Medicina, Superficie Específica y Estado Vital de la Materia

J. Hernando Ordoñez
Académico de Número

Resumen

Se propone reemplazar el término de materia viva por el de estado vital de la materia por considerarlo adecuado, pues la materia es la misma, lo que cambia es su estado. Se estudia la relación entre la superficie específica y el estado vital de la materia. Constante del estado vital y el valor crítico de la superficie específica. Qué es la fuerza de inducción vital? Diferenciación funcional de las células. Cómo regula la unidad biológica su superficie específica? La materia que piensa es el fenómeno más grandioso de la creación.

Sin entrar en disquisiciones sobre la naturaleza, manifestaciones y formas de la energía, me permito hacer unas a manera de divagaciones sobre los diferentes estados de la materia, que es una forma de la energía.

Estados de la materia

Sabemos que la mínima porción de la materia es el átomo, que tiene una composición compleja, que no es del caso estudiar. Los átomos pueden existir aislados y estar en lo que llamamos estado iónico. Si los átomos se juntan, forman moléculas, y su existencia constituye el estado molecular. Si las moléculas se juntan, forman complejos más grandes y tendremos las micelas, que constituyen el estado coloidal.

Hasta aquí nuestros conocimientos nos son familiares, triviales. Pero hay un estado más complejo, en el cual entra materia en estado iónico, molecular y coloidal entrelazados entre sí, con propiedades totalmente diferentes. La materia en este estado adquiere caracteres extraordinarios tales como el de crecer, reproducirse, independizarse de las leyes físicas, puede autorregular su composición química, autorregular sus manifestaciones físicas, reaccionar ante los estímulos más variados, puede llegar hasta alturas inconcebibles integrando ideas. A este estado fue al que llamé en publicación anterior (1) estado vital, concepto que fue corroborado más ‘tarde por J.R. Brown (2) cuando me comentó “1believe that the term vital sta te, which you used in your paper was well chosen, and should be more widely adopted”.

Propuse el término de estado vital para sustituir al de materia viva que considero inadecuado, pues la materia, los átomos, las moléculas, que entran en la constitución de los seres vivos es la misma: es el mismo 02, es el mismo Ca, el mismo K, el mismo Na, es la misma agua, etc. Son los mismos elementos pero en estado diferente.

Superficie especifica y estado vital

Los fenómenos de superficie están estrechamente relacionados con los de catálisis, los cuales intervienen en casi todas las reacciones químicas y de manera especial en los procesos metabólicos inherentes al estado vital. En las dos últimas décadas se ha incrementado su estudio a tal punto que se habla de “Surface Science” que estudia los procesos inherentes a la superficie, por la importancia que tienen en los fenómenos de catálisis y por la aplicación que le han encontrado en la industria, pues se calcula que una sexta parte de los artículos manufacturados en Estados Unidos implican procesos catalíticos. Pero no sólo es importante el factor catálisis en la industria, lo es igualmente en casi todas las reacciones químicas, y en nuestro estudio, de manera preponderante en los procesos metabólicos del estado vital que se hacen casi todos por la acción de catalizadores.

Otro factor que debemos estudiar y que, en mi opinión, es tal vez el más importante, es el referente a la superficie especifica. La relación que hay entre volumen y superficie constituye la superficie específica, o sea S/V=K. Para darnos una idea sobre su importancia podemos citar dos ejemplos. La superficie de lcc3 de Au en bloque es de 6 cm2; si se reduce a gránulos de tres millonésimas de milímetros, su superficie será de 1.000 m2• Como bloque tiene las cualidades de masa, peso, volumen, densidad; en cambio en el segundo caso aparecen las propiedades de superficie tales como carga eléctrica, adsorción, funciones catalíticas, tensión superficial, viscosidad, etc. Simos un gramo de platino en una solución de sacarosa, por más tiempo que lo dejemos no habrá ninguna reacción. En cambio, si está en estado coloidal, la sacarosa será desdoblada en todo o en parte. Qué diferencia hay entre un gramo de Pt en bloque y uno en estado coloidal? Que en el primero no hay sino propiedades de masa y en el segundo las de superficie. La razón o explicación de este fenómeno es elemental, pues la masa crece como el cubo y la superficie como el cuadrado.

La materia en estado atómico se sirve de iones; en estado molecular de moléculas; en estado coloidal de micelas; y en estado vital de células. Si analizamos una célula vemos que su superficie específica está enormemente aumentada, pues al valor de su superficie externa hay que agregar la superficie de sus átomos, de sus moléculas y de sus micelas coloidales.

Una de las propiedades esenciales del estado vital es la fuerza para crecer, que podríamos llamar la inducción vital, y la otra para perpetuarse. Su crecimiento no es ilimitado, como se aprecia en los organismos unicelulares porque el valor de su superficie específica crece hasta un límite, y entonces las células se reproducen, con lo cual aumenta su superficie específica.

A medida que se asciende en la escala biológica, ya sea en el reino vegetal o animal, vemos asociarse las células entre sí, primero en colonias y después bajo una organización perfecta para formar organismos complejos, cuya masa está aumentada, pero cuya superficie específica está enorme y proporcionalmente aumentada, merced a dispositivos ingeniosos tales como el aplanamiento de las hojas, la multiplicación de las raíces en los vegetales; en el reino animal se aumenta la superficie específica por medio de mecanismos tales como el tabicamiento de los alvéolos pulmonares, las vellosidades y la longitud del tubo digestivo, la disposición de los glomérulos renales, la superficie de arterias, capilares, de los glóbulos rojos, etc.

De acuerdo con los datos anteriores podemos concluir que debe haber una relación entre la masa y su superficie específica, lo cual podríamos resumir en uno a manera de enunciado, que podría ser: para la integridad de la unidad vital es necesario que conserve su superficie específica por encima de un valor crítico. En tal virtud tendríamos:

S
-= K (siendo K una constante del estado vital)
V

K > P (Estado vital, siendo P el valor crítico).

K < P Muerte.

Pero ¿qué valor corresponde a K? En los organismos unicelulares habría que tener en cuenta la superficie de la célula y agregarle la superficie de sus diferentes formaciones histológicas, más la de las micelas y la de las moléculas. Hay que incluir la superficie intrínseca porque es allí donde tienen lugar los procesos metabólicos y fisicoquímicos inherentes al estado vital.

En los organismos pluricelulares es más complejo el problema. Habría que valorar todas las superficies, tales como hojas, estructura del tronco y de las raíces. En el reino animal sería superficie externa más la de los pulmones, vías digestivas, riñones, más la de los hematíes, glóbulos blancos, plaquetas, etc.

Por qué es necesario que el estado vital necesite mantener su superficie específica por encima de un valor crítico? La materia en estado vital es esencialmente inestable. Necesita consumir energía constantemente y ésta le llega por su superficie. Todavía más: todas las etapas de su metabolismo las verifica en la intimidad de las superficies coloidales y moleculares. Por otra parte, si contemplamos la muerte de las células, vemos que allí no hay fenómenos de superficie, en particular a nivel de moléculas y coloides, los cuales están precipitados, floculados.

De acuerdo con lo anterior podemos concluir que el estado vital requiere para su existencia ciertos factores constantes, tales como temperatura, presión, humedad, luz, a los cuales hay que agregar valores óptimos de su superficie específica.

Diferenciación funcional de las células

El estudio de este campo nos lleva a contemplar toda una constelación de fenómenos lo más complejos y fascinantes, aunque habitualmente no los consideramos tales. Si escudriñamos la naturaleza íntima del estado vital, sus causas, sus manifestaciones, los procesos físicos, los biofísicos, nos llena de asombro y de admiración observar sus manifestaciones. El estado vital encierra tantos y tantos secretos para la ciencia.

El crecimiento en los organismos pluricelulares (plantas y animales) tiene un control misterioso. Una hoja o una flor crecen hasta cierto límite y las células se ordenan de tal manera que reproducen siempre la planta de donde provienen. En el reino animal sucede otro tanto. ¿Qué factor es el que controla el crecimiento para que las células se agrupen y puedan modelar por ejemplo un riñón, una retina, un nervio, o un músculo? Por qué una herida se cicatriza y por qué una vez terminada la cicatrización las células detienen su crecimiento?

Todos los fenómenos que contemplamos son un misterio. Qué fuerza es la que separa las micelas coloidades y qué fuerza es la que las atrae? Qué fuerza misteriosa es la que separa las células y al mismo tiempo las mantiene unidas, en ocasiones con tal fuerza que hay tejidos que forman órganos destinados a constituir brazos de palanca capaces de desarrollar fuerzas potentes como es el caso de los huesos, los músculos y los tendones.

Materia y pensamiento

No puedo terminar sin mencionar tal vez el más extraordinario de los fenómenos del universo: la biología de las células nerviosas. ¿Cómo no admirar las funciones tan elevadas del cerebro tales como memoria, la conciencia, la voluntad, la imaginación creadora de los genios y tantas otras? ¿Cómo explicarnos que elementos tan materiales como el agua, P, C, 0, etc. piensen, manejen un avión, diseñen y realicen un viaje a la luna, compongan una sinfonía, escriban una novela, raciocinen y tomen determinaciones? ¿Cómo explicar la diferencia entre el cerebro de un obrero y el de un Einstein? Sin ir tan alto, ¿cómo explicar las actividades del cerebro de un mosquito?

La materia que piensa es la más grandiosa manifestación del estado vital. Indudablemente es el fenómeno más admirable de la creación, al menos dentro de nuestro sistema solar, pues ignoramos si en el resto de nuestra galaxia, o de otras galaxias, exista vida y pensamiento.
Hablando con un astrónomo sobre nuestra pequeñez ante la inmensidad del universo me dijo: evidentemente ello es así, pero yo soy superior al universo, porque yo tengo conocimiento del universo y en cambio el universo me ignora. Indudablemente es el cerebro, de manera especial
el humano, la obra más portentosa de la creación. Nuestro cerebro no es capaz de comprender su propia complejidad. Misterio inescrutable que linda con los campos sagrados de la teología.

Bibliografía

1. ORDOÑEZ J.H. Reflexiones sobre la causa de las manifestaciones esenciales de la vida. Rev. Fac.Med. Bogotá 2: 549, 1934.
2. BROWN R.J. Specific surface aJldvital state of matter. An. Soco Biol. Bogotá, 4: 73, 1950.
3. GOODMAN D.W. y HOUSTON J.E. Catalysis: New perspectives frol/l sllrface sciellce. Science, 236: 403-409,1987.

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