EPIFANIAS CIENTIFICAS. UN OXIMORON.

Karis Mullis y John Vincent Atanasoff.

Por Eduardo Rodas 

Médico. Periodista Científico

2 de setiembre 2020

Tener una idea creativa no es un hecho que ocurra todos los días. A poetas, escritores, científicos y a cualquiera de nosotros nos ocurre muy de vez en cuando.

En general cuando uno pregunta dónde tuvo alguien una idea muchas respuestas coinciden: detenido en un semáforo, en la ducha, al despertar.

Para otros es como una epifanía, un hecho revelador en un momento de crisis que alumbra una idea que parece alocada y a veces hasta fuera de contexto.

Una epifanía, que etimológicamente significa manifestación, es un acontecimiento religioso y para muchas culturas corresponden a revelaciones en donde los profetas, chamanes, médicos brujos u oráculos interpretaban visiones más allá de este mundo.

Un oxímoron es una figura retórica que consiste en usar dos términos que se contradicen o son incoherentes y en sentido literal son opuestos y absurdos y genera un tercer concepto. Son ejemplos de un oxímoron: helado caliente, un instante eterno, apresúrate lentamente, luz oscura, gloria triste, vida muerta, hielo abrasador, fuego helado, un sol negro.

Si la epifanía es un hecho religioso, la que tienen los científicos es un oxímoron, serían epifanías seculares es decir no religiosas, casi profanas.

Muchos científicos tuvieron ideas brillantes en momentos de epifanía secular. Dos de ellos son Karis Mullis y John Vincent Atanasoff.

Karis Mullis

Karis Bank Mullis fue un bioquímico estadounidense que nació en Lenoir, Carolina del Norte el 28 de diciembre de 1944 y falleció el 7 de agosto de 2019 a los 74 años en Newport Beach, California. Fue Premio Nobel de Química en 1993 debido a que inventó la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR, por sus siglas en inglés Polymerase Chain Reaction). La polimerasa es la enzima que interviene en las sucesivas duplicaciones del ADN que son necesarias para realizar la PCR.

Este proceso es el que ocurre cuando nos realizan un análisis de PCR para detectar un virus de ADN o de ARN: tienen que multiplicarlo unas 30 veces para que puedan ser detectados.

Mullis se graduó en Ciencias en 1966 y en 1973 terminó su doctorado en la Universidad de Berkeley, California.

Fue un científico no convencional. Tuvo una carrera científica discontinua, con diversas interrupciones durante las cuales se dedicaba a otras actividades. Hasta que un día asistió a un seminario en el que explicaban cómo se podía sintetizar químicamente el ADN. Esa charla lo marcó en su carrera como científico y meses después entró a trabajar en la empresa biotecnológica Cetus, donde alcanzaría el éxito con la invención de la PCR. También fue la primera y única vez hasta ahora que un científico alcanza el Premio Nobel trabajando solamente en una empresa privada.

La PCR convirtió en una rutina la investigación de la secuencia genética, permitiendo la lectura completa del genoma humano. Hoy en día su hallazgo se encuentra en el catálogo de los avances más influyentes de la historia de la ciencia por los adelantos que permitió en la biología molecular debido a que facilita obtener in vitro (no en vivo) millones de copias de un fragmento de ácido desoxirribonucleico (ADN) a partir de una sola molécula. Así es como los científicos pueden obtener muchas copias de un segmento de un ADN en particular partiendo de una cantidad mínima de muestra.

La enzima que se utilizaba para duplicar el ADN provenía de la bacteria Escherichia coli y como había que calentar hasta los 90 grados para separar las cadenas del ADN, esa enzima se destruía por la temperatura alta. Y había que reponerla en cada ciclo de duplicación. Esta enzima fue reemplazada por la polimerasa de las bacterias termófilas Thermus aquaticus, las cuales viven en los geisers del Parque Nacional de Yellowstone, EE. UU., y resiste temperaturas de hasta 95 grados centígrados. Y el proceso de duplicación se simplificó enormemente.

Mullis fue reconocido con 10.000 dólares por la empresa y en 1992 Cetus vendió las patentes a la farmacéutica Hoffmann-La Roche de Suiza por 300 millones de dólares.

Actualmente la PCR es una técnica ampliamente extendida y generalmente indispensable en laboratorios de investigación médica y de biología. Gracias a este proceso de duplicación del ADN podemos, por ejemplo, identificar personas en genética forense, detectar enfermedades infecciosas, diagnosticar trastornos hereditarios y llevar a cabo muchas investigaciones científicas.

Kary Mullis, además de no convencional, fue un personaje excéntrico. Cuenta su epifanía secular en un relato sobre cómo concibió su invento, mientras conducía de noche su auto: “…emocionado, comencé a calcular potencias de dos en mi cabeza: dos, cuatro, ocho, dieciséis, treinta y dos. Recordé vagamente que dos elevado a la diez era aproximadamente mil y que, por lo tanto, dos a la veinte era alrededor de un millón. Detuve el coche en un desvío sobre el valle de Anderson, (160 km al norte de San Francisco). Saqué lápiz y papel de la guantera. Necesitaba comprobar mis cálculos. Jennifer, mi soñolienta pasajera, protestó aturdida por la parada y la luz, pero exclamé que había descubierto algo fantástico…”.”…mi mente regresó al laboratorio. Las cadenas de ADN se enrollaron y flotaron. Espeluznantes imágenes azules y rosas de moléculas se inyectaron en algún lugar entre la carretera y mis ojos. No dormí esa noche. A la mañana siguiente había diagramas de reacciones de PCR por todas partes”.

Cuando se le ocurrió usar la polimerasa de ADN, mientras manejaba rumbo a su cabaña, se dio cuenta del potencial del procedimiento y tuvo que detenerse en la milla 46,7 de la carretera 128 para verificar cuántos ciclos del procedimiento necesitaba para obtener mil millones de copias del fragmento de ADN. La novia de Mullis de aquel entonces, que iba dormida en el auto, no se emocionó con la idea, ni en ese momento ni después. Mullis recuerda:”Ninguno de mis amigos o colegas se entusiasmó con el potencial que tenía el proceso. Yo siempre tenía ideas descabelladas, y esta quizás era igual a la de la semana pasada. Pero no. Era diferente”.

John Vincent Atanasoff

John Vincent Atanasoff nació el 4 de octubre de 1903 en Hamilton, Nueva York y falleció el 15 de junio de 1995 en Maryland, EE. UU. Sus trabajos fueron fundamentales para el desarrollo de la computadora digital. Fue un destacado ingeniero electrónico, hijo de un inmigrante búlgaro también ingeniero electrónico y su madre fue una maestra de escuela con una habilidad natural en matemática. Cuando John tenía nueve años aprendió a usar la regla de cálculos de su padre y estudió trigonometría, cálculo y física.

Atanasoff enseñó en el Iowa State College y obtuvo su doctorado en física teórica en la Universidad de Wisconsin.

Entre los premios que recibió por sus trabajos en computación figuran: Order of Cyril and Methodius, Fist Class, que significa el honor más alto para los científicos de Bulgaria, en 1970, y dos doctorados honorarios en ciencias.

En 1939 con una subvención de 650 dólares y la asistencia de un estudiante recién graduado Clifford Berry construyó el prototipo de la computadora Atanasoff Berry Computer (ABC). Su trabajo inspiró a John Mauchly quien construyó la computadora ENIAC lo cual generó un juicio por patentes de invención, que el Juez Larson del Tribunal Federal de los EE. UU. en 1973 resolvió a favor de John Vincent Atanasoff pasando así a ser el inventor del concepto de “computadora automática digital”.

Con algún conocimiento sobre Babagge y Pascal, Atanasoff comenzó un extenso estudio sobre las posibilidades de la tecnología en computación. “Comencé a entrar en una tortura” explicó años después.

Los siguientes dos años de su vida fueron difíciles. Pensó y pensó acerca de ese tema. Finalmente, en una secuencia dramática, Atanasoff fue inspirado con las contestaciones a sus preguntas. Su testimonio es el siguiente: “Una noche en el invierno de 1937, mi cuerpo entero se atormentaba para tratar de resolver los problemas de la máquina. Subí a mi automóvil y conduje a altas velocidades por largo tiempo ya que no podía controlar mis emociones”. Esa noche él estaba excesivamente atormentado y condujo sin parar 150 km a través de Iowa hacia Illinois, cerca del río Mississipi. “Yo sabía que tenía que parar”, dijo Atanasoff. Paró en una taberna y pidió una bebida. En la taberna “las cosas parecían que estaban bien, agradables y tranquilas” y su tormento de dos años allí desapareció. El enredo de pensamientos e inspiraciones que lo habían atormentado por dos años de repente se cristalizó en cuatro definidas soluciones al problema de la computación electrónica. Atanasoff decidió que incorporaría en una computadora electrónica digital los siguientes elementos: “el código binario (ceros y unos), la lógica booleana, el cálculo serial y la memoria en base a condensadores”.

En 1941 John V. Atanasoff tuvo funcionando la primera computadora en la Universidad del Estado de Iowa.

Con el progreso de la computación digital, de la cual Atanasoff fue un precursor, se pudieron realizar los trabajos científicos para descifrar el código genético humano.

El ser humano tiene 23 pares de cromosomas dentro del núcleo de nuestras células. Los cromosomas tienen unos 30.000 genes los cuales tienen 3.000 millones de bases nitrogenadas (la adenina, la guanina, la timina y la citosina) que forman el ADN. Allí se guardan todos los secretos de nuestra herencia y las instrucciones necesarias para fabricar las proteínas.

Al realizar un análisis de PCR para el Covid-19 lo que permite es detectar un fragmento del material genético del virus. La PCR es de uso común y rutinario en los laboratorios de microbiología de hospitales, centros de investigación y universidades en todo el mundo. Se basa en la multiplicación del ADN o del ARN para poder ser detectado ese fragmento muy pequeño pero multiplicado miles de veces como material del virus.

Las epifanías seculares de Kullis y Atanasoff se unieron para permitir avances de la ciencia que pocas décadas atrás eran imposibles de ser realizados.