MODELOS CIENTÍFICOS

 

Cuando hablamos de modelos científicos es muy probable que la primera imagen que nos venga a la cabeza sea el modelo molecular del ADN de Watson y Crick. Esto es comprensible porque, en mayor o menor medida, esta imagen encierra la mayoría de los componentes que pueden intervenir en el desarrollo del conocimiento científico desde sus orígenes: método científico y filosofía; pero también ambición, poder, astucia, audacia…, todo con el trasfondo político e ideológico de la época. En mayor o menor medida, esto estuvo presente en el nacimiento del modelo del ADN, que sus parteros proclamaron a los cuatro vientos como el descubrimiento del secreto de la vida.

En convocatorias de Hypatia café anteriores he tratado algunos detalles alrededor del descubrimiento de este modelo científico (entre otros) y los métodos empleados para establecerlos: La mujer y la ciencia (febrero de 2025), Instrumentos (diciembre de 2026), Mitos (enero de 2026) y Paradojas (mayo de 2026). Así pues, en el sentido amplio del término modelo científico, hemos visto interpretaciones o explicaciones simplificadas de la realidad a partir de la observación de los fenómenos naturales y el análisis de los datos experimentales obtenidos: modelos sobre la información biológica, sobre la estructura de las proteínas, sobre el origen y evolución de la vida; todos ellos con sus respectivos marcos filosóficos. En el tema de este mes quiero ahondar en algunos aspectos de las etapas que conforman (como modelo de conocimiento objetivo) el denominado método científico, centrándome, sobre todo, en la interpretación de los datos bien establecidos.

El denominado método científico como modelo de conocimiento objetivo de la realidad parte del análisis del objeto (ob-jectum, lo que está delante), lo objetivable: disponible y manejable, que, procurando evitar las falsas creencias y prejuicios, proporciona un camino lo más seguro posible para acumular resultados. En su Novum organum, Francis Bacon propone un método que depure de idola el pensamiento y de imprecisión los sentidos. Con este plural de idolum (del griego eidolon: imagen o figura), Bacon quiere referirse a las formas, imágenes o visiones que representan la realidad esencial, frecuentemente cargadas de prejuicios y errores. Ya en castellano, ídolos es un término que presenta muchos significados y sinónimos… Unos se agrupan en torno a la imagen de una falsa deidad o divinidad: fetiche, tótem, efigie, amuleto… Otros giran alrededor de una persona o cosa amada, admirada o preferida con exaltación: héroe, favorito, mito, campeón…, pero, también, modelo. De alguna manera, la ciencia ha tratado de hacer el camino de adquisición objetiva de conocimiento de la naturaleza, evitando los falsos ídolos que distorsionan la realidad…; pero el camino (el método) está sembrado de dificultades.

Francis Bacon propuso un método inductivo para poder obtener un conocimiento preciso y objetivo de la realidad mediante su observación detallada, y experimentación, seguidas de la elevación de los hechos concretos (hallazgos o experimentos) a leyes generales; es decir, el camino inverso al antiguo razonamiento deductivo ‒de lo general a lo concreto‒ que frecuentemente partía de ideas o teorías mal establecidas y preñadas de prejuicios: los idola que Bacon pretendía sacar del pensamiento científico.

Bacon distinguía cuatro tipos de ídolos de la mente:

·     Ídolos de la tribu. La naturaleza humana nos lleva a recrear un mundo ordenado idealmente de acuerdo a nuestros deseos.

·  Ídolos de la caverna. Cada individuo crea sus propios prejuicios de acuerdo a su temperamento y carácter, que, junto a su educación y cultura, moldean sus gustos.

·    Ídolos del foro. Distorsión de la realidad originada por el malempleo de palabras con un significado impreciso.

·       Ídolos del teatro. Realidades de ficción creadas por ideas antiguas.

Estos cuatro idola de la mente, propuestos por Bacon, denotan en él una consideración unitaria del cerebro y la mente, resultando esta última de la continua interacción del cerebro con el medio social del individuo.

Así pues, Bacon inicia un camino para abordar el conocimiento científico objetivo, con un pensamiento depurado de idola; pero la objetividad del método inductivo necesita de la mirada atenta y el consenso de toda la comunidad científica para evitar el riesgo de contaminaciones. Tras la iniciativa de Bacon, el método científico se fue ampliando, fundamentalmente en la naciente Física, con los desarrollos matemáticos de Galileo, Descartes y Newton. Con ellos comenzó un método que combina la inducción con la deducción: el método hipotético deductivo.

Con la incorporación de las matemáticas, se inicia un periodo de cuantificación y mediciones precisas (sistemas de unidades) que lleva a un mejor diseño experimental y a la elevación de los resultados a leyes generales. Además, las matemáticas otorgan precisión y objetividad no solo al planteamiento inductivo (de lo concreto a lo general), también al deductivo (de la ley general a la predicción de un suceso concreto y su comprobación). Con el método hipotético-deductivo, Newton cierra y eleva el círculo entre el empirismo inductivo inicial de Bacon y el abordaje experimental de Galileo con el empleo de las matemáticas, por este y por Descartes.

No obstante, el tránsito entre el mundo precientífico y el nacimiento de este método no fue fácil y, además, no todas las ramas del conocimiento aprovechan sus bendiciones de igual manera. Tampoco los idola (que atormentaban a Bacon) desaparecen del todo. Para ilustrar esto voy a referirme a unos sucesos históricos que afectaron al mismísimo Galileo.

Esta historia de Galileo (narrada por S. J. Gould en su libro Las piedras falaces de Marrakech), tiene que ver con su pertenencia a una célebre sociedad científica, la Academia de los Linces, fundada en 1603 por el joven Federico Cesi junto a tres amigos, entre los que se encontraba Francesco Stelluti, amigo personal y gran defensor de Galileo. El quinto miembro de los Linces fue el anciano Giambattista Della Porta, que mantendría una tensa relación con el sexto: Galileo Galilei. En efecto, tras la fundación inicial de la Academia, las últimas incorporaciones propiciaron el enfrentamiento entre dos mundos: el antiguo, a caballo entre el pensamiento mágico y la ciencia (los idola de Bacon), y el nuevo, impulsado por Galileo y su método científico, totalmente empírico y objetivo. El choque era inevitable debido a sus diferentes posiciones filosófica y epistemológica y, de forma más directa, por la prioridad acerca del desarrollo del telescopio. Aquí veremos alguno de los límites del empirismo: sus virtudes y defectos.

Cesi, escogió el lince como emblema para su Academia, ya que era largamente considerado como el cuadrúpedo de vista más penetrante. Era una muy buena elección en un momento en el que la observación directa de la naturaleza y su descripción ganaba adeptos. La incorporación de Galileo al grupo inicial de la Academia de los Linces no hizo sino reforzarlos en este sentido; y no solo por su nuevo método empírico objetivo, también por el desarrollo tecnológico mejorado que puso a punto para la observación y el análisis de los objetos: su telescopio y su microscopio, dos instrumentos que ya entonces permitían ver como el mejor de estos felinos; además, estos no solo son famosos por su visión penetrante sino también por su astucia. Llevadas estas características a los objetivos científicos de la Academia se podrían traducir en agudeza visual y capacidad mental: observación y teoría, las dos formas complementarias de mirar a la naturaleza.

Galileo y Stelluti estuvieron vinculados por múltiples relaciones, pero también por un error metodológico relacionado con la necesaria complementariedad entre observación y teoría. El error de Galileo y su tratamiento en los libros de historia de la astronomía –como bien señala Gould– también nos ofrece alguna enseñanza sobre la naturaleza humana de la ciencia: en estos textos los grandes científicos suelen ser tratados de “manera heroica o hagiográfica”, y sus errores ocultados o minimizados. Al parecer Galileo vio los anillos de Saturno en su primitivo telescopio, pero le faltó altura teórica (la nueva forma de ver) para interpretar lo observado, quizá temeroso de asombrar al mundo aún más de lo que ya lo había hecho. Así pues, en el nuevo mundo de la naciente ciencia –donde, coincidiendo con Bacon y Descartes, adquiría el máximo valor metodológico la observación personal sin añadidos, objetiva y directa, frente a las verdades del mundo clásico, fundamentadas en razonamientos lógicos– describió el planeta como un cuerpo triple.

Para subrayar la importancia de la teoría en el método científico voy a recurrir a tres citas fundamentales para entender la historia de la ciencia:

Erwin Schrödinger resumía la importancia de la teoría con una expresiva frase: “se trata no tanto de ver lo que aún nadie ha visto como de pensar lo que todavía nadie ha pensado sobre aquello que todos ven”. Esta recomendación es parecida a otra previa de J. W. von Goethe: “todo ha sido ya pensado. El problema es pensarlo de nuevo.” Las dos marcan perfectamente la diferencia entre los hechos –la descripción formal de lo que cualquiera puede ver– y la teoría, la visión mental, la elaboración conceptual e interpretativa de los hechos. Pero es aún más relevante el enorme valor que conceden a la teoría, incluso por encima de los hechos. La teoría es la nueva forma de ver, y esta nueva visión permite al científico conquistar nuevo conocimiento. Copérnico, Galileo y toda la humanidad, anterior y posterior a ellos, han visto objetivamente cómo el Sol sale por el este y se pone por el oeste; pero, desde la nueva visión (la teoría heliocéntrica), sabemos que no es el Sol el que gira alrededor de la Tierra sino al revés. Este conocimiento fue la atalaya desde donde la observación del espacio nos ha conducido a nuestra visión actual de un universo en expansión. A este respecto, Darwin también le concedió una gran importancia a la teoría, y cuando llegó a elaborar la suya de la selección natural, escribió: “Al fin tengo una teoría desde la que poder observar”.

Así pues, los hechos pueden mantenerse de forma terca e invariante, y existir una o más teorías, coetáneas o no, que los expliquen mejor o peor y que permitan nuevas observaciones y experimentaciones para ponerlas a prueba, esto es, las refuten o no.

Gould coincide con Darwin, Goethe y Schrödinger, entre otros muchos, al conceder una importancia fundamental a la teoría en la observación, en la descripción de los hechos y en la interpretación de los resultados experimentales, cuando afirma: “La idea de que la observación puede ser pura e inmaculada (y, por lo tanto, incontestable), y de que los grandes científicos son, por implicación, personas que pueden liberar sus mentes de las restricciones de la cultura que los rodea y llegar a conclusiones estrictamente mediante experimento y observación libres de trabas, unidos a un razonamiento lógico, claro y universal con frecuencia ha causado daño a la ciencia al convertir el método empírico en una consigna.”

Así pues, sabemos que la naturaleza es experimentable porque ella es experimentadora; pero, para no caer en la metafísica, los científicos deben seguir vigilando los posibles idola de la mente, que acechan tanto en los enunciados observacionales de los hallazgos como en la interpretación de los datos experimentales. Igual que las piezas de un puzle, los datos pueden presentar la solidez que les otorga el método experimental, pero deben imbricarse en el sitio correcto para interpretarlos y poder componer un modelo general de la naturaleza en evolución. A este respecto, Kant nos ofrece unas reflexiones que hay que tener en cuenta. En sus publicaciones Crítica de la razón pura y Prolegómenos a cualquier metafísica futura que quiera presentarse como ciencia, Immanuel Kant plantea abiertamente: ¿puede la metafísica convertirse en ciencia? Él tiene como modelos la física y las Matemáticas, mientras que considera la metafísica como un conocimiento ajeno a la experiencia directa: “un conocimiento a priori, o de la razón pura”. Kant, propone, como camino seguro, interrogar como un juez a la naturaleza: “la razón debe abordar la naturaleza llevando en una mano los principios que dicen que solo los fenómenos concordantes pueden ser considerados como leyes, y en la otra, el experimento que ella haya proyectado a la luz de tales principios. Este abordaje, no lo hará en calidad de discípulo, sino de juez que obligue a los testigos a responder a las preguntas que él les formula”.

Hemos visto que las leyes de la naturaleza comienzan a asomar en la mente de los científicos en el siglo XVII, pero inicialmente solo en la física, poco después en la química y mucho más tarde en la biología. Esto es consecuencia del   aumento de la contingencia en la evolución de los seres vivos respecto a los niveles de integración inferiores (molecular, atómico y subatómico) menos complejos y, por lo tanto, mucho más regulares y predecibles. Por eso, la biología tiene algunas particularidades respecto a las otras ciencias naturales: tiene menos leyes, es histórica y resulta más difícil de matematizar. Los grandes sucesos contingentes en biología son hechos históricos irrepetibles que no pueden enunciarse como leyes, pero que dejan su huella evolutiva en la estructura y en la función de los seres vivos. Solo la necesidad de los fenómenos (lo que no puede dejar de ser) puede elevarse a ley, también en aquellos donde estén implicados los seres vivos y sus procesos. En la evolución biológica cada contingencia concatena necesidades imperativas (físicas y químicas) previas con nuevas necesidades (cada vez más fisiológicas), aquellas que son propias de las estructuras seleccionadas en la última contingencia.

El enorme dinamismo y complejidad de la vida hizo que Kant afirmase: “nunca habrá un Newton de la brizna de hierba”; expresando con esa frase la imposibilidad de la física newtoniana para poder explicarla mediante sus principios matemáticos.

 

PARADOJAS EN BIOLOGÍA

En la andadura hacia la construcción del conocimiento científico aparecen muchas dificultades con la coherencia de los razonamientos empleados; algunas de estas nos llevan a un callejón sin salida, de reducción al absurdo ‒son las contradicciones sin solución o aporías‒, mientras que otras dificultades lógicas solo son contradicciones aparentes o paradojas, cuya solución puede suponer un avance en el desarrollo de la ciencia al superar el modelo o paradigma vigente. En este sentido, Richard Feynman afirma que en las paradojas físicas hay siempre una mala interpretación de alguno o ambos razonamientos que se contraponen…

Por su carácter histórico, la Biología presenta con frecuencia paradojas como la clásica del “huevo y la gallina”: ¿qué fue antes? Al igual que en esta, las paradojas de la vida se enfrentan también con la prioridad en el origen y la evolución de seres y procesos biológicos. Debemos subrayar que la acepción del concepto de prioridad utilizado aquí no supone preferencia ni superioridad alguna, sino anterioridad o precedencia de algo respecto de otra cosa que depende o procede de ello. En el caso de los seres vivos, este concepto de prioridad ‒que define qué fue antes‒ enfrenta, entre otras cosas: a ácidos nucleicos con proteínas; a la estructura con la función; a la información secuencial con la conformacional; y, en el contexto de los procesos de endocitosis y exocitosis, al entrar con el salir.

En ciencia, un paradigma es un modelo que agrupa las ideas rectoras de la comunidad científica durante una determinada época, tanto en los métodos experimentales aplicados como en su interpretación. Como contradicción lógica a los postulados de un paradigma científico, el planteamiento y resolución de nuevas paradojas pueden llegar a modificar o incluso sustituir el paradigma vigente si este se muestra incapaz de explicar los nuevos datos que sustentan estas paradojas, especialmente si el cambio en el marco teórico que orienta la investigación científica va acompañado de nuevas y pujantes técnicas.

 

El paradigma genético  

El paradigma actual en Biología arranca con la determinación en 1953 de la estructura del ADN ‒que supuso el nacimiento de la Biología Molecular‒, hecho que, además de visualizar la intimidad molecular de los genes, permitió desentrañar de manera fácil los mecanismos para la custodia y transmisión de la información genética. Con ello, pronto se establece el carácter secuencial de la misma y la relación de código genético entre las secuencias de las cuatro bases nitrogenadas del ADN y las de las de los veinte aminoácidos de los polipéptidos de las proteínas.

Tras el descubrimiento del código genético secuencial, se enuncian dos principios generales ‒auténticos pilares del paradigma genético‒ con un carácter inicialmente dogmático: son los denominados Dogma Central de la Biología Molecular (DCBM) y Dogma de Anfinsen, que establecen respectivamente:

1)    que la información genética secuencial circula unidireccionalmente del ADN al ARNm, en un proceso denominado transcripción, y, mediante un proceso de traducción, de las bases del ARNm a los aminoácidos de las proteínas;

2)  y que a una determinada secuencia de aminoácidos le corresponde una sola estructura proteica tridimensional, y que esta última realiza una única función.

Así pues, el dogma de Anfinsen es el soporte del determinismo genético (una secuencia, una estructura, una función), recogido en el denominado paradigma estructura función, que supone una estructura TD rígida y definida acorde al modelo llave/cerradura (Fischer, 1894). Este modelo ‒utilizado para explicar los mecanismos moleculares de la actividad enzimática‒ exige una complementariedad única de estructuras rígidas entre el sustrato (llave) y la enzima (cerradura), y una posición espacial precisa de las cadenas laterales de los aminoácidos.

En resumen, el determinismo genético se manifiesta a través del flujo unidireccional de información secuencial (ADN/ARNm/proteínas), de manera que, de forma única y sin ninguna intervención ambiental, la secuencia de aminoácidos de cada polipéptido determine una sola estructura funcional nativa (considerada la estructura tridimensional termodinámicamente más estable), y que esta sea rígida y permita que el ligando específico se acople en ella como una llave en una cerradura.

La hipótesis inicial de Anfinsen, de naturaleza termodinámica, suponía el plegamiento espontáneo del polipéptido recién sintetizado para adquirir, casi instantáneamente, la estructura nativa. Para probarla realizó un experimento, ya clásico, de desnaturalización de una proteína pequeña, la ribonucleasa A. Tras quitar los agentes químicos desnaturalizantes, el polipéptido recuperaba su estructura nativa funcional. Este sencillo experimento se generalizó como el dogma de Anfinsen para todas las proteínas.

 

Contradicciones aparentes (paradojas) al paradigma genético

Para empezar, conviene señalar cuál es el marco filosófico de este paradigma estructura-función que incorpora un determinismo genético basado en la información secuencial, sin influencia ambiental alguna: una secuencia, una estructura proteica TD rígida (cerradura) que actúa funcionalmente sobre un ligando molecular que encaja en ella específicamente como una llave. Posiblemente sea Jacques Monod el científico que mejor ha explicitado el marco filosófico del paradigma genético determinista (información genética secuencial invariante y mutaciones al azar como fuente de variabilidad). En su célebre libro El azar y la necesidad, propone ‒para alcanzar la inmensidad de secuencias exactas que determinan las estructuras proteicas con funciones específicas en la biosfera‒ que la vida en la Tierra resulta de un acierto único en la ruleta cósmica; algo insólito, de naturaleza sobrenatural, alejado de la evolución química general del universo.

Volviendo de nuevo a las particularidades del paradigma, vemos someramente que los dos dogmas presentan excepciones:

1)    En el último cuarto del siglo XX, la unidireccionalidad del DCBM comenzó a fallar, entre otros casos, con la transcriptasa inversa (enzima que copia ARN en ADN) de los retrovirus. Además, la adquisición de información conformacional en las proteínas ‒que el DCBM considera determinada únicamente por la secuencia de aminoácidos‒ se vio vulnerada por fenómenos de propagación de conformaciones mediante proteínas como los priones.

2)    El Dogma de Anfinsen también encontró contradicciones a finales de siglo: por un lado, el plegamiento de las proteínas, in vivo, está asistido por proteínas que actúan como chaperonas moleculares. Por otra parte, en su experimento, Anfinsen consideró que el estado termodinámico del polipéptido desnaturalizado era idéntico al del polipéptido naciente en el ribosoma; estudios fisicoquímicos posteriores afirman que el polipéptido desnaturalizado guarda alguna información del proceso de plegamiento, ausente en el recién sintetizado.

Hay que tener en cuenta que en el proceso de plegamiento de un polipéptido se producen interacciones entre los grupos funcionales de los residuos de cada aminoácido, y que estas, dirigidas por un “embudo de energía”, hacen que la cadena se pliegue en milisegundos. Dicho sea de paso, para este proceso se planteó la denominada paradoja de Levinthal: una proteína debería tardar más que la edad del universo en encontrar su estructura funcional si fuera probando todas las formas posibles. Esta paradoja es un ejemplo de un planteamiento absurdo, si no se tiene en cuenta la continua estructuración en niveles de complejidad de las interacciones materiales… Precisamente, fue el propio Cyrus Levinthal el que propuso que, durante el proceso de plegamiento de una proteína para adquirir la estructura nativa, además del componente termodinámico debía darse uno cinético. Es evidente que, para que este proceso se dé en fracciones de segundo, tiene que haber intermediarios del plegamiento que impliquen la interacción de determinadas regiones hidrofóbicas en la formación de núcleos estables.

Básicamente, el agua interacciona con los polipéptidos seleccionando los residuos hidrofílicos e hidrofóbicos: aparta y forma un núcleo de orden con estos últimos y deja la mayor parte de los primeros expuestos al agua en la superficie.

La estructura reticular del agua líquida se opone al contacto con los residuos hidrofóbicos y contribuye a su colapso empujándolos y empaquetándolos; una vez agrupados, los residuos hidrofóbicos refuerzan el núcleo de orden (core hidrofóbico) mediante fuerzas de van der Waals (de naturaleza débil y que implica el contacto entre sus átomos). Este colapso hidrofóbico acelera el plegamiento del polipéptido, que pasa rápidamente por varios intermediarios, alrededor de lo que se conoce como glóbulo fundido (molten globule), para llegar a la estructura terciaria tridimensional; la cual, como veremos, no es rígida. El componente cinético del proceso de plegamiento implica que a la conformación final (estable termodinámicamente) se puede llegar por muchos caminos y no por uno solo. Como su nombre indica, el estado de glóbulo fundido ya tiene una estructura globular, pero pendiente de numerosas interacciones adecuadas para adquirir la estructura nativa funcional. En esta última etapa, pueden alcanzarse conformaciones incorrectas estables, pero no funcionales. Para evitar los graves problemas que estas disfunciones pueden ocasionar, se requiere la intervención de proteínas chaperonas que ayudan tanto en el correcto plegamiento de los polipéptidos como en la gestión de los mal plegados.

La universalidad del modelo llave-cerradura ‒que exigía una complementariedad única entre estructuras rígidas‒ para los mecanismos moleculares de la actividad enzimática, se vio amenazada por el fenómeno del alosterismo, que ofrecía una explicación a las complejas interacciones entre proteínas y sus reguladores, en las que las primeras experimentan cambios conformacionales frente al ligando. Se produce, así, un mecanismo de ajuste inducido: la enzima no es rígida, sino flexible y la unión del sustrato (u otro ligando regulador) provoca un cambio conformacional en el sitio de unión para ajustarse a él, mediante interacciones débiles (iónicas, puentes de hidrógeno y de van der Waals). En este sentido, actualmente se sabe que hasta las proteínas más estructuradas no son entidades rígidas similares a cristales, sino sistemas dinámicos con diferentes grados de flexibilidad conformacional. Así pues, las proteínas ordenadas existen como conjuntos dinámicos de conformaciones intercambiables, que ocurren en una escala de tiempo que es más rápida que el necesario para la determinación de estructuras por Rx y otras técnicas físicas.

 

En las proteínas intrínsecamente desordenadas la función es prioritaria a la estructura

Desde finales del siglo XX se sabe de la gran abundancia, especialmente en eucariotas, de proteínas intrínsecamente desordenadas (IDPs) y proteínas híbridas (con dominios ordenados y regiones intrínsecamente desordenadas, IDRs), que desafían los dogmas (DCBM y de Anfinsen) que sustentan el determinismo del paradigma genético actual. Estas proteínas carecen de una estructura tridimensional bien definida ‒presentan una conformación de glóbulo prefundido o fundido, intermedia entre la totalmente desplegada y la estructurada‒, pero pueden adquirir una estructura terciaria estable cuando se unen con baja afinidad a diversos ligandos que van desde pequeñas moléculas a moléculas más grandes, como ácidos nucleicos u otras proteínas. De esta manera, supeditan la estructura a las posibles funciones previas ‒la interacción con uno de varios ligandos posibles‒ en diversas rutas de regulación y señalización o en procesos adaptativos frente a cambios medioambientales. Estas interacciones frente a cambios mantenidos en el entorno ‒que no solo seleccionan, sino que también moldean‒ imprimen una información biológica, e incluso un tipo de herencia, de naturaleza conformacional.

 

La información biológica se escribe no se acierta

Hemos visto que el determinismo del paradigma genético (secuencia-estructura-función) se tambalea con el descubrimiento de la gran dinámica conformacional de las proteínas, pero esto no significa que el concepto de gen como unidad de información desaparezca, solo se matiza. Los nuevos avances en biología estructural liberan al gen del atributo de potencia activa, y sitúan la información genética en una posición central entre la información conformacional pregenética y la epigenética; las tres vertientes de la información biológica, evolutivamente trabadas tanto en la filogenia como en la ontogenia y la fisiología.

En contraste con el paradigma genético, de naturaleza determinista estructural, se va revelando un modelo funcional que, sobre la base de la información conformacional de las proteínas, explica el universo de las interacciones moleculares que estructuraron a los seres vivos en la Tierra desde su origen y durante su evolución. Igualmente, en el nuevo modelo aflora la idea de que la etapa prebiótica pregenética podría caracterizarse por la coevolución de información conformacional de tres tipos de proteínas en interacción con el ARN, formando ribonucleoproteínas, de la que surgiría el código genético: primero uno conformacional y posteriormente el secuencial. En este triunvirato proteico, que puede constituir el mecanismo general de adaptación al medio en el nivel supramolecular, tendríamos:

·      Las proteínas intrínsecamente desordenadas (IDPs), capaces de moldearse y adaptarse funcionalmente mediante unión a nuevos ligandos.

·       Los chaperones, que participarían estabilizando y guardando la coherencia funcional de las estructuras proteicas resultantes, tanto las pregenéticas como las genéticas.

·    Los conformones (priones funcionales), que seleccionarían y propagarían las nuevas conformaciones desde las etapas prebióticas.

 

En este modelo, la función es prioritaria a la estructura, y las nuevas aparecen como resultado de la plasticidad de las previas en su continua interacción frente a las contingencias de un medio cambiante. Así, los niveles de información pregenética, genética y epigenética responderían a la acumulación de “cultura molecular” de las proteínas en su peripecia evolutiva, desde el origen de la vida. De esta manera, el código genético se hace funcionalmente, no se “acierta”. 

Hemos visto cómo el abordaje de las paradojas biológicas acerca del ¿qué fue antes?, apuntan hacia un nuevo paradigma o, al menos, hacia una modificación profunda del anterior, donde el determinismo exclusivo del gen dé paso al papel moldeador del medioambiente, y se invierta el orden de prioridades: de las proteínas sobre los ácidos nucleicos, de la información conformacional (de proteínas y ARNs) sobre la secuencial (ARNm y ADN), y, en definitiva, de la función sobre la estructura.

 

 

 

La generación como receta utilizada por Dios para conservar un mundo creado por Él

 

A la luz de los conocimientos actuales, resulta casi inconcebible la idea del siglo XVI de que los seres vivos eran engendrados por generación divina. Por una parte, animales y plantas superiores podían engendrar semejantes mediante la unión, por la acción de Dios, de la materia y la forma; aunque en este caso los padres no fuesen más que la sede de las fuerzas ‒el alma y el calor innato del líquido seminal‒ que unían la materia con la forma. Por otra parte, los seres que eran considerados inferiores (gusanos, moscas, serpientes, ratones...) no nacían de la simiente, sino por generación espontánea desde la materia en putrefacción, la suciedad y el barro bajo la acción del calor del sol.

A pesar de que es ya evidente que muchos seres vivos se reproducen sexualmente, seguimos empleando el término generación para designar cada eslabón de la concatenación sucesiva de padres e hijos. Pero, aun sin tener la concepción científica de reproducción sexual, no era menos patente para los humanos de cualquier época la relación de semejanza entre padres e hijos. Además, todos ellos con características parecidas. Está claro que la humanidad ha sabido aprovechar su experiencia práctica al margen de sus creencias religiosas, como ilustra el refrán “a Dios rogando y con el mazo dando”, expresión popular de la benedictina “ora et labora”. Al igual que hemos visto con el avance del conocimiento científico, las ideas –en este caso religiosas– acompañan siempre a la experiencia, sea esta del tipo que sea. Así pues, por un lado, tenemos las creencias, muchas veces atenazadoras, y, por otro, la práctica empírica de jardineros, agricultores y ganaderos. Paradójicamente, es en el terreno del conocimiento filosófico y científico sobre los seres vivos donde más ha costado desterrar creencias, mitos y supersticiones –quizá porque los estudiosos de la naturaleza eran mayoritariamente clérigos–, como la idea de generación espontánea, que se mantuvo hasta que Pasteur la refutó definitivamente en la segunda mitad del siglo XIX.

En su libro La lógica de lo viviente, Francois Jacob (1920-2013), afirma que el siglo XVI es un siglo sin leyes de la naturaleza. En él todo aparece embrollado, caprichoso, resultado del designio divino. Todo ser se explica mediante la unión singular de materia y forma. Aquí reaparecen las ideas aristotélicas, pero teñidas de las creencias de la escolástica. No hay leyes naturales que permitan entender a los seres y sus procesos; la naturaleza aparece ligada a la voluntad de Dios, pero no como el resultado acabado de su obra, sino como su agente ejecutor: el que da forma a la materia y genera permanentemente los seres, manteniendo y dirigiendo su creación. Resultado de esta creación divina, cada ser vivo es un eslabón de la cadena continua de los seres que une todos los objetos de este mundo. Veremos que esta idea sigue presente en el siglo XVII para explicar la formación de los individuos de una misma especie, como resultado de creaciones simultáneas realizadas sobre el modelo de la creación divina inicial. Aquí observamos cómo la relación entre materia y forma tiene carácter divino: la materia es similar al barro con el que Dios modela los seres. En palabras de Jacob: “La generación no es más que una de las recetas utilizadas cotidianamente por Dios para la conservación de un mundo creado por Él”.

En relación a la generación divina especial ‒de los humanos, los animales superiores y las plantas‒, la historia que conduce a Gregor Mendel (1822-1884) y sus leyes entronca con el siglo XVII cuando dos teorías competían acaloradamente por explicar la herencia. Así, en este siglo los animalculistas o espermistas –de la mano de Antoine de Leeuwenhoek (1632-1723)– y los ovistas –liderados por Reigner de Graaf (1641-1673)– creían respectivamente que espermatozoides y óvulos portaban en exclusiva las características de animales y humanos, mientras que la otra célula solo cumplía funciones accesorias para el crecimiento del embrión y del feto.

A mediados del XIX, estas teorías comenzaron a resquebrajarse fundamentalmente por la práctica empírica de maestros jardineros que perseguían la obtención de nuevas especies florales de carácter ornamental. Estos se dieron cuenta de que en los cruces realizados tanto las células masculinas como las femeninas contribuían a las características de las nuevas plantas.

Así pues, ya estaba claro que los dos progenitores aportaban caracteres, pero ¿en qué proporción? ¿Cómo se combinaban los centenares que poseía cada planta? La respuesta más común en aquella época era: la herencia por mezcla. Esta idea suponía que cuando se fusionan las células sexuales o gametos masculino y femenino, el material hereditario que contienen se uniría de forma similar a como lo haría una mezcla de colorantes. Pero esta idea no arrojaba mucha luz sobre la herencia. Mendel realizó sus conocidos experimentos en este contexto, y su gran mérito fue desentrañar el mecanismo de transmisión de los factores de herencia o determinantes hereditarios (posteriormente denominados genes) con una concepción de herencia particulada.

 

El costoso camino hacia la refutación de la generación espontánea

La idea de generación espontánea se puede incluir entre los planteamientos vitalistas como los que encontramos ya en la Grecia clásica con Anaximandro (610-545 a.C.), el cual planteaba que los seres vivos procedían de un “lodo primordial”, mientras que Aristóteles (384-322 a.C.) consideraba la existencia de la “psyque” o “principio vital” que se manifestaba de modos diversos en plantas, animales inferiores, superiores y en el hombre. Este filósofo proponía además concepciones como la identidad entre materia viva y materia inerte, no reconociendo un límite muy claro entre lo vivo y lo no vivo. Admitía, por tanto, la posibilidad de generación espontánea de vida, esto es, que la materia denominada inerte, no organizada e incapaz de cambio, podía adquirir una psique o principio vital más o menos superior que le proporcionara naturaleza de ser vivo, es decir, capacidad de cambio. Por otra parte, en Roma predominaba una cultura técnica de concepción materialista donde podemos destacar a Lucrecio (98-55 a.C.), contrario a las ideas aristotélicas, que afirma: “Nunca nada ha nacido de la nada”.

Posteriormente, asistimos a un largo periodo (desde el siglo XVI hasta la segunda mitad del XIX) en el que la idea de generación espontánea se resiste a desaparecer, con manifestaciones diversas y frecuentemente acompañada de otras ideas coherentes con el vitalismo como la teleología.

En el siglo XVII, Francesco Redi (1626-1698) empleó el método experimental y logró demostrar fehacientemente que la carne putrefacta protegida por una gasa no “criaba gusanos por sí misma”, sino que, más bien, aquellos eran larvas que procedían de los huevos previamente depositados por una mosca. Estos experimentos supusieron un fuerte revés para la idea de la generación espontánea. Pero el avance de la microscopía con R. Hooke (1635-1703) y A. van Leeuwenhoek (1632-1723) no solo abrió el campo de la observación de tejidos y microorganismos, sino también la posibilidad de que estos últimos pudiesen surgir de forma espontánea.

En el siglo XVIII, Lázaro Spallanzani (1729-1799) calentó agua en un recipiente tapado hasta su ebullición y posteriormente la dejó enfriar evitando su contaminación. Demostró así que estos microorganismos proceden de huevos y esporas. Los partidarios de la generación espontánea objetaron que la fuerza vital no podía entrar con el aire en un recipiente tapado. Con esta argumentación la idea duró otros cien años. 

En 1861, Louis Pasteur (1822-1895) ideó unos experimentos para demostrar que los microorganismos solo aparecían como contaminantes del aire y no espontáneamente. Utilizó unos matraces en cuello de cisne que permitían la entrada de oxígeno que se consideraba necesario para la vida, pero que con sus cuellos largos y curvos atrapaban las bacterias, las esporas de los hongos y otros microorganismos evitando que su contenido se contaminase. Demostró así que, si hervía el líquido del interior para matar los microorganismos ya presentes y se dejaba intacto su cuello, no aparecería ningún microorganismo. Alguno de sus frascos, estériles todavía, siguen exhibiéndose en el Instituto Pasteur. Solo si se rompía el cuello del matraz, favoreciendo la entrada de gérmenes contaminantes, aparecían microorganismos. Pasteur proclamó: “La vida es un germen y un germen es vida”.

Además de refutar la idea de la generación espontánea, estudios posteriores de Pasteur contribuyeron junto a los de Robert Koch (1843-1910) al alumbramiento de la teoría microbiana de las enfermedades infecciosas. Estos grandes eventos supusieron el nacimiento de la Microbiología como ciencia experimental.