Ondas químicas

  Normalmente uno piensa en la química como el arte de obtener sustancias en tubos de ensayo. Pueden ser coloreadas, malolientes, explosivas, pueden tener propiedades útiles como quitamanchas y desatascadores o polimerizarse para producir materiales como los plásticos o el caucho sintético.Lo que no suele asociarse con la química son las pautas dinámicas. Sin embargo, en los últimos años las reacciones químicas han adquirido una nueva dimensión: el orden espacial. Cuando ciertas sustancias en disolución se mezclan y se dejan reposar en una placa de Petri, como por arte de magia aparecen bellos patrones regulares. Una de estas mágicas mezclas es la reacción de Beloussov-Zhabotinsky, llamada así en honor de los dos científicos soviéticos que la descubrieron y estudiaron entre los años cincuenta y sesenta en Moscú. Esta mezcla de compuestos orgánicos e inorgánicos genera anillos concéntricos que recuerdan dianas

 

Los anillos se expanden lentamente a partir de centros que surgen espontáneamente por toda la placa; a intervalos regulares se forman nuevos anillos. Como puede verse, cuando los anillos se encuentran se aniquilan mutuamente; no se forman patrones de interferencia como ocurre con las ondas que se forman cuando lanzamos piedras en distintos puntos de un estanque. Cada patrón retiene su forma original hasta el límite establecido por dos ondas en colisión.
  Tenemos aquí un fenómeno que en los años cincuenta era algo inusitado en química y extremadamente interesante. Al principio pocos prestaron atención a las comunicaciones de Beloussov y su discípulo Zhabotinsky; el fenómeno simplemente no encajaba en las mentes de los químicos, acostumbrados a reacciones homogéneas que no generaban patrones espaciotemporales. Pero hubo algunos que reconocieron el significado de esta nueva dimensión de la química y, como pasa tantas veces en ciencia, pronto comenzaron a salir a la luz informes anteriores de observaciones similares. Es como el redescubrimiento de las leyes de Mendel décadas después de haber sido publicadas en una oscura revista. Las ideas tienen su momento, y si a uno se le ocurre descubrir algo antes de que la gente esté preparada para reconocer su significado, mejor haría en guardarlo en un cajón hasta que el clima sea receptivo. El reconocimiento de Beloussov no llegó hasta después de su muerte en 1970; en 1980 recibió el premio Lenin a título póstumo.
  El reconocimiento de la importancia de la reacción Beloussov-Zhabotinsky comenzó a difundirse por la comunidad científica, y los biólogos en particular quedaron fascinados al comprobar que aquellos patrones puramente químicos eran exactamente iguales a otros que ellos habían observado en un sistema totalmente diferente compuesto de células vivas. Hay unos extraordinarios organismos, los mixomicetes celulares, que son ideales para estudiar el desarrollo de la forma. Su ciclo vital se divide en dos fases muy distintas. Siempre y cuando haya alimento disponible en forma de bacterias, esta especie se encuentra en forma de amebas indipendientes de vida libre que reptan fagocitando y digiriendo bacterias.  Cada célula se dedica a crecer y dividirse sin prestar la menor atención a lo que hacen las demás. Pero tan pronto como se acaba

el alimento adoptan una estrategia muy diferente. El proceso de agregación se inicia cuando las amebas comienzan a moverse hacia un centro definido por una célula que periódicamente emite descargas de un mensajero químico que se difunde estimulando las células vecinas de dos maneras : 1) las células que reciben la señal emiten a su vez una descarga del mismo mensajero químico y 2) se mueven hacia el origen de la señal.
  Una placa de agar cubierta de amebas hambrientas comienza pronto a desarrollar patrones espaciales notablemente semejantes a los círculos concéntricos de la reacción de  Beloussov-Zhabotinsky. Lo que

Patrones ondulatorios en un mixomicete celular en proceso de agregación producidos por la migración en masa de células hacia la fuente de la señal química.

estos círculos representan son ondas de amebas que acuden a la señal, que se propaga a su vez desde el centro. El resultado son ondas de células moviéndose hacia una "célula fundadora" central que emite una señal cada cinco a ocho minutos. Muchos otros centros surgen espontáneamente. De esta forma se congregan miles de amebas que comienzan a formar un organismo pluricelular. Este proceso atraviesa por una serie de etapas . El agregado celular inicialmente simple, se hace progresivamente complejo , y las células se diferencian en tipos celulares específicos según su localización.  la estructura final consiste en una base, un tallo y en lo alto del mismo un "cuerpo fructífero" compuesto de una masa esférica de esporas que pueden sobrevivir a la falta de agua y alimento. Cuando las condiciones vuelven a permitir el crecimiento, las esporas se liberan y cada un germina en una ameba capaz de alimentarse, crecer y dividirse, con lo que se reinicia el ciclo vital. El patrón producido por un proceso puramente químico y el otro que es fruto de interacciones celulares ¿son procesos básicamente similares o es sólo una extraordinaria coincidencia?

Brian Goodwin