En 2007, según la National Science Foundation, Estados Unidos gastó unos 368 mil millones de dólares en investigación y desarrollo. Casi el 18% de ese enorme pastel fue para financiar la investigación básica, otro 22% para investigación aplicada, investigación destinada a resolver prácticos.
Seguramente que con este de la Ciencia siga su camino hacia un conocimiento completo, pero en este artículo vamos a considerar los diez experimentos más sublimes.
Están organizados de acuerdo a las principales disciplinas de la Ciencia: la biología, la química, la física y la psicología, extendiéndose a más de 200 años de investigación.
En algunos casos, se ha enlazado dos experimentos estrechamente relacionados entre sí, no por cubrir más sino para demostrar que la Ciencia es un trabajo de equipo.
1. Las Flores de Darwin
La mayoría de nosotros conoce los trabajos que realizó Charles Darwin a bordo del HMS Beagle en su famoso viaje a América del Sur. Hizo algunas de sus observaciones más importantes en la Islas Galápagos, donde pudo clasificar varias subespecies de pinzón perfectamente adaptados a la alimentación de la isla en la que habitaban. Pero pocas personas saben sobre los experimentos que Darwin hizo tras su regreso a Inglaterra, los cuales se centraron en las orquídeas.
Darwin estudió varias especies de orquídeas nativas, se dio cuenta de que las formas complejas de las orquídeas eran adaptaciones que permitían a las flores atraer a ciertos insectos, que luego llevarían el polen a otras flores cercanas.
Cada insecto tenía la forma perfectamente diseñada para polinizar un solo tipo de orquídeas, al igual que los picos de los pinzones de las Galápagos. Darwin utilizó los datos que recogió sobre las orquídeas y sus insectos polinizadores para reforzar su teoría de la selección natural.
Sostuvo que la polinización cruzada producía orquídeas más aptas para sobrevivir que las orquídeas que se reproducían por autopolinización, una forma que reduce la diversidad genética y, en última instancia, la supervivencia de la especie. Y así, tres años después de que él describiera por primera vez la selección natural en “El Origen de las Especies“, pudo reforzar el marco de la evolución moderna con sus experimentos de flores.
2. La decodificación del ADN
James Watson y Francis Crick obtuvieron el mérito por hallar el misterio del ADN, pero ese descubrimiento dependió en gran medida del trabajo de otros, como Alfred Hershey y Martha Chase, quienes en 1952 llevaron a cabo un experimento en el que identificaron al ADN como la molécula responsable de la herencia.
Más tarde, Rosalind Franklin se centró en descifrar su estructura molecular utilizando una técnica basada en la difracción de los rayos X, (la famosa foto del ADN de Franklin muestra un patrón en forma de X).
También pudo determinar la anchura de la hélice. El ancho sugerido de dos hebras compone la molécula, lo que lleva a la forma de doble hélice que hoy todos conocemos.
3. La primera vacuna
Hasta su erradicación mundial en el siglo 20, la viruela representó un grave problema de salud. En el siglo 18, la enfermedad causada por el Variola virus mató a una décima parte de los niños nacidos en Suecia y Francia.
Edward Jenner, un médico británico, se propuso estudiar la viruela para desarrollar un tratamiento viable. En 1796, observó que las recolectoras de leche adquirían ocasionalmente una especie de “viruela vacuna” (cowpox) por el contacto continuado con estos animales, y que luego quedaban a salvo de enfermar de viruela común.
Trabajando sobre este caso de inoculación, Jenner tomó viruela vacuna de la mano de la granjera Sarah Nelmes. Insertó este fluido a través de inyección en el brazo de un niño de ocho años, James Phipps. El pequeño mostró síntomas de la infección de viruela vacuna. Cuarenta y ocho días más tarde, Jenner expone al niño a la viruela, sólo para demostrar que el chico era inmune y efectivamente esta vez no mostró ningún síntoma o signo de enfermedad.
Hoy en día, los científicos saben que el virus de viruela vacuna y el de la humana son tan similares que el sistema inmunológico del cuerpo no puede distinguirlos. En otras palabras, los anticuerpos producidos para combatir el virus de las vacas atacan y matan a los virus de la viruela como si fueran el mismo.
dijo:
Con la cantidad de científicos que hay realizando experimentos cada año, tanto dentro como fuera del laboratorio, no es de extrañar que pocas investigaciones disfruten de su Minuto de Gloria.
Estas ocasiones son cuando un experimento capta la atención de científicos, ya sea porque altere nuestra comprensión fundamental del mundo o porque revele una solución que aborda un problema grave de salud pública.
Se podría pensar que tales experiencias reveladoras son extraordinariamente complejas, pero muchos de ellos son ejemplos estelares de la gracia y sencillez del ser humano.
Estas ocasiones son cuando un experimento capta la atención de científicos, ya sea porque altere nuestra comprensión fundamental del mundo o porque revele una solución que aborda un problema grave de salud pública.
Se podría pensar que tales experiencias reveladoras son extraordinariamente complejas, pero muchos de ellos son ejemplos estelares de la gracia y sencillez del ser humano.
4. El núcleo atómico
El físico Ernest Rutherford ya había ganado un Premio Nobel en 1908 (por su trabajo sobre radiactividad) cuando empezó con los experimentos que revelaron la estructura del átomo, basándose en sus investigaciones anteriores que mostraban que la radiactividad se componía de dos tipos de rayos: alfa y beta.
Rutherford y Hans Geiger habían determinado que los rayos alfa eran chorros de partículas cargadas positivamente. Cuando encendieron las partículas alfa en una pantalla, crearon una imagen nítida, pero si se coloca una lámina delgada de mica entre la fuente de rayos alfa y la pantalla, la imagen resultante era difusa. Claramente, la mica fue esparciendo algunas partículas alfa, pero ¿cómo y por qué?
En 1911, colocaron una delgada lámina de oro entre la fuente de rayos alfa y la pantalla. Pusieron una segunda pantalla de la fuente de rayos alfa para ver si las partículas eran desviadas hacia atrás. En la pantalla detrás de la hoja, Rutherford pudo observar un patrón difuso similar al que se vio con la mica. En la pantalla delante de la lámina, se sorprendió al ver que unas pocas partículas alfa rebotaban hacia atrás.
Con lo que llegó a la conclusión de que una carga positiva fuerte en el corazón de los átomos de oro desviaba las partículas alfa hacia atrás, hacia la fuente. Llamó a esta fuente positiva “núcleo”, y dijo que el núcleo debía de ser pequeño en comparación con el tamaño total del átomo, de lo contrario, se hubieran recuperado más partículas.
5. Visión de Rayos X
Obviamente hablamos de los estudios de Rosalind Franklin sobre difracción de rayos X, pero su trabajo debe mucho a Dorothy Crowfoot Hodgkin.
En 1945, Hodgkin fue considerada la más importante del mundo sobre las técnicas de difracción de rayos X, por lo que no es de extrañar que finalmente revelara la estructura de uno de los productos químicos más importantes de la medicina, la penicilina.
Alexander Fleming descubrió la sustancia que mata las bacterias en el año 1928, pero los científicos lucharon para purificar la sustancia química a fin de desarrollar un tratamiento efectivo. Mediante la cartografía de la disposición de 3-D de los átomos de la penicilina, Hodgkin abrió nuevas vías para la creación y el desarrollo de los derivados semisintéticos, revolucionando la forma de luchar contra las infecciones.
Unos años más tarde, Hodgkin utilizó la misma técnica para averiguar la estructura de la vitamina B12. Ganó el Premio Nobel de Química en 1964 ella sola, sin compartirlo, un honor que ninguna otra mujer ha tenido.
6. El Caldo primordial
En 1929, los bioquímicos John Haldane y Oparin Alexander publicaron, por separado, la misma hipótesis (salvo por algunos detalles) sobre el origen de la vida. De acuerdo con dicha hipótesis, cuando se formo la Tierra, la atmósfera estaba formada principalmente por: hidrógeno, vapor de agua, amoniaco y metano.
En este ambiente hostil, sugirieron los compuestos orgánicos a partir de moléculas simples, que se vieron estimuladas por una poderosa fuente de energía, la radiación ultravioleta. Haldane añadió que los océanos fueron un caldo o sopa primitiva de estos compuestos orgánicos.
Los químicos estadounidenses Harold C. Urey y Stanley Miller se dispusieron a probar la hipótesis de Oparin-Haldane en 1953. Reprodujeron la atmósfera primitiva de la Tierra mediante la cuidadosa creación de un sistema cerrado. Introdujeron agua, metano, amoníaco e hidrógeno para simular las supuestas condiciones de la Tierra primitiva.
Más tarde, la mezcla fue expuesta a descargas eléctricas y, una semana después, una cromatografía en papel mostró que se habían formado varios compuestos orgánicos. En particular, Miller encontró varios aminoácidos, incluyendo glicina, alanina y ácido glutámico.
Los aminoácidos son los bloques de construcción de las proteínas, que a su vez son los ingredientes clave de las estructuras celulares y las enzimas celulares responsables de las reacciones químicas importantes.
Urey y Miller llegaron a la conclusión de que las moléculas orgánicas se pueden formar en una atmósfera libre de oxígeno y que las formas más simples de vida podrían no estar muy lejos.
7. Los misterios de la Luz
A principios del siglo XIX, la luz seguía siendo algo desconocido que inspiraba cantidad de experimentos, como el de Thomas Young, el de la doble rendija, por el cual descubrió que la luz se comportaba como una onda, no como una partícula.
En 1878, Albert Abraham Michelson ideó un experimento para calcular la velocidad de la luz y demostrar que se trataba de una cantidad finita y medible. Esto fue lo que hizo:
En primer lugar, colocó dos espejos distantes en un dique cerca del campus, la alineación era de tal forma que la luz de un espejo reflejara hacia atrás y golpeara al segundo. Midió la distancia entre los dos espejos y vio que eran 605,4 metros de distancia.
A continuación, utilizó un motor para hacer girar uno de los espejos a 256 revoluciones por segundo mientras el otro permanecía estático.
Utilizando una lente, concentró un haz de luz sobre el espejo estacionario. Cuando la luz golpeó a éste, rebotó hacia el espejo rotatorio, donde Michelson había colocado una pantalla de observación. Al estar en movimiento el segundo espejo, el haz de luz al volver era desviado ligeramente.
Cuando Michelson midió la desviación, se encontró que era de 133 milímetros. Utilizando estos datos, Michelson calculó la velocidad de la luz y obtuvo una cifra de 299.949,53 kilómetros por segundo.
El valor aceptado de la velocidad de la luz hoy en día es 299.792,458 kilómetros por segundo, la medición de Michelson, como podéis comprobar, fue sorprendentemente precisa.
Y lo que es más importante aún, los científicos pudieron tener entonces una idea más precisa de la luz y una base sobre la cual construir las teorías de la mecánica cuántica y la relatividad.
8. Revelando la radiación
El año 1897 fue trascendental para Marie Curie. Fue el año en el nació su primer hijo con su marido Pierre y, unas semanas más tarde, fue a buscar un tema para la tesis doctoral. Finalmente decidió estudiar los rayos de uranio, descrita por primera vez por Henri Becquerel. Becquerel descubrió estos rayos accidentalmente cuando dejó sales de uranio en una habitación oscura y al regresar se encontró con que una placa fotográfica estaba ennegrecida.
Marie Curie decidió estudiar estos rayos misteriosos y determinar si otros elementos despedían emisiones similares. Comenzó a etiquetar estos elementos únicos como Radiactivos y descubrió rápidamente que la intensidad de la radiación emitida por diversos compuestos, como el Uranio y el Torio, no dependían del compuesto, sino de la cantidad de uranio y torio presente.
Finalmente, probaría que los rayos eran una propiedad de los átomos de un elemento radiactivo. Por sí solo, esto fue un descubrimiento revolucionario, pero no lo hace Curie.
Encontró que la pechblenda producía más radiactividad que el Uranio, llevándola a predecir que un elemento desconocido debía estar presente en este mineral natural. Fue entonces cuando Pierre se unió a ella en el laboratorio, hasta que finalmente aislaron el nuevo elemento, lo llamaron Polonio en honor a Polonia, patria de Marie.
Poco después, descubrieron otro elemento radiactivo al que llamaron Radio (del Latín radius, rayo). Curie ganó dos Premios Nobel por sus trabajos.
9. Días de perros
¿Sabías que Ivan Pavlov, el fisiólogo y químico ruso responsable de la salivación de los perros, no estaba interesado en la psicología o el comportamiento?
Los temas de investigación que más le interesaban eran la digestión y la circulación sanguínea. De hecho, estaba estudiando la digestión canina cuando descubrió lo que hoy conocemos como condicionamiento clásico. En concreto, estaba tratando de comprender la interacción entre la salivación y la acción del estómago.
Pavlov ya había señalado cómo el estómago no comenzaba a digerir sin que la salivación que ocurra primero. En otras palabras, los reflejos en el sistema nervioso autónomo están estrechamente vinculados con los dos procesos.
A continuación, Pavlov se preguntó si los estímulos externos podrían afectar la digestión de manera similar. Para probar esto, comenzó con una luz intermitente marcando un metrónomo, sonando un timbre al mismo tiempo que ofrecía alimento a los perros de la investigación.
En ausencia de estos estímulos externos, los perros salivaban sólo cuando veían y comían su alimento. Después de un tiempo, empezaron a salivar cuando se les estimulaba con las luces o sonidos, aun cuando la comida no estaba presente, pero también encontró que este tipo de reflejo condicionado desaparecía si el estímulo resultaba equivocado demasiadas veces.
10. Figuras de autoridad
Los experimentos de obediencia de Stanley Milgrams, en los años 60, se califican como uno de los experimentos científicos más famosos y controvertidos. Milgram quiso saber hasta qué punto la gente común sería capaz de entregar dolorosas descargas a un compañero, bajo órdenes de una autoridad científica. Su experimento consistió en:
Milgram reclutó voluntarios que eran lo que iban a dar las descargas eléctricas. Por otra parte, reclutó a varios actores que serían los sujetos que recibirían los choques. El último participante era la figura de autoridad, un científico que se mantendría en una habitación durante el estudio.
La figura de autoridad comenzaba el experimento mostrando al voluntario cómo utilizar la máquina de choque simulado. La máquina, supuestamente, permitía a los voluntarios entregar hasta 450 voltios, un choque marcado como altamente peligroso.
A continuación, el científico comunicaba a los voluntarios que los choques podrían mejorar la memoria de asociación de palabras. Instruyó a los otros voluntarios (actores) a que cometieran respuestas erróneas para así elevar la tensión de las descargas a medida que progresaba el experimento.
Los actores gritaban cada vez que recibían una descarga eléctrica, a los 150 voltios pedían ser liberado. El científico alentaba a los voluntarios para continuar con los choques sin importar lo agitados que estuvieran.
Algunos voluntarios se detenían a los 150 voltios, pero la mayoría seguían las órdenes hasta llegar a la descarga máxima de 450 voltios.
Mucha gente cuestionó la ética de los experimentos, pero los resultados fueron fascinantes. Milgram demostró que la media de las personas causaban dolor, aun sin merecerlo, por el simple hecho de que una autoridad ordena que lo hagan.
