgeno-14, el carbono-13 tiene una masa 8,3% superior a la del carbono-12 y el oxgeno-18 tiene una masa 12,5% superior a la del oxgeno-16. Comparemos esto con el hidrgeno-2, cuya masa es el 100% superior a la del hidrgeno-1. Cuando se descubri el hidrgeno-2, sucedi que pronto pudo disponerse de este istopo para los experimentos metablicos. Fue el primer istopo que pudo utilizarse, pero ms tarde, cuando se perfeccionaron las tcnicas de separacin, pudieron utilizarse tambin otros istopos relativamente raros. En 1933, un bioqumico alemn, Rudolf Schoenheimer (1898-1941), emigr a Estados Unidos. (Era judo, y no vio muy claro quedarse en Alemania despus de la subida al poder de Adolf Hitler aquel ao). En Estados Unidos consigui un puesto en la Universidad de Columbia, pudo trabajar en estrecha colaboracin con Urey, y consigui de este modo una cantidad de hidrgeno-2. Schoenheimer pens que el hidrgeno-2 poda utilizarse para marcar compuestos orgnicos. Los cidos grasos no saturados, formados por molculas que contienen una cantidad de tomos de hidrgeno inferior a la mxima, tienen la capacidad de aadir a su molcula dos tomos de hidrgeno (o cuatro, o seis, segn sea el grado de saturacin) y quedar saturados. No importa a los cidos grasos no saturados que los tomos tomados sean de hidrgeno-1 o de hidrgeno-2, y el producto final podra quedar enriquecido en hidrgeno-2. El hidrgeno-2 existe en la naturaleza, y por lo tanto una molcula determinada de cido graso saturado podra contener uno o ms istopos en una situacin natural. Puesto que hay aproximadamente un tomo de hidrgeno-2 por cada 6.500 tomos de hidrgeno-1, y que hay 36 tomos de hidrgeno en una molcula tpica de cido graso, una molcula de cido graso entre 180 contendr un tomo de hidrgeno-2, una de cada 32.000 contendr dos, y una de cada 5.750.000 contendr tres. Esta proporcin no es muy elevada y es fcil inundar la comida de una rata con cidos grasos marcados radiactivamente que contengan ms hidrgeno-2 que el de toda la grasa de su cuerpo. Luego hay que seguir el marcador. Cuando la rata ha digerido, absorbido y metabolizado la grasa se la puede matar y su grasa puede separarse en sus diferentes cidos grasos. Estos cidos pueden oxidizarse y convertirse en dixido de carbono y agua, y el agua puede analizarse con un espectrgrafo de masas para determinar la cantidad de hidrgeno-2 que contiene. Todo lo que supere un nivel natural muy pequeo proceder de la grasa marcada que dimos a la rata. A partir de 1935, Schoenheimer, en colaboracin con David Rittenberg (1906), inici una serie de experimentos de este tipo con ratas. Los animales, al ingerir la comida, incorporan partes de esta comida en el cuerpo, utilizan parte de ella para formar sus propios tejidos y oxidizan otras porciones para conseguir la energa que les permita llevar a cabo sus distintas funciones. La comida sobrante puede almacenarse en forma de grasa, y sirve de reserva de energa para cuando los animales no consigan comida suficiente.

Por qu la grasa? Porque representa la forma ms concentrada de almacenaje de energa para el cuerpo de los animales. Una cantidad dada de grasa libera, al oxidarse, dos veces ms energa que la misma cantidad de hidratos de carbono o de protenas. Se supuso, como algo evidente, que estas reservas de grasa eran relativamente inmviles; es decir, que las molculas grasas estaban simplemente esperando una situacin de urgencia. Puesto que un animal podra tener la suerte de padecer escasez de alimentos slo en raras ocasiones, o quiz nunca, las reservas de grasa serviran en pocas ocasiones o tal vez nunca, y las molculas estaran en su lugar, durmiendo, por as decirlo, el sueo de los justos. Pero no es as. Schoenheimer y Rittenberg dieron de comer las grasas marcadas isotpicamente a las ratas, esperaron cuatro das y luego analizaron la grasa almacenada en el cuerpo de la rata. Descubrieron entonces que la mitad de los tomos de hidrgeno-2 que las ratas haban comido estaban en sus reservas grasas. Esto significaba o bien que la rata (y seguramente los dems animales) estaba utilizando constantemente las molculas de la reserva de grasa y sustituyndolas con otras molculas, o bien que las molculas de la reserva de grasa estaban intercambiando constantemente tomos de hidrgeno entre s y con las nuevas molculas que aparecan. En cualquier caso, la actividad era rpida e incesante. Schoenheimer y Rittenberg probaron con otros marcadores isotpicos. Consiguieron que Urey les proporcionara nitrgeno-15 y lo utilizaron para sintetizar aminocidos. Los aminocidos son los bloques constructivos de las molculas de protena, y hay por lo menos un tomo de nitrgeno en cada aminocido. Si se da a las ratas un aminocido marcado con nitrgeno-15, podr seguirse la trayectoria de este marcador. Result que el tomo de nitrgeno no permaneca en el aminocido concreto que los investigadores daban a las ratas. Al cabo de un tiempo notablemente breve el nitrgeno apareca en otros aminocidos. Se comprob que sta era una norma general. Las molculas constituyentes del cuerpo no estn quietas esperando que una seal indique la necesidad de participar en algn cambio qumico. En realidad, las molculas estn reaccionando continuamente. Como es lgico, estas reacciones no deben suponer cambios generales. Una molcula podra desprenderse de un par de tomos de hidrgeno y recuperarlos luego. Podra desprenderse de los tomos constituyentes de una molcula de agua y recogerlos de nuevo. Podra desprenderse de un grupo con nitrgeno y recogerlo de nuevo. Una molcula con un anillo de tomos podra romper el anillo y reconstituirlo mientras que una molcula con una cadena recta de tomos podra intercambiar tomos o grupos de tomos idnticos, dejando cada cosa en el mismo estado que antes. Nada de esto podra haberse demostrado sin la utilizacin de compuestos marcados isotpicamente, pero una vez que empezaron a utilizarse estos marcadores y se demostr este cambio molecular rpido e incesante, pudo entenderse (a posteriori) la razn de todo. Si las molculas se mantuvieran quietas, inmviles, inertes, y si esperaran alguna situacin de urgencia, cuando esta situacin llegara debera producirse algn cambio bsico en el entorno molecular que transformara la quietud en accin. Sin duda se necesitara tiempo para despertar las molculas y poner en marcha todo el mecanismo. El resultado final sera que el organismo tendra muchas dificultades para responder con la necesaria prontitud a la situacin de urgencia. En cambio, si las molculas estn siempre en accin, deseosas, por as decirlo, de intervenir, en una situacin de urgencia slo debern producirse cambios menores. Las

molculas, que de todos modos ya estn experimentando todo un conjunto de cambios, slo debern acelerar algunos de estos cambios y frenar otros. Toda la maquinaria estar ya funcionando. Si en la primitiva historia de la Tierra hubo algn organismo que no utilizaba estas molculas en permanente actividad (lo que en cierto modo dudo), fue eliminado rpidamente en la carrera evolutiva cuando se desarrollaron otros organismos que dispusieron de estas molculas en continua actividad. Schoenheimer public una obra titulada El estado dinmico de los constituyentes del cuerpo, en la que describi e interpret todos sus descubrimientos y que caus sensacin en el mundo qumico y bioqumico. Pero el 11 de septiembre de 1941, cuando tena cuarenta y tres aos de edad, se suicid. Ignoro por qu lo hizo. Es cierto que haba huido de Hitler y que en septiembre de 1941 pareca que Alemania estuviera ganando la guerra. Toda Europa estaba bajo su poder. Gran Bretaa haba sobrevivido a duras penas al ataque areo y la Unin Sovitica, recin invadida, pareca a punto de hundirse bajo la poderosa ofensiva alemana. Japn estaba de parte de los nazis, y Estados Unidos permaneca inmovilizado por la presin de sus propios aislacionistas. Yo recuerdo muy bien el miedo y la depresin que senta en aquella poca cualquier persona que tuviera motivos para temer las teoras raciales de los nazis. Schoenheimer pudo haber albergado tambin motivos personales, pero no puedo dejar de pensar que el estado del mundo contribuy a su acto. En todo caso fue una tragedia por varios conceptos. Recordemos que Schoenheimer haba fundado la tcnica del marcaje isotpico y que con ello haba revolucionado nuestras ideas sobre el metabolismo. Recordemos tambin que trabajos posteriores (en los que sin duda habra participado Schoenheimer si hubiese vivido) utilizaron estos marcadores y resolvieron en sus detalles muchos problemas metablicos. Parece pues muy claro que Schoenheimer habra recibido un premio Nobel si hubiese sido capaz de aceptar el continuar viviendo. Ms an, Schoenheimer no pudo presenciar el triunfo de otra forma de marcaje radiactivo que hizo su aparicin una vez finalizada la segunda guerra mundial. Si hubiese podido saberlo, hubiera lamentado esta prdida ms que la del mismo premio Nobel. Nos ocuparemos de este nuevo sistema de marcaje en el captulo siguiente.

3. Las Consecuencias Del PastelEl 11 de noviembre de 1985, cuando entraba en mi casa, el portero me dijo: Hoy sale usted en la pgina seis del New York Post, doctor Asimov. Alc las cejas, sorprendido. En la pgina seis aparecen los ecos de sociedad, una especie de pgina de cotilleos. Al menos, eso me han dicho, pues yo pocas veces leo el Post. Y por qu? pregunt. El portero sonri entre dientes. Est usted besando a una mujer, doctor Asimov. Y me tendi el peridico. El que yo bese a una mujer no es ninguna noticia. En mi opinin las mujeres han sido creadas para que las besen. Entonces por qu se interesaba el Post por una cosa as? Mientras suba en el ascensor a mi apartamento, abr el peridico por la pgina seis. Entr en casa y dije a mi querida esposa, Janet: Al final ha sucedido, Janet. He besado a una mujer y ha salido en la seccin de cotilleos de un peridico. Oh, no dijo Janet, que lo sabe todo sobre esta simptica debilidad ma. Todos nuestros conocidos me llamarn para contrmelo. Qu ms da? dije, y le alargu el peridico. He aqu la noticia entera: Un chico de la ciudad como Isaac Asimov no necesita irse en coche a ver una sesin de cine al aire libre. Al prolfico escritor de ciencia-ficcin no pareci importarle que le vieran abrazando y besando a una mujer en la Academia de Ciencias de Nueva York de la calle 63 East durante la reciente proyeccin del nuevo espectculo de TBS, La creacin del universo. Y por qu habra de importarle? La dama en cuestin era Janet Jeppson, su esposa desde hace doce aos. Tal vez fue el ttulo lo que anim a los dos sexagenarios. Janet se ech a rer. Le hizo tanta gracia, que ni siquiera le import que la llamaran sexagenaria, aunque en el momento del incidente (5 de noviembre) slo tena cincuenta y nueve aos y un cuarto. Pero yo le dije: No lo has entendido bien, Janet. Piensa en lo que eso revela de nuestra sociedad. El que un hombre, al final de su juventud, bese a su propia esposa se considera tan inslito que incluso aparece en los peridicos. Sin embargo, las noticias intrascendentes no slo quedan registradas en los peridicos, sino tambin en los libros de historia; y las cosas ms insignificantes pueden cobrar importancia. En la historia de la ciencia, por ejemplo, tenemos el siniestro incidente de la patrona de una casa de huspedes y su pastel del domingo.

El protagonista del episodio fue un qumico hngaro llamado Gyorgy Hevesy (1885-1966). Su padre era un industrial a quien el emperador austrohngaro Francisco Jos I concedi un ttulo nobiliario, y por eso a veces se conoce al qumico con el nombre de von Hevesy. En 1911, Hevesy tuvo una discusin con su patrona. Se quejaba de que sta reciclaba los restos del pastel que serva los domingos y los converta en comida para el resto de la semana. (Para m, eso no es una maniobra criminal, pero en la poca en que las eficaces neveras domsticas no eran una presencia evidente, ese reciclaje poda tener sus riesgos). Como es lgico, la patrona neg la acusacin enrgicamente. Resulta que en aquella poca Hevesy trabajaba en el laboratorio de Ernest Rutherford, en Cambridge. Rutherford y sus estudiantes se dedicaban intensamente a investigar la radiactividad, con lo cual Hevesy pudo conseguir una cantidad pequea de sustancia radiactiva. Lo que en realidad utiliz fue un pedazo diminuto de los productos de desintegracin del torio. Cuando la comida del domingo hubo terminado y nadie miraba, Hevesy aadi una pizca de sustancia radiactiva al pastel. El mircoles siguiente sirvieron un sufl, y Hevesy sac su electroscopio. Un electroscopio consiste en dos hojuelas de oro encerradas en un recipiente. Las hojuelas de oro estn unidas a una varilla, uno de cuyos extremos sobresale del recipiente. Si el extremo exterior de la varilla toca un objeto cargado elctricamente, las dos hojuelas de oro igualmente cargadas se repelen y se separan formando una V invertida. Si un electroscopio cargado de este modo se somete a una penetrante radiacin, como la que producen las sustancias radiactivas, la carga se escapa y las dos hojuelas vuelven a juntarse. Cuando Hevesy acerc el electroscopio al sufl, las hojuelas de oro comenzaron de pronto a juntarse. Dicho de otro modo, el sufl era radiactivo, y lo era porque contena pedazos del pastel del domingo. En otras palabras, Hevesy haba introducido en el pastel un marcador radiactivo, y luego haba seguido los movimientos de ese marcador. Fue la primera utilizacin en la historia de un marcador radiactivo, aunque con una finalidad intrascendente. El propio Hevesy menospreci el hecho y no le dio ninguna importancia, aunque la tena. Por lo menos le haba inspirado la idea del rastreo radiactivo, y eso tuvo sus consecuencias. En 1913, Hevesy aplic el principio del rastreo radiactivo a un problema qumico. Muchos compuestos de plomo son slo ligeramente solubles. Para la qumica es muy interesante saber qu solubilidad puede tener cada uno de ellos, pero es difcil realizar mediciones precisas. Imaginemos que pulverizamos un compuesto de plomo y le aadimos agua. Lo agitamos hasta que la mayor parte del compuesto se haya disuelto todo lo posible. Luego separamos con un filtro el polvo no disuelto y analizamos el fluido claro resultante, en busca del compuesto disuelto. Sin embargo, hay tan poca cantidad de compuesto presente, que es muy difcil determinar con exactitud su concentracin. Hevesy decidi que para ello slo haca falta combinar plomo ordinario con plomo210, un istopo que se forma durante la desintegracin del uranio, llamado en aquellos das radio D. El plomo-210 se combinar con plomo ordinario y, siendo sus propiedades qumicas idnticas a las de este ltimo, experimentar los mismos cambios. El plomo y su mezcla radiactiva servirn luego para formar un compuesto especial que contendr un pequeo porcentaje de plomo-210. La cantidad exacta de plomo-210 presente podr determinarse fcilmente midiendo la intensidad de la radiacin radiactiva. Este tipo de

mediciones es tan sensible que aportar resultados precisos a pesar de la pequea cantidad presente. Al disolver luego el compuesto de plomo, la porcin del compuesto que contiene plomo-210 se disolver tambin, y precisamente en la misma proporcin que el compuesto total. Si medimos el porcentaje de plomo-210 presente en la solucin, mediremos automticamente el porcentaje del compuesto total disuelto. De esta forma podr determinarse la solubilidad con mucha ms exactitud que con los mtodos anteriores. Hevesy, hacia 1918, utilizaba plomo radiactivo y bismuto radiactivo para estudiar el comportamiento de los compuestos de hidrgeno de estos metales. Ms tarde, en 1923, Hevesy utiliz marcadores radiactivos por primera vez en la investigacin bioqumica. Aadi pequeas dosis de una solucin de plomo al fluido con el que estaba trabajando, y que se utilizaba para regar plantas. Las plantas absorben sales minerales del agua del suelo, y probablemente tambin absorben, en muy pequeas cantidades, compuestos de plomo. Hevesy haba utilizado para este fin compuestos de plomo que contenan algo de plomo-210 radiactivo. Quem luego las plantas a distintos intervalos y analiz las cenizas en busca de radiactividad. De este modo pudo seguir con precisin los progresos de la absorcin del plomo y la cantidad de plomo contenida en las diferentes partes de la planta. Sin embargo, las posibilidades que ofrecen el plomo y el bismuto son limitadas, especialmente en problemas de bioqumica, puesto que ninguno de los dos elementos se da de manera natural en los tejidos vivos (aunque s como un contaminante accidental). Por este motivo, aunque los informes de Hevesy parecan tener cierto inters, se consideraron un callejn sin salida. Hasta 1943 no se comprendi que las consecuencias de su investigacin (y del pastel de su patrona) tenan una enorme importancia, y se le concedi entonces el premio Nobel de qumica. De este modo, el rastreo radiactivo adquiri una gran importancia... A primera vista podra parecer que la radiactividad est confinada totalmente a los elementos exticos del extremo superior de la tabla peridica. El uranio (elemento nmero 92) y el torio (nmero 90) se desintegran y forman docenas de productos diferentes. Estos productos incluyen tomos de nmero atmico tan bajo como el 82, pero no inferior a l. (Los productos de desintegracin de cada uno de ellos eran demasiado abundantes para tener un nmero atmico separado, y esto abri la pista de los istopos a Frederick Soddy, como ya dije en el primer captulo). De todos los productos de desintegracin, solamente los que son istopos del plomo (nmero 82) o del bismuto (nmero 83) lo son de elementos que tambin poseen istopos estables. El estudio de los fenmenos radiactivos durante el decenio de 1920 no revel istopos radiactivos de ningn elemento con un nmero atmico inferior a 82, y lo lgico era suponer que los istopos radiactivos de estos elementos ms ligeros no existan. En aquel entonces estaban trabajando en este tema Frdric Joliot-Curie (19001958) y su esposa, Irne Joliot-Curie, hija de la famosa madame Marie Curie. Los Joliot-Curie estaban muy ocupados bombardeando tomos ligeros como el boro, el magnesio y el aluminio con partculas alfa, una radiacin emitida por ciertas sustancias radiactivas. Rutherford haba iniciado ya este tipo de investigacin y fue el primero en observar los cambios que el bombardeo produca en los ncleos atmicos. Una partcula alfa est compuesta por dos protones y dos neutrones, y cuando choca con el ncleo de un tomo ligero puede suceder que los dos neutrones y uno de los protones permanezcan en el ncleo y que el otro protn se escape. Rutherford observ esto por

primera vez en 1919, al bombardear nitrgeno con partculas alfa. El ncleo de nitrgeno tiene siete protones y siete neutrones. Si le aadimos un protn y dos neutrones de la partcula alfa, tendremos un producto que contiene ocho protones y nueve neutrones. Un ncleo con ocho protones y nueve neutrones es el del oxgeno-17, que es raro en la naturaleza, pero estable. O sea, que Rutherford haba convertido nitrgeno-14 en oxgeno-17 y haba conseguido realizar una transmutacin, proceso consistente en cambiar un elemento en otro y que no haban logrado los antiguos alquimistas. Los Joliot-Curie consiguieron resultados similares. En 1933, descubrieron que bombardeando el aluminio-27 (trece protones y catorce neutrones en el ncleo) con partculas alfa (que tienen dos protones y dos neutrones) el ncleo adquira un protn y dos neutrones, transformndose en un ncleo con catorce protones y diecisis neutrones. ste es el ncleo de silicio-30, un istopo de silicio bastante raro, pero estable. Esto significaba naturalmente que el aluminio bombardeado emita protones, como de costumbre. Esto no tena nada de sorprendente. Pero luego los Joliot-Curie observaron que, adems de los protones, se emita tambin una cierta cantidad de neutrones y positrones. Esto era algo ms sorprendente, pero no mucho. Un neutrn (descubierto en 1931, solamente cuatro aos antes) es muy similar a un protn, pero se diferencia en que el neutrn no tiene carga elctrica mientras que el protn tiene una carga de +1. El positrn (descubierto slo dos aos antes) es muy ligero comparado con el protn y con el neutrn y, al igual que el protn, tiene una carga de +1. Combinemos el neutrn y el positrn y tendremos una partcula cuya masa contina siendo la de un neutrn, pero cuya carga es +1. En resumen, tendremos un protn. Por lo tanto, si se forma un protn como resultado de una reaccin nuclear, cabe imaginar que en la misma reaccin nuclear puedan formarse tambin un neutrn ms un positrn, los cuales, juntos, equivalen a un protn. Hasta aqu todo iba bien. A principios de 1934, los Joliot-Curie observaron que cuando el bombardeo de partculas alfa se detena, la produccin de protones y neutrones se interrumpa tambin, y de forma repentina. Eso ya se esperaba. Pero entonces vino la gran sorpresa. La produccin de positrones no se interrumpa. Continuaba, pero a una velocidad que disminua con el tiempo en una forma caracterstica de una transformacin radiactiva. Qu estaba ocurriendo? Los Joliot-Curie haban supuesto al principio que el tomo de aluminio emita un neutrn y un positrn al mismo tiempo, y que como esto equivala a emitir un protn, en ambos casos el aluminio-27 se estaba convirtiendo en silicio-30. El hecho de que se interrumpiera la emisin de neutrones y de que los positrones siguieran apareciendo poda muy bien significar que las dos partculas se estaban produciendo independientemente. Supongamos, pues, que en primer lugar se produca y se emita un neutrn. Esto significaba que cuando la partcula alfa chocaba con el ncleo de aluminio-27, la partcula absorba dos protones y un neutrn y emita al mismo tiempo el segundo neutrn. Los trece protones y los catorce neutrones del aluminio-27 se convertan de este modo en quince protones y quince neutrones, y el resultado era un ncleo de fsforo-30. El fsforo-30, sin embargo, no existe en la naturaleza. Los tomos de fsforo que existen en la naturaleza pertenecen siempre a una nica variedad atmica: el fsforo-31 (quince protones y diecisis neutrones). No existe en la naturaleza ningn otro istopo de fsforo.

Sin embargo, all se haba formado fsforo-30. Tena que ser radiactivo, pues eso explicara su ausencia en la naturaleza. Aunque se hubiera formado por algn proceso, se desintegrara rpidamente. Qu pasara si la desintegracin del fsforo-30 fuera acompaada por la emisin de positrones? Eso explicara que continuaran emitindose positrones despus de haber cesado el bombardeo de partculas alfa. El bombardeo de partculas alfa habra formado ms fsforo-30 del que poda desintegrarse, crendose as una pequea concentracin del istopo. Luego, al cesar el bombardeo, el fsforo-30 formado continuara desintegrndose. La velocidad con que disminua la formacin de positrones permita calcular que la semivida del fsforo-30, o perodo de vida media, es de unos dos minutos y medio. La emisin de positrones es muy parecida a la emisin de partculas beta. Al fin y al cabo, las partculas beta estn despidiendo electrones a gran velocidad y un positrn es exactamente como un electrn, con la diferencia de que el primero tiene una carga +1 y el ltimo -1. Cuando un ncleo emite un electrn, un neutrn con una carga 0 se convierte en un protn con una carga +1. Dicho de otro modo, que un ncleo pierda una carga negativa (mediante la emisin de un electrn) es equivalente a que gane una carga positiva (al convertir un neutrn en un protn). La emisin de positrones producir de modo natural el efecto inverso de la emisin de electrones, puesto que un positrn es lo opuesto a un electrn. Si la emisin de un electrn convierte un neutrn en un protn, la emisin de un positrn convierte un protn en un neutrn. Si el fsforo-30 emite un positrn, sus quince protones y quince neutrones se transforman en catorce protones y diecisis neutrones, y se convierte en silicio-30. Lo que equivale a decir que si el aluminio-27 se bombardea con partculas alfa, puede convertirse directamente en silicio-30, o puede convertirse en silicio-30 indirectamente pasando por fsforo-30. Los Joliot-Curie, por tanto, fueron los primeros en demostrar la existencia de la radiactividad artificial. La importancia de esto se reconoci enseguida y en 1935 se les concedi el premio Nobel de qumica. Cuando los Joliot-Curie hubieron mostrado el camino, otros investigadores siguieron sus pasos. Se descubri un gran nmero de istopos radiactivos (o radioistopos) y, finalmente, se descubri que cada elemento de la lista, sin excepcin, tena sus correspondientes radioistopos. Es probable, desde luego, que los radioistopos sean mejores marcadores que los istopos, estables pero raros. La espectrometra de masas, procedimiento bastante pesado y difcil, es el nico mtodo que permite detectar un istopo estable y medir su concentracin. Los radioistopos pueden detectarse, y su concentracin puede medirse, de modo mucho ms fcil y rpido. Hevesy fue tambin aqu el primero. En 1935 estudi la absorcin por las plantas de los iones fosfticos en soluciones, utilizando el fsforo radiactivo como marcador. Por supuesto, la utilizacin de radioistopos entraa dificultades. Qu pasa si su semivida es corta? Como he dicho anteriormente, la semivida del fsforo-30 es de dos minutos y medio. Es evidente que cualquier experimento en que se utilice fsforo-30 debe transcurrir en unos pocos minutos, o de lo contrario la cantidad de fsforo-30 presente habr disminuido tanto que resultar imposible detectarlo con exactitud. Afortunadamente, el

fsforo-32, otro radioistopo del elemento, tiene una semivida de 14,3 das, lo cual es mucho mejor. Desde el punto de vista de la bioqumica, los cinco elementos ms importantes son el hidrgeno (nmero 1), el carbono (nmero 6), el nitrgeno (nmero 7), el oxgeno (nmero 8) y el azufre (nmero 16). El azufre cuenta con un radioistopo til, el azufre-35, cuya semivida es de 87 das. El hidrgeno pareca plantear un problema ms intrigante. Aunque todos los dems elementos tuvieran radioistopos, caba la posibilidad de que el hidrgeno careciera de ellos. Al fin y al cabo el hidrgeno es el ms simple de los elementos. Cmo podra desintegrarse? El ncleo de hidrgeno comn est compuesto por un protn y nada ms. Por lo tanto, tendra que ser estable. Cuando se descubri el hidrgeno-2 (deuterio), con un ncleo formado por un protn y un neutrn, tambin result ser estable. Sin embargo, cuando los cientficos hubieron descubierto el deuterio lo utilizaron en varias formas diferentes. En primer lugar, poda utilizarse para el bombardeo con neutrones. Los neutrones no estn cargados elctricamente y no pueden acelerarse como las partculas cargadas. Esto significa que si tenemos una fuente de neutrones, debemos emplearlos con las energas con que se producen, puesto que no podemos acelerarlos a energas superiores. En general, las energas producidas no son las que desearan tener los experimentadores. Un ncleo de deuterio, o deutern, compuesto por un protn y un neutrn puede acelerarse ya que tiene una carga +1. Los ncleos atmicos pueden, por lo tanto, bombardearse con deuterones acelerados y de gran energa. Resulta, sin embargo, que el protn y el neutrn del deutern estn dbilmente enlazados en comparacin con los enlaces de otros ncleos. Cuando un deutern acelerado se acerca a un ncleo, este ncleo (que est cargado positivamente) repele el protn, una de las dos partculas del deutern. El enlace entre el protn y el neutrn puede entonces romperse, y el protn puede verse obligado a alejarse del ncleo, proyectndose a gran velocidad en una direccin distinta. Sin embargo el neutrn, que no est cargado, no resultar afectado por la carga elctrica del ncleo y continuar su avance a gran velocidad. El neutrn podr entonces chocar con el ncleo y fusionarse con l. En 1934, un fsico australiano, Marcus Laurence Elwin Oliphant (1901), bombarde el propio deuterio con deuterones acelerados. En algunas ocasiones el protn del deuterio tena que escapar mientras el neutrn continuaba su marcha y acababa por chocar con el ncleo de deuterio (un deutern de baja energa) y quedarse en l. El resultado de esta fusin es un ncleo con un protn y dos neutrones: hidrgeno-3, o como suele llamarse, tritio. Su descubridor fue Oliphant. El hidrgeno-3 result ser radiactivo, y el nico radioistopo conocido del hidrgeno. Se desintegra emitiendo un electrn (una partcula beta), de modo que, dentro de su ncleo, un neutrn se convierte en un protn. El ncleo resultante, con dos protones y un neutrn, es el helio-3, un ncleo realmente raro, pero estable. La semivida del hidrgeno-3 es de 12,26 aos, de modo que puede utilizarse fcilmente como marcador radioisotpico. La suerte que haba acompaado a los bioqumicos con el azufre y el hidrgeno los abandon, sin embargo, con el oxgeno y el nitrgeno.

El radioistopo de nitrgeno menos inestable es el nitrgeno-13 (siete protones y seis neutrones), que tiene una semivida de slo diez minutos. La situacin del oxgeno es aun peor. El radioistopo de oxgeno que se acerca ms a la estabilidad es el oxgeno-15 (ocho protones y siete neutrones) y su semivida es de slo unos dos minutos. Ninguno de estos radioistopos es muy til como marcador, puesto que son demasiado evanescentes. Pero, adems, es absolutamente seguro que no encontraremos nunca un radioistopo de oxgeno ni de nitrgeno que tenga una semivida ms larga. As pues, cuando trabajamos con estos dos elementos nos vemos obligados a utilizar como marcadores los istopos estables y raros: el oxgeno-18 y el nitrgeno-15. (Tampoco hay que quejarse. Es una suerte contar con ellos, y han sido tiles a los bioqumicos). Durante una poca no pareca que el carbono, el elemento ms importante en bioqumica, diera mejor resultado. En el decenio de 1930, el radioistopo de carbono conocido menos inestable era el carbono-11 (seis protones y cinco neutrones), que tena una semivida de 20,4 minutos. Esta semivida es bastante corta, pero en atencin al carbono los bioqumicos se esforzaron en trabajar con este radioistopo. Idearon experimentos que podan terminarse en una hora. Esto tena ciertas ventajas. Si un experimento corto se disea con xito, puede repetirse una y otra vez, a veces en condiciones variables, sin perder demasiado tiempo. Adems, un radioistopo de corta vida produce una abundante radiacin (por eso es de corta vida), de modo que puede utilizarse una cantidad muy pequea del mismo. Sin embargo, aunque se realizaron con el carbono-11 algunos buenos experimentos, las oportunidades eran limitadas. Se saba que el carbono-14 deba existir y que deba ser radiactivo.