La chiripa en ciencia

Lo que de forma fina y elegante algunos denominan serendipia pero que la mayoría de nosotros reconocemos como chiripa

Tendemos a pensar que detrás del avance de la ciencia hay unos señores y señoras concienzudos que se dedican a pensar y diseñar complicados y complejos experimentos. Pensamos que la ciencia es fruto del estudio y de una experimentación rigurosa, de la observación y verificación posterior en condiciones controladas. Y en efecto es así…, pero no siempre. A lo largo de la historia se han dado multitud de ejemplos de descubrimientos asombrosos, algunos que incluso han salvado millones de vidas, que han sido fruto de la mera casualidad. Es lo que de forma fina y elegante algunos denominan serendipia pero que la mayoría de nosotros reconocemos como la chiripa.

Serendipia: «Hallazgo valioso que se produce de manera accidental o casual»

La casualidad ha sido la razón, por ejemplo, de que la vacuna de Oxford-AstraZeneca se haya administrado en una dosis concreta con una eficacia en los ensayos clínicos de hasta un 90%. Los primeros resultados del estudio de la fase 3 mostraron una eficacia de un 70% al administrar dos dosis completas de la vacuna, según el protocolo original. Sin embargo, se comprobó en un grupo de voluntarios que la eficacia subía hasta el 90% cuando se inoculaba media dosis en el primer pinchazo y una dosis completa un mes después. La propia empresa explicó que este resultado, en principio sorprendente, en realidad había sido fruto de un error: se confundieron y a un grupo les inocularon en la primera inyección la mitad de la dosis. Cuando se dieron cuenta, decidieron seguir con el ensayo clínico y administrarles la dosis completa en la segunda inyección de refuerzo. Cuando al final comprobaron los resultados, la sorpresa fue que este grupo estaba mejor protegido que aquellos que recibieron la pauta que se pensaba que era la óptima, las dos dosis completas. Por eso, el protocolo actual de esta vacuna combina media dosis en el primer pinchazo y una dosis completa en el segundo.

En la historia de la microbiología tenemos varios ejemplos de descubrimientos asombrosos frutos de la causalidad, sobre eso de “irse de vacaciones y olvidarse unos cultivos en el laboratorio” ha dado lugar historias fascinantes.

Algunos de los descubrimientos del mismo Pasteur fueron fruto de la casualidad. Pasteur estaba estudiando el cólera aviar, causado por una bacteria Pasteurella multocida, cuyo efecto en las granjas francesas era devastador a finales del siglo XIX. En su laboratorio inyectaban pollos con bacterias vivas, y registraba el avance de la enfermedad hasta su muerte. Pasteur había dado instrucciones a uno de sus asistentes de inyectar a los pollos con un cultivo fresco de la bacteria antes de irse de vacaciones, pero al asistente se le olvidó.

Un mes después se llevó a cabo el experimento con aquellos cultivos “viejos” olvidados encima de la mesa del laboratorio. Pero los pollos sobrevivieron, así que Pasteur decidió volverles a inocular bacterias “frescas” muy virulentas, recién cultivadas. Sorprendentemente los pollos no enfermaron. A partir de esta observación, Pasteur pensó que lo que había sucedido es que los animales que habían sido inoculados con una forma atenuada de la bacteria sufrían un tipo de enfermedad muy debilitada, que les protegía o les hacía resistentes a la enfermedad grave. Pensó que esto debía ocurrir también en otras enfermedades infecciosas. Así, Pasteur descubrió por accidente el método de atenuación de las vacunas: debilitar una bacteria para usarla como vacuna. Esta es la base de las vacunas atenuadas: microorganismos vivos pero debilitados que no causan la enfermedad pero que son capaces de activar y estimular las defensas contra el patógeno.

Otro clásico de la chiripa en la ciencia es el descubrimiento de la penicilina. Fleming trabajaba en un pequeño laboratorio en un hospital londinense con la bacteria Staphylococcus y la cultivaba en las típicas placas de Petri. Estaba interesado en estudiar el efecto de una nueva enzima que él mismo había descubierto unos años antes, la lisozima (o enzima que lisa) capaz de romper o lisar las bacterias. Los microbiólogos tenemos la costumbre de abrir las placas para visualizar las colonias bacterianas y apuntar los resultados. Esta costumbre no es muy recomendable porque, como veremos, las placas pueden contaminarse con microbios ambientales que estén en el aire. Fleming dejó unas cuantas de estas placas con estafilococos en el laboratorio y se fue de vacaciones.

Al volver después del verano, analizando las placas antes de tirarlas comprobó que alguna de ellas se había contaminado con un hongo de color verde y curiosamente el hongo había inhibido el crecimiento de los estafilococos. ¿Quizá el hongo había producido también esa lisozima que tanto le interesaba? Fleming comprobó que aquel hongo había producido una sustancia nueva, que denominó penicilina, en honor al nombre del hongo Penicillium. Aquella sustancia tenía la capacidad de romper los estafilococos. Fleming pensó que el hongo contaminante había entrado en su laboratorio por la ventana abierta, pero los microbiólogos no solemos trabajar con las ventanas abiertas. Lo más probable es que proviniera del laboratorio del piso de abajo, que trabajaba con hongos. Sorprendentemente Fleming no realizó ningún experimento con animales, para ver si la penicilina podría curarles de una infección. Tampoco se preocupó por estudiar la composición química del compuesto, ¿qué era en realidad la penicilina? Es verdad que no lo tenía fácil, aquel compuesto era muy inestable, muy difícil de obtener y de extraer del medio donde crecía el hongo, se obtenía muy poca cantidad y con muchas impurezas. Otros con anterioridad habían observado fenómenos de inhibición similares, pero Fleming tenía la mente preparada (para más detalle te recomiendo «Historia de las bacterias patógenas» de J. R. Ramos). Fleming publicó su descubrimiento en 1929 y durante diez años pasó bastante desapercibido, hasta que en 1938 un par de investigadores de la universidad de Oxford decidieron continuar el trabajo de Fleming: Howard W. Florey y Ernst B. Chase. En 1945 concedieron el premio Nobel de Medicina a Fleming por el descubrimiento de la penicilina, y a Florey y Chase por su desarrollo. Fue el primer antibiótico de una larga lista de ellos que han salvado millones de vidas desde entonces.

Más recientemente, tenemos el ejemplo del descubrimiento de la bacteria que puede causar el cáncer de estómago: Helicobacter pylori. Tradicionalmente, las úlceras gastroduodenales eran consideradas una patología causadas principalmente por el estrés. Algo de esto puede influir, pero en 1982 los australianos J. Robin Warren (patólogo) y Barry J. Marshall (microbiólogo) demostraron que la causa de esta enfermedad, que podía acabar en cáncer de estómago, era una bacteria: Helicobacter pylori. Warren había observado en muestras de la mucosa gástrica de pacientes con gastritis lo que parecían bacterias, algo impensable entonces, pues se creía ningún microorganismo podrían resistir las condiciones ácidas del estómago. Para demostrarlo, Marshall inoculó placas de Petri con biopsias de mucosa. Los resultados sin embargo fueron negativos: no se observó crecimiento bacteriano a pesar de la presencia de bacterias en los cortes histológicos al microscopio. Llegaron unos días de vacaciones y de nuevo la casualidad. Marshall se dejó olvidadas algunas de esas placas en la estufa y a su regreso varios días después, comprobó que habían crecido unas diminutas colonias transparentes, las bacterias que estaba buscando. Helicobacter pylori es una bacteria de crecimiento lento que requiere al menos cinco días de incubación. A pesar de esto, la comunidad científica puso en duda el hallazgo, y para demostrar que la bacteria era la causa de la gastritis, Marshall decidió “beberse” un buen trago de Helicobacter. Pero esto ya es otra historia. Warren y Marshall recibieron el premio Nobel de Medicina en 2005.

La chiripa química

En el mundo de la química también hay varios ejemplos de serendipia. La nitrocelulosa o algodón pólvora es un sólido parecido al algodón que se emplea en la elaboración de explosivos, el celuloide de las películas fotográficas y como materia prima en la fabricación de pinturas, lacas o barnices. Se sintetiza a base de algodón, ácido nítrico y ácido sulfúrico. Es explosivo, pero mucho más estable que la nitroglicerina o la pólvora. Seguro que alguna vez has visto a un mago hacer desaparecer un pañuelo, una llamarada y desaparece, no deja rastro ni cenizas. Son pañuelos de nitrocelulosa. El descubrimiento de la nitrocelulosa fue uno de esos ejemplos de serendipia científica. Christian Friedrich Schönbein un químico germano-suizo, fue quién descubrió la nitrocelulosa en 1846.

Por lo visto el tal Christian era de esos que se llevan el trabajo a casa y durante un experimento en la cocina, derramó una mezcla de ácido sulfúrico y ácido nítrico sobre la mesa. Quizá pensó que su mujer se iba a enfadar, así que cogió un delantal de algodón de su esposa y secó la mesa. Luego puso a secar el delantal empapado de la mezcla de ácidos sobre una estufa. Cuál fue su asombro cuando de repente el delantal se inflamó muy rápidamente, y desapareció sin dejar rastro. La celulosa del algodón se había convertido en nitrocelulosa y con el calor de la estufa explotó de forma repentina. Schönbein acababa de descubrir la nitrocelulosa.

Vamos ahora a la Primera Guerra Mundial. Seguro que recuerdas alguna imagen de soldados de aquella Gran Guerra protegidos con máscaras de gas. En aquella contienda, el ejército alemán empleaba el gas mostaza como armamento químico. El contacto con el gas causaba ampollas en la piel y en las mucosas, quemaduras, ceguera y muerte por asfixia. Los efectos y las secuelas fueron tan devastadoras, que después de la Primera Guerra Mundial la Convención de Ginebra de 1925, prohibió el uso de este tipo de armas químicas en los enfrentamientos bélicos. Varios años después, en 1942, dos farmacólogos de la Universidad de Yale, Louis S. Goodman y Alfred Gilman, aislaron una variante del gas mostaza (la clormetina) y descubrieron asombrados que mataba inmediatamente los glóbulos blancos de la sangre, las células que más rápido se reproducen. Eso les dio la idea de que quizá serviría para otro tipo de células que también se reproducen muy rápido: las cancerígenas. Las primeras pruebas se hicieron en ratones y luego en humanos. Comprobaron que este tratamiento mejoraba significativamente a los pacientes con linfoma de Hodgkin y con otros tipos de leucemias. Al principio la comunidad científica no les hizo mucho caso, pero al año siguiente, en plena Segunda Guerra Mundial, los alemanes hundieron varios buques de la armada de EE.UU. en el puerto de Bari (Italia). Uno de ellos, el SS John Harvey tenía un cargamento “secreto”: 100 toneladas de gas mostaza. Su hundimiento provocó una enorme nube tóxica. Las autopsias a las víctimas demostraron que el gas mostaza había atacado preferentemente a la médula ósea y había destruido los glóbulos blancos de la sangre. Este hecho reforzó la hipótesis de Goodman y Gilman de que el efecto de un derivado del gas mostaza sobre los glóbulos blancos podría tener una utilidad terapéutica. Este sería el inicio de una nueva era en el tratamiento del cáncer: la quimioterapia. Goodman y Gilman fueron autores de un libro de texto clásico que todavía se usa en las universidades: Las bases farmacológicas de la terapéutica.

Si en microbiología lo de “irse de vacaciones y olvidarse unos cultivos en el laboratorio” ha sido el origen de grandes descubrimientos, lo de “chuparse los dedos” ha dado lugar a otras historias increíbles en la química de los edulcorantes. Constantine Fahlber, en 1879, siendo todavía estudiante trabajaba en un laboratorio de química orgánica. A la hora de comer, notó un sabor muy dulce en sus dedos y pensó que se habrían impregnado de alguno de los productos que había manejado ese día en el laboratorio. Descubrió así la sacarina, la patentó y se hizo millonario. En 1937, otro estudiante, Michael Sveda, trabajaba para encontrar un agente contra la fiebre. Mientras fumaba en el laboratorio (¡!), se dio cuenta de que el cigarrillo tenía un sabor dulce. Descubrió así el ciclamato, entre 30 y 50 veces más dulce que el azúcar. El aspartamo también fue en 1965 por James Schlatter buscando un tratamiento para las úlceras y el ardor de estómago. Se le cayó un poco de una de las moléculas con las que trabajaba en su mano. Cuando se chupó un dedo para pasar la hoja de su cuaderno de laboratorio, se dio cuenta de que tenía un intenso sabor dulce. El aspartamo tiene un poder edulcorante 200 veces superior al de la sacarosa. Pero el caso más divertido de todos es el descubrimiento de la sucralosa en 1976, por Shashikant Phadnis un estudiante hindú que trabajaba en el King’s College de Londres. Habían sintetizado varios compuestos químicos derivados de la sacarosa. El director del laboratorio le dijo en inglés a Phadnis: “Test it” (esto es, “Analiza la molécula”) pero Phadnis, que no hablaba muy bien inglés todavía, entendió “Taste it” (esto es “Pruébala”). Y eso hizo. Afortunadamente para Phadnis la sustancia no era tóxica y era muy dulce. La sucralosa resultó ser uno de los edulcorantes más potentes que se conocen que además no aporta calorías ni genera caries. En 2015, Pepsi anunció que cambiaba el aspartamo por la sucralosa en todas sus bebidas light. (Para saber más te recomiendo leer a JR Alonso sobre “La dulce serendipia”, de donde he sacado estas historias tan dulces).

Hay muchos más ejemplos de chiripas en ciencia, que te animo a compartir. Es otra forma de ver avanzar la ciencia, pero no todo es tan fácil. Como decía Pasteur: “En los campos de la observación, el azar favorece sólo a la mente preparada”, así que… sigue estudiando.