¿Qué es la biología cuántica?

Carecemos aún de una teoría general (o unificada) acerca de los sistema vivos, tal y como los conocemos y tal y como podrían ser posibles. Aún así, se han logrado enormes avances que nos permiten ser optimistas en el futuro inmediato y a mediano plazo.

Sin duda, dos de los “últimos” y más fundamentales problemas de la ciencia y la humanidad, son los de comprender la lógica de la vida —esto es, qué hacen los sistemas vivos para vivir, para ser tales—, y la comprensión acerca del origen de la vida.

Mucho se ha avanzado con respecto al primer problema, gracias, por ejemplo, a la teoría de la evolución, y los mecanismos alternativos o complementarios a la selección natural, originariamente descubierta por Darwin en 1859. Entre las explicaciones complementarias o alternativas a la selección natural se encuentran la deriva genética, la fijación aleatoria de genes, la selección indirecta que implica a los genes al interior de un mismo cromosoma, el crecimiento diferencial de órganos, criterios estadísticos, y la auto–organización, principalmente.

Sólo muy recientemente, en particular a partir de los años 1990 en adelante, la atención se ha dirigido hacia un ámbito especial: la forma en que la física cuántica puede contribuir a la explicación del más complejo de todos los fenómenos en el universo: la vida.

El referente histórico para este giro se remonta a la obra pionera de E. Schrödinger, publicada en 1944, ¿Qué es la vida?, y que puede ser considerado, sin ambages, como la fundamentación y el origen de un auténtico programa de investigación. Sin embargo, es sólo a partir de los desarrollos teóricos y experimentales —gracias a las más recientes tecnologías—, como la física cuántica ha sido incorporada en propiedad al estudio y comprensión de los sistemas vivos.

En verdad, los más importantes procesos —en toda la acepción de la palabra— de los sistemas vivos proceden todos de la escala microscópica pero se plasman, al cabo, en la escala macroscópica. El problema es que “al cabo”, en numerosas ocasiones, pudiera ser ya muy tarde.

Es así como el sueño, la atención, la metabolización, el conocimiento, la memoria, el hambre, el amor, la ira, y muchos otros procesos y estados se originan, por así decirlo, en la escala microscópica, pero los vemos o se plasman sólo “posteriormente” en la escala macroscópica: esto es, en el día a día, al cabo de un tiempo (relativamente) largo, en los comportamientos individuales, o en los comportamientos con y hacia el entorno, social o natural.

La tabla 1 ayuda a establecer una visión general acerca de las dos grandes dimensiones de la realidad: el universo macroscópico y el universo microscópico:

Tabla 1. Comparación entre la escala macroscópica y la microscópica de la realidad.

Fuente: Elaboración propia.

Es fundamental atender al hecho de que, en verdad, el universo macroscópico y el universo microscópico no hacen tanto referencia a tamaños, volúmenes o masas, cuanto que a tiempos. Así, los tiempos macroscópicos son muy lentos, en tanto que los tiempos microscópicos son vertiginosos. En realidad, en toda la acepción de la palabra, la realidad —humana, física, biológica— consiste cada vez más en tiempos microscópicos, muchos de los cuales sólo los vemos o comprendemos cuando se plasman, al cabo, en la escala macroscópica.

Pues bien, la biología cuántica puede ser vista como el estudio de todos aquellos procesos: a) que suceden en la célula y de la célula hacia abajo —ulteriormente hasta la base genética—, y b) que tienen lugar en los tiempos propios de la dimensión microescalar.

La tabla 2 presenta, grosso modo, las relaciones entre los niveles del organismo y los tiempos o escalas en los que tienen lugar los procesos biológicos correspondientes:

Tabla 2. Escala física y escala de tiempo en los sistemas vivos

Fuente: Elaboración propia.

Nuevos campos de investigación han surgido que contribuyen a comprender a los sistemas vivos. Por ejemplo la femtobiología y la femtoquímica, que se ocupan de procesos, dinámicas y estructuras que tienen lugar en tiempos femtométricos o femtoescalares.

En física, la teoría cuántica estudia los fenómenos atómicos, subatómicos y de ahí hacia abajo. En biología, esta teoría estudia los procesos y sistemas de la célula hacia abajo hasta los niveles femtoescalares y attométricos, hasta la fecha.

El avance en este frente de investigación es vertiginoso y apasionante. Se trata de una dimensión en la que ya se encuentran trabajando por igual biólogos y químicos, matemáticos y expertos en sistemas computacionales, e incluso se ha llamado la atención para que los científicos sociales incorporen estas escalas en sus estudios y preocupaciones. (En verdad, hasta la fecha, todas las ciencias sociales y humanas han trabajado esencialmente con tiempos macroscópicos).

Carecemos aún de una teoría general (o unificada) acerca de los sistema vivos, tal y como los conocemos y tal y como podrían ser posibles. Aún así, se han logrado enormes avances que nos permiten ser optimistas en el futuro inmediato y a mediano plazo.

En cualquier caso, la complejidad del mundo, la naturaleza y la realidad no puede ser idóneamente comprendida y explicada sin un estudio serio y cuidadoso de la física cuántica; de la teoría cuántica, digamos en términos generales. Una provocación y una invitación para curiosos, apasionados y avanzados en estos temas.