¿Podemos aprovechar los efectos cuánticos para crear un nuevo tipo de atención sanitaria?

Si tienes un interés pasajero en tu salud, no puedes pasar mucho tiempo en las redes sociales antes de que el algoritmo te ponga en contacto con la infame palabra Q. ¿Estás en contacto con tus campos de energía cuántica? ¿Podría beneficiarse de una consulta con un dietista cuántico?

Un resoplido desdeñoso está plenamente justificado. Pero todo el alboroto en torno a las “terapias cuánticas” puede hacer que sea difícil hablar de ciencia mucho más seria. En los últimos años, la investigación clínica ha sugerido que la exposición a la luz, así como a los campos eléctricos y magnéticos, podría ayudar a tratar todo, desde el acné y la caída del cabello hasta las heridas y el cáncer.

Estas terapias no necesariamente involucran la mecánica cuántica de manera significativa. Aún así, hay indicios de experimentos paralelos en tubos de ensayo de que la vida podría responder a la electricidad y al magnetismo a través de efectos cuánticos, al menos en algún nivel. "Tenemos algo que funciona; realmente no sabemos por qué", dice Margaret Ahmad, fotobióloga de la Universidad de la Sorbona en Francia que estudia cómo los campos electromagnéticos afectan a los organismos vivos.

Todo esto se relaciona con un viejo debate sobre si la vida es demasiado cálida, húmeda y desordenada para que los efectos cuánticos sutiles y frágiles tengan mucha relación con la biología. "Los investigadores nunca han podido demostrarlo o refutarlo de manera inequívoca", dice Clarice Aiello del Instituto de Biología Cuántica de California. "Este es el quid de lo que estamos tratando de hacer". Porque si los estados cuánticos pueden persistir el tiempo suficiente en las células vivas como para importar, eso podría brindarnos un enfoque completamente nuevo de la medicina que complemente (y en algunos casos podría eludir) el uso de medicamentos.

Para empezar a entender esta maraña de investigaciones genuinas, pseudociencia y ilusiones, primero debemos entender qué es la biología cuántica. Toda la materia y la energía, ya sea en las células vivas o en la química muerta, es fundamentalmente cuántica. En este nivel, lo que tendemos a considerar partículas se comportan más como nubes difuminadas de posibles estados descritos por una función de onda, una fórmula matemática que define las probabilidades de encontrar una partícula en un estado particular cuando se la observa y se la obliga a “elegir” solo una forma de ser.

Los efectos cuánticos son fenómenos que no sucederían si las partículas y los campos clásicos fueran el final de la historia física. Esa definición arroja una amplia red, que abarca todo, desde la mera existencia de moléculas hasta fenómenos exóticos como el entrelazamiento, en el que dos partículas se comportan esencialmente como una entidad vinculada. Esto también hace que sea difícil saber qué se considera “biología cuántica”, incluso para los biólogos cuánticos, dice Gregory Scholes de la Universidad de Princeton. "La biología cuántica no es sólo un contenedor donde se guardan todas las cosas que no se entienden".

Para poner orden en este caos, Aiello separa la biología cuántica en una jerarquía. En el nivel más mundano, la mecánica cuántica explica cómo los átomos se unen para formar moléculas. "¡Yay! ¡La biología es cuántica!" bromea Aiello. "Eso no es lo que me importa, pero es un nivel".

En el siguiente nivel están los fenómenos cuánticos que se reducen a que las partículas involucradas son muy pequeñas. Por ejemplo, los túneles cuánticos permiten que objetos pequeños, como protones y electrones, aparezcan al otro lado de barreras energéticas que las partículas clásicas no pueden cruzar. Cuanto más pequeña es la partícula, más probable es que se produzcan túneles. Los investigadores han demostrado que los túneles cuánticos ayudan a las enzimas vegetales, que aceleran las reacciones bioquímicas, a encontrar sus sitios de unión. Se trata sin duda de efectos cuánticos, afirma Scholes, pero "creo que cuando le pides a alguien en la calle que imagine la biología cuántica, sería mucho más ambicioso".

Los niveles superiores de la jerarquía de Aiello implican tipos más sofisticados de cuántica que surgen de estados cuánticos de larga duración, que no ocurren sólo porque algo sea muy pequeño. En un nivel, está la superposición, que describe cómo los objetos cuánticos existen en una combinación de sus posibles estados; en cierto sentido, están aquí y allá al mismo tiempo hasta que se observan. Estos estados en superposición interfieren entre sí, sumándose y anulándose como ondas superpuestas de agua o sonido.

El clásico experimento de la doble rendija ilustra la superposición: si disparas una partícula hacia una barrera con dos rendijas, actuará como una onda (en una superposición de estados posibles) y se comportará como si hubiera atravesado ambas rendijas a la vez. Pero si observas la partícula mientras pasa a través de una rendija, la superposición colapsa y ves la partícula en un solo lugar.

El entrelazamiento es incluso más complicado que la superposición, ya que implica lograr que al menos dos partículas cuánticas interactúen de una manera que obligue a sus funciones de onda a depender una de otra. Después de que dos partículas se han entrelazado, observar una te dice lo que observarías si pudieras ver la otra, y viceversa, incluso si están separadas por grandes distancias.

Los biólogos cuánticos ya se han sentido decepcionados anteriormente por efectos cuánticos de nivel supuestamente superior. Alguna vez se pensó que la increíble eficiencia de la fotosíntesis dependía de la superposición, pero la física cuántica involucrada resultó ser más sutil, ubicándose en algún lugar entre los niveles de superposición y túneles en la jerarquía de Aiello. Se trata de “cuasipartículas” llamadas fonones, que transportan la energía de las vibraciones moleculares. En la fotosíntesis, estas cuasipartículas ayudan a las proteínas captadoras de luz a transportar la energía que absorben de la luz solar de manera más eficiente.

Aún así, hay pruebas alentadoras de que los efectos cuánticos de alto nivel podrían desempeñar un papel en la vida. Se cree que las aves migratorias aprovechan la superposición para navegar utilizando el campo magnético de la Tierra. Se trata de una propiedad cuántica llamada espín, que interactúa con los campos magnéticos. Las aves tienen proteínas especializadas llamadas criptocromos en sus ojos, y cuando la luz las incide, excita pares de electrones a estados cuánticos en una superposición entre dos posibilidades: espines coincidentes o espines no coincidentes.

Mientras están en superposición, los electrones interactúan con el campo magnético de la Tierra de maneras que cambian la probabilidad de terminar con espines no coincidentes o coincidentes. Los criptocromos se comportan de manera diferente en las reacciones químicas dependiendo de su estado, lo que efectivamente convierte una señal magnética en química: una especie de brújula interna cuántica que solo funciona gracias a la superposición.

Entonces, hay cuántica y hay cuántica. ¿A qué nivel debemos pensar en las fototerapias? Estos se originaron a finales del siglo XIX, cuando el médico Niels Ryberg Finsen, que padecía una rara enfermedad metabólica, notó que sus síntomas mejoraban con el sol. Finsen llevó la luz a la clínica, donde utilizó rayos de luz ultravioleta para curar enfermedades de la piel. Este avance le valió el premio Nobel en 1903, justo un año antes de su prematura muerte.

El comité del Nobel señaló que la fototerapia había “abierto una nueva vía para la ciencia médica”, pero hasta hace poco esa vía permanecía en gran medida sin explorar. Ahora, hay un número creciente de afirmaciones de que la luz puede usarse para hacer crecer el cabello, reducir los niveles de glucosa en sangre, aliviar la depresión, detener la enfermedad de Alzheimer, curar heridas, acelerar la recuperación de un accidente cerebrovascular e incluso tratar la disfunción eréctil.

La evidencia a favor de algunos tipos de fototerapia, también llamada fotobiomodulación, es más sólida que otros. La luz láser débil se está convirtiendo en un tratamiento estándar para la mucositis oral, una inflamación de la boca causada por algunos tratamientos contra el cáncer. Por otro lado, ha sido relativamente fácil conseguir dispositivos médicos basados ​​en luces LED aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos, ya que se pensaba que eran inofensivos, lo que puede dar credibilidad a tratamientos no probados –y a veces francamente dudosos–.

“Hay muchísimos chiflados por ahí”, dice Ahmad. Algunos investigadores sugieren que estas terapias funcionan porque ciertas longitudes de onda de luz estimulan una proteína particular sensible a la luz en las mitocondrias, que realiza muchas funciones importantes en las células. Pero hay muchos pasos desconocidos entre “estimular las mitocondrias” y, digamos, hacer que el cabello vuelva a crecer. Ahmad cree que es poco probable que cualquier efecto real de la fototerapia se reduzca a una sola proteína, especialmente teniendo en cuenta la cantidad de longitudes de onda de luz que tienen supuestos efectos.

Terapias electromagnéticas

Scholes sospecha que la fotobiomodulación actúa en niveles inferiores de cuántica (o, como máximo, en la cuántica mediana de la fotosíntesis, que es un proceso conocido impulsado por la luz) o simplemente en el nivel de la química normal, en lugar del nivel de superposición y entrelazamiento. De hecho, ha estado trabajando para demostrar que los sistemas clásicos formados por muchas partes que interactúan, como los organismos, a veces pueden imitar efectos cuánticos sin involucrar ninguna física verdaderamente cuántica.

En comparación con la fotobiomodulación, que se centra en longitudes de onda de luz visibles y casi visibles y existe desde hace aproximadamente un siglo, las terapias basadas en campos eléctricos y magnéticos son relativamente nuevas. Investigadores de Singapur están desarrollando una terapia magnética destinada a usarse junto con la quimioterapia para tratar el cáncer de mama. Y un dispositivo llamado Optune está aprobado para uso médico en EE.UU., Canadá, la Unión Europea y Japón para tratar cánceres específicos de cerebro y pulmón con campos eléctricos que se alternan rápidamente. La eficacia de Optune está respaldada por varios ensayos clínicos, aunque muchos en la comunidad médica se muestran escépticos ante la evidencia y los grupos de pacientes han expresado su preocupación por los efectos secundarios y los impactos en la calidad de vida.

El argumento a favor de niveles más altos de cuántica en las terapias magnéticas es, quizás, más sólido gracias al gran conjunto de trabajos sobre aves que aparentemente navegan utilizando el campo magnético de la Tierra y sensores cuánticos artificiales que funcionan según un principio similar. Aiello dice que es plausible que los tratamientos basados ​​en el magnetismo aprovechen un mecanismo cuántico similar que involucra pares de espines cuánticos en superposición.

Sin embargo, es posible que la mecánica cuántica no esté involucrada en absoluto; simplemente involucrar la luz o el electromagnetismo no hace que algo sea significativamente “cuántico”. El mecanismo hipotético de Optune, por ejemplo, parece perfectamente clásico, dice el biólogo molecular Callum Jones de la Universidad de Sheffield, Reino Unido. (Jones ha trabajado en una investigación financiada por el fabricante de Optune). Se cree que los campos eléctricos alternos codifican los campos eléctricos que organizan los filamentos de proteínas involucrados en la división celular y, como las células cancerosas se dividen más rápido que las sanas, podrían ser más vulnerables.

Ya sea que se basen en luz, magnetismo o campos eléctricos, los tratamientos han ido claramente por delante de la teoría, dando como resultado una jungla de diferentes terapias desarrolladas mediante prueba y error. Esta falta de estandarización podría ayudar a explicar los resultados inconsistentes en los estudios de fotobiomodulación.

Ahmad dice que incluso pequeños ajustes en las dosis utilizadas en un tratamiento (encender una luz durante 5 minutos en lugar de 10, por ejemplo) pueden convertir una respuesta fuerte en ninguna respuesta. Por ejemplo, descubrió que en cultivos de células humanas, la luz puede reducir la inflamación aguda, como la provocada por infecciones graves por covid-19 y durante la sepsis, pero solo con la dosis adecuada. Sin saber cómo funcionan las fototerapias, los estudios suelen generar más preguntas que respuestas. “El desafío ahora es activar ese [mecanismo] para poder aplicarlo de manera inteligente y confiable”, dice Ahmad.

enfermedad de alzheimer

Al abordar el problema desde otra dirección, los biólogos cuánticos que buscan efectos cuánticos de alto nivel esperan que su trabajo algún día pueda conducir a nuevos tratamientos de salud. En 2024, Philip Kurian de la Universidad Howard en Washington DC publicó evidencia de fenómenos sorprendentes que parecen depender del entrelazamiento cuántico. En experimentos de laboratorio con biomoléculas (en lugar de células vivas), Kurian y su equipo descubrieron que las redes de aminoácidos triptófano, cuando se apoyaban en estructuras llamadas microtúbulos, se comportaban como una especie de red colectiva de fibra óptica cuántica.

Estas “megaredes” parecen estar entrelazadas de modo que se comportan como una enorme entidad cuántica extendida. Las moléculas individuales de triptófano absorben naturalmente fotones ultravioleta y los reemiten en longitudes de onda de menor energía como destellos fluorescentes, pero lo hacen mucho más rápido cuando actúan como un colectivo cuántico, dice Kurian. En lugar de parpadear individualmente, los aminoácidos sincronizados brillan como bombillas en una cadena de luces que se encienden todas juntas en un destello brillante.

Los fotones ultravioleta se emiten naturalmente mediante ciertos procesos metabólicos, especialmente cuando las células están estresadas, lo que puede causar estragos bioquímicos. Entonces, Kurian cree que este efecto de "superrradiancia" podría proteger las células al absorber eficientemente la luz ultravioleta. De manera más especulativa, sugiere que las células, incluidas las neuronas, podrían utilizar la superradiancia para transmitir información mucho más rápido que la señalización química entre neuronas. "Existe un mundo enorme, un vasto reino cuántico que la neurociencia clásica no considera", afirma.

Kurian espera que comprender estos procesos pueda conducir a nuevos tratamientos para la enfermedad de Alzheimer. Al igual que los microtúbulos, las fibrillas de amiloide asociadas con el Alzheimer están cubiertas de triptófano, y cálculos teóricos recientes de Kurian y sus colegas sugieren que las redes de triptófano amiloides deberían ser incluso mejores para absorber la luz ultravioleta que las de los microtúbulos. Kurian postula que la acumulación de fibrillas de proteína amiloide en el cerebro podría ser una respuesta defensiva para hacer frente a los dañinos fotones ultravioleta liberados por células metabólicamente estresadas, en lugar de ser puramente una causa de la afección, como se suponía anteriormente. Esto podría explicar la eficacia limitada de los fármacos desarrollados para tratar el Alzheimer al romper las fibrillas de amiloide.

Sin embargo, Scholes no está del todo convencido por el argumento de Kurian a favor de un efecto cuántico. "Es una idea interesante", afirma, "pero es difícil saber si realmente se puede medir la superradiancia".

Incluso si efectos como el que está estudiando Kurian no implican en última instancia fenómenos cuánticos de alto nivel, los resultados sugerentes, ya sean de tubos de ensayo o de estudios clínicos, son suficientes para evocar visiones de un futuro en el que podríamos tratar enfermedades o sintonizar nuestra salud con rayos de luz o campos magnéticos, aunque de una manera mucho más específica y mejor probada que cualquier pulsera magnética o lámpara LED que se pueda encontrar en línea.

Todos estos enfoques de la atención sanitaria son marcadamente diferentes de los tratamientos basados ​​en la bioquímica de los fármacos. Apenas estamos comenzando a ampliar nuestra comprensión de la salud para incluir las fuerzas físicas que actúan en la vida. Y en un nivel práctico, los ensayos clínicos son costosos y los fabricantes de medicamentos tienen pocos incentivos para desarrollar un tratamiento basado en materiales baratos y tecnologías simples que no pueden patentar fácilmente, dice Ahmad.

Más fundamentalmente, los biólogos cuánticos todavía tienen una gran tarea por delante: demostrar que los efectos cuánticos de nivel superior desempeñan papeles significativos en los procesos biológicos. Hasta ahora, el único nivel de la biología cuántica que ha demostrado decididamente que tiene importancia en las células vivas es el nivel trivial de la química, afirma Aiello. Espera cambiar eso en su laboratorio diseñando instrumentos lo suficientemente sensibles como para captar campos magnéticos diminutos en las células vivas.

Cualquiera que sea el hallazgo de los investigadores, sin duda será menos dramático que los muchos y sensacionales “beneficios de la energía cuántica” promocionados por los charlatanes. Pero la búsqueda inevitablemente nos desafiará a reimaginar las células no sólo como vida, sino como física viviente.

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