El cientifico que hizo latir un corazón en un vaso

A veces es difícil no llevarse el trabajo a casa. Irse a dormir dándole vueltas a un problema del trabajo, puede dar lugar a insomnio, pero en ocasiones puede ayudar a encontrar una solución. Algunos descubrimientos científicos importantes han surgido mientras los científicos estaban tumbados en su cama, y no delante de una pizarra.

Un ejemplo clásico es el de la estructura del benceno, un compuesto bioquímico formado por un anillo de átomos de carbono acompañados de hidrogenos. Está estructura es tan extraña dentro de la química, que nadie pensaba en su existencia a pesar de las pruebas que existian. El misterio fuera resuelto por el químico August Kekulé en 1857, tras soñar con dos serpientes que se mordían la cola.

Pero si debemos hacer mención de un sueño especialmente extraño, entonces tenemos que hablar del descubrimiento del científico alemán Otto Loewi. Gracias a este, pudo elaborar un experimento que le hizo ganar el premio Nobel. Y lo más curioso es que el experimento parece en sí algo onírico y fuera de este mundo. Involucra a un corazón de rana latiendo en medio de un cubo.

La batalla entre la química y la electricidad

A comienzos del siglo XX, la neurociencia era un campo científico en plena ebullición. Ya habían pasado unos veinte años desde que Santiago Ramon y Cajal hubiera descrito que nuestro sistema nervioso está formado por neuronas independientes, y no una red continua como algunos pensaban. Pero las neuronas de Cajal planteaban más preguntas que respuestas.

En los microscopios y tinciones de la época se podía ver que las neuronas se conectaban por ciertos puntos especiales, denominados sinapsis. Estas zonas de conexión tenían una forma diferente la resto de la neurona. En los microscopios de la época se podía intuir que realmente había un pequeño espacio en estas sinapsis, y que las neuronas no entraban en contacto físico. Estaba claro que era por donde se transmitía la información nerviosa, pero no se entendía como lograba pasar la información de una a otra neuronas.

Además, había otro hecho extraño. Al extraer muestras de neuronas y aislar los diferentes componentes químicos en su interior, encontraron algunos que eran exclusivos de ellas y que no los producia ningún otro tipo de celula.

Con estos indicios delante, la comunidad científica se dividió en dos. Unos defendian la teoría química, que indicaba que las neuronas expulsaban estos componentes químicos propios a través de las sinapsis. Las neuronas que estuvieran conectadas al otro lado recibirían estos compuestos y sabrían cuando activarse o desactivarse según el compuesto químico especifico que se liberara y su cantidad. De este modo, llamaban a estas sustancias neurotransmisores.

Pero otros científicos apoyaban la teoría eléctrica. Habían registrado señales eléctricas procedentes de las neuronas, y pensaban que en las sinapsis había pequeños chispazos, invisibles pero suficientemente fuertes para pasar de una neurona a otra. Para ellos, los compuestos químicos que habían encontrado no salían realmente de la neurona, sino que los impulsos eléctricos provocaban su aparición, activando o desactivando a la neurona desde dentro.

Hoy en día sabemos que el equipo químico tenía la mayor parte de la razón, y que las neuronas transmiten la información con neurotransmisores a través de la sinapsis. Pero sobre comienzos del siglo XX no había ningún experimento definitivo que decantara la balanza a uno u otro grupo.

La única manera de extraer y aislar esos posibles neurotransmisores era rompiendo las neuronas, y no quedaba claro si permanecia dentro todo el tiempo o se liberaba por las sinapsis. En cambio, los defensores de la teoría eléctrica mostraban sus registros de impulsos eléctricos que emitian las neuronas, pero no existían herramientas para demostrar si realmente se producían en la sinapsis.

Ambos bandos llegaron a un status quo, buscando experimentos que demostraran su teoría mientras buscaban manera de desacreditar los resultados de los otros. Y así durante más de dos décadas.

El hombre que soñó dos veces

Pero entonces entró en escena Otto Loewi, un medico catedrático de Farmacologia en la Universidad de Graz (Alemania). En su época de estudiante, Loewi ya estaba más interesado en la experimentacion científica que en ejercer la medicina. En su primer laboratorio, Loewi se volvió un experto en el uso de ranas como animales de experimentación.

Con una habilidad de cirujano, era capaz de extraer el corazón de una rana anestesiada y dejarlo sumergido en liquido. El corazón es relativamente autónomo, y puede mantener unos minutos el latido a pesar de haber sido desconectado del cuerpo. Tiempo suficiente para probar diferentes fármacos y comprobar su efecto en el latido, evitando interferencias.

Al conseguir la cátedra en Graz, Loewi se interesó por la neurociencia y tomó bando en la guerra de las sinapsis. Como experto en fármacos, estaba interesado en la existencia de los neurotransmisores, y se unió al grupo químico. Empezó a pensar cómo realizar un experimento definitivo, que de una vez por todas confirmara o descartara alguna de las dos teorias.

En este sentido, el corazón incluye neuronas encargadas de sincronizar los músculos del corazon para generar el latido, por lo que esperaba que su rara experiencia pudiera resultar útil en el campo de la neurociencia.

Era una tranquila noche en 1921. Loewi era famoso por su insomnio. Se acostaba muy tarde mientras leía trabajos de investigación de otros compañeros o corregia examenes desde su cama. Lo último que leyo esa noche fue otro estudio sobre la sinapsis con un experimento inconcluso más. Suspiró, y viendo la hora de su reloj, apagó la luz e intentó dormir. En su cabeza sólo veía sinapsis como la de los dibujos de Cajal.

A las tres de la mañana, se despertó súbitamente. Tenia el experimento definitivo. Uno que podría realizar sin mucha dificultad y que permitiria zanjar la discusion sin lugar a dudas. Rápidamente, cogió folio y lápiz de su mesilla, y apuntó cómo debía hacer el experimento. Con eso bastaba. El sueño volvía a arreciar tras la tranquilidad de haber hecho un buen trabajo, y Loewi volvió a dormirse.

Al despertarse, Loewi recordó lo que había sucedido anoche. El experimento definitivo. No era capaz de recordar cual era pero sabía que era importante. Al coger la nota de su mesilla, se quedó horrorizado. Sólo había escrito garabatos sin sentido. Tenia tanto sueño que su letra de médico se deformó hasta no ser reconocida ni por su dueño.

Tras varias horas mirando fijamente el papel, acabó desistiendo, pensando que su ansiado experimento se habría perdido para siempre en el fondo de su memoria. Pasó el resto del día refunfuñado y al irse a dormir, tardó incluso más de lo normal. Su ultimo pensamiento del día seguía cual podría haber sido ese experimento.

A las tres de la mañana, volvió a despertar. Ahora sí. El experimento había vuelto a su memoria por fin, pero esta vez no caería en el mismo error. Se levantó de la cama y trató de desperezarse. La versión pública que difundía el propio Loewi cuenta que se fue al laboratorio directamente para hacer el experimento, pero en privado comentó a otros compañeros que realmente se dedicó a tomar notas completamente legibles, rodeadas de dibujos y esquemas, con todo detalle para evitar que luego no se pudiera leer. Una opción mucho más realista y razonable que intentar hacer un experimento complejo y costoso a altas horas de la madrugada y habiendo dormido un par de horas.

Al despertarse al día siguiente, las notas mostraban el experimento sin problema. Aunque tampoco hacia falta, porque Loewi no lo habia olvidado. Fue rápidamente al laboratorio a preparar su experimento definitivo.

Este consistía en su preparación tipica de corazón de rana aislado, pero la diferencia clave estaría en la cubeta. Debía preparar dos corazones a la vez. Uno de ellos permanece conectado al nervio vago, encargado de regular el ritmo cardiaco. El otro permanece libre. Ambas cubetas tienen corazones capaces de latir unos minutos antes de desfallecer, por lo que el experimento debe hacerse rápidamente y la sincronización es vital.

Al estimular desde fuera el nervio vago del primer corazón, la velocidad de su latido disminuye. Tras estimular y bajar su ritmo, se coge el liquido del recipiente y se añade al del otro corazón. Aquí pueden suceder dos posibilidades. Si las neuronas transmiten la información por impulso eléctrico, el segundo corazón debe seguir como está, ya que no debería haber en el liquido nada que indicara las descargas eléctricas. Pero en caso de la teoria química, las sustancias que han liberado las neuronas para comunicarse entre ellas permanece en el liquido, y aun pueden afectar al segundo corazón y disminuir su latido.

Es un experimento dificil, y aunque en algunos sitios indique lo contrario. Loewi no lo logró a la primera. Es necesario mantener los dos corazones de rana latiendo al mismo tiempo, y se debe hacer todo el proceso rápido pero no demasiado o la estimulación del nervio vago no generaria suficientes neurotransmisores al liquido. Se necesitaron tres intentos, separados en varias semanas, pero finalmente lo lograron. Loewi y sus ayudantes comprobaron que el segundo corazón disminuía su latido al añadir el líquido. Justo lo opuesto de lo que hacian los suyos.

Loewi había demostrado de manera inequívoca la teoría química, y llamó al neurotransmisor que debía haber expulsado las neuronas del nervio vago como ‘vagusstoff’. Actualmente lo conocemos como acetilcolina, y fue lo que le permitió ganar el premio Nobel de Medicina quince años después.

Lamentablemente, Loewi era de ascendencia judía y vivía en el periodo equivocado. Cuando en 1938 los alemanes invadieron Austria, Loewi y sus dos hijos fueron arrestados por la Gestapo a punta de pistola. Le permitieron dejar el pais a cambio de dejar allí toda su fortuna, incluido el premio Nobel que había ganado, y pudo emigrar a Estados Unidos, donde continuó investigando. Un premio Nobel que no fue soñado, sino producto de un sueño.

QUE NO TE LA CUELEN:

• La teoría química de los neurotransmisores ya iba bastante en cabeza cuando Loewi hizo su descubrimiento. El único problema era la falta de un experimento definitivo que demostrara y descartara del todo la teoría electrica. Eso es lo importante de ese experimento.
• Hoy en día sabemos que es posible también la comunicación eléctrica entre neuronas, pero es mucho más sutil y no se realiza a través de las sinapsis, sino por otras regiones de la neurona.

REFERENCIAS:

• McCoy, Alli N., and Siang Y. on. Tan. “Otto Loewi (1873-1961): Dreamer and Nobel Laureate.” Singapore Medical Journal, vol. 55, no. 1, Singapore Medical Association, Jan. 2014, pp. 3–4