Me estoy acabando de leer el ameno y interesante libro Enciclopedia de la ignorancia escrito a cuatro manos (o a dos plumas) por Kathrin Passig (1970) colaboradora en diversas revistas alemanas y blogger, es redactora y programadora del weblog RiesenMaschine, y el astrónomo Aleks Scholz (1975), especializado en el estudio de la formación, el desarrollo y la estructura de las estrellas y los planetas.
En 42 cortos artículos (aunque en la portada hablan de 50) inscritos en casi 300 páginas nos presentan un muestrario de temas de muy variada condición – desde el ronroneo de los gatos, la hipótesis de Riemann, la materia oscura o los bostezos – cuya nexo de unión es la actual incapacidad o desconocimiento de sus causas, orígenes y características, evidentemente con diferentes grados de incertidumbre, cuestiones, en definitiva y como reza en la portada, para los que aún no hay una respuesta científica completa.
Un libro que se deja leer muy fácilmente a la vez que no escatima datos ni deja de profundizar en los temas, siempre con un toque de humor.
Enciclopedia de la ignorancia. Kathrin Passig y Aleks Scholz. Destino 2008.
Adjunto el capítulo dedicado a analizar los pormenores e incógnitas de algo tan usual y prosaico como es el olfato.
OLFATO
El proceso de oler consiste en que el movimiento del objeto oloroso se capta, se mide y, a través del cerebro, se lleva al alma, para que ésta pueda percibir y reconocer las características de dicho objeto.
Johann Heinrich Zedler, «Olfato»,
en Gran enciclopedia universal completa
de todas las ciencias y las artes, 1732-1754
Actualmente, para la mayoría de las personas, oler es sólo un hobby. En cualquier caso, rara vez es necesario para sobrevivir, porque preferimos confiar en nuestros ojos y, en menor medida, en nuestros oídos. Sin embargo, muchos animales se ríen de esa tendencia a usar la vista e insisten en reconocer su entorno con el viejo sentido del olfato, que les da muy buen resultado. Seguramente no es una mala idea, ya que a menudo no hay luz eléctrica en los lugares donde viven.
He aquí grosso modo cómo se desarrolla el proceso de oler: el «olor» se compone de moléculas de sustancias olorosas. Éstas llegan a la mucosa olfativa, situada en la parte superior de la nariz, y son registradas por lo receptores que allí se encuentran y que están especializados para cada molécula de olor primario. Al recibir la sustancia olorosa, los receptores emiten una señal eléctrica que es enviada al cerebro mediante las fibras del nervio olfatorio. Y, como sucede con los demás órganos de los sentidos, es en el cerebro donde se produce el análisis minucioso de las informaciones olfativas. En un proceso complicado y que todavía no se comprende del todo, se deducirá, a partir de los datos recibidos, todo aquello que para los seres humanos es importante: por ejemplo, si es una flor o una mofeta lo que tienen delante de la nariz.
Es mucho lo que se ha aprendido en los últimos años sobre los procesos que intervienen en el olfato. Se sabe que algunos mamíferos poseen alrededor de 1.000 receptores diferentes (en el caso de los seres humanos sólo hay unos 350), con los que pueden distinguir más o menos 10.000 variedades de olores. El modo en que se configuran los receptores olfatorios está registrado en unos 1.000 genes, que representan entre el uno y el cuatro por ciento de todo el genoma, dependiendo de la cantidad de genes que se atribuya en total al ser humano, lo cual es todavía objeto de discusión. En cualquier caso, está claro que el sentido del olfato es importante para el organismo. También lo es para el comité que otorga los premios Nobel, que en 2004 concedió el premio Nobel de medicina a Richard Axel y Linda B. Buck por las concienzudas investigaciones que realizaron durante más de una década en relación con el sistema olfativo, desde los receptores hasta el cerebro.
No está claro por ahora cuál es el mecanismo que actúa al iniciarse el proceso olfativo, es decir, la interacción entre las moléculas olorosas, que son las «portadoras» del olor, y los receptores. ¿Qué sucede realmente cuando una molécula tropieza con un receptor? ¿En qué nota el receptor que una determinada sustancia ha entrado en la nariz? (Responder que «en el olor» sería demasiado simple.) O también, considerándolo desde el otro lado: ¿Cuál es la característica de una sustancia que determina su olor? ¿Por qué algunas sustancias tienen un olor agradable y otras no?
Según la opinión de la mayoría de los expertos, los receptores y las sustancias olorosas funcionan siguiendo el principio de la llave y la cerradura. Las moléculas del receptor constituyen la cerradura y poseen una forma determinada. Cuando llega al receptor una molécula que tiene justo la forma complementaria, es decir, que encaja como una llave en el receptor, la nariz se lleva una alegría y comunica el acontecimiento a los jefes, que están en el cerebro. Según este modelo «estereoquímico», propuesto inicialmente por el estadounidense John Amoore el año 1952, el olor de una sustancia viene dado por la forma y el tamaño de sus moléculas. Aunque el principio de la llave y la cerradura está ampliamente aceptado como base del mecanismo del olfato, dicho principio presenta algunas dificultades: como ya se ha dicho, la nariz humana sólo dispone de unos 350 tipos distintos de receptores. Si lo que de verdad importa fuera sólo la forma, únicamente podríamos distinguir en sentido estricto 350 olores diferentes; sin embargo, está claro que distinguimos muchos más. Pues entonces, según dice, por ejemplo, Leslie B. Vosshall, profesora de la Universidad Rockefeller de Nueva York, quedan las llaves un poco flojas en la cerradura. Lo que suena en principio como una chapuza, resulta ser una inteligente jugada de ajedrez: en realidad, de esta manera hay más moléculas olorosas que encajan en el mismo receptor (un poco mal, pero encajan), y hay distintos receptores que sirven para la misma molécula. Combinando las informaciones de distintos receptores, el cerebro podría percibir miles de olores diferentes.
Sin embargo, hay un serio problema con respecto a la teoría estereoquímica, y es el que plantean las moléculas que tienen formas similares, pero producen olores totalmente diferentes, o, al revés, que tienen aspectos totalmente distintos, pero huelen de manera similar. Por ejemplo, las moléculas de decaborano, una sustancia que, entre otras aplicaciones, tiene la de servir como combustible para cohetes, tienen un aspecto muy parecido a las de canfano (la única diferencia es que los átomos de boro se sustituyen por átomos de carbono). Mientras el canfano huele a alcanfor, una sustancia que forma parte de numerosos cosméticos y medicamentos, el decaborano huele claramente a azufre (un elemento que, para colmo, ni siquiera entra en su composición). Muchas sustancias huelen a almendras amargas, aunque estén compuestas de una manera totalmente distinta al benzaldehído, el compuesto principal del aceite de almendras amargas. A causa de estas discrepancias, los investigadores están buscando ampliaciones del modelo estereoquímico, o modelos alternativos.
Una de estas alternativas va unida al nombre Luca Turin desde 1996, aunque la idea básica tiene casi sesenta años más y se debe a G. Malcolm Dyson. Este investigador pronosticó que lo decisivo no sería la forma de la molécula, sino las vibraciones que se produjeran en el interior de ella. Cuando se unen los átomos para formar una molécula, en ningún caso surge una estructura rígida e inmóvil. Hay que imaginarse los enlaces que hay dentro de la molécula más bien como plumas de las que penden unos pesos (los átomos) que vibran sin cesar de un lado para otro. No sólo vibran los átomos individualmente, sino que, si se trata de moléculas complicadas, lo hacen también grupos enteros de átomos. Las vibraciones se producen con unas frecuencias determinadas, que dependen, entre otras cosas, del peso de los átomos implicados y de lo fuerte que sea el enlace. Cada molécula muestra un espectro de vibraciones característico que se puede utilizar, por ejemplo, para analizar la estructura de las moléculas. Turin afirma que la nariz hace exactamente lo mismo: funciona como un espectroscopio e identifica las sustancias olorosas según la frecuencia de vibración de las moléculas contenidas en dichas sustancias. Esto es, desde luego, más complicado que lo de la llave y la cerradura, y quizá por eso suena improbable. Pero el principio básico, es decir, la percepción de las vibraciones no es algo que extrañe al cuerpo: también el ojo y el oído perciben frecuencias, ya sea en forma de ondas electromagnéticas o acústicas.
No obstante, en el caso de la nariz no está por ahora claro cómo pueden percibirse las vibraciones de las moléculas al nivel molecular. ¿Cómo «miden» los receptores el espectro de vibración de las sustancias olorosas? Una posible respuesta a esta pregunta es la que publicaron en 2006 Jennifer C. Brookes y sus colegas en Londres. El mecanismo que propusieron ya había sido mencionado por Turin en 1996 y se parece al de una tarjeta con banda magnética. Cuando una molécula con una frecuencia determinada entra en contacto con el receptor correspondiente, por decirlo de algún modo, se cierra un circuito: los electrones fluyen desde un donante a través de una molécula olorosa hasta el receptor, donde dejan la señal que será enviada al cerebro (es lo que dice la teoría). Futuros experimentos tendrán que aclarar si este mecanismo funciona también en la práctica y si está realmente instalado en la nariz.
La teoría de las vibraciones encontró una acogida sumamente escéptica entre los expertos, pero tuvo una marcha triunfal a través de los medios de comunicación. Turin escribió columnas sobre sus ideas olfativas para el Neue Zürcher Zeitung, la BBC hizo de él un retrato detallado, y el periodista estadounidense especializado en temas científicos Chandler Burr escribió todo un libro sobre Turin y su teoría. En 2006 se publicó por fin un libro escrito por el propio Turin, titulado The Secret of Scent. Sin embargo, la recién descubierta teoría no está en absoluto más libre de contradicciones que el principio de la llave y el cerrojo. Un problema son los enantiómeros, es decir, las moléculas enantiomorfas, que sólo se distinguen entre sí porque sus estructuras aparecen en orden inverso, de tal modo que, si se colocan a ambos lados de un eje, se ven como en un espejo, algo así como la mano izquierda y la derecha. En esa simetría de espejo las frecuencias de vibración no cambian, por lo que las sustancias deberían oler igual. Sin embargo, no siempre sucede así: por ejemplo, un enantiómero de la molécula de carvona huele a comino, y el otro a menta.
Una prueba importante para toda teoría del olor son los experimentos con isótopos: se investigan moléculas en las que uno o más átomos han sido reemplazados por isótopos (el mismo átomo, pero con un número distinto de neutrones en el núcleo). El átomo de hidrógeno, que es el más sencillo que existe, no posee más que un protón en el núcleo. Si se le añade un neutrón, el resultado se llama deuterio. No obstante, sigue tratándose de hidrógeno, porque el neutrón tiene poca influencia en las propiedades químicas. Si en una gran molécula se cambian unos átomos de hidrógeno por otros de deuterio, apenas cambia la forma de la molécula, pero sí sus frecuencias de vibración, porque los átomos de deuterio son más pesados que los de hidrógeno normal. Si la forma fuera lo único que importa para el olor, esas moléculas «deuteradas» tendrían que oler igual, pero, si lo importante fueran las vibraciones, su olor tendría que ser distinto. Por lo tanto, en teoría se puede utilizar esas moléculas deuteradas para distinguir entre ambos modelos.
Un par de cucarachas consideran un deber hacernos saber que su sentido del olfato funciona más bien según el modelo de las vibraciones: si se deuteran unas moléculas que en las cucarachas producen un efecto afrodisíaco, cambian las reacciones de estos animales según la posición de los neutrones adicionales, tal como afirmaron en 1996 los químicos Barry A. Havens y Clifton E. Meloan, de la Universidad de Kansas. Además hallaron una relación entre el comportamiento vibratorio de las moléculas afrodisíacas y la actividad de las cucarachas, lo cual sería una alegría para Turin. Parece ser que también algunos peces pueden distinguir los isótopos por su olor, mientras que las moscas de la fruta hacen como si no supieran nada de neutrones. Pero ¿se puede confiar en estos bichos? Los experimentos con animales conllevan numerosas dificultades, en parte porque no se les puede preguntar detalles sobre el olor de las sustancias, como a uno le gustaría hacer. Hoy en día muchos creen que, en todo caso, para los seres humanos las sustancias deuteradas y las que no lo están huelen igual. Así, unos experimentos que Vosshall y su colega Andreas Keller realizaron en 2004 dieron como resultado que las acetofenonas siempre huelen a almendras amargas (un olor frecuente en los laboratorios que experimentan con el olfato), con independencia del número de neutrones que posea el hidrógeno que contienen, tal como sería de esperar, si la forma de las moléculas determina el olor.
A fin de cuentas, la teoría vibracional de Turin sigue estando considerada hoy en día como una idea excéntrica. La mayoría de los especialistas piensa que la forma de las moléculas es el origen de los olores, aunque se admite que posiblemente podrían intervenir además otros factores. El propio Turin reconoció que su teoría era bastante «superficial». La cuestión decisiva para todos los modelos es en qué medida pueden predecirse los olores a partir de determinadas moléculas, antes de que alguien acerque la nariz. Así pues, estaría bien organizar una competición olfativa en la que los representantes de las distintas tendencias predijeran los olores y al final se compararan sus predicciones con la realidad. Quien tenga más aciertos, gana.
