Doctor Salvador Said-Fernández / Depto de Bioquímica y Medicina Molecular / Facultad de Medicina / UANL
Doctora Herminia G. Martínez-Rodríguez / Depto de Bioquímica y Medicina Molecular / Facultad de Medicina / UANL
Etimológicamente, la palabra Ciencia se deriva del latín scire, que significa saber, y se ocupa de producir conocimiento. Los conocimientos aislados son poco útiles. Es necesario ordenarlos de tal manera que nos permitan llegar a conclusiones válidas, a explicaciones de los fenómenos, y, basados en estos conocimientos, enunciar leyes o teorías, que a su vez nos permitan establecer predicciones.
La ciencia busca el conocimiento por el conocimiento mismo. Responde a preguntas de la realidad física; es decir, que requieren de una experiencia empírica medible. Por ello, los temas relativos a la religión no son materia de estudio de la ciencia. La Ciencia pone a prueba verdades provisionales (hipótesis), susceptibles de aceptación o rechazo. Éstas deben ser confrontadas mediante la experimentación o la observación. Las verdades postuladas por los investigadores se revisan constantemente y se les reemplaza a la luz de nuevas observaciones o datos.
Antes de Louis Pasteur, se tenía por verdad la teoría de la generación espontánea. Los partidarios de ésta aseguraban: “como partiendo de una sustancia informe, un limo vaporoso en estado de agitación desde hace millones de años, que va resolviéndose en una ordenada procesión ascendente de seres vivos hasta llegar al mono y, por último, como si fuera el paso triunfal, al hombre”.
Pasteur, apoyado por los consejos de Antonio Jerónimo Balard, demostró que esta teoría estaba equivocada y que muchas enfermedades, sobre todo de las vides y del gusano de seda (especies con las que trabajó) eran causadas por “animalillos” (ahora conocidos como bacterias).
Aún en tiempos de Pasteur, los naturalis-tas pensaban que la tuberculosis se debía al influjo de los miasmas de los pantanos; pero el médico alemán Heinrich Hermann Robert Koch demostró en 1882 que el agente causal de la tuberculosis era un bacilo ácido-alcohol resistente, que originalmente se llamó el “Bacilo de Koch”, en honor de su descubridor. Ahora, esta bacteria se conoce universalmente como Mycobacterium tuberculosis, y se sabe que hay otras micobacterias que también son agentes causales de tuberculosis. Koch es el autor de los postulados que llevan su nombre, por lo cual recibió el premio Nobel en 1905.
La palabra malaria es una contracción de “mal aire”. Se pensaba que el “mal aire” era el responsable del paludismo. Sabemos ahora que mosquitos que se desarrollan en aguas estancadas en pantanos, charcos y en toda clase de recipientes descuidados, son los vectores de los protozoarios parásitos causantes de la malaria, llamados Plasmodium vivax, P. falciparum y P. malariae y P. ovale.
En conclusión, el producto de la Ciencia es el conocimiento, el cual responde a preguntas que nos permiten llegar a conclusiones sobre fenómenos, mayoritariamente naturales. La Ciencia es un creciente cuerpo de entendimiento que nos permite enfrentar más efectivamente nuestro ambiente y adaptarnos tanto social como individualmente.
CIENCIA BÁSICA, CIENCIA APLICADA Y TECNOLOGÍA
A pesar de que Ciencia Básica y ciencia aplicada son términos muy utilizados, esta clasificación no es adecuada. En cambio, sí pueden clasificarse como ciencias exactas: matemática, lógica, química y física y astronomía; y ciencias no exactas, que son el resto. La aplicación de los conocimientos producidos por el trabajo científico no es suficiente para resolver problemas prácticos, para mejorar la calidad de vida de la humanidad. Se requiere otro campo tan importante y válido como la ciencia: la tecnología. El conocimiento tecnológico está orientado a la solución de problemas complejos y a la toma de decisiones en cuestiones que afectan a la sociedad.
La ciencia y la tecnología se potencian mutuamente, y concebidas en su grado actual de desarrollo, sería casi imposible que evolucionase una sin la otra. Entonces, cuando hablamos de adelantos científicos aplicados a equipos, técnicas o sustancias médicas, necesariamente tenemos que hablar también de la contribución amalgamada de la ciencia y de la tecnología. Aquí pretendemos comentar algunas contribuciones de la Ciencia a la Medicina. Debemos tener en cuenta que los conocimientos que señalaremos fueron tomados por la tecnología como punto de partida para llegar al producto final, aplicado a la Medicina.
ALGUNAS CONTRIBUCIONES DE LA CIENCIA A LA MEDICINA
La Medicina se ha beneficiado de los conocimientos científicos desde hace mucho tiempo. Prácticamente todas las ciencias han contribuido a su desarrollo, Durante los siglos XIX, XX y lo transcurrido del siglo XXI se han producido los avances médicos más espectaculares, impulsados por la investigación científica y tecnológica.
Los antiguos y nuevos conocimientos atesorados por la humanidad son como una malla que se entreteje intrincadamente. Esta malla crece en espiral, cada vez más rápidamente. Algunos de estos conocimientos, después de años o tal vez siglos de experiencia, son la culminación de incontables estudios que fueron aplicados a la Medicina a corto o mediano plazo. Muchos de estos descubrimientos impulsaron, a su vez, investigaciones cruciales para llegar a nuevos y más asombrosos conocimientos.
LA RADIACTIVIDAD
El radio (del Latín radius, rayo) fue descubierto en 1898 por Marie Curié y su marido Pierre. En 1902, el radio fue aislado por Curié y André Debierne mediante la electrolisis de una solución de cloruro puro de radio usando un cátodo de mercurio en una atmósfera de hidrógeno.
Al buscar Marie Curié un proyecto de investigación para su tesis doctoral, se interesó en una publicación de Antoine Henri Becquerel, quien había descubierto que las sales de uranio emitían espontáneamente, sin exposición a la luz, ciertos rayos de naturaleza desconocida. Un compuesto de uranio colocado sobre una placa fotográfica cubierta de papel negro, dejaba una impresión en la placa a través del papel. Era la primera observación del fenómeno al que Marie Curié bautizó después como radiactividad. Este conocimiento permitió utilizar la radiactividad para diagnósticos de tumores, el funcionamiento de órganos y el tratamiento de tumores (radioterapia).
LOS RAYOS X
Los rayos X son radiaciones electromagnéticas de longitud de onda corta, capaces de penetrar la materia hasta cierta profundidad, dependiendo de su naturaleza. El 8 de noviembre de 1895, Wilhelm Conrad Roentgen descubrió accidentalmente una imagen originada en su generador de rayos catódicos, la cual se había proyectado más lejos que el posible rango de su haz. Cuando investigó, encontró que el fenómeno se había producido al pasar el haz de rayos catódicos por el interior de un tubo de vacío. Estos nuevos rayos no eran reflejados por campos magnéticos y podían atravesar muchos materiales. Una semana después, Roentgen tomó una fotografía de rayos X de la mano de su esposa, la cual reveló claramente su anillo de bodas y sus huesos. Roentgen llamó rayos X, a la nueva forma de radiación (X significa “desconocido”).
El descubrimiento de los rayos X ha permitido hacer diagnósticos certeros y en forma no invasiva de fracturas de huesos, así como identificación y localización de tumores; pero además permitió el desarrollo de otros sistemas de imagen diagnóstica, como la tomografía de barrido computada (CAT-scan, por sus siglas en inglés), que permite obtener imágenes tridimesionales, de modo que el médico puede decir no solamente que un cierto tumor está presente, sino también su localización en el cuerpo.
LOS RAYOS LÁSER
El término láser se deriva de las iniciales en inglés de Light amplification by the stimulated emission of radiation (amplificación de la luz por la emisión estimulada de radiación). Ali Javan, W.R. Bennett y Donald R. Harriott describieron en 1961, el primer láser de gas. El medio generador del láser era una mezcla de helio y neón.
El fenómeno de emisión estimulada de radiación, enunciado por Einstein en 1916, constituye la base de la tecnología empleada en la fabricación de dispositivos láser. Los experimentos que aprovecharon dicho fenómeno culminaron en el hallazgo, en 1953, del denominado máser, sistema que empleaba un haz de moléculas separadas en dos grupos —excitadas y no excitadas—, utilizado para la emisión de microondas en una cámara de resonancia. Posteriormente, se investigó un método para producir este tipo de radiación estimulada en el caso de la luz visible. Surgió así, en los años sesenta, el máser óptico. Al principio se consideró que el material básico para la emisión estimulada de luz debía ser un gas. Posteriormente se experimentó con cristales sintéticos de rubí. En la actualidad, las investigaciones se dirigen hacia el desarrollo del láser de rayos X.
La tecnología láser se ha desarrollado en forma asombrosa en los últimos 45 años; y también se ha ido diversificando, con diferentes capacidades de penetración, fineza, potencia y alcance.
La tecnología de rayos láser ha tenido las más diversas aplicaciones y su utilidad crece día con día. Actualmente se aplica en la práctica médica para obtener imágenes diagnósticas, como elemento cortante o cauterizante en cirugía. La fineza y precisión de la aplicación de esta tecnología permite operaciones delicadas para corregir miopía, astigmatismo, hipermetropía, e incluso presbicia; resección de tumores en forma no invasiva, e incluso para fines cosméticos, mediante abrasión superficial de la epidermis y depilación.
CONOCIMIENTO Y MANIPULACIÓN DEL DNA
En 1928 Fred Griffith propuso que algún principio desconocido había transformado una cepa R de S. pneumoniae en una cepa S virulenta). Las cepas R de S. pneumoniae se llaman así porque forman colonias rugosas cuando se las cultiva en agar, y no son patógenas. En cambio las cepas S forman colonias lisas y son patógenas. ¿Cómo era posible que una cepa avirulenta se transformara en una virulenta? Tenía que haber algún material responsable de esto.
En 1944 Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty informaron que ellos habían purificado el principio que transformaba las cepas R en S de Diplococcus propuesto por Griffith, y que ese principio era ADN.
En 1951 Rosalind Elsie Franklin y Maurice Wilkins obtuvieron imágenes cristalográficas nítidas de ADN. Rosalind fue una fisico-química y cristalógrafa inglesa, cuyas contribuciones permitieron después a Watson y Crick entender la estructura fina del ADN. Ella también hizo trabajos sobre la estructura de varios virus, entre ellos el del tabaco, y del carbón y grafito. Maurice Wilkins, fue un físico que trabajó con Franklin.
En abril de 1953, James Watson y Francis Crick escribieron estas palabras como parte del primer párrafo de una carta que enviaron a Nature describiendo sus observaciones sobre la estructura fina del ADN: “Esta estructura tiene nuevas características que son de un considerable interés biológico”). James Watson, Francis Crick y Maurice Wilkins obtuvieron el premio Nobel “por sus descubrimientos relacionados con la estructura molecular de ácidos nucleicos y su significado para la transferencia de información en material viviente”. Wilkins compartió el premio Nobel con Watson y Crick por las imágenes cristalográficas que fueron esenciales para el trabajo.
Franklin, murió en 1958.
Marshall Nirenberg es mejor conocido por haber descifrado el código genético en 1961. En 1959 inició sus estudios sobre la relación entre el ADN, el RNA y las proteínas. Estas investigaciones permitieron saber a este investigador y a H. Matthaei que se requiere un mensajero para que ocurra la síntesis de proteínas y que un mensajero sintético podía ser usado para descifrar varios aspectos del código genético. Sus investigaciones le valieron el premio Nobel en Medicina en 1968.
BIOLOGÍA MOLECULAR
James Crick postuló en 1963 el “dogma de la biología molecular” que establece que un gen da origen a una proteína, mediada por un RNA mensajero específico. En 1958, Artur Konrberg purificó la ADN polimerasa I de Escherichia coli. La primera enzima que fue capaz de sintetizar ADN in vitro. Artur Konrberg obtuvo el premio Nobel en Fisiología en 1959. En 1970 Hamilton Smith y Kent Wilcox aislaron la primera enzima de restricción de tipo II, que provenía de Haemophilus influenzae, la cual era capaz de cortar el ADN en sitios específicos.
En 1985 Kary B. Mullis describió la reacción en cadena de la RNA polimerasa. El método más sensible para identificar secuencias específicas de ADN. Obtuvo el premio Nobel en Química en 1993.
En 2003 se culmina el proyecto del Genoma humano, gracias al cual se obtuvo la secuencia completa del ADN que constituye el genoma de nuestra especie.Como puede verse de esta impresionante lista de avances científicos en biología, todos realizados desde 1928 a la fecha (78 años) produjeron una constelación de premios Nobel. Pero lo más importante es que todos estos avances fueron precursores de la medicina moderna y seguramente de la medicina del futuro. La Biología Molecular ha permitido a la medicina avances espectaculares.
OTROS CAMPOS DEL CONOCIMIENTO
Pero no sólo la genómica se ha desarrollado. Está en vigoroso crecimiento el estudio de las proteínas, mediante la Proteómica; el de los RNAs, mediante la transcriptómica, y el de las vías metabólicas, mediante la Metabonómica: Estos campos complementarán los avances logrados con la Genómica. A estas disciplinas se les han unido la Inmunología y la Biología Celular.
El advenimiento de la tecnología de células troncales o madres permite ya el tratamiento de diversas enfermedades, como la leucemia y el infarto al miocardio, y los biólogos trabajan hombro con hombro con los médicos clínicos para identificar las moléculas que inducen a las células pluripotenciales (células madre) a diferenciarse en la estirpe celular deseada. Cuando esto se comprenda cabalmente, será posible cultivar nuevos órganos in vitro, y corregir problemas fisiológicos mayores. La física, la electrónica y la nanotecnología han hecho también aportaciones portentosas a la Medicina. Se dispone ahora de computadoras que reaccionan al movimiento de los ojos, conectando de nuevo al mundo a los cuadrapléjicos.
Los implantes cocleares para devolver la audición a lo sordos son ya una realidad, y están en pleno desarrollo los implantes en la retina para que en un futuro cercano algunos ciegos puedan ver.
CONCLUSIÓN
La Medicina, aliada con la Ciencia y la Tecnología depara un brillante futuro a la humanidad. Gracias a los avances de estas disciplinas, estamos llegando aceleradamente a tener una expectativa de vida de 100 años, y se predice que en los siglos venideros, los humanos podrán vivir hasta 400 años. Ahora el reto es desarrollar nuestros más altos y caros valores morales para que, además de gozar de una larga vida saludable, gocemos también de una humanidad más humana, protectora de su entorno y generosa y noble con sus semejantes y con todos los demás seres vivos. De nada servirá un impresionante desarrollo de la Medicina, si estos avances no son asequibles para toda la población y si aún existen tremendas y vergonzosas diferencias en la distribución de la riqueza, así como guerras, todas injustas y crueles, que ponen en serio peligro a nuestra especie y a nuestro planeta. ¡Desarrollemos nuestro espíritu junto con nuestro intelecto!
